JP4936534B2 - 撮像装置及びフォーカス制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子を用いて生成された画像（映像）を用いたフォーカス制御を行う撮像装置及びフォーカス制御方法に関する。

ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を備えたビデオカメラやデジタルスチルカメラでは、映像信号から映像のコントラスト状態を示すフォーカス評価信号（ＡＦ評価値）を生成し、該ＡＦ評価値が最大となるようにフォーカス制御を行う場合が多い。いわゆるコントラストＡＦである。

また、ＣＭＯＳセンサ等のいわゆるローリングシャッタ方式の撮像素子を用いた撮像装置では、従来よりも高速（短い周期）での信号の読み出しとそれに基づく単位画像（フレーム画像やフレーム画像を構成するフィールド画像）の生成が可能となってきている。この場合、フォーカス評価信号も従来より短い周期で生成することが可能であり、その分フォーカス制御の精度や応答性を向上させることができる。

ただし、このような高速読み出しが可能な撮像素子を用いて蛍光灯等のフリッカが発生する光源により照らされた被写体を撮像する場合には、フリッカによる単位画像ごとの輝度変動がフォーカス評価信号に影響を与える。

蛍光灯のフリッカによる輝度変動を除去した映像を取得するための技術としては、特許文献１にて開示されたものがある。これは、撮像素子から読み出された信号に基づいて生成された単位画像に対し、その輝度に応じたゲイン調整（増幅）を行うことで、輝度変動が少ない映像を得るというものである。ただし、特許文献１では、フォーカス制御（コントラストＡＦ）については考慮されていない。
特開２００１−１８６４０７号公報

特許文献１にて開示された技術によって輝度変動が減少した映像信号からフォーカス制御信号を生成すれば、フォーカス制御信号に対する輝度変動の影響を小さくすることができるとも考えられる。

しかしながら、フォーカス制御信号を生成するための基礎となる単位画像は、前述したようにゲイン調整されており、ゲイン調整された画像は一般にＳ／Ｎが低下する。そして、このようにＳ／Ｎが低下した単位画像に基づいて生成されたフォーカス評価信号は誤差を含むことが多く、そのようなフォーカス評価信号を用いると良好なコントラストＡＦを行うことができない。

本発明は、輝度変動が存在する場合でも良好なフォーカス制御を行うことができるようにした撮像装置及びフォーカス制御方法を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、被写体像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子から読み出された信号に基づいて、該信号の読み出し周期ごとに第１の単位画像を生成する第１の画像生成手段と、第１の単位画像の輝度を検出するとともに、複数の第１の単位画像における所定の周期での輝度変動を検出する検出手段と、輝度変動が所定値より大きい場合に、第１の単位画像に対して輝度変動が小さくなるように第１の単位画像の輝度に応じた補正処理を行って第２の単位画像を生成する第２の画像生成手段と、第２の単位画像に基づいてフォーカス評価信号を生成し、該フォーカス評価信号を用いてフォーカス制御を行う制御手段とを有する。そして、制御手段は、輝度が特定レベルより低い第１の単位画像から生成された第２の単位画像に基づくフォーカス評価信号をフォーカス制御に用いず、輝度が特定レベルより高い第１の単位画像から生成された第２の単位画像に基づくフォーカス評価信号をフォーカス制御に用いることを特徴とする。
また、本発明の他の側面としての撮像装置は、被写体像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子から読み出された信号に基づいて、該信号の読み出し周期ごとに第１の単位画像を生成する第１の画像生成手段と、第１の単位画像の輝度を検出するとともに、複数の第１の単位画像における所定の周期での輝度変動を検出する検出手段と、輝度変動が所定値より大きい場合に、第１の単位画像に対して輝度変動が小さくなるように第１の単位画像の輝度に応じたゲインで補正処理を行って第２の単位画像を生成する第２の画像生成手段と、第２の単位画像に基づいてフォーカス評価信号を生成し、該フォーカス評価信号を用いてフォーカス制御を行う制御手段とを有する。そして、制御手段は、ゲインが特定値より大きい第１の単位画像から生成された第２の単位画像に基づくフォーカス評価信号をフォーカス制御に用いず、ゲインが特定値より小さい第１の単位画像から生成された第２の単位画像に基づくフォーカス評価信号をフォーカス制御に用いることを特徴とする。

また、本発明の他の側面としてのフォーカス制御方法は、被写体像を光電変換する撮像素子から読み出された信号に基づいて、該信号の読み出し周期ごとに第１の単位画像を生成する第１の画像生成ステップと、第１の単位画像の輝度を検出するとともに、複数の第１の単位画像における所定の周期での輝度変動を検出する検出ステップと、輝度変動が所定値より大きい場合に、第１の単位画像に対して輝度変動が小さくなるように第１の単位画像の輝度に応じた補正処理を行って第２の単位画像を生成する第２の画像生成ステップと、第２の単位画像に基づいてフォーカス評価信号を生成し、該フォーカス評価信号を用いてフォーカス制御を行う制御ステップとを有する。そして、制御ステップにおいて、輝度が特定レベルより低い第１の単位画像から生成された第２の単位画像に基づくフォーカス評価信号をフォーカス制御に用いず、輝度が特定レベルより高い第１の単位画像から生成された第２の単位画像に基づくフォーカス評価信号をフォーカス制御に用いることを特徴とする。
また、本発明の他の側面としてのフォーカス制御方法は、被写体像を光電変換する撮像素子から読み出された信号に基づいて、該信号の読み出し周期ごとに第１の単位画像を生成する第１の画像生成ステップと、第１の単位画像の輝度を検出するとともに、複数の第１の単位画像における所定の周期での輝度変動を検出する検出ステップと、輝度変動が所定値より大きい場合に、第１の単位画像に対して輝度変動が小さくなるように第１の単位画像の輝度に応じたゲインで補正処理を行って第２の単位画像を生成する第２の画像生成ステップと、第２の単位画像に基づいてフォーカス評価信号を生成し、該フォーカス評価信号を用いてフォーカス制御を行う制御ステップとを有する。そして、制御ステップにおいて、ゲインが特定値より大きい第１の単位画像から生成された第２の単位画像に基づくフォーカス評価信号をフォーカス制御に用いず、ゲインが特定値より小さい第１の単位画像から生成された第２の単位画像に基づくフォーカス評価信号をフォーカス制御に用いることを特徴とする。

本発明では、複数の第１の単位画像における輝度変動が存在する場合において、輝度が特定レベルより高い第１の単位画像から生成された第２の単位画像、つまりはＳ／Ｎが良好な画像に基づいて生成されたフォーカス評価信号を用いてフォーカス制御を行う。したがって、高速読み出しが可能な撮像素子を用いた撮像装置において精度の良いフォーカス制御（コントラストＡＦ）を行うことができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である撮像装置の構成を示す。

撮像レンズ１は、被写体像を撮像素子２上に形成する。撮像レンズ１は不図示のフォーカスレンズを含み、該フォーカスレンズは、マイクロコンピュータ９からの制御信号によって制御されるレンズ駆動制御回路１０の出力信号Ｓ１０に応じて光軸方向に移動し、被写体に対する焦点調節を行う。

撮像素子２は、ＣＭＯＳセンサ等の光学変換素子であり、被写体像を光電変換してその輝度に応じたアナログ画像信号を出力する。ここで、撮像素子２は、例えば５００単位画像／ｓｅｃでの信号の高速読み出しに対応している。

撮像素子２から出力されたアナログ画像信号は、ＡＦＥ（Analog Front End）３内に設けられた不図示のＡ／Ｄ変換部によりデジタル画像信号に変換される。このデジタル画像信号を本実施例では第１の単位画像といい、出力信号Ｓ３としてＡＦＥ３から出力される。なお、ＡＦＥ３は、第１の画像生成手段に相当する。

ここで、本実施例にいう「単位画像」は、撮像素子２の読み出し周期ごとに生成される１つの画像を意味し、ＮＴＳＣ方式での出力映像を構成する３０フレーム画像／ｓｅｃや６０フィールド画像／ｓｅｃでいうフレーム画像やフィールド画像とは異なる。ただし、１秒間に５００枚生成される単位画像のうち３０枚の単位画像が所定の信号処理を経てＮＴＳＣ方式でいう各フィールド画像を構成し、２つのフィールド画像がフレーム画像を構成する。

なお、撮像素子２からの信号の読み出し周期は、必ずしも５００単位画像／ｓｅｃに対応した周期（１／５００ｓｅｃ）である必要はなく、後述する蛍光灯のフリッカの周期（例えば、１／５０ｓｅｃ）よりも短ければよい。

フリッカ検出回路（検出手段）５は、ＡＦＥ３から順次入力される出力信号Ｓ３（第１の単位画像）の輝度を検出する。また、フリッカ検出回路５は、複数の第１の単位画像において発生する蛍光灯等の光源のフリッカに起因した周期的な輝度変動（以下、これもフリッカという）を検出する。第１の単位画像の輝度及びフリッカの存在の検出方法については後述する。

そして、フリッカ検出回路５は、フリッカが存在する場合には、そのフリッカを補正するために第１の単位画像に対する増幅処理を行うためのゲインを算出し、出力信号Ｓ５１として出力する。フリッカが存在する場合は、ゲインは１以上の値となる。フリッカが存在していない場合は、出力信号Ｓ５１として０を出力する。フリッカ補正のためのゲインの算出方法については後述する。

またフリッカ検出回路５は、第１の単位画像に対するゲインに応じて、その第１の単位画像に対する増幅処理により生成される第２の単位画像に基づくフォーカス評価信号をフォーカス制御で用いるか否かを示す使用／不使用情報を出力信号Ｓ５２として出力する。

ここで、フォーカス評価信号は、一般に、ＡＦ評価値信号とも呼ばれ、そのＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズの位置が合焦位置とされる。したがって、ＡＦ評価値が最大となるようにフォーカスレンズを移動させることで、被写体に対する合焦が得られる。

フリッカ検出回路５は、ゲインが１より大きな特定値より小さい、つまりは第１の単位画像の輝度が特定レベルより高い場合はフォーカス評価信号（以下、ＡＦ評価値信号という）をフォーカス制御で用いると決定する。輝度が特定レベルより高い第１の単位画像としては、図２にＢで示すタイミングで生成される第１の単位画像である。また、ゲインが該特定値より大きい、つまりは第１の単位画像の輝度が該特定レベルより低い場合はＡＦ評価値信号をフォーカス制御で用いないと決定する。輝度が特定レベルより低い第１の単位画像としては、図２にＡで示すタイミングで生成される第１の単位画像である。

フリッカ検出回路５は、ＡＦ評価値信号をフォーカス制御で用いる場合は使用／不使用情報として１を、ＡＦ評価値信号をフォーカス制御で用いない場合は使用／不使用情報として０を出力信号Ｓ５２として出力する。また、フリッカ検出回路５は、フリッカが存在していない場合は、使用／不使用情報として１を出力する。

フリッカ補正回路６は、ＡＦＥ３から出力信号Ｓ３として出力された第１の単位画像に対して、フリッカ検出回路５からの出力信号Ｓ５１により示されるゲインを乗算する増幅を行い、フリッカが補正されたデジタル画像信号としての第２の単位画像を生成する。そして、生成した第２の単位画像を出力信号Ｓ６として出力する。フリッカ補正回路６は、第２の画像生成手段に相当する。なお、ゲインが１の場合は、実際上は第１の単位画像の増幅が行われずに第２の単位画像が出力されるが、本実施例では、このような場合でもゲイン１での増幅処理が行われたものとみなす。

セレクタ７は、フリッカ検出回路５からの出力信号Ｓ５１が０である場合、すなわちフリッカが存在しない場合には、ＡＦＥ３から出力信号Ｓ３として出力された第１の単位画像を出力信号Ｓ７として出力する。一方、フリッカ検出回路５からの出力信号Ｓ５１が０でない場合（ゲインが１以上の場合）は、フリッカ補正回路６から出力信号Ｓ６として出力されたフリッカ補正後の第２の単位画像を出力信号Ｓ７として出力する。

カメラ信号処理回路４は、セレクタ７からの出力信号Ｓ７としての第１又は第２の単位画像に対してアパーチャ補正、ガンマ補正、ホワイトバランス等の各種信号処理を行い、前述した出力映像を構成するフィールド画像（又はフレーム画像）を生成する。該出力映像は、カメラ信号処理回路４から出力信号Ｓ４として出力され、不図示のディスプレイに表示されたり不図示の記録メディアに記録されたりする。

また、ＡＦ評価値生成回路８は、セレクタ７からの出力信号Ｓ７として入力された第１の単位画像（フリッカが存在しない場合）又は第２の単位画像（フリッカが存在する場合）に基づいてＡＦ評価値信号を生成し、出力信号Ｓ８として出力する。具体的には、ＡＦ評価値生成回路８では、入力信号Ｓ７の高周波成分をバンドパスフィルタにより抽出してＡＦ評価信号を生成する。

マイクロコンピュータ９は、フリッカ検出回路５からの出力信号Ｓ５２である使用／不使用情報が１である場合は、その使用／不使用情報に対応する第２の単位画像に基づくＡＦ評価値信号（出力信号Ｓ８）を使用してフォーカス制御を行う。この場合、フォーカスレンズを移動させるための制御信号を出力信号Ｓ９としてレンズ駆動制御回路１０に出力する。一方、使用／不使用情報が０である場合は、その使用／不使用情報に対応する第２の単位画像に基づくＡＦ評価値信号（出力信号Ｓ８）をフォーカス制御に使用しない。

マイクロコンピュータ９とＡＦ評価値生成回路８とにより、制御手段が構成される。

次に、フリッカ検出回路５での輝度及びフリッカの検出方法について説明する。

フリッカ検出回路５は、ＡＦＥ３の出力信号Ｓ３である第１の単位画像の全体又は特定領域の輝度値の平均をとることで、該第１の単位画像の輝度とする。

また、フリッカ検出回路５は、このようにして得られた連続する複数の第１の単位画像の輝度を比較することによってフリッカの存在の有無を検出する。

具体的には、図２に示すように、光源の電源周波数、ここでは蛍光灯フリッカの周期である１／５０ｓｅｃ内に含まれる複数の第１の単位画像の輝度から最大値と最小値を取得する。なお、蛍光灯フリッカの周期は、撮像素子２からの信号の読み出し周期より長い。

そして、ここで求めた最大値と最小値の差が特定値より大きい場合は、フリッカの可能性があると判断する。上記差が特定値より小さい場合は、フリッカは存在しないと判断し、フリッカ補正用のゲインである出力信号Ｓ５１を０とし、使用／不使用情報である出力信号Ｓ５２を０とする。

さらに、フリッカの可能性があると判断した場合は、輝度の最大値を取得した第１の単位画像から１／１００ｓｅｃ後に生成された第１の単位画像の輝度を検出し、該最大値と１／１００ｓｅｃ後の第１の単位画像の輝度とを比較する。これらの輝度が同じ（同じとみなせる程度の小さい差しかない場合も含む）である場合は、フリッカが存在すると判断する。この１／１００ｓ後の輝度との比較を所定回数繰り返し、毎回輝度が同じであった場合にフリッカが存在すると判断してもよい。

次に、フリッカ補正用のゲインの算出方法について説明する。フリッカ検出回路５は、フリッカが存在すると判断した場合は、複数の第１の単位画像の輝度の積分処理を行う。輝度の積分を行う第１の単位画像の数は、電源周波数と撮像素子２からの信号の読み出し周波数（センサ動作周波数）の最小公倍数に相当する数とする。これは、輝度の積分を行う第１の単位画像の数と、蛍光灯フリッカの周期とを一致させるためである。

なお、輝度の積分処理は、フリッカの検出時から開始し、電源周波数とセンサ動作周波数との最小公倍数の周波数に対応した周期でリセットしながら行ってもよい。

輝度の積分処理を行った後は、求めた積分値を輝度積分を行った第１の単位画像数で除算することにより、該複数の第１の単位画像における輝度の平均値を求める。そして、この輝度平均値と各第１の単位画像の輝度の平均値との比を求め、該比をフリッカ補正用ゲインとして出力信号Ｓ５１とする。

上記輝度平均値は、積分を行う周期毎に更新してもよいし、フリッカが検出されなくなるまで同じ値を使用し続けてもよい。

なお、以上説明した輝度及びフリッカの検出方法は一例にすぎず、他の方法を用いてもよい。

また、前述したフリッカ検出回路５は、使用／不使用情報をフリッカ補正用のゲインが特定値より小さいか否かによって決定したが、第１の単位画像の輝度が特定レベルより高いか否かで使用／不使用情報を決定してもよい。

次に、マイクロコンピュータ９で行うフォーカス制御（ＡＦ制御）の処理について詳しく説明する。

前述したように、マイクロコンピュータ９は、フリッカ検出回路５の出力信号Ｓ５２である使用／不使用情報とＡＦ評価値生成回路８からの出力信号Ｓ８であるＡＦ評価値信号とを用いてフォーカスレンズの移動制御に関する演算及び制御信号の出力を行う。

マイクロコンピュータ９におけるＡＦ制御のフローチャートを図３に示す。

まず、ステップＳ１０１では、マイクロコンピュータ９は、撮像レンズ１内のフォーカスレンズを微小な往復駆動を行わせる制御（以下、微小駆動制御という）を行う。このとき、ＡＦ評価値生成回路８は、第１又は第２の単位画像に基づくＡＦ評価値信号を順次生成している。

次に、マイクロコンピュータ９は、ステップＳ１０２で、ＡＦ評価値信号Ｓ８を取り込む。

そして、ステップＳ１０３では、フリッカ検出回路５からの使用／不使用情報Ｓ５２が０か否かを判別する。使用／不使用情報Ｓ５２が０である場合は、ステップＳ１０３で取り込んだＡＦ評価値信号Ｓ８の基礎となった第２の単位画像を生成するのに用いられたフリッカ補正用ゲインが特定値より大きく、該第２の単位画像はＳ／Ｎが低い画像であることを意味する。このため、この場合は、ステップＳ１０４に進み、不図示のメモリに保持していた前回ルーチンでのＡＦ評価値を読み出し、ステップＳ１０５で今回のルーチンでのＡＦ評価値としてメモリに保存する。つまり、今回のルーチンのステップＳ１０３で取り込んだＡＦ評価値信号Ｓ８は使用しない。

一方、フリッカ検出回路５からの使用／不使用情報Ｓ５２が１である場合は、ＡＦ評価値信号Ｓ８の基礎となった第２の単位画像を生成するのに用いられたフリッカ補正用ゲインが特定値より小さく、該第２の単位画像はＳ／Ｎが高い画像であることを意味する。このため、ステップＳ１０５に直接進み、マイクロコンピュータ９は、今回のルーチンのステップＳ１０３で取り込んだＡＦ評価値信号Ｓ８が示すＡＦ評価値を今回のルーチンでのＡＦ評価値としてメモリに保存する。つまり、今回のルーチンのステップＳ１０３で取り込んだＡＦ評価値信号Ｓ８を使用する。

次に、ステップＳ１０６では、マイクロコンピュータ９は、合焦方向と判定された方向が所定回数のルーチンで連続して同一か否かを判別する。このステップは、合焦方向の判定ができたか否かの判別を行うものである。なお、合焦方向とは、現在のフォーカスレンズ位置に対する合焦位置の方向である。また、合焦方向の判定は、ＡＦ評価値が所定回数のルーチンで増加し続けていることをもって行われる。合焦方向と判定された方向が所定回数同一である場合、すなわち合焦方向判定ができた場合は、「山登り制御」を行うためにステップＳ１２０に進む。そうでない場合は、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、マイクロコンピュータ９は、フォーカスレンズが所定回数のルーチンにおいて同一エリア内で往復移動しているが否かを判別する。このステップは、合焦判定ができたか否かの判別を行うものである。同一エリア内で往復移動する場合とは、ＡＦ評価値が最大値に対して増加と減少を交互に繰り返している状態であり、フォーカスレンズがほぼ合焦位置にある状態を意味する。すなわち、合焦判定ができた場合である。同一エリア内で所定回数、往復移動している（合焦判定ができた）場合は、ステップＳ１１０に進む。そうでない場合は、ステップＳ１０１に戻って「微小駆動制御」を行う。

「山登り制御」では、マイクロコンピュータ９は、ステップＳ１２０において、ＡＦ評価値生成回路８からのＡＦ評価値信号Ｓ８を取り込む。

そして、ステップＳ１２１では、フリッカ検出回路５からの使用／不使用情報Ｓ５２が０か否かを判別する。使用／不使用情報Ｓ５２が０である場合は、前述したように、ＡＦ評価値信号Ｓ８の基礎となった第２の単位画像を生成するのに用いられたフリッカ補正用ゲインが特定値より大きく、該第２の単位画像はＳ／Ｎが低い画像であることを意味する。この場合は、ステップＳ１２２に進み、メモリから過去２回のルーチンで得られたＡＦ評価値を読み出す。そして、２回前のＡＦ評価値と１回前のＡＦ評価値との差分値を、１回前のＡＦ評価値に加算する。マイクロコンピュータ９は、その加算結果をステップＳ１２３において今回のルーチンでのＡＦ評価値としてメモリに保存する。つまり、今回のルーチンのステップＳ１２０で取り込んだＡＦ評価値信号Ｓ８は使用しない。

また、使用／不使用情報Ｓ５２が１である場合は、前述したように、ＡＦ評価値信号Ｓ８の基礎となった第２の単位画像を生成するのに用いられたフリッカ補正用ゲインが特定値より小さく、該第２の単位画像はＳ／Ｎが高い画像であることを意味する。このため、マイクロコンピュータ９は、ステップＳ１２３に直接進み、今回のルーチンのステップＳ１２０で取り込んだＡＦ評価値信号Ｓ８が示すＡＦ評価値を今回のルーチンでのＡＦ評価値としてメモリに保存する。つまり、今回のルーチンのステップＳ１２０で取り込んだＡＦ評価値信号Ｓ８を使用する。

次に、ステップＳ１２４では、マイクロコンピュータ９は、ステップＳ１２３で保存された今回のルーチンでのＡＦ評価値が前回のルーチンでのＡＦ評価値より大きいか否かを判別する。今回のルーチンのＡＦ評価値の方が大きい場合は、合焦方向に向かっているので、フォーカスレンズを前回のルーチンと同じ方向（順方向）に所定量移動させる制御信号を出力信号Ｓ９として出力する。一方、今回のルーチンのＡＦ評価値の方が小さい場合は、合焦方向とは反対方向に向かっているので、フォーカスレンズを前回のルーチンとは逆方向に所定量移動させる制御信号を出力信号Ｓ９として出力する。

その後、マイクロコンピュータ９は、ステップＳ１０１に戻って「微小駆動制御」を行う。

また、ステップＳ１１０では、マイクロコンピュータ９は、ＡＦ評価値生成回路８からのＡＦ評価値信号Ｓ８を取り込む。

そして、ステップＳ１１１では、フリッカ検出回路５からの使用／不使用情報Ｓ５２が０か否かを判別する。使用／不使用情報Ｓ５２が０である場合は、前述したように、ＡＦ評価値信号Ｓ８の基礎となった第２の単位画像はＳ／Ｎが低い画像であるので、ステップＳ１１２に進み、メモリから前回のルーチンで得られたＡＦ評価値を読み出す。そして、その前回のルーチンのＡＦ評価値を今回のルーチンでのＡＦ評価値としてメモリに保存する。つまり、今回のルーチンのステップＳ１１０で取り込んだＡＦ評価値信号Ｓ８は使用しない。

また、使用／不使用情報Ｓ５２が１である場合は、前述したように、ＡＦ評価値信号Ｓ８の基礎となった第２の単位画像がＳ／Ｎが高い画像である。このため、ステップＳ１１３に直接進み、今回のルーチンのステップＳ１１０で取り込んだＡＦ評価値信号Ｓ８が示すＡＦ評価値を今回のルーチンでのＡＦ評価値としてメモリに保存する。つまり、今回のルーチンのステップＳ１１０で取り込んだＡＦ評価値信号Ｓ８を使用する。

次に、ステップＳ１１４では、マイクロコンピュータ９は、今回のルーチンのＡＦ評価値と前回のルーチンのＡＦ評価値とを比較して、その差（変動）が所定値より大きいか否かを判別する。大きい場合は、ステップＳ１０１に戻って「微小駆動制御」を行う。一方、上記差が所定値より小さい場合は、合焦状態であるので、フォーカスレンズの動作を停止するための制御信号を出力信号Ｓ９として出力する。この動作は、ＡＦ評価値の変動が所定値より大きくなるまで繰り返される。

以上のように、本実施例では、輝度レベルが低い第１の単位画像に対するフリッカ補正（増幅処理）によってＳ／Ｎが低い第２の単位画像が得られた場合は、その第２の単位画像に基づくＡＦ評価値をフォーカス制御に用いない。逆に言えば、Ｓ／Ｎが高い、信頼度の高い第２の単位画像に基づくＡＦ評価値のみを用いてフォーカス制御を行う。このため、高速読み出しが可能な撮像素子を用いた撮像装置において、光源のフリッカが存在する場合でも、良好なＡＦ制御を行うことができる。

より詳しく説明すると、撮像素子からの信号読み出しを高速で行うことによって順次得られるＡＦ評価値のうち、フリッカ補正によってＳ／Ｎが低下した画像に基づくＡＦ評価値は使用せず、Ｓ／Ｎの良好な画像に基づくＡＦ評価値のみを使用する。この場合、撮像素子の高速読み出し周期に対応してＡＦ評価値の生成周期がごく短いため、Ｓ／Ｎが低下した画像に基づくＡＦ評価値を使用しなくても良好なＡＦ性能が確保される。

図４には、本発明の実施例２である撮像装置の構成を示す。図４において、実施例１（図１）に示した構成要素と同じ構成要素については、実施例１と同符号を付して説明に代える。

本実施例では、ＡＦ評価値生成回路８１とマイクロコンピュータ９１の動作が実施例１と異なるので、これらの動作についてのみ説明する。なお、本実施例でも、ＡＦ評価値生成回路８１とマイクロコンピュータ９１により制御手段が構成される。

ＡＦ評価値生成回路８１には、セレクタ７からの出力信号Ｓ７と、フリッカ検出回路５からの出力信号Ｓ５１，Ｓ５２と、マイクロコンピュータ９１からの出力信号Ｓ９１とを入力とする。ＡＦ評価値生成回路８１は、セレクタ７からの出力信号Ｓ７として入力された第１の単位画像（フリッカが存在しない場合）又は第２の単位画像（フリッカが存在する場合）に基づいて以下の場合にＡＦ評価値信号を生成し、出力信号Ｓ８として出力する。

ＡＦ評価値生成回路８１において、フリッカ検出回路５からの出力信号（使用／不使用情報）Ｓ５２が１の場合は、フリッカが存在しないか、フリッカ補正（増幅処理）のゲインが特定値より小さく第２の単位画像のＳ／Ｎが高い場合である。この場合、ＡＦ評価値生成回路８１は、入力信号Ｓ７の高周波成分をバンドパスフィルタにより抽出してＡＦ評価信号を生成し、出力信号Ｓ８１として出力する。また、ＡＦ評価値生成回路８１は、この生成したＡＦ評価値信号により示されるＡＦ評価値を不図示のメモリに保存する。

一方、フリッカ検出回路５の出力信号Ｓ５２が０の場合は、フリッカ補正（増幅処理）のゲインが特定値より大きく第２の単位画像のＳ／Ｎが低い場合である。この場合、ＡＦ評価値生成回路８１は、ＡＦ評価信号を生成しない。このことは、該第２の単位画像に基づくＡＦ評価値信号をＡＦ制御に用いないと言い換えることができる。

この場合、ＡＦ評価値生成回路８１は、マイクロコンピュータ９１からのＡＦ制御状態を示す出力信号Ｓ９１に応じて、メモリから前回のＡＦ制御ルーチンで保存したＡＦ評価値を読み出し、そのＡＦ評価値とＡＦ制御状態とに応じたＡＦ評価値を生成する。そして、出力信号Ｓ８１として出力する。また、出力したＡＦ評価値をメモリに保持する。

ここで、ＡＦ制御状態を図５に示す。縦軸はＡＦ評価値を、横軸はフォーカスレンズ位置を示す。

ＡＦ制御状態には、「方向判定」、「山登り中」及び「頂上探索」の３つがある。マイクロコンピュータ９からの出力信号Ｓ９１が「方向判定」を示す場合は、フォーカスレンズの「微小駆動制御」を行っている状態である。この場合、ＡＦ評価値生成回路８１は、前回メモリに保存したＡＦ評価値を読み出して、出力信号Ｓ８１として出力する。

また、マイクロコンピュータ９からの出力信号Ｓ９１が「山登り中」を示す場合は、フォーカスレンズは一定の方向に動き続けている状態にある。この場合、ＡＦ評価値生成回路８１は、メモリから過去２回のルーチンで得られたＡＦ評価値を読み出す。そして、２回前のＡＦ評価値と１回前のＡＦ評価値との差分値を、１回前のＡＦ評価値に加算し、その加算結果を今回のルーチンでのＡＦ評価値として出力信号Ｓ８１を出力する。

また、マイクロコンピュータ９からの出力信号Ｓ９１が「頂上探索」を示す場合は、「方向判定」の場合と同様に、フォーカスレンズは微小駆動を繰り返している。このため、ＡＦ評価値生成回路８１は、メモリから前回のルーチンＡＦ評価値を読み出して出力信号Ｓ８１として出力する。

マイクロコンピュータ９１は、ＡＦ評価値生成回路８１からの出力信号（ＡＦ評価値）Ｓ８１に基づいて、ＡＦ制御を行うための制御信号Ｓ９２をレンズ駆動制御回路１０に出力する。

図６には、本実施例におけるマイクロコンピュータ９１のＡＦ制御のフローチャートを示す。なお、図６のステップ中、実施例１（図３）で示したステップと同じ処理のステップについては、実施例１と同符号を付して説明に代える。

ステップＳ１０１の後、マイクロコンピュータ９１は、ステップＳ２０１においてＡＦ評価値生成回路８１からの出力信号（ＡＦ評価値）Ｓ８１を取り込み、ステップＳ２０２にてメモリに保存する。そして、ステップＳ１０６，１０７での判別を行い、合焦方向の判別も合焦判定もできていない場合は、ステップＳ２０３にて、「方向判定」を示す出力信号Ｓ９１を出力する。

また、ステップＳ１０６において合焦方向の判定ができた場合は、マイクロコンピュータ９１は、「山登り制御」を行うために、ステップＳ２２０に進み、「山登り中」を示す出力信号Ｓ９１を出力する。

そして、ステップＳ２２１において、ＡＦ評価値生成回路８１からの出力信号（ＡＦ評価値）Ｓ８１を取り込み、ステップＳ１２３で該ＡＦ評価値をメモリに保存する。

続いて、ステップＳ１２４及びステップＳ１２５又はステップＳ１２６の処理を行い、ステップＳ１０１に戻る。なお、本実施例では、ステップＳ１２５及びステップＳ１２６でのマイクロコンピュータ９１からの出力信号は制御信号Ｓ９２であるが、その内容は実施例１での制御信号Ｓ９と同じである。これについては、後述するステップＳ１１５でも同様である。

また、ステップＳ１０７において合焦判定ができた場合は、マイクロコンピュータ９１は、ステップＳ２１０に進み、「頂上探索」を示す出力信号Ｓ９１を出力する。そして、ステップＳ２１１でＡＦ評価値生成回路８１の出力信号（ＡＦ評価値）Ｓ８１を取り込み、ステップＳ１１３で該ＡＦ評価値をメモリに保存する。

さらに、ステップＳ１１３及びステップＳ１１４を経てステップＳ１０１に戻るか、ステップＳ１１３、ステップＳ１１４及びステップＳ１１５を経てステップＳ２１０に戻る。

本実施例でも、実施例１と同様に、輝度レベルが低い第１の単位画像に対するフリッカ補正（増幅処理）によってＳ／Ｎが低い第２の単位画像が得られた場合は、その第２の単位画像に基づくＡＦ評価値をフォーカス制御に用いない。逆に言えば、Ｓ／Ｎが高い、信頼度の高い第２の単位画像に基づくＡＦ評価値のみを用いてフォーカス制御を行う。このため、高速読み出しが可能な撮像素子を用いた撮像装置において、光源のフリッカが存在する場合でも、良好なＡＦ制御を行うことができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

本発明の実施例１である撮像装置の構成を示すブロック図。 蛍光灯のフリッカとセンサ動作周期との関係を示す図。 実施例１の制御装置におけるＡＦ制御のフローチャート。 本発明の実施例２である撮像装置の構成を示すブロック図。 実施例２におけるＡＦ制御状態を示す図。 実施例２の制御装置におけるＡＦ制御のフローチャート。

符号の説明

１ 撮像レンズ
２ 撮像素子
３ ＡＦＥ
４ カメラ信号処理回路
５ フリッカ検出回路
６ フリッカ補正回路
７ セレクタ
８，８１ ＡＦ評価値生成回路
９，９１ マイクロコンピュータ
１０ レンズ駆動制御回路

Claims (5)

1. 被写体像を光電変換する撮像素子と、
   該撮像素子から読み出された信号に基づいて、該信号の読み出し周期ごとに第１の単位画像を生成する第１の画像生成手段と、
   前記第１の単位画像の輝度を検出するとともに、複数の前記第１の単位画像における所定の周期での輝度変動を検出する検出手段と、
   前記輝度変動が所定値より大きい場合に、前記第１の単位画像に対して前記輝度変動が小さくなるように前記第１の単位画像の輝度に応じた補正処理を行って第２の単位画像を生成する第２の画像生成手段と、
   前記第２の単位画像に基づいてフォーカス評価信号を生成し、該フォーカス評価信号を用いてフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
   前記制御手段は、輝度が特定レベルより低い前記第１の単位画像から生成された前記第２の単位画像に基づく前記フォーカス評価信号を前記フォーカス制御に用いず、輝度が前記特定レベルより高い前記第１の単位画像から生成された前記第２の単位画像に基づく前記フォーカス評価信号を前記フォーカス制御に用いることを特徴とする撮像装置。
2. 被写体像を光電変換する撮像素子と、
   該撮像素子から読み出された信号に基づいて、該信号の読み出し周期ごとに第１の単位画像を生成する第１の画像生成手段と、
   前記第１の単位画像の輝度を検出するとともに、複数の前記第１の単位画像における所定の周期での輝度変動を検出する検出手段と、
   前記輝度変動が所定値より大きい場合に、前記第１の単位画像に対して前記輝度変動が小さくなるように前記第１の単位画像の輝度に応じたゲインで補正処理を行って第２の単位画像を生成する第２の画像生成手段と、
   前記第２の単位画像に基づいてフォーカス評価信号を生成し、該フォーカス評価信号を用いてフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記ゲインが特定値より大きい前記第１の単位画像から生成された前記第２の単位画像に基づく前記フォーカス評価信号を前記フォーカス制御に用いず、前記ゲインが前記特定値より小さい前記第１の単位画像から生成された前記第２の単位画像に基づく前記フォーカス評価信号を前記フォーカス制御に用いることを特徴とする撮像装置。
3. 前記第２の画像生成手段は、前記所定の周期分の時間で読み出される数の前記第１の単位画像の輝度値の平均値を求め、該平均値と前記第１の単位画像それぞれの輝度値との比に基づいて前記補正処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 被写体像を光電変換する撮像素子から読み出された信号に基づいて、該信号の読み出し周期ごとに第１の単位画像を生成する第１の画像生成ステップと、
   前記第１の単位画像の輝度を検出するとともに、複数の前記第１の単位画像における所定の周期での輝度変動を検出する検出ステップと、
   前記輝度変動が所定値より大きい場合に、前記第１の単位画像に対して前記輝度変動が小さくなるように前記第１の単位画像の輝度に応じた補正処理を行って第２の単位画像を生成する第２の画像生成ステップと、
   前記第２の単位画像に基づいてフォーカス評価信号を生成し、該フォーカス評価信号を用いてフォーカス制御を行う制御ステップとを有し、
   前記制御ステップにおいて、輝度が特定レベルより低い前記第１の単位画像から生成された前記第２の単位画像に基づく前記フォーカス評価信号を前記フォーカス制御に用いず、輝度が前記特定レベルより高い前記第１の単位画像から生成された前記第２の単位画像に基づく前記フォーカス評価信号を前記フォーカス制御に用いることを特徴とするフォーカス制御方法。
5. 被写体像を光電変換する撮像素子から読み出された信号に基づいて、該信号の読み出し周期ごとに第１の単位画像を生成する第１の画像生成ステップと、
   前記第１の単位画像の輝度を検出するとともに、複数の前記第１の単位画像における所定の周期での輝度変動を検出する検出ステップと、
   前記輝度変動が所定値より大きい場合に、前記第１の単位画像に対して前記輝度変動が小さくなるように前記第１の単位画像の輝度に応じたゲインで補正処理を行って第２の単位画像を生成する第２の画像生成ステップと、
   前記第２の単位画像に基づいてフォーカス評価信号を生成し、該フォーカス評価信号を用いてフォーカス制御を行う制御ステップとを有し、
   前記制御ステップにおいて、前記ゲインが特定値より大きい前記第１の単位画像から生成された前記第２の単位画像に基づく前記フォーカス評価信号を前記フォーカス制御に用いず、前記ゲインが前記特定値より小さい前記第１の単位画像から生成された前記第２の単位画像に基づく前記フォーカス評価信号を前記フォーカス制御に用いることを特徴とするフォーカス制御方法。