JP4827811B2 - 電子カメラ - Google Patents

Description

この発明は、撮像面で生成された被写界像を参照して光学レンズから撮像面までの距離を調整する、電子カメラに関する。

この種のカメラの一例が、特許文献１に開示されている。この背景技術によれば、撮像面上の複数のブロックにそれぞれ対応する複数の焦点評価値が、レンズ位置毎に取得される。合焦制御は、こうして取得された複数の焦点評価値のうち、低コントラスト画像または高輝度画像が属するブロックと異なるブロックに対応する焦点評価値に基づいて実行される。これによって、光源のように合焦度が低下するほど焦点評価値が増大する被写体を捉えた場合に合焦制御に失敗する事態を回避することができる。
特開２００２−１８２１０６号公報［G02B 7/28, 7/36, G03B 13/36, H04N 5/232, 5/238］

しかし、高輝度の被写体の中には、合焦度の低下に関わらず焦点評価値が増大しない被写体も存在する（たとえばホワイトボードや白色の柱）。背景技術ではこのような被写体の画像も合焦制御の対象から排除され、これによってフォーカス調整動作が不安定となる可能性がある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、良好なフォーカス調整動作を実現することができる、電子カメラを提供することである。

請求項１の発明に従う電子カメラ(10：実施例で相当する参照符号。以下同じ) は、光学レンズ(12)を経た光学像が照射される撮像面を有し、光学象に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段(16)、撮像手段から出力された電子画像に基づいて光学レンズから撮像面までの距離を合焦点に対応する距離に調整する調整手段(S11)、撮像手段から出力された電子画像のうち第１閾値を上回る輝度を有する第１部分画像を調整手段の注目対象から排除する排除手段(S37)、第１閾値よりも大きい第２閾値を上回る輝度を有する第２部分画像が撮像手段から出力された電子画像上に存在するか否かを、第２閾値を上回る輝度を有する画素が第１部分画像に占める割合が第５閾値を上回るか否かを基に判別し、第５閾値を上回ると判別したとき排除手段を起動する一方、第５閾値を上回らないと判別したとき排除手段を停止する制御手段(S35, S39,)、および第２部分画像の増大に応じて第１閾値を低減させる低減手段(S35’, S37’)を備える。

撮像手段は、光学レンズを経た光学像が照射される撮像面を有し、光学象に対応する電子画像を繰り返し出力する。調整手段は、撮像手段から出力された電子画像に基づいて、光学レンズから撮像面までの距離を合焦点に対応する距離に調整する。排除手段は、撮像手段から出力された電子画像のうち第１閾値を上回る輝度を有する第１部分画像を調整手段の注目対象から排除する。制御手段は、第１閾値よりも大きい第２閾値を上回る輝度を有する第２部分画像が撮像手段から出力された電子画像上に存在するか否かを、第２閾値を上回る輝度を有する画素が第１部分画像に占める割合が第５閾値を上回るか否かを基に判別し、第５閾値を上回ると判別したとき排除手段を起動する一方、第５閾値を上回らないと判別したとき前記排除手段を停止する。

したがって、第１部分画像としてホワイトボードのような白色の物体の画像を想定し、第２部分画像として光源の画像を想定すると、調整手段の動作は、ホワイトボードおよび光源の両方を含む被写界を捉える場合とホワイトボードおよび光源のうちホワイトボードのみを含む被写界を捉える場合とで、次のように相違する。

つまり、前者の被写界を捉える場合は排除手段が起動され、合焦調整はホワイトボードおよび光源以外の被写体を参照して実行される。一方、後者の被写界を捉える場合は排除手段が停止され、合焦調整はホワイトボードを含む被写体を参照して実行される。これによって、良好なフォーカス調整動作が実現される。

請求項２の発明に従う電子カメラは、光学レンズ(12)を経た光学像が照射される撮像面を有し、光学象に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段(16)、撮像手段から出力された電子画像に基づいて光学レンズから撮像面までの距離を合焦点に対応する距離に調整する調整手段(S11)、撮像手段から出力された電子画像のうち第１閾値を上回る輝度を有する第１部分画像を調整手段の注目対象から排除する排除手段(S37)、第１閾値よりも大きい第２閾値を上回る輝度を有する第２部分画像が撮像手段から出力された電子画像上に存在するか否かを、第２閾値を上回る輝度を有する画素の数が第６閾値を上回るか否かを基に判別し、第６閾値を上回ると判別したとき排除手段を起動する一方、第６閾値を上回らないと判別したとき排除手段を停止する制御手段(S39, S81)、および第２部分画像の増大に応じて第１閾値を低減させる低減手段(S37’, S81’)を備える。これによって、良好なフォーカス調整動作が実現される。

請求項３の発明に従う電子カメラは、請求項１または２に従属し、撮像手段から出力された電子画像の高周波成分を積分する積分手段(6601~6664)をさらに備え、調整手段は積分手段の積分結果を参照して調整処理を実行する調整実行手段(S53)を含み、排除手段は第１部分画像に対応して積分手段の積分処理を禁止する。

請求項４の発明に従う電子カメラは、請求項３に従属し、積分手段は撮像面に割り当てられた複数のエリアにそれぞれ対応する複数の高周波成分を別々に積分し、調整手段は、複数のエリアの各々を注目エリアとして順に指定する指定手段(S43, S49)、および注目エリアに対応する積分手段の積分結果を注目エリアを含む１または２以上のエリアに属する部分画像の明るさが大きいほど低い値に修正する修正手段(S47, S65~S71)をさらに含む。この結果、調整手段は、高輝度画像よりもむしろ低輝度画像を重視して調整処理を実行する。

請求項５の発明に従う電子カメラは、請求項４に従属し、修正手段は、注目エリアに属する部分画像の明るさが第３閾値を上回るとき第１演算式に従う第１修正処理を実行する第１修正処理手段(S47)、および注目エリアに隣接する隣接エリアに属する部分画像の明るさが第４閾値を上回るとき第２演算式に従う第２修正処理を実行する第２修正処理手段(S65~S71)を含む。

請求項６の発明に従う電子カメラは、請求項５に従属し、第１修正処理および第２修正処理は択一的に実行され、かつ第１修正処理が第２修正処理に優先する。

請求項７の発明に従う電子カメラは、請求項５または６に従属し、第１演算式は注目エリアの積分結果を示す数値を注目エリアの明るさを示す数値の正規化値によって減算する処理を含み、第２演算式は注目エリアの積分結果を示す数値を注目エリアの明るさを示す数値と隣接エリアの明るさを示す数値との差分の正規化値によって減算する処理を含む。

請求項８の発明に従う撮像制御プログラムは、光学レンズ(12)を経た光学像が照射される撮像面を有し、光学象に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段(16)を備える電子カメラ(10)のプロセサ(46)に、撮像手段から出力された電子画像に基づいて光学レンズから撮像面までの距離を合焦点に対応する距離に調整する調整ステップ(S11)、撮像手段から出力された電子画像のうち第１閾値を上回る輝度を有する第１部分画像を調整手段の注目対象から排除する排除ステップ(S37)、第１閾値よりも大きい第２閾値を上回る輝度を有する第２部分画像が撮像手段から出力された電子画像上に存在するか否かを、第２閾値を上回る輝度を有する画素が前記第１部分画像に占める割合が第５閾値を上回るか否かを基に判別し、第５閾値を上回ると判別したとき排除ステップを起動する一方、第５閾値を上回らないと判別したとき排除ステップを停止する制御ステップ(S35, S39,)、および第２部分画像の増大に応じて第１閾値を低減させる低減ステップ(S35’, S37’)を実行させるための、撮像制御プログラムである。

請求項１の発明と同様、良好なフォーカス調整動作を実現することができる。

請求項９の発明に従う撮像制御方法は、光学レンズ(12)を経た光学像が照射される撮像面を有し、光学象に対応する電子画像を繰り返し生成する撮像手段(16)を備える電子カメラ(10)の撮像制御方法であって、撮像手段から出力された電子画像に基づいて光学レンズから撮像面までの距離を合焦点に対応する距離に調整する調整ステップ(S11)、撮像手段から出力された電子画像のうち第１閾値を上回る輝度を有する第１部分画像を調整手段の注目対象から排除する排除ステップ(S37)、第１閾値よりも大きい第２閾値を上回る輝度を有する第２部分画像が撮像手段から出力された電子画像上に存在するか否かを、第２閾値を上回る輝度を有する画素が前記第１部分画像に占める割合が第５閾値を上回るか否かを基に判別し、第５閾値を上回ると判別したとき排除ステップを起動する一方、第５閾値を上回らないと判別した判別結果が否定的であるとき排除ステップを停止する制御ステップ(S35, S39,)、および第２部分画像の増大に応じて第１閾値を低減させる低減ステップ(S35’, S37’) を備える。

請求項１の発明と同様、良好なフォーカス調整動作を実現することができる。

この発明によれば、第１部分画像としてホワイトボードのような白色の物体の画像を想定し、第２部分画像として光源の画像を想定すると、調整手段の動作は、ホワイトボードおよび光源の両方を含む被写界を捉える場合とホワイトボードおよび光源のうちホワイトボードのみを含む被写界を捉える場合とで、次のように相違する。つまり、前者の被写界を捉える場合は排除手段が起動され、合焦調整はホワイトボードおよび光源以外の被写体を参照して実行される。一方、後者の被写界を捉える場合は排除手段が停止され、合焦調整はホワイトボードを含む被写体を参照して実行される。これによって、良好なフォーカス調整動作が実現される。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１を参照して、この実施例のディジタルカメラ１０は、フォーカスレンズ１２および絞りユニット１４を含む。これらの部材を経た被写界の光学像は、ＣＭＯＳ型のイメージセンサ１６を構成する撮像部１８の前面つまり撮像面に照射され、光電変換を施される。これによって、被写界像を表す電荷からなる生画像信号が生成される。

電源が投入されると、スルー画像処理が実行される。ＣＰＵ４６は、イメージセンサ１６を構成するドライバ２２にプリ露光動作および間引き読み出し動作の繰り返しを命令する。ドライバ２２は、垂直同期信号ＶｓｙｎｃがＳＧ(Signal Generator)２４から出力される毎に撮像面を露光し、これによって生成された電荷の一部をラスタ走査態様で撮像部１８から読み出す。垂直同期信号Ｖｓｙｎｃは、１／６０秒毎にＳＧ２４から出力される。この結果、低解像度の生画像信号が１／６０秒毎に撮像部１８から出力される。なお、この実施例では垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期として１／６０秒を想定しているが、当該発生周期は１／６０秒に限られるものではない。

撮像部１８から出力された各フレームの生画像信号は、イメージセンサ１６を構成するＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２０によって相関二重サンプリング，自動ゲイン調整およびＡ／Ｄ変換の一連の処理を施される。信号処理回路２６は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２０から出力された生画像データに白バランス調整，色分離，ＹＵＶ変換などの処理を施し、ＹＵＶ形式の画像データをメモリ制御回路３２を通してＳＤＲＡＭ３４に書き込む。

ＬＣＤドライバ３６は、こうしてＳＤＲＡＭ３４に書き込まれた画像データをメモリ制御回路３２を通して１／６０秒毎に読み出し、読み出された画像データに基づいてＬＣＤモニタ３８を駆動する。この結果、被写界のリアルタイム動画像（スルー画像）がモニタ画面に表示される。

図２を参照して、撮像面の中央には測光エリアＥＡおよびフォーカスエリアＦＡが割り当てられる。測光エリアＥＡおよびフォーカスエリアＦＡは、互いに同じサイズを有し、かつ互いに同じ位置に配置される。また、測光エリアＥＡおよびフォーカスエリアＦＡのいずれも、垂直方向および水平方向の各々において８分割される。つまり、測光エリアＥＡおよびフォーカスエリアＦＡの各々は、互いに同じサイズを有する６４個の評価エリアによって形成される。この６４個の評価エリアには、座標値（Ｘ，Ｙ）＝（１，１）〜（８，８）がそれぞれ割り当てられる。

輝度評価回路２８は、信号処理回路２６から出力されたＹデータのうち各評価エリアに属するＹデータを１／６０秒毎に積分し、６４個の評価エリアにそれぞれ対応する６４個の輝度評価値（明るさ情報）を１／６０秒毎に算出する。フォーカス評価回路３０は、信号処理回路２６から出力されたＹデータのうち各評価エリアに属するＹデータの高周波成分を１／６０秒毎に積分し、６４個の評価エリアにそれぞれ対応する６４個のフォーカス評価値（合焦度情報）を１／６０秒毎に算出する。

ＣＰＵ４６は、輝度評価回路２８から出力された輝度評価値に基づいて適正ＥＶ値を算出するべく、上述のスルー画像処理と並列してスルー画像用ＡＥ処理を繰り返し実行する。算出された適正ＥＶ値を定義する絞り量および露光時間は、絞りユニット１４およびドライバ２２にそれぞれ設定される。この結果、ＬＣＤモニタ３８に表示されるスルー画像の明るさが適度に調整される。

キー入力装置４８上のシャッタボタン４８ｓが操作されると、ＣＰＵ４６は、輝度評価回路２８から出力された輝度評価値に基づいて最適ＥＶ値を算出するべく、記録用ＡＥ処理を実行する。算出された最適ＥＶ値を定義する絞り量および露光時間は、上述と同様、絞りユニット１４およびドライバ２２にそれぞれ設定される。ＣＰＵ４６はさらに、フォーカス評価回路３０から出力されたフォーカス評価値に基づいてＡＦ処理を実行する。フォーカスレンズ１２は、ＡＦ処理によって合焦点に配置される。

ＡＦ処理が完了すると、記録処理が実行される。ＣＰＵ４６は、本露光動作および全画素読み出しを１回ずつ実行することをドライバ２２に命令する。ドライバ２２は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生に応答して撮像面に本露光を施し、これによって生成された全ての電荷をラスタ走査態様で撮像部１８から読み出す。この結果、被写界を表す高解像度の生画像信号が撮像部１８から出力される。

出力された生画像信号は上述と同様の処理を施され、この結果、ＹＵＶ形式に従う高解像度の画像データがＳＤＲＡＭ３４に確保される。Ｉ／Ｆ４０は、こうしてＳＤＲＡＭ３４に格納された高解像度の画像データをメモリ制御回路３２を通して読み出し、読み出された画像データをファイル形式で記録媒体４２に記録する。なお、スルー画像処理は、高解像度の画像データがＳＤＲＡＭ３４に格納された時点で再開される。

図３を参照して、輝度評価回路２８は、１つの分配器５０と６４個の積分回路５６０１〜５６６４とを含む。６４個の積分回路５６０１〜５６６４は、６４個の評価エリアにそれぞれ対応する。分配器５０は、信号処理回路２６から出力されたＹデータを取り込み、取り込まれたＹデータが属する評価エリアを特定し、そして取り込まれたＹデータを特定された評価エリアに対応する積分回路に与える。

積分回路５６＊＊（＊＊：０１〜６４）は、加算器５２＊＊およびレジスタ５４＊＊によって形成される。加算器５２＊＊は、分配器５０から与えられたＹデータ値をレジスタ５４＊＊の設定値と加算し、加算値をレジスタ５４＊＊に設定する。レジスタ５４＊＊の設定値は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎にクリアされる。したがって、レジスタ５４＊＊の設定値は、現フレームの各評価エリアに属するＹデータの積分値を表わす。この積分値が、上述した輝度評価値に相当する。以下では、評価エリア（Ｘ，Ｙ）で求められた輝度評価値を“ＡＥ（Ｘ，Ｙ）”と定義する。

図４を参照して、フォーカス評価回路３０は、信号処理回路２６から出力されたＹデータの高周波成分を抽出するＨＰＦ５６と、信号処理回路２６から出力されたＹデータ値を基準値ＲＥＦと比較する比較器５８とを含む。比較器５８は、Ｙデータ値が基準値ＲＥＦ以下のときスイッチＳＷ１をオンする一方、Ｙデータ値が基準値ＲＥＦを上回るときスイッチＳＷ１をオフする。ＨＰＦ５６から出力された高周波成分は、このようなスイッチＳＷ１を経て分配器６０に与えられる。

積分回路６６０１〜６６６４は、上述と同様、６４個の評価エリアにそれぞれ対応する。分配器６０は、スイッチＳＷ１から出力された高周波成分を取り込み、取り込まれた高周波成分が属する評価エリアを特定し、そして取り込まれた高周波成分を特定された評価エリアに対応する積分回路に与える。

積分回路６６＊＊は、加算器６２＊＊およびレジスタ６４＊＊によって形成される。加算器６２＊＊は、分配器６０から与えられたＹデータ値をレジスタ６４＊＊の設定値と加算し、加算値をレジスタ６４＊＊に設定する。レジスタ６４＊＊の設定値もまた、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎にクリアされる。したがって、レジスタ６４＊＊の設定値は、現フレームの各評価エリアに属するＹデータの高周波成分の積分値を表わす。この積分値が、上述したフォーカス評価値に相当する。以下では、評価エリア（Ｘ，Ｙ）で求められたフォーカス評価値を“ＡＦ（Ｘ，Ｙ）”と定義する。

ホワイトボードＷＢが設置された木目調の教室内の授業風景を捉えたときの被写界像を図５および図６に示す。図５および図６の主な相違点は、光源ＬＳの有無である。光源ＬＳと異なる被写体に焦点を合わせて図５に示す被写界を捉えると、光源ＬＳの非合焦に起因するボケ画像が光源ＬＳを表す画像の周囲に顕著に現れる（図７参照）。一方、ホワイトボードＷＢのような光源と異なる被写体については、非合焦に起因するボケ画像が被写体の周囲に顕著に現れることはない。

光源ＬＳの周囲に現れるボケ画像のサイズは、光源ＬＳに対する合焦度が低下するほど増大する。通常、光源ＬＳのＹデータ値は飽和するため、光源ＬＳを表す画像のエッジに相当する高周波成分の量つまりフォーカス評価値は、光源ＬＳに対する合焦度が低下するほど増大する。このため、光源ＬＳを考慮してＡＦ処理を実行すると、フォーカスレンズ１２が非合焦位置に設定される可能性がある。

そこで、この実施例では、被写界が光源を含むか否かを判別する光源判別処理をＡＦ処理に先立って実行し、図４に示す比較器５８の＋端子に与えられる基準値ＲＥＦの大きさを判別結果に応じて変更するようにしている。基準値ＲＥＦは、図５に示すような光源ＬＳを含む被写界に対応して“ＴＨ１”に設定される一方、図６に示すような光源ＬＳを含まない被写界に対応して“ＴＨｍａｘ”に設定される。なお、“ＴＨｍａｘ”は輝度飽和値に相当し、“ＴＨ１”は“ＴＨｍａｘ”よりも小さい。

光源ＬＳを含むか否かの判別にあたっては、“ＴＨ２”を上回るＹデータ値を有する部分画像が“ＴＨ１”を上回るＹデータ値を有する部分画像に占める割合が参照される（ＴＨ２＞ＴＨ１）。具体的には、Ｙデータ値が“ＴＨ１”を上回る画素数が係数Ｋ１として求められ、Ｙデータ値が“ＴＨ２”を上回る画素数が係数Ｋ２として求められ、そして“Ｋ２／Ｋ１”が閾値ＴＨＲと比較される。“Ｋ２／Ｋ１”が閾値ＴＨＲを上回るときは、光源ＬＳが存在するとして基準値ＲＥＦが“ＴＨ１”に設定される。一方、“Ｋ２／Ｋ１”が閾値ＴＨＲ以下のときは、光源ＬＳが存在しないとして基準値ＲＥＦが“ＴＨｍａｘ”に設定される。

上述のように、図５に示す被写界を撮影するとき基準値ＲＥＦは“ＴＨ１”に設定され、図６に示す被写界を撮影するとき基準値ＲＥＦは“ＴＨｍａｘ”に設定される。図５に示す光源ＬＳおよびその周辺のＹデータが図８（Ａ）に示す要領で変化し、図５または図６に示すホワイトボードＷＢおよびその周辺のＹデータが図９（Ａ）に示す要領で変化する場合、フォーカス評価回路３０の動作は、図５に示す被写界と図６に示す被写界との間で次のように相違する。

図５に示す被写界を撮影する場合、スイッチＳＷ１は図８（Ｂ）に示す期間Ｔ１および図９（Ｂ）に示す期間Ｔ２にオフされる。この結果、光源ＬＳおよびホワイトボードＷＢならびにその周辺の画像が、積分回路６６０１〜６６６４による積分処理の対象から排除される。一方、図６に示す被写界を撮影する場合、スイッチＳＷ１は常にオンされる。積分回路６６０１〜８８６４は、フォーカスエリアＦＡに属する全被写界像について積分処理を実行する。

図５に示すような光源ＬＳを含む被写界を捉えたときに上述のような高輝度排除機能（“ＴＨ１”を上回る高輝度画像をフォーカス評価の対象から排除する機能）をオンすることで、光源ＬＳのボケ画像に起因して合焦制御に失敗する事態を回避することができる。また、図６に示すような光源ＬＳを含まない被写界を捉えたときに高輝度排除機能をオフすることで、ホワイトボードＷＢがフォーカス評価の対象に含まれ、合焦制御の安定化が図られる。

ただし、図８（Ａ）および図８（Ｂ）によれば、期間Ｔ１の開始直前および終了直後にＨＰＦ５６から出力される高周波成分が積分回路６６０１〜６６６４による積分処理の対象に含まれてしまう。この結果、光源ＬＳのボケ画像が正確な合焦制御を妨げる可能性がある。ここで、“ＴＨ１”を低く設定するとボケ画像の高周波成分を積分処理の対象から確実に排除できるが、そうすると中輝度の被写体の高周波成分までもが積分処理の対象から排除され、合焦制御が不可能となる可能性がある。

そこで、この実施例では、積分処理によって求められたフォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）を評価エリア（Ｘ，Ｙ）およびその周辺の評価エリアの明るさが大きいほど小さい値に修正するようにしている。この結果、合焦制御は、高輝度画像の高周波成分よりもむしろ低輝度画像の高周波成分を重視して実行される。

フォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）は、具体的にはＣＰＵ４６によって下記の要領で修正される。フォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）はまず、閾値ＴＨＬ１と比較される。ＡＦ（Ｘ，Ｙ）＞ＴＨＬ１であれば、フォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）は数１に従って修正される。
［数１］

ＡＦ（Ｘ，Ｙ）＝ＡＦ（Ｘ，Ｙ）−ＡＥ（Ｘ，Ｙ）＊α

α：正規化のための定数

数１によれば、フォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）は、輝度評価値ＡＥ（Ｘ，Ｙ）のα倍の数値によって減算される。

ＡＦ（Ｘ，Ｙ）≦ＴＨＬ１であれば、隣接する評価エリア（Ｘ−１，Ｙ），（Ｘ＋１，Ｙ），（Ｘ，Ｙ−１）または（Ｘ，Ｙ＋１）で求められたフォーカス評価値ＡＦ（Ｘ−１，Ｙ），ＡＦ（Ｘ＋１，Ｙ），ＡＦ（Ｘ，Ｙ−１）またはＡＦ（Ｘ，Ｙ＋１）が閾値ＴＨＬ２と比較される。

フォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）は、ＡＦ（Ｘ−１，Ｙ）＞ＴＨＬ２のとき数２に従って修正され、ＡＦ（Ｘ＋１，Ｙ）＞ＴＨＬ２のとき数３に従って修正され、ＡＦ（Ｘ，Ｙ−１）＞ＴＨＬ２のとき数４に従って修正され、そしてＡＦ（Ｘ，Ｙ＋１）＞ＴＨＬ２のとき数５に従って修正される。なお、閾値ＴＨＬ２は閾値ＴＨＬ１よりも小さい。
［数２］

ＡＦ（Ｘ，Ｙ）＝ＡＦ（Ｘ，Ｙ）−｜ＡＥ（Ｘ−１，Ｙ）−ＡＥ（Ｘ，Ｙ）｜＊β

β：正規化のための定数
［数３］

ＡＦ（Ｘ，Ｙ）＝ＡＦ（Ｘ，Ｙ）−｜ＡＥ（Ｘ＋１，Ｙ）−ＡＥ（Ｘ，Ｙ）｜＊β
［数４］

ＡＦ（Ｘ，Ｙ）＝ＡＦ（Ｘ，Ｙ）−｜ＡＥ（Ｘ，Ｙ−１）−ＡＥ（Ｘ，Ｙ）｜＊β
［数５］

ＡＦ（Ｘ，Ｙ）＝ＡＦ（Ｘ，Ｙ）−｜ＡＥ（Ｘ，Ｙ＋１）−ＡＥ（Ｘ，Ｙ）｜＊β

数２によれば、フォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）は、輝度評価値ＡＥ（Ｘ−１，Ｙ）およびＡＥ（Ｘ，Ｙ）の間の差分の絶対値をβ倍した数値によって減算される。数３によれば、フォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）は、輝度評価値ＡＥ（Ｘ＋１，Ｙ）およびＡＥ（Ｘ，Ｙ）の間の差分の絶対値をβ倍した数値によって減算される。数４によれば、フォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）は、輝度評価値ＡＥ（Ｘ，Ｙ−１）およびＡＥ（Ｘ，Ｙ）の間の差分の絶対値をβ倍した数値によって減算される。数５によれば、フォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）は、輝度評価値ＡＥ（Ｘ，Ｙ＋１）およびＡＥ（Ｘ，Ｙ）の間の差分の絶対値をβ倍した数値によって減算される。

図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）を参照して、上述の期間Ｔ１の終端近傍のＹデータに基づく輝度評価値ＡＥ（４，２）およびＡＥ（５，２）がそれぞれＡＥ（４，２）＞ＴＨＬ１およびＡＥ（５，２）≦ＴＨＬ１の条件を満足する場合、フォーカス評価値ＡＦ（４，２）は数１に従って修正され、フォーカス評価値ＡＦ（５，２）は数２に従って修正される。厳密には、フォーカス評価値ＡＦ（４，２）は“ＡＥ（４，２）＞ＴＨＬ１”のときに数１に従って修正される一方、フォーカス評価値ＡＦ（５，２）は“ＡＥ（４，２）＞ＴＨＬ２”でかつ“ＡＥ（５，２）≦ＴＨＬ１”のときに数２に従って修正される。しかし、“ＴＨＬ１＞ＴＨＬ２”であるため、“ＡＥ（４，２）＞ＴＨＬ１”が満足されれば“ＡＥ（４，２）＞ＴＨＬ２”も満足される。そこで、上述の説明では、フォーカス評価値ＡＦ（５，２）を数２に従って修正するための条件として、“ＡＥ（５，２）≦ＴＨＬ１”のみを課している。

ＣＰＵ４６は、図１１〜図１４に示す撮像制御タスクを含む複数のタスクを並列的に実行する。なお、これらのタスクに対応する制御プログラムは、フラッシュメモリ４４に記憶される。

図１１を参照して、ステップＳ１ではスルー画像処理を実行する。この結果、被写界を表すスルー画像がＬＣＤモニタ３８から出力される。ステップＳ３ではシャッタボタン４８ｓが操作されたか否かを判別し、ＮＯと判断される限り、ステップＳ５のスルー画像用ＡＥ処理を繰り返し実行する。この結果、ＬＣＤモニタ３８に表示されるスルー画像の明るさが適度に調整される。シャッタボタン４８ｓが操作されると、ステップＳ７で記録用ＡＥ処理を実行し、ステップＳ９で光源判別処理を実行し、ステップＳ１１でＡＦ処理を実行し、そしてステップＳ１３で記録処理を実行する。

ステップＳ７の処理の結果、最適ＥＶ値を定義する絞り量および露光時間が、絞りユニット１４およびドライバ２２にそれぞれ設定される。また、ステップＳ９の処理の結果、光源を含む被写界を捉えるときは“ＴＨ１”が基準値ＲＥＦとして設定され、光源を含まない被写界を捉えるときは“ＴＨｍａｘ”が基準値ＲＥＦとして設定される。さらに、ステップＳ１１の処理の結果、フォーカスレンズ１２が合焦点に配置される。また、ステップＳ１３の処理の結果、フォーカスレンズ１２が合焦点に配置された直後の被写界を表す高解像度の画像データが記録媒体４２に記録される。

図１１に示すステップＳ９の光源判別処理は、図１２に示すサブルーチンに従って実行される。ステップＳ２１では、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生に応答して係数Ｋ１およびＫ２の各々を“０”に設定する。ステップＳ２３では現画素がフォーカスエリアＦＡの開始画素（左上座標の画素）であるか否かを判別し、ＹＥＳであれば現画素のＹデータ値が“ＴＨ１”を上回るか否かをステップＳ２５で判別する。Ｙデータ値＞ＴＨ１であればステップＳ２５からステップＳ２７進み、係数Ｋ１をインクリメントする。ステップＳ２９では現画素のＹデータ値が“ＴＨ２”を上回るか否かを判別し、ＹＥＳであればステップＳ３１で係数Ｋ２をインクリメントする。ＴＨ２＞ＴＨ１であるため、Ｙデータ値が“ＴＨ１”を上回りかつ“ＴＨ２”以下であれば係数Ｋ１のみがインクリメントされ、Ｙデータ値が“ＴＨ２”を上回るときは、係数Ｋ１およびＫ２のいずれもがインクリメントされる。

ステップＳ２５またはＳ２９でＮＯと判断されるか、あるいはステップＳ３１の処理が完了すると、現画素がフォーカスエリアＦＡの終了画素（右下座標の画素）であるか否かを判別する。ここでＮＯであればステップＳ２３に戻る一方、ＹＥＳであればステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、係数Ｋ１に対する係数Ｋ２の割合つまりＫ２／Ｋ１が閾値ＴＨＲを上回るか否かを判別する。ここでＹＥＳと判断されるとステップＳ３７に進み、“ＴＨ１”を基準値ＲＥＦとして設定する。一方、ＮＯと判断されるとステップＳ３９に進み、“ＴＨｍａｘ”を基準値ＲＥＦとして設定する。ステップＳ３７またはＳ３９の処理が完了すると、上階層のルーチンに復帰する。

図１１に示すステップＳ１１のＡＦ処理は、図１３〜図１４に示すサブルーチンに従って実行される。垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生するとステップＳ４１でＹＥＳと判断し、座標値（Ｘ，Ｙ）を（１，１）に設定する。ステップＳ４５では、輝度評価値ＡＥ（Ｘ，Ｙ）が閾値ＴＨＬ１を上回るか否かを判別する。ここでＹＥＳであればステップＳ４７に進み、フォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）を数１に従って修正する。ステップＳ４９では座標値（Ｘ，Ｙ）をラスタ走査方向に沿って更新し、ステップＳ５１では更新された座標値（Ｘ，Ｙ）が（８，８）を示すか否かを判別する。

ここでＮＯであればステップＳ４５に戻り、ＹＥＳであればステップＳ５３でレンズ移動処理（山登りＡＦ処理）を実行する。ステップＳ５３の処理の結果、フォーカスレンズ１２はフォーカス評価値ＡＦ（１，１）〜ＡＦ（８，８）の合計値が増大する方向に移動する。ステップＳ５５ではフォーカスレンズ１２が合焦点に到達したか否かを判別し、ＮＯであればステップＳ４１に戻る一方、ＹＥＳであれば上階層のルーチンに復帰する。

ステップＳ４５でＮＯと判断されると、フォーカス評価値ＡＦ（Ｘ−１，Ｙ）が閾値ＴＨＬ２を上回るか否かをステップＳ５７で判別し、フォーカス評価値ＡＦ（Ｘ＋１，Ｙ）が閾値ＴＨＬ２を上回るか否かをステップＳ５９で判別し、フォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ−１）が閾値ＴＨＬ２を上回るか否かをステップＳ６１で判別し、フォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ＋１）が閾値ＴＨＬ２を上回るか否かをステップＳ６３で判別する。

ステップＳ５７でＹＥＳであればステップＳ６５に進み、数２に従ってフォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）を修正する。ステップＳ５９でＹＥＳであればステップＳ６７に進み、数３に従ってフォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）を修正する。ステップＳ６１でＹＥＳであればステップＳ６９に進み、数４に従ってフォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）を修正する。ステップＳ６３でＹＥＳであればステップＳ７１に進み、数５に従ってフォーカス評価値ＡＦ（Ｘ，Ｙ）を修正する。

ステップＳ６５，Ｓ６７，Ｓ６９またはＳ７１の処理が完了するか、ステップＳ５７，Ｓ５９，Ｓ６１およびＳ６３のいずれにおいてもＮＯと判断されると、ステップＳ４９に戻る。

以上の説明から分かるように、イメージセンサ１６は、フォーカスレンズ１２を経た被写界の光学像が照射される撮像面を有し、被写界像を繰り返し生成する。フォーカス評価回路３０は、撮像面によって捉えられる被写界上に複数の評価エリアを割り当て、このような複数の評価エリアの各々に属する部分画像の合焦度を検出する。

ただし、ＣＰＵ４６は、イメージセンサ１６によって生成された被写界像のうち“ＴＨ１”を上回る輝度を有する部分画像をフォーカス評価回路３０の注目対象から排除する高輝度排除機能(S37)を有する。ＣＰＵ４６は、“ＴＨ１”よりも大きい“ＴＨ２”を上回る輝度を有する部分画像が被写界像上に存在するか否かを判別し、判別結果が肯定的であるとき高輝度排除機能をオンする一方、判別結果が否定的であるとき高輝度排除機能をオフする(S35, S39)。

ＣＰＵ４６はまた、被写界像上に割り当てられた複数の評価エリアの各々を注目エリアとして順に指定し(S43, S49)、注目エリアに対応して検出された合焦度を注目エリアを含む１または２以上のエリアに属する部分画像の明るさが大きいほど低い値に修正する(S47, S65~S71)。

ＣＰＵ４６は、こうして修正された合焦度を参照して山登りＡＦ処理を実行する。フォーカスレンズ１２は、山登りＡＦ処理によって合焦点に配置される。

“ＴＨ１”を上回りかつ“ＴＨ２”以下の輝度を有する部分画像としてホワイトボードＷＢのような白色の物体の画像を想定し、“ＴＨ２”を上回る輝度を有する部分画像として光源ＬＳの画像を想定すると、合焦調整動作は、ホワイトボードＷＢおよび光源ＬＳの両方を含む被写界を捉える場合とホワイトボードＷＢおよび光源ＬＳのうちホワイトボードＷＢのみを含む被写界を捉える場合とで、次のように相違する。

つまり、前者の被写界を捉える場合は高輝度排除機能がオンされ、合焦調整動作はホワイトボードＷＢおよび光源ＬＳ以外の被写体を参照して実行される。一方、後者の被写界を捉える場合は高輝度排除機能がオフされ、合焦調整動作はホワイトボードＷＢを含む被写体を参照して実行される。

また、注目エリアの合焦度は、注目エリアを含むエリアの明るさが大きいほど小さい値に修正される。この結果、合焦調整動作は、高輝度画像よりもむしろ低輝度画像を重視して実行される。

この結果、光源ＬＳの周囲のボケ画像に起因するデフォーカスを回避しつつ、フォーカスレンズ１２を合焦点に正確に配置することができる。

なお、図１２に示す光源判別処理では、基準値ＲＥＦを“ＴＨ１”および“ＴＨｍａｘ”のいずれとするかを判断するにあたって、係数Ｋ１に対する係数Ｋ２の割合（＝Ｋ２／Ｋ１）に注目するようにしたが、これに代えて係数Ｋ２の大きさつまりＹデータ値が“ＴＨ２”を上回る画素の数に注目するようにしてもよい。この場合、図１５に示すように、係数Ｋ２が閾値ＴＨＮを上回るか否かを判別するステップＳ８１を図１２に示すステップＳ３５に代えて実行するのが好ましい。ステップＳ８１をステップＳ３５に代替させるのであれば、図１２に示すステップＳ２５〜Ｓ２７は必ずしも実行しなくてもよい。

また、図１２に示す光源判別処理では、光源ＬＳが存在する場合に基準値ＲＥＦとして設定される数値を“ＴＨ１”のみとしているが、光源ＬＳが存在する場合に基準値ＲＥＦとして設定される数値を光源ＬＳに相当する画像の大きさに応じて変更するようにしてもよい。この場合、図１６に示すステップＳ３５´およびＳ３７´を図１２に示す処理に追加するか、あるいは図１７に示すステップＳ８１´およびＳ３７´を図１５に示す処理に追加するのが好ましい。

図１６によれば、“Ｋ２／Ｋ１”が閾値ＴＨＲ´（ＴＨＲ´＞ＴＨＲ）を上回るか否かがステップＳ３５´で判別される。ここでＹＥＳであれば、ステップＳ３７´で“ＴＨ１−ΔＴＨ”が基準値ＲＥＦとして設定される。図１７によれば、“Ｋ２”が閾値ＴＨＮ´（ＴＨＮ´＞ＴＨＮ）を上回るか否かがステップＳ８１´で判別される。ここでＹＥＳであれば、ステップＳ３７´で“ＴＨ１−ΔＴＨ”が基準値ＲＥＦとして設定される。

この結果、光源ＬＳを表すＹデータが図１８（Ａ）に示すように変化する場合、図４に示すスイッチＳＷ１は、図１８（Ｂ）に示す期間Ｔ３にオフされる。図１６または図１７に示す処理を実行することで、高輝度排除機能の強さを光源ＬＳを表す画像の大きさに応じて切り換えることができる。

この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。 撮像面に割り当てられた測光エリアおよびフォーカスエリアの一例を示す図解図である。 図１実施例に適用される輝度評価回路の構成の一例を示すブロック図である。 図１実施例に適用されるフォーカス評価回路の構成の一例を示すブロック図である。 図１実施例によって捉えられる被写界の一例を示す図解図である。 図１実施例によって捉えられる被写界の他の一例を示す図解図である。 図１実施例の動作の一部を示す図解図である。 （Ａ）は光源とその周辺におけるＹデータの変化の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は高輝度排除機能によって部分的に欠落したＹデータの変化の一例を示す図解図である。 （Ａ）はホワイトボードとその周辺におけるＹデータの変化の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は高輝度排除機能によって部分的に欠落したＹデータの変化の一例を示す図解図である。 （Ａ）はＹデータの変化の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は評価エリアの配置の一部を示す図解図であり、（Ｃ）は輝度評価値の変化の一例を示す図解図である。 図１実施例に適用されるＣＰＵの動作の一部を示すフロー図である。 図１実施例に適用されるＣＰＵの動作の他の一部を示すフロー図である。 図１実施例に適用されるＣＰＵの動作のその他の一部を示すフロー図である。 図１実施例に適用されるＣＰＵの動作のさらにその他の一部を示すフロー図である。 図１２実施例の変形例の一部を示すフロー図である。 図１２実施例の他の変形例の一部を示すフロー図である。 図１２実施例のその他の変形例の一部を示すフロー図である。 （Ａ）は光源とその周辺におけるＹデータの変化の他の一例を示す図解図であり、（Ｂ）は高輝度排除機能によって部分的に欠落したＹデータの変化の他の一例を示す図解図である。

符号の説明

１０ …ディジタルカメラ
１２ …フォーカスレンズ
１６ …イメージセンサ
２８ …輝度評価回路
３０ …フォーカス評価回路
４６ …ＣＰＵ

Claims (11)

1. 光学レンズを経た光学像が照射される撮像面を有し、前記光学象に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段、
   前記撮像手段から出力された電子画像に基づいて前記光学レンズから前記撮像面までの距離を合焦点に対応する距離に調整する調整手段、
   前記撮像手段から出力された電子画像のうち第１閾値を上回る輝度を有する第１部分画像を前記調整手段の注目対象から排除する排除手段、
   前記第１閾値よりも大きい第２閾値を上回る輝度を有する第２部分画像が前記撮像手段から出力された電子画像上に存在するか否かを、前記第２閾値を上回る輝度を有する画素が前記第１部分画像に占める割合が第５閾値を上回るか否かを基に判別し、前記第５閾値を上回ると判別したとき前記排除手段を起動する一方、前記第５閾値を上回らないと判別したとき前記排除手段を停止する制御手段、および
   前記第２部分画像の増大に応じて前記第１閾値を低減させる低減手段を備える、電子カメラ。
2. 光学レンズを経た光学像が照射される撮像面を有し、前記光学象に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段、
   前記撮像手段から出力された電子画像に基づいて前記光学レンズから前記撮像面までの距離を合焦点に対応する距離に調整する調整手段、
   前記撮像手段から出力された電子画像のうち第１閾値を上回る輝度を有する第１部分画像を前記調整手段の注目対象から排除する排除手段、
   前記第１閾値よりも大きい第２閾値を上回る輝度を有する第２部分画像が前記撮像手段から出力された電子画像上に存在するか否かを、前記第２閾値を上回る輝度を有する画素の数が第６閾値を上回るか否かを基に判別し、前記第６閾値を上回ると判別したとき前記排除手段を起動する一方、前記第６閾値を上回らないと判別したとき前記排除手段を停止する制御手段、および
   前記第２部分画像の増大に応じて前記第１閾値を低減させる低減手段を備える、電子カメラ。
3. 前記撮像手段から出力された電子画像の高周波成分を積分する積分手段をさらに備え、
   前記調整手段は前記積分手段の積分結果を参照して調整処理を実行する調整実行手段を含み、
   前記排除手段は前記第１部分画像に対応して前記積分手段の積分処理を禁止する、請求項１または２記載の電子カメラ。
4. 前記積分手段は前記撮像面に割り当てられた複数のエリアにそれぞれ対応する複数の高周波成分を別々に積分し、
   前記調整手段は、前記複数のエリアの各々を注目エリアとして順に指定する指定手段、および前記注目エリアに対応する前記積分手段の積分結果を前記注目エリアを含む１または２以上のエリアに属する部分画像の明るさが大きいほど低い値に修正する修正手段をさらに含む、請求項３記載の電子カメラ。
5. 前記修正手段は、前記注目エリアに属する部分画像の明るさが第３閾値を上回るとき第１演算式に従う第１修正処理を実行する第１修正処理手段、および前記注目エリアに隣接する隣接エリアに属する部分画像の明るさが第４閾値を上回るとき第２演算式に従う第２修正処理を実行する第２修正処理手段を含む、請求項４記載の電子カメラ。
6. 前記第１修正処理および前記第２修正処理は択一的に実行され、かつ前記第１修正処理が前記第２修正処理に優先する、請求項５記載の電子カメラ。
7. 前記第１演算式は前記注目エリアの積分結果を示す数値を前記注目エリアの明るさを示す数値の正規化値によって減算する処理を含み、
   前記第２演算式は前記注目エリアの積分結果を示す数値を前記注目エリアの明るさを示す数値と前記隣接エリアの明るさを示す数値との差分の正規化値によって減算する処理を含む、請求項５または６記載の電子カメラ。
8. 光学レンズを経た光学像が照射される撮像面を有し、前記光学象に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段を備える電子カメラのプロセサに、
   前記撮像手段から出力された電子画像に基づいて前記光学レンズから前記撮像面までの距離を合焦点に対応する距離に調整する調整ステップ、
   前記撮像手段から出力された電子画像のうち第１閾値を上回る輝度を有する第１部分画像を前記調整手段の注目対象から排除する排除ステップ、
   前記第１閾値よりも大きい第２閾値を上回る輝度を有する第２部分画像が前記撮像手段から出力された電子画像上に存在するか否かを、前記第２閾値を上回る輝度を有する画素が前記第１部分画像に占める割合が第５閾値を上回るか否かを基に判別し、前記第５閾値を上回ると判別したとき前記排除ステップを起動する一方、前記第５閾値を上回らないと判別したとき前記排除ステップを停止する制御ステップ、および
   前記第２部分画像の増大に応じて前記第１閾値を低減させる低減ステップを実行させるための、撮像制御プログラム。
9. 光学レンズを経た光学像が照射される撮像面を有し、前記光学象に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段を備える電子カメラの撮像制御方法であって、
   前記撮像手段から出力された電子画像に基づいて前記光学レンズから前記撮像面までの距離を合焦点に対応する距離に調整する調整ステップ、
   前記撮像手段から出力された電子画像のうち第１閾値を上回る輝度を有する第１部分画像を前記調整手段の注目対象から排除する排除ステップ、
   前記第１閾値よりも大きい第２閾値を上回る輝度を有する第２部分画像が前記撮像手段から出力された電子画像上に存在するか否かを、前記第２閾値を上回る輝度を有する画素が前記第１部分画像に占める割合が第５閾値を上回るか否かを基に判別し、前記第５閾値を上回ると判別したとき前記排除ステップを起動する一方、前記第５閾値を上回らないと判別したとき前記排除ステップを停止する制御ステップ、および
   前記第２部分画像の増大に応じて前記第１閾値を低減させる低減ステップを備える、撮像制御方法。
10. 光学レンズを経た光学像が照射される撮像面を有し、前記光学象に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段を備える電子カメラのプロセサに、
    前記撮像手段から出力された電子画像に基づいて前記光学レンズから前記撮像面までの距離を合焦点に対応する距離に調整する調整ステップ、
    前記撮像手段から出力された電子画像のうち第１閾値を上回る輝度を有する第１部分画像を前記調整手段の注目対象から排除する排除ステップ、
    前記第１閾値よりも大きい第２閾値を上回る輝度を有する第２部分画像が前記撮像手段から出力された電子画像上に存在するか否かを、前記第２閾値を上回る輝度を有する画素の数が第６閾値を上回るか否かを基に判別し、前記第６閾値を上回ると判別したとき前記排除ステップを起動する一方、前記第６閾値を上回らないと判別したとき前記排除ステップを停止する制御ステップ、および
    前記第２部分画像の増大に応じて前記第１閾値を低減させる低減ステップを実行させるための、撮像制御プログラム。
11. 光学レンズを経た光学像が照射される撮像面を有し、前記光学象に対応する電子画像を繰り返し出力する撮像手段を備える電子カメラの撮像制御方法であって、
    前記撮像手段から出力された電子画像に基づいて前記光学レンズから前記撮像面までの距離を合焦点に対応する距離に調整する調整ステップ、
    前記撮像手段から出力された電子画像のうち第１閾値を上回る輝度を有する第１部分画像を前記調整手段の注目対象から排除する排除ステップ、
    前記第１閾値よりも大きい第２閾値を上回る輝度を有する第２部分画像が前記撮像手段から出力された電子画像上に存在するか否かを、前記第２閾値を上回る輝度を有する画素の数が第６閾値を上回るか否かを基に判別し、前記第６閾値を上回ると判別したとき前記排除ステップを起動する一方、前記第６閾値を上回らないと判別したとき前記排除ステップを停止する制御ステップ、および
    前記第２部分画像の増大に応じて前記第１閾値を低減させる低減ステップを備える、撮像制御方法。

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