JP4496051B2 - 撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、被写体を結像させて画像信号を生成する撮影装置に関する。

従来から、カメラで被写体を撮影する際には、自動的にピントをあわせるオートフォーカス（以下、ＡＦと称する）が広く採用されている。カメラにオートフォーカス機能が備えられることによって、撮影者がファインダを覗きながら自分で焦点を調節する必要がなく、初心者でも容易に鮮明な撮影画像を得ることができる。ＡＦ機能の一般的な実現方法は、レンズを通ってきた被写体光をＣＣＤなどといった撮像素子で受光するＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）方式を用いた方法で、レンズを光軸方向に移動させながら被写体光に基づく撮影信号のコントラストを測定し、そのコントラストが最も大きくなるときのレンズ位置（合焦位置）にレンズを移動させることで焦点をあわせる方法である。以下では、この合焦位置の検出方法について説明する。

図１は、レンズを光軸方向に移動させたときの、コントラストの変化の例を示す図である。

ここでは、レンズが、遠くの被写体に焦点を合わせるＩＮＦ位置から近くの被写体に焦点を合わせるＮＥＡＲ位置までの駆動範囲内で１ステップ分ずつ移動されて、それら各ステップごとに撮影信号のコントラストが取得される。図１は、横軸にレンズの移動ステップ数、縦軸に撮影信号のコントラスト値が対応付けられている。

まず、最初のレンズ位置（位置１：ＩＮＦ位置）において撮影信号のコントラストが取得され、取得されたコントラストが暫定的な最大のコントラストとして保存される。

続いて、レンズがＮＥＡＲ側に１ステップ分移動されて、移動後のレンズ位置（位置２）における撮影信号のコントラストが取得される。取得された今回のコントラストは、保存されている最大のコントラストと比較され、今回のコントラストの方が保存されたコントラストよりも大きいときには、今回のコントラストが既に保存されているコントラストに替えて保存される。

レンズをＮＥＡＲ側に１ステップ分移動させて、撮影信号のコントラスト値を取得し、今回のコントラストと保存されているコントラスト（前回までの最大のコントラスト）とを比較する作業が、今回のコントラストが保存されているコントラストよりも小さくなるまで続けられる。図１のグラフＬ１では、レンズ位置が位置４に達するまでは、レンズの移動に伴ってコントラストも増加していくが、位置５におけるコントラストは、保存されているコントラスト（位置４におけるコントラスト）よりも小さくなっている。

通常、レンズが合焦位置に近づくほど撮影信号のコントラストは大きくなるため、レンズをＩＮＦ位置からＮＥＡＲ位置まで一方向に移動させると、初めはレンズが徐々に合焦位置に近づいてコントラストが増加していき、レンズが合焦位置を通過した後は、コントラストは徐々に減少していく。このように、コントラストは山なりに変化するため、コントラストが増加傾向から減少傾向に変化したレンズ位置（位置５）が合焦位置であると推測することができる。コントラストが増加傾向から減少傾向へと変化する変化点を取得して合焦位置を検出する方法は、「山登り方式ＡＦ」として従来から広く適用されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、コントラストの減少度合が小さい場合には、本当にその最大のコントラストが山なりのピークであるかが不明確であるため、さらに、レンズの移動、コントラストの取得が続けられ、取得されたコントラストと最大のコントラストとの差分が所定の閾値以上になった時点で、最大のコントラストが山なりのピークであると判定される。図１のグラフＬ１では、レンズ位置が位置６のときには、取得されたコントラストと最大のコントラスト（位置４におけるコントラスト）との差分が閾値Ｄに達していないが、レンズ位置が位置７のときには、それらのコントラストの差分ｄ１が閾値Ｄを超えており、この時点で位置４のコントラストが山なりのピークであると判定され、位置４が合焦位置であると決定され、その号所う位置である位置４にレンズが移動される。

このように、「山登り方式ＡＦ」によってコントラストのピークを取得し、合焦位置を決定することによって、コントラストのピークが取得された時点で合焦位置検出のためのレンズの移動を中止することができ、高速にオートフォーカス機能を実現することができる。
特開２００４−３７７３３公報

上記の方法によると、駆動範囲内でレンズを移動させたときに、コントラストの最大値を経て、その後、コントラストが閾値Ｄよりも減少しない場合には、合焦位置が不明であると判定され、レンズが予め決められたパンフォーカス位置に移動される。この場合、例えば、図１のグラフＬ２では、レンズ位置が位置５のときのコントラストを境にコントラストが増加傾向から減少傾向に変化しており、コントラストが山なりに変化しているが、コントラストの最大値（位置５におけるコントラスト）と最小値（位置８におけるコントラスト）との差分ｄ２が閾値Ｄを超えていないため、合焦位置が不明であると判定されてしまう。例えば、暗い場所で撮影された被写体では、全体的にコントラストが下がってしまうためにコントラストの最大値と最小値との差分が閾値Ｄを超えないこともあり、このような方法では被写体にピントを合わせられない場合があるという問題がある。

また、このような問題を解決するために、閾値Ｄを小さくすると、測定誤差などによるコントラストの減少などによって誤ったレンズ位置を合焦位置と決定してしまい、オートフォーカス機能の精度が劣化してしまうという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、コントラストの変化が小さい被写体であっても、精度良くピントを合わせることができる撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の撮影装置は、被写体を結像させて画像信号を生成する撮影装置において、
ピント調整用の光学部材を駆動するピント調整駆動部と、
光学部材を駆動している間の、画像信号に基づく被写体のコントラストを繰り返し検知するコントラスト検知部と、
コントラスト検知部で検知されたコントラストのうちの最大のコントラストと最小のコントラストとの比と所定の第１の閾値との大小判定を行い、最小のコントラストを基準としたときの最大のコントラストの比が第１の閾値よりも大きいと判定したか否かに応じて、光学部材を、それぞれ、最大のコントラストに対応する合焦状態に駆動し、あるいはあらかじめ定められた被写体距離に対応するパンフォーカス状態に駆動するピント調整制御部とを備えたことを特徴とする。

ここで、本発明にいう「光学部材の駆動」とは、例えば、光学部材が通常のレンズなどの場合には、レンズを光軸方向に移動させる動作をいう。また、近年では、容器に収容された液体に電圧を印加し、その液面の形状等を変化させることによって光の屈折率を調節する液体レンズが開発されている。光学部材が液体レンズなどの場合には、本発明にいう「光学部材の駆動」とは、通常のレンズを光軸方向に移動させるのと等価な作用を行わせるように、液体に電圧を印加する作業などをいう。

本発明の撮影装置によると、光学部材を光軸方向に移動させている間に検知された被写体のコントラストのうち、最小のコントラストを基準としたときの最大のコントラストの比が第１の閾値よりも大きい場合に、最大のコントラストに対応する光学部材の位置が合焦位置と決定される。例えば、暗い場所で被写体を撮影する場合などのように、全体的に被写体のコントラストが小さく、最大のコントラストと最小のコントラストとの差分が小さいときであっても、それらのコントラストの比が大きいときには、最大のコントラストに対応する合焦位置に光学部材が移動され、被写体に精度良くピントが合わせられる。

また、本発明の撮影装置において、上記ピント調整制御部は、最大のコントラストが所定の第２の閾値以下であるか、あるいは最小のコントラストが所定の第３の閾値以下であるときには、大小判定を行うことなく、光学部材をパンフォーカス状態に駆動するものであることが好ましい。

本発明の撮影装置によると、例えば、最大のコントラストの値が１０００であり、最小のコントラストの値が１００である第１の場合と、最大のコントラストの値が１０であり、最小のコントラストの値が１である第２の場合とでは、それら最大のコントラストと最小のコントラストとの比は同じ値になる。しかし、第２の場合では、コントラストの変化量が微小であり、ピークが不明確であると推測される。

最小のコントラストを基準としたときの最大のコントラストの比に加えて、最大のコントラストおよび最小のコントラストそれぞれに対しても閾値を設けることによって、コントラストに明確なピークが存在する場合のみ、合焦位置が決定される。

また、本発明の撮影装置において、上記ピント調整制御部は、コントラスト検知部により、光学部材の駆動中に最大のコントラストを検知しさらに駆動中にその最大のコントラストよりも所定の第４の閾値を超えて低下したコントラストを検知したときには、その後のコントラスト検知を待たずに、光学部材を最大のコントラストに対応する合焦状態に駆動するものであることが好ましい。

光学部材の移動中に、最大のコントラストよりも所定の第４の閾値を超えて低下したコントラストを検知し、その最大のコントラストが山なりのピークであることが明確に判定されたときには、その後のコントラスト検知を待たずに、光学部材を最大のコントラストに対応する合焦位置に移動させることによって、被写体に高速にピントを合わせることができる。

本発明によれば、コントラストの変化が小さい被写体であっても、精度良くピントを合わせることができる撮影装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図２は、本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラの外観図である。

デジタルカメラ１００の正面には、外観上、被写体に焦点を合わせるフォーカスレンズなどで構成される撮影レンズ１０１、撮影者が被写体の位置などを定めるために覗くファインダ１０２、撮影時に押されるシャッタボタン１０５、シャッタボタン１０５の押下に同期して発光する閃光発光装置１０３、スライド式の電源ボタン１０４が備えられている。シャッタボタン１０５は半押し、および全押しの２段階に押下可能であり、シャッタボタン１０５を半押しすると、撮影レンズ１０１内のフォーカスレンズに取り付けられたモータを光軸方向に駆動して撮影画角の中央領域に焦点を合わせ、フォーカスレンズの位置を被写体像の読み取り（露光）まで維持するフォーカスロックが設定され、シャッタボタン１０５を全押しすると、シャッタが切られて実際の撮影が行われる。

図３は、デジタルカメラ１００のブロック図である。

デジタルカメラ１００には、アイリス１１１、モータドライバ１１２ａ、フォーカスレンズ１１２、タイミングジェネレータ１１３ａ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）１１３、ＣＤＳ−ＡＭＰ１２１、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｅｇｉｔａｌ）変換部１２２、メモリコントローラ１２３、ＡＦ値判断部１２４、画像信号処理部１２５、ＣＰＵ１２６、ＡＦ検出部１２７、ビデオエンコーダ１２８、メディアコントローラ１２９、メモリ１３０、シャッタスイッチ１６１、電源スイッチ１６２、および画像表示装置１４０が具備されており、さらに、記録メディア１５０が接続されている。デジタルカメラ１００の内部には、これらの他にも、ズームレンズ、シャッタなどが備えられているが、これらは、本発明の主題とは無関係であるので図示を省略する。

まず、スイッチについて説明する。

シャッタスイッチ１６１は、図２にも示すシャッタボタン１０５の押下に同期して２段階に入切されるスイッチであり、一段目のスイッチが入るとフォーカスロックが設定され、二段目のスイッチが入ると被写体の本撮影が行われる。電源スイッチ１６２は、電源ボタン１０４の押下に同期して入切され、電源スイッチ１６２が入ると、デジタルカメラ１００が駆動される。

また、図示しないが、撮影画像を画像表示装置１４０に表示する画像表示スイッチなどといった各種スイッチが備えられている。これらの各スイッチが設定されると、ＣＰＵ１２６に各スイッチの設定状況が伝えられる。

次に、被写体を撮影し、その撮影画像に信号処理を施す要素について説明する。

アイリス１１１には、大きさの異なる孔が２つ設けられており、それらの孔が切り替えられることによって、被写体光の光量が調整される。

フォーカスレンズ１１２は、被写体に焦点を合わせるためのレンズである。尚、本来、デジタルカメラなどといった撮影装置には複数のレンズが配備され、それら複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズがピント調節に大きく関与するが、この図３では、それらの複数のレンズのうち、ピントの調節に係わるレンズのみをフォーカスレンズ１１２として模式的に示している。フォーカスレンズ１１２にはモータが取り付けられており、そのモータはモータドライバ１１２ａによって駆動される。モータドライバ１１２ａは、ＣＰＵ１２６から、フォーカスレンズ１１２を所定の駆動範囲内で移動させる指示や、フォーカスレンズ１１２を合焦位置に向かわせるための合焦位置の指示などを受けて、それらの指示に従った指示信号をモータに与える。モータがモータドライバ１１２ａから与えられた指示信号に従って回転すると、フォーカスレンズ１１２が移動する。このフォーカスレンズ１１２は、本発明にいう光学部材の一例にあたり、モータとモータドライバ１１２ａを合わせたものは、本発明の撮影装置におけるピント調整駆動部の一例に相当する。

ＣＣＤ１１３は、図２の撮影レンズ１０１を通ってきた被写体光を受光して、被写体光に基づく被写体像を、アナログ信号である被写体信号として読み取る。この被写体信号は、タイミングジェネレータ１１３ａからの指示に従って、ＣＤＳ−ＡＭＰ１２１に出力される。

タイミングジェネレータ１１３ａは、所定時間ごと、あるいは図２のシャッタボタン１０５が押されたときに、ＣＣＤ１１３に被写体信号を出力させる指示を送る。ＣＤＳ−ＡＭＰ１２１は、被写体信号の増幅およびゲインの調整を行う。Ａ／Ｄ変換部１２２は、被写体信号をデジタルデータである撮影画像データに変換する。メモリコントローラ１２３は、撮影画像データの出力先を制御する。デジタルカメラ１００は、フォーカスレンズ１１２の合焦位置を検出する合焦動作を行うために、本撮影の前にも撮影画像データを生成する。この合焦動作の際の撮影画像データは、解像度が低い一時的なデータであり、ＡＦ検出部１２７やＡＦ値判断部１２４やメモリ１３０に送られる。また、本撮影時に生成される解像度の高い撮影画像データは、メモリ１３０に送られる。画像信号処理部１２５は、本撮影時に生成された撮影画像データのＲＧＢレベルの調節、ガンマ調整、圧縮処理などを行う。ビデオエンコーダ１２８は、ＣＰＵ１２６からの指示に従い、圧縮された撮影画像データを画像表示装置１４０で表示できるデータの形式に変換する。変換後の撮影画像データは、画像表示装置１４０に送られ、画像表示装置１４０では、撮影画像データが表す撮影画像が表示される。メディアコントローラ１２９は、記録メディア１５０への撮影画像データの記録や読み出しを制御する。画像表示装置１４０はメニュー画面や撮影画像データが表す撮影画像を表示させるためのものである。また、記録メディア１５０は、撮影画像データを記録しておく記録媒体である。

また、ＣＰＵ１２６は、図３に示すデジタルカメラ１００の各種要素を制御する。

ＡＦ検出部１２７は、メモリコントローラ１２３から送られてきた解像度の低い撮影画像データを基に、撮影画像のコントラストを検出する。検出されたコントラストは、ＡＦ値判断部１２４に送られる。このＡＦ検出部１２７は、本発明の撮影装置におけるコントラスト検知部の一例に相当する。

ＡＦ値判断部１２４は、ＡＦ検出部１２７から送られてきたコントラストを基にフォーカスレンズ１１２の合焦位置を決定する。決定された合焦位置は、ＣＰＵ１２６に伝えられ、ＣＰＵ１２６からフォーカスレンズ１１２のモータドライバ１１２ａに駆動指示が与えられる。このＡＦ値判断部１２４とＣＰＵ１２６とを合わせたものは、本発明の撮影装置におけるピント調整制御部の一例に相当する。

本実施形態のデジタルカメラ１００は、基本的には以上のように構成されている。

ここで、デジタルカメラ１００における、本発明の一実施形態としての特徴は、被写体にピントを合わせる合焦動作にあり、以下、この合焦動作について説明する。

図４は、合焦動作における一連の処理を示すフローチャートであり、図５は、図４のステップＳ９に示す第２の合焦動作における一連の処理を示すフローチャートである。

ここで、合焦動作においては、本撮影時のような高解像度な撮影画像データは必要ないため、デジタルカメラ１００では、合焦動作時には、ＣＣＤ１１３において被写体光が粗く読み取られ、低解像度な撮影画像データが生成される。データの空間周波数成分を、低周波領域（空間周波数ｆ＜低域値ｆ１）、中周波領域（低域値ｆ１＜空間周波数ｆ≦中域値ｆ２）、高周波領域（中域値ｆ２＜空間周波数ｆ≦高域値ｆ３）、超高周波領域（高域値ｆ３＜空間周波数ｆ）に分けるとき、この低解像度データは、合焦位置の検出には不要なレベルである超高域成分がカットされている。

また、デジタルカメラ１００には、超高域成分がカットされた低解像度データのうち高域成分（中域値ｆ２＜空間周波数ｆ≦高域値ｆ３である成分）を抽出する高域ＡＦフィルタと、高域および中域成分（低域値ｆ１＜空間周波数ｆ≦中域値ｆ２である成分）を抽出する中高域ＡＦフィルタとが用意されている。

合焦動作が行われる際には、まず、ＡＦ検出部１２７に高域ＡＦフィルタや中高域ＡＦフィルタが設定されるとともに、ＡＦ露出の設定が行われる（図４のステップＳ１）。

続いて、ＣＰＵ１２６は、モータドライバ１１２ａに合焦動作を開始する指示信号を送る。

モータドライバ１１２ａは、フォーカスレンズ１１２に取り付けられたモータを駆動し、フォーカスレンズ１１２を所定のスタート位置に移動させる（図４のステップＳ２）。この例では、スタート位置として、フォーカスレンズ１１２の駆動範囲における最もＩＮＦ側の位置が適用される。

フォーカスレンズ１１２がスタート位置に移動されると、そのスタート位置（図１に示す位置１）における被写体信号のコントラスト値Ｃ１が取得される（図４のステップＳ３）。すなわち、ＣＣＤ１１３において被写体光が粗く読み取られて被写体信号が生成され、ＣＤＳ−ＡＭＰ１２１で被写体信号に対して増幅およびゲインの調整が行われ、その後、Ａ／Ｄ変換部１２２で被写体信号がデジタル信号である低解像度データに変換される。この低解像度データは、メモリコントローラ１２３に送られ、さらに、ＡＦ検出部１２７に送られる。

ＡＦ検出部１２７では、高域ＡＦフィルタと中高域ＡＦフィルタによって、低解像度データのうちの高域成分（中域値ｆ２＜空間周波数ｆ≦高域値ｆ３である成分）と、中高域成分（低域値ｆ１＜空間周波数ｆ≦中域値ｆ２である成分）とが取得され、それら高域成分、および中高域成分それぞれにおけるコントラストが検出される。検出された中高域成分におけるコントラストＣ１＿ｍと、高域成分におけるコントラストＣ１＿ｈは、ＡＦ値判断部１２４に送られる。

ここで、レンズ位置が合焦位置に近づくほど、被写体のコントラストは大きくなるため、フォーカスレンズ１１２を移動させていくと、通常は、コントラストは山なりに変化していく。メモリ１３０には、予め、コントラストが増加して最大値に達し、その後減少していくときに、その最大値が山なりのピークであると判定するための各種閾値が保存されている。コントラストの最大値からの減少分の閾値（中高域差分値Ｓｄ＿ｍ、高域差分値Ｓｄ＿ｈ）、コントラストの最大値の閾値（中高域最大値Ｍａｘ＿ｍ，高域最大値Ｍａｘ＿ｈ）、コントラストの最小値の閾値（中高域最小値Ｍｉｎ＿ｍ，高域最小値Ｍｉｎ＿ｈ）、（コントラストの最大値）／（コントラストの最小値）の閾値（中高域比値Ｓｒ＿ｍ，高域比値Ｓｒ＿ｈ）が保存されている。このコントラストの最大値からの減少分の閾値（中高域差分値Ｓｍ＿ｍ、高域差分値Ｓｍ＿ｈ）それぞれは、本発明にいう第４の閾値の一例にあたり、コントラストの最大値の閾値（中高域最大値Ｍａｘ＿ｍ，高域最大値Ｍａｘ＿ｈ）それぞれは、本発明にいう第２の閾値の一例にあたり、コントラストの最小値の閾値（中高域最小値Ｍｉｎ＿ｍ，高域最小値Ｍｉｎ＿ｈ）それぞれは、本発明にいう第３の閾値の一例にあたり、（コントラストの最大値）／（コントラストの最小値）の閾値（中高域比値Ｓｒ＿ｍ，高域比値Ｓｒ＿ｈ）それぞれは、本発明にいう第１の閾値の一例に相当する。

続いて、メモリ１３０に保存された各種閾値を使って、検出されたコントラストが、山なりに変化するコントラスト変化におけるピークであるか否かが判定される。

まず、ＡＦ値判断部１２４では、低解像度データのうち中高域成分を使って、図１に示す位置１におけるコントラストＣ１＿ｍがコントラストの最大値であるか否かが判定される。ここでは、前回までのコントラストの最大値と比較して今回のコントラストが減少したら、その前回までのコントラストの最大値を正式な最大値と決定する。今回はレンズ位置がスタート位置であるため、コントラストＣ１＿ｍが一旦メモリ１３０に保存される。

低解像度データのうち中高域成分を使ってもコントラスト最大値が取得されないときには（図４のステップＳ４：Ｎｏ）、低解像度データのうち高域成分を使ったコントラストの最大値の判定が行われる。今回は、コントラストＣ１＿ｈもメモリ１３０に保存される（図４のステップＳ５：Ｎｏ）。

スタート位置（位置１）は、フォーカスレンズ１１２のレンズ位置が駆動範囲内であるため（図４のステップＳ８：Ｎｏ）、ＣＰＵ１２６からの指示に従ってモータドライバ１１２ａがモータを駆動し、フォーカスレンズ１１２が１ステップ分移動される。

フォーカスレンズ１１２が移動されると、上記と同様にして被写体信号のコントラストが検出される（図４のステップＳ３）。

図６は、レンズを駆動範囲内で移動させたときの、中高域におけるコントラスト値の変化の例を示す図である。

図６のパート（Ａ）に示すように、中高域成分においては、レンズ位置が位置１（スタート位置）のときのコントラストＣ１＿ｍと比較して、今回の位置２におけるコントラストＣ２＿ｍは増加しており（図４のステップＳ４：Ｎｏ）、コントラストの最大値が未だ検出されていないため、位置２のコントラストＣ２＿ｍが位置１におけるコントラストＣ１＿ｍに替えてメモリ１３０に保存される。また、高域成分においても、（位置１におけるコントラストＣ１＿ｈ）＜（位置２におけるコントラストＣ２＿ｈ）であったものとすると（図４のステップＳ５：Ｎｏ）、コントラストの最大値が未だ検出されておらず、位置２のコントラストＣ２＿ｈが位置１におけるコントラストＣ１＿ｈに替えてメモリ１３０に保存される。

フォーカスレンズ１１２を移動させ（図４のステップＳ８：Ｎｏ）、中高域、および高域それぞれにおける被写体信号のコントラストを取得し（図４のステップＳ３）、中高域、および高域それぞれのコントラストの最大値の検出（ステップＳ４，Ｓ５）が、コントラストの最大値が検出されるまで続けられる。

図６のパート（Ａ）においては、位置４における中高域のコントラストＣ４＿ｍが、前回までの最大値である位置３における中高域のコントラストＣ３＿ｍと比べて減少しているため、位置３におけるコントラストＣ３＿ｍが最大値Ｃｍａｘ＿ｍであると判定される。コントラストの最大値が判定されると、さらに、その最大値と今回のコントラストとの差分と、メモリ１３０に保存された中高域差分値Ｓｄ＿ｍとが比較される。ここでは、（最大コントラストＣｍａｘ＿ｍ−今回のコントラストＣ４＿ｍ）＜中高域差分値Ｓｄ＿ｍ（図６の差分閾値Ｓｄ）である（図４のステップＳ４：Ｎｏ）。コントラストは前回と比べて減少しているが、測定誤差の可能性もあるため、そのコントラストの差分が十分に大きくなるまでは、合焦位置が決定されない。

続いて、高域のコントラストにおける判定が行われる。高域のコントラストにおける判定も同様の結果が得られたら（図４のステップＳ５：Ｎｏ）、さらに、フォーカスレンズ１１２を位置５に移動させ（図４のステップＳ８：Ｎｏ）、被写体信号のコントラストが取得される（図４のステップＳ３）。

位置５におけるコントラストＣ５＿ｍでは、（最大コントラストＣｍａｘ＿ｍ−今回のコントラストＣ５＿ｍ）＞中高域差分値Ｓｄ＿ｍであるので（図４のステップＳ４：Ｙｅｓ）、この最大コントラストＣｍａｘ＿ｍのときのレンズ位置３が合焦位置であると決定される（図４のステップＳ６）。

合焦位置が決定されると、その合焦位置がＣＰＵ１２６に伝えられ、ＣＰＵ１２６はモータドライバ１１２ａに合焦位置の情報を伝える。モータドライバ１１２ａは、モータに駆動信号を伝え、フォーカスレンズ１１２が合焦位置に移動される。

フォーカスレンズ１１２が合焦位置に移動され、撮影者によって図２のシャッタボタン１０５が全押しされると、図３に示すシャッタスイッチ１６１の二段目が入り、シャッタが切られて本撮影が開始する。本撮影においては、ＣＣＤ１１３で受光された被写体光に基づいて、解像度の高い撮影画像データが取得される。解像度の高い撮影画像データは、圧縮処理などといった各種処理が施され、メディアコントローラ１２９を経由して記録メディア３００に記録される。

ここで、例えば、暗い場所で被写体を撮影するときには、全体的にコントラストが下がるため、コントラストの最大値Ｃｍａｘと最小値Ｃｍｉｎとの差分も減少する。このため、それらの差分（Ｃｍａｘ−Ｃｍｉｎ）が差分閾値Ｓｄに達せず、上記で説明した合焦動作では、実際にはコントラストのピークが存在するのに、合焦位置が決定されない。本実施形態においては、図４の合焦動作を行い、フォーカスレンズ１１２が駆動範囲内で移動されても合焦位置が検出されなかったときには（図４のステップＳ８：Ｙｅｓ）、次に図５を用いて説明する第２の合焦動作が開始される（図４のステップＳ９）。

例えば、図６のパート（Ｂ）に示すグラフＬ４のように、（コントラストの最大値Ｃｍａｘ−コントラストの最小値Ｃｍｉｎ）＜差分閾値Ｓｄであり、図４に示す合焦動作では合焦位置が検出されなかったときには、以下に示すような手順で第２の合焦動作が行われる。

まず、図４に示す一連の合焦動作で取得された中高域のコントラストを使って第２合焦動差が行われる。

中高域のコントラストのうち最大値Ｃｍａｘ＿ｍが取得され、その最大値Ｃｍａｘ＿ｍと、メモリ１３０に保存されたコントラストの最大値の閾値（中高域最大値Ｍａｘ＿ｍ）とが比較される。グラフＬ４では、最大値Ｃｍａｘ＿ｍ＞中高域最大値Ｍａｘ＿ｍであり（図５のステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２に進む。

続いて、図４の合焦動作で取得された中高域のコントラストのうち最小値Ｃｍｉｎ＿ｍが取得され、その最小値Ｃｍｉｎ＿ｍとコントラストの最小値の閾値（中高域最大値Ｍｉｎ＿ｍ）とが比較される。グラフＬ４では、最小値Ｃｍｉｎ＿ｍ＞中高域最大値Ｍｉｎ＿ｍであり（図５のステップＳ１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１３に進む。

さらに、中高域におけるコントラストの最小値における最大値の比（Ｃｍａｘ＿ｍ／Ｃｍｉｎ＿ｍ）と、（コントラストの最大値）／（コントラストの最小値）の閾値（中高域比値Ｓｒ＿ｍ）とが比較される。（Ｃｍａｘ＿ｍ／Ｃｍｉｎ＿ｍ）＞中高域比値Ｓｒ＿ｍであるときには、被写体信号のコントラストが全体的に小さいが、コントラストのピークが存在することを示し、そのコントラストの最大値Ｃｍａｘ＿ｍのときのレンズ位置（グラフＬ４では、位置３）が合焦位置であると決定される（図５のステップＳ１７）。

このように、デジタルカメラ１００によると、被写体信号のコントラストが全体的に小さく、コントラストの最大値Ｃｍａｘと最小値Ｃｍｉｎとの差分（Ｃｍａｘ−Ｃｍｉｎ）が差分閾値Ｓｄに達しない場合であっても、合焦位置が精度良く決定される。

また、中高域における第２合焦動作を実行しても合焦位置が決定されないときには（図５のステップＳ１１，あるいはＳ１２，あるいはＳ１３：Ｎｏ）、高域のコントラストを使って第２合焦動作が行われる。

まず、図４の合焦動作で取得された高域のコントラストのうちの最大値Ｃｍａｘ＿ｈと、メモリ１３０に保存されたコントラストの最大値の閾値（高域最大値Ｍａｘ＿ｈ）とが比較され（図５のステップＳ１４）、続いて、高域のコントラストのうちの最小値Ｃｍｉｎ＿ｈと、コントラストの最小値の閾値（高域最大値Ｍｉｎ＿ｈ）とが比較される（図５のステップＳ１５）。さらに、高域におけるコントラストの最小値における最大値の比（Ｃｍａｘ＿ｈ／Ｃｍｉｎ＿ｈ）と、高域比値Ｓｒ＿ｈとが比較される（図５のステップＳ１６）。（Ｃｍａｘ＿ｈ／Ｃｍｉｎ＿ｈ）＞高域比値Ｓｒ＿ｈであるときには、コントラストの最大値Ｃｍａｘ＿ｈのときのレンズ位置が合焦位置であると決定される（図５のステップＳ１７）。

このように、被写体信号の中高域成分と高域成分とでそれぞれ合焦位置の判定を行うことによって、被写体信号のコントラストが低いときでも、どちらか片方で合焦位置が決定されることがあり、より効果的に合焦位置が決定される。

また、中高域および高域のどちらの判定でも合焦位置が決定されなかったときには、合焦位置が予め決められているパンフォーカス位置に決定される（図５のステップＳ１８）。

例えば、図６のパート（Ｂ）に示すグラフＬ５では、コントラストの最大値Ｃｍａｘと最小値Ｃｍｉｎとの比は閾値を超えているが、それら最大値Ｃｍａｘと最小値Ｃｍｉｎ自体はともに閾値を超えていない。このようなときには、コントラストのピークが不明確であり、前後方向の全体的に焦点を合わせるパンフォーカス位置にフォーカスレンズ１１２を移動させることによって、ピンボケなどといった不具合が軽減される。

合焦位置が決定されると、フォーカスレンズ１１２が合焦位置に移動され（図５のステップＳ１９）、本撮影が開始される。

上記のような第２合焦動作を実行すると、従来の合焦動作のみを実行する場合よりも、露光光量がＥｖ値で１段分暗い被写体であっても精度良くオートフォーカスが実現する。

ここで、上記では、固体撮像素子で読み取られた被写体像に基づく撮影画像データを記録するデジタルカメラについて説明したが、本発明の撮影装置は、被写体のコントラストに基づいて合焦位置を決定するピント調整制御部を備えたものであれば、カメラ付き携帯電話や、デジタルカメラと銀塩カメラとの複合機などであってもよい。

また、近年では、容器に収容された液体に電圧を印加し、その液面の形状等を変化させることによって光の屈折率を調節する液体レンズが開発されている。上記では、本発明にいう光学部材として通常のレンズを用いる例について説明したが、本発明にいう光学部材は、液体レンズなどであってもよい。

レンズを光軸方向に移動させたときの、コントラストの変化の例を示す図である。 本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラの外観図である。 図３は、デジタルカメラ１００のブロック図である。 合焦動作における一連の処理を示すフローチャートである。 第２の合焦動作における一連の処理を示すフローチャートである。 レンズを駆動範囲内で移動させたときの、中高域におけるコントラスト値の変化の例を示す図である。

符号の説明

１００ デジタルカメラ
１０１ 撮影レンズ
１０２ ファインダ
１０３ 閃光発光装置
１０４ 電源ボタン
１０５ シャッタボタン
１１１ アイリス
１１２ａ モータドライバ
１１２ フォーカスレンズ
１１３ａ タイミングジェネレータ
１１３ ＣＣＤ
１２１ ＣＤＳ−ＡＭＰ
１２２ Ａ／Ｄ変換部
１２３ メモリコントローラ
１２４ ＡＦ値判断部
１２５ 画像信号処理部
１２６ ＣＰＵ
１２７ ＡＦ検出部
１２８ ビデオエンコーダ
１２９ メディアコントローラ
１３０ メモリ
１６１ シャッタスイッチ
１６２ 電源スイッチ
１４０ 画像表示装置
１５０ 記録メディア

Claims (3)

1. 被写体を結像させて画像信号を生成する撮影装置において、
   ピント調整用の光学部材を駆動するピント調整駆動部と、
   前記光学部材を駆動している間の、前記画像信号に基づく被写体のコントラストを繰り返し検知するコントラスト検知部と、
   前記コントラスト検知部で検知されたコントラストのうちの最大のコントラストと最小のコントラストとの比と所定の第１の閾値との大小判定を行い、最小のコントラストを基準としたときの最大のコントラストの比が前記第１の閾値よりも大きいと判定した場合には、前記光学部材を、最大のコントラストに対応する合焦状態に駆動し、該比が該第１の閾値よりも大きいとは判定されなかった場合には、該光学部材を、あらかじめ定められた被写体距離に対応するパンフォーカス状態に駆動するピント調整制御部とを備えたことを特徴とする撮影装置。
2. 前記ピント調整制御部は、前記最大のコントラストが所定の第２の閾値以下であるか、あるいは前記最小のコントラストが所定の第３の閾値以下であるときには、大小判定を行うことなく、前記光学部材を前記パンフォーカス状態に駆動するものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
3. 前記ピント調整制御部は、前記コントラスト検知部により、前記光学部材の駆動中に最大のコントラストを検知しさらに駆動中に該最大のコントラストよりも所定の第４の閾値を超えて低下したコントラストを検知したときには、その後のコントラスト検知を待たずに、該光学部材を最大のコントラストに対応する合焦状態に駆動するものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。

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