JP4861104B2 - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動焦点検出、特に被写体の輝度に応じた自動焦点検出を行う撮像装置および撮像方法に関するものであり、例えば、デジタルスチルカメラなどの電子的な撮像装置に適用されるものである。

デジタルスチルカメラ等の電子撮像装置は、被写体に対して自動的に焦点を合わせるオートフォーカス（以下「ＡＦ」という）装置を搭載しているのが一般的である。ＡＦ装置におけるＡＦ制御方法として、山登りＡＦ制御が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。この山登りＡＦ制御は、撮像素子が出力する映像信号から近接画素の輝度差の積分値を求め、この輝度差の積分値を、合焦度合いを示すＡＦ評価値とする。合焦状態にあるときは被写体の輪郭部分がはっきりしており、近接画素間の輝度差が大きくなるのでＡＦ評価値が大きくなる。非合焦状態のときは、被写体の輪郭部分がぼやけるため、画素間の輝度差は小さくなるので、ＡＦ評価値が小さくなる。ＡＦ動作実行時は、レンズを移動させながらこのＡＦ評価値を順次取得していき、ＡＦ評価値が最も大きくなったところ、すなわちピーク位置を合焦点として、レンズを停止させる。

ところで、暗い環境で撮影する場合（以下、「低輝度時」と言う）や、コントラスト（明暗差）がない被写体（以下、「低コントラスト被写体」と言う）を撮影する場合、前述したようにＡＦ評価値は、近接画素間の輝度差を積分した値であるので、低輝度時や低コントラスト被写体では、とても小さな値となる。そして、撮像素子が光電変換する際に発生するランダム・ノイズの影響を受け易くなる。具体的には、ＡＦ評価値の値が小さくなるため、ノイズに埋もれやすくなり、ＡＦ評価値のピークなのか、ノイズによるピークなのか、判断がつかず、合焦できないという問題がある。また、マクロモードのような近接撮影時に関しては、カメラと被写体との距離が近いため、カメラが影となってしまい、被写体のコントラストが下がり、合焦できないという問題もある。

そこで、被写体が低輝度の場合には、ＡＦ評価値を取得するエリアを大きくする方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
また、ＡＦエリア内の被写体輝度が周囲の輝度よりも暗い場合に、露光量を一時的に上げる制御を行い、ＡＦ評価値を大きくすることでピークを強調し、例えば逆光でもＡＦ制御を可能にすることが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、被写体が低輝度のとき、シャッタースピードや絞りを開放にして露光量を一時的に上げると、その結果として、露光する際に画像データ以外のノイズが入ってしまい、そのノイズが擬似ピークを生み出し、合焦精度を低下させる恐れがある。

特公昭３９−５２６５号公報 特開平１１−２１５４２６号公報 特開２００４−１３８９７０号公報

上述の背景技術で述べたＡＦエリアとは、カメラの撮影領域のうちＡＦ制御のために設定された領域で、例えば、撮影視野の横方向４０パーセント、縦方向３０パーセント程度で区切られる領域がＡＦエリアとして撮影領域の中心に設定されている。
被写体が低輝度のときにＡＦ精度を向上させるためには、特許文献２に記載の従来技術のように「ＡＦ評価値を取得するエリアを変更する（大きくする）」、特許文献３に記載の従来技術のように「露光量を上げる」、といった他に、「ＡＦ評価値を取得する際の、近接画素間の間隔を広げる」というアプローチもある。

本発明は、上記のように、「ＡＦ評価値を取得する際の、近接画素間の間隔を変更する」という着想のもとに創作されたものであり、ＡＦ評価値の山が低くなるような環境、またはノイズによってピークが複数出現してしまうような環境においても、合焦が可能な撮像装置および撮像方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、被写体と周囲の測光結果に基づき、ＡＦ評価値を取得する際の近接画素間の間隔を変更することにより、被写体が低コントラストである場合や、被写体が暗くて輝度が低い場合のようにＡＦ評価値の山が低くなるような環境、またはノイズによってピークが複数出現してしまうような環境においても、合焦が可能な撮像装置および撮像方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の手段は、撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を撮像素子で受光して画像データを得る撮像装置において、前記撮影レンズのフォーカスレンズ位置を移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出手段と、焦点検出に必要なＡＦ評価値を取得する際の画素の近接画素間隔を設定する画素間隔設定手段と、前記被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段を備え、撮影条件に応じて前記画素間隔設定手段により画素間隔を設定し、前記画素間隔設定手段により設定された画素間隔に応じて、前記フィルタ選択手段で選択するフィルタを変更し、前記画素間隔が広くなればなるほど、前記フィルタのうち、高周波成分の透過を強調するフィルタに変更することを特徴とする。

本発明の第２の手段は、撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を撮像素子で受光して画像データを得る撮像装置において、
前記撮影レンズのフォーカスレンズ位置を移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出手段と、
焦点検出に必要なＡＦ評価値を取得する際の画素の近接画素間隔を設定する画素間隔設定手段と、
被写体輝度を測定する測光手段と、
前記被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段を備え、
前記測光手段で測定される被写体輝度が低いほど、前記画素間隔設定手段により画素間隔を広く設定し、
前記画素間隔設定手段により設定された画素間隔に応じて、前記フィルタ選択手段で選択するフィルタを変更し、前記画素間隔が広くなればなるほど、前記フィルタのうち、低周波成分の透過を強調するフィルタに変更することを特徴とする。

本発明の第３の手段は、第１の手段の撮像装置において、前記撮影条件として、通常オートフォーカス（ＡＦ）モード、マクロモード、遠距離モード、高感度モードのいずれか２つ以上を有することを特徴とする。

本発明の第４の手段は、撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を撮像素子で受光して画像データを得る撮像方法において、前記撮影レンズのフォーカスレンズ位置を移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出工程と、焦点検出に必要なＡＦ評価値を取得する際の画素の近接画素間隔を設定する画素間隔設定工程と、前記被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択工程を有し、
撮影条件に応じて前記画素間隔設定工程により画素間隔を設定し、前記画素間隔設定工程により設定された画素間隔に応じて、前記フィルタ選択工程で選択するフィルタを変更し、前記画素間隔が広くなればなるほど、前記フィルタのうち、高周波成分の透過を強調するフィルタに変更することを特徴とする。

本発明の第５の手段は、撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を撮像素子で受光して画像データを得る撮像方法において、
前記撮影レンズのフォーカスレンズ位置を移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出工程と、
焦点検出に必要なＡＦ評価値を取得する際の画素の近接画素間隔を設定する画素間隔設定工程と、
被写体輝度を測定する測光工程と、
前記被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択工程を有し、
前記測光工程で測定される被写体輝度が低いほど、前記画素間隔設定工程により画素間隔を広く設定し、
前記画素間隔設定工程により設定された画素間隔に応じて、前記フィルタ選択工程で選択するフィルタを変更し、前記画素間隔が広くなればなるほど、前記フィルタのうち、低周波成分の透過を強調するフィルタに変更することを特徴とする。

本発明の第６の手段は、第４の手段の撮像方法において、前記撮影条件として、通常オートフォーカス（ＡＦ）モード、マクロモード、遠距離モード、高感度モードのいずれか２つ以上を有することを特徴とする。

前述したような問題に対して、本発明の撮像装置（撮像方法）では、画素間隔設定手段（画素間隔設定工程）により、ＡＦ評価値を取得する際の近接画素間隔を設定することによって、低輝度の被写体に対しても出力を大きくすることが可能となり、また、その際にフィルタ選択手段（フィルタ選択工程）により周波数透過フィルタを変更することによって、さらに合焦率を向上させることが可能となる。
したがって、本発明によれば、ＡＦ評価値の山が低くなるような環境、またはノイズによってピークが複数出現してしまうような環境においても、合焦が可能な撮像装置（撮像方法）を実現することができる。
また、本発明によれば、被写体と周囲の測光結果に基づき、画素間隔設定手段（画素間隔設定工程）により、ＡＦ評価値を取得する際の近接画素間の間隔を設定することにより、被写体が低コントラストである場合や、被写体が暗くて輝度が低い場合のようにＡＦ評価値の山が低くなるような環境、またはノイズによってピークが複数出現してしまうような環境においても、合焦が可能な撮像装置（撮像方法）を実現することができる。

以下、図面を参照しながら本発明にかかる撮像装置および撮像方法の実施形態について説明する。

図１は本発明に係る撮像装置の一実施形態であるデジタルスチルカメラの一例を示す図であり、同図（ａ）はデジタルスチルカメラの上面図、（ｂ）はデジタルスチルカメラの正面図、（ｃ）はデジタルスチルカメラの背面図である。また、図２はこのデジタルスチルカメラの内部のシステム構成例の概要を示すブロック図である。

図１において、カメラの上面には、レリーズシャッターボタンＳＷ１、モードダイアルＳＷ２、サブ液晶ディスプレイ（以下、液晶ディスプレイを「ＬＣＤ」と言う）１が配置されている。カメラの正面には、撮影レンズを含む鏡胴ユニット７、光学ファインダ４、ストロボ発光部３、測距ユニット５、リモコン受光部６、メモリカード装填室および電池装填室の蓋２が配置されている。カメラの背面には、電源スイッチ１３、ＬＣＤモニタ１０、ＡＦ用発光ダイオード（以下、発光ダイオードを「ＬＥＤ」と言う）８、ストロボＬＥＤ９、光学ファインダ４、広角方向ズームスイッチ（ＺＯＯＭ ＳＷ（ＷＩＤＥ））ＳＷ３、望遠方向ズームスイッチ（ＺＯＯＭ ＳＷ（ＴＥＬＥ））ＳＷ４、セルフタイマの設定および解除スイッチＳＷ５、メニュースイッチＳＷ６、上移動およびストロボセットスイッチＳＷ７、右移動スイッチＳＷ８、ディスプレイスイッチＳＷ９、下移動およびマクロスイッチＳＷ１０、左移動および画像確認スイッチＳＷ１１、ＯＫスイッチＳＷ１２、クイックアクセススイッチＳＷ１３が配置されている。

デジタルスチルカメラ内部のシステム構成は以下のとおりである。図２において、デジタルスチルカメラの各部はデジタルスチルカメラプロセッサ１０４（以下、単に「プロセッサ１０４」という）によって制御されるように構成されている。プロセッサ１０４は、ＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１、ＣＣＤ２信号処理ブロック１０４−２、ＣＰＵブロック１０４−３、ローカルＳＲＡＭ１０４−４，ＵＳＢブロック１０４−５、シリアルブロック１０４−６、ＪＰＥＧ・ＣＯＤＥＣブロック１０４−７、ＲＥＳＩＺＥブロック１０４−８、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９、メモリカードコントローラブロック１０４−１０を有してなり、これらは相互にバスラインで接続されている。プロセッサ１０４の外部には、ＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ、ＹＵＶ画像データ、ＪＰＥＧ画像データを保存するＳＤＲＡＭ１０３が配置されていて、プロセッサ１０４とバスラインによってつながっている。プロセッサ１０４の外部にはまた、ＲＡＭ１０７、内蔵メモリ１２０、制御プログラムが格納されたＲＯＭ１０８が配置されていて、プロセッサ１０４とバスラインによってつながっている。
なお、上記のプロセッサ１０４を中心としたデジタル信号処理ＩＣが、撮影レンズのフォーカスレンズ位置を移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出手段と、焦点検出に必要な画素の近接画素間隔を設定する画素間隔設定手段と、被写体輝度を測定する測光手段を構成している。

前記鏡胴ユニット７は、鏡筒内に、ズームレンズ７−１ａを有するズーム光学系７−１、フォーカスレンズ７−２ａを有するフォーカス光学系７−２、絞り７−３ａを有する絞りユニット７−３、メカニズムシャッタ７−４ａを有するメカシャッタユニット７−４、を有する。ズーム光学系７−１、フォーカス光学系７−２、絞りユニット７−３、メカシャッタユニット７−４は、それぞれズームモータ７−１ｂ、フォーカスモータ７−２ｂ、絞りモータ７−３ｂ、メカシャッタモータ７−４ｂによって駆動されるようになっており、これら各モータは、プロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４−３によって制御されるモータドライバ７−５によって動作が制御されるように構成されている。

鏡胴ユニット７は、撮像素子であるＣＣＤ１０１に被写体像を結ぶ撮影レンズ（ズームレンズおよびフォーカスレンズ）を有し、ＣＣＤ１０１は上記被写体像を画像信号に変換してＦ／Ｅ−ＩＣ１０２に入力する。Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２は周知のとおりＣＤＳ１０２−１、ＡＤＣ１０２−２、Ａ／Ｄ変換部１０２−３を有し、上記画像信号にそれぞれ所定の処理を施し、デジタル信号に変換してプロセッサ１０４のＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１に入力する。これらの信号処理動作は、プロセッサ１０４のＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１から出力されるＶＤ・ＨＤ信号により、ＴＧ１０２−４を介して制御される。

プロセッサ１０４の前記ＣＰＵブロック１０４−３は、音声記録回路１１５−１による音声記録動作を制御するようになっている。音声記録回路１１５−１は、マイクロホン１１５−３で変換された音声信号のマイクロホンアンプ１１５−２による増幅信号を、指令に応じて記録する。上記ＣＰＵブロック１０４−３は、音声再生回路１１６−１の動作も制御する。音声再生回路１１６−１は、指令により、適宜のメモリに記録されている音声信号を再生してオーディオアンプ１１６−２に入力し、スピーカー１１６−３から音声を出力するように構成されている。上記ＣＰＵブロック１０４−３はまた、ストロボ回路１１４の動作を制御することによってストロボ発光部３から照明光を発光させるようになっている。また、ＣＰＵブロック１０４−３は測距ユニット５の動作も制御するようになっている。

ＣＰＵブロック１０４−３は、プロセッサ１０４の外部に配置されたサブＣＰＵ１０９とつながっていて、サブＣＰＵ１０９はＬＣＤドライバ１１１を介してサブＬＣＤ１による表示を制御するようになっている。サブＣＰＵ１０９はさらに、ＡＦ用ＬＥＤ８、ストロボＬＥＤ９、リモコン受光部６、前記スイッチＳＷ１〜ＳＷ１３からなる操作キーユニット、ブザー１１３とつながっている。

前記ＵＳＢブロック１０４−５はＵＳＢコネクタ１２２につながっており、前記シリアルブロック１０４−６はシリアルドライバ回路１２３−１を介してＲＳ−２３２Ｃコネクタにつながっている。前記ＴＶ表示ブロック１０４−９は、ＬＣＤドライバ１１７を介してＬＣＤモニタ１０につながっており、また、ビデオアンプ１１８を介してビデオジャック１１９につながっている。前記メモリカードコントローラブロック１０４−１０はメモリカードスロット１２１の、カード接点との接点につながっている。

次に、上記のように構成されたデジタルスチルカメラの動作を説明するが、その前に、従来のデジタルスチルカメラの動作の概要を説明しておく。図１に示す電源スイッチ１３をＯＮにし、モードダイアルＳＷ２を記録モードに設定することで、カメラが記録モードで起動する。モードダイアルＳＷ２の設定は、図２における操作部に含まれるモードスイッチの状態が記録モードＯＮになったことをプロセッサ１０４のＣＰＵが検知し、モータドライバ７−５を制御して、鏡胴ユニット７を撮影可能な位置に移動させる。さらにＣＣＤ１０１、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２、ＬＣＤディスプレイ１０等の各部に電源を投入して動作を開始させる。各部の電源が投入されると、ファインダモードの動作が開始される。

ファインダモードでは、レンズを通して撮像素子（ＣＣＤ１０１）に入射した光は、Ｒ（レッド），Ｇ（グリーン），Ｂ（ブルー）の三色に対応する電気信号に変換されてアナログ信号のＲ，Ｇ，ＢとしてＣＤＳ回路１０２−１、Ａ／Ｄ変換器１０２−３に送られる。Ａ／Ｄ変換器１０２−３でデジタル信号に変換されたそれぞれの信号は、デジタル信号処理ＩＣであるプロセッサ１０４を介してＳＤＲＡＭ１０３内のＹＵＶ変換部でＹＵＶ信号に変換されて、メモリコントローラによってフレームメモリに書き込まれる。このＹＵＶ信号はメモリコントローラに読み出されて、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９を介してＴＶやＬＣＤモニタ１０へ送られて表示が行われる。この処理が１／３０秒間隔で行われ、１／３０秒ごとに更新されるファインダモードの表示となる。

また、デジタル信号処理ＩＣのプロセッサ１０４のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１，１０４−２内に取り込まれたデジタルＲＧＢ信号より、画面の合焦度合いを示すＡＦ評価値、露光状態を示すＡＥ評価値が算出される。ＡＦ評価値データは、特徴データとしてＣＰＵブロック１０４−３に読み出されて、ＡＦの処理に利用される。ＡＦ評価値は、周波数成分抽出フィルタの出力積分値や、近接画素の輝度差の積分値によって作成される。上記ＡＦ評価値の作成および、近接画素間隔の選択、また、その画素間隔に基づく周波数成分抽出フィルタの選択が本願発明に特有のものであり、プロセッサ１０４により選択処理される。

まず、周波数成分抽出フィルタの機能について説明する。この周波数成分抽出フィルタは画像処理上のフィルタである。図３に示すハイパスフィルタは、高域成分を強調するフィルタ、すなわち近接する画素間の輝度差を強調するフィルタである。図３に示すハイパスフィルタは、近接する画素の輝度データにそれぞれ「−１」、「２」、「−１」の係数を掛けるようになっている。

周波数成分抽出フィルタは図３のように第１フィルタと第２フィルタの２種類、また、それらフィルタを掛け合わせた第３フィルタの出力積分値も作成することが可能であるため、計３種類用意してある。この積分値は合焦状態にあるとき、被写体のエッジ部分がはっきりとしているため、高周波成分が一番高くなる。これを利用して、ＡＦによる合焦検出動作時は、それぞれのフォーカスレンズ位置におけるＡＦ評価値を取得して、その極大になる点（ピーク位置）を検出する。また、極大になる点が複数あることも考慮にいれ、複数あった場合はピーク位置の評価値の大きさや、その周辺の評価値との下降、上昇度合いを判断し、最も信頼性のある点を合焦位置としてＡＦを実行する。

次に、近接画素間隔の機能について説明する。図４は、実際の画素配列に対して、画素間隔を変更した例である。ここでは、前に述べたフィルタのうち「−１」、「２」、「−１」を例にして説明する。この例では、フィルタの「２」に相当する位置を(1) 、「−１」に相当する位置を(2) と表している。また、この例では画素配列のうち、Ｇ（グリーン）成分だけを取り上げているのは、被写体の色成分として、Ｇ成分が一番多く含まれているため、他のＲ（レッド）・Ｂ（ブルー）成分は、ＡＦ評価値のピーク位置検出にはあまり左右されないためである。もちろんＲＧＢ全ての成分から輝度（Ｙ値）を求めることによって、ＡＦ評価値を出力させても構わない。

「通常」では対象となる画素（(1)）に対して、その隣接する画素（(2)）に対してフィルタを掛けている。その一方、「画素間隔２倍」に関しては、画素間隔を２倍にすると対象となる画素（(2)）が１つ飛ばしにすることが出来る。これは、図５を見てもわかるように、「通常」のＡＦ評価値の出力に対して、「画素間隔２倍」の方は、明らかに出力が大きくなっている。これは画素間隔を広げることによって画素のＧ成分（輝度成分）の差が大きくなるため、その積分値が大きくなるためである。これは、画素間隔を４倍にすればさらに大きくすることが可能となる。また、図５の波形をみると、出力が大きくなっているのに対し、山登りの波形そのものの勾配は小さくなっていることがわかる。これは、画素間隔を広げることによってのノイズ、または相関性が損なわれるためであり、本発明では、これを元に画素間隔を広げる際に、フィルタも可変にするような例も述べることにする。

レリーズシャッターボタンＳＷ１が押されると、図２に示すＣＣＤ１０１からＦ／Ｅ−ＩＣ１０２を介して静止画撮影開始信号がプロセッサ１０４に取り込まれる。続いて、マイコン（ＣＰＵブロック１０４−３）がフレームレートに同期してモータドライバ７−５を介してフォーカスレンズ７−２ａの駆動モータ７−２ｂを駆動し、フォーカスレンズ位置を移動することにより、山登りＡＦを実行する。合焦範囲が無限から至近までの全領域であった場合、フォーカスレンズは至近から無限、または無限から至近までの間を移動し、デジタル信号処理ＩＣで作成された各フレーム（＝各フォーカス位置）におけるＡＦ評価値をマイコン（ＣＰＵブロック１０４−３）が読み出す。各フォーカス位置のＡＦ評価値が極大になる点を合焦位置として、フォーカスレンズ７−２ａを合焦位置に移動させる。

ＡＦ完了後にＣＣＤ１０１から取り出されたアナログＲＧＢ信号はＦ／Ｅ−ＩＣ１０２のＡ／Ｄ変換部１０２−３によりデジタルＲＧＢ信号に変換され、プロセッサ（デジタル信号処理ＩＣ）１０４を介してフレームメモリとしてのＳＤＲＡＭ１０９に格納される。デジタルＲＧＢ信号は再度デジタル信号処理回路に読み込まれＹＵＶデータに変換されて、上記フレームメモリに書き戻される。スチル画像撮像時はＹＵＶ変換された画像データがデジタル信号処理ＩＣ内の画像圧縮伸張回路としてのＪＰＥＧ ＣＯＤＥＣブロック１０４−７に送られる。画像圧縮伸張回路に送られたＹＵＶデータは圧縮され、フレームメモリに書き戻される。フレームメモリの圧縮データはデジタル信号処理回路を介して読み出され、データ記憶メモリ、例えばメモリカードに格納される。

次に、本発明のより具体的な実施例について、それらの特徴となる動作を、フローチャートを中心に参照しながら説明する。なお、各フローチャートにおける動作ステップを（Ｓ１−１）（Ｓ２−２）・・・のように表示する。また、以下の制御動作は、プロセッサ１０４のＣＰＵにより実行される。

図６に、本発明にかかる撮像装置の制御動作の第１の実施例を示す。まず、図１に示すレリーズシャッターボタンＳＷ１が操作されることによってプロセッサ１０４が動作を開始し、レリーズシャッターボタンが押される直前の撮影モード設定を判定する（Ｓ１−１）。
撮影モードは、通常ＡＦモード、マクロモード、遠距離モード、高感度モードのいずれかであり、このモードに応じて次の画素間隔設定処理にて画素間隔を設定する（Ｓ１−２）。画素間隔設定処理（Ｓ１−２）は図７に示すとおりである。通常ＡＦモード（Ｓ２−１）では比較的明るい場所で選択されることから、画素間隔は「通常」にする（Ｓ２−２）。つぎに、マクロＡＦモードが選択されている場合は（Ｓ２−３）、近接撮影が想定され、近接被写体はカメラが影となり低輝度になる可能性が高く、また比較的、低周波成分が多いことがわかっているため、画素間隔は「画素間隔２倍」を選択する（Ｓ２−４）。そして最後に、高感度モードに関してはかなり低輝度が想定されることから、画素間隔は「画素間隔４倍」設定しておく（Ｓ２−５）。

次に図６に戻って、画素間隔に応じて、周波数成分抽出フィルタを選択する処理を行う（Ｓ１−３）。この実施例においては図３に示すような３つのフィルタを用意し、例えば、図６に示すフローチャートにしたがった処理によって周波数抽出フィルタを選択する。図３に示す３つのフィルタの構成を具体的に示すと以下のようになっている。第１フィルタは、係数「−１」、「２」、「−１」からなるハイパスフィルタに、係数「１」、「２」、「１」からなるローパスフィルタを掛け合わせたものである。第２フィルタは、係数「−１」、「２」、「−１」からなるハイパスフィルタである。第３フィルタは、係数「−１」、「２」、「−１」からなるハイパスフィルタにさらに、係数「−１」、「２」、「−１」のハイパスフィルタを掛け合わせたものである。かかるフィルタの機能については図３に基づいて説明したとおりである。

上記周波数抽出フィルタの選択動作は図８のとおりである。画素間隔が「通常」である場合（Ｓ３−１）は第１フィルタを選択し（Ｓ３−２）、画素間隔が「通常」ではない場合は、次の判断ステップに進む（Ｓ３−３）。画素間隔が２倍である場合は、第２フィルタを選択し（Ｓ３−４）、画素間隔が４倍の場合は第３フィルタを選択する（Ｓ３−５）。各判断において設定した画素間隔は、この実施例の場合に限ったことであり、さらに画素間隔の倍率は変更しても構わない。

また、この実施例では３つのフィルタを用意しているが、３つ以上のフィルタを用いてもよい。また、上記実施例において組み合わせられている各フィルタは、他の係数が設定されているフィルタで代替しても差し支えない。これらのフィルタは高周波成分抽出フィルタ（ハイパスフィルタ）と、高周波成分抽出フィルタ（ハイパスフィルタ）に低周波成分抽出フィルタ（ローパスフィルタ）を掛け合わせたものを用い、画素間隔が多くなればなるほど、フィルタの高周波成分の透過を強調するような設定にしている。

図６に戻って、次に、フォーカス開始位置にフォーカスレンズ７−２ａを移動させ（Ｓ１−４）、ＡＦ評価値を取得する（Ｓ１−５）。ＡＦ評価値の取得後、ピーク判定処理（Ｓ１−６）により、その評価値がピークかどうかの検出、すなわち「ピーク検出ＮＧ？」を判断する（Ｓ１−７）。もし、ピークが検出された場合はピーク位置決定処理へ移動する（Ｓ１−１０）。ピークが検出されない場合は、スキャンがフォーカス位置の最終端まで終了したかどうかの判断ステップ（Ｓ１−８）にいき、スキャンが終了していない場合は、順次フォーカス位置を移動させ（Ｓ１−９）、評価値取得処理（Ｓ１−５）まで戻って同様の処理を繰り返し行う。またスキャンが終了した場合は、ピーク位置決定処理（Ｓ１−１０）へ移動する。

次に、そのスキャンしたＡＦ評価値より、より信頼性のあるピーク位置を決定し、決定したピーク位置にフォーカスレンズを移動させ、動作を終了する。また信頼性の有るピーク位置が見つからない場合は、ＡＦスキャンＮＧとして、所定のフォーカス位置、例えば、およそ２．５ｍに相当するフォーカス位置にフォーカスレンズを移動させ、動作を終了する。

なお、プロセッサ１０４が複数の周波数成分抽出フィルタからのＡＦ評価値を取得できるのであれば、前述の３つのフィルタからの出力を同時に取得し、輝度に応じて使い分けるように構成してもよい。

次に、図９に本発明にかかる撮像装置の制御動作の第２の実施例を示す。図１に示すレリーズシャッターボタンＳＷ１が操作されることによってプロセッサ１０４が動作を開始し、レリーズシャッターボタンが押される直前の測光結果より、被写体の輝度を判定する（Ｓ４−１）。そして、測光結果から得られる輝度（ＬＶ値）に応じて、画素間隔を設定する画素間隔設定処理を行う（Ｓ４−２）。
ここで、被写体輝度は、ＣＣＤ１０１の出力から測定することができる。測光結果から得られる輝度（ＬＶ値）に応じて、画素間隔を選択する。画素間隔設定処理は図１０のとおりである。被写体輝度がＬＶ７以上である場合（Ｓ５−１）は画素間隔を「通常」に設定し、次の処理へとすすむ（Ｓ５−２）。ＬＶ４以上であれば（Ｓ５−３）画素間隔を「画素間隔２倍」に設定し、次の処理へと進む（Ｓ５−４）。ＬＶ４未満であれば画素間隔を「画素間隔４倍」に設定し、次の処理へと進む（Ｓ５−５）。これによって、暗い場合は画素間隔を広げていくことが可能となる。各判断おいて設定した上記輝度の閾値（ＬＶ値）は、この実施例の場合に限ったことであり、レンズの絞り値（Ｆ値）、ＣＣＤ１０１の性能などに応じて変更できるようにすると良い。

次に、図９に戻って、画素間隔に応じて、周波数成分抽出フィルタを選択する処理を行う（Ｓ４−３）。この実施例においても図３に示すような３つのフィルタを用意し、例えば、図１１に示すフローチャートにしたがった処理によって周波数抽出フィルタを選択する。図３に示す３つのフィルタの構成を具体的に示すと以下のようになっている。第１フィルタは、係数「−１」、「２」、「−１」からなるハイパスフィルタと、係数「１」、「２」、「１」からなるローパスフィルタを掛け合わせたものである。第２フィルタは、係数「−１」、「２」、「−１」のハイパスフィルタである。第３フィルタは、係数「−１」、「２」、「−１」からなるハイパスフィルタにさらに、係数「−１」、「２」、「−１」のハイパスフィルタを掛け合わせたものである。かかるフィルタの機能については図３に基づいて説明したとおりである。

上記周波数抽出フィルタの選択動作は以下のとおりである。画素間隔が「通常」である場合（Ｓ６−１）は第１フィルタを選択し（Ｓ６−２）、画素間隔が「通常」ではない場合は、次の判断ステップに進む（Ｓ６−３）。画素間隔が２倍である場合は、第２フィルタを選択し（Ｓ６−４）、画素間隔が４倍の場合は第３フィルタを選択する（Ｓ６−５）。各判断ステップにおいて設定した画素間隔は、この実施例の場合に限ったことであり、
さらに画素間隔の倍率は変更しても構わない。

また、この実施例においては３つのフィルタを用意しているが、３つ以上のフィルタを用いてもよい。また、上記実施例において組み合わせられている各フィルタは、他の係数が設定されているフィルタで代替しても差し支えない。これらのフィルタは高周波成分抽出フィルタ（ハイパスフィルタ）と、高周波成分抽出フィルタ（ハイパスフィルタ）に低周波成分抽出フィルタ（ローパスフィルタ）を掛け合わせたものを用い、輝度が下がるにつれて、低周波成分抽出フィルタの強さを増す（周辺画素間の相関を強くする）ようにしている。

図９に戻って、次に、フォーカス開始位置にフォーカスレンズ７−２ａを移動させ（Ｓ４−４）、ＡＦ評価値を取得する（Ｓ４−５）。ＡＦ評価値の取得後、ピーク判定処理（Ｓ４−６）により、その評価値がピークかどうかの検出、すなわち「ピーク検出ＮＧ？」を判断する（Ｓ４−７）。もし、ピークが検出された場合はピーク位置決定処理へ移動する（Ｓ４−１０）。ピークが検出されない場合は、スキャンがフォーカス位置の最終端まで終了したかどうかの判断ステップ（Ｓ４−８）にいき、スキャンが終了していない場合は、順次フォーカス位置を移動させ（Ｓ４−９）、評価値取得処理（Ｓ４−５）まで戻って同様の処理を繰り返し行う。またスキャンが終了した場合は、ピーク位置決定処理（Ｓ４−１０）へ移動する。

次に、そのスキャンしたＡＦ評価値より、より信頼性のあるピーク位置を決定し、決定したピーク位置にフォーカスレンズを移動させ、動作を終了する。また、信頼性の有るピーク位置が見つからない場合は、ＡＦスキャンＮＧとして、所定のフォーカス位置、例えば、およそ２．５ｍに相当するフォーカス位置にフォーカスレンズを移動させ、動作を終了する。

なお、プロセッサ１０４が複数の周波数成分抽出フィルタからのＡＦ評価値を取得できるものであれば、この３つのフィルタからの出力を同時に取得し、輝度に応じて使い分けてもよい。また、プロセッサ１０４が複数のＡＦエリアのＡＦ評価値を同時に取得することができるものであれば、この３つＡＦエリアのＡＦ評価値を取得し、輝度に応じて使い分けてもよい。

以上説明したように、本発明の撮像装置（撮像方法）では、プロセッサ１０４による画素間隔設定処理（画素間隔設定工程）により、ＡＦ評価値を取得する際の近接画素間隔を設定することによって、低輝度の被写体に対しても出力を大きくすることが可能となり、また、その際にフィルタ選択処理（フィルタ選択工程）により、周波数透過フィルタを変更することによって、さらに合焦率を向上させることができる。
したがって、本発明によれば、ＡＦ評価値の山が低くなるような環境、またはノイズによってピークが複数出現してしまうような環境においても、合焦が可能な撮像装置（撮像方法）を実現することができる。
また、本発明によれば、被写体と周囲の測光結果に基づき、プロセッサ１０４による画素間隔設定処理（画素間隔設定工程）により、ＡＦ評価値を取得する際の近接画素間の間隔を設定することにより、被写体が低コントラストである場合や、被写体が暗くて輝度が低い場合のようにＡＦ評価値の山が低くなるような環境、またはノイズによってピークが複数出現してしまうような環境においても、合焦が可能な撮像装置（撮像方法）を実現することができる。

本発明に係る撮像装置の一実施形態であるデジタルスチルカメラの構成説明図である。 図１に示すデジタルスチルカメラの内部のシステム構成を示すブロック図である。 周波数成分抽出フィルタの説明図である。 画素間隔設定方法の説明図である。 画素間隔によるＡＦ評価値の差を示す図である。 本発明にかかる撮像装置の制御動作の第１の実施例を示すフローチャートである。 図６中の画素間隔設定処理工程を示すフローチャートである。 図６中のフィルタ選択処理工程を示すフローチャートである。 本発明にかかる撮像装置の制御動作の第２の実施例を示すフローチャートである。 図９中の画素間隔設定処理工程を示すフローチャートである。 図９中のフィルタ選択処理工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１：サブＬＣＤ
２：メモリカード装填室および電池装填室の蓋
３：ストロボ発光部
４：光学ファインダ
５：測距ユニット
６：リモコン受光部
７：鏡胴ユニット
７−１：ズーム光学系
７−１ａ：ズームレンズ
７−１ｂ：ズームモータ
７−２：フォーカス光学系
７−２ａ：フォーカスレンズ
７−２ｂ：フォーカスモータ
７−３：絞りユニット
７−３ａ：絞り
７−３ｂ：絞りモータ
７−４：メカシャッタユニット
７−４ａ：メカシャッタ
７−４ｂ：メカシャッタモータ
７−５：モータドライバ
８：ＡＦ用ＬＥＤ
９：ストロボＬＥＤ
１０：ＬＣＤモニタ
１３：電源スイッチ
１０１：ＣＣＤ（撮像素子）
１０２：Ｆ／Ｅ−ＩＣ
１０３：ＳＤＲＡＭ
１０４：デジタルスチルカメラプロセッサ（デジタル信号処理ＩＣ）
１０７：ＲＡＭ
１０８：ＲＯＭ
１０９：サブＣＰＵ
１１１：ＬＣＤドライバ
１１３：ブザー
１１４：ストロボ回路
１１７：ＬＣＤドライバ
１１８：ビデオアンプ
１２０：内蔵メモリ
１２１：メモリカードスロットル
１２２：ＵＳＢコネクタ
ＳＷ１：レリーズシャッターボタン
ＳＷ２：モードダイアル
ＳＷ４：望遠方向ズームスイッチ
ＳＷ５：セルフタイマの設定および解除スイッチ
ＳＷ６：メニュースイッチ
ＳＷ７：上移動およびストロボセットスイッチ
ＳＷ８：右移動スイッチ
ＳＷ９：ディスプレイスイッチ
ＳＷ１０：下移動およびマクロスイッチ
ＳＷ１１：左移動および画像確認スイッチ
ＳＷ１２：ＯＫスイッチ
ＳＷ１３：クイックアクセススイッチ

Claims (6)

1. 撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を撮像素子で受光して画像データを得る撮像装置において、
   前記撮影レンズのフォーカスレンズ位置を移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出手段と、
   焦点検出に必要なＡＦ評価値を取得する際の画素の近接画素間隔を設定する画素間隔設定手段と、
   前記被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段を備え、
   撮影条件に応じて前記画素間隔設定手段により画素間隔を設定し、
   前記画素間隔設定手段により設定された画素間隔に応じて、前記フィルタ選択手段で選択するフィルタを変更し、前記画素間隔が広くなればなるほど、前記フィルタのうち、高周波成分の透過を強調するフィルタに変更することを特徴とする撮像装置。
2. 撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を撮像素子で受光して画像データを得る撮像装置において、
   前記撮影レンズのフォーカスレンズ位置を移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出手段と、
   焦点検出に必要なＡＦ評価値を取得する際の画素の近接画素間隔を設定する画素間隔設定手段と、
   被写体輝度を測定する測光手段と、
   前記被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段を備え、
   前記測光手段で測定される被写体輝度が低いほど、前記画素間隔設定手段により画素間隔を広く設定し、
   前記画素間隔設定手段により設定された画素間隔に応じて、前記フィルタ選択手段で選択するフィルタを変更し、前記画素間隔が広くなればなるほど、前記フィルタのうち、低周波成分の透過を強調するフィルタに変更することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記撮影条件として、通常オートフォーカスモード、マクロモード、遠距離モード、高感度モードのいずれか２つ以上を有することを特徴とする撮像装置。
4. 撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を撮像素子で受光して画像データを得る撮像方法において、
   前記撮影レンズのフォーカスレンズ位置を移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出工程と、
   焦点検出に必要なＡＦ評価値を取得する際の画素の近接画素間隔を設定する画素間隔設定工程と、
   前記被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択工程を有し、
   撮影条件に応じて前記画素間隔設定工程により画素間隔を設定し、
   前記画素間隔設定工程により設定された画素間隔に応じて、前記フィルタ選択工程で選択するフィルタを変更し、前記画素間隔が広くなればなるほど、前記フィルタのうち、高周波成分の透過を強調するフィルタに変更することを特徴とする撮像方法。
5. 撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を撮像素子で受光して画像データを得る撮像方法において、
   前記撮影レンズのフォーカスレンズ位置を移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出工程と、
   焦点検出に必要なＡＦ評価値を取得する際の画素の近接画素間隔を設定する画素間隔設定工程と、
   被写体輝度を測定する測光工程と、
   前記被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択工程を有し、
   前記測光工程で測定される被写体輝度が低いほど、前記画素間隔設定工程により画素間隔を広く設定し、
   前記画素間隔設定工程により設定された画素間隔に応じて、前記フィルタ選択工程で選択するフィルタを変更し、前記画素間隔が広くなればなるほど、前記フィルタのうち、低周波成分の透過を強調するフィルタに変更することを特徴とする撮像方法。
6. 請求項４に記載の撮像方法において、
   前記撮影条件として、通常オートフォーカスモード、マクロモード、遠距離モード、高感度モードのいずれか２つ以上を有することを特徴とする撮像方法。

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