JP6511716B2 - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関する。

従来より、焦点調節レンズを光軸方向に所定の駆動速度で駆動させながら、光学系によるコントラストに関する評価値を算出し、評価値がピークとなるレンズ位置を合焦位置として検出する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１３９６６６号公報

しかしながら、夜間に外灯などの点光源を含む被写体を撮影する場合には、被写体にピントが合っていないレンズ位置においても、評価値のピークが検出される場合があり、このような場合に、評価値のピーク位置を合焦位置として検出してしまうと、偽合焦が生じてしまう場合があった。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。

［１］本発明の撮像装置は、フォーカスレンズを有する光学系を通過した被写体の像を撮像し、画素ごとの信号を出力する撮像部と、前記フォーカスレンズが前記光学系の光軸方向に移動した複数の位置において、前記撮像部で前記像を撮像して出力された前記信号から焦点評価値を算出し、前記焦点評価値に基づいて前記像が前記撮像部の撮像面に合焦する前記フォーカスレンズの位置を検出する合焦位置検出部と、前記複数の位置において撮像して出力された前記信号が所定の値以上である前記画素の数の最大値と最小値の差が所定の値以上となると、前記合焦位置検出部における前記焦点評価値の算出を、前記信号の第１の周波数の成分の積算値に基づいた第１の焦点評価値算出から、前記第１の周波数より高周波である第２の周波数の成分の積算値に基づいた第２の焦点評価値算出に切り替える評価値算出切り替え部と、を備える。
［２］上記撮像装置に係る発明において、前記評価値算出切り替え部は、前記焦点評価値の算出方法の切り替えを行うと、前記信号が所定の値以上である前記画素の数を算出しなくてもよい。
［３］上記撮像装置に係る発明において、前記評価値算出切り替え部は、前記信号に基づく画像のホワイトバランスの設定の情報により前記焦点評価値の算出方法を切り替えてもよい。
［４］上記撮像装置に係る発明において、前記評価値算出切り替え部は、前記被写体の像の輝度の情報により前記焦点評価値の算出方法を切り替えてもよい。

本発明によれば、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。

図１は、本実施形態に係るカメラを示す構成図である。 図２は、撮影画面に設定された焦点検出エリアＡＦＰを説明するための図である。 図３は、第１実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図４は、従来のカメラの動作を説明するための図である。 図５は、第１実施形態に係るカメラ１の動作を説明するための図である。 図６は、撮像画素の積算値と第１焦点評価値との関係を説明するための図である。 図７は、第２実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図８は、第２実施形態に係るカメラの動作を説明するための図である。 図９は、合焦位置の検出条件を説明するための図である。 図１０は、第３実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図１１は、第４実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の本実施形態に係るデジタルカメラ１を示す構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。

レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む光学系が内蔵されている。

レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。

エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動目標位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。

絞り３４は、光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。

一方、カメラ本体２には、光学系からの光束を受光する撮像素子２２が、光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その画像情報が、記録媒体であるメモリ２４に記録される。なお、メモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。

カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。

操作部２８は、シャッターレリーズボタンなどの撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換が行えるようになっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。

カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３７と電気的に接続され、このレンズ制御部３７からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。

また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、光学系の焦点状態の検出も行う。具体的には、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。ここで、図２は、カメラ１の撮影画面を示す図である。本実施形態では、図２に示すように、撮影画面内に複数の焦点検出エリアＡＦＰが設定されており、各焦点検出エリアＡＦＰに対応する撮像画素２２１の画素出力に基づいて、焦点検出エリアＡＦＰごとに、焦点評価値の算出が行われる。

また、本実施形態において、カメラ制御部２１は、焦点評価値として、第１焦点評価値、または、第１焦点評価値とは異なる演算方法による第２焦点評価値を算出する。まず、第１焦点評価値の演算方法について説明する。

カメラ制御部２１は、まず、下記式（１）に基づいて、各撮像画素２２１の画素出力から特定の高周波数帯域ＨＰ１の高周波成分ｆ_Ｌ（ｘ，ｙ）を撮像画素２２１ごとに抽出する。

なお、上記式（１）において、ｘは撮像画素２２１の座標位置のうち、図２のＸ軸方向における座標位置であり、ｙは撮像画素２２１の座標位置のうち、図２のＹ軸方向における座標位置である。また、Ｉ（ｘ，ｙ）は各画素位置（ｘ，ｙ）における撮像画素２２１の出力値である。さらに、Ｋ_Ｌ（ｊ）は、第１焦点評価値を算出するためのフィルタ係数であり、出力値Ｉ（ｘ，ｙ）から特定の高周波数帯域ＨＰ１の高周波成分が得られる値に設定されている。なお、上記の高周波数帯域ＨＰ１は、公知の焦点評価値の算出において一般的に抽出される高周波成分に対応する周波数帯域と同様の周波数帯域とすることができる。

そして、カメラ制御部２１は、上記式（１）により算出した画素ごとの高周波成分ｆ_Ｌ（ｘ，ｙ）を、下記式（２）に示すように、焦点検出エリアＡＦＰ内で積算することで、焦点検出エリアＡＦＰごとに、第１焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｌを算出する。

以上のように、カメラ制御部２１は、第１焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｌを算出する。次に、第２焦点評価値の算出方法について説明する。

カメラ制御部２１は、まず、下記式（３）に基づいて、撮像画素２２１の画素出力から高周波数帯域ＨＰ１よりも高い高周波数帯域ＨＰ２の高周波成分ｆ_Ｈ（ｘ，ｙ）を撮像画素２２１ごとに抽出する。

なお、上記式（３）において、Ｋ_Ｈ（ｊ）は、第２焦点評価値を算出するためのフィルタ係数であり、出力値Ｉ（ｘ，ｙ）から、高周波数帯域ＨＰ１よりも高い高周波数帯域ＨＰ２の周波数成分を得ることができる値に設定されている。なお、上記の高周波数帯域ＨＰ２は、高周波数帯域ＨＰ１よりも高い周波数帯域であり、実験などにより、点光源を含む被写体を適切に検出できる周波数帯域に設定される。

そして、カメラ制御部２１は、上記式（３）により算出した撮像画素２２１ごとの高周波成分ｆ_Ｈ（ｘ，ｙ）を、下記式（４）に示すように、焦点検出エリアＡＦＰ内で積算することで、焦点検出エリアＡＦＰごとに、第２焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｈを算出する。

以上のように、カメラ制御部２１は、第２焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｈを算出する。

そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に制御信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれのレンズ位置において、第１焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｌまたは第２焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｈを算出する。具体的には、カメラ制御部２１は、以下に説明するように、焦点検出エリアＡＦＰに対応する被写体が点光源被写体であるか否かを判断し、被写体が点光源被写体ではないと判断した場合には、第１焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｌを算出し、一方、被写体が点光源被写体であると判断した場合には、第２焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｈを算出する。

ここで、焦点検出エリアＡＦＰに対応する被写体が点光源被写体であるか否かの判断方法について説明する。本実施形態において、カメラ制御部２１は、光学系の焦点状態を検出する場合に、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、異なる複数のフォーカスレンズ位置において、焦点評価値を算出するとともに、各撮像画素２２１の出力値が所定の飽和判定値以上であるか否かを判断し、撮像画素２２１の出力値が飽和判定値以上である撮像画素２２１の数を飽和画素数として算出する。また、カメラ制御部２１は、焦点検出エリアＡＦＰ内において出力値が飽和している撮像画素２２１の数を積算することで、焦点検出エリアＡＦＰごとに飽和画素数を算出する。

さらに、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、異なる複数のフォーカスレンズ位置で、飽和画素数をフォーカスレンズ位置ごとに算出する。そして、カメラ制御部２１は、光学系の焦点状態の検出を開始してから現在までの間に算出した複数の飽和画素数の中から、飽和画素数の最大値と最小値とを求め、さらに飽和画素数の最大値と最小値との差を算出する。そして、カメラ制御部２１は、焦点検出エリアＡＦＰごとに、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上であるか否かを判断し、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上である場合に、焦点検出エリアＡＦＰに対応する被写体が点光源被写体であると判断するこ。なお、所定数Ｓ１は、特に限定されず、実験などにより適宜設定することができる。

そして、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を駆動させながら異なるレンズ位置で算出した第１焦点評価値または第２焦点評価値に基づいて、これら焦点評価値が極大となるフォーカスレンズ３２のレンズ位置を合焦位置として検出する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。

次いで、第１実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図３は、第１実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。なお、以下のステップＳ１０３〜Ｓ１０７およびステップＳ１１０〜Ｓ１１２の処理は、焦点検出エリアＡＦＰごとに行ってもよいし、焦点調節に用いる焦点検出エリアＡＦＰが選択されている場合には、選択された焦点検出エリアＡＦＰのみについて行ってもよい。

まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１により、シャッターレリーズボタンが半押し（第１スイッチＳＷ１がオン）されたか否かの判断が行われる。シャッターレリーズボタンが半押しされた場合は、ステップＳ１０２に進み、一方、シャッターレリーズボタンが半押しされていない場合は、ステップＳ１０１で待機する。

ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２の駆動が開始される。そして、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、ステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、第１焦点評価値の算出が行われ、ステップＳ１０４では、カメラ制御部２１により、飽和画素数の算出が行われる。なお、算出された第１焦点評価値および飽和画素数は、第１焦点評価値および飽和画素数が算出されたフォーカスレンズ位置に関連付けて記憶される。また、第１焦点評価値および飽和画素数は、焦点検出エリアＡＦＰごとに算出される。なお、撮影範囲内に設定された複数の焦点検出エリアＡＦＰのうち、焦点調節に用いる焦点検出エリアＡＦＰが選択されている場合には、選択された焦点検出エリアＡＦＰのみついて第１焦点評価値および飽和画素数を算出する構成としてもよい。

そして、ステップＳ１０５では、カメラ制御部２１により、飽和画素数の最大値または最小値の記憶が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を駆動させながら飽和画素数を算出した結果、フォーカスレンズ３２の駆動を開始してから現在までの間で、最も大きい飽和画素数を、飽和画素数の最大値としてカメラ制御部２１のＲＡＭに記憶し、また、フォーカスレンズ３２の駆動を開始してから現在までの間で、最も小さい飽和画素数を、飽和画素数の最小値としてカメラ制御部２１のＲＡＭに記憶する。

ステップＳ１０６では、カメラ制御部２１により、飽和画素数の最大値と最小値との差の算出が行われ、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上であるか否かの判断が行われる。飽和画素数の最大値と最小値の差が所定数Ｓ１未満である場合には、焦点検出エリアＡＦＰ内の被写体は点光源を含まないものと判断され、ステップＳ１０７に進み、一方、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上である場合には、焦点検出エリアＡＦＰ内の被写体は点光源を含むものと判断され、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１０７では、焦点検出エリアＡＦＰ内の被写体は点光源を含まないものと判断されているため、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０３で算出した第１焦点評価値に基づいて合焦位置の検出が行われ、第１焦点評価値に基づいて合焦位置を検出できたか否かの判断が行われる。第１焦点評価値に基づいて合焦位置を検出できた場合には、ステップＳ１０８に進み、カメラ制御部２１により、合焦位置までフォーカスレンズ３２を駆動する合焦駆動が行われる。そして、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了すると、ステップＳ１０９において、合焦表示が行われる。一方、第１焦点評価値に基づいて合焦位置の検出を行った結果、合焦位置が検出できないと判断された場合には、ステップＳ１０３に戻り、第１焦点評価値の算出と、第１焦点評価値に基づく合焦位置の検出とが繰り返されることとなる。

このように、本実施形態では、焦点検出エリアＡＦＰ内の被写体が点光源被写体ではない場合には、第１焦点評価値に基づいて合焦位置の検出が行われる。ここで、第１焦点評価値は、光学系の焦点状態の検出において一般的に用いられている高周波数帯域ＨＰ１の周波数成分（コントラスト）に基づく焦点評価値であり、第２焦点評価値に比べて、点光源被写体などの高輝度被写体に対する検出精度は劣るものの、点光源被写体よりもコントラストや輝度の低い被写体に対する検出精度は高い。そのため、焦点検出エリアＡＦＰ内の被写体が点光源被写体ではない場合に、第１焦点評価値に基づいて合焦位置の検出を行うことで、点光源被写体よりもコントラストや輝度の低い被写体を適切に検出することができる。

一方、ステップＳ１０６において、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上であると判断された場合には、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、カメラ制御部２１により、演算対象の焦点評価値が、第１焦点評価値から第２焦点評価値に切り替えられる。すなわち、カメラ制御部２１は、上記式（１），（２）による第１焦点評価値の算出を停止し、上記式（３），（４）に基づいて、第２焦点評価値の算出を開始する。

そして、ステップＳ１１１では、カメラ制御部２１により、第２焦点評価値の算出が行われ、続くステップＳ１１２では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１１１で算出された第２焦点評価値に基づいて、合焦位置の検出が行われ、合焦位置が検出できたか否かの判断が行われる。第２焦点評価値に基づいて合焦位置の検出を行った結果、合焦位置を検出できた場合には、ステップＳ１０８に進み、ステップＳ１１２で検出された合焦位置までフォーカスレンズ３２を駆動する合焦駆動が行われ、その後、ステップＳ１０９において、合焦表示が行われる。一方、第２焦点評価値に基づいて合焦位置が検出できないと判断された場合には、ステップＳ１１１に戻り、第２焦点評価値の算出と、第２焦点評価値に基づく合焦位置の検出とが繰り返される。

このように、本実施形態では、焦点検出エリアＡＦＰ内の被写体が点光源被写体である場合には、第２焦点評価値に基づいて合焦位置の検出が行われる。ここで、第２焦点評価値は、光学系の焦点状態の検出において一般的に用いられている高周波数帯域ＨＰ１よりも高い高周波数帯域ＨＰ２の周波数成分（コントラスト）に基づく焦点評価値であり、第１焦点評価値に比べて、コントラストや輝度の低い被写体に対する検出精度は劣るものの、点光源被写体などの高輝度被写体に対する検出精度は高い。そのため、焦点検出エリアＡＦＰ内の被写体が点光源被写体である場合に、第２焦点評価値に基づいて合焦位置の検出を行うことで、点光源被写体などの高輝度被写体を適切に検出することができる。

また、第１実施形態では、ステップＳ１１０において、演算対象の焦点評価値が第１焦点評価値から第２焦点評価値へと切り替えられた後は、たとえ飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１未満となっても、第２焦点評価値に基づく合焦位置の検出が継続される。これは、演算対象の焦点評価値が第１焦点評価値から第２焦点評価値へと切り替えられた時点で、被写体が点光源被写体であると判断されているため、第２焦点評価値に基づいて合焦位置を検出することが好ましいためである。

次いで、被写体が点光源被写体である場合における、従来のカメラの動作と、第１実施形態に係るカメラ１の動作とについて説明する。ここで、図４は、従来のカメラの動作を説明するための図であり、図５は、第１実施形態に係るカメラ１の動作を説明するための図である。

夜間に外灯を撮影する場合や、太陽光を反射している花びらや葉などを撮影する場合など、被写体が点光源を含む場合には、点光源に対応する複数の撮像画素２２１の画素出力が飽和により一定の値（出力上限値）となるため、点光源被写体に対応する画像部分からコントラスト（高周波成分）を検出することができない場合がある。しかしながら、点光源被写体にピントの合うレンズ位置では、点光源被写体の周縁部と背景との間で大きなコントラストが得られるため、図４に示すように、点光源被写体にピントの合うレンズ位置（合焦位置Ｐ４）において、焦点評価値のピークを得ることができる。

一方、点光源被写体にピントが合っていない場合には、点光源被写体にピントが合っている場合よりも、点光源被写体の像がボケて大きくなるため、点光源被写体に対応する撮像画素２２１の数は多くなる。たとえば、図４に示すレンズ位置Ｐ０では、点光源被写体の像が大きくボケており、そのため、点光源被写体に対応する撮像画素２２１の数は多くなる。ただし、レンズ位置Ｐ０では、点光源被写体の像がボケすぎて、各撮像画素２２１に対応する点光源被写体の明るさが低下するため、各撮像画素２２１の出力値は小さくなる。そのため、レンズ位置Ｐ０においては、点光源被写体の像と背景との間のコントラストは小さくなり、焦点評価値は小さくなる。一方、被写体にピントが合ってくると、点光源被写体に対応する撮像画素２２１の数は減少するが、各撮像画素２２１に対応する点光源被写体の明るさは高くなるため、撮像画素２２１の出力値は大きくなる。そのため、点光源被写体と背景とのコントラストが大きくなり、焦点評価値も大きくなる。たとえば、図４に示す例では、レンズ位置Ｐ０よりも合焦位置に近いレンズ位置Ｐ１において焦点評価値が大きくなり、さらに、レンズ位置Ｐ１よりも合焦位置に近いレンズ位置Ｐ２において焦点評価値が大きくなる。

また、さらに被写体にピントが合ってくると、点光源被写体に対応する撮像画素２２１の出力値は飽和状態のため変化しないが、点光源被写体に対応する撮像画素２２１の数は少なくなるため、撮像画素２２１全体の出力値は低下し、焦点検出エリア内の焦点評価値は小さくなる。たとえば、図４に示す例では、レンズ位置Ｐ２で焦点評価値がピークとなっており、レンズ位置Ｐ２よりもレンズ位置Ｐ３においては焦点評価値が減少している。

このように、被写体が点光源被写体である場合には、点光源被写体にピントが合っていないレンズ位置でも焦点評価値のピークが検出される場合があり、このような焦点評価値のピーク位置を合焦位置として検出してしまうと、いわゆる偽合焦が生じ、点光源被写体にピントの合った画像を撮影することができなくなってしまう。たとえば、図４の下図に示す例において、フォーカスレンズ３２の駆動をレンズ位置Ｐ０から開始した場合には、点光源被写体にピントが合わないレンズ位置Ｐ２が、焦点評価値のピーク位置として検出されてしまい、これにより、レンズ位置Ｐ２が合焦位置として誤検出されることで、偽合焦が生じてしまう。

これに対して、本実施形態では、図５に示すように、フォーカスレンズ３２の駆動を開始すると（ステップＳ１０２）、第１焦点評価値の算出（ステップＳ１０３）とともに、飽和画素数の算出（ステップＳ１０４）を行い、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。

たとえば、図５に示す例では、フォーカスレンズ３２の駆動をレンズ位置Ｐ１０から開始する。この場合、フォーカスレンズ３２の駆動開始時のレンズ位置Ｐ１０では、点光源被写体の像が大きくボケるため、点光源被写体に対応する各撮像画素２２１の出力値は低く飽和判定値を超えないため、焦点検出エリア内の飽和画素数は小さくなる。なお、図５に示す例では、フォーカスレンズ３２の駆動開始時のレンズ位置Ｐ１０において、飽和画素数は最小値となっている。

一方、フォーカスレンズ３２が至近側に駆動して点光源被写体にピントが合ってくると、点光源被写体に対応する各撮像画素２２１の出力値は高くなり飽和判定値を超え始めるため、焦点検出エリア内の飽和画素数は増加する。たとえば、図５の下図に示す例では、レンズ位置Ｐ１０〜Ｐ１３において、フォーカスレンズ３２の駆動とともに飽和画素数が次第に増加するともに、飽和画素数の最大値が順次更新され、飽和画素数の最大値と最小値との差も大きくなる。また、図５に示す例では、レンズ位置Ｐ１３において飽和画素数が最大値となり、一方、レンズ位置Ｐ１３を超えると、点光源被写体の像にピントが合ってきて、点光源被写体の像に対応する撮像画素２２１の数が少なくなるため、焦点検出エリアＡＦＰ内の飽和画素数は小さくなる。そのため、図５に示すように、レンズ位置Ｐ１３までは、フォーカスレンズ３２の駆動とともに飽和画素数の最大値と最小値との差は増加し、レンズ位置Ｐ１３を超えると、飽和画素数の最大値と最小値との差は一定となっている。

そして、図５に示す例では、フォーカスレンズ３２がレンズ位置Ｐ１１まで駆動するまで、飽和画素数の最大値と最小値との差は所定数Ｓ１未満となっているため（ステップＳ１０６＝Ｎｏ）、第１焦点評価値に基づいて合焦位置の検出が行われる（ステップＳ１０７）。そして、フォーカスレンズ３２がレンズ位置Ｐ１１まで駆動した時点で、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上と判断され（ステップＳ１０６＝Ｙｅｓ）、演算対象となる焦点評価値が、第１焦点評価値から第２焦点評価値へと切り替えられる（ステップＳ１１０）。これにより、レンズ位置Ｐ１１以降においては、第２焦点評価値の算出が行われ（ステップＳ１１１）、第２焦点評価値に基づいて合焦位置の検出が行われることとなる（ステップＳ１１２）。

上述したように、第２焦点評価値は、第１焦点評価値よりも高い周波数帯域の周波数成分に基づく焦点評価値である。すなわち、第２焦点評価値は、低コントラスト被写体または低輝度被写体に対する検出精度は、第１焦点評価値には劣るものの、高輝度被写体に対する検出精度は、第１焦点評価値よりも高い。そのため、レンズ位置Ｐ１１以降において、第２焦点評価値を算出することで、図５に示すように、点光源被写体の合焦位置ではないレンズ位置Ｐ１２において、焦点評価値のピークが検出されてしまうことを有効に防止することができる。

一方、第２焦点評価値は、第１焦点評価値に比べて、高輝度被写体に対する検出精度が高いため、点光源被写体にピントの合うレンズ位置Ｐ１４において、第２焦点評価値のピークが検出されることとなる。これにより、カメラ制御部２１は、第２焦点評価値のピーク位置Ｐ１４を、合焦位置として適切に検出することができる（ステップＳ１１２＝Ｙｅｓ）。

以上のように、第１実施形態では、焦点検出エリアＡＦＰ内の飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１未満である場合に、焦点検出エリアＡＦＰに点光源を含む被写体は存在しないものと判断し、高周波数帯域ＨＰ１の周波数成分に基づく第１焦点評価値を用いて合焦位置の検出を行う。このように、被写体が点光源被写体に比べて低コントラストまたは低輝度の被写体である場合には、第２焦点評価値と比べて低コントラスト被写体または低輝度被写体に対する検出精度の高い第１焦点評価値を用いて合焦位置を検出することで、点光源被写体に比べて低コントラストまたは低輝度の被写体の検出精度を高めることができる。

一方、焦点検出エリアＡＦＰにおける飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上である場合には、焦点検出エリアＡＦＰに点光源を含む被写体が存在すると判断し、第２焦点評価値を用いて合焦位置の検出を行う。第２焦点評価値は、高周波数帯域ＨＰ１よりも周波数の高い高周波数帯域ＨＰ２の周波数成分に基づく焦点評価値であり、第１焦点評価値と比べて点光源被写体などの高輝度被写体に対する検出精度が高いため、被写体が点光源被写体である場合に、第２焦点評価値を用いて合焦位置を検出することで、点光源被写体などの高輝度被写体の検出精度を高めることができる。

なお、上述した第１実施形態では、第１焦点評価値と第２焦点評価値とを切り替える構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、周波数帯域の異なる３以上の焦点評価値を切り替える構成としてもよい。この場合、飽和画素数が多いほど、周波数帯域の高い高周波成分に基づく焦点評価値が算出されるように、焦点評価値を切り替えることが好適である。

《第２実施形態》
次いで、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、図１に示すカメラ１において、以下に説明するような構成を備え、かつ、以下に説明するように動作する以外は、上述した第１実施形態と同様の構成を有するものである。

第２実施形態に係るカメラ制御部２１は、以下のように、焦点検出エリアＡＦＰに対応する被写体が点光源被写体であるか否かを判断する。具体的には、カメラ制御部２１は、焦点検出エリアＡＦＰごとに飽和画素数を算出し、算出した飽和画素数が所定数Ｓ２以上であるか否かを判断する。そして、カメラ制御部２１は、焦点検出エリアＡＦＰ内の飽和画素数が所定数Ｓ２以上である場合に、この焦点検出エリアＡＦＰ内に対応する被写体は点光源被写体であると判断する。

そして、第２実施形態において、カメラ制御部２１は、焦点検出エリアＡＦＰに対応する被写体が点光源被写体ではないと判断した場合には、第１実施形態と同様に、上記式（１），（２）に基づいて、第１焦点評価値を算出する。一方、カメラ制御部２１は、焦点検出エリアＡＦＰに対応する被写体が点光源被写体であると判断した場合には、第１焦点評価値および第２焦点評価値とは異なる演算方法により、第３焦点評価値を算出する。以下に、第３焦点評価値の演算方法について説明する。

具体的には、カメラ制御部２１は、まず、上記式（２）に基づいて算出した第１焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｌを用い、下記式（５）に基づいて、フィルタ処理していない撮像画素２２１の出力値Ｉ（ｘ，ｙ）の積算値と、係数Ｋ_ｐを乗じた第１焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｌとの差をＡＦｖａｌ＿Ｐとして算出する。なお、Ｋ_ｐは０よりも大きく、かつ１以下の定数である。

ここで、図６は、撮像画素２２１の積算値と、第１焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｌとの関係を説明するための図である。点光源被写体にピントが合っていない場合には、点光源被写体の像はボケて大きくなるため、点光源被写体の像に対応する撮像画素２２１の数は多くなる。そのため、フィルタ処理を施していない焦点検出エリアＡＦＰ内の撮像画素２２１の積算値は、図６に示すように、点光源被写体にピントが合っていない場合に大きくなり、点光源被写体にピントが合っている場合に小さくなる傾向がある。一方、上述したように、第１焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｌは、被写体が点光源被写体である場合に、合焦位置から離れたレンズ位置においてもピークが検出される場合がある。そのため、被写体が点光源被写体である場合には、図６に示すように、撮像画素２２１の積算値と、係数Ｋ_ｐを乗じた第１焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｌとの差ＡＦｖａｌ＿Ｐを求めた場合に、ＡＦｖａｌ＿Ｐが合焦位置において最小となる傾向にある。

そこで、第２実施形態において、カメラ制御部２１は、ＡＦｖａｌ＿Ｐに基づいて合焦位置を検出するために、下記式（６）に示すように、各フォーカスレンズ位置におけるＡＦｖａｌ＿Ｐのうちの最大値Ｍａｘ（ＡＦｖａｌ＿Ｐ）と、各フォーカスレンズ位置のＡＦｖａｌ＿Ｐとの差を、フォーカスレンズ位置ごとに、第３焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｉとして算出する。これにより、第２実施形態において、カメラ制御部２１は、第３焦点評価値ＡＦｖａｌ＿Ｉがピークとなるレンズ位置を、点光源被写体の合焦位置として検出することができる。

次いで、第２実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図７は、第２実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。なお、以下のステップＳ２０３〜Ｓ２０６、ステップＳ２０９〜Ｓ２１１の処理は、焦点検出エリアＡＦＰごとに行ってもよいし、焦点調節に用いる焦点検出エリアＡＦＰが選択されている場合には、選択された焦点検出エリアＡＦＰのみについて行ってもよい。

まず、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４では、第１実施形態のステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様に、シャッターレリーズボタンが半押しされた場合に（ステップＳ２０１＝Ｙｅｓ）、フォーカスレンズ３２の駆動が開始されるとともに（ステップＳ２０２）、第１焦点評価値の算出（ステップＳ２０３）と、飽和画素数の算出（ステップＳ２０４）とが繰り返し行われる。

ステップＳ２０５では、カメラ制御部２１により、各焦点検出エリアＡＦＰで算出された飽和画素数が所定数Ｓ２以上であるか否かの判断が行われる。飽和画素数が所定数Ｓ２以上である場合には、焦点検出エリアＡＦＰ内の被写体は点光源を含むものと判断し、ステップＳ２０９に進む。一方、飽和画素数が所定数Ｓ２未満である場合には、焦点検出エリアＡＦＰ内の被写体は点光源を含まないものと判断し、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６では、飽和画素数が所定数Ｓ２未満であり、焦点検出エリアＡＦＰ内の被写体は点光源を含まないものと判断されているため、第１実施形態のステップＳ１０７と同様に、ステップＳ２０３で算出された第１焦点評価値に基づいて、合焦位置の検出が行われる。そして、第１焦点評価値に基づいて合焦位置を検出できた場合には、ステップＳ２０７に進み、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動する合焦駆動が行われ、その後、ステップＳ２０８において、合焦表示が行われる。一方、第１焦点評価値に基づいて合焦位置を検出できない場合には、ステップＳ２０３に戻り、第１焦点評価値の算出と、第１焦点評価値に基づく合焦位置の検出とが繰り返される。

一方、ステップＳ２０５において、飽和画素数が所定数Ｓ２以上であると判断された場合には、ステップＳ２０９に進み、カメラ制御部２１により、演算対象の焦点評価値が、第１焦点評価値から第３焦点評価値へと切り替えられる。具体的には、カメラ制御部２１は、上記式（１），（２）に基づく第１焦点評価値の算出を停止し、上記式（５）に基づいて、第３焦点評価値の算出を開始する。

そして、ステップＳ２１０では、カメラ制御部２１により、第３焦点評価値の算出が行われ、ステップＳ２１１では、カメラ制御部２１により、ステップＳ２１０で算出された第３焦点評価値に基づいて、合焦位置が検出できたか否かの判断が行われる。第３焦点評価値に基づいて合焦位置を検出できた場合には、ステップＳ２０７に進み、ステップＳ２１１で検出した合焦位置までフォーカスレンズ３２を駆動する合焦駆動が行われる。一方、第３焦点評価値に基づいて合焦位置を検出できない場合には、ステップＳ２１０に戻り、第３焦点評価値の算出と、第３焦点評価値に基づく合焦位置の検出とが繰り返される。

なお、第２実施形態では、ステップＳ２０９において、演算対象の焦点評価値が第１焦点評価値から第３焦点評価値へと切り替えられた後は、たとえ焦点検出エリアＡＦＰ内の飽和画素数が所定数Ｓ２未満となっても、第２焦点評価値に基づく合焦位置の検出が継続される。これは、演算対象の焦点評価値が第１焦点評価値から第３焦点評価値へと切り替えられた時点で、被写体が点光源被写体であると判断されているため、第３焦点評価値に基づいて合焦位置を検出することが好ましいためである。

次いで、被写体が点光源被写体である場合における、第２実施形態に係るカメラ１の動作について説明する。ここで、図８は、第２実施形態に係るカメラ１の動作を説明するための図である。

たとえば、図８に示す例において、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２の駆動をレンズ位置Ｐ３０から開始し（ステップＳ２０２）、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、第１焦点評価値の算出と（ステップＳ２０３）、飽和画素数の算出（ステップＳ２０４）とを繰り返す。フォーカスレンズ３２がレンズ位置Ｐ３１まで駆動するまでは、飽和画素数は所定数Ｓ２未満と判断され（ステップＳ２０５＝Ｎｏ）、第１焦点評価値に基づいて合焦位置の検出が行われる（ステップＳ２０６）。そして、フォーカスレンズ３２がレンズ位置Ｐ３１まで駆動した時点で、飽和画素数が所定数Ｓ２以上と判断され（ステップＳ２０５＝Ｙｅｓ）、これにより、演算対象の焦点評価値が、第１焦点評価値から第３焦点評価値へと切り替わり（ステップＳ２０９）、第３焦点評価値に基づいて合焦位置の検出が行われることとなる（ステップＳ２１１）。

上述したように、第３焦点評価値は、撮像画素２２１の積算値を加味した焦点評価値であり、点光源被写体の検出に適した焦点評価値となっている。すなわち、第３焦点評価値では、点光源被写体に対する検出精度は第１焦点評価値よりも優れているため、被写体が点光源被写体であると判断されたレンズ位置Ｐ３１以降において、第３焦点評価値に基づいて合焦位置を検出することで、図８に示すように、点光源被写体の合焦位置ではないレンズ位置Ｐ３２において、焦点評価値のピークが検出されてしまうことを有効に防止することができるとともに、点光源被写体の合焦位置であるレンズ位置Ｐ３３において、焦点評価値のピークを適切に検出することができる。

以上のように、第２実施形態では、焦点検出エリアＡＦＰにおける飽和画素数が所定数Ｓ２未満である場合には、焦点検出エリアＡＦＰに点光源を含む被写体は存在しないものと判断し、第１焦点評価値を用いて焦点検出を行うことで、点光源被写体ではない被写体を適切に検出することができる。一方、第２実施形態では、焦点検出エリアＡＦＰにおける飽和画素数が所定数Ｓ２以上である場合には、焦点検出エリアＡＦＰに点光源を含む被写体が存在すると判断し、第３焦点評価値を用いて焦点検出を行う。第３焦点評価値は、点光源被写体を適切に検出するために撮像画素２２１の積算値を加味して算出された焦点評価値であり、第１焦点評価値と比べて点光源被写体に対する検出精度が高い。そのため、被写体が点光源被写体である場合に、第３焦点評価値を用いて合焦位置を検出することで、点光源被写体などの高輝度被写体の検出精度を高めることができる。

《第３実施形態》
次いで、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、図１に示すカメラ１において、以下に説明するような構成を備え、かつ、以下に説明するように動作する以外は、上述した第１実施形態と同様の構成を有するものである。

第３実施形態において、カメラ制御部２１は、上記式（１），（２）に基づいて、焦点評価値を算出し、算出した焦点評価値に基づいて、焦点評価値がピークとなるレンズ位置（焦点評価値のピーク位置）を検出する。さらに、カメラ制御部２１は、ピーク位置近傍の焦点評価値に基づいて、これら焦点評価値のピーク位置が合焦位置であるか否かを判断する。具体的には、カメラ制御部２１は、ピーク位置近傍の焦点評価値が、後述する検出条件を満たす場合に、焦点評価値のピーク位置が合焦位置であると判断し、焦点評価値のピーク位置を合焦位置として検出する。

ここで、図９は、合焦位置の検出条件を説明するための図である。たとえば、図９に示す例では、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値の検出を行うことで、ピーク値近傍のレンズ位置Ｐ４１〜Ｐ４５において、５点の焦点評価値が検出されたものとする。この場合、カメラ制御部２１は、まず、これら５点の焦点評価値のうち、最大の焦点評価値（レンズ位置Ｐ４３）が所定値Ｖ１以上であるか否かを判断する。さらに、カメラ制御部２１は、これら５点の焦点評価値のうち、最大の焦点評価値（レンズ位置Ｐ４３）と最小の焦点評価値（レンズ位置Ｐ４１）とを通る直線Ｍ１を算出し、この直線Ｍ１の傾きが所定値Ｖ２以上であるか否かを判断する。そして、カメラ制御部２１は、５点の焦点評価値のうち、最大の焦点評価値（レンズ位置Ｐ４３）が所定値Ｖ１以上であり、かつ、最大の焦点評価値（レンズ位置Ｐ４３）と、最小の焦点評価値（レンズ位置Ｐ４１）とを通る直線Ｍ１の傾きが所定値Ｖ２以上であるという第１検出条件を満たす場合に、検出した焦点評価値のピーク位置を、合焦位置として検出する。

さらに、第３実施形態に係るカメラ制御部２１は、ピーク位置近傍の焦点評価値のうち、最大の焦点評価値を算出したレンズ位置において、飽和画素数を算出する。そして、カメラ制御部２１は、算出した飽和画素数が所定数Ｓ３以上であるか否かを判断し、飽和画素数が所定数Ｓ３以上である場合には、偽合焦を防止するために、焦点評価値のピーク位置が合焦位置として検出され難くなるように、合焦位置の検出条件を切り替える。具体的には、カメラ制御部２１は、飽和画素数が所定数Ｓ３以上である場合には、合焦位置の検出条件を、上述した第１検出条件から、第１検出条件よりも合焦位置が検出され難い第２検出条件に切り替える。

たとえば、図９に示す例において、カメラ制御部２１は、まず、ピーク位置近傍の５点の焦点評価値（レンズ位置Ｐ４１〜Ｐ４５）のうち、最大の焦点評価値を算出したレンズ位置Ｐ４３において飽和画素数を算出し、算出した飽和画素数が所定数Ｓ３以上である場合に、合焦位置の検出条件を第１検出条件から第２検出条件に切り替える。たとえば、図９に示す例においては、レンズ位置Ｐ４３における飽和画素数が所定数Ｓ３以上であるため、カメラ制御部２１は、所定値Ｖ１の値をＶ１より大きい値であるＶ１’に変更し、所定値Ｖ２の値をＶ２より大きい値であるＶ２’に変更する。これにより、飽和画素数が所定数Ｓ３以上である場合には、ピーク位置近傍の５点の焦点評価値のうち、最大の焦点評価値（レンズ位置Ｐ４３）が所定値Ｖ１よりも大きいＶ１’以上であり、かつ、最大の焦点評価値（レンズ位置Ｐ４３）と最小の焦点評価値（レンズ位置Ｐ４１）とを通る直線Ｍ１の傾きが所定値Ｖ２よりも大きいＶ２’以上であるという第２検出条件を満たす場合に、検出した焦点評価値のピーク位置が、合焦位置として検出されることとなる。

ここで、図９に示している焦点評価値は、点光源被写体にピントの合っていないレンズ位置において検出されたものであり、これら焦点評価値のピーク位置を合焦位置として誤検出してしまうと、偽合焦が生じてしまうこととなる。このような場合でも、第３実施形態では、最大の焦点評価値を算出したレンズ位置Ｐ４３における飽和画素数が所定数Ｓ３以上となる場合に、所定値Ｖ１の値をＶ１より大きい値であるＶ１’に変更し、所定値Ｖ２の値をＶ２より大きい値であるＶ２’に変更することで、ピーク位置近傍の５点の焦点評価値が第２検出条件を満すことができず、焦点評価値のピーク位置が合焦位置として検出さないため、偽合焦が生じることを有効に防止することができる。

なお、所定数Ｓ３は、第２実施形態における所定数Ｓ２よりも小さい値とすることが好適である。第３実施形態は、被写体を点光源被写体と判断できるとまでは言えない状況においても、被写体が点光源被写体である可能性がある場合に、合焦位置ではない可能性のある焦点評価値のピーク位置について合焦位置の検出条件を厳しくすることで、合焦位置ではない焦点評価値のピーク位置を合焦位置として誤検出してしまうことを防止することを目的としているためである。また、所定値Ｖ１，Ｖ１’，Ｖ２，Ｖ２’は特に限定されないが、たとえば、所定値Ｖ１’は所定値Ｖ１の数倍の大きさとすることができ、また、所定値Ｖ２’も所定値Ｖ２の数倍の大きさとすることができる。

次いで、第３実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図１０は、第３実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。なお、以下のステップＳ３０３〜Ｓ３０９の処理は、焦点検出エリアＡＦＰごとに行ってもよいし、焦点調節に用いる焦点検出エリアＡＦＰが選択されている場合には、選択された焦点検出エリアＡＦＰのみについて行ってもよい。

まず、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４では、第１実施形態のステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様に、シャッターレリーズボタンが半押しされた場合に（ステップＳ３０１＝Ｙｅｓ）、フォーカスレンズ３２の駆動が開始されるとともに（ステップＳ３０２）、焦点評価値の算出（ステップＳ３０３）と、飽和画素数の算出（ステップＳ３０４）とが繰り返し行われる。

そして、ステップＳ３０５では、カメラ制御部２１により、焦点評価値のピークが検出されたか否かの判断が行われる。焦点評価値のピークが検出された場合には、ステップＳ３０６に進み、一方、焦点評価値のピークが検出されていない場合には、ステップＳ３０３に戻り、焦点評価値の算出が繰り返される。

ステップＳ３０６では、カメラ制御部２１により、ステップＳ３０５で検出されたピーク位置近傍の焦点評価値のうち、焦点評価値が最大となるレンズ位置の飽和画素数が所定数Ｓ３以上であるか否かの判断が行われる。焦点評価値が最大となるレンズ位置の飽和画素数が所定数Ｓ３未満である場合には、ステップＳ３０７に進み、一方、焦点評価値が最大となるレンズ位置の飽和画素数が所定数Ｓ３以上である場合には、ステップＳ３０８に進む。

ステップＳ３０７では、飽和画素数が所定数Ｓ３未満であると判断されているため、カメラ制御部２１により、合焦位置の検出条件が第１検出条件に設定され、第１検出条件により合焦位置の検出が行われる。たとえば、カメラ制御部２１は、合焦位置の検出条件として、ピーク位置近傍の５点の焦点評価値のうち、最大の焦点評価値が所定値Ｖ１以上であり、かつ、最大の焦点評価値と最小の焦点評価値とを通る直線Ｍ１の傾きが所定値Ｖ２以上であるという第１検出条件を設定し、ピーク位置近傍の焦点評価値がこの第１検出条件を満たす場合に、検出した焦点評価値のピーク位置を合焦位置として検出する。

一方、ステップＳ３０６で、飽和画素数が所定数Ｓ３以上であると判断された場合には、ステップＳ３０８に進み、ステップＳ３０８において、カメラ制御部２１により、第２検出条件による合焦位置の検出が行われる。たとえば、カメラ制御部２１は、合焦位置の検出条件として、ピーク位置近傍の５点の焦点評価値のうち、最大の焦点評価値が所定値Ｖ１よりも大きいＶ１’以上であり、かつ、最大の焦点評価値と最小の焦点評価値とを通る直線Ｍ１の傾きが所定値Ｖ２よりも大きいＶ２’以上であるという第２検出条件を設定し、ピーク位置近傍の焦点評価値がこの第１検出条件を満たす場合に、検出した焦点評価値のピーク位置を合焦位置として検出する。

ここで、図９に示す例では、ピーク位置近傍の５つの焦点評価値のうちの最大値（レンズ位置Ｐ４３）は所定値Ｖ１以上であり、また、図示していないが、直線Ｍ１の傾きは所定値Ｖ２以上となっているため、合焦位置の検出条件が第１検出条件の場合には、これら５つの焦点評価値は第１検出条件を満たし、これら５つの焦点評価値のピーク位置が合焦位置として検出されることとなる。これに対して、合焦位置の検出条件が第１検出条件から第２検出条件へと切り替えられた場合、ピーク位置近傍の５つの焦点評価値のうちの最大値（レンズ位置Ｐ４３）は所定値Ｖ１’未満であるため、これら５つの焦点評価値は第２検出条件を満たさず、これら５つの焦点評価値のピーク位置は合焦位置として検出されないこととなる。

そして、ステップＳ３０９では、カメラ制御部２１により、ステップＳ３０７またはステップＳ３０８での検出結果に基づいて、合焦位置を検出できたか否かの判断が行われる。合焦位置を検出できた場合には、ステップＳ３１０に進み、合焦駆動が行われ、その後、ステップＳ３１１に進み、合焦表示が行われる。一方、合焦位置が検出できない場合には、ステップＳ３０３に戻り、焦点評価値の算出と、第１検出条件または第２検出条件による合焦位置の検出とが繰り返し行われる。

以上のように、第３実施形態では、ピーク位置近傍における焦点評価値のうち、焦点評価値が最大となるレンズ位置における飽和画素数が所定数Ｓ３以上となる場合に、合焦位置の検出条件を第１検出条件から、第１検出条件よりも合焦位置が検出され難い第２検出条件に切り替える。これにより、第３実施形態では、飽和画素数が所定数Ｓ３以上となり、被写体が点光源被写体である可能性がある場合に、焦点位置の検出条件を第１検出条件よりも合焦位置が検出され難い第２検出条件に切り替えることで、被写体にピントが合っていないレンズ位置で焦点評価値のピークが検出された場合でも、このような焦点評価値のピーク位置を合焦位置として誤検出してしまうことを有効に防止することができる。

なお、上述した第３実施形態においては、ピーク位置近傍における焦点評価値のうち焦点評価値が最大となるレンズ位置における飽和画素数が所定数Ｓ３以上となる場合に、合焦位置の検出条件を第１検出条件から第２検出条件へと切り替える構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、焦点評価値のピーク位置近傍において算出した複数の飽和画素数のうち、最も大きい飽和画素数が所定数Ｓ３以上である場合に、合焦位置の検出条件を切り替える構成としてもよい。たとえば、図９に示す例では、焦点評価値のピーク位置近傍において算出した複数の飽和画素数（レンズ位置Ｐ４１〜Ｐ４５）のうち、レンズ位置Ｐ４４の飽和画素数が最大となるため、この飽和画素数（レンズ位置Ｐ４４）が所定数Ｓ３以上である場合に、合焦位置の検出条件を切り替える構成とすることができる。あるいは、ピーク位置近傍の焦点評価値に限らず、焦点検出を開始してから現在までに算出した飽和画素数のうち、最大の飽和画素数が所定数Ｓ３以上となる場合に、合焦位置の検出条件を切り替える構成としてもよい。

さらに、焦点評価値のピーク位置近傍において算出した複数の飽和画素数のうち、最大の飽和画素数と最小の飽和画素数との差が所定数Ｓ４以上となる場合に、合焦位置の検出条件を切り替える構成としてもよい。たとえば、図９に示す例では、焦点評価値のピーク位置近傍のレンズ位置Ｐ４１〜Ｐ４５で算出された複数の飽和画素数のうち、飽和画素数の最大値（レンズ位置Ｐ４４）と飽和画素数の最小値（レンズ位置Ｐ４１）との差が所定数Ｓ４以上となる場合に、合焦位置の検出条件を切り替える構成としてもよい。あるいは、ピーク位置近傍の焦点評価値に限らず、焦点検出を開始してから現在までに算出した複数の飽和画素数のうち、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ４以上となる場合に、合焦位置の検出条件を切り替える構成としてもよい。なお、所定数Ｓ４は特に限定されないが、第２実施形態における所定数Ｓ２よりも小さい値とすることが好適である。

また、上述した第３実施形態では、ピーク位置近傍の焦点評価値のうち、焦点評価値の最大値が所定値Ｖ１（またはＶ１’）以上であり、かつ、焦点評価値の最大値と焦点評価値の最小値とを通る直線Ｍ１の傾きが所定値Ｖ２（またはＶ２’）以上である場合に、焦点評価値のピーク位置を合焦位置として検出する合焦位置の検出条件を例示したが、合焦位置の検出条件は上述した例に限定されない。たとえば、上述した合焦位置の検出条件に加えて、あるいは、上述した合焦位置の検出条件に代えて、焦点評価値の最大値と焦点評価値の最小値との差が所定値Ｖ３以上となることを、合焦位置の検出条件としてもよい。この場合、飽和画素数が所定数Ｓ３以上である場合には、焦点評価値の最大値と焦点評価値の最小値との差が所定値Ｖ３よりも高いＶ３’となる場合に、焦点評価値のピーク位置を合焦位置として検出する構成とすることができる。

あるいは、焦点評価値のピーク位置近傍の焦点評価値の対称性を、合焦位置の検出条件としてもよい。たとえば、図９に示す例において、ピーク位置近傍の５点の焦点評価値（レンズ位置Ｐ４１〜Ｐ４５）のうち、レンズ位置Ｐ４１の焦点評価値とレンズ位置Ｐ４３の焦点評価値とを通る直線Ｍ１の傾きの絶対値Ｋ１と、レンズ位置Ｐ４３の焦点評価値とレンズ位置Ｐ４５の焦点評価値とを通る直線Ｍ２の傾きの絶対値Ｋ２との比率を算出し、当該比率（Ｋ１／Ｋ２）が１を中心とする所定の数値範囲Ｒ１内となることを、合焦位置の検出条件として用いてもよい。この場合、飽和画素数が所定数Ｓ３以上となる場合には、上記比率（Ｋ１／Ｋ２）が所定の数値範囲Ｒ１よりも狭い数値範囲Ｒ２内となる場合に、焦点評価値のピーク位置を合焦位置として検出する構成とすることができる。

さらに、上述した第３実施形態では、第１検出条件と第２検出条件とを切り替える構成を例示したが、合焦位置の検出し易さの異なる３以上の検出条件を切り替える構成としてもよい。この場合、飽和画素数が多いほど、合焦位置が検出し難い検出条件が設定されるように、合焦位置の検出条件を切り替えることが好適である。

《第４実施形態》
次いで、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態に係るカメラ１は、図１に示す第１実施形態のカメラ１と同様の構成を備え、かつ、以下に説明するように動作すること以外は、上述した第１実施形態と同様に動作する。以下に、図１１を参照して、第４実施形態に係るカメラ１の動作を説明する。なお、図１１は、第４実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ４０１〜Ｓ４０３では、第１実施形態のステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様に、シャッターレリーズボタンが半押しされたか否かの判断が行なわれ（ステップＳ４０１）、シャッターレリーズボタンが半押しされた場合に（ステップＳ４０１＝Ｙｅｓ）、フォーカスレンズ３２の駆動が開始され（ステップＳ４０２）、第１焦点評価値の算出が行われる（ステップＳ４０３）。

また、ステップＳ４０４では、カメラ制御部２１により、第１実施形態のステップＳ１１１と同様に、第２焦点評価値の算出が行われる。このように、第４実施形態では、シャッターレリーズボタンが半押しされた場合に、第１焦点評価値の算出と第２焦点評価値の算出とが並行して行われる。

ステップＳ４０５〜Ｓ４０７では、第１実施形態のステップＳ１０４〜Ｓ１０６と同様に、飽和画素数の算出が行われ（ステップＳ４０５）、算出した飽和画素数の最大値および最小値を記憶する処理が行われる（ステップＳ４０６）。そして、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上であるか否かの判断が行われる（ステップＳ４０７）。

飽和画素数の最大値と最小値の差が所定数Ｓ１未満である場合には（ステップＳ４０７＝Ｎｏ）、焦点検出エリアＡＦＰ内の被写体は点光源を含まないものと判断され、ステップＳ４０８に進み、カメラ制御部２１により、ステップＳ４０３で算出した第１焦点評価値に基づいて合焦位置の検出が行われる。そして、第１焦点評価値に基づいて合焦位置を検出できたか否かの判断が行われ（ステップＳ４０９）、合焦位置を検出できた場合には（ステップＳ４０９＝Ｙｅｓ）、ステップＳ４１０に進み、合焦駆動が行われ、続くステップＳ４１１で、合焦表示が行われる。一方、第１焦点評価値に基づいて合焦位置を検出できない場合には、ステップＳ４０３に戻り、飽和画素数の最大値と最小値の差が所定数Ｓ１未満である間、第１焦点評価値および第２焦点評価値の算出と、第１焦点評価値に基づく合焦位置の検出とが繰り返される。

また、ステップＳ４０７において、飽和画素数の最大値と最小値の差が所定数Ｓ１以上となった場合には（ステップＳ４０７＝Ｙｅｓ）、焦点検出エリアＡＦＰ内の被写体は点光源を含むものと判断され、ステップＳ４１２に進む。ステップＳ４１２では、カメラ制御部２１により、ステップＳ４０４または後述するステップＳ４１５で算出した第２焦点評価値に基づいて合焦位置の検出が行われる。そして、ステップＳ４１３では、カメラ制御部２１により、第２焦点評価値に基づいて合焦位置を検出できたか否かの判断が行われる。合焦位置を検出できた場合には、ステップＳ４１０に進み、ステップＳ４１２で検出された合焦位置までフォーカスレンズ３２を駆動する合焦駆動が行われ、続くステップＳ４１１において、合焦表示が行われる。

一方、第２焦点評価値に基づいて合焦位置を検出できない場合には、ステップＳ４１４に進み、ステップＳ４１４において、第１焦点評価値の算出が行われ、続くステップＳ４１５において、第２焦点評価値の算出が行われる。そして、ステップＳ４１２に戻る。このように、第４実施形態でも、一度、飽和画素数の最大値と最小値の差が所定数Ｓ１以上となった後は、飽和画素数の最大値と最小値の差が所定数Ｓ１未満となったか否かに拘わらず、第１焦点評価値および第２焦点評価値の算出と、第２焦点評価値に基づく合焦位置の検出とが繰り返される。

以上のように、第４実施形態では、第１焦点評価値と第２焦点評価値とを並行して算出し、飽和画素数の最大値と最小値の差が所定数Ｓ１未満である場合には、第１焦点評価値に基づいて合焦位置を検出し、一方、飽和画素数の最大値と最小値の差が所定数Ｓ１以上となった場合には、第２焦点評価値に基づいて合焦位置を検出する。これにより、第４実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上となったタイミングで、複数の第２焦点評価値が算出されているため、飽和画素数の最大値と最小値の差が所定数Ｓ１以上となって直ぐに、第２焦点評価値に基づいて合焦位置を検出することができる。

なお、第４実施形態では、第１焦点評価値と第２焦点評価値とを並行して算出し、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１未満である場合には、第１焦点評価値に基づいて合焦位置を検出し、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上となった場合に、第２焦点評価値に基づいて合焦位置を検出する構成としたが、たとえば、第１焦点評価値と第２焦点評価値とを並行して算出し、飽和画素数数が所定数Ｓ２未満である場合に、第１焦点評価値に基づいて合焦位置を検出し、飽和画素数が所定数Ｓ２以上である場合に、第２焦点評価値に基づいて合焦位置を検出する構成としてもよい。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

すなわち、本発明は、上述した実施形態に限定されず、たとえば、上述した第１〜第４実施形態を適宜組み合わせてもよい。また、第１実施形態と第３実施形態、第２実施形態と第３実施形態、または第３実施形態と第４実施形態とを同時に実施することも可能である。この場合、第１実施形態、第２実施形態、または第４実施形態において、被写体が点光源被写体であると判断され、第１焦点評価から第２焦点評価値または第３焦点評価値に切り替えられた場合には、第３実施形態を実施しない構成とすることもできる。

また、上述した第１実施形態では、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上となった場合に、演算対象の焦点評価値を、第１焦点評価値から第２焦点評価値に切り替える構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、第１焦点評価値と第２焦点評価値とを並行して算出しておき、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上となるまでは、第１焦点評価値を用いて焦点検出を行い、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上となった場合に、第２焦点評価値を用いて焦点検出を行う構成とすることができる。

同様に、上述した第２実施形態では、飽和画素数が所定数Ｓ２以上となった場合に、演算対象の焦点評価値を、第１焦点評価値から第３焦点評価値に切り替える構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、第１焦点評価値と第３焦点評価値とを並行して算出しておき、飽和画素数が所定数Ｓ２以上となるまでは、第１焦点評価値を用いて焦点検出を行い、飽和画素数が所定数Ｓ２以上となった場合に、第３焦点評価値を用いて焦点検出を行う構成とすることができる。

また、上述した実施形態は、オートフォーカスモードがＡＦ−Ｓモードである場合に行うことができ、また、オートフォーカスモードがＡＦ−Ｆモードである場合にも行うことができる。なお、ＡＦ−Ｓモードとは、シャッターレリーズボタンの半押しがされた場合に、焦点検出結果に基づき、フォーカスレンズ３２を駆動させた後は、一度調節したフォーカスレンズ３２の位置を固定し、そのフォーカスレンズ位置で撮影するモードである。なお、ＡＦ−Ｓモードは、静止画撮影に適したモードであり、通常、静止画撮影を行う際に選択される。また、ＡＦ−Ｆモードとは、シャッターレリーズボタンの操作の有無に関係なく、焦点検出結果に基づきフォーカスレンズ３２を駆動し、その後、焦点状態の検出を繰り返し行い、焦点状態が変化した場合には、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動を行なうモードである。なお、ＡＦ−Ｆモードは、動画撮影に適したモードであり、通常、動画撮影を行う際に選択される。

さらに、上述した実施形態において、第２焦点評価値に基づく合焦位置の検出条件を追加してしてもよい。たとえば、第１実施形態のステップＳ１０６または第４実施形態のステップＳ４０７において、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上であるか否かの判断に加えて、または、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上であるか否かの判断に代えて、被写界の輝度が所定値Ｓ４以上であるか否かを判断する構成としてもよい。たとえば、この場合、飽和画素数の最大値と最小値との差が所定数Ｓ１以上であり、かつ、被写界の輝度が所定値Ｓ４以上である場合に、第２焦点評価値に基づいて合焦位置を検出し、それ以外の場合には、第１焦点評価値に基づいて合焦位置を検出する構成とすることができる。また、この場合、被写界の輝度は、焦点検出開始時の輝度を検出する構成としてもよいし、あるいは、焦点検出開始時からの最大輝度値を検出する構成としてもよい。さらに、この場合に、撮影画面を複数の領域に分割し、分割した領域ごとに測光を行う多分割測光（マルチパターン測光）で被写界の輝度を計測してもよいし、あるいは、少なくとも１つの焦点検出エリアＡＦＰを含む所定領域内において測光を行うスポット測光により被写界の輝度を計測してもよい。なお、上記所定値は、特に限定されないが、昼間の屋外であるか否かを判定可能な値とすることが好ましい。これにより、昼間の屋外での撮影時に太陽光に反射した葉や花などを撮影する場面においても、焦点検出精度を高めることができる。

また、上記の条件に加えて、または、上記の条件に代えて、たとえば、晴天日陰モードのホワイトバランスが設定されていることを条件として追加する構成としてもよい。この場合も、昼間の屋外での撮影時に、太陽光に反射した葉や花などを撮影する場面における焦点検出精度を高めることができる。また、第２実施形態のステップＳ２０５または第３実施形態のステップＳ３０５において、飽和画素数が所定数Ｓ２，Ｓ３以上であるか否かを判断する場合に、上述した条件を追加する構成としてもよい。

なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。

１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部

Claims (4)

1. フォーカスレンズを有する光学系を通過した被写体の像を撮像し、画素ごとの信号を出力する撮像部と、
   前記フォーカスレンズが前記光学系の光軸方向に移動した複数の位置において、前記撮像部で前記像を撮像して出力された前記信号から焦点評価値を算出し、前記焦点評価値に基づいて前記像が前記撮像部の撮像面に合焦する前記フォーカスレンズの位置を検出する合焦位置検出部と、
   前記複数の位置において撮像して出力された前記信号が所定の値以上である前記画素の数の最大値と最小値の差が所定の値以上となると、前記合焦位置検出部における前記焦点評価値の算出を、前記信号の第１の周波数の成分の積算値に基づいた第１の焦点評価値算出から、前記第１の周波数より高周波である第２の周波数の成分の積算値に基づいた第２の焦点評価値算出に切り替える評価値算出切り替え部と、
   を備える撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置であって、
   前記評価値算出切り替え部は、前記焦点評価値の算出方法の切り替えを行うと、前記信号が所定の値以上である前記画素の数を算出しない撮像装置。
3. 請求項１に記載の撮像装置であって、
   前記評価値算出切り替え部は、前記信号に基づく画像のホワイトバランスの設定の情報により前記焦点評価値の算出方法を切り替える撮像装置。
4. 請求項１に記載の撮像装置であって、
   前記評価値算出切り替え部は、前記被写体の像の輝度の情報により前記焦点評価値の算出方法を切り替える撮像装置。

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