以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
《第1実施形態》
図1は、本発明の第1実施形態に係るデジタルカメラ1を示す構成図である。第1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へ送出された撮影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。
さらに、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。
本実施形態において、撮像素子22は、図2に示すように、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を撮像画素221で受光する。そして、各撮像画素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にそれぞれ出力する。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、各撮像画素221から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おいて、これら連続する5つの撮像画素221A〜221E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、第1実施形態に係るカメラ1の動作例を説明する。図3は、第1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、撮像素子22により撮像された撮像画像の中から人物の顔領域の検出が行われる。たとえば、カメラ制御部21は、予め記憶している人物の顔のテンプレート画像データ(基準画像データ)と、撮像された撮像画像とを比較することにより、撮像画像の中から人物の顔領域を検出することができる。そして、ステップS103では、カメラ制御部21により、ステップS102において、人物の顔領域を検出できたか否かの判断が行われる。人物の顔領域を検出できた場合には、ステップS108に進み、一方、人物の顔領域を検出できなかった場合には、ステップS104に進む。
ステップS104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画像信号が飽和してしまう場合がある。そこで、ステップS104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S107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S105に進む。
なお、ステップS104においては、焦点検出を行うための焦点検出エリアAFPが設定されている場合には、焦点検出を行うために設定された焦点検出エリアAFP内において、点光源により画像信号が飽和しているか否かを判断する。一方、焦点検出を行うための焦点検出エリアAFPが設定されていない場合には、撮影画面内に設定されている全ての焦点検出エリアAFPにおいて、点光源により画像信号が飽和しているか否かを判断することができる。
そして、ステップS104において、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S105において、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。一方で、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、被写体にピントを合わせることができなくなってしまう。
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つだけ適切に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。
そして、ステップS106では、カメラ制御部21により、ステップS105で検出された合焦位置(焦点評価値のピーク位置)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。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。
一方、ステップS104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S107に進み、ステップS107において、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が合焦位置として検出される。ここで、夜景撮影時にイルミネーションを撮影する場面など、点光源が検出される場面では、点光源にピントを合わせることが好ましい場面が多いため、カメラ制御部21は、点光源である高輝度被写体にピントの合うレンズ位置を合焦位置として検出する。
ここで、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点光源評価値は小さくなる傾向にある。そこで、カメラ制御部21は、点光源評価値が最小となるレンズ位置を、点光源である高輝度被写体にピントが合うレンズ位置、すなわち、点光源位置として検出する。
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と点光源評価値の一例を示す図である。たとえば、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、被写体位置において、焦点評価値のピークを検出できない場合がある。これに対して、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(被写体位置)において最小の値が得られるため、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で、被写体(点光源)にピントを合わせることができる。そして、ステップS106に進み、ステップS107で検出された合焦位置(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を駆動させる合焦駆動が行われる。
また、ステップS103において、人物の顔領域が検出できた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、人物の顔領域を含む焦点検出エリアAFPが、焦点検出を行うための検出対象エリアAFPとして特定される。そして、ステップS109では、ステップS104と同様に、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。
ステップS109において、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S110に進み、ステップS110において、ステップS105と同様に、焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ位置が合焦位置として検出される。一方、ステップS109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S111に進む。
ステップS111では、カメラ制御部21により、検出対象エリアAFPにおいて高周波最大値が最大となるレンズ位置が合焦位置として検出される。ここで、夜間撮影時に、眼鏡をかけた特定被写体(人の顔)を撮影する場合において、たとえば、カメラ1と、特定被写体(人の顔)と、点光源とが、図6に示す位置関係である場合には、点光源が眼鏡に反射してしまう場合があり、このような場合に、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してしまうと、点光源にピントが合ってしまい、人物の顔にピントを合わせることができない場合がある。すなわち、図6に示すように、特定被写体(人の顔)〜撮像素子22までの光軸方向の距離D2と、点光源〜特定被写体(人の顔)〜撮像素子22までの光軸方向の距離D1+D2とが異なるため、点光源にピントを合わせてしまうと、人物の顔にピントを合わせることができない場合がある。なお、図6は、カメラ1と特定被写体(人の顔)と点光源との位置関係の一例を示す図である。
また、図7は、点光源が眼鏡で反射している場面における、焦点評価値、点光源評価値、および高周波最大値の一例を示す図である。点光源が眼鏡に反射している場面においては、図6に示すように、撮像素子22から被写体までの距離D2と、撮像素子22から点光源までの距離D1+D2が異なる。そのため、点光源評価値は、図7に示すように、点光源にピントが合う点光源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を駆動させた場合には、点光源にピントが合ってしまい、特定被写体(人の顔)にピントが合った画像を撮影することはできない。
これに対して、高周波最大値は、被写体の高周波成分(コントラスト)に応じた値であり、高周波最大値が最大となるレンズ位置は、被写体の高周波成分(コントラスト)が最も大きくなるレンズ位置といえる。そのため、高周波最大値が最大となるレンズ位置を合焦位置として検出することで、特定被写体(人の顔)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、点光源により画像信号が飽和している場合には、複数の撮像画素221の高周波信号を積分した焦点評価値は、点光源による飽和の影響が大きくなるが、高周波最大値は、複数の撮像画素221のうち値が最も大きい1つの撮像画素221の高周波信号の値であるため、点光源による飽和の影響を小さくすることができる。そのため、高周波成分が最大となるレンズ位置を合焦位置として検出することで、点光源により画像信号が飽和している場合でも、特定被写体(人の顔)に対応する合焦位置を検出することが可能となる。そして、ステップS106では、フォーカスレンズ32を合焦位置(高周波最大値が最大となるレンズ位置)に駆動させる合焦駆動が行われる。
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いる場合において、焦点検出エリアAFPで人物の顔領域が特定された場合には、高周波最大値が最大となるレンズ位置を合焦位置として検出する。これにより、図6に示すように、撮像素子22〜特定被写体(人の顔)までの距離D1と、撮像素子22〜特定被写体(人の顔)〜点光源までの距離D1+D2とが異なるために、点光源である高輝度被写体にピントを合わせてしまうと、点光源にピントが合ってしまい、人の顔にピントが合わせることができない場合でも、図7に示すように、高周波最大値が最大となるレンズ位置を合焦位置として検出することで、特定被写体(人の顔)にピントが合った画像を適切に撮像することが可能となる。
特に、本実施形態では、点光源により画像信号が飽和しているために、複数の撮像画素221の高周波信号を積算した焦点評価値では、点光源により画像信号の飽和の影響により、被写体にピントが合うレンズ位置(合焦位置)を適切に検出することができない場合でも、複数の撮像画素221のうち値が最も大きい1つの撮像画素221の高周波信号の値である高周波最大値を用いることで、点光源による飽和の影響を小さくすることができため、点光源により画像信号が飽和している場合でも、対象被写体(人の顔)にピントの合うレンズ位置を合焦位置として適切に検出することができる。
さらに、本実施形態では、点光源により画像信号が飽和していない場合には、焦点評価値が最大となるレンズ位置を合焦位置として検出する。これにより、本実施形態では、複数の撮像画素221の高周波信号に基づいて合焦位置を検出することができるため、合焦位置を適切に検出することができる。また、本実施形態では、点光源により画像信号が飽和している場合であり、かつ、人物の顔領域が検出されていない場合には、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。この場合も、複数の撮像画素221の画像信号に基づいて合焦位置を適切に検出することができるため、合焦位置を適切に検出することができる。このように、本実施形態では、撮影環境に応じて、光学系の焦点状態を検出するためのデータを選択的に用いることで、より精度の高い焦点検出が可能となる。
《第2実施形態》
次に、第2実施形態に係るカメラ1aについて説明する。第2実施形態に係るカメラ1aは、図8に示すように、第1実施形態に係るカメラ1の構成に加えて、AF補助光発光部29を備える。なお、図8は、第2実施形態に係るカメラ1aを示す構成図である。
AF補助光発光部29は、カメラ制御部21の制御により、AF補助光を発光する。具体的には、カメラ制御部21は、被写体が低輝度であると判断された場合や、被写体のコントラストが低いと判断された場合に、AF補助光を発光するための制御信号を、AF補助光発光部29に送出する。そして、AF補助光発光部29は、この制御信号に基づいて、AF補助光の発光駆動を行う。
続いて、第2実施形態に係るカメラ1aの動作について説明する。図9は、第2実施形態に係るカメラ1aの動作を示すフローチャートである。
ステップS201では、第1実施形態のステップS101と同様に、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、画像信号最大値の算出が開始される。そして、ステップS202では、カメラ制御部21により、AF補助光発光部29によりAF補助光の発光が行われているか否かの判断が行われる。たとえば、カメラ制御部21は、被写体が低輝度であると判断された場合や、被写体のコントラストが低いと判断された場合に、AF補助光を発光するための制御信号をAF補助光発光部29に送出しており、この制御信号をAF補助光発光部29に送出している場合に、AF補助光発光部29によりAF補助光の発光が行われていると判断することができる。そして、AF補助光発光部29によりAF補助光の発光が行われていると判断された場合には、ステップS205に進み、一方、AF補助光発光部29によりAF補助光の発光が行われていないと判断された場合には、ステップS203に進む。
ステップS203では、第1実施形態のステップS105と同様に、焦点評価値が最大となるレンズ位置が合焦位置として検出され、その後、ステップS204において、フォーカスレンズ32を合焦位置(焦点評価値が最大となるレンズ位置)まで駆動させる合焦駆動が行われる。
また、ステップS202において、AF補助光発光部29によりAF補助光の発光が行われていると判断された場合には、ステップS205に進む。そして、ステップS205〜S212では、第1実施形態のステップS102〜S104,S107〜S111と同様の処理が行われる。
すなわち、人物の顔領域の検出が行われ(ステップS205)、人物の顔領域が検出できない場合において(ステップS206=No)、点光源(AF補助光)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S207=No)、焦点評価値が最大となるレンズ位置が合焦位置として検出され(ステップS203)、点光源(AF補助光)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S207=Yes)、点光源評価値が最小となるレンズ位置が合焦位置として検出される(ステップS208)。
また、人物の顔領域が検出できた場合においては(ステップS206=Yes)、人物の顔領域を含む焦点検出エリアAFPが検出対象エリアAFPとして特定された後に(ステップS209)、検出対象エリアAFPにおいて、点光源(AF補助光)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(ステップS210)。そして、点光源(AF補助光)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S210=No)、焦点評価値が最大となるレンズ位置が合焦位置として検出され(ステップS211)、点光源(AF補助光)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S210=Yes)、高周波最大値が最大となるレンズ位置が合焦位置として検出される(ステップS212)。
以上のように、第2実施形態では、AF補助光が発光されているか否かを判断し、AF補助光が発光されている場合において、点光源(AF補助光)により画像信号が飽和しており、人物の顔領域を検出できた場合に、高周波最大値が最大となるレンズ位置を合焦位置として検出する。これにより、本実施形態では、AF補助光を照射した場合において、AF補助光が対象被写体である人の眼鏡に反射した場合でも、人の顔にピントが合った画像を適切に撮像することができる。
《第3実施形態》
次に、第3実施形態に係るカメラ1aについて説明する。第3実施形態に係るカメラ1aは、図8に示すように、第2実施形態に係るカメラ1aと同様の構成を備え、以下に説明するように動作すること以外は、第2実施形態に係るカメラ1aと同様に動作する。
第3実施形態においては、カメラ1aの操作部28を介して、撮影者が、焦点検出を行うための焦点検出エリアAFPを選択することができる。操作部28を介して、撮影者により焦点検出エリアAFPが選択された場合、カメラ制御部21は、選択された焦点検出エリアAFPを検出対象エリアAFPとして設定する。
続いて、第3実施形態に係るカメラ1aの動作について説明する。図10は、第3実施形態に係るカメラ1aの動作を示すフローチャートである。
ステップS301では、第1実施形態のステップS101と同様に、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、画像信号最大値の算出が開始される。そして、ステップS302では、第2実施形態のステップS202と同様に、AF補助光発光部29によるAF補助光の発光が行われているか否かの判断が行われる。AF補助光の発光が行われていない場合には、ステップS303に進み、ステップS303において、焦点評価値が最大となるレンズ位置が合焦位置として検出され、その後、ステップS304において、合焦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。一方、AF補助光の発光が行われていると判断された場合には、ステップS305に進む。
ステップS305では、カメラ制御部21により、操作部28を介して撮影者が検出対象エリアAFPを選択しているか否かの判断が行われる。操作部28を介して撮影者が検出対象エリアAFPを選択している場合には、ステップS306に進み、ステップS307において、カメラ制御部21により、検出対象エリアAFP内において、人物の顔領域の検出が行われる。一方、操作部28を介して撮影者が検出対象エリアを選択していない場合には、ステップS307に進み、カメラ制御部21により、全ての焦点検出エリアAFPにおいて人物の顔領域の検出が行われる。
ステップS308では、カメラ制御部21により、ステップS306またはステップS307における顔領域の検出により、人物の顔領域が検出されたか否かの判断が行われる。人物の顔領域が検出されない場合には、ステップS309に進む。ステップS309では、点光源(AF補助光)により画像信号が飽和しているか否かの判断が行われ、点光源(AF補助光)により画像信号が飽和していない場合には、焦点評価値が最大となるレンズ位置が合焦位置として検出され(ステップS303)、点光源(AF補助光)により画像信号が飽和している場合には、点光源評価値が最小となるレンズ位置が合焦位置として検出される(ステップS310)。
一方、ステップS308において、人物の顔領域が検出された場合には、ステップS311に進む。ステップS311では、点光源(AF補助光)により画像信号が飽和しているか否かの判断が行われ、点光源(AF補助光)により画像信号が飽和していない場合には、焦点評価値が最大となるレンズ位置が合焦位置として検出され(ステップS312)、点光源(AF補助光)により画像信号が飽和している場合には、高周波最大値が最大となるレンズ位置が合焦位置として検出される(ステップS313)。
以上のように、第3実施形態では、操作部28を介して撮影者により選択された対象検出エリアAFPが選択された場合には、選択された対象検出エリアAFP内において、人物の顔領域の検出が行われる。そして、対象検出エリアAFPにおいて、人物の顔が検出され、さらに、画像信号が飽和していると判断された場合に、高周波最大値が最大となるレンズ位置を合焦位置として検出する。これにより、本実施形態では、操作部28を介して撮影者により、対象検出エリアAFPとして特定被写体(人の顔)を含む焦点検出エリアAFPが選択された場面において、点光源が対象被写体の眼鏡に反射している場合でも、人物の顔にピントが合った画像を適切に撮像することができる。
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、検出対象エリアAFP内における高周波最大値を算出する場合に、検出対象エリア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、検出対象エリア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、検出対象エリア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、検出対象エリア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、点光源により画像信号が飽和しており、かつ、人物の顔領域が特定された場合に、高周波最大値が最大となるレンズ位置を合焦位置として検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、撮像画像に基づいて、人が眼鏡を掛けているか否かを判断し、人が眼鏡を掛けていると判断できた場合に、高周波最大値が最大となるレンズ位置を合焦位置として検出する構成としてもよい。
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。