JP2015064521A - 焦点検出装置、焦点調節装置、および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系の焦点状態を適切に検出することができる焦点検出装置を提供する。【解決手段】光学系による像に対応する画像信号を取得する取得部２１と、高輝度被写体を検出する被写体検出部２１と、画像信号から周波数信号を抽出する抽出部２１と、焦点調節レンズ３２の所定のレンズ位置ごとに、周波数信号の積算値を算出する第１算出部２１と、周波数信号の積算値が最も大きいレンズ位置を、第１レンズ位置として検出する第１レンズ位置検出部２１と、焦点調節レンズ３２の所定のレンズ位置ごとに、画像信号の積算値を算出する第２算出部２１と、画像信号の積算値が最小であるレンズ位置を第２レンズ位置として検出する第２レンズ位置検出部２１と、高輝度被写体が検出された場合に、第２レンズ位置が第１レンズ位置よりも所定距離以上至近側に位置する場合には、非合焦と判断する制御部２１と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。【選択図】 図１

Description

本発明は、焦点検出装置、焦点調節装置、および撮像装置に関する。

従来より、夜間に、外灯などの点光源を含む被写体を撮影する際に、点光源に対応する画素の画像信号が飽和してしまい、画像信号に基づいて、光学系の焦点状態を検出できない場合があった。一方、点光源が存在する場合には、点光源にピントが合うほど、点光源の像は小さくなり、その分、点光源に対応する画素の数も少なくなるため、点光源を含む所定の画像領域内における画像信号の積算値は小さくなる。そのため、点光源により画像信号が飽和している場合に、点光源を含む所定の画像領域内の画像信号を積算し、画像信号の積算値が最小となるレンズ位置を合焦位置として検出する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００４−２４６０１３号公報

しかしながら、被写体のコントラストが強い場合などに、画像信号の積算値が最小となるレンズ位置が、対象被写体にピントの合うレンズ位置よりも至近側で検出されてしまう場合があり、この場合、被写体よりも至近側にピントの合う、いわゆる、至近ボケが生じてしまう場合があった。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。

[１]本発明に係る焦点検出装置は、焦点調節レンズを含む光学系による像に対応する画像信号を取得する取得部と、所定値以上の輝度の被写体を高輝度被写体として検出する被写体検出部と、前記画像信号から特定の周波数成分に対応する周波数信号を抽出する抽出部と、前記焦点調節レンズの所定のレンズ位置ごとに、前記周波数信号の積算値を算出する第１算出部と、前記周波数信号の積算値が最も大きいレンズ位置を、第１レンズ位置として検出する第１レンズ位置検出部と、前記焦点調節レンズの所定のレンズ位置ごとに、前記画像信号の積算値を算出する第２算出部と、前記画像信号の積算値が最小であるレンズ位置を第２レンズ位置として検出する第２レンズ位置検出部と、前記高輝度被写体が検出された場合に、前記第２レンズ位置が前記第１レンズ位置よりも所定距離以上至近側に位置する場合には、非合焦と判断する制御部と、を備えることを特徴とする。

[２]本発明に係る焦点調節装置は、上記焦点検出装置と、前記焦点調節レンズの駆動を制御する駆動制御部とをさらに備え、前記制御部は、前記高輝度被写体が検出された場合に、前記第２レンズ位置が前記第１レンズ位置よりも所定距離以上至近側に位置する場合には、前記駆動制御部に、前記焦点調節レンズを前記第１レンズ位置に駆動させることを特徴とする。

[３]上記焦点調節装置に係る発明において、前記制御部は、前記高輝度被写体が検出された場合に、前記第２レンズ位置が前記第１レンズ位置よりも所定距離以上至近側に位置する場合には、前記第１レンズ位置の合焦位置としての信頼性にかかわらず、前記駆動制御部に、前記焦点調節レンズを前記第１レンズ位置に駆動させるように構成することができる。

[４]本発明に係る撮像装置は、上記焦点検出装置を備えることを特徴とする。

[５]本発明に係る撮像装置は、上記焦点調節装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。

図１は、本実施形態に係るカメラを示す構成図である。 図２は、カメラ制御部の構成を示すブロック図である。 図３は、本実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図４は、点光源により画像信号が飽和している場合の焦点評価値と、画像信号が飽和していない場合の焦点評価値の一例を示す図である。 図５は、点光源により画像信号が飽和している場合の焦点評価値および点光源評価値の一例を示す図である。 図６は、点光源により画像信号が飽和している場合の焦点評価値および点光源評価値の他の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の本実施形態に係るデジタルカメラ１を示す構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。

レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む光学系が内蔵されている。

レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。

エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動目標位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。

絞り３４は、光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。

一方、カメラ本体２には、光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その画像情報が、記録媒体であるカメラメモリ２４に記録される。なお、カメラメモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。

カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。

カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３７と電気的に接続され、このレンズ制御部３７からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。

また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、光学系の焦点状態の検出も行う。ここで、図２は、カメラ制御部２１の構成を示すブロック図であり、カメラ制御部２１の構成のうち、特に、光学系の焦点状態の検出に関する構成を例示している。光学系の焦点状態を検出するために、カメラ制御部２１は、図２に示すように、ハイパスフィルター（ＨＰＦ）２１１と、第１積算回路２１２と、第１最大値回路２１３と、第２積算回路２１４と、第２最大値回路２１５と、焦点検出部２１６と、を備えている。

本実施形態では、図２に示すように、撮像素子２２は、光束Ｌ１を受光する受光面に、二次元状に配列された複数の撮像画素２２１を有しており、フォーカスレンズ３２を含む撮影光学系を通過した光束Ｌ１を各撮像画素２２１で受光する。そして、撮像画素２２１は、受光した光の強さに応じた画像信号をカメラ制御部２１に出力する。複数の撮像画素２２１から出力された複数の画像信号は、図２に示すように、ハイパスフィルター２１１、第２積算回路２１４、および第２最大値回路２１５に入力される。

ハイパスフィルター２１１は、ＦＩＲデジタルフィルターなどの検波フィルターである。ハイパスフィルター２１１は、撮像画素２２１からそれぞれ出力された画像信号から高周波成分に対応する高周波信号を抽出することで、複数の撮像画素２２１から複数の高周波信号を取得する。

たとえば、ハイパスフィルター２１１は、撮像素子２２上に撮像画素２２１Ａ〜２２１Ｅが連続して配置されている場合に、連続する５つの撮像画素のうち中央の撮像画素２２１Ｃの画像信号の高周波成分を、高周波信号として抽出する場合には、連続する５つの撮像画素２２１Ａ〜２２１Ｅの画像信号のそれぞれに対して所定のフィルター処理を施すことで、撮像画素２２１Ｃの画像信号の高周波成分を高周波信号として抽出することができる。そして、ハイパスフィルター２１１により抽出された複数の高周波信号は、第１積算回路２１２および第１最大値回路２１３に送出される。

第１積算回路２１２は、ハイパスフィルター２１１により抽出された複数の高周波信号を取得し、取得した複数の高周波信号の積算値を、焦点評価値として算出する。また、本実施形態では、撮影光学系の撮影画面内に複数の焦点検出エリアＡＦＰが設定されており、第１積算回路２１２は、撮影画面内に設定された焦点検出エリアＡＦＰごとに、焦点評価値を算出する。すなわち、第１積算回路２１２は、複数の撮像画素２２１の高周波信号を焦点検出エリアＡＦＰごとに積算することで、焦点検出エリアＡＦＰごとの高周波信号の積算値を焦点評価値として算出する。そして、第１積算回路２１２により算出された焦点評価値は、焦点検出部２１６に送出される。

なお、焦点検出エリアＡＦＰに対応する撮像画素２２１の数は、特に限定されず、たとえば、焦点検出エリアＡＦＰを、１００×１００の１万画素分の撮像画素２２１に対応する領域として設定することができる。この場合、焦点評価値は、１万画素分の撮像画素２２１の高周波信号の積算値として算出されることとなる。

第１最大値回路２１３は、ハイパスフィルター２１１により抽出された複数の高周波信号を取得し、取得した複数の高周波信号のうち最大の値を、高周波最大値として算出する。また、本実施形態において、第１最大値回路２１３は、高周波最大値を、焦点検出エリアＡＦＰごとに算出する。すなわち、第１最大値回路２１３は、焦点検出エリアＡＦＰに対応する複数の撮像画素２２１の高周波信号のうち最大の値を、高周波最大値として算出することで、焦点検出エリアＡＦＰごとの高周波信号の最大値を、高周波最大値として算出する。たとえば、焦点検出エリアＡＦＰに対応する撮像画素２２１の数が１万画素である場合、第１最大値回路２１３は、１万個の撮像画素２２１から出力された高周波信号の中から、値が最も大きい１つの撮像画素２２１の高周波信号の値を、高周波最大値として算出することとなる。そして、第１最大値回路２１３により算出された高周波最大値は、焦点検出部２１６に送出される。

第２積算回路２１４は、複数の撮像画素２２１から出力された複数の画像信号を取得し、取得した複数の画像信号の積算値を、点光源を評価するための点光源評価値として算出する。このように、第２積算回路２１４では、撮像画素２２１により出力された画像信号を、ハイパスフィルター２１１を介さずにそのまま積算することで、点光源評価値を算出する。また、本実施形態において、第２積算回路２１４は、点光源評価値を、焦点検出エリアＡＦＰごとに算出する。すなわち、第２積算回路２１４は、複数の撮像画素２２１の画像信号を焦点検出エリアＡＦＰごとに積算することで、焦点検出エリアＡＦＰごとの画像信号の積算値を点光源評価値として算出する。そして、第２積算回路２１４により算出された点光源評価値は、焦点検出部２１６に送出される。

第２最大値回路２１５は、複数の撮像画素２２１から出力された複数の画像信号を取得し、取得した複数の画像信号のうち最大の値を、画像信号最大値として算出する。また、第２最大値回路２１５では、第２積算回路２１４と同様に、撮像画素２２１により出力された画像信号を、ハイパスフィルター２１１を介さずにそのまま用いることで、画像信号最大値を算出する。さらに、本実施形態において、第２最大値回路２１５は、画像信号最大値を、焦点検出エリアＡＦＰごとに算出する。すなわち、第２最大値回路２１５は、焦点検出エリアＡＦＰに対応する複数の撮像画素２２１の画像信号のうち最大の値を、画像信号最大値として算出することで、焦点検出エリアＡＦＰごとの画像信号の最大値を、画像信号最大値として算出する。そして、第２最大値回路２１５により算出された画像信号最大値は、焦点検出部２１６に送出される。

焦点検出部２１６は、第１積算回路２１２から送信された焦点評価値と、第１最大値回路２１３から送信された高周波最大値と、第２積算回路２１４から送信された点光源評価値と、第２最大値回路２１５から送信された画像信号最大値とに基づいて、光学系の焦点状態を検出する。なお、焦点検出部２１６による焦点検出方法については、後述する。

図１に戻り、操作部２８は、シャッターレリーズボタンなどの撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換が行えるようになっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。

次いで、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図３は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１により、焦点評価値、高周波最大値、点光源評価値、および画像信号最大値の算出が開始される。具体的には、カメラ制御部２１は、まず、レンズ制御部３７にフォーカスレンズ３２の駆動開始指令を送出し、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６に、フォーカスレンズ３２を光軸Ｌ１に沿って駆動させる。なお、フォーカスレンズ３２の駆動は、無限遠端から至近端に向かって行なってもよいし、あるいは、至近端から無限遠端に向かって行なってもよい。

そして、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、所定間隔で、複数の撮像画素２２１から複数の画像信号を読み出し、読み出した複数の画像信号を、図２に示すように、ハイパスフィルター２１１、第２積算回路２１４、および第２最大値回路２１５に送出する。

ハイパスフィルター２１１は、複数の撮像画素２２１の画像信号から複数の高周波信号を抽出し、抽出した複数の高周波信号を、第１積算回路２１２および第１最大値回路２１３に送出する。これにより、第１積算回路２１２では、複数の高周波信号の積算値が、焦点評価値として、フォーカスレンズ位置ごとに算出され、第１最大値回路２１３では、複数の高周波信号のうち最大の値が、高周波最大値として、フォーカスレンズ位置ごとに算出される。

また、第２積算回路２１４では、ハイパスフィルター２１１を介さずに、複数の撮像画素２２１から複数の画像信号が取得され、取得された複数の画像信号の積算値が、点光源評価値として、フォーカスレンズ位置ごとに算出される。さらに、第２最大値回路２１５では、ハイパスフィルター２１１を介さずに、複数の撮像画素２２１から複数の画像信号が取得され、取得された複数の画像信号のうち最大の値が、画像信号最大値として、フォーカスレンズ位置ごとに算出される。

さらに、本実施形態においては、撮影画面内に複数の焦点検出エリアＡＦＰが設定されており、カメラ制御部２１は、焦点検出エリアＡＦＰごとに、焦点評価値、高周波最大値、点光源評価値、および画像信号最大値を算出する。すなわち、本実施形態において、第１積算回路２１２は、複数の撮像画素２２１の高周波信号を焦点検出エリアＡＦＰごとに積算することで、焦点評価値を焦点検出エリアＡＦＰごとに算出し、また、第１最大値回路２１３は、焦点検出エリアＡＦＰに対応する複数の撮像画素２２１の高周波信号のうち最大の値を焦点検出エリアＡＦＰごとに算出することで、高周波最大値を焦点検出エリアＡＦＰごとに算出する。同様に、第２積算回路２１４は、複数の撮像画素２２１の画像信号を焦点検出エリアＡＦＰごとに積算することで、点光源評価値を焦点検出エリアＡＦＰごとに算出し、第２最大値回路２１５は、焦点検出エリアＡＦＰに対応する複数の撮像画素２２１の画像信号のうち最大の値を焦点検出エリアＡＦＰごとに算出することで、画像信号最大値を、焦点検出エリアＡＦＰごとに算出する。

このように、カメラ制御部２１は、焦点評価値、高周波最大値、点光源評価値、および画像信号最大値を、焦点検出エリアＡＦＰごと、フォーカスレンズ位置ごとに算出する。なお、カメラ制御部２１は、ステップＳ１０１以降においても、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、焦点評価値、高周波最大値、点光源評価値、および、画像信号最大値を繰り返し算出する。

ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、点光源により画像信号が飽和しているか否かの判断が行われる。ここで、夜景撮影時など、撮影画面が全体的に暗い場合には、露光を調整するために、画像信号の増幅が行われる。この場合に、点光源などの高輝度被写体が存在する場合には、高輝度被写体に対応する画像信号も増幅されてしまうため、高輝度被写体に対応する撮像画素２２１の画像信号が飽和してしまう場合がある。そこで、本実施形態において、カメラ制御部２１は、たとえば、画像全体の輝度の平均値が所定値以下であり、かつ、ステップＳ１０１において、フォーカスレンズ３２を駆動させながら画像信号最大値を算出した結果、画像信号最大値が、撮像画素２２１が出力可能な画像信号の上限値（出力上限値）となったレンズ位置を検出できた場合に、点光源により画像信号が飽和していると判断することができる。そして、点光源により画像信号が飽和していると判断された場合には、ステップＳ１１０に進み、一方、点光源により画像信号が飽和していないと判断された場合には、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、点光源により画像信号が飽和していないと判断されているため、カメラ制御部２１により、焦点評価値が最大となるレンズ位置（焦点評価値のピーク位置）が合焦位置として検出される。

ここで、図４は、点光源により画像信号が飽和している場合の焦点評価値と、画像信号が飽和していない場合の焦点評価値の一例を示す図である。たとえば、点光源により連続する複数の撮像画素２２１の画像信号が飽和している場合には、連続する複数の撮像画素２２１の画像信号は飽和により一定の値（出力上限値）となる。そのため、このような撮像画素２２１の画像信号に基づいて被写体の高周波成分（コントラスト）を検出することができず、図４に示すように、被写体（点光源）にピントの合うレンズ位置（被写体位置）において、高周波信号の積算値である焦点評価値が低下してしまう場合がある。一方、点光源のフレアの影響により、被写体位置よりも無限遠側および被写体位置よりも至近側において、焦点評価値が大きい値で算出され、その結果、図４に示すように、被写体位置よりも無限遠側および被写体位置よりも至近側のレンズ位置において、焦点評価値のピークがそれぞれ検出される場合がある。このような場合に、焦点評価値のピーク位置を合焦位置として検出してしまうと、被写体（点光源）にピントを合わせることができない。

これに対して、画像信号が飽和していない場合には、隣接する複数の撮像画素２２１の画像信号が飽和により一定の値（出力上限値）となることはなく、被写体位置において被写体の輪郭に応じた高周波成分（コントラスト）を適切に検出することができる。そのため、図４に示すように、画像信号が飽和していない場合には、被写体位置において焦点評価値のピークを１つだけ検出することができる。そこで、本実施形態では、画像信号が飽和していない場合には、焦点評価値のピーク位置を、合焦位置として検出する。なお、カメラ制御部２１は、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、３点内挿法などの演算を行うことで、焦点評価値のピーク位置を検出することができる。

ステップＳ１０４では、カメラ制御部２１により、焦点評価値のピーク位置の合焦位置としての信頼性の判断が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、合焦位置を検出するために算出した焦点評価値の大きさや、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）近傍における焦点評価値の山の傾きなどに基づいて、焦点評価値のピーク位置が合焦位置として信頼性があるか否かを判断する。そして、信頼性が一定値以上であると判断された場合には、ステップＳ１０５に進み、ステップＳ１０５において、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０３で検出された焦点評価値のピーク位置が、合焦位置として検出され、その後、ステップＳ１０６において、フォーカスレンズ３２を合焦位置（焦点評価値のピーク位置）まで駆動させる合焦駆動が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動するために必要なレンズ駆動量を算出し、算出したレンズ駆動量を、レンズ制御部３７を介してレンズ駆動モータ３６に送出する。そして、レンズ駆動モータ３６は、受信したレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させる。そして、フォーカスレンズ３２の合焦位置までの駆動が完了すると、ステップＳ１０７に進み、合焦表示が行われる。

一方、ステップＳ１０４において、信頼性が一定値未満であると判断された場合にはステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２を無限遠端近傍まで駆動させる駆動制御が行われる。夜間撮影などでは、被写体（たとえば点光源）が無限遠に存在する場合が多いためである。そして、フォーカスレンズ３２の無限遠端近傍への駆動が完了すると、ステップＳ１０９に進み、非合焦である旨の表示が行われる。

一方、ステップＳ１０２において、点光源により画像信号が飽和していると判断された場合には、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、ステップＳ１０３と同様に、焦点評価値が最大となるレンズ位置（焦点評価値のピーク位置）の検出が行われる。そして、続くステップＳ１１１では、カメラ制御部２１により、点光源評価値が最小となるレンズ位置（点光源位置）の検出が行われる。

ここで、図５は、点光源により画像信号が飽和している場合の焦点評価値と点光源評価値との一例を示す図である。上述したように、夜間にイルミネーションを撮影する場合など、被写体が点光源であり、撮像画素２２１の画像信号が点光源により飽和している場合には、図５に示すように、被写体（点光源）にピントが合うレンズ位置（被写体位置）において焦点評価値が低下し、被写体よりも無限遠側および被写体よりも至近側において焦点評価値のピークがそれぞれ検出される場合がある。特に、このような場合には、無限遠側よりも至近側において、焦点評価値のピークの大きさは大きくなる傾向にある。そのため、焦点評価値が最大となるレンズ位置にフォーカスレンズ３２を駆動してしまうと、被写体（点光源）よりも至近側にピントが合う、いわゆる至近ボケとなってしまう場合がある。

一方、点光源である高輝度被写体にピントが合うほど、点光源の像は小さくなり、その分、点光源により飽和する撮像画素２２１の画素数が少なくなる。そのため、焦点検出エリアＡＦＰ内に点光源が存在する場合には、点光源にピントが合うほど、焦点検出エリアＡＦＰ内の画像信号を積算した値である点光源評価値は小さくなる。そのため、図５に示すように、点光源評価値は、点光源である高輝度被写体にピントが合うレンズ位置において最小となり、点光源評価値が最小となるレンズ位置にフォーカスレンズ３２を駆動させることで、点光源にピントが合った画像を撮影することが可能となる。そのため、このような場合には、点光源位置（点光源評価値が最小となるレンズ位置）を合焦位置として検出することが好ましい。

また、図６は、点光源により画像信号が飽和している場合の焦点評価値と点光源評価値の他の例を示す図である。図６に示すように、点光源により画像信号が飽和しているが、被写体のコントラストが高いために、被写体位置（被写体にピントが合うレンズ位置）において、焦点評価値のピークが検出される場合がある。一方、このような場合に、点光源評価値が、図６に示すように、被写体位置よりも至近側において最小となる場合がある。そのため、このような場合には、点光源評価値が最小となるレンズ位置（点光源位置）にフォーカスレンズ３２を駆動させてしまうと、被写体（点光源）よりも至近側にピントが合う、いわゆる至近ボケとなってしまう場合がある。特に、点光源などの高輝度被写体を撮影する場面では、無限遠側に所望する高輝度被写体が存在する場合が多く、点光源位置が焦点評価値のピーク位置よりも所定距離以上至近側となる場合には、点光源位置に対応する被写体（点光源）が撮影者が所望する被写体とは異なる可能性が高い。そのため、このような場合には、焦点評価値のピーク位置を合焦位置として検出することが好ましい。

そこで、まず、ステップＳ１１２では、カメラ制御部２１により、図６に示すように、ステップＳ１１１で検出された点光源位置が、ステップＳ１１０で検出された焦点評価値のピーク位置よりも所定距離Ｄ以上至近側に位置するか否かの判断が行われる。所定距離Ｄとは、特に限定されないが、たとえば、設計上、点光源位置と焦点評価値のピーク位置とが所定距離Ｄ以内であれば、点光源位置でピントの合う被写体と焦点評価値のピーク位置でピントの合う被写体は同一の被写体である可能性が高いと判断できる距離である。たとえば、本実施形態では、所定距離Ｄを、点光源位置と焦点評価値のピーク位置とが所定距離Ｄ以内であれば、点光源位置および焦点評価値のピーク位置のうち、いずれか一方のレンズ位置で撮影した場合に、他方のレンズ位置に対応する被写体にもピントを合わせることができるように、被写界深度を基準とした距離として設計することができる。点光源位置が焦点評価値のピーク位置よりも所定距離Ｄ以上至近側に位置する場合には、ステップＳ１１６に進み、一方、点光源位置が焦点評価値のピーク位置よりも所定距離Ｄ以上至近側に位置しない場合には、ステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１２において、点光源位置が焦点評価値のピーク位置よりも所定距離Ｄ以上至近側に位置していないと判断された場合には、ステップＳ１１３に進み、カメラ制御部２１により、点光源位置が合焦位置として検出される。そして、ステップＳ１１４において、カメラ制御部２１により、ステップＳ１１３で検出された合焦位置(点光源位置)にフォーカスレンズ３２を駆動させる合焦駆動が行われる。そして、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了すると、ステップＳ１１５に進み、合焦表示が行われる。

たとえば、図５に示す例では、点光源評価値が焦点評価値のピーク位置より無限遠側に存在するため、ステップＳ１１２において、点光源位置が焦点評価値のピーク位置よりも所定距離Ｄ以上至近側に位置していないと判断され、点光源位置が合焦位置として検出され、合焦位置（点光源位置）までフォーカスレンズ３２を駆動させる合焦駆動が行われる。これにより、図５に示すように、点光源位置が焦点評価値のピーク位置よりも無限遠側である場合においても、イルミネーションなどの点光源にピントが合った画像を適切に撮影することができる。

また、点光源評価値が焦点評価値のピーク位置より至近側に存在する場合でも、点光源位置と焦点評価値とが所定距離Ｄ以上離れていない場合には、被写体位置と点光源位置とがほぼ同じ位置であるものと判断することができるため、点光源位置を合焦位置として検出し、合焦位置（点光源位置）までフォーカスレンズ３２を駆動させることで、点光源位置が焦点評価値のピーク位置よりも無限遠側である場合と同様に、イルミネーションなどの点光源にピントが合った画像を適切に撮影することができる。

また、ステップＳ１１２において、点光源位置が焦点評価値のピーク位置よりも所定距離Ｄ以上至近側に位置していると判断された場合には、ステップＳ１１６に進む。ステップＳ１１６では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１１０で検出された焦点評価値のピーク位置にフォーカスレンズ３２を駆動させる駆動処理が行われる。そして、ステップＳ１１７では、非合焦である旨の表示が行われる。

たとえば、図６に示す例では、ステップＳ１１２において、点光源位置が焦点評価値のピーク位置よりも所定距離Ｄ以上至近側に位置していると判断され、ステップＳ１１６に進み、焦点評価値のピーク位置にフォーカスレンズ３２が駆動され、ステップＳ１１７で、非合焦である旨の表示が行われる。これにより、図６に示すように、点光源位置が焦点評価値のピーク位置よりも所定距離Ｄ以上至近側に位置している場合において、被写体よりも至近側にピントが合ってしまう至近ボケを有効に防止することができる。

なお、ステップＳ１１６においては、ステップＳ１０４のように、焦点評価値のピーク位置の合焦位置としての信頼性にかかわらず、焦点評価値のピーク位置を合焦位置として検出し、フォーカスレンズ３２を合焦位置（焦点評価値のピーク位置）まで駆動させる。これにより、焦点評価値のピーク位置が合焦位置であるとの信頼性が得られない場合でも、至近ボケを防止することが可能となる。

以上のように、本実施形態では、点光源により画像信号が飽和しており、点光源位置が焦点評価値のピーク位置よりも所定距離Ｄ以上至近側に位置する場合には、フォーカスレンズ３２を焦点評価値が最大となるピーク位置まで駆動させて、非合焦表示を行う。これにより、夜間撮影時などに高輝度被写体により画像信号が飽和してしまう場面において、至近ボケが発生してしまうことを有効に防止することができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、上述した実施形態では、画像信号の積算値を、点光源評価値として算出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、画像信号の積算値と焦点評価値との差分値を点光源評価値として算出する構成としてもよい。また、画像信号の積算値に所定の係数を乗じた値と焦点評価値との差分値を点光源評価値として算出する構成としてもよい。これらの場合も、点光源に対応するレンズ位置において点光源評価値が最も小さくなるため、点光源評価値が最小となるレンズ位置を、点光源位置として検出することができる。

また、上述した実施形態では、焦点検出エリアＡＦＰ内における高周波最大値を算出する場合に、焦点検出エリアＡＦＰに対応する全ての撮像画素２２１の画像信号から高周波信号を抽出し、焦点検出エリアＡＦＰに対応する全ての撮像画素２２１の高周波信号のうち最大の値を、高周波最大値として算出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、焦点検出エリアＡＦＰに対応する所定数の撮像画素２２１のみから高周波信号を抽出し、これら所定数の高周波信号のうち最大の値を、高周波最大値として算出する構成としてもよい。また、焦点検出エリアＡＦＰ内の撮像画素２２１の高周波信号を所定数の撮像画素２２１ごとに積算し、複数の高周波信号の積算値のうち最大の値を、高周波最大値として算出する構成としてもよい。また、画像信号最大値を算出する場合においても同様に行うことができる。

さらに、上述した実施形態では、ハイパスフィルター２１１を備え、ハイパスフィルター２１１により撮像画素２２１の画像信号から高周波信号を抽出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、バンドパスフィルターを備え、バンドパスフィルターを用いて、撮像画素２２１の画像信号から特定の周波数成分に対応する周波数信号を抽出する構成としてもよい。

なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。

１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２１１…ハイパスフィルター
２１２…第１積算回路
２１３…第１最大値回路
２１４…第２積算回路
２１５…第２最大値回路
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部

Claims (5)

1. 焦点調節レンズを含む光学系による像に対応する画像信号を取得する取得部と、
   所定値以上の輝度の被写体を高輝度被写体として検出する被写体検出部と、
   前記画像信号から特定の周波数成分に対応する周波数信号を抽出する抽出部と、
   前記焦点調節レンズの所定のレンズ位置ごとに、前記周波数信号の積算値を算出する第１算出部と、
   前記周波数信号の積算値が最も大きいレンズ位置を、第１レンズ位置として検出する第１レンズ位置検出部と、
   前記焦点調節レンズの所定のレンズ位置ごとに、前記画像信号の積算値を算出する第２算出部と、
   前記画像信号の積算値が最小であるレンズ位置を第２レンズ位置として検出する第２レンズ位置検出部と、
   前記高輝度被写体が検出された場合に、前記第２レンズ位置が前記第１レンズ位置よりも所定距離以上至近側に位置する場合には、非合焦と判断する制御部と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置を備える焦点調節装置であって、
   前記焦点調節レンズの駆動を制御する駆動制御部をさらに備え、
   前記制御部は、前記高輝度被写体が検出された場合に、前記第２レンズ位置が前記第１レンズ位置よりも所定距離以上至近側に位置する場合には、前記駆動制御部に、前記焦点調節レンズを前記第１レンズ位置に駆動させることを特徴とする焦点調節装置。
3. 請求項２に記載の焦点調節装置であって、
   前記制御部は、前記高輝度被写体が検出された場合に、前記第２レンズ位置が前記第１レンズ位置よりも所定距離以上至近側に位置する場合には、前記第１レンズ位置の合焦位置としての信頼性にかかわらず、前記駆動制御部に、前記焦点調節レンズを前記第１レンズ位置に駆動させることを特徴とする焦点調節装置。
4. 請求項１に記載の焦点検出装置を備える撮像装置。
5. 請求項２または３に記載の焦点調節装置を備える撮像装置。

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