JP5920556B2 - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、いわゆるハイブリット方式の自動焦点機能を備えた撮像装置に関するものであって、視差検出ＡＦ方式に用いる測距用レンズの前方に遮蔽物があっても、精度よく被写体までの距離を測定することができる撮像装置及び撮像方法に関するものである。

被写体までの距離を測定して自動的に合焦する機能を備える撮像装置において、撮像光学系のレンズを駆動しながら取得した画像データの輝度に基づいて、自動的に合焦する自動焦点検出方式（以下「コントラストＡＦ方式」という。）と、撮像光学系とは別の光学系（以下「測距光学系」という。）に備わる２つの撮像素子によって取得された画像データに基づいて視差を算出し、この視差を用いて三角測量の原理により、被写体までの距離を算出する自動焦点検出方式（以下「視差検出ＡＦ方式」という。）が知られている。

コントラストＡＦ方式と視差検出ＡＦ方式には、それぞれ一長一短がある。そこで、これらを組み合わせて用い、より素早く正確に合焦処理を行うハイブリット方式が知られている（例えば、特許文献１を参照）。ハイブリット方式は、まず、視差検出ＡＦ方式によって、被写体までの距離を算出し、この算出された距離に応じて、フォーカスレンズを移動させる。その後、移動したレンズ位置を中心としてフォーカスレンズを所定の範囲内で駆動してコントラストＡＦ方式による焦点検出処理を行う方式である。ハイブリッド方式は、画像を用いた演算処理だけで距離を算出することができる視差検出ＡＦ方式によって被写体までの距離を算出し、その後、距離に応じたレンズ位置に撮像光学系のレンズを移動させて、特定された距離付近のみコントラストＡＦ方式による合焦処理を行うので、レンズを駆動させながら画像データを取得して輝度を算出し、さらに輝度の最大値を判定するという処理を、わずかな範囲で行えばよく、レンズ駆動範囲の全範囲において、輝度算出して判定する従来の合焦処理に比べて、合焦位置を素早く特定することができる。このように、ハイブリッドＡＦ方式によって、従来の合焦処理よりも、早くより正確に合焦位置を特定することができる。

しかし、ハイブリットＡＦ方式にも課題がある。視差検出ＡＦ方式に用いられる測距光学系のレンズが、撮像装置の筐体の前面側に配置されることから、撮影操作時に遮蔽物によって、測距光学系を用いた視差検出ＡＦ方式を正確に実行できないことがある。すなわち、測距光学系のレンズが配置される位置は、撮像装置のレリーズスイッチ（シャッターボタン）が配置されている位置の近傍になるため、操作者が撮像操作のために撮像装置の筐体を保持すると、その指の一部が測距光学系のレンズにかかることがあるからである。測距光学系のレンズに指がかかると、視差検出ＡＦ方式が使用する撮像素子が、正常な画像データを取得することができない。また、視差検出ＡＦ方式は、２つの画像データの相関によって算出された算出によって距離を求める方式であるから、正常な画像データを取得することができないと、正確な距離の算出をすることができない。

仮に、撮像装置の操作者の指が測距光学系のレンズを完全に覆う状態でなくても、レンズ前方に指などの遮蔽物があれば、取得できる画像データの輝度は低くなる（暗くなる）から、相関の算出が困難となる。また、測距用レンズの片方のレンズ側にのみ遮蔽物がかかると、相関演算による視差が本来の視差とは異なる値になり、距離を正確に算出することができなくなる。視差検出ＡＦ方式によって算出された距離が誤っていると、その後行われるコントラストＡＦ方式による合焦処理に時間がかかったり、合焦不能となったり、複数の不具合が生じる原因となる。このように、測距光学系のレンズ前に遮蔽物が存在すると、合焦処理を精度よく素早く行うことができなくなる。

このような課題に対処するため、視差検出ＡＦ方式に用いる２つの画像データの明るさの差が所定の閾値よりも小さいときは、ハイブリット方式の合焦処理を行い、閾値よりも大きいときは、視差検出ＡＦ方式を行わずに、最初からコントラストＡＦ方式の合焦処理だけを行うことで、測距光学系の前方に遮蔽物があっても、できるだけ早く合焦処理を行う撮像装置が知られている（特許文献２を参照）。

しかし、特許文献２記載の撮像装置は、測距光学系が取得した画像データの輝度の差が閾値を超えてはいるが、相関演算に不適な画像データであるか否かの判定をすることはできない。測距光学系のレンズ前方に遮蔽物がある状態は様々であるが、遮蔽物によって測距光学系が取得する画像データが、視差演算に用いても問題がないレベルであるか否かを事前に判定し、問題がなければハイブリットＡＦ方式を採用し、問題があれば、コントラストＡＦ方式のみを用いて合焦処理を行うことで、視差検出ＡＦ方式の課題を解消し、ハイブリットＡＦ方式の精度をより高める方式が望まれている。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、視差検出ＡＦ方式に用いる測距光学系の画像データ取得を阻害する遮蔽物（例えば、指）があるか否かをより正確に判定することができ、従来に比べてより早く正確に被写体までの距離を特定することができる合焦機能を備えた撮像装置と撮像方法を提供することを目的とする。

本発明は、被写体からの入射光を結像する第１測距レンズ及び第２測距レンズと、上記第１測距レンズで結像される第１測距画像を出力する第１測距素子と、上記第２測距レンズで結像される第２測距画像を出力する第２測距素子と、を備え、三角測量方式により上記被写体までの距離を測距する測距手段を有する撮像装置であって、上記第１測距画像の第１テクスチャ値と上記第２測距画像の第２テクスチャ値との差が所定の範囲外であるとき、上記第１測距レンズまたは上記第２測距レンズのいずれかに対する遮蔽を検出上記第１測距レンズまたは上記第２測距レンズのいずれかに対する遮蔽を検出し、また、上記第１測距画像の第１テクスチャ値と上記第２測距画像の第２テクスチャ値との差が所定の範囲内であり、かつ、上記第１測距画像の輝度の平均値と上記第２測距画像の輝度の平均値の差が所定の範囲よりも大きいとき、上記第１測距レンズまたは上記第２測距レンズのいずれかに対する遮蔽を検出する遮蔽検出手段と、を有してなることを主な特徴とする。

本発明によれば、画像データのテクスチャ情報を用いて視差検出ＡＦ方式による距離の算出を行うことで、測距光学系に用いるレンズの前に遮蔽物があっても、正確な焦点距離を算出することができる。

本発明に係る撮像装置の例を示す外観斜視図であって、（ａ）は正面斜視図、（ｂ）は背面斜視図、の例である。 上記撮像装置の例を示す正面透視斜視図である。 上記撮像装置の例を示す機能ブロック図である。 上記撮像装置における「指がかり」状態の例を示す模式図である 上記撮像装置の測距素子が出力する画像の輝度の例を示すグラフである。 上記撮像装置が実行する測距方法が用いるテクスチャ値を説明する模式図である。 上記撮像装置における「指がかり」状態にあるときのテクスチャ値の例を示すグラフである。 上記撮像装置が実行する撮像方法の例を示すフローチャートである。 上記撮像装置が実行する撮像方法の別の例を示すフローチャートである。 上記撮像装置が実行する撮像方法のさらに別の例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る撮像装置および撮像方法の実施形態について図面を用いながら説明する。図１は、本発明に係る撮像装置の例を示す外観斜視図であって、（ａ）は正面斜視図を、（ｂ）は背面斜視図を、それぞれ示している。図１（ａ）において撮像装置１の正面側には、フォーカスレンズを含む撮影レンズ２１が設けられている。以下、この撮影レンズ２１を介し、内部に備える撮像素子で被写体の画像を取得する光学系を、「撮像光学系２０」という。また、撮像装置１の正面部分には、撮像光学系２０の斜め上方に、２つの測距レンズ３１ａと３１ｂが設けられている。以下、この測距レンズ３１ａと３１ｂを介して測距対象とする被写体の画像を取得する光学系を「測距光学系３０」という。このように、撮像装置１は、２つの光学系（撮像光学系２０と測距光学系３０）を有してなる。撮像光学系２０はコントラストＡＦ方式に用いられる。測距光学系３０は視差検出ＡＦ方式に用いられる。なお、撮像光学系２０は、本発明に係る撮像装置における撮像手段である。また、測距光学系３０は、本発明に係る撮像装置における測距手段である。

また撮像装置１は、図１（ｂ）に示すように、シャッタースイッチＳＷ１と、撮影モードを選択するためのモードダイヤルＳＷ２と、を上面に有してなる。シャッタースイッチＳＷ１は、内部に２つのスイッチを有しており、シャッタースイッチＳＷ１を半押しすると第１レリーズ信号を発し、シャッタースイッチＳＷ１を全押しすると第２レリーズ信号を発する構成を備えている。また、撮像装置１には、撮像光学系２０が取得した被写体画像（スルー画）を表示する表示部１２と、撮像装置１の動作に係る各種設定情報の変更操作を行うジョグスイッチＳＷ３が背面側に配置されている。表示部１２は、撮像装置１の動作に係る各種設定情報の表示にも用いられる。

図２は、本実施例に係る撮像装置１の正面透視斜視図である。図２に示すように、撮像装置１の内部には、撮像レンズ２１を介して被写体Ｘの画像を取得する撮像素子２２が備わっている。また、第１測距レンズ３１ａと第２測距レンズ３１ｂを介して被写体Ｘの画像を取得する１対の撮像素子である、第１測距素子３２ａと第２測距素子３２ｂが備わっている。第１測距素子３２ａと第２測距素子３２ｂが取得した画像を用いて相関演算を行うことで、視差を算出することができ、この視差を用いて被写体Ｘまでの距離を算出することができる。なお、本発明に係る撮像装置１が実行する視差検出ＡＦ方式は周知のものである。よって、第１測距素子３２ａが取得した第１測距画像と第２測距素子３２ｂが取得した第２測距画像によって視差を算出するための相関演算と、視差によって距離を算出する測距演算の詳細な説明は省略する。

図１と図２から明らかなように、本実施例に係る撮像装置１において、測距光学系３０の配置されている位置は、シャッタースイッチＳＷ１の近くである。操作者が撮像操作を行うときは、シャッタースイッチＳＷ１に指をかけて押下できるように、その他の指で撮像装置１の筐体を保持することになる。よって、撮像装置１の前面に複数の指がかかる状態となる。この指が第１測距レンズ３１ａや第２測距レンズ３１ｂの前面にくると測距光学系３０に対する遮蔽物となる。

次に、図３を用いて本発明に係る撮像装置の機能ブロックの例について説明する。本実施例に係る撮像装置１の動作処理（機能）は、ＣＰＵ１３によって実行される撮像プログラムによって制御される。ＣＰＵ１３は、レンズ駆動部２４を介してズームレンズとフォーカスレンズを含む撮影レンズ２１の制御と、絞り・シャッター２３の動作制御をする。また、ＣＰＵ１３は測距光学系３０の画像取得動作を制御する。換言すれば、ＣＰＵ１３がコントラストＡＦ方式に係る合焦処理と、視差検出ＡＦ方式に係る合焦処理と、を制御する。

撮影レンズ２１を介して撮像素子２２の受光面上に結像した被写体像は電気信号に変換され、ＣＤＳ部１１にて実行される相関二重サンプリング処理とＡ／Ｄ変換処理が施されて画像データに変換される。変換された画像データはＤＳＰ１０に入力される。

ＤＳＰ１０は、入力された画像データに対して各種画像処理を施すものである。たとえば、画像データをＹＵＶ形式（Ｙは輝度データ、ＵＶは色差データ）に変換するための画像フォーマットを変換する画像変換機能を備える。ＹＵＶデータをＪＰＥＧ方式に準拠した圧縮方式にて圧縮、または圧縮された画像を伸長するための、圧縮・伸長機能も備える。

撮像素子２２から出力されＣＤＳ部１１によってデジタル変換された画像データがＤＳＰ１０に入力されるタイミングの制御は、ＣＣＤ駆動部２５を介してＣＰＵ１３によって行われる。ＤＳＰ１０に入力される画像データはＲＡＷ−ＲＧＢデータである。ＤＳＰ１０は、ＲＡＷ−ＲＧＢデータをＹＵＶ形式の画像データに変換する処理を行い、ＹＵＶデータをＪＰＥＧ形式に圧縮する処理を行う。これらの画像信号処理が行われた後に画像データは、メモリ１４に保存されて、メモリカードに画像ファイルとして記録される。ＹＵＶデータのＹＵＶは輝度データ（Ｙ）と、色差Ｕ、Ｖの情報によって画像データを構成する色を表現するものである。色差（Ｕ）は輝度データと青色（Ｂ）成分データの差分であり、色差（Ｖ）は輝度データと赤色（Ｒ）成分データの差分である。また、ＤＳＰ１０は、入力された画像データを表示部１２に出力する。表示部１２には撮影レンズ２１を介して取得した被写体像に係る画像が表示される。

また、ＣＰＵ１３は、レリーズボタンＳＷ１、モードダイヤルＳＷ２、ジョグスイッチＳＷ３の操作によって発せされる動作信号に応じて所定の処理を行う。例えばレリーズボタンＳＷ１からの第１レリーズ信号に応じて測距光学系３０を用いた視差検出ＡＦ方式による合焦処理と、コントラストＡＦ処理を実行する。

また、ＣＰＵ１３は、レリーズボタンＳＷ２から第２レリーズ信号に応じて撮像処理を行う。ストロボ発光部１７は発光用のメインコンデンサ等を有しており、ＣＰＵ１３がメインコンデンサの充電電圧を検出して発光動作の制御を行う。また、ＣＰＵ１３は通信ドライバ１８を介して接続する外部装置との通信制御も行う。

測距光学系３０が備える２つの２次元撮像素子（第１測距素子３２ａと第２測距素子３２ｂ）によって取得された二つの画像（第１測距画像と第２測距画像）によって、測距部３１が視差検出ＡＦ方式によって被写体までの距離を算出する。テクスチャ算出部３２は測距光学系３０から得られた画像が、測距部３１にて実行される演算処理において、十分な図柄であるか否かを判定するための指標（以下、「テクスチャ値」という。）を、測距光学系３０から得られた画像を用いて算出する。測距センサ平均輝度算出部３３は、測距光学系３０から得られた画像の平均輝度を算出する。主像ＬＶ算出部３４では撮像光学系２０で取得された画像から、被写体の光値ＬＶ（ライトバリュー）を算出する。

次に、本実施例に係る撮像装置１の動作について説明をする。撮像装置１の電源が入った状態で撮影者がモードダイヤルＳＷ２を操作して記録モードを選択するか、または、電源が入っていない状態で撮影者がモードダイヤルＳＷ２を操作し記録モードを選択してから電源を入れると、まず、撮像装置１の各処理部を構成するハードウェアの初期化処理が行われる。

初期化処理が終了した後、撮影レンズ２１を被写体に向けると、被写体画像が撮影レンズ２１を介して撮像素子２２の受光面上に結像されて、これに応じた電気信号（アナログＲＧＢ画像信号）が撮像素子２２から出力され、Ｆ／Ｅ部１１を介してデジタルデータであるＲＡＷ−ＲＧＢデータに変換される。このＲＡＷ−ＲＧＢデータがＤＳＰ１０に入力されて一旦メモリ１４に保存された後に、メモリ１４から読み出されて表示部１２に表示可能な形式であるＹＵＶデータにＤＳＰ１０において変換される。変換されたＹＵＶデータは再度、メモリ１４に保存される。その後、メモリ１４から読み出されたＹＵＶデータは、ＤＳＰ１０を介して表示部１２に送られて、スルー画（モニタリング画像）として表示される。表示部１２にスルー画が表示されている状態（モニタリング状態）では、ＤＳＰ１０が画素数の間引き処理を行って、１秒間に３０フレーム（３０画像）で、メモリ１４から読み出される。ここでいうモニタリングとは、撮像光学系２０を介して取得した被写体像が表示部１２に表示されている状態であって、レリーズボタンＳＷ１が操作されていない状態（レリーズ信号が発せされていない状態）をいう。モニタリング処理が行われている間は、ＡＥ処理、ＡＷＢ処理が行われる。

ＡＥ処理とＡＷＢ処理は、画像データから算出するＡＥ評価値とＡＷＢ評価値によって行われる。ＡＥ評価値とＡＷＢ評価値は、ＤＳＰ１０に入力されるＲＡＷ−ＲＧＢデータのＲＧＢ値のそれぞれの積分値から算出される。例えば、撮像素子２２の全画素の受光面に対応した画面を２５６エリアに等分割（水平１６分割、垂直１６分割）し、それぞれのエリアのＲＧＢ値を積算することで算出される。このＡＥ評価値とＡＷＢ評価値はＣＰＵ１３において算出され、それぞれが所定の値になるように、ＣＣＤ駆動部２５に対して電子シャッターの動作パラメータである「電子シャッター秒時」がセットされる。

ＣＣＤ駆動部２５にセットできる電子シャッター秒時には所定の範囲があり、範囲を超えて設定することはできない。ＣＰＵ１３において、ＡＥ評価値とＡＷＢ評価値を判定した結果、電子シャッター秒時が設定可能範囲を超えるときは、レンズ駆動部２４を介して絞り・シャッター２３の絞り径を変更し、また、撮像素子２２における倍率を変更して電子シャッター秒時が所定の範囲内になるように調整処理が行われる。また、ＣＰＵ１３は、ＤＳＰ１０の画像処理色パラメータを調整したりするフィードバック制御も行う。モニタリング処理と操作部１６の状態検知処理は、２０ｍｓごとの定期タイマ割り込み処理によって実行される。

第１レリーズ信号が検出されたときに行われるＡＥ処理は、撮影レンズ２１を介して取得した被写体像に係る画像データを上記したＡＥ評価値を用いてＤＳＰ１０において評価し、撮影露出時に対するＣＣＤ駆動部２５に設定する撮像素子２２の露光時間値と増幅率を決める。ＡＥ処理に続いて行われるＡＦ処理（合焦処理）においては、まず、視差検出ＡＦ方式を用いて被写体までの距離を算出し、算出結果を用いてレンズ駆動部２４によって撮影レンズ２１を移動させる。その後、コントラストＡＦ方式による合焦処理が行われて被写体に合焦される。そこで、第２レリーズ信号が検出されれば、合焦位置にある撮影レンズ２１を介して取得した被写体像に係る画像データに、上記の所定の画像処理が行われて、メモリカード１５に記録する、撮影処理が行われる。

次に、本発明に係る撮像装置において実行される撮像方法の実施形態について説明する。本発明に係る撮像装置はハイブリットＡＦ方式によって合焦を行うが、特徴的な処理は視差検出ＡＦ方式による合焦処理を行う前に実行される。そこで、本発明に係る撮像装置が実行する撮像方法において、特徴ある処理の例について説明する。

測距光学系３０が視差検出ＡＦ方式に用いる画像を取得するための阻害要因となる「遮蔽状態」と「遮蔽による弊害」について説明する。図４は、撮像装置１の前面に配置されている測距光学系３０の遮蔽状態の代表例として「指がかり」状態の例を示す模式図である。「指がかり」とは、測距光学系３０が備える第１測距レンズ３１ａと第２測距レンズ３１ｂのいずれか、または、片一方の前方に当該撮像装置の操作者の指があって、測距光学系３０によって視差検出ＡＦ方式による距離の算出に必要な画像取得の邪魔になる状態をいう。なお、測距光学系の遮蔽物には、操作者の指以外にも、例えば撮像装置１に取り付けられたストラップなども考えられる。

図４（ａ）は、操作者の指２が第１測距レンズ３１ａにかかっている「指がかり状態」の例を示している。図４（ｂ）と図４（ｃ）は、撮像装置１を上から見た状態を示している。測距光学系３０に対する指がかり状態は、複数の態様が想定される。図４（ｂ）に示すように、操作者の指２が測距光学系３０に密接している場合と、図４（ｃ）に示すように、操作者の指２が測距光学系３０に密接はしていないが、測距光学系３０の前方にあって、画像の取得の邪魔になっている場合、がある。図４（ｂ）の状態のとき、第１測距素子３２ａから取得される画像は暗く、相関演算に用いる画像としては不適当である。一方、図４（ｃ）の状態のとき、第１測距素子３２ａから取得される画像は、第２測距素子３２ｂとは異なる画像となる。すなわち、第１測距素子３２ａでは、指２の至近距離の画像が取得される。

図４（ｂ）に示す状態においては、第１画像と第２画像の輝度を比較すれば、その差が十分に大きいから、輝度の差が所定の閾値を超えているときは、視差検出ＡＦ方式による測距が正常に行えないことを判定することができる。しかし、図４（ｃ）に示す状態においては、第１画像と第２画像の「図柄」は全く異なるものではあるが、輝度の差はさほど生じない。なぜならば、遮蔽物である指２が第１測距レンズ３１ａに密接しているわけではないので、取得できる画像の明るさは一定のレベル以上になっているからである。よって、図４（ｃ）に示す指がかり状態においては、第１画像と第２画像の輝度の差のみで判定をしても、指がかり状態を正しく判定することはできない。

図５は図４（ｂ）のような指がかり状態にあるときに、第１測距素子３２ａが出力する第１画像の輝度の例を示すグラフである。図５に示す輝度は、指２が第１測距レンズ３１ａに密接してはいるが、第１測距レンズの全面を覆ってはいない状態の例である。図５において、縦軸は輝度、横軸に第１測距素子３２ａの水平位置を示している。図５に示すように、指２がかかっていない部分（Ｂ）の輝度は、所定の大きさを示している。しかし、指２がかかっている領域（Ａ）の輝度は低く、ほぼゼロである。従って、指がかかっている第１測距素子３２ａから出力される第１画像の輝度の平均値は、指がかかっていない第２測距素子３２ｂから出力される第２画像の輝度の平均値よりも小さくなり、その差には所定の大きさがある。本来は第１画像も第２画像も同じ被写体の画像であって、輝度の平均値の差は、ほとんどゼロのはずであるから、輝度平均値の差が所定の閾値を超えているか否かを判定することで、図４（ｂ）のような指がかり状態であるか否かの判定をすることができる。しかし、図４（ｃ）に示すような指がかり状態においては、輝度平均値の差が小さくなるので、判定が困難となる。

そこで、本実施例に係る撮像装置１は、輝度平均値ではなく、テクスチャ値を用いて指がかり状態の判定を行う。テクスチャ値とは、視差検出ＡＦ方式によって距離を算出するための第１画像と第２画像が、相関演算を精度よく行うために十分な「図柄」であるか否かを示す指標をいう。図６を用いて、テクスチャ値の例を説明する。図6（ａ）は、測距光学系３０が取得する画像の例を示している。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示した画像３のテクスチャ値の例を示している。テクスチャ値は、画素ごとに算出される値であって、画像に含まれる画素の輝度に、３×３で（−１、０、１）の係数をかけるフィルタ処理によって算出される値である。図６（ａ）の画像３のように、コントラストが高い図柄のテクスチャ値を算出すると、画像３の白と黒のエッジ部分のテクスチャ値は高くなり、それ以外の部分のテクスチャ値は低くなる。図６（ｂ）に示すように、白と黒のエッジ部分のテクスチャ値が最も大きくなる。逆に、画像３のコントラストが低いとき、たとえば画像３に何も図柄がないときは、テクスチャ値が低くなる。テクスチャ値の算出は、画像を構成するすべての画素に対して行ってもよいが、所定の画素単位で行ってもよい。例えば、８画素ごとにテクスチャ値の算出を行ってもよい。所定の画素単位でテクスチャ値を算出することで、演算処理に係る時間を短縮することができる。

次に、指がかり状態にあるときの画像データによるテクスチャ値について図７を用いて説明する。図７は図５に示す指がかり状態にあるときの、第１測距素子３２ａにおいて取得される第１画像のテクスチャ値の例（ｂ）と、第２測距素子３２ｂにおいて取得される第２画像のテクスチャ値の例（ａ）である。図７（ａ）に示す第２測距素子３２ｂに係るテクスチャ値は、被写体の画像に係るものであるから、画像全体にコントラスト部分が分布しており、テクスチャ値が大きくなるポイントが、画像全体に存在する。しかし、第１測距素子３２ａにおいて取得される第１画像には、指２が含まれている。この指２に該当する部分の画像はコントラストが低くなる。

そうすると、第１画像と第２画像のテクスチャ値の平均値を比較することで、指がかり状態にあるか否かを判定することができる。また、第１画像と第２画像のテクスチャ値が、予め規定した閾値を超えるポイントの数を比較することで、指がかり状態にあるか否かを判定することができる。

このように、本発明に係る撮像装置は、測距光学系に遮蔽物があり、輝度の平均値の比較のみでは遮蔽状態の有無を正確に判定することができないときであっても、テクスチャ値を指標として用いることで、正確に遮蔽状態を判定することができる。以下、本発明に係る撮像方法の実施形態について、フローチャートを用いて説明する。

図８は、本発明に係る撮像装置が合焦処理を行うにあたり、視差検出ＡＦ方式の測距処理を行う前に実行される指がかり判定処理の例を示すフローチャートである。図８において、各処理ステップはＳ１０、Ｓ２０のように表す。まず、本実施例に係る撮像装置１の動作が開始された後、レリーズスイッチＳＷ１が押下されるなどの撮像処理のトリガーとなる所定の操作が検知されたとき、測距光学系３０が備える第１測距素子３２ａと第２測距素子３２ｂはそれぞれ、第１画像と第２画像を出力する。出力された各画像に対して、テクスチャ算出部３２がテクスチャ値を算出する。テクスチャ値の算出は、後述するように各画像を構成するすべての画素に対して行ってもよいし、算出ポイントをある程度間引いて行ってもよい。例えば、８画素単位でテクスチャ値を算出してもよい。次に、算出された各テクスチャ値と、予め規定している閾値と、を比較し、閾値を超えているテクスチャ値の個数をカウントする（Ｓ１０）。この閾値を超えているテクスチャ値を「有効テクスチャ値」という。

次に、算出された第１画像に係る有効テクスチャ値の数と、第２画像に係る有効テクスチャ値の数の差分を算出し、この差分と予め規定する閾値と比較する（Ｓ２０）。比較した結果、第１画像に係る有効テクスチャ値の数と第２画像に係る有効テクスチャ値の数の差が、閾値よりも低い場合（Ｓ２０のＮＯ）、指がかり状態ではないと判定し、通常の視差検出ＡＦ方式による合焦処理を実行する（Ｓ６０）。

第１画像に係る有効テクスチャ値の数と第２画像に係る有効テクスチャ値の数の差が、閾値よりも高い場合（Ｓ２０のＹＥＳ）、第１画像に係る有効テクスチャ値の数と第２画像に係る有効テクスチャ値の数の、どちらが大きいか判定する処理を行う（Ｓ３０）。比較の結果、第１測距素子３２ａに係る有効テクスチャ値の数が小さく、第２測距素子３２ｂに係る有効テクスチャ値の数が大きいとき（Ｓ３０のＹＥＳ）、撮像装置１の背面側からみて右側に位置する第１測距素子３２ａが「指がかり状態」であると判定して、視差検出ＡＦ方式による合焦処理は行わず（測距ＮＧ）、コントラストＡＦ方式のみで合焦処理を行う（Ｓ４０）。比較の結果、第１測距素子３２ａに係る有効テクスチャ値の数が大きく、第２測距素子３２ｂに係る有効テクスチャ値の数が小さいとき（Ｓ３０のＮＯ）、撮像装置１の背面側からみて左側に位置する第１測距素子３２ａが「指がかり状態」であると判定して、視差検出ＡＦ方式による合焦処理は行わず（測距ＮＧ）とし、コントラストＡＦ方式のみで合焦処理を行う（Ｓ５０）。ここでは各撮像素子に係るテクスチャ値の差を、閾値以上のテクスチャ値を持つ画素数の差で比較したが、各撮像素子に係るテクスチャ値の平均値の差を用いて比較処理（Ｓ２０、Ｓ３０）を行ってもよい。

次に、本実施例に係る撮像装置１が実行する指がかり判定処理の別の例について図９
のフローチャートを用いて説明する。図９においても、各処理ステップはＳ１０、Ｓ２０のように表す。本実施例に係る撮像装置１の動作が開始されて、レリーズスイッチＳＷ１が押下されるなどの、撮像処理のトリガーとなる所定の操作が行われたとき、測距光学系３０が備える第１測距素子３２ａは第１画像を、第２測距素子３２ｂは第２画像を、それぞれ出力する。出力された各画像に対して、テクスチャ算出部３２がテクスチャ値を算出して、算出されたテクスチャ値のうち、予め規定されている閾値を超える「有効テクスチャ値」の数を算出する（Ｓ１０）。

次に、算出された第１画像に係る有効テクスチャ値の数と、第２画像に係る有効テクスチャ値の数の差を予め規定する閾値と比較する（Ｓ２０）。比較した結果、第１画像に係る有効テクスチャ値の数と第２画像に係る有効テクスチャ値の数の差が、閾値よりも低い場合（Ｓ２０のＮＯ）、指がかり状態であるか否かの判定は困難であると判定し、輝度平均値による判定処理を行う。そのために、まず、第１画像の輝度の平均値と、第２画像の輝度の平均値と、を算出する（Ｓ２１）。次に、算出された輝度の平均値を比較する処理を行う（Ｓ２２）。輝度平均値の差が予め規定した閾値よりも低ければ（Ｓ２２のＮＯ）第１測距レンズ３１ａと第２測距レンズ３１ｂのいずれにも、指はかかっておらず、指がかり状態ではないと判定して、視差検出ＡＦ方式による合焦処理を実行する（Ｓ６０）。

輝度平均値の差が予め規定した閾値よりも高ければ（Ｓ２２のＹＥＳ）、第１測距素子３２ａと第２測距素子３２ｂのいずれかが「指がかり状態」にあると判定し、いずれの撮像素子側に指がかりが生じているかを判定する処理を行う（Ｓ２３）。第１測距素子３２ａに係る輝度平均値が、第２測距素子３２ｂに係る輝度の平均値よりも小さいとき（Ｓ２３のＹＥＳ）、撮像装置１の背面側からみて右側の第１測距素子３２ａが「指がかり状態」であると判定して、視差検出ＡＦ方式の合焦処理はＮＧであると判定し、コントラストＡＦ方式のみを用いて合焦処理を行う（Ｓ４０）。第１測距素子３２ａに係る輝度平均値が、第２測距素子３２ｂに係る輝度の平均値よりも大きいとき（Ｓ２３のＮＯ）、撮像装置１の背面側からみて左側の第２測距素子３２ａが「指がかり状態」であると判定して、視差検出ＡＦ方式の合焦処理はＮＧであると判定し、コントラストＡＦ方式のみを用いて合焦処理を行う（Ｓ５０）。

なお、算出された有効テクスチャ値の数を比較した結果、第１測距素子３２ａに係る有効テクスチャ値と、第２測距素子３２ｂに係る有効テクスチャ値の数の差が、予め規定した閾値よりも大きい場合（Ｓ２０のＹＥＳ）、その後に行われる右判定処理（Ｓ３０）はすでに説明をした上記の実施例と同じであるから、説明を省略する。

以上のように、本実施例に係る撮像装置１によれば、視差検出ＡＦ方式に用いる画像データに基づいて、測距光学系３０の前方に遮蔽物があるか否かを、テクスチャ値を用いた判定と、輝度平均値を用いた判定を組み合わせることで、より精度よく判定することができるので、視差の演算に用いる画像データが信頼できるものであるか否かを的確に判定することができ、撮像処理における合焦処理をより素早く正確に行うことができるようになる。

次に、本実施例に係る撮像装置１が実行する指がかり判定処理のさらに別の例について図１０のフローチャートを用いて説明する。図１０においても、各処理ステップはＳ１０、Ｓ２０のように表す。まず、本実施例に係る撮像装置１の動作が開始された後、レリーズスイッチＳＷ１が押下されるなどの撮像処理のトリガーとなる所定の操作を検知されたとき、測距光学系３０が備える第１測距素子３２ａと第２測距素子３２ｂはそれぞれ、第１画像と第２画像を出力する。出力された各画像に対して、テクスチャ算出部３２がテクスチャ値を算出し、予め規定している閾値を超える「有効テクスチャ値」の数を算出する（Ｓ１０）。

次に、算出された第１画像に係る有効テクスチャ値の数と、第２画像に係る有効テクスチャ値の数の差を予め規定する閾値と比較する（Ｓ２０）。比較した結果、第１画像に係る有効テクスチャ値の数と第２画像に係る有効テクスチャ値の数の差が、閾値よりも低い場合（Ｓ２０のＮＯ）、指がかり状態であるか否かの判定は困難であると判定し、輝度平均値による判定処理を行う。そのために、まず、第１画像の輝度の平均値と、第２画像の輝度の平均値と、を算出する（Ｓ２１）。次に、算出された輝度の平均値を比較する処理を行う（Ｓ２２）。輝度平均値の差が予め規定した閾値よりも低ければ（Ｓ２２のＮＯ）第１測距レンズ３１ａと第２測距レンズ３１ｂのいずれかは、指がかり状態にはなっていないと判定し（Ｓ２２のＮＯ）、第１測距レンズ３１ａと第２測距レンズ３１ｂの両方が遮蔽物によって、画像の取得を阻害されている状態にあるか否かを判定するための処理を行う。

まず、撮像光学系２０の撮像素子２２で得られる光量ＬＶ（光値）を算出する（Ｓ２４）。光量は、主像ＬＶ算出部３４において、撮像光学系２０で取得された被写体輝度（Ｂｖ）と、センサ感度（Ｓｖ）に基づいて、ＢｖとＳｖを加算することで算出される（ＬＶ＝Ｂｖ＋Ｓｖ）。次に、算出されたＬＶ値が、測距光学系３０が備える第１測距素子３２ａと第２測距素子３２ｂの適正露出制御範囲内であるか否かの判定をする（Ｓ２５）。ＬＶ値が適正露出制御範囲内であれば（Ｓ２５のＹＥＳ）、被写体輝度判定処理を行う（Ｓ２６）。被写体の輝度が、目標輝度に対して予め規定された閾値よりも小さいとき（Ｓ２６のＹＥＳ）、測距レンズ３１ａと測距レンズ３１ｂの両方の前方に遮断物が存在し、両方とも、指がかり状態（両指がかり）にあって、第１画像も第２画像も視差検出ＡＦ方式による合焦処理に用いることができないと判定する（Ｓ７０）。この場合、視差検出ＡＦ方式を行わず、コントラストＡＦ方式のみで合焦処理を行う。

被写体の輝度が、目標輝度に対して予め規定された閾値よりも大きいとき（Ｓ２６のＮＯ）、測距光学系３０のレンズ３１ａとレンズ３１ｂの前方には遮断物が存在せず、指がかり状態にはないと判定し、視差検出ＡＦ方式による合焦処理を行う（Ｓ６０）。

算出されたＬＶ値が、測距光学系３０が備える第１測距素子３２ａと第２測距素子３２ｂの適正露出制御範囲内ではなければ（Ｓ２５のＮＯ）、指がかり判定はできないと判定し（Ｓ８０）、視差検出ＡＦ処理を行わずに、コントラストＡＦ方式による合焦処理のみを実行する。

以上のように、本実施例に係る撮像装置によれば、ハイブリット方式の合焦処理を行うときに、先に実行される視差検出ＡＦ方式による合焦処理が正確に行えるように、遮蔽物が測距用レンズ３１ａおよび３１ｂに密接していない状態であっても、測距光学系３０の前方に遮蔽物があるか否かの判定を正確にすることができる。これによって、より正確に素早く合焦処理をすることができるようになる。

また、本実施例に係る撮像装置は、測距手段である測距光学系３０に対して遮蔽物があることで、測距ＮＧと判定されたときは、視差検出ＡＦ方式による合焦処理を行わないこととしているが、本発明に係る撮像装置はこれに限ることはなく、遮蔽物を検出して視差検出ＡＦ方式による合焦処理を行わないとき（測距ＮＧのとき）に、報知手段によって、その旨を報知してもよい。報知の手段は、光、音、振動などである。報知の手段が光であれば、撮像装置１が備える表示部１２に、その旨を知らせる表示をすればよい。また、報知の手段が音であれば、図示しないスピーカユニットから、その旨を知らせる音を出力すればよい。また、報知の手段が振動であれば、図示しない振動手段（バイブレータ）を動作させればよい。

また、測距ＮＧと判定されたときは、視差検出ＡＦ方式による合焦処理を行わないだけでなく、撮像処理を中止してもよい。この場合、シャッタースイッチＳＷ１が全押しされても、第２レリーズ信号が発せられずに、撮像処理が行えない状態とすることで、操作者に遮蔽状態を報知してもよい。

また、測距光学系３０の前方に遮蔽物が存在するか否かの判定をするときに、測距光学系が備える第１測距素子３２ａと第２測距素子３２ｂに係る画像データのみでは判断が困難なとき、撮像光学系２０において取得された画像データを用いて、被写体の輝度を算出し、この輝度を用いて遮蔽物の判定処理を行うことで、より正確に素早く遮蔽状態の判定をすることができ、合焦処理を素早く正確に行うことができるようになる。

１ 撮像装置
２０ 撮像光学系
２１ 撮像レンズ
２２ 撮像素子
３０ 測距光学系
３１ 測距用レンズ
３２ 撮像素子

特開２００２−２５８１４７号公報 特開２００８−１４５５８５号公報

Claims (14)

1. 被写体からの入射光を結像する第１測距レンズ及び第２測距レンズと、
   上記第１測距レンズで結像される第１測距画像を出力する第１測距素子と、
   上記第２測距レンズで結像される第２測距画像を出力する第２測距素子と、を備え、
   三角測量方式により上記被写体までの距離を測距する測距手段を有する撮像装置であって、
   上記第１測距画像の第１テクスチャ値と上記第２測距画像の第２テクスチャ値との差が所定の範囲外であるとき、上記第１測距レンズまたは上記第２測距レンズのいずれかに対する遮蔽を検出し、また、上記第１測距画像の第１テクスチャ値と上記第２測距画像の第２テクスチャ値との差が所定の範囲内であり、かつ、上記第１測距画像の輝度の平均値と上記第２測距画像の輝度の平均値の差が所定の範囲よりも大きいとき、上記第１測距レンズまたは上記第２測距レンズのいずれかに対する遮蔽を検出する遮蔽検出手段と、
   を有してなることを特徴とする撮像装置。
2. 上記遮蔽検出手段は、
   予め規定する閾値を超える上記第１テクスチャ値の個数と、予め規定する閾値を超える上記第２テクスチャ値の個数との差が、予め規定する数よりも低い場合、上記第１測距レンズまたは上記第２測距レンズのいずれかに対する遮蔽を検出する、
   請求項１記載の撮像装置。
3. 上記遮蔽検出手段における上記第１テクスチャ値と上記第２テクスチャ値を用いた比較は、予め規定する閾値を超える上記第１テクスチャ値の個数と、予め規定する閾値を超える上記第２テクスチャ値の個数との差が所定の範囲内であるか否かによる、
   請求項１記載の撮像装置。
4. 撮像レンズで結像される上記被写体の像に応じた撮像画像を出力する撮像手段と、
   上記撮像画像の光値を算出する光値算出手段、を備え、
   上記遮蔽検出手段は、上記第１測距画像の輝度の平均値と上記第２測距画像の輝度の平均値との差が所定の範囲内であって、上記光値が所定の範囲内であるとき、上記第１測距レンズまたは上記第２測距レンズのいずれかに対する遮蔽を検出する、
   請求項１記載の撮像装置。
5. 上記撮像手段は、上記遮蔽検出手段が上記遮蔽を検出したとき、上記撮像画像の出力を中止する、
   請求項４記載の撮像装置。
6. 上記遮蔽検出手段が上記遮蔽を検出したとき、上記撮像画像のコントラスト値に基づいて上記被写体までの距離を測距するコントラスト測距手段を備える、
   請求項４記載の撮像装置。
7. 上記遮蔽検出手段が上記遮蔽を検出したことを報知する報知手段を備える、
   請求項１乃至６のいずれかに記載の撮像装置。
8. 被写体からの入射光を結像する第１測距レンズ及び第２測距レンズと、上記第１測距レンズで結像される第１測距画像を出力する第１測距素子と、上記第２測距レンズで結像される第２測距画像を出力する第２測距素子と、を備え、三角測量方式により上記被写体までの距離を測距する測距手段を有する撮像装置により実行される撮像方法であって、
   上記撮像装置が、
   上記第１測距画像の第１テクスチャ値と上記第２測距画像の第２テクスチャ値のそれぞれを算出するステップと、
   上記第１測距画像の輝度の平均値と上記第２測距画像の輝度の平均値を算出するステップと、
   上記第１テクスチャ値と上記第２テクスチャ値との差が所定の範囲外であるとき、上記第１測距レンズまたは上記第２測距レンズのいずれかに対する遮蔽を検出し、また、上記第１テクスチャ値と上記第２テクスチャ値の比較結果が所定の範囲内であり、かつ、上記第１測距画像に係る上記平均値と上記第２測距画像に係る上記平均値の差が所定の範囲よりも大きいとき、上記第１測距レンズまたは上記第２測距レンズのいずれかに対する遮蔽を検出するステップと、
   を有してなることを特徴とする撮像方法。
9. 上記遮蔽を検出するステップは、予め規定する上記第１テクスチャ値の個数と、予め規定する閾値を超える上記第２テクスチャ値の個数との差が、予め規定する数よりも低いか否かを判定し、
   上記個数の差が予め規定する数よりも低い場合に、上記第１測距レンズ又は上記第２測距レンズのいずれかに対する上記遮蔽を検出する、
   請求項８記載の撮像方法。
10. 上記遮蔽を検出するステップにおける上記第１テクスチャ値と上記第２テクスチャ値を用いた比較は、予め規定する閾値を超える上記第１テクスチャ値の個数と、予め規定する閾値を超える上記第２テクスチャ値の個数との差が所定の範囲内であるか否かによる、
    請求項８記載の撮像方法。
11. 撮像レンズで結像される上記被写体の像に応じた撮像画像を出力する撮像手段と、上記撮像画像の光値を算出する光値算出手段と、をさらに備える上記撮像装置において実行され、
    上記撮像画像の光値を算出するステップを有し、
    上記遮蔽を検出するステップは、上記第１測距画像に係る上記平均値と上記第２測距画像に係る上記平均値との差が所定の範囲内であって、上記光値が所定の範囲内であるとき、上記第１測距レンズまたは上記第２測距レンズのいずれかに対する上記遮蔽を検出する、
    請求項８記載の撮像方法。
12. 上記測距手段に対する上記遮蔽を検出したとき、上記撮像画像の出力を中止するステップを有する、
    請求項１１記載の撮像方法。
13. 上記測距手段に対する上記遮蔽を検出したとき、上記撮像画像のコントラスト値に基づいて上記被写体までの距離を測距するステップを有する、
    請求項１１記載の撮像方法。
14. 上記測距手段に対する上記遮蔽を検出したとき、上記遮蔽を報知するステップを有する、
    請求項８乃至１３のいずれかに記載の撮像方法。