JP2014228686A - 撮像装置およびオートフォーカス制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オートフォーカス制御時の合焦精度を向上する。
【解決手段】本発明の撮像装置１００は、撮像画面内に２以上の領域を設定する領域設定部１２３と、前記領域のコントラスト信号値を生成するＶＦ値生成部４２と、前記領域の輝度信号値が所定の範囲を満足する当該領域のコントラスト信号値を加算し、その加算結果をＡＦ評価値として出力するＡＦ評価値生成部１２１と、前記ＡＦ評価値が最大となる方向にフォーカスレンズ位置を制御するフォーカス位置制御部１２２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置のオートフォーカス制御の技術に関する。

フォーカスを自動調整する機能、すなわちオートフォーカス（ＡＦ）機能が、ビデオカメラ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）カメラ、電子スチルカメラおよび携帯電話機のカメラ機構部の撮像装置に搭載されている。以降では、オートフォーカスをＡＦと記載する場合もある。

ＡＦ機能の合焦方法として、撮影映像のコントラスト信号が最大になる位置が合焦（ジャストフォーカス）状態であることを利用してフォーカスの調整を行うコントラスト方式がある。コントラスト信号は、隣接する画素間の輝度信号値の差分の累積値等に基づいて算出される。コントラスト方式として、例えば、特許文献１に記載の手法がある。特許文献１では、画像信号に含まれる周波数成分（直流成分を除く）の量が合焦位置で最大になることを利用して、画像信号に含まれる周波数成分の量をＡＦ評価値として算出し、そのＡＦ評価値が最大になる合焦状態にフォーカスレンズ位置を制御する技術が開示されている。

特開平３−１６６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ＡＦ評価値を生成する領域が１つであるため、その領域内に存在する人物がその領域内を移動しただけではＡＦ評価値がほとんど変化しないことになる。また、ＡＦ評価値がほとんど変化しないということは、その人物が移動したことを認識できず、その人物にフォーカスを合わせる制御を実行できないという問題が生じる。その結果、焦点ズレと呼ばれる現象が発生する虞がある。
そこで、本発明では、オートフォーカス制御時の合焦精度を向上する技術を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、撮像画面内に２以上の領域を設定する領域設定部と、前記領域のコントラスト信号値を前記領域ごとに生成するＶＦ値生成部と、前記領域の輝度信号値が所定の範囲を満足する領域について、当該領域のコントラスト信号値を加算し、その加算結果をＡＦ評価値として出力するＡＦ評価値生成部と、前記ＡＦ評価値が最大となる方向にフォーカスレンズ位置を制御するフォーカス位置制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、オートフォーカス制御時の合焦精度を向上する技術を提供することができる。

撮像装置の機能例を示す図である。 撮像装置の処理フロー例を示す図である。 撮像装置の処理フロー例のつづきを示す図である。 ＶＦ値生成領域の配置例を示す図である。 ＶＦ値の一例を示す図である。 ＶＦ値が閾値を満たさない領域をマスクし、中央の領域をさらに細分化した一例を示す図である。 ＡＦ評価値の曲線の傾きがプラスの場合を示す図である。

ここで、本発明を実施するための形態（以降、「本実施形態」と称す。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

はじめに、撮像装置１００の機能例について、図１を用いて説明する。
撮像装置１００は、制御部１０、レンズユニット２０およびカメラ信号処理部４０を機能として備える。

レンズユニット２０は、被写体からの光束の変倍を行なうバリエータレンズ群２３、受光光量を調整するための絞り２４およびピント調節に用いるフォーカスレンズ群（以降、フォーカスレンズと称することもある。）２５を備えており、被写体の光学像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等で構成される撮像素子３１の受光面に結像する機能を有している。また、レンズユニット２０は、例えばフォトインタラプタ等で構成される絶対位置検出部２１および温度検出部２２を備える。絶対位置検出部２１は、バリエータレンズ群２３およびフォーカスレンズ群２５の絶対位置を検出し、検出結果をレンズ絶対位置情報として制御部１０に出力する。また、温度検出部２２は、レンズユニット２０内の温度を検出し、検出結果をレンズユニット内温度情報として制御部１０に出力する。

撮像素子３１は、受光面に結像された被写体の光学像を光電変換し、得られた撮像信号をノイズ除去部３２に出力する。ノイズ除去部３２は、受信した撮像信号に対してノイズ除去処理を実行する。ＡＧＣ（自動利得制御）３３は、撮像信号を最適なレベルに増幅する。ＡＤ（アナログ／ディジタル）変換部３４は、撮像信号をディジタル変換してディジタル撮像信号に変換し、ディジタル撮像信号をカメラ信号処理部４０に出力する。電子シャッタ３５は、撮像素子３１に対する露光時間を調整する。ＧＹＲＯセンサ３６は、撮像装置１００本体の動きを検出する機能を有し、どのように動いたかをＧＹＲＯ信号として制御部１９へ出力する。

カメラ信号処理部４０は、信号変換処理部４１、ＶＦ値生成部４２ａ〜４２ｎ（以降、別個に区別しない場合は、符号４２を用いる。）、ＡＥ（オートアイリス）信号生成部４５および高低輝度個数集計部４６ａ〜４６ｎ（以降、別個に区別しない場合は、符号４６を用いる。）を備える。

信号変換処理部４１は、受信したディジタル撮像信号に対し所定の信号処理を実行して、例えばＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）規格やＰＡＬ（Phase Alternating Line）規格等の所定のテレビジョン方式に準拠した標準的なテレビジョン信号に変換してそのテレビジョン信号を出力する機能を有する。また、信号変換処理部４１は、テレビジョン信号の撮像画面内に２以上の領域を設定し、各領域の信号を別個に出力する機能を有する。なお、領域のサイズや設定位置は、制御部１０によって指示される。

ＶＦ値生成部４２ａ〜４２ｎそれぞれは、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）４３および積分部４４を備え、領域別にコントラスト信号（ＶＦ：Value of Focus）値を生成し、得られたＶＦ値（ＶＦａ〜ＶＦｎ）を制御部１０に出力する機能を有する。ＶＦ値生成部４２は、領域の数だけ動作するので、領域の数を減少させれば、消費電力を低減する効果がある。

ＡＥ信号生成部４５は、オートアイリス信号ＡＥを制御部１０に出力する機能を有する。
高低輝度個数集計部４６ａ〜４６ｎそれぞれは、領域ごとに予め明るいと判定する閾値および暗いと判定する閾値を超える輝度信号値の画素数を集計し、得られた輝度個数（ＢＮａ〜ＢＮｎ）信号を制御部１０に出力する機能を有する。つまり、高低輝度個数集計部４６は、領域の輝度信号値が所定の範囲を満足しない画素数を集計し、制御部１０に出力している。

制御部１０は、図示しないマイクロコンピュータ等のＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメインメモリによって構成され、記憶部１３に記憶されているアプリケーションプログラムをメインメモリに展開してオートアイリス制御部１１およびオートフォーカス制御部１２を具現化する。

オートアイリス制御部１１は、ＡＥ信号生成部４５からオートアイリス信号ＡＥを取得し、取得したオートアイリス信号ＡＥにより認識される現在の撮影映像の明るさ、レンズユニット２０の絞り２４の開き具合およびＡＧＣ３３のゲイン等に対する評価値であるオートアイリス評価値を生成する機能を有する。

オートフォーカス制御部１２は、ＡＦ評価値生成部１２１、フォーカス位置制御部１２２および領域設定部１２３を備える。
領域設定部１２３は、撮像画面内に２以上の領域を設定する機能を有し、その領域のサイズおよび設定位置に係る情報を信号変換処理部４１に出力する。

ＡＦ評価値生成部１２１は、高低輝度個数集計部４６ａ〜４６ｎに対して、予め明るいと判定する閾値および暗いと判定する閾値を設定する機能を有する。そして、ＡＦ評価値生成部１２１は、高低輝度個数集計部４６から取得した輝度個数（ＢＮ）信号に基づいて、領域ごとに明過ぎるか暗過ぎるかを判定する機能を有する。ＡＦ評価値生成部１２１は、高低輝度個数集計部４６から取得した輝度個数（ＢＮ）およびその輝度個数に対して予め決められている閾値に基づいて、領域の輝度信号値が所定の範囲を満足する当該領域を抽出し、その抽出した領域のＶＦ値を加算してＡＦ評価値を生成する機能を有する。なお、ＡＦ評価値の詳細な生成方法については、後記する。

フォーカス位置制御部１２２は、ＡＦ評価値に基づいて、ＡＦ評価値が最大となる方向（合焦方向）にフォーカスレンズ２５の位置を制御する機能を有する。また、フォーカス位置制御部１２２は、合焦方向および合焦位置を制御するために、第３のモータ制御信号を生成し、生成した第３のモータ制御信号を第３の駆動部２５ｄに出力する機能を有する。なお、第３の駆動部２５ｄは、第３のモータ制御信号に基づいてレンズユニット２０のフォーカスレンズ群２５をその光軸方向に移動させる第３のモータ２５ｍを駆動制御する。これによりＡＦ制御が行なわれる。

また、オートフォーカス制御部１２は、ＡＦ評価値と、レンズユニット２０の絶対位置検出部２１から取得したレンズ絶対位置情報に基づいて得られる現在のズーム倍率を表すズーム倍率情報と、レンズユニット２０の温度検出部２２から取得したレンズユニット２０内の温度情報と、記憶部１３に記憶されているトレースカーブデータとを用いて、第１および第２のモータ制御信号を生成する。オートフォーカス制御部１２は、生成した第１のモータ制御信号を第１の駆動部２３ｄに出力し、生成した第２のモータ制御信号を第２の駆動部２４ｄに出力する機能を有する。第１の駆動部２３ｄは、第１のモータ制御信号に基づいて、レンズユニット２０のバリエータレンズ群２３をその光軸方向に移動させる第１のモータ２３ｍを駆動制御する。第２の駆動部２４ｄは、第２のモータ制御信号に基づいて、レンズユニット２０の絞り２４を駆動する第２のモータ２４ｍを駆動制御する。これによりオートアイリス制御が行なわれる。

また、制御部１０は、オートアイリス評価値に基づいて、撮像素子３１に対する露光時間を増減させるように電子シャッタ３５のシャッタ速度を制御し、撮像素子３１の受光面上に結像される被写体の光学像の光量を調整する機能を有する。さらに、制御部１０は、オートアイリス評価値に基づいて、ＡＧＣ３３におけるゲイン調整を行なう機能を有する。

次に、撮像装置１００の処理フロー例について、図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する（適宜、図１参照）。
まず、ステップＳ２０１では、撮像装置１００の制御部１０は、予めフォーカスレンズ２５を、最小撮影距離となる位置に移動する。この理由は、撮像装置１００と被写体との距離が最小撮影距離より近い場合には、焦点を合わせることができないためである。

ステップＳ２０２では、制御部１０は、撮像素子３１の受光面上に結像される被写体の光学像の光量調整を行いつつ、撮像素子３１を露光する。

ステップＳ２０３では、オートフォーカス制御部１２の領域設定部１２３は、ＶＦ値を生成するエリアを示すＶＦ値生成領域（領域）を、カメラ信号処理部４０の信号変換処理部４１を介して撮像画面に設定する。そして、信号変換処理部４１は、領域設定部１２３からＶＦ値生成領域のサイズおよび設定位置に係る情報を受信し、撮像画面に当該ＶＦ値生成領域を設定し、そのＶＦ値生成領域のテレビジョン信号を出力する。

ＶＦ値生成領域を設定した状態の一例を図３に示す。図３では、ＶＦ値生成領域は、撮像画面の全体領域ＶＦ１０および撮像画面を９分割（ＶＦ１〜ＶＦ９）するように設定したケースとして表されている。なお、ＶＦ値生成領域は、図３に示す位置に限られることはなく、撮像画面内の任意の位置に設定されても構わない。

図２Ａに戻って、ステップＳ２０４では、ＶＦ値生成部４２ａ〜４２ｎそれぞれは、いずれか一つのＶＦ値生成領域の輝度信号を取得する。そして、ＶＦ値生成部４２は、フォーカスレンズ２５の位置ごとにＶＦ値生成領域のＶＦ値（コントラスト信号値）を生成する。

ステップＳ２０５では、ＡＦ評価値生成部１２１は、ＶＦ値生成部４２ａ〜４２ｎそれぞれから各ＶＦ値生成領域のＶＦ値を取得する。その一例を図４に示す。図４には、ＶＦ値生成領域（ＶＦ１〜ＶＦ１０）ごとに、横軸がフォーカスレンズ位置を表し、縦軸がＶＦ値を表す座標において、ＶＦ値曲線（実曲線）が示されている。なお、ＶＦ値生成領域がＶＦ１０（撮像画面の全体領域）のＶＦ値は、ＶＦ値生成領域がＶＦ１〜ＶＦ９までのＶＦ値の和を表していることになる。

図２Ａに戻って、ステップＳ２０６では、ＡＦ評価値生成部１２１は、予め決められている閾値を記憶部１３から読み出して設定する。閾値は、高低輝度個数集計部４６から取得された各ＶＦ値生成領域の輝度個数（ＢＮ）が、当該閾値を超えている場合に、明過ぎるまたは暗過ぎると判定するために用いられる値である。

ステップＳ２０７では、ＡＦ評価値生成部１２１は、各ＶＦ値生成領域の輝度個数（ＢＮ）が閾値を満足しているか否かを判定する。具体的には、ＡＦ評価値生成部１２１は、取得された各ＶＦ値生成領域の輝度個数（ＢＮ）が閾値未満の場合に、閾値を満足していると判定する。
閾値を満足していると判定した場合（ステップＳ２０７でＹｅｓ）、処理はステップＳ２０９へ進み、閾値を満足していないと判定した場合（ステップＳ２０７でＮｏ）、処理はステップＳ２０８へ進む。

例えば、図４では、ステップＳ２０７の処理によって、ＶＦ値生成領域のＶＦ３およびＶＦ９が閾値を満足せず「明るい」と判定され、ＶＦ値生成領域のＶＦ７が閾値を満足せず「暗い」と判定された場合を示している。

図２Ａに戻って、ステップＳ２０８では、ＡＦ評価値生成部１２１は、閾値を満足していないＶＦ値生成領域を除外する処理を実行する。具体的には、ＶＦ値生成領域のＶＦ３，ＶＦ７，ＶＦ９は、ＶＦ値を加算してＡＦ評価値を生成する処理の対象外とされる。

ステップＳ２０９では、ＡＦ評価値生成部１２１は、ＶＦ値の曲線の傾きがプラスであるか否かを判定する。傾きがプラスであると判定した場合（ステップＳ２０９でＹｅｓ）、処理はステップＳ２１２へ進み、傾きがプラスでないと判定した場合（ステップＳ２０９でＮｏ）、処理はステップＳ２１０へ進む。

ここで、「傾きがプラス」の意味について、図６を用いて説明する。図６は、横軸がフォーカスレンズ位置を表し、縦軸がＶＦ値を表し、図中の実曲線がＶＦ値の曲線を表している。縦の点線は、ステップＳ２０１において合わせた最小撮像距離の位置を表している。したがって、撮像装置１００は、縦の点線より左側では、被写体との距離が近過ぎて、合焦することができない。図６では、縦の点線より右側にＶＦ値の曲線のピークが存在するため、撮像装置１００は、そのピークにフォーカスレンズ２５の位置を合わせることによって、合焦することができる。つまり、縦の点線をＶＦ値の曲線が横切るときの傾きが「プラス」、すなわち「傾きがプラス」の場合には、ＶＦ値のピーク位置にフォーカスレンズ２５を移動することができる（合焦することができる）。逆に、傾きがマイナスの場合には、この撮像装置１００は、合焦することができないことを意味している。

図２Ａに戻って、ステップＳ２１０では、ＡＦ評価値生成部１２１は、傾きがプラスでないと判定したＶＦ値生成領域を除外する処理を実行する。具体的には、図４では、ＶＦ値生成領域がＶＦ１の場合で、傾きがプラスでない、すなわち「近い」と判定されている。したがって、ＶＦ値生成領域のＶＦ１は、ＶＦ値を加算してＡＦ評価値を生成する処理の対象外とされる。

ＶＦ値生成領域のＶＦ１，ＶＦ３，ＶＦ７，ＶＦ９が除外処理された結果、図５に示すように、撮像画面の中で、四隅が「マスク」された状態となる。
なお、ＶＦ値生成領域を除外することによって、ＶＦ値生成部４２に空き（使用されない状態）が生じることになり、消費電力を低減する効果がある。その逆に、使用していないＶＦ値生成部４２を活用するために、新たなＶＦ値生成領域を設定することができるといった柔軟性を持たせることが可能となる。

図２Ａに戻って、ステップＳ２１１では、ＡＦ評価値生成部１２１は、除外されなかったＶＦ値生成領域のＶＦ値の和（ＡＦ評価値）を生成する。具体的には、ＡＦ評価値生成部１２１は、除外されなかった各ＶＦ値生成領域のフォーカスレンズ位置が同じ地点のＶＦ値を加算して、ＡＦ評価値を求める。例えば、図４では、ＶＦ値生成領域のＶＦ２，ＶＦ４〜ＶＦ６，ＶＦ８のＶＦ値が加算される。

図２Ａに戻って、ステップＳ２１２では、フォーカス位置制御部１２２は、ＡＦ評価値が大きくなる方向（プラス方向）にフォーカスレンズ２５を移動する制御を実行する。この制御では、例えば、山登り法等を用いることができる。なお、ＡＦ評価値は、ステップＳ２０９でＹｅｓの場合には、ステップＳ２０５で取得したＶＦ値生成領域のＶＦ１０のＶＦ値が用いられ、ステップＳ２０９でＮｏの場合には、ステップＳ２１１で生成したＶＦ値の和が用いられる。

ステップＳ２１３では、フォーカス位置制御部１２２は、フォーカスレンズ２５がＡＦ評価値の最大位置にあるか否かを判定する。
ＡＦ評価値の最大位置にあると判定した場合（ステップＳ２１３でＹｅｓ）、処理はページ外結合子「Ａ」（図２ＢのステップＳ２２１）へ進み、ＡＦ評価値の最大位置でないと判定した場合（ステップＳ２１３でＮｏ）、処理はステップＳ２０２へ戻る。

図２Ｂに移って、ステップＳ２２１では、フォーカス位置制御部１２２は、フォーカスレンズ２５の移動を停止する。レンズが停止した地点は、焦点距離が合焦していることを意味している。ステップＳ２２２以降の処理フローは、焦点が一度合った状態下におけるＡＦ制御となり、合焦位置へスピーディで高精度に追従させる動作となる。

ステップＳ２２２では、領域設定部１２３は、使用していないＶＦ値生成部４２がある場合には、ＶＦ値生成領域をさらに細分化して小領域を設定する。なお、どのＶＦ値生成領域を細分化するかは、撮像画面の中央付近に位置するＶＦ値生成領域、ＶＦ値の最大値の大きいＶＦ値生成領域またはＶＦ値の変動の大きいＶＦ値生成領域のいずれかに決められる。また、人の顔や物体等の位置を検出して当該位置に合焦している場合には、合焦している位置を含むＶＦ値生成領域を細分化するようにしても構わない。また、細分化によって設定する小領域の数は、使用していないＶＦ値生成部４２の数すべてであっても、一部であっても構わない。

図５は、図中で「マスク」と表示した４つのＶＦ値生成領域を除外し、撮像画面の中央のＶＦ値生成領域を４つに細分化して小領域（ＶＦ１，ＶＦ３，ＶＦ５，ＶＦ７）を設定した状態を表している。この小領域は、ＶＦ値生成領域（ＶＦ２，ＶＦ４，ＶＦ６，ＶＦ８）に比較して、被写体の動きを検知する感度が向上している。

図２Ｂに戻って、ステップＳ２２３では、制御部１０は、撮像素子３１の受光面上に結像される被写体の光学像の光量調整を行いつつ、撮像素子３１を露光する。

ステップＳ２２４では、ＶＦ値生成部４２は、全体領域および各小領域の輝度信号を取得する。そして、ＶＦ値生成部４２は、全体領域および各小領域のコントラスト信号値（ＶＦ値）を生成する。ここで、全体領域のＶＦ値を求める理由は、除外したＶＦ値生成領域が永続的に除外されてしまうことを防止するためである。具体的には、制御部１０は、撮像画像の全体領域のＶＦ値に大きな変動があった場合には、図２ＡのステップＳ２０１へ戻って、合焦位置を検出し直すようにする。

ステップＳ２２５では、ＡＦ評価値生成部１２１は、ＶＦ値生成部４２から全体領域および各小領域のＶＦ値を取得する。最新に取得したＶＦ値を今回のＶＦ値と称する。

ステップＳ２２６では、ＡＦ評価値生成部１２１は、今回と前回の全体領域のＡＦ評価値（ＶＦ値）を比較する。なお、全体領域のＡＦ評価値（ＶＦ値）は、信号変換処理部４１から出力される標準的なテレビジョン信号のフィールド（例えば、ＮＴＳＣでは６０フィールド／秒）ごとまたはフレーム（例えば、ＮＴＳＣでは３０フレーム／秒）ごとに生成される。

ステップＳ２２７では、ＡＦ評価値生成部１２１は、ステップＳ２２６の比較結果に基づいて、変動があるか否かを判定する。具体的には、ＡＦ評価値生成部１２１は、今回の全体領域のＡＦ評価値（ＶＦ値）と前回の全体領域のＡＦ評価値（ＶＦ値）との差の絶対値が所定の閾値（第１の閾値）以上の場合、変動があると判定する。

変動があると判定した場合（ステップＳ２２７でＹｅｓ）、処理はステップＳ２３５へ進み、変動がないと判定した場合（ステップＳ２２７でＮｏ）、処理はステップＳ２２８へ進む。

ステップＳ２２８では、ＡＦ評価値生成部１２１は、ＧＹＲＯセンサ３６からＧＹＲＯセンサ値を取得する。

ステップＳ２２９では、ＡＦ評価値生成部１２１は、取得したＧＹＲＯセンサ値に基づいて、撮像装置１００の位置が動いたか否かを判定する。
位置が動いたと判定した場合（ステップＳ２２９でＹｅｓ）、処理はステップＳ２３５へ進み、位置が動いていないと判定した場合（ステップＳ２２９でＮｏ）、処理はステップＳ２３０へ進む。

ステップＳ２３０では、ＡＦ評価値生成部１２１は、今回と前回の小領域のＶＦ値を比較する。

ステップＳ２３１では、ＡＦ評価値生成部１２１は、ステップＳ２３０の比較結果に基づいて、変動があるか否かを判定する。ここでは、ＡＦ評価値生成部１２１は、今回の小領域のＶＦ値と前回の小領域のＶＦ値との差の絶対値が所定の閾値（第２の閾値）以上の場合、変動があると判定する。なお、小領域のＶＦ値は、信号変換処理部４１から出力される標準的なテレビジョン信号のフィールド（例えば、ＮＴＳＣでは６０フィールド／秒）ごとまたはフレーム（例えば、ＮＴＳＣでは３０フレーム／秒）ごとに生成される。
変動があると判定した場合（ステップＳ２３１でＹｅｓ）、処理はステップＳ２３２へ進み、変動がないと判定した場合（ステップＳ２３１でＮｏ）、処理はステップＳ２２３へ戻る。

ステップＳ２３２では、ＡＦ評価値生成部１２１は、小領域のＶＦ値の曲線の傾きが同じ方向の領域のＶＦ値の和を生成する。

ステップＳ２３３では、フォーカス位置制御部１２２は、ステップＳ２３２で算出した小領域のＶＦ値の和（小計値）が大きい方向にフォーカスレンズ２５を移動する。具体的には、フォーカス位置制御部１２２は、異なる方向それぞれの小計値の最大値を比較して、大きな方の小計値の方向にフォーカスレンズ２５を移動する。この制御では、例えば、山登り法等を用いることができる。

ここで、ステップＳ２３２で算出した小領域のＶＦ値の曲線の傾きが同じ方向の領域のＶＦ値の和を用いる理由は、細分化して被写体の動きに対して過度に追従せずに緩和した追従制御を実現するためである。

ステップＳ２３４では、フォーカス位置制御部１２２は、フォーカスレンズ２５が当該ＶＦ値の和の最大位置にあるか否かを判定する。
ＶＦ値の和の最大位置にあると判定した場合（ステップＳ２３４でＹｅｓ）、処理はステップＳ２２１へ戻り、ＶＦ値の和の最大位置でないと判定した場合（ステップＳ２３４でＮｏ）、処理はステップＳ２２３へ戻る。

ステップＳ２３５では、ＶＦ値生成領域および小領域の設定を解除する。そして、処理はページ外結合子「Ｂ」（図２ＡのステップＳ２０１）へ戻る。

このように、図２Ａに示すステップＳ２０１〜ステップＳ２１３、図２Ｂに示すステップＳ２２１〜ステップＳ２３５に記載の処理フローを実行することにより、撮像装置１００は、スピーディかつ高精度に焦点距離を合わせることが可能なオートフォーカス制御を実現することができる。

以上説明したように、本発明の撮像装置１００は、撮像画面内に２以上の領域を設定し、その領域のコントラスト信号値（ＶＦ値）を生成する。そして、撮像装置１００は、撮像画面の輝度信号値が所定の範囲を満足する当該領域のコントラスト信号値を加算し、その加算結果をＡＦ評価値として、そのＡＦ評価値が最大となる方向にフォーカスレンズ位置を制御する。さらに、撮像装置１００は、前記領域を２以上の小領域に細分化し、その小領域のコントラスト信号値を生成するとともに、撮像画面の全体領域についてもコントラスト信号値を生成する。次に、撮像装置１００は、全体領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との差の絶対値が所定の閾値（第１の閾値）未満で、かつ小領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値の差の絶対値が所定の閾値（第２の閾値）以上の場合、フォーカスレンズ位置に対して小領域のコントラスト信号値の増加する方向が同じになる当該小領域のコントラスト信号値を加算して小計値を算出し、その小計値が大きくなる方向にフォーカスレンズ位置を制御する。撮像装置１００は、このような制御を行うことができるので、スピーディかつ高精度に焦点距離を合わせることが可能なオートフォーカス制御を実現することができる。

なお、本実施形態では、図２ＢのステップＳ２２７では、全体領域に対して今回と前回のコントラスト信号値の差の絶対値を用いて、変動の有無を判定するように記載した。その代わりに、変形例として、全体領域に対して今回と前回のコントラスト信号値の相関係数またはフォーカスレンズ位置に対するコントラスト信号値の曲線の類似度が所定の閾値（第４の閾値）未満の場合に、変動ありと判定するようにしても構わない。ここでは、類似度とは、どれだけ似ているかを数量化した値であり、値が大きいほど類似しているものとする。

また、本実施形態では、図２ＢのステップＳ２３１では、小領域に対して今回と前回のコントラスト信号値の差の絶対値を用いて、変動の有無を判定するように記載した。その代わりに、変形例として、小領域に対して今回と前回のコントラスト信号値の相関係数またはフォーカスレンズ位置に対するコントラスト信号値の曲線の類似度が所定の閾値（第３の閾値）未満の場合に、変動ありと判定するようにしても構わない。ここでは、類似度とは、どれだけ似ているかを数量化した値であり、値が大きいほど類似しているものとする。

ＶＦ値生成部４２や高低輝度個数集計部４６を常時多数使用する場合には、撮像装置１００の電力使用量が大きくなり、撮像装置１００内の温度が上昇するため、撮像装置１００自体の寿命を早めることに繋がるケースも考えられる。したがって、領域設定部１２３は、領域を細分化して小領域を設定する際には、電力使用量を考慮して、小領域の数を設定するようにしても構わない。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも、説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の変形例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の変形例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、撮像装置１００の各機能等は、それらの一部または全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、制御部１０の各機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、またはＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１０ 制御部
１１ オートアイリス制御部
１２ オートフォーカス制御部
２０ レンズユニット
２１ 絶対位置検出部
２２ 温度検出部
２３ バリエータレンズ群（ズームレンズ）
２４ 絞り
２５ フォーカスレンズ群（フォーカスレンズ）
３１ 撮像素子
３６ ＧＹＲＯセンサ
４０ カメラ信号処理部
４１ 信号変換処理部
４２（４２ａ〜４２ｎ） ＶＦ値生成部
４３ ＨＰＦ
４４ 積分部
４５ ＡＥ信号生成部
４６（４６ａ〜４６ｎ） 高低輝度個数集計部
１２１ ＡＦ評価値生成部
１２２ フォーカス位置制御部
１２３ 領域設定部

Claims (8)

1. 撮像画面内に２以上の領域を設定する領域設定部と、
   前記領域のコントラスト信号値を前記領域ごとに生成するＶＦ値生成部と、
   前記領域の輝度信号値が所定の範囲を満足する領域について、当該領域のコントラスト信号値を加算し、その加算結果をＡＦ評価値として出力するＡＦ評価値生成部と、
   前記ＡＦ評価値が最大となる方向にフォーカスレンズ位置を制御するフォーカス位置制御部と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記ＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ位置が定まった後、
   前記領域設定部は、前記領域を２以上の小領域に細分化し、
   前記ＶＦ値生成部は、前記小領域のコントラスト信号値を生成するとともに、前記撮像画面の全体領域についてコントラスト信号値を生成し、
   前記フォーカス位置制御部は、前記全体領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との差の絶対値が第１の閾値未満で、かつ前記小領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との差の絶対値が第２の閾値以上の場合、フォーカスレンズ位置に対して前記小領域のコントラスト信号値が増加する方向が同じになる当該小領域のコントラスト信号値を加算して小計値を算出し、異なる方向それぞれの小計値の最大値を比較して、大きな方の小計値の方向にフォーカスレンズ位置を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記ＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ位置が定まった後、
   前記領域設定部は、前記領域を２以上の小領域に細分化し、
   前記ＶＦ値生成部は、前記小領域のコントラスト信号値を生成するとともに、前記撮像画面の全体領域についてコントラスト信号値を生成し、
   前記フォーカス位置制御部は、前記全体領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との差の絶対値が第１の閾値未満で、かつ前記小領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との相関係数またはフォーカスレンズ位置に対するコントラスト信号値の曲線の類似度が第３の閾値未満の場合、フォーカスレンズ位置に対して前記小領域のコントラスト信号値が増加する方向が同じになる当該小領域のコントラスト信号値を加算して小計値を算出し、異なる方向それぞれの小計値の最大値を比較して、大きな方の小計値の方向にフォーカスレンズ位置を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記ＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ位置が定まった後、
   前記領域設定部は、前記領域を２以上の小領域に細分化し、
   前記ＶＦ値生成部は、前記小領域のコントラスト信号値を生成するとともに、前記撮像画面の全体領域についてコントラスト信号値を生成し、
   前記フォーカス位置制御部は、前記全体領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との相関係数またはフォーカスレンズ位置に対するコントラスト信号値の曲線の類似度が第４の閾値以上で、かつ前記小領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値の差の絶対値が第２の閾値以上の場合、フォーカスレンズ位置に対して前記小領域のコントラスト信号値が増加する方向が同じになる当該小領域のコントラスト信号値を加算して小計値を算出し、異なる方向それぞれの小計値の最大値を比較して、大きな方の小計値の方向にフォーカスレンズ位置を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記ＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ位置が定まった後、
   前記領域設定部は、前記領域を２以上の小領域に細分化し、
   前記ＶＦ値生成部は、前記小領域のコントラスト信号値を生成するとともに、前記撮像画面の全体領域についてコントラスト信号値を生成し、
   前記フォーカス位置制御部は、前記全体領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との相関係数またはフォーカスレンズ位置に対するコントラスト信号値の曲線の類似度が第４の閾値以上で、かつ前記小領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との相関係数またはフォーカスレンズ位置に対するコントラスト信号値の曲線の類似度が第３の閾値未満の場合、フォーカスレンズ位置に対して前記小領域のコントラスト信号値が増加する方向が同じになる当該小領域のコントラスト信号値を加算して小計値を算出し、異なる方向それぞれの小計値の最大値を比較して、大きな方の小計値の方向にフォーカスレンズ位置を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記フォーカス位置制御部は、前記全体領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との差の絶対値が前記第１の閾値以上の場合、前記領域を新たに設定する
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の撮像装置。
7. 前記フォーカス位置制御部は、前記全体領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との相関係数またはフォーカスレンズ位置に対するコントラスト信号値の曲線の類似度が前記第４の閾値未満の場合、前記領域を新たに設定する
   ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の撮像装置。
8. 撮像装置のオートフォーカス制御方法であって、
   前記撮像装置は、
   撮像画面内に２以上の領域を設定する領域設定ステップと、
   前記領域のコントラスト信号値を生成するＶＦ値生成ステップと、
   前記領域の輝度信号値が所定の範囲を満足する当該領域のコントラスト信号値を加算し、その加算結果をＡＦ評価値として出力するＡＦ評価値生成ステップと、
   前記ＡＦ評価値が最大となる方向にフォーカスレンズ位置を制御するフォーカス位置制御ステップと、
   を実行することを特徴とするオートフォーカス制御方法。

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