JP3628648B2 - 光学系制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラに関し、特にデジタルカメラにおける自動合焦（以下、「オートフォーカス」または「ＡＦ」ともいう。）の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタルカメラ等において用いられているオートフォーカス装置としては、撮影レンズを光軸方向に駆動させつつ、各レンズ位置で取得された画像の特定の評価領域について撮影レンズの合焦状態に関する評価値を求め、その評価値をもとに撮影レンズの合焦動作を行うコントラスト方式によるオートフォーカス動作を実施するものが一般的である。また、ここでいう評価値は、各画素の画素値を隣接画素の画素値と比較したコントラスト値を算出し、このコントラスト値を所定の領域内の複数の画素について合算することにより求められる。すなわち、評価値は、評価領域内の各隣接画素間に関するコントラスト値の総和として求められる。
【０００３】
図１７には、評価値と撮影レンズの光軸方向の位置ｘとの関係を表す曲線ＣＬが示されている。図１７に示すように、撮影レンズが合焦状態の位置に存在する場合（ｘ＝ｘｖ）に、上記評価値が最も大きくなる。そして、コントラスト方式のオートフォーカス動作は、撮影レンズの光軸方向の位置ｘを相違させて撮像した少なくとも２枚の撮像画像の評価値を比較することにより行われる。具体的には、２枚の画像のそれぞれについての評価値を比較し、評価値がより大きくなる方向に撮影レンズを駆動する。そして、このような動作を繰り返して撮影レンズを駆動させることにより、撮影レンズを合焦状態の位置へと駆動させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、評価領域内の画像に近景の被写体（近景被写体）と遠景の被写体（遠景被写体）とが混在しているような場合は、図１８に示すように、実線で示される曲線ＣＬが評価値として算出される。ここでは、評価値は、一点鎖線の曲線ＣＬｎ，ＣＬｆによってそれぞれ示される近景被写体についての評価値（近景評価値）および遠景被写体についての評価値（遠景評価値）が合成されたような値として算出される。したがって、このような場合は、上記評価値が最も大きくなる撮影レンズの位置（ｘ＝ｘｖ）においては近景被写体または遠景被写体のどちらに対しても合焦させることができない。
【０００５】
さらに、近景被写体のコントラストが低い場合、具体的には、図１９に示すように、近景被写体ＮＰはコントラストが低い旗およびポールであり、遠景被写体ＦＰはコントラストが高いビルであるような場合は、評価領域ＦＡについての評価値は、図２０に示すように、実線の曲線ＣＬで示される評価値として算出される。ここでも、評価値は、一点鎖線の曲線ＣＬｎ，ＣＬｆによってそれぞれ示される近景評価値および遠景評価値が合成されたような値として算出される。そして、ここでは、近景評価値に比べて、遠景評価値の方が著しく大きなピークを持つため、評価値が最大となる撮影レンズの位置（ｘ＝ｘｖ）は、遠景評価値が最大となる撮影レンズの位置（ｘ＝ｘｖｆ）と近くなるため、評価値が最大となる撮影レンズの位置（ｘ＝ｘｖ）に撮影レンズの位置を駆動させても近景被写体には合焦させることができない。また、ここで、仮に近景被写体のみに評価領域を設定すると、近景被写体のコントラストは低いため、▲１▼評価値に一定以上のピークがない。▲２▼評価値の変化量が小さい。▲３▼評価値の全体のレベルが低い。といった３条件すべてを満たし、評価領域ＦＡにおいては一定以上のコントラストがないとデジタルカメラによって判断され、近景被写体に合焦させる撮影レンズの位置を求めることはできない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、近景被写体のコントラストが低い場合でも、近景被写体にも遠景被写体にも容易に合焦可能な技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、複数の画素で構成される画像を入力して、撮影レンズの合焦制御を行う光学系制御装置であって、前記画像に所定の境界検出領域を設定する検出領域設定手段と、前記境界検出領域からエッジを検出するエッジ検出手段と、前記エッジの一部を含み、かつ、当該エッジの両側の領域である第１と第２の画像領域について、前記第２の画像領域よりも前記第１の画像領域を多く含む第１の評価領域と、前記第１の画像領域よりも前記第２の画像領域を多く含む第２の評価領域とを設定する評価領域設定手段と、前記第１と第２の評価領域について前記撮影レンズの合焦状態に関する評価値を別々に算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって算出された第１と第２の評価領域に係る評価値が所定の関係を満たすときに、前記第１と第２の画像領域の境界が近景被写体と遠景被写体との遠近境界であると特定する特定手段と、
前記特定手段によって特定された遠近境界に対して設定された第１と第２の評価領域に係る評価値のうちいずれか一方の評価値に基づいて求められた前記撮影レンズの合焦位置への前記撮影レンズの駆動を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の光学系制御装置であって、前記合焦状態に関する評価値が、各前記評価領域内の各隣接画素間に関するコントラスト値の総和を少なくとも含むことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の光学系制御装置であって、上記評価値の所定の関係とは、前記第１の評価領域に係る評価値が最大となる前記撮影レンズのレンズ位置と前記第２の評価領域に係る評価値が最大となる前記撮影レンズのレンズ位置とが、所定値以上異なる関係であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記検出領域設定手段が、前記画像の全体を境界検出領域として設定することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記検出領域設定手段が、前記画像に対して水平方向に一定幅の境界検出領域を設定することを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記検出領域設定手段が、前記画像に対して垂直方向に一定幅の境界検出領域を設定することを特徴とする。
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記第１と第２の評価領域は、それぞれ前記エッジによって区切られる一方の領域の面積が他方の領域の面積の２倍以上であることを特徴とする。
また、請求項８の発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記エッジ検出手段が、前記境界検出領域から複数のエッジを検出し、前記特定手段が、前記複数のエッジの中から前記遠近境界に相当するエッジを特定することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
＜デジタルカメラの要部構成＞
図１は本発明の一実施形態であるデジタルカメラ１を示す斜視図である。また、図２はデジタルカメラ１の背面図である。
【００１４】
図１に示すように、デジタルカメラ１の前面側には、撮影レンズ１１とファインダ窓２とが設けられている。撮影レンズ１１の内側には撮影レンズ１１を介して入射する被写体像を光電変換して画像信号（画素ごとの画素データの配列からなる信号）を生成するための画像生成手段としてＣＣＤ撮像素子３０が設けられている。
【００１５】
撮影レンズ１１には光軸方向に沿って駆動可能なレンズ系が含まれており、当該レンズ系を光軸方向に駆動することにより、ＣＣＤ撮像素子３０に結像される被写体像の合焦状態を実現することができるように構成されている。また、撮影レンズ１１には、被写界深度を変更することができる絞りが備えられており、絞りを絞ることによって、被写界深度を大きくすることができる。
【００１６】
また、デジタルカメラ１の上面側には、シャッターボタン８と、ズームキー１０と、カメラ状態表示部１３と、撮影モード設定ボタン１４とが配置されている。シャッターボタン８は被写体の撮影を行うときにユーザーが押下操作を行ってデジタルカメラ１に撮影指示を与えるボタンである。ここでは、シャッターボタン８を半押し状態（Ｓ１）とすることによって後述するオートフォーカス動作が実施され、全押し状態（Ｓ２）とすることによって後述する本撮影が実施される。ズームキー１０はユーザーの押下操作によって、撮影レンズ１１を駆動させてズーミングを行う。カメラ状態表示部１３は例えばセグメント表示タイプの液晶モニタによって構成され、デジタルカメラ１における現在の設定内容等をユーザーに示すために設けられている。また、撮影モード設定ボタン１４は、デジタルカメラ１による撮影動作時の撮影モード、例えばポートレートモード、風景モード、後述する近景モードおよび遠景モード等の複数の撮影モードのうちから被写体に応じた一の撮影モードを手動操作で選択設定するためのボタンである。
【００１７】
また、デジタルカメラ１の側面部には、ユーザーによるシャッターボタン８の押下操作に伴う本撮影動作で得られる画像データを記録するためのメモリカード９を着装する着装部１５が形成されており、交換可能なメモリカード９を着装することができる。さらに、着装部１５からメモリカード９を取り出す際に押下するカード取り出しボタン７が配置されており、着装部１５からメモリカード９を取り出すことができる。
【００１８】
また、図２に示すように、デジタルカメラ１の背面図にはライブビュー画像や撮影画像等を表示するための液晶表示部１６と、デジタルカメラ１の各種設定状態を変更するための操作ボタン１７と、ファインダ窓２とが設けられている。さらに、４連スイッチ２５が設けられ、４連スイッチ２５を種々押下操作することによって、後述する検出領域の変更等が可能である。なお、図２には、方向関係を明確にするために直交座標系を付しており、また、以下の図において同様の直交座標系を付している場合は、同様の方向関係を示しているものとする。
【００１９】
＜デジタルカメラの機能ブロック＞
図３はデジタルカメラ１の内部構成を示すブロック図である。図３に示すように、デジタルカメラ１は、画像信号を処理するための撮影機能部３、オートフォーカス制御を実現するための光学系制御部１５０およびレンズ駆動部１１０、デジタルカメラ１に設けられた各部を統括的に制御するカメラ制御部１００とを備えて構成される。
【００２０】
撮影レンズ１１を介してＣＣＤ撮像素子３０に結像される被写体像は、ＣＣＤ撮像素子３０において複数の画素を有する電気的な画像、すなわち画像信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器４０へと導かれる。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換器４０はＣＣＤ撮像素子３０から出力される画像信号を例えば１画素あたり１０ビットのデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４０から出力される画像信号は、画像処理部５０へと導かれる。
【００２２】
画像処理部５０は画像信号に対してホワイトバランスの調整、γ補正、色補正等の画像処理を施す。ライブビュー画像の表示時には、画像処理部５０は画像処理を施した画像信号をライブビュー画像作成部６０に与える。また、オートフォーカス制御を行うときには、画像処理部５０は画像信号を画像メモリ７０に与える。さらに、シャッターボタン８の押下操作に伴って行われる撮影動作（本撮影）ときには、画像処理部５０は画像処理を施した画像信号を画像圧縮部８０に与える。
【００２３】
そして、ライブビュー画像の表示時等には、ライブビュー画像作成部６０が液晶表示部１６に適合した画像信号を生成し、それを液晶表示部１６に与えるように構成されている。そのため、ライブビュー画像の表示時には、ＣＣＤ撮像素子３０において逐次光電変換して得られる画像信号に基づいて液晶表示部１６に画像表示が行われる。
【００２４】
画像メモリ７０は、オートフォーカス制御を行うために画像信号を一時的に記憶するためのものである。この画像メモリ７０には、光学系制御部１５０が撮影レンズ１１のレンズ位置を段階的に駆動させ、カメラ制御部１００の制御によって撮影レンズ１１の各レンズ位置で撮影された画像信号が格納される。
【００２５】
画像処理部５０から画像メモリ７０に画像信号が格納されるタイミングは、オートフォーカス制御が行われるタイミングである。このため、ライブビュー画像表示時に液晶表示部１６に対して合焦状態のライブビュー画像を表示させたい場合にはそのライブビュー画像表示時にも画像メモリ７０に画像信号を格納するように構成すれば良い。
【００２６】
また、シャッターボタン８の押下操作が行われた場合、本撮影の撮影動作を行う前にオートフォーカス制御を行う必要がある。そのため、本撮影動作を行う前に、撮影レンズ１１のレンズ位置を段階的に駆動させつつ、各レンズ位置で撮影された画像信号が画像メモリ７０に格納される。光学系制御部１５０は、画像メモリ７０に格納される画像信号を取得して、コントラスト方式のオートフォーカス動作を行うように構成される。そして、光学系制御部１５０によるオートフォーカス制御が行われて撮影レンズ１１が合焦位置に駆動された後に本撮影の撮影動作が行われ、本撮影によって得られる画像信号が画像圧縮部８０に与えられる。
【００２７】
画像圧縮部８０は本撮影によって得られる画像信号に対して所定の圧縮方法による画像圧縮処理を施すように構成されており、画像圧縮の施された画像信号が画像圧縮部８０から出力され、メモリカード９に記憶される。
【００２８】
カメラ制御部１００はＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現され、シャッターボタン８、ユーザーが撮影モード設定ボタン１４、操作ボタン１７、および４連スイッチ２５を含む各種ボタンを押下操作した場合に、その操作内容に応じて撮影機能部３の各部や光学系制御部１５０を制御するように構成される。また、カメラ制御部１００は、光学系制御部１５０と連繋し、オートフォーカス制御時には光学系制御部１５０が撮影レンズ１１のレンズ位置を段階的に駆動させた場合に、各レンズ位置でＣＣＤ撮像素子３０の撮影動作を制御し、かつ、その撮影された画像信号を画像メモリ７０に格納するように制御する。
【００２９】
レンズ駆動部１１０は、光学系制御部１５０からの指令に応じて撮影レンズ１１を光軸に沿って駆動させるための駆動手段であり、ＣＣＤ撮像素子３０に結像される被写体像の合焦状態を変化させるものである。また、レンズ駆動部１１０は、光学系制御部１５０およびカメラ制御部１００の制御のもとで撮影レンズ１１に備えられた絞りを駆動させる。
【００３０】
＜光学系制御部１５０について＞
図４は光学系制御部１５０の内部構成を示すブロック図である。図４に示すように、光学系制御部１５０は、画像取得部１５１、検出領域設定部１５２、エッジ検出部１５３、評価領域設定部１５４、評価値算出部１５５、境界検出部１５６、評価領域選択部１５７、駆動制御部１５８を備えて構成され、画像メモリ７０に格納された画像信号を取得して、コントラスト方式によるオートフォーカス制御を行う。つまり、撮影レンズ１１によってＣＣＤ撮像素子３０に結像される被写体像を合焦位置に導くように動作する。
【００３１】
また、光学系制御部１５０は、撮影モード設定ボタン１４の操作によって設定される撮影モードによって、オートフォーカス制御において果たす機能が異なるが、ここでは、本発明にかかるデジタルカメラ１の特徴である近景被写体のコントラストが低い場合等に選択される近景モードおよび遠景モードにおける光学系制御部１５０の各部の機能について説明し、その他のポートレートモードおよび風景モード等が設定された場合については、一般的なコントラスト方式によるオートフォーカス制御と同様となるため、説明を省略する。
【００３２】
画像取得部１５１は、画像メモリ７０に入力した画像信号を画像メモリ７０から取得する。
【００３３】
エッジ検出部１５３は、画像メモリ７０から取得される画像に設定される所定の境界検出領域から、近景被写体と遠景被写体との境界（遠近境界）を含むエッジを検出する。具体的には、まず、画像メモリ７０に格納された画像信号より、隣接画素の輝度差が所定値以上であるような隣接画素群が所定の閾値長さ以上に連続している部分をエッジとして認識する。なお、エッジ検出部１５３によってエッジを認識する際には、被写体の遠近を問わずエッジを認識し易いようにデジタルカメラ１の絞りを最も絞った状態とすることが好ましい。
【００３４】
エッジ検出部１５３では、上述したように、エッジを認識することができるが、遠景被写体に輝度差が激しい部分が多いと、エッジが多数認識されてしまう。そこで、ここでは、遠景被写体におけるエッジの多くは比較的細かいことを利用して、比較的細かいエッジを遠景被写体の輝度差が激しい部分として排除する。たとえば、上記のエッジ検出１５３における閾値長さを比較的大きくとることによってこれを実現することができる。このようにして、遠景被写体における比較的大きなエッジと、遠近境界とからなる大エッジを検出することができる。
【００３５】
境界検出領域は、画像から遠近境界を含むエッジを検出するための単位領域であり、検出領域設定部１５２によって画像メモリ７０に格納される画像に対して設定される。図５は、境界検出領域の一例を示す図である。図示するように、検出領域設定部１５２によって、画像メモリ７０に格納される画像Ｇ１０に対して水平方向に一定幅を持つ３つの領域からなる境界検出領域ＥＡ１を設定する。また、エッジ検出部１５３により境界検出領域ＥＡ１において大エッジを検出することができないとき、または、後述する境界検出部１５６により境界検出領域ＥＡ１において遠近境界を選択的に検出することができないときには、検出領域設定部１５２は、境界検出領域を切り替える。具体的には、図６に示すように、画像メモリ７０に格納される画像Ｇ１０に対して垂直方向に一定幅を持つ３つの領域からなる境界検出領域ＥＡ２として設定する。なお、これらにおける「水平方向」および「垂直方向」は、デジタルカメラ１の画角のうちＣＣＤ走査線が走る方向（図２のＤＸ方向）と、それに垂直な方向（図２のＤＹ方向）としてそれぞれ定義される。遠景と近景との区別という本来の趣旨からすれば、地平線（水平線）方向と鉛直方向とにそれぞれ対応させることが好ましいが、デジタルカメラ１はその底面を下側に向けて使用することが多いため、ＣＣＤ走査線方向を基準として定義しても多くの場合をカバーできる。また、デジタルカメラ１を傾けて撮影するような場合であっても、この実施形態のエッジ検出や境界検出が不可能になるわけではないため、上記のように水平方向と垂直方向とを規定しても実用上の問題は生じない。
【００３６】
図７は、画像メモリ７０に格納される、近景被写体のコントラストが低く、背景である遠景被写体のコントラストが高い画像Ｇ１０に対して境界検出領域ＥＡ１が設定されている一例を示す模式図である。ここでは、近景被写体ＮＰはコントラストが低い旗およびポールであり、遠景被写体ＦＰはコントラストが高いビルである。なお、ここでは、説明のため、便宜上画像メモリ７０に格納されている画像Ｇ１０と境界検出領域ＥＡ１を示す枠とを併せて図示しているが、実際には境界検出領域ＥＡ１を示す枠は画像Ｇ１０に含まれるものではない。図７に示すように、境界検出領域ＥＡ１内に近景被写体ＮＰと遠景被写体ＦＰとの境界が存在するため、エッジ検出部１５３は大エッジを検出し、境界検出部１５６は遠近境界を選択的に検出可能となる。
【００３７】
図８は、近景被写体のコントラストが低く、背景の遠景被写体のコントラストが高い画像Ｇ１０に対して境界検出領域ＥＡ１が設定されている一例を示す模式図である。ここでも、図７と同様に、近景被写体ＮＰはコントラストが低い旗およびポールであり、遠景被写体ＦＰはコントラストが高いビルである。なお、ここでも、図７と同様に、説明のため、便宜上画像メモリ７０に格納されている画像Ｇ１０と境界検出領域ＥＡ１を示す枠とを併せて図示しているが、実際には境界検出領域ＥＡ１を示す枠は画像Ｇ１０に含まれるものではない。図８に示すように、境界検出領域ＥＡ１においては、隣接画素間の輝度差が大きな場所はないため、エッジ検出部１５３は、大エッジを検出することができない。このような場合、検出領域設定部１５２によって、境界検出領域を、境界検出領域ＥＡ１から図６に示すような境界検出領域ＥＡ２に切り替える。
【００３８】
図９は、境界検出領域を切り替えた後に、画像Ｇ１０に対して境界検出領域ＥＡ２が設定されている一例を示す模式図である。ここでの画像は、図８と同様に、近景被写体ＮＰはコントラストが低い旗およびポールであり、遠景被写体ＦＰはコントラストが高いビルである。なお、ここでは、説明のため、便宜上画像メモリ７０に格納されている画像Ｇ１０と境界検出領域ＥＡ２を示す枠とを併せて図示しているが、実際には境界検出領域ＥＡ２を示す枠は画像Ｇ１０に含まれるものではない。図９に示すように、境界検出領域ＥＡ２内に近景被写体ＮＰと遠景被写体ＦＰとの境界が存在するため、エッジ検出部１５３は大エッジを検出し、境界検出部１５６は遠近境界を選択的に検出可能となる。
【００３９】
評価領域設定部１５４は、エッジ検出部１５３によって検出された大エッジをもとに、画像メモリ７０に格納される画像に対して、撮影レンズ１１の合焦状態に関する評価値を求めるための評価領域を設定する。図１０および図１１は、評価領域の設定について説明する模式図である。図１０は、エッジ検出部１５３によって境界検出領域ＥＡ１内で後述する縦エッジが検出された場合における評価領域の設定を説明する図であり、図１１は、エッジ検出部１５３によって境界検出領域ＥＡ１内で後述する横エッジが検出された場合、または、エッジ検出部１５３によって境界検出領域ＥＡ２において横エッジが検出された場合における評価領域の設定を説明する図である。
【００４０】
エッジ検出部１５３によって境界検出領域ＥＡ１内で大エッジが検出された場合、評価領域設定部１５４は、ハフ変換等の手法によって、大エッジの線分が縦方向に向いた部分（縦エッジ）を見つけ、図１０に示すように、縦エッジＡの位置において大エッジＬＥの一部を含み、かつ、大エッジＬＥの両側の領域である第１の画像領域Ｐ１と第２の画像領域Ｐ２について、第２の画像領域Ｐ２よりも第１の画像領域Ｐ１を多く含む第１の評価領域Ｆ１と、大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第１の画像領域Ｐ１よりも第２の画像領域Ｐ２を多く含む第２の評価領域Ｆ２とを設定する。なお、図１０では、縦エッジは、Ａ，Ｂの２カ所存在するが、このような場合には、例えば、ハフ変換等の手法によって求まる大エッジＬＥの線分の方向の変化から、第１の画像領域Ｐ１の左側の縦エッジ（Ａの部分）を自動的に選択する。
【００４１】
ここで、第１の評価領域Ｆ１および第２の評価領域Ｆ２がそれぞれ大エッジＬＥで区切られる面積については、後述するオートフォーカス動作による合焦の精度を考慮すると、大エッジＬＥによって区切られる一方の領域の面積が他方の領域の面積の２倍以上であることが好ましい。具体的には、図１０を例に挙げて説明すれば、第１の評価領域Ｆ１について、第１の画像領域Ｐ１の占める面積が第２の画像領域Ｐ２の占める領域の２倍以上であるような状態である。また、オートフォーカス動作による合焦をさらに高精度に行うためには、大エッジＬＥによって区切られる一方の領域の面積が他方の領域の面積の４倍以上であることが好ましい。なお、ここで、縦エッジを見つけることができない場合は、図１１において後述するように、横エッジを見つけて、その位置において大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第２の画像領域Ｐ２よりも第１の画像領域Ｐ１を多く含む第１の評価領域Ｆ１と、第１の画像領域Ｐ１よりも第２の画像領域Ｐ２を多く含む第２の評価領域Ｆ２とを設定する。
【００４２】
また、エッジ検出部１５３によって境界検出領域ＥＡ１内で後述する横エッジが検出された場合、または、エッジ検出部１５３によって境界検出領域ＥＡ２において大エッジが検出された場合、評価領域設定部１５４は、ハフ変換等の手法によって、第１の画像領域Ｐ１と第２の画像領域Ｐ２との境界である大エッジＬＥの線分が横方向に向いた部分（横エッジ）を見つけ、図１１に示すように、その位置において大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第２の画像領域Ｐ２よりも第１の画像領域Ｐ１を多く含む第１の評価領域Ｆ１と、第１の画像領域Ｐ１よりも第２の画像領域Ｐ２を多く含む第２の評価領域Ｆ２とを設定する。なお、図１１では、横エッジは、Ｃ，Ｄの２カ所存在するが、このような場合には、例えば、ハフ変換等の手法によって求まる大エッジＬＥの線分の方向の変化から、第１の画像領域Ｐ１の上側の横エッジ（Ｃの部分）を自動的に選択する。
【００４３】
ここで、第１の評価領域Ｆ１および第２の評価領域Ｆ２が大エッジＬＥで区切られる面積については、図１０において説明したように、後述するオートフォーカス動作による合焦の精度を考慮すると、大エッジによって区切られる一方の領域の面積が他方の領域の面積の２倍以上であるであることが好ましい。また、オートフォーカス動作による合焦をさらに高精度に行うためには、大エッジによって区切られる一方の領域の面積が他方の領域の面積の４倍以上であることが好ましい。なお、境界検出領域ＥＡ２において検出された大エッジに対して評価領域を設定する際には、はじめから横エッジを見つけて、評価領域を設定しているが、これは境界検出領域ＥＡ１において大エッジが検出されず、境界検出領域ＥＡ２において大エッジが検出される場合は、検出される大エッジの線分の方向が横方向に向いていることが一般的であるからである。
【００４４】
評価値算出部１５５は、評価領域設定部１５４によって設定された第１の評価領域Ｆ１および第２の評価領域Ｆ２について、撮影レンズ１１の合焦状態に関する評価値を求める。この評価値は、通常、コントラスト方式のオートフォーカス動作において実施されているものと同様に、評価領域内の各隣接画素間に関するコントラスト値の総和として求められる。
【００４５】
上述したように、大エッジは、遠景被写体の比較的大きなエッジと、遠近境界とから構成されており、図１２および図１３は、第１および第２の評価領域Ｆ１，Ｆ２においてそれぞれ求まる評価値（第１および第２の評価値）と撮影レンズ１１の光軸方向の位置ｘとの関係を表す曲線ＣＬ１，ＣＬ２の一例を示す模式図である。図１２は遠近境界に対して設定された第１および第２の評価領域についての評価値を示し、図１３は遠景被写体の比較的大きなエッジに対して設定された第１および第２の評価領域についての評価値を示している。
【００４６】
図１２に示すように、曲線ＣＬ１が第１の評価値で、曲線ＣＬ２が第２の評価値であり、撮影レンズ１１が第１の評価領域に対して合焦状態の位置にある場合（ｘ＝ｘ１）および撮影レンズ１１が第２の評価領域に対して合焦状態の位置にある場合（ｘ＝ｘ２）に、それぞれ上記評価値が最も大きくなる。ここでは、第１の評価領域Ｆ１はその領域の多くをコントラストの低い近景被写体によって占められていても、第１の評価領域Ｆ１は遠近境界を含んでいるため、第１の評価値は主として遠近境界のコントラストに基づいた一定以上のピークを持つ。そして、ここでは、第１および第２の画像領域はそれぞれ主に近景被写体および遠景被写体によって占められるため、レンズ位置ｘ＝ｘ１とｘ＝ｘ２とは一定以上の異なる値をとる。また、図１３に示すように、第１および第２の画像領域がともに遠景被写体であるときは、レンズ位置ｘ＝ｘ１とｘ＝ｘ２とはほぼ等しい値をとる。
【００４７】
境界検出部１５６は、評価値算出部１５５によって算出された評価値に基づいて、遠近境界に対して設定された第１および第２の評価領域を特定することによって、遠近境界を検出する。具体的には、第１および第２の評価領域それぞれについての評価値の最大値をとるレンズ位置ｘ＝ｘ１とｘ＝ｘ２とが一定以上の異なる値を示す場合は、遠近境界に対して設定された第１および第２の評価領域であると特定することができる。
【００４８】
合焦領域選択部は、撮影前にユーザーによって操作ボタン１７を種々押下操作されて近景モードまたは遠景モードが選択設定されることによって、近景または遠景の被写体のいずれの被写体に対して合焦するのかについて選択された結果に基づいて、検出された遠近境界に対して設定された第１の評価領域Ｆ１および第２の評価領域Ｆ２のうちから一方の評価領域を撮影レンズ１１を合焦状態とするための合焦領域として選択する。なお、ここでは、２つの評価領域のうちいずれの領域が近景被写体を多く含む評価領域（近景評価領域）または遠景被写体を多く含む評価領域（遠景評価領域）であるのかについては、２つの評価領域についての評価値が最大となるレンズ位置（ｘ＝ｘ１，ｘ２）から判別することができる。
【００４９】
駆動制御手段は、合焦領域選択部によって選択された合焦領域について算出された評価値に基づいて撮影レンズ１１の合焦位置を求め、合焦位置への撮影レンズ１１の駆動を制御する。具体的には、近景モードが選択されているときには、近景評価領域についての評価値に基づいて撮影レンズ１１の合焦位置を求め、合焦位置への撮影レンズ１１の駆動を制御する。また、遠景モードが選択されているときには、遠景評価領域についての評価値に基づいて撮影レンズ１１の合焦位置を求め、合焦位置への撮影レンズ１１の駆動を制御する。
【００５０】
＜デジタルカメラ１の動作＞
次に、デジタルカメラ１の動作について説明する。図１４から図１６はデジタルカメラ１における合焦動作を示すフローチャートであり、一例として、ユーザーによってあらかじめ近景モードまたは遠景モードが選択された場合のオートフォーカス制御を行う場合を示している。
【００５１】
まず、図１４に示すように、ユーザーによって、撮影モード設定ボタン１４の操作によって近景モードまたは遠景モードが設定された後に、デジタルカメラ１が撮影待機状態となると、ステップＳ１に進む。
【００５２】
ステップＳ１では、デジタルカメラ１のカメラ制御部１００は、ユーザーがシャッターボタン８を半押し状態（Ｓ１）としてオートフォーカス動作開始の指示の入力を行ったか否かを判断する。そして、ユーザーからのオートフォーカス動作の指示の入力があった場合に、デジタルカメラ１においてＣＣＤ撮像素子３０に結像される被写体像を合焦状態とするためのオートフォーカス制御が開始され、ステップＳ２に進む。
【００５３】
ステップＳ２では、検出領域設定部１５２によって、画像メモリ７０に格納される画像に対して境界検出領域が設定され、ステップＳ３に進む。具体的には、図５に示す境界検出領域ＥＡ１が設定される。
【００５４】
ステップＳ３では、エッジ検出部１５３によって、境界検出領域ＥＡ１内のエッジを認識し、ステップＳ４に進む。
【００５５】
ステップＳ４では、エッジ検出部１５３によって、ステップＳ３において認識されたエッジのうち、比較的細かいエッジは遠景被写体の輝度差が激しい部分として除外し、ステップＳ５に進む。ここでは、比較的細かいエッジを除外することによって、遠景被写体における比較的大きなエッジと、遠近境界とからなる大エッジのみを検出することができる。
【００５６】
続くステップＳ５からステップＳ９におけるデータ処理は、評価領域設定部１５４によって実行される。以下ステップＳ５からステップＳ９について説明する。
【００５７】
ステップＳ５では、ステップＳ４において検出された大エッジについて、ハフ変換等の手法によって大エッジの線分の方向の変化より縦エッジを見つけ、ステップＳ６に進む。
【００５８】
ステップＳ６では、ステップＳ５において縦エッジを検出することができたか否か判断する。ここでは、縦エッジを検出することができた場合はステップＳ９に進み、縦エッジを検出することができなかった場合はステップＳ７に進む。
【００５９】
ステップＳ７では、ステップＳ４において検出された大エッジについて、ハフ変換等の手法によって大エッジの線分の方向の変化より横エッジを見つけ、ステップＳ８に進む。
【００６０】
ステップＳ８では、ステップＳ７において横エッジを検出することができたか否か判断する。ここでは、横エッジを検出することができた場合はステップＳ９に進み、横エッジを検出することができなかった場合はステップＳ１に戻る。
【００６１】
ステップＳ９では、撮影レンズ１１の合焦状態に関する評価値を求めるための第１および第２の評価領域Ｆ１，Ｆ２を設定し、ステップＳ１０に進む。具体的には、ステップＳ６からステップＳ９に進んだ場合は、図１０で示したように、縦エッジＡの位置で、大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第２の画像領域Ｐ２よりも第１の画像領域Ｐ１を多く含む第１の評価領域Ｆ１と、縦エッジＡの位置で、大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第１の画像領域Ｐ１よりも第２の画像領域Ｐ２を多く含む第２の評価領域Ｆ２とを設定する。また、ステップＳ８からステップＳ９に進んだ場合は、図１１で示したように、横エッジＣの位置で、大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第２の画像領域Ｐ２よりも第１の画像領域Ｐ１を多く含む第１の評価領域Ｆ１と、大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第１の画像領域Ｐ１よりも第２の画像領域Ｐ２を多く含む第２の評価領域Ｆ２とを設定する。
【００６２】
ステップＳ１０では、第１および第２の評価領域Ｆ１，Ｆ２について、評価値算出部１５５が、撮影レンズ１１の合焦状態に関する評価値を求め、ステップＳ１１に進む。
【００６３】
ステップＳ１１では、境界検出部１５６が、ステップＳ１０において求めた評価値より、遠近境界を検出し、ステップＳ１２に進む。具体的には、図１２に示したように、第１および第２の評価領域Ｆ１，Ｆ２についての評価値が最大値を示すレンズ位置が一定以上異なる場合に、その第１および第２の評価領域Ｆ１，Ｆ２の設定の対象となった大エッジを遠近境界として検出する。
【００６４】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１において遠近境界を検出した結果に基づいて、境界検出部１５６によって遠近境界を検出することができたか否かについて判別する。そして、遠近境界を検出することができたときはステップＳ２０に進み、遠近境界を検出することができなかったときはステップＳ１３に進む。
【００６５】
ステップＳ１３では、検出領域設定部１５２によって、画像メモリ７０に格納される画像に対する境界検出領域が切り替えられ、ステップＳ１４に進む。具体的には、図５に示した境界検出領域ＥＡ１から図６に示す境界検出領域ＥＡ２に切り替えられる。
【００６６】
ステップＳ１４では、ステップＳ３と同様に、エッジ検出部１５３によって、境界検出領域ＥＡ２内のエッジを認識し、ステップＳ１５に進む。
【００６７】
ステップＳ１５では、ステップＳ４と同様に、ステップＳ１４において認識されたエッジのうち、比較的細かいエッジは遠景被写体の輝度差が激しい部分として除外し、ステップＳ１５に進む。ここでは、比較的細かいエッジを除外することによって、遠景被写体における比較的大きなエッジと、遠近境界とからなる大エッジを検出することができる。
【００６８】
ステップＳ１６では、評価領域設定部１５４によって、撮影レンズ１１の合焦状態に関する評価値を求めるための第１の評価領域Ｆ１および第２の評価領域Ｆ２を設定し、ステップＳ１７に進む。具体的には、図１１で示したように、ステップＳ１５において検出された大エッジＬＥについて、ハフ変換等の手法によって求まる大エッジＬＥの線分の方向の変化より横エッジを見つけ、横エッジの位置において大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第２の画像領域Ｐ２よりも第１の画像領域Ｐ１を多く含む第１の評価領域Ｆ１と、大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第１の画像領域Ｐ１よりも第２の画像領域Ｐ２を多く含む第２の評価領域Ｆ２とを設定する。
【００６９】
ステップＳ１７では、第１および第２の評価領域Ｆ１，Ｆ２について、評価値算出部１５５が、撮影レンズ１１の合焦状態に関する評価値を求め、ステップＳ１８に進む。
【００７０】
ステップＳ１８では、ステップＳ１１と同様に、境界検出部１５６が、ステップＳ１７において求めた評価値に基づいて、遠近境界を検出し、ステップＳ１９に進む。
【００７１】
ステップＳ１９では、ステップＳ１８において遠近境界を検出した結果に基づいて、境界検出部１５６によって遠近境界を検出することができたか否かについて判別する。そして、遠近境界を検出することができたときはステップＳ２０に進み、遠近境界を検出することができなかったときはステップＳ１に戻る。
【００７２】
ステップＳ２０では、撮影前にユーザーによって設定された撮影モードにしたがって、合焦領域選択部により、遠近境界に対して設定された第１の評価領域Ｆ１または第２の評価領域Ｆ２のうちから一方の評価領域を撮影レンズ１１を合焦状態とするための合焦領域として選択する。ここでは、近景モードが選択されている場合は、近景評価領域を合焦領域として選択して、ステップＳ２１に進み、近景モードが選択されていない場合、つまり、遠景モードが選択されている場合は、遠景評価領域を合焦領域として選択して、ステップＳ２２に進む。
【００７３】
ステップＳ２１では、ステップＳ１２からステップＳ２０に進んだ場合は、ステップＳ１０において評価値算出部１５５が近景評価領域について算出した評価値をもとに撮影レンズ１１を合焦状態とするレンズ位置を算出し、また、ステップＳ１９からステップＳ２０に進んだ場合は、ステップＳ１７において評価値算出部１５５が近景評価領域について算出した評価値をもとに撮影レンズ１１を合焦状態とするレンズ位置を算出し、ステップＳ２３に進む。
【００７４】
ステップＳ２２では、ステップＳ１２からステップＳ２０に進んだ場合は、ステップＳ１０において評価値算出部１５５が遠景評価領域について算出した評価値をもとに撮影レンズ１１を合焦状態とするレンズ位置を算出し、また、ステップＳ１９からステップＳ２０に進んだ場合は、ステップＳ１７において評価値算出部１５５が遠景評価領域について算出した評価値をもとに撮影レンズ１１を合焦状態とするレンズ位置を算出し、ステップＳ２３に進む。
【００７５】
ステップＳ２３では、ステップＳ２１またはステップＳ２２において算出された撮影レンズ１１のレンズ位置に基づいて、被写体に対して撮影レンズ１１を合焦状態とするように撮影レンズ１１を駆動制御部１５８の制御の下で駆動させ、ステップＳ２４に進む。
【００７６】
ステップＳ２４では、シャッターボタン８が押下されることによって、全押し状態（Ｓ２）とされて本撮影の実施の指示があったか否かをカメラ制御部１００が判断する。ここでは、本撮影の実施の指示があった場合は、ステップＳ２５に進み、本撮影の実施の指示がない場合は、ステップＳ２４の判断を繰り返す。なお、ここでは、図示を省略しているが、本撮影の実施の指示が一定時間ない場合は、ステップＳ１に戻る。
【００７７】
ステップＳ２５では、本撮影が実施されて、画像処理部５０から画像信号が画像圧縮部８０に送信され、画像圧縮部８０において、本撮影によって得られる画像に対して所定の圧縮方法による画像圧縮処理を施し、画像圧縮の施された画像信号が画像圧縮部８０から出力され、メモリカード９に記憶される。その後、ステップＳ１に戻る。
【００７８】
以上、画像に設定される所定の境界検出領域から遠近境界を含むエッジを検出し、そのエッジの一部を含み、かつ、当該エッジの両側である第１と第２の画像領域について、第２の画像領域よりも第１の画像領域を多く含む第１の評価領域と、第１の画像領域よりも第２の画像領域を多く含む第２の評価領域とについて撮影レンズの合焦状態に関する評価値を算出し、算出された評価値に基づいて撮影レンズの合焦位置を求め、合焦位置に撮影レンズを駆動することによって、近景被写体のコントラストが低い場合であっても、近景被写体にも遠景被写体にも合焦させることができる。
【００７９】
＜変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【００８０】
例えば、上述したオートフォーカス制御については、上述した光学系制御部１５０の機能は、ＣＰＵが所定のソフトウェアを実行することによって実現することも可能であるため、必ずしも光学系制御部１５０における各部が区別されて構成される必要はない。
【００８１】
また、上述した実施形態においては、境界検出領域は、図５に示すように、オートフォーカス動作の開始時には、画像メモリ７０に格納される画像Ｇ１０に対してあらかじめ設定されている所定の境界検出領域ＥＡ１であったが、これに限られるものではなく、撮影前にユーザーによる操作ボタン１７および４連スイッチ２５の操作等によって境界検出領域の位置や大きさ等を種々変更できるようなものであっても良い。
【００８２】
また、上述した実施形態においては、境界検出領域は、水平方向または垂直方向に一定の幅を持つ３つの領域から構成されていたが、これに限られるものではなく、境界検出領域が、水平方向または垂直方向に一定の幅を持つ１つの領域、または２つの領域、若しくは４つ以上の領域から構成されるものであっても良い。
【００８３】
また、上述した実施形態においては、境界検出領域は、図５および図６に示すように、画像メモリ７０に格納される画像Ｇ１０の全体の領域に対して一部の領域であったが、これに限られるものではなく、境界検出領域が、画像メモリ７０に格納される画像Ｇ１０の全体の領域であるようなものであっても良い。
【００８４】
また、上述した実施形態においては、境界検出部１５６によって、遠近境界を選択的に検出した後に、近景評価領域または遠景評価領域のうち一方を合焦領域として設定したが、これに限られるものではなく、近景モードの場合は、評価値が最大値となるレンズ位置をすべての大エッジに対して設定された評価領域について算出し、このうち最も近景の被写体に合焦するレンズ位置を自動選択しても良い。また、遠景モードの場合は、評価値が最大値となるレンズ位置をすべての大エッジに対して設定された評価領域について算出し、このうち最も遠景の被写体に合焦するレンズ位置を自動選択しても良い。
【００８５】
また、上述した実施形態においては、近景モードまたは遠景モードを選択することができるが、これに限られるものではなく、近景モードのみとして、合焦領域選択部が、近景評価領域または遠景評価領域のうち近景評価領域を合焦領域として自動的に選択するようなものであっても良い。
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が含まれている。
【００８６】
（１） 請求項４に記載の光学系制御装置であって、前記水平方向に一定幅の境界検出領域において前記遠近境界を検出することができないときに、前記検出領域設定手段が、前記境界検出領域を垂直方向に一定幅の領域に切り替える領域切替手段を含むことを特徴とする光学系制御装置。
【００８７】
この構成によって、画像中の遠近境界の線分の方向が水平方向である場合等、水平方向に一定幅の境界検出領域においては遠近境界を検出することができないときに、境界検出領域を垂直方向に一定幅の領域に切り替えることによって、線分の方向があらゆる方向を向いた場合も遠近境界を検出する確率を向上させることができる。
【００８８】
（２） 請求項１から請求項５、または（１）のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記制御手段が、自動的に、前記第１と第２の評価領域のうち近景被写体を多く含む評価領域についての評価値に基づいて前記撮影レンズの合焦位置を求め、前記合焦位置への前記撮影レンズの駆動を制御することを特徴とする光学系制御装置。
【００８９】
この構成によって、自動的に近景被写体に対して合焦動作を行うため、ユーザーは、コントラストの低い近景被写体に対して容易に合焦させることができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明においては、画像に設定される所定の境界検出領域から遠近境界を含むエッジを検出し、そのエッジの一部を含み、かつ、当該エッジの両側である第１と第２の画像領域について、第２の画像領域よりも第１の画像領域を多く含む第１の評価領域と、第１の画像領域よりも第２の画像領域を多く含む第２の評価領域とについて撮影レンズの合焦状態に関する評価値を算出し、算出された評価値に基づいて撮影レンズの合焦位置を求め、合焦位置に撮影レンズを駆動することによって、近景被写体のコントラストが低い場合であっても、近景被写体にも遠景被写体にも合焦させることができる。
【００９２】
また、請求項４の発明においては、画像全体においてエッジを検出することによって、画像中における近景被写体の位置に拘わらず、遠近境界を含むエッジを検出することができる。
【００９３】
また、請求項５の発明においては、水平方向に一定幅の境界検出領域においてエッジを検出することによって、画像の全体においてエッジを検出する場合よりも少ない領域においてエッジの検出を行うため、遠近境界を含むエッジを検出する処理速度の向上を図ることができる。
【００９４】
また、請求項７の発明においては、第１と第２の評価領域について、それぞれエッジによって区切られる一方の領域の面積を他方の領域の面積の２倍以上とすることによって、近景被写体のコントラストが低い場合であっても、近景被写体にも遠景被写体にも精度良く合焦することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるデジタルカメラを示す斜視図である。
【図２】図１に示すデジタルカメラの背面図である。
【図３】デジタルカメラの内部構成を示すブロック図である。
【図４】光学系制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図５】画像に対して設定される境界検出領域の一例を示す図である。
【図６】切り替えられた後の境界検出領域を示す図である。
【図７】画像に対して境界検出領域が設定される一例を示す模式図である。
【図８】画像に対して境界検出領域が設定される一例を示す模式図である。
【図９】画像に対して切り替え後の境界検出領域が設定される一例を示す模式図である。
【図１０】画像に対する評価領域の設定について説明する模式図である。
【図１１】画像に対する評価領域の設定について説明する模式図である。
【図１２】評価値と撮影レンズのレンズ位置との関係の一例を示す模式図である。
【図１３】評価値と撮影レンズのレンズ位置との関係の一例を示す模式図である。
【図１４】合焦動作を示すフローチャートである。
【図１５】合焦動作を示すフローチャートである。
【図１６】合焦動作を示すフローチャートである。
【図１７】評価値と撮影レンズのレンズ位置との関係の一例を示す模式図である。
【図１８】近景被写体と遠景被写体とが混在している画像についての評価値と撮影レンズのレンズ位置との関係の一例を示す模式図である。
【図１９】近景被写体のコントラストが低く、遠景被写体のコントラストが高い画像に対して評価領域が設定される一例を示す模式図である。
【図２０】近景被写体のコントラストが低く、遠景被写体のコントラストが高い画像についての評価値と撮影レンズのレンズ位置との関係の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ デジタルカメラ
８ シャッターボタン
１１ 撮影レンズ
７０ 画像メモリ
１００ カメラ制御部
１１０ レンズ駆動部
１５０ 光学系制御部
１５２ 検出領域設定部
１５３ エッジ検出部
１５４ 評価領域設定部
１５５ 評価値算出部
１５８ 駆動制御部
Ａ，Ｂ 縦エッジ
Ｃ，Ｄ 横エッジ
ＬＥ 大エッジ
ＥＡ１，ＥＡ２ 境界検出領域
Ｆ１ 第１の評価領域
Ｆ２ 第２の評価領域
Ｐ１ 第１の画像領域
Ｐ２ 第２の画像領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラに関し、特にデジタルカメラにおける自動合焦（以下、「オートフォーカス」または「ＡＦ」ともいう。）の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタルカメラ等において用いられているオートフォーカス装置としては、撮影レンズを光軸方向に駆動させつつ、各レンズ位置で取得された画像の特定の評価領域について撮影レンズの合焦状態に関する評価値を求め、その評価値をもとに撮影レンズの合焦動作を行うコントラスト方式によるオートフォーカス動作を実施するものが一般的である。また、ここでいう評価値は、各画素の画素値を隣接画素の画素値と比較したコントラスト値を算出し、このコントラスト値を所定の領域内の複数の画素について合算することにより求められる。すなわち、評価値は、評価領域内の各隣接画素間に関するコントラスト値の総和として求められる。
【０００３】
図１７には、評価値と撮影レンズの光軸方向の位置ｘとの関係を表す曲線ＣＬが示されている。図１７に示すように、撮影レンズが合焦状態の位置に存在する場合（ｘ＝ｘｖ）に、上記評価値が最も大きくなる。そして、コントラスト方式のオートフォーカス動作は、撮影レンズの光軸方向の位置ｘを相違させて撮像した少なくとも２枚の撮像画像の評価値を比較することにより行われる。具体的には、２枚の画像のそれぞれについての評価値を比較し、評価値がより大きくなる方向に撮影レンズを駆動する。そして、このような動作を繰り返して撮影レンズを駆動させることにより、撮影レンズを合焦状態の位置へと駆動させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、評価領域内の画像に近景の被写体（近景被写体）と遠景の被写体（遠景被写体）とが混在しているような場合は、図１８に示すように、実線で示される曲線ＣＬが評価値として算出される。ここでは、評価値は、一点鎖線の曲線ＣＬｎ，ＣＬｆによってそれぞれ示される近景被写体についての評価値（近景評価値）および遠景被写体についての評価値（遠景評価値）が合成されたような値として算出される。したがって、このような場合は、上記評価値が最も大きくなる撮影レンズの位置（ｘ＝ｘｖ）においては近景被写体または遠景被写体のどちらに対しても合焦させることができない。
【０００５】
さらに、近景被写体のコントラストが低い場合、具体的には、図１９に示すように、近景被写体ＮＰはコントラストが低い旗およびポールであり、遠景被写体ＦＰはコントラストが高いビルであるような場合は、評価領域ＦＡについての評価値は、図２０に示すように、実線の曲線ＣＬで示される評価値として算出される。ここでも、評価値は、一点鎖線の曲線ＣＬｎ，ＣＬｆによってそれぞれ示される近景評価値および遠景評価値が合成されたような値として算出される。そして、ここでは、近景評価値に比べて、遠景評価値の方が著しく大きなピークを持つため、評価値が最大となる撮影レンズの位置（ｘ＝ｘｖ）は、遠景評価値が最大となる撮影レンズの位置（ｘ＝ｘｖｆ）と近くなるため、評価値が最大となる撮影レンズの位置（ｘ＝ｘｖ）に撮影レンズの位置を駆動させても近景被写体には合焦させることができない。また、ここで、仮に近景被写体のみに評価領域を設定すると、近景被写体のコントラストは低いため、▲１▼評価値に一定以上のピークがない。▲２▼評価値の変化量が小さい。▲３▼評価値の全体のレベルが低い。といった３条件すべてを満たし、評価領域ＦＡにおいては一定以上のコントラストがないとデジタルカメラによって判断され、近景被写体に合焦させる撮影レンズの位置を求めることはできない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、近景被写体のコントラストが低い場合でも、近景被写体にも遠景被写体にも容易に合焦可能な技術を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、複数の画素で構成される画像を入力して、撮影レンズの合焦制御を行う光学系制御装置であって、前記画像に所定の境界検出領域を設定する検出領域設定手段と、前記境界検出領域からエッジを検出するエッジ検出手段と、前記エッジの一部を含み、かつ、当該エッジの両側の領域である第１と第２の画像領域について、前記第２の画像領域よりも前記第１の画像領域を多く含む第１の評価領域と、前記第１の画像領域よりも前記第２の画像領域を多く含む第２の評価領域とを設定する評価領域設定手段と、前記第１と第２の評価領域について前記撮影レンズの合焦状態に関する評価値を別々に算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって算出された第１と第２の評価領域に係る評価値が所定の関係を満たすときに、前記第１と第２の画像領域の境界が近景被写体と遠景被写体との遠近境界であると特定する特定手段と、
前記特定手段によって特定された遠近境界に対して設定された第１と第２の評価領域に係る評価値のうちいずれか一方の評価値に基づいて求められた前記撮影レンズの合焦位置への前記撮影レンズの駆動を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の光学系制御装置であって、前記合焦状態に関する評価値が、各前記評価領域内の各隣接画素間に関するコントラスト値の総和を少なくとも含むことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項１に記載の光学系制御装置であって、上記評価値の所定の関係とは、前記第１の評価領域に係る評価値が最大となる前記撮影レンズのレンズ位置と前記第２の評価領域に係る評価値が最大となる前記撮影レンズのレンズ位置とが、所定値以上異なる関係であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記検出領域設定手段が、前記画像の全体を境界検出領域として設定することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記検出領域設定手段が、前記画像に対して水平方向に一定幅の境界検出領域を設定することを特徴とする。
また、請求項６の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記検出領域設定手段が、前記画像に対して垂直方向に一定幅の境界検出領域を設定することを特徴とする。
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記第１と第２の評価領域は、それぞれ前記エッジによって区切られる一方の領域の面積が他方の領域の面積の２倍以上であることを特徴とする。
また、請求項８の発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記エッジ検出手段が、前記境界検出領域から複数のエッジを検出し、前記特定手段が、前記複数のエッジの中から前記遠近境界に相当するエッジを特定することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
＜デジタルカメラの要部構成＞
図１は本発明の一実施形態であるデジタルカメラ１を示す斜視図である。また、図２はデジタルカメラ１の背面図である。
【００１４】
図１に示すように、デジタルカメラ１の前面側には、撮影レンズ１１とファインダ窓２とが設けられている。撮影レンズ１１の内側には撮影レンズ１１を介して入射する被写体像を光電変換して画像信号（画素ごとの画素データの配列からなる信号）を生成するための画像生成手段としてＣＣＤ撮像素子３０が設けられている。
【００１５】
撮影レンズ１１には光軸方向に沿って駆動可能なレンズ系が含まれており、当該レンズ系を光軸方向に駆動することにより、ＣＣＤ撮像素子３０に結像される被写体像の合焦状態を実現することができるように構成されている。また、撮影レンズ１１には、被写界深度を変更することができる絞りが備えられており、絞りを絞ることによって、被写界深度を大きくすることができる。
【００１６】
また、デジタルカメラ１の上面側には、シャッターボタン８と、ズームキー１０と、カメラ状態表示部１３と、撮影モード設定ボタン１４とが配置されている。シャッターボタン８は被写体の撮影を行うときにユーザーが押下操作を行ってデジタルカメラ１に撮影指示を与えるボタンである。ここでは、シャッターボタン８を半押し状態（Ｓ１）とすることによって後述するオートフォーカス動作が実施され、全押し状態（Ｓ２）とすることによって後述する本撮影が実施される。ズームキー１０はユーザーの押下操作によって、撮影レンズ１１を駆動させてズーミングを行う。カメラ状態表示部１３は例えばセグメント表示タイプの液晶モニタによって構成され、デジタルカメラ１における現在の設定内容等をユーザーに示すために設けられている。また、撮影モード設定ボタン１４は、デジタルカメラ１による撮影動作時の撮影モード、例えばポートレートモード、風景モード、後述する近景モードおよび遠景モード等の複数の撮影モードのうちから被写体に応じた一の撮影モードを手動操作で選択設定するためのボタンである。
【００１７】
また、デジタルカメラ１の側面部には、ユーザーによるシャッターボタン８の押下操作に伴う本撮影動作で得られる画像データを記録するためのメモリカード９を着装する着装部１５が形成されており、交換可能なメモリカード９を着装することができる。さらに、着装部１５からメモリカード９を取り出す際に押下するカード取り出しボタン７が配置されており、着装部１５からメモリカード９を取り出すことができる。
【００１８】
また、図２に示すように、デジタルカメラ１の背面図にはライブビュー画像や撮影画像等を表示するための液晶表示部１６と、デジタルカメラ１の各種設定状態を変更するための操作ボタン１７と、ファインダ窓２とが設けられている。さらに、４連スイッチ２５が設けられ、４連スイッチ２５を種々押下操作することによって、後述する検出領域の変更等が可能である。なお、図２には、方向関係を明確にするために直交座標系を付しており、また、以下の図において同様の直交座標系を付している場合は、同様の方向関係を示しているものとする。
【００１９】
＜デジタルカメラの機能ブロック＞
図３はデジタルカメラ１の内部構成を示すブロック図である。図３に示すように、デジタルカメラ１は、画像信号を処理するための撮影機能部３、オートフォーカス制御を実現するための光学系制御部１５０およびレンズ駆動部１１０、デジタルカメラ１に設けられた各部を統括的に制御するカメラ制御部１００とを備えて構成される。
【００２０】
撮影レンズ１１を介してＣＣＤ撮像素子３０に結像される被写体像は、ＣＣＤ撮像素子３０において複数の画素を有する電気的な画像、すなわち画像信号に変換され、Ａ／Ｄ変換器４０へと導かれる。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換器４０はＣＣＤ撮像素子３０から出力される画像信号を例えば１画素あたり１０ビットのデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４０から出力される画像信号は、画像処理部５０へと導かれる。
【００２２】
画像処理部５０は画像信号に対してホワイトバランスの調整、γ補正、色補正等の画像処理を施す。ライブビュー画像の表示時には、画像処理部５０は画像処理を施した画像信号をライブビュー画像作成部６０に与える。また、オートフォーカス制御を行うときには、画像処理部５０は画像信号を画像メモリ７０に与える。さらに、シャッターボタン８の押下操作に伴って行われる撮影動作（本撮影）ときには、画像処理部５０は画像処理を施した画像信号を画像圧縮部８０に与える。
【００２３】
そして、ライブビュー画像の表示時等には、ライブビュー画像作成部６０が液晶表示部１６に適合した画像信号を生成し、それを液晶表示部１６に与えるように構成されている。そのため、ライブビュー画像の表示時には、ＣＣＤ撮像素子３０において逐次光電変換して得られる画像信号に基づいて液晶表示部１６に画像表示が行われる。
【００２４】
画像メモリ７０は、オートフォーカス制御を行うために画像信号を一時的に記憶するためのものである。この画像メモリ７０には、光学系制御部１５０が撮影レンズ１１のレンズ位置を段階的に駆動させ、カメラ制御部１００の制御によって撮影レンズ１１の各レンズ位置で撮影された画像信号が格納される。
【００２５】
画像処理部５０から画像メモリ７０に画像信号が格納されるタイミングは、オートフォーカス制御が行われるタイミングである。このため、ライブビュー画像表示時に液晶表示部１６に対して合焦状態のライブビュー画像を表示させたい場合にはそのライブビュー画像表示時にも画像メモリ７０に画像信号を格納するように構成すれば良い。
【００２６】
また、シャッターボタン８の押下操作が行われた場合、本撮影の撮影動作を行う前にオートフォーカス制御を行う必要がある。そのため、本撮影動作を行う前に、撮影レンズ１１のレンズ位置を段階的に駆動させつつ、各レンズ位置で撮影された画像信号が画像メモリ７０に格納される。光学系制御部１５０は、画像メモリ７０に格納される画像信号を取得して、コントラスト方式のオートフォーカス動作を行うように構成される。そして、光学系制御部１５０によるオートフォーカス制御が行われて撮影レンズ１１が合焦位置に駆動された後に本撮影の撮影動作が行われ、本撮影によって得られる画像信号が画像圧縮部８０に与えられる。
【００２７】
画像圧縮部８０は本撮影によって得られる画像信号に対して所定の圧縮方法による画像圧縮処理を施すように構成されており、画像圧縮の施された画像信号が画像圧縮部８０から出力され、メモリカード９に記憶される。
【００２８】
カメラ制御部１００はＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現され、シャッターボタン８、ユーザーが撮影モード設定ボタン１４、操作ボタン１７、および４連スイッチ２５を含む各種ボタンを押下操作した場合に、その操作内容に応じて撮影機能部３の各部や光学系制御部１５０を制御するように構成される。また、カメラ制御部１００は、光学系制御部１５０と連繋し、オートフォーカス制御時には光学系制御部１５０が撮影レンズ１１のレンズ位置を段階的に駆動させた場合に、各レンズ位置でＣＣＤ撮像素子３０の撮影動作を制御し、かつ、その撮影された画像信号を画像メモリ７０に格納するように制御する。
【００２９】
レンズ駆動部１１０は、光学系制御部１５０からの指令に応じて撮影レンズ１１を光軸に沿って駆動させるための駆動手段であり、ＣＣＤ撮像素子３０に結像される被写体像の合焦状態を変化させるものである。また、レンズ駆動部１１０は、光学系制御部１５０およびカメラ制御部１００の制御のもとで撮影レンズ１１に備えられた絞りを駆動させる。
【００３０】
＜光学系制御部１５０について＞
図４は光学系制御部１５０の内部構成を示すブロック図である。図４に示すように、光学系制御部１５０は、画像取得部１５１、検出領域設定部１５２、エッジ検出部１５３、評価領域設定部１５４、評価値算出部１５５、境界検出部１５６、評価領域選択部１５７、駆動制御部１５８を備えて構成され、画像メモリ７０に格納された画像信号を取得して、コントラスト方式によるオートフォーカス制御を行う。つまり、撮影レンズ１１によってＣＣＤ撮像素子３０に結像される被写体像を合焦位置に導くように動作する。
【００３１】
また、光学系制御部１５０は、撮影モード設定ボタン１４の操作によって設定される撮影モードによって、オートフォーカス制御において果たす機能が異なるが、ここでは、本発明にかかるデジタルカメラ１の特徴である近景被写体のコントラストが低い場合等に選択される近景モードおよび遠景モードにおける光学系制御部１５０の各部の機能について説明し、その他のポートレートモードおよび風景モード等が設定された場合については、一般的なコントラスト方式によるオートフォーカス制御と同様となるため、説明を省略する。
【００３２】
画像取得部１５１は、画像メモリ７０に入力した画像信号を画像メモリ７０から取得する。
【００３３】
エッジ検出部１５３は、画像メモリ７０から取得される画像に設定される所定の境界検出領域から、近景被写体と遠景被写体との境界（遠近境界）を含むエッジを検出する。具体的には、まず、画像メモリ７０に格納された画像信号より、隣接画素の輝度差が所定値以上であるような隣接画素群が所定の閾値長さ以上に連続している部分をエッジとして認識する。なお、エッジ検出部１５３によってエッジを認識する際には、被写体の遠近を問わずエッジを認識し易いようにデジタルカメラ１の絞りを最も絞った状態とすることが好ましい。
【００３４】
エッジ検出部１５３では、上述したように、エッジを認識することができるが、遠景被写体に輝度差が激しい部分が多いと、エッジが多数認識されてしまう。そこで、ここでは、遠景被写体におけるエッジの多くは比較的細かいことを利用して、比較的細かいエッジを遠景被写体の輝度差が激しい部分として排除する。たとえば、上記のエッジ検出１５３における閾値長さを比較的大きくとることによってこれを実現することができる。このようにして、遠景被写体における比較的大きなエッジと、遠近境界とからなる大エッジを検出することができる。
【００３５】
境界検出領域は、画像から遠近境界を含むエッジを検出するための単位領域であり、検出領域設定部１５２によって画像メモリ７０に格納される画像に対して設定される。図５は、境界検出領域の一例を示す図である。図示するように、検出領域設定部１５２によって、画像メモリ７０に格納される画像Ｇ１０に対して水平方向に一定幅を持つ３つの領域からなる境界検出領域ＥＡ１を設定する。また、エッジ検出部１５３により境界検出領域ＥＡ１において大エッジを検出することができないとき、または、後述する境界検出部１５６により境界検出領域ＥＡ１において遠近境界を選択的に検出することができないときには、検出領域設定部１５２は、境界検出領域を切り替える。具体的には、図６に示すように、画像メモリ７０に格納される画像Ｇ１０に対して垂直方向に一定幅を持つ３つの領域からなる境界検出領域ＥＡ２として設定する。なお、これらにおける「水平方向」および「垂直方向」は、デジタルカメラ１の画角のうちＣＣＤ走査線が走る方向（図２のＤＸ方向）と、それに垂直な方向（図２のＤＹ方向）としてそれぞれ定義される。遠景と近景との区別という本来の趣旨からすれば、地平線（水平線）方向と鉛直方向とにそれぞれ対応させることが好ましいが、デジタルカメラ１はその底面を下側に向けて使用することが多いため、ＣＣＤ走査線方向を基準として定義しても多くの場合をカバーできる。また、デジタルカメラ１を傾けて撮影するような場合であっても、この実施形態のエッジ検出や境界検出が不可能になるわけではないため、上記のように水平方向と垂直方向とを規定しても実用上の問題は生じない。
【００３６】
図７は、画像メモリ７０に格納される、近景被写体のコントラストが低く、背景である遠景被写体のコントラストが高い画像Ｇ１０に対して境界検出領域ＥＡ１が設定されている一例を示す模式図である。ここでは、近景被写体ＮＰはコントラストが低い旗およびポールであり、遠景被写体ＦＰはコントラストが高いビルである。なお、ここでは、説明のため、便宜上画像メモリ７０に格納されている画像Ｇ１０と境界検出領域ＥＡ１を示す枠とを併せて図示しているが、実際には境界検出領域ＥＡ１を示す枠は画像Ｇ１０に含まれるものではない。図７に示すように、境界検出領域ＥＡ１内に近景被写体ＮＰと遠景被写体ＦＰとの境界が存在するため、エッジ検出部１５３は大エッジを検出し、境界検出部１５６は遠近境界を選択的に検出可能となる。
【００３７】
図８は、近景被写体のコントラストが低く、背景の遠景被写体のコントラストが高い画像Ｇ１０に対して境界検出領域ＥＡ１が設定されている一例を示す模式図である。ここでも、図７と同様に、近景被写体ＮＰはコントラストが低い旗およびポールであり、遠景被写体ＦＰはコントラストが高いビルである。なお、ここでも、図７と同様に、説明のため、便宜上画像メモリ７０に格納されている画像Ｇ１０と境界検出領域ＥＡ１を示す枠とを併せて図示しているが、実際には境界検出領域ＥＡ１を示す枠は画像Ｇ１０に含まれるものではない。図８に示すように、境界検出領域ＥＡ１においては、隣接画素間の輝度差が大きな場所はないため、エッジ検出部１５３は、大エッジを検出することができない。このような場合、検出領域設定部１５２によって、境界検出領域を、境界検出領域ＥＡ１から図６に示すような境界検出領域ＥＡ２に切り替える。
【００３８】
図９は、境界検出領域を切り替えた後に、画像Ｇ１０に対して境界検出領域ＥＡ２が設定されている一例を示す模式図である。ここでの画像は、図８と同様に、近景被写体ＮＰはコントラストが低い旗およびポールであり、遠景被写体ＦＰはコントラストが高いビルである。なお、ここでは、説明のため、便宜上画像メモリ７０に格納されている画像Ｇ１０と境界検出領域ＥＡ２を示す枠とを併せて図示しているが、実際には境界検出領域ＥＡ２を示す枠は画像Ｇ１０に含まれるものではない。図９に示すように、境界検出領域ＥＡ２内に近景被写体ＮＰと遠景被写体ＦＰとの境界が存在するため、エッジ検出部１５３は大エッジを検出し、境界検出部１５６は遠近境界を選択的に検出可能となる。
【００３９】
評価領域設定部１５４は、エッジ検出部１５３によって検出された大エッジをもとに、画像メモリ７０に格納される画像に対して、撮影レンズ１１の合焦状態に関する評価値を求めるための評価領域を設定する。図１０および図１１は、評価領域の設定について説明する模式図である。図１０は、エッジ検出部１５３によって境界検出領域ＥＡ１内で後述する縦エッジが検出された場合における評価領域の設定を説明する図であり、図１１は、エッジ検出部１５３によって境界検出領域ＥＡ１内で後述する横エッジが検出された場合、または、エッジ検出部１５３によって境界検出領域ＥＡ２において横エッジが検出された場合における評価領域の設定を説明する図である。
【００４０】
エッジ検出部１５３によって境界検出領域ＥＡ１内で大エッジが検出された場合、評価領域設定部１５４は、ハフ変換等の手法によって、大エッジの線分が縦方向に向いた部分（縦エッジ）を見つけ、図１０に示すように、縦エッジＡの位置において大エッジＬＥの一部を含み、かつ、大エッジＬＥの両側の領域である第１の画像領域Ｐ１と第２の画像領域Ｐ２について、第２の画像領域Ｐ２よりも第１の画像領域Ｐ１を多く含む第１の評価領域Ｆ１と、大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第１の画像領域Ｐ１よりも第２の画像領域Ｐ２を多く含む第２の評価領域Ｆ２とを設定する。なお、図１０では、縦エッジは、Ａ，Ｂの２カ所存在するが、このような場合には、例えば、ハフ変換等の手法によって求まる大エッジＬＥの線分の方向の変化から、第１の画像領域Ｐ１の左側の縦エッジ（Ａの部分）を自動的に選択する。
【００４１】
ここで、第１の評価領域Ｆ１および第２の評価領域Ｆ２がそれぞれ大エッジＬＥで区切られる面積については、後述するオートフォーカス動作による合焦の精度を考慮すると、大エッジＬＥによって区切られる一方の領域の面積が他方の領域の面積の２倍以上であることが好ましい。具体的には、図１０を例に挙げて説明すれば、第１の評価領域Ｆ１について、第１の画像領域Ｐ１の占める面積が第２の画像領域Ｐ２の占める領域の２倍以上であるような状態である。また、オートフォーカス動作による合焦をさらに高精度に行うためには、大エッジＬＥによって区切られる一方の領域の面積が他方の領域の面積の４倍以上であることが好ましい。なお、ここで、縦エッジを見つけることができない場合は、図１１において後述するように、横エッジを見つけて、その位置において大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第２の画像領域Ｐ２よりも第１の画像領域Ｐ１を多く含む第１の評価領域Ｆ１と、第１の画像領域Ｐ１よりも第２の画像領域Ｐ２を多く含む第２の評価領域Ｆ２とを設定する。
【００４２】
また、エッジ検出部１５３によって境界検出領域ＥＡ１内で後述する横エッジが検出された場合、または、エッジ検出部１５３によって境界検出領域ＥＡ２において大エッジが検出された場合、評価領域設定部１５４は、ハフ変換等の手法によって、第１の画像領域Ｐ１と第２の画像領域Ｐ２との境界である大エッジＬＥの線分が横方向に向いた部分（横エッジ）を見つけ、図１１に示すように、その位置において大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第２の画像領域Ｐ２よりも第１の画像領域Ｐ１を多く含む第１の評価領域Ｆ１と、第１の画像領域Ｐ１よりも第２の画像領域Ｐ２を多く含む第２の評価領域Ｆ２とを設定する。なお、図１１では、横エッジは、Ｃ，Ｄの２カ所存在するが、このような場合には、例えば、ハフ変換等の手法によって求まる大エッジＬＥの線分の方向の変化から、第１の画像領域Ｐ１の上側の横エッジ（Ｃの部分）を自動的に選択する。
【００４３】
ここで、第１の評価領域Ｆ１および第２の評価領域Ｆ２が大エッジＬＥで区切られる面積については、図１０において説明したように、後述するオートフォーカス動作による合焦の精度を考慮すると、大エッジによって区切られる一方の領域の面積が他方の領域の面積の２倍以上であるであることが好ましい。また、オートフォーカス動作による合焦をさらに高精度に行うためには、大エッジによって区切られる一方の領域の面積が他方の領域の面積の４倍以上であることが好ましい。なお、境界検出領域ＥＡ２において検出された大エッジに対して評価領域を設定する際には、はじめから横エッジを見つけて、評価領域を設定しているが、これは境界検出領域ＥＡ１において大エッジが検出されず、境界検出領域ＥＡ２において大エッジが検出される場合は、検出される大エッジの線分の方向が横方向に向いていることが一般的であるからである。
【００４４】
評価値算出部１５５は、評価領域設定部１５４によって設定された第１の評価領域Ｆ１および第２の評価領域Ｆ２について、撮影レンズ１１の合焦状態に関する評価値を求める。この評価値は、通常、コントラスト方式のオートフォーカス動作において実施されているものと同様に、評価領域内の各隣接画素間に関するコントラスト値の総和として求められる。
【００４５】
上述したように、大エッジは、遠景被写体の比較的大きなエッジと、遠近境界とから構成されており、図１２および図１３は、第１および第２の評価領域Ｆ１，Ｆ２においてそれぞれ求まる評価値（第１および第２の評価値）と撮影レンズ１１の光軸方向の位置ｘとの関係を表す曲線ＣＬ１，ＣＬ２の一例を示す模式図である。図１２は遠近境界に対して設定された第１および第２の評価領域についての評価値を示し、図１３は遠景被写体の比較的大きなエッジに対して設定された第１および第２の評価領域についての評価値を示している。
【００４６】
図１２に示すように、曲線ＣＬ１が第１の評価値で、曲線ＣＬ２が第２の評価値であり、撮影レンズ１１が第１の評価領域に対して合焦状態の位置にある場合（ｘ＝ｘ１）および撮影レンズ１１が第２の評価領域に対して合焦状態の位置にある場合（ｘ＝ｘ２）に、それぞれ上記評価値が最も大きくなる。ここでは、第１の評価領域Ｆ１はその領域の多くをコントラストの低い近景被写体によって占められていても、第１の評価領域Ｆ１は遠近境界を含んでいるため、第１の評価値は主として遠近境界のコントラストに基づいた一定以上のピークを持つ。そして、ここでは、第１および第２の画像領域はそれぞれ主に近景被写体および遠景被写体によって占められるため、レンズ位置ｘ＝ｘ１とｘ＝ｘ２とは一定以上の異なる値をとる。また、図１３に示すように、第１および第２の画像領域がともに遠景被写体であるときは、レンズ位置ｘ＝ｘ１とｘ＝ｘ２とはほぼ等しい値をとる。
【００４７】
境界検出部１５６は、評価値算出部１５５によって算出された評価値に基づいて、遠近境界に対して設定された第１および第２の評価領域を特定することによって、遠近境界を検出する。具体的には、第１および第２の評価領域それぞれについての評価値の最大値をとるレンズ位置ｘ＝ｘ１とｘ＝ｘ２とが一定以上の異なる値を示す場合は、遠近境界に対して設定された第１および第２の評価領域であると特定することができる。
【００４８】
合焦領域選択部は、撮影前にユーザーによって操作ボタン１７を種々押下操作されて近景モードまたは遠景モードが選択設定されることによって、近景または遠景の被写体のいずれの被写体に対して合焦するのかについて選択された結果に基づいて、検出された遠近境界に対して設定された第１の評価領域Ｆ１および第２の評価領域Ｆ２のうちから一方の評価領域を撮影レンズ１１を合焦状態とするための合焦領域として選択する。なお、ここでは、２つの評価領域のうちいずれの領域が近景被写体を多く含む評価領域（近景評価領域）または遠景被写体を多く含む評価領域（遠景評価領域）であるのかについては、２つの評価領域についての評価値が最大となるレンズ位置（ｘ＝ｘ１，ｘ２）から判別することができる。
【００４９】
駆動制御手段は、合焦領域選択部によって選択された合焦領域について算出された評価値に基づいて撮影レンズ１１の合焦位置を求め、合焦位置への撮影レンズ１１の駆動を制御する。具体的には、近景モードが選択されているときには、近景評価領域についての評価値に基づいて撮影レンズ１１の合焦位置を求め、合焦位置への撮影レンズ１１の駆動を制御する。また、遠景モードが選択されているときには、遠景評価領域についての評価値に基づいて撮影レンズ１１の合焦位置を求め、合焦位置への撮影レンズ１１の駆動を制御する。
【００５０】
＜デジタルカメラ１の動作＞
次に、デジタルカメラ１の動作について説明する。図１４から図１６はデジタルカメラ１における合焦動作を示すフローチャートであり、一例として、ユーザーによってあらかじめ近景モードまたは遠景モードが選択された場合のオートフォーカス制御を行う場合を示している。
【００５１】
まず、図１４に示すように、ユーザーによって、撮影モード設定ボタン１４の操作によって近景モードまたは遠景モードが設定された後に、デジタルカメラ１が撮影待機状態となると、ステップＳ１に進む。
【００５２】
ステップＳ１では、デジタルカメラ１のカメラ制御部１００は、ユーザーがシャッターボタン８を半押し状態（Ｓ１）としてオートフォーカス動作開始の指示の入力を行ったか否かを判断する。そして、ユーザーからのオートフォーカス動作の指示の入力があった場合に、デジタルカメラ１においてＣＣＤ撮像素子３０に結像される被写体像を合焦状態とするためのオートフォーカス制御が開始され、ステップＳ２に進む。
【００５３】
ステップＳ２では、検出領域設定部１５２によって、画像メモリ７０に格納される画像に対して境界検出領域が設定され、ステップＳ３に進む。具体的には、図５に示す境界検出領域ＥＡ１が設定される。
【００５４】
ステップＳ３では、エッジ検出部１５３によって、境界検出領域ＥＡ１内のエッジを認識し、ステップＳ４に進む。
【００５５】
ステップＳ４では、エッジ検出部１５３によって、ステップＳ３において認識されたエッジのうち、比較的細かいエッジは遠景被写体の輝度差が激しい部分として除外し、ステップＳ５に進む。ここでは、比較的細かいエッジを除外することによって、遠景被写体における比較的大きなエッジと、遠近境界とからなる大エッジのみを検出することができる。
【００５６】
続くステップＳ５からステップＳ９におけるデータ処理は、評価領域設定部１５４によって実行される。以下ステップＳ５からステップＳ９について説明する。
【００５７】
ステップＳ５では、ステップＳ４において検出された大エッジについて、ハフ変換等の手法によって大エッジの線分の方向の変化より縦エッジを見つけ、ステップＳ６に進む。
【００５８】
ステップＳ６では、ステップＳ５において縦エッジを検出することができたか否か判断する。ここでは、縦エッジを検出することができた場合はステップＳ９に進み、縦エッジを検出することができなかった場合はステップＳ７に進む。
【００５９】
ステップＳ７では、ステップＳ４において検出された大エッジについて、ハフ変換等の手法によって大エッジの線分の方向の変化より横エッジを見つけ、ステップＳ８に進む。
【００６０】
ステップＳ８では、ステップＳ７において横エッジを検出することができたか否か判断する。ここでは、横エッジを検出することができた場合はステップＳ９に進み、横エッジを検出することができなかった場合はステップＳ１に戻る。
【００６１】
ステップＳ９では、撮影レンズ１１の合焦状態に関する評価値を求めるための第１および第２の評価領域Ｆ１，Ｆ２を設定し、ステップＳ１０に進む。具体的には、ステップＳ６からステップＳ９に進んだ場合は、図１０で示したように、縦エッジＡの位置で、大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第２の画像領域Ｐ２よりも第１の画像領域Ｐ１を多く含む第１の評価領域Ｆ１と、縦エッジＡの位置で、大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第１の画像領域Ｐ１よりも第２の画像領域Ｐ２を多く含む第２の評価領域Ｆ２とを設定する。また、ステップＳ８からステップＳ９に進んだ場合は、図１１で示したように、横エッジＣの位置で、大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第２の画像領域Ｐ２よりも第１の画像領域Ｐ１を多く含む第１の評価領域Ｆ１と、大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第１の画像領域Ｐ１よりも第２の画像領域Ｐ２を多く含む第２の評価領域Ｆ２とを設定する。
【００６２】
ステップＳ１０では、第１および第２の評価領域Ｆ１，Ｆ２について、評価値算出部１５５が、撮影レンズ１１の合焦状態に関する評価値を求め、ステップＳ１１に進む。
【００６３】
ステップＳ１１では、境界検出部１５６が、ステップＳ１０において求めた評価値より、遠近境界を検出し、ステップＳ１２に進む。具体的には、図１２に示したように、第１および第２の評価領域Ｆ１，Ｆ２についての評価値が最大値を示すレンズ位置が一定以上異なる場合に、その第１および第２の評価領域Ｆ１，Ｆ２の設定の対象となった大エッジを遠近境界として検出する。
【００６４】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１において遠近境界を検出した結果に基づいて、境界検出部１５６によって遠近境界を検出することができたか否かについて判別する。そして、遠近境界を検出することができたときはステップＳ２０に進み、遠近境界を検出することができなかったときはステップＳ１３に進む。
【００６５】
ステップＳ１３では、検出領域設定部１５２によって、画像メモリ７０に格納される画像に対する境界検出領域が切り替えられ、ステップＳ１４に進む。具体的には、図５に示した境界検出領域ＥＡ１から図６に示す境界検出領域ＥＡ２に切り替えられる。
【００６６】
ステップＳ１４では、ステップＳ３と同様に、エッジ検出部１５３によって、境界検出領域ＥＡ２内のエッジを認識し、ステップＳ１５に進む。
【００６７】
ステップＳ１５では、ステップＳ４と同様に、ステップＳ１４において認識されたエッジのうち、比較的細かいエッジは遠景被写体の輝度差が激しい部分として除外し、ステップＳ１５に進む。ここでは、比較的細かいエッジを除外することによって、遠景被写体における比較的大きなエッジと、遠近境界とからなる大エッジを検出することができる。
【００６８】
ステップＳ１６では、評価領域設定部１５４によって、撮影レンズ１１の合焦状態に関する評価値を求めるための第１の評価領域Ｆ１および第２の評価領域Ｆ２を設定し、ステップＳ１７に進む。具体的には、図１１で示したように、ステップＳ１５において検出された大エッジＬＥについて、ハフ変換等の手法によって求まる大エッジＬＥの線分の方向の変化より横エッジを見つけ、横エッジの位置において大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第２の画像領域Ｐ２よりも第１の画像領域Ｐ１を多く含む第１の評価領域Ｆ１と、大エッジＬＥの一部を含み、かつ、第１の画像領域Ｐ１よりも第２の画像領域Ｐ２を多く含む第２の評価領域Ｆ２とを設定する。
【００６９】
ステップＳ１７では、第１および第２の評価領域Ｆ１，Ｆ２について、評価値算出部１５５が、撮影レンズ１１の合焦状態に関する評価値を求め、ステップＳ１８に進む。
【００７０】
ステップＳ１８では、ステップＳ１１と同様に、境界検出部１５６が、ステップＳ１７において求めた評価値に基づいて、遠近境界を検出し、ステップＳ１９に進む。
【００７１】
ステップＳ１９では、ステップＳ１８において遠近境界を検出した結果に基づいて、境界検出部１５６によって遠近境界を検出することができたか否かについて判別する。そして、遠近境界を検出することができたときはステップＳ２０に進み、遠近境界を検出することができなかったときはステップＳ１に戻る。
【００７２】
ステップＳ２０では、撮影前にユーザーによって設定された撮影モードにしたがって、合焦領域選択部により、遠近境界に対して設定された第１の評価領域Ｆ１または第２の評価領域Ｆ２のうちから一方の評価領域を撮影レンズ１１を合焦状態とするための合焦領域として選択する。ここでは、近景モードが選択されている場合は、近景評価領域を合焦領域として選択して、ステップＳ２１に進み、近景モードが選択されていない場合、つまり、遠景モードが選択されている場合は、遠景評価領域を合焦領域として選択して、ステップＳ２２に進む。
【００７３】
ステップＳ２１では、ステップＳ１２からステップＳ２０に進んだ場合は、ステップＳ１０において評価値算出部１５５が近景評価領域について算出した評価値をもとに撮影レンズ１１を合焦状態とするレンズ位置を算出し、また、ステップＳ１９からステップＳ２０に進んだ場合は、ステップＳ１７において評価値算出部１５５が近景評価領域について算出した評価値をもとに撮影レンズ１１を合焦状態とするレンズ位置を算出し、ステップＳ２３に進む。
【００７４】
ステップＳ２２では、ステップＳ１２からステップＳ２０に進んだ場合は、ステップＳ１０において評価値算出部１５５が遠景評価領域について算出した評価値をもとに撮影レンズ１１を合焦状態とするレンズ位置を算出し、また、ステップＳ１９からステップＳ２０に進んだ場合は、ステップＳ１７において評価値算出部１５５が遠景評価領域について算出した評価値をもとに撮影レンズ１１を合焦状態とするレンズ位置を算出し、ステップＳ２３に進む。
【００７５】
ステップＳ２３では、ステップＳ２１またはステップＳ２２において算出された撮影レンズ１１のレンズ位置に基づいて、被写体に対して撮影レンズ１１を合焦状態とするように撮影レンズ１１を駆動制御部１５８の制御の下で駆動させ、ステップＳ２４に進む。
【００７６】
ステップＳ２４では、シャッターボタン８が押下されることによって、全押し状態（Ｓ２）とされて本撮影の実施の指示があったか否かをカメラ制御部１００が判断する。ここでは、本撮影の実施の指示があった場合は、ステップＳ２５に進み、本撮影の実施の指示がない場合は、ステップＳ２４の判断を繰り返す。なお、ここでは、図示を省略しているが、本撮影の実施の指示が一定時間ない場合は、ステップＳ１に戻る。
【００７７】
ステップＳ２５では、本撮影が実施されて、画像処理部５０から画像信号が画像圧縮部８０に送信され、画像圧縮部８０において、本撮影によって得られる画像に対して所定の圧縮方法による画像圧縮処理を施し、画像圧縮の施された画像信号が画像圧縮部８０から出力され、メモリカード９に記憶される。その後、ステップＳ１に戻る。
【００７８】
以上、画像に設定される所定の境界検出領域から遠近境界を含むエッジを検出し、そのエッジの一部を含み、かつ、当該エッジの両側である第１と第２の画像領域について、第２の画像領域よりも第１の画像領域を多く含む第１の評価領域と、第１の画像領域よりも第２の画像領域を多く含む第２の評価領域とについて撮影レンズの合焦状態に関する評価値を算出し、算出された評価値に基づいて撮影レンズの合焦位置を求め、合焦位置に撮影レンズを駆動することによって、近景被写体のコントラストが低い場合であっても、近景被写体にも遠景被写体にも合焦させることができる。
【００７９】
＜変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【００８０】
例えば、上述したオートフォーカス制御については、上述した光学系制御部１５０の機能は、ＣＰＵが所定のソフトウェアを実行することによって実現することも可能であるため、必ずしも光学系制御部１５０における各部が区別されて構成される必要はない。
【００８１】
また、上述した実施形態においては、境界検出領域は、図５に示すように、オートフォーカス動作の開始時には、画像メモリ７０に格納される画像Ｇ１０に対してあらかじめ設定されている所定の境界検出領域ＥＡ１であったが、これに限られるものではなく、撮影前にユーザーによる操作ボタン１７および４連スイッチ２５の操作等によって境界検出領域の位置や大きさ等を種々変更できるようなものであっても良い。
【００８２】
また、上述した実施形態においては、境界検出領域は、水平方向または垂直方向に一定の幅を持つ３つの領域から構成されていたが、これに限られるものではなく、境界検出領域が、水平方向または垂直方向に一定の幅を持つ１つの領域、または２つの領域、若しくは４つ以上の領域から構成されるものであっても良い。
【００８３】
また、上述した実施形態においては、境界検出領域は、図５および図６に示すように、画像メモリ７０に格納される画像Ｇ１０の全体の領域に対して一部の領域であったが、これに限られるものではなく、境界検出領域が、画像メモリ７０に格納される画像Ｇ１０の全体の領域であるようなものであっても良い。
【００８４】
また、上述した実施形態においては、境界検出部１５６によって、遠近境界を選択的に検出した後に、近景評価領域または遠景評価領域のうち一方を合焦領域として設定したが、これに限られるものではなく、近景モードの場合は、評価値が最大値となるレンズ位置をすべての大エッジに対して設定された評価領域について算出し、このうち最も近景の被写体に合焦するレンズ位置を自動選択しても良い。また、遠景モードの場合は、評価値が最大値となるレンズ位置をすべての大エッジに対して設定された評価領域について算出し、このうち最も遠景の被写体に合焦するレンズ位置を自動選択しても良い。
【００８５】
また、上述した実施形態においては、近景モードまたは遠景モードを選択することができるが、これに限られるものではなく、近景モードのみとして、合焦領域選択部が、近景評価領域または遠景評価領域のうち近景評価領域を合焦領域として自動的に選択するようなものであっても良い。
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が含まれている。
【００８６】
（１） 請求項４に記載の光学系制御装置であって、前記水平方向に一定幅の境界検出領域において前記遠近境界を検出することができないときに、前記検出領域設定手段が、前記境界検出領域を垂直方向に一定幅の領域に切り替える領域切替手段を含むことを特徴とする光学系制御装置。
【００８７】
この構成によって、画像中の遠近境界の線分の方向が水平方向である場合等、水平方向に一定幅の境界検出領域においては遠近境界を検出することができないときに、境界検出領域を垂直方向に一定幅の領域に切り替えることによって、線分の方向があらゆる方向を向いた場合も遠近境界を検出する確率を向上させることができる。
【００８８】
（２） 請求項１から請求項５、または（１）のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記制御手段が、自動的に、前記第１と第２の評価領域のうち近景被写体を多く含む評価領域についての評価値に基づいて前記撮影レンズの合焦位置を求め、前記合焦位置への前記撮影レンズの駆動を制御することを特徴とする光学系制御装置。
【００８９】
この構成によって、自動的に近景被写体に対して合焦動作を行うため、ユーザーは、コントラストの低い近景被写体に対して容易に合焦させることができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明においては、画像に設定される所定の境界検出領域から遠近境界を含むエッジを検出し、そのエッジの一部を含み、かつ、当該エッジの両側である第１と第２の画像領域について、第２の画像領域よりも第１の画像領域を多く含む第１の評価領域と、第１の画像領域よりも第２の画像領域を多く含む第２の評価領域とについて撮影レンズの合焦状態に関する評価値を算出し、算出された評価値に基づいて撮影レンズの合焦位置を求め、合焦位置に撮影レンズを駆動することによって、近景被写体のコントラストが低い場合であっても、近景被写体にも遠景被写体にも合焦させることができる。
【００９２】
また、請求項４の発明においては、画像全体においてエッジを検出することによって、画像中における近景被写体の位置に拘わらず、遠近境界を含むエッジを検出することができる。
【００９３】
また、請求項５の発明においては、水平方向に一定幅の境界検出領域においてエッジを検出することによって、画像の全体においてエッジを検出する場合よりも少ない領域においてエッジの検出を行うため、遠近境界を含むエッジを検出する処理速度の向上を図ることができる。
【００９４】
また、請求項７の発明においては、第１と第２の評価領域について、それぞれエッジによって区切られる一方の領域の面積を他方の領域の面積の２倍以上とすることによって、近景被写体のコントラストが低い場合であっても、近景被写体にも遠景被写体にも精度良く合焦することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるデジタルカメラを示す斜視図である。
【図２】図１に示すデジタルカメラの背面図である。
【図３】デジタルカメラの内部構成を示すブロック図である。
【図４】光学系制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図５】画像に対して設定される境界検出領域の一例を示す図である。
【図６】切り替えられた後の境界検出領域を示す図である。
【図７】画像に対して境界検出領域が設定される一例を示す模式図である。
【図８】画像に対して境界検出領域が設定される一例を示す模式図である。
【図９】画像に対して切り替え後の境界検出領域が設定される一例を示す模式図である。
【図１０】画像に対する評価領域の設定について説明する模式図である。
【図１１】画像に対する評価領域の設定について説明する模式図である。
【図１２】評価値と撮影レンズのレンズ位置との関係の一例を示す模式図である。
【図１３】評価値と撮影レンズのレンズ位置との関係の一例を示す模式図である。
【図１４】合焦動作を示すフローチャートである。
【図１５】合焦動作を示すフローチャートである。
【図１６】合焦動作を示すフローチャートである。
【図１７】評価値と撮影レンズのレンズ位置との関係の一例を示す模式図である。
【図１８】近景被写体と遠景被写体とが混在している画像についての評価値と撮影レンズのレンズ位置との関係の一例を示す模式図である。
【図１９】近景被写体のコントラストが低く、遠景被写体のコントラストが高い画像に対して評価領域が設定される一例を示す模式図である。
【図２０】近景被写体のコントラストが低く、遠景被写体のコントラストが高い画像についての評価値と撮影レンズのレンズ位置との関係の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ デジタルカメラ
８ シャッターボタン
１１ 撮影レンズ
７０ 画像メモリ
１００ カメラ制御部
１１０ レンズ駆動部
１５０ 光学系制御部
１５２ 検出領域設定部
１５３ エッジ検出部
１５４ 評価領域設定部
１５５ 評価値算出部
１５８ 駆動制御部
Ａ，Ｂ 縦エッジ
Ｃ，Ｄ 横エッジ
ＬＥ 大エッジ
ＥＡ１，ＥＡ２ 境界検出領域
Ｆ１ 第１の評価領域
Ｆ２ 第２の評価領域
Ｐ１ 第１の画像領域
Ｐ２ 第２の画像領域
Claims (8)
- 複数の画素で構成される画像を入力して、撮影レンズの合焦制御を行う光学系制御装置であって、
前記画像に所定の境界検出領域を設定する検出領域設定手段と、
前記境界検出領域からエッジを検出するエッジ検出手段と、
前記エッジの一部を含み、かつ、当該エッジの両側の領域である第１と第２の画像領域について、前記第２の画像領域よりも前記第１の画像領域を多く含む第１の評価領域と、前記第１の画像領域よりも前記第２の画像領域を多く含む第２の評価領域とを設定する評価領域設定手段と、
前記第１と第２の評価領域について前記撮影レンズの合焦状態に関する評価値を別々に算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段によって算出された第１と第２の評価領域に係る評価値が所定の関係を満たすときに、前記第１と第２の画像領域の境界が近景被写体と遠景被写体との遠近境界であると特定する特定手段と、
前記特定手段によって特定された遠近境界に対して設定された第１と第２の評価領域に係る評価値のうちいずれか一方の評価値に基づいて求められた前記撮影レンズの合焦位置への前記撮影レンズの駆動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする光学系制御装置。 - 請求項１に記載の光学系制御装置であって、
前記合焦状態に関する評価値が、各前記評価領域内の各隣接画素間に関するコントラスト値の総和を少なくとも含むことを特徴とする光学系制御装置。 - 請求項１に記載の光学系制御装置であって、
上記評価値の所定の関係とは、前記第１の評価領域に係る評価値が最大となる前記撮影レンズのレンズ位置と前記第２の評価領域に係る評価値が最大となる前記撮影レンズのレンズ位置とが、所定値以上異なる関係であることを特徴とする光学系制御装置。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記検出領域設定手段が、前記画像の全体を境界検出領域として設定することを特徴とする光学系制御装置。
- 請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記検出領域設定手段が、前記画像に対して水平方向に一定幅の境界検出領域を設定することを特徴とする光学系制御装置。
- 請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学系制御装置であって、前記検出領域設定手段が、前記画像に対して垂直方向に一定幅の境界検出領域を設定することを特徴とする光学系制御装置。
- 請求項１から請求項６のいずれかに記載の光学系制御装置であって、
前記第１と第２の評価領域は、
それぞれ前記エッジによって区切られる一方の領域の面積が他方の領域の面積の２倍以上であることを特徴とする光学系制御装置。 - 請求項１から請求項７のいずれかに記載の光学系制御装置であって、
前記エッジ検出手段が、前記境界検出領域から複数のエッジを検出し、
前記特定手段が、前記複数のエッジの中から前記遠近境界に相当するエッジを特定することを特徴とする光学系制御装置。
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