JP6811114B2 - 撮像装置および焦点調節方法 - Google Patents

Description

本発明は、夜景撮影時における点光源のような被写体に対しても正確に合焦検出可能な撮像装置および焦点調節方法に関する。

撮像装置に備えられた撮影レンズの自動焦点検出の方式として、従来よりコントラストＡＦ方式が使用されている。このコントラストＡＦは、撮影レンズによって形成された被写体像のコントラスト値を算出し、このコントラスト値がピーク値となるように撮影レンズの位置を制御する方式である。

この従来のコントラストＡＦによって合焦検出を行うと、被写体が点光源の場合には、偽合焦点にピントが合ってしまうおそれがある。そこで、撮影レンズの位置ごとに、被写体像の被写体輝度を検出し、対応する撮影レンズの位置における輝度評価値に応じてコントラス値を補正し、補正された補正コントラスト値に基づいて、撮影レンズの合焦位置を検出するようにした撮像装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−１７５１１９号公報

上述の特許文献１に記載の撮像装置によれば、被写体が点光源であっても撮影レンズの合焦位置を正確に検出することができる。しかし、点光源の電源が商用周波数等で変動する場合には、フリッカによる輝度変動が発生し、このフリッカによる輝度変更の影響を受けて、撮影レンズの合焦位置を正確に検出することができない。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、点光源の輝度がフリッカ等により変動する場合であっても、撮影レンズの合焦位置を正確に検出することが可能な撮像装置および焦点調節方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明に係る撮像装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を介して被写体像を撮像して画像データを生成する撮像素子と、上記画像データに基づいてコントラストを示す焦点評価値を上記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する焦点評価値算出手段と、上記画像データに基づいて輝度を示す輝度評価値を上記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する輝度評価値算出手段と、上記輝度評価値に基づいて、上記焦点評価値を補正して補正焦点評価値を算出し、該補正焦点評価値に基づいて第１の合焦位置を算出する第１の合焦位置算出手段と、上記輝度評価値の極小に基づいて第２の合焦位置を算出する第２の合焦位置算出手段と、上記フォーカスレンズを上記合焦位置に移動させるように上記フォーカスレンズの位置を制御する焦点制御手段と、上記輝度評価値に基づいて光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、上記第２の合焦位置算出手段の動作を禁止する、または上記第２の合焦位置算出手段の出力に基づく上記焦点制御手段の動作を禁止する禁止手段と、を具備する。

第２の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記画像データに基づいて飽和画素の数を示す飽和画素カウント値を上記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する飽和画素カウント手段と、上記飽和画素カウント値の極小に基づいて第３の合焦位置を算出する第３の合焦位置算出手段を有し、上記禁止手段は、上記輝度評価値に基づいて光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、上記第３の合焦位置算出手段の動作を禁止する、または上記第３の合焦位置算出手段の出力に基づく上記焦点制御手段の動作を禁止する。

第３の発明に係る撮像装置は、上記第１または第２の発明において、上記禁止手段は、上記焦点評価値がピークとなるレンズ位置を含むレンズ位置の所定の範囲内の輝度評価値にて、上記焦点評価値がピークとなるレンズ位置の上記輝度評価値が最小値ではない場合に、光源フリッカの影響が大きいと判定する。
第４の発明に係る撮像装置は、上記第１または第２の発明において、上記禁止手段は、上記焦点評価値がピークとなるレンズ位置の輝度評価値が、上記所定範囲の両端のレンズ位置の輝度評価値の少なくとも一方よりも大きい場合に、光源フリッカの影響が大きいと判定する。

第５の発明に係る撮像装置は、上記第１または第２の発明において、上記禁止手段は、上記所定範囲にて上記レンズ位置に応じて上記輝度評価値が増加から減少に変化する回数が所定値より多い場合に、光源フリッカの影響が大きいと判定する。
第６の発明に係る撮像装置は、上記第５の発明において、上記禁止手段は、上記光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、上記第１の合焦位置算出手段は、上記焦点評価値のピークに対応する上記輝度評価値が上記所定範囲内で極小値である場合に、上記輝度評価値のフリッカ成分を除去する処理を行って補正輝度評価値を算出し、該補正輝度評価値に基づいて上記焦点評価値を補正して補正焦点評価値を算出する。
第７の発明に係る撮像装置は、上記第５の発明において、上記禁止手段は、上記光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、上記第１の合焦位置算出手段は、上記焦点評価値のピークに対応する上記輝度評価値が上記所定範囲内で極小値ではなく、かつ、上記焦点評価値のピークとなる上記レンズ位置が複数ある場合に、上記輝度評価値のフリッカ成分を除去する処理を行って補正輝度評価値を算出し、該補正輝度評価値に基づいて上記焦点評価値を補正して補正焦点評価値を算出する。

第８の発明に係る撮像装置は、上記第１ないし第５の発明において、上記禁止手段が、上記光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、上記第１の合焦位置算出手段は、上記焦点評価値のピークとなる上記レンズ位置が複数ある場合に、該複数のピークに対応する焦点評価値の最大値と２番目に大きい焦点評価値の間の極小位置に基づいて合焦位置を演算する。

第９の発明に係る焦点調節方法は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を介して被写体像を撮像して画像データを生成し、上記画像データに基づいてコントラストを示す焦点評価値を上記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出し、上記画像データに基づいて輝度を示す輝度評価値を上記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出し、上記輝度評価値に基づいて、上記焦点評価値を補正して補正焦点評価値を算出し、該補正焦点評価値に基づいて第１の合焦位置を算出し、上記輝度評価値の極小に基づいて第２の合焦位置を算出し、上記フォーカスレンズを上記合焦位置に移動させるように上記フォーカスレンズの位置を制御し、上記輝度評価値に基づいて光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、上記第２の合焦位置の算出動作を禁止し、または上記第２の合焦位置の算出結果に基づく上記フォーカスレンズの位置の制御動作を禁止する。

本発明によれば、点光源の輝度がフリッカ等により変動する場合であっても、撮影レンズの合焦位置を正確に検出することが可能な撮像装置および焦点調節方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係わるカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係わるカメラのメイン動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係わるカメラのピーク検出〜合焦位置駆動までの動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係わるカメラのピーク検出〜合焦位置駆動までの動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、ＡＦ評価値と輝度評価値の関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、点光源適正判定の輝度評価値変動による偽合焦の例を示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、輝度評価値の大小判定で真と判定される場合を示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、ピーク検出位置が２回あり、極小値で合焦位置を演算する場合を示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、輝度評価値の大小判定が偽だが、連続性判定で真と判定される場合を示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、輝度評価値の大小判定が偽だが、連続性判定で真と判定される場合の他の例を示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、輝度評価値の大小判定が偽だが、連続性判定で真と判定される場合の更に他の例を示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、輝度評価値のフリッカ補正ができる場合を示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、輝度評価値のフリッカ補正ができる場合の他の例を示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、ＡＦ評価値のピークで合焦位置演算を行う場合を示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、輝度評価値の極小値で合焦位置演算を行う場合を示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、輝度評価値または飽和画素カウント値の極小位置の信頼性判定を示すグラフである。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、輝度評価値または飽和画素カウント値の極小位置の信頼性判定の他の例を示すグラフである。

以下、本発明を適用したカメラを用いて好ましい実施形態について説明する。本発明の一実施形態に係わるカメラは、デジタルカメラであり、概略、撮像素子２１を有し、この撮像素子２１によって被写体像を画像データに変換し、この変換された画像データに基づいて、被写体像を表示装置２８にライブビュー表示する。撮影時には、撮影者はライブビュー表示を観察し、構図やシャッタチャンスを決定する。操作部３０中のレリーズ釦の半押しがなされると、コントラストＡＦによって撮影レンズ１の自動焦点調節を行い、さらにレリーズ釦の全押しがなされると撮影を行う。撮影時に得られた画像データを画像処理回路２６によって画像処理し、画像処理した画像データをメモリ３１に記録する。

また、本実施形態におけるカメラは、画像データから輝度を表す輝度評価値を算出し、この輝度評価値に基づいて焦点評価値を補正して補正焦点評価値を算出し、この補正焦点評価値に基づいて第１の合焦位置を算出する（例えば、図３のＳ１３ａ、図４のＳ４１Ｔｈ１未満→Ｓ４３Ｔｈ２以上、図３のＳ２３→Ｓ２９、Ｓ２５→Ｓ３９、図４のＳ４９、図１２−１４等参照）。また、輝度評価値の極小に基づいて第２の合焦位置を算出する（例えば、図４のＳ４１Ｔｈ１以上→Ｓ４５→Ｓ５３、図１５等参照）。また、輝度評価値に基づいて光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に（例えば、図３のＳ２３「真」、Ｓ２５の「真」）、第２の合焦位置の算出を禁止する、または第２の合焦位置の算出の出力に基づく焦点制御動作を禁止する（例えば、図４のＳ５３による合焦を実行しない等）。

図１は、本実施形態に係わるカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。このカメラのフォーカスレンズ１１の光軸上に、絞り１２と撮像素子２１が配置されている。撮像素子２１の出力は撮像制御・信号処理回路２２に接続され、撮像制御・信号処理回路２２の出力は、コントラストＡＦ評価位置算出回路２３、ＡＥ評価値算出回路２５、画像処理回路２６、およびカメラ側ＣＰＵ（Central Processing Unit）２７に接続されている。また、カメラ側ＣＰＵ２７には、レンズ側ＣＰＵ１５が接続され、レンズ側ＣＰＵ１５には、モータドライブ回路１４、レンズ／絞り駆動モータ１３が順次直列に接続されている。またカメラ側ＣＰＵ２７には、表示装置２８、記録装置２９、操作部３０、メモリ３１が接続されている。

フォーカスレンズ１１は、被写体光束を撮像素子２１に集光させ、被写体像を結像させるための光学系である。このフォーカスレンズ１１は、カメラ側ＣＰＵ２７からの指示に応じて動作するモータドライブ回路１４によって駆動されるレンズ／絞り駆動モータ１３により光軸方向に移動され、焦点状態が変化する。なお、光学系として、単焦点光学系のみならず、可変焦点光学系（ズームレンズ光学系）を採用してもよい。

絞り１２は、開口径が変化によって、撮像素子２１に到達する被写体光束の光量を調節する。この絞り１２は、カメラ側ＣＰＵ２７からの指示に応じて動作するモータドライブ回路１４によって駆動されるレンズ／絞り駆動モータ１３により開口径（絞り値）が変化する。なお、本実施形態においては、適正露光を得るための露出制御は、絞り１２の絞り値、撮像素子２１の電子シャッタ速度、ＩＳＯ感度によって行うが、これ以外にもメカニカルシャッタ等を設けて、露出制御を行うようにしてもよい。

レンズ／絞り駆動モータ１３は、フォーカスレンズ１１の駆動機構を介してフォーカスレンズ１１の光軸方向への駆動を行い、また絞り１２の駆動機構を介して絞り１２の開口量を変化させる。モータドライブ回路１４は、レンズ／絞り駆動モータの駆動制御を行う。レンズ側ＣＰＵ１５は、メモリに記憶されたプログラムに従い、カメラ側ＣＰＵ２７の指示に応じて、レンズ側の各部（例えば、モータドライブ回路１４）の制御を行う。従って、フォーカスレンズ１１駆動位置と絞り１２の開口量は、カメラＣＰＵ２７からの指示に応じて、制御される。

撮像素子２１は、前面に配置されたベイヤ―配列のカラーフィルタと、このカラーフィルタに対応して配列されたフォトダイオード等の光電変換素子から構成される。各カラーフィルタとこれに対応する各光電変換素子によって各画素が、また画素群によって撮像領域が構成される。

撮像素子２１は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等であり、フォーカスレンズ１１により集光された光を各画素で受光し光電流に変換し、この光電流をコンデンサ（フローティングディフュージョン）で蓄積し、アナログ電圧信号（画像信号）として撮像制御・信号処理回路２２に出力する。この撮像素子２１は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を介して被写体像を撮像して画像データを生成する撮像素子として機能する。

なお、撮像素子２１に、位相差画素が所定間隔で配置するようにしてもよい。位相差画素は、撮影光軸に対して右側または左側（または上側または下側）からの被写体光束のみに基づいて光電変換を行う。位相差画素を設ける場合には、位相差ＡＦデフォーカス量算出回路を設け、算出された位相差ＡＦデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ１１の移動制御を行えばよい。

撮像制御・信号処理回路２２は、撮像素子２１における電荷蓄積制御（光電流の蓄積制御）を行い、撮像素子２１からの画像信号の読み出し制御を行う。また、撮像制御・信号処理回路２２は、撮像素子２１から出力される画像信号を増幅し、アナログデジタル（ＡＤ）変換等の信号処理を行う。

コントラストＡＦ評価値算出回路２３は、撮像制御・信号処理回路２２から画像信号を入力し、予め定められている焦点検出のための検出領域の画像のコントラストに相当する値を算出する。コントラストの算出にあたっては、画像データの高周波成分を抽出すればよいことから、デジタルハイパスフィルタ等を用いて算出する。コントラストＡＦ評価値算出回路２３は、画像データに基づいてコントラストを示す焦点評価値をフォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する焦点評価値算出手段として機能する。

ＡＥ評価値算出回路２５は、撮像制御・信号処理回路２２から出力される画素信号に基づいて、ＡＥ評価値（輝度評価値）を算出する。このＡＥ評価値は、コントラストＡＦによる焦点検出のための検出領域と略同じ領域の画像データに基づいて、輝度値の積算値または平均値等である。ＡＥ評価値算出回路２５は、画像データに基づいて輝度を示す輝度評価値をフォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する輝度評価値算出手段として機能する。

また、ＡＥ評価値算出回路２５は、飽和画素カウント値を算出する。この飽和画素カウント値は、ＡＤ変換された画素信号の値がデジタル値の飽和値近傍の値となっている画素の数をカウントする。なお、飽和画素カウント値は、カメラ側ＣＰＵ２７が、撮像制御・信号処理回路２２からの画素信号に基づいて算出してもよい。ＡＥ評価値算出回路２５は、画像データに基づいて飽和画素の数を示す飽和画素カウント値を上記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する飽和画素カウント手段として機能する。

画像処理回路２６は、撮像制御・信号処理回路２２から出力される画素信号を入力し、種々の画像処理、例えば、ホワイトバランス補正処理、同時化処理、色変換処理等の画像処理を施す。また、画像処理回路２６は、画像データに基づいて、画面中に人物の顔の部分が存在するか否かの顔検出を行う。さらに、画像処理回路２６は、記録装置２９に記録する際に画像圧縮を行い、メモリ３１から読み出した圧縮された画像データの伸張を行う。

なお、コントラストＡＦ評価位置算出回路２３、ＡＥ評価値算出回路２５、画像処理回路２６は、本実施形態に示すようなハードウエア回路以外にも、カメラ側ＣＰＵ２７によってソフトウエアによって同等の機能を実行するようにしてもよく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）等の汎用の信号処理プロセッサに展開する構成であってもよい。

表示装置２８は、カメラ本体の背面等に配置された液晶モニタ等や、接眼部を介して観察可能な電子ビューファインダ（ＥＶＦ）等である。この表示装置２８には、メニュー表示、ライブビュー表示、記録済み画像の再生表示等、種々の表示が行われる。

記録装置２９は、例えば、カメラ本体に着脱自在に記憶媒体であり、画像処理回路２６において圧縮された画像データおよびその付随データが記録される。なお、画像データ等を記録するための記録媒体として、カメラ本体に着脱可能な外部メモリに限らず、カメラ本体に内蔵のハードディスク等の記録媒体であってもかまわない。

操作部３０は、電源釦、レリーズ釦、各種入力キー等の操作部材である。ユーザが操作部３０のいずれかの操作部材を操作すると、カメラ側ＣＰＵ２７は、ユーザの操作に応じた各種シーケンスを実行する。操作部３０の内のレリーズ釦は、１ｓｔレリーズスイッチと２ｎｄレリーズスイッチの２段スイッチを有している。レリーズ釦が半押しされると１ｓｔレリーズスイッチがオンとなり、半押しから更に押し込まれ全押しされると２ｎｄレリーズスイッチがオンとなる。１ｓｔレリーズスイッチがオンとなると、カメラ側ＣＰＵ２７は、ＡＥ処理やＡＦ処理等撮影準備シーケンスを実行する。また２ｎｄレリーズスイッチがオンとなると、カメラ側ＣＰＵ２７は、撮影シーケンスを実行し、撮影を行う。

メモリ３１は、電気的に書き換え可能な揮発性メモリを有し、演算処理に当たっての画像データや各種データ等を一時記憶する。また、メモリ３１は不揮発性メモリを有し、カメラ側ＣＰＵ２７におけるプログラムや、カメラの各種調整値を記憶する。

カメラ側ＣＰＵ２７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とその周辺回路等を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：特定用途向け集積回路）で構成される。ＣＰＵはメモリ３１に記憶されたプログラムに従って、カメラ内の各部を制御することによってカメラの全体を実行する。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値に基づいて、焦点評価値を補正して補正焦点評価値を算出し、この補正焦点評価値に基づいて第１の合焦位置を算出する第１の合焦位置算出手段として機能する（例えば、図３のＳ１３ａ→Ｓ２３→Ｓ２７→Ｓ２９、Ｓ２５→Ｓ３１→Ｓ３７、図７−１０、１３等参照）。カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値の極小に基づいて第２の合焦位置を算出する第２の合焦位置算出手段として機能する（例えば、図４のＳ４１Ｔｈ１以上→Ｓ４５→Ｓ５３、図１５等参照）。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、レンズ画像ＣＰＵ１５等と協働して、フォーカスレンズを合焦位置に移動させるようにフォーカスレンズの位置を制御する焦点制御手段として機能する（図２のＳ１７等参照）。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値に基づいて光源フリッカの影響が大きいと判定する場合（例えば、図３のＳ２３「真」、Ｓ２５「真」の場合）に、第２の合焦位置算出手段の動作を禁止する、または第２の合焦位置算出手段の出力に基づく焦点制御手段の動作を禁止する禁止手段（例えば、図４のＳ５３による合焦位置の採用を行わない）として機能する。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、飽和画素カウント値の極小に基づいて第３の合焦位置を算出する第３の合焦位置算出手段として機能する（例えば、図４のＳ５３、図１６等参照）。上述の禁止手段は、輝度評価値に基づいて光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、第３の合焦位置算出手段の動作を禁止する、または第３の合焦位置算出手段の出力に基づく上記焦点制御手段の動作を禁止する（例えば、例えば、図４のＳ５３による合焦位置の採用を行わない）。

また、上述の禁止手段は、上記焦点評価値がピークとなるレンズ位置を含むレンズ位置の所定の範囲内の輝度評価値にて、焦点評価値がピークとなるレンズ位置の輝度評価値が最小値ではない場合に、光源フリッカの影響が大きいと判定する（例えば、図３のＳ２３の「真」等参照）。

また、上述の禁止手段は、焦点評価値がピークとなるレンズ位置の輝度評価値が、所定範囲の両端のレンズ位置の輝度評価値の少なくとも一方よりも大きい場合に、光源フリッカの影響が大きいと判定する（例えば、図３のＳ２５の「真」等参照）。

また、上述の禁止手段は、所定範囲にてレンズ位置に応じて輝度評価値が増加から減少に変化する回数が所定値より多い場合に、光源フリッカの影響が大きいと判定する（例えば、図３のＳ２５の「真」、図９−図１１等参照）。

また、上述の禁止手段が、光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、第１の合焦位置算出手段は、焦点評価値のピークに対応する輝度評価値が所定範囲内で極小値である場合に、輝度評価値のフリッカ成分を除去する処理を行って補正輝度評価値を算出し、この補正輝度評価値に基づいて、再度、焦点評価値を補正して補正焦点評価値を算出する（例えば、図３のＳ３７、Ｓ３９、図９、図１２等参照）。

また、上述の禁止手段が、光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、第１の合焦位置算出手段は、焦点評価値のピークに対応する輝度評価値が所定範囲内で極小値ではなく、かつ、焦点評価値のピークとなるレンズ位置が複数ある場合に、輝度評価値のフリッカ成分を除去する処理を行って補正輝度評価値を算出し、この補正輝度評価値に基づいて、再度、焦点評価値を補正して補正焦点評価値を算出する（例えば、図３のＳ３７、Ｓ３９、図１０、図１３等参照）。

また、上述の禁止手段が、光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、第１の合焦位置算出手段は、焦点評価値のピークとなるレンズ位置が複数ある場合に、この複数のピークに対応する焦点評価値の最大値と２番目に大きい焦点評価値の間の極小位置に基づいて合焦位置を演算する（例えば、図３のＳ２７、Ｓ２９、図８等参照）

次に、本実施形態における動作を図２に示すフローチャートを用いて説明する。図２に示すフローチャートは、カメラ制御のフローの内、カメラの電源がオンとなり、レリーズ釦の半押しがなされた際に行うコントラストＡＦによる自動焦点調節の動作を抽出して示している。自動焦点調節の動作以外は通常のカメラ制御であることから、図２に示すフローでは省略してある。

操作部３０の電源釦がオンとなると、図２に示すフローの動作が開始する。まず、撮影待機状態となり、ライブビュー表示がなされる（Ｓ１）。ここでは、撮像素子３１によって取得され、撮像制御・信号処理回路２２から出力された画像信号を、画像処理回路２６がライブビュー表示用に画像処理を行う。この画像処理が施された画像データに基づいて、カメラＣＰＵ２７は表示装置２８にライブビュー表示を行わせる。

ライブビュー表示を行うと、次に、１ｓｔレリーズ入力が有るか否かについて判定する（Ｓ３）。操作部３０のレリーズ釦の半押しがなされると、１ｓｔレリーズスイッチがオンとなることから、このステップでは、１ｓｔレリーズスイッチのオンオフ状態に基づいて判定する。この判定の結果、１ｓｔレリーズ押下げではなかった場合には、１ｓｔレリーズ押下げがあるまで待機状態となる。

ステップＳ３における判定の結果、１ｓｔレリーズ入力があった場合には、ＡＦ用露出設定を行う（Ｓ５）。ここでは、コントラストＡＦによって自動焦点調節を行うにあたって最適の露出制御となるように露出、例えば、電子シャッタ速度値、絞り値、ＩＳＯ感度等の少なくとも１つの設定を行う。

ＡＦ用露出設定を行うと、次に、初期位置駆動を行う（Ｓ７）。ここでは、カメラ側ＣＰＵ２７は、レンズ側ＣＰＵ１５、モータドライブ回路１４、レンズ／絞り駆動モータ１３によって、フォーカスレンズ１１を初期位置に移動させる。初期位置としては、次のステップＳ９においてスキャン（走査）動作を開始する位置であり、スキャン動作の移動範囲の端部が望ましい。

初期位置駆動を行うと、次に、スキャン駆動を開始する（Ｓ９）。ここでは、カメラ側ＣＰＵ２７は、レンズ側ＣＰＵ１５を介して、モータドライブ回路１４に対してレンズ／絞り駆動モータ１３を所定の方向（至近端側または無限遠側）に駆動するように指示する。スキャン駆動を開始すると、フォーカスレンズ１１を移動させ、所定量だけ移動させる毎に、コントラスト評価値、輝度評価値、飽和画素カウント値を算出する。すなわち、コントラスト評価値算出回路２３がコントラスト評価値を算出し、ＡＥ評価値算出回路２５が輝度評価値と飽和画素カウント値をそれぞれ算出する。

スキャン駆動を開始すると、次に、方向判断を行う（Ｓ１１）。前述したように、ステップＳ９においてスキャン駆動を開始すると、フォーカスレンズ１１を移動させながらコントラスト評価値を算出している。このステップでは、コントラスト評価値に基づいて、フォーカスレンズの駆動方向を判断する。すなわち、コントラスト評価値が増加していれば、フォーカスレンズ１１の移動方向を維持し、一方、コントラスト評価値が減少していれば、フォーカスレンズ１１の移動方向を反転させる。

方向判断を行うと、次に、ピーク検出を行う（Ｓ１３）。フォーカスレンズ１１を移動させるとＡＦ評価値が変化する。このステップでは、ＡＦ評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置を検出する。すなわち、フォーカスレンズ１１の移動方向が反転した前後にＡＦ評価値のピーク値に対応するフォーカスレンズ１１の位置（これをピーク位置という）があるので、この前後のＡＦ評価値を用いて仮のピーク位置を検出する。

本実施形態においては、仮のピーク位置を検出すると、被写体が点光源か否かを判定し、点光源の場合には、フリッカ光源であるかを判定し、また輝度評価値を用いて、真のピーク位置を求める。この処理については、図３および図４を用いて後述する。

ピーク検出を行うと、次に合焦位置算出を行う（Ｓ１５）。ここでは、ステップＳ１３において、算出したピーク位置を用いて、フォーカスレンズ１１の合焦位置を算出する。合焦位置を算出すると、次に、合焦位置へ駆動する（Ｓ１７）。ここでは、カメラ側ＣＰＵ２７が、ステップＳ１５において算出した合焦位置に、レンズ側ＣＰＵ１５を介して、モータドライブ回路１４によって、フォーカスレンズ１１を移動させる。フォーカスレンズ１１が合焦位置に到達すると、本フローを終了する。

次に、図５および図６を用いて、点光源の場合の合焦位置を検出する際に、点光源にフリッカが生じていない場合とフリッカが生じている場合について説明する。

図５は、点光源にフリッカが生じていない場合を示し、横軸はフォーカスレンズ１１の位置を示し、縦軸は評価値を示す。この場合には、フォーカスレンズ１１を無限遠から至近側に向けて移動させるに従って、ＡＦ評価値は次第に増加し、ＡＦ評価値ピーク（図中、●で示す）を超えると、次第に低下する。一方、輝度評価値は、適正判定開始時の輝度評価値（図中、□で示す）から次第に低下し、ＡＦ評価値ピークの輝度評価値（図中、△で示す）で極小値を超えると、次第に増加する。このように、フリッカがない場合には、ＡＦ評価値のピークにおけるフォーカスレンズ位置と輝度評価値の極小値のフォーカスレンズ位置は一致する。なお、評価値の大小関係は、□＞○＞△となっている。

図６は、点光源にフリッカが生じている場合を示す。図６において、横軸はフォーカスレンズ１１の位置を示し、縦軸は評価値を示す。ＡＦ評価値Ｖafは、コントラストＡＦ評価値算出回路２３によって算出された値である。また、輝度評価値Ｖaeは、ＡＥ評価値算出回路２５によって算出された値である。輝度評価値Ｖaeは、フリッカが発生していることから、評価値が鋸歯波のように、変動している。

図６に示す例においては、点光源適正判定範囲Ｒは、フォーカスレンズ位置Ｐ１〜Ｐ５の範囲であり、この間において、点光源の影響の度合や合焦位置を判定する。また、点光源適正判定範囲は、後述するピーク検出（Ｓ１３ａ）、ＡＦ評価値再補正（Ｓ３９）にてＡＦ評価値に対して点光源補正を施す範囲である。ＡＦ評価値Ｖafは、フォーカスレンズ位置Ｐ２においてピークとなっている（図６中、黒丸で示す）。一方、輝度評価値Ｖaeは、点光源適正判定範囲Ｒ１内において、フォーカスレンズ位置Ｐ４において極小値となり（図６中、黒四角で示す）、またフォーカスレンズ位置Ｐ３、Ｐ５が、前後の輝度評価値となっている（図６中、白四角で示す）。なお、図６中、●（黒丸）はＡＦ評価値ピークを、■（黒四角）は輝度評価値極小値を、また□（白四角）は輝度評価値の極小値前後評価値を表す。

図６に示す例のように、ＡＦ評価値Ｖafのピークと、輝度評価値Ｖaeの極小値のずれ量が大きい場合には、例えば、ＡＦ評価値のピーク位置の信頼性が低いと判断して輝度評価値Ｖaeの極小値（フォーカスレンズ位置Ｐ４に対応）で合焦位置演算を行うことになる。しかしながら、輝度評価値はフリッカの影響を受けており、輝度評価値の極小値も信頼性が低く、フォーカスレンズ位置Ｐ４を合焦位置として焦点調節を実行すると偽合焦となる。また、ＡＦ評価値のピークはフォーカスレンズ位置Ｐ２にあるが、後述するように、このＡＦ評価値のピークは、点光源適正判定範囲においてフリッカの影響を受け変動している輝度評価値に基づいて補正されたＡＦ評価値から求められたピークである。したがって、フォーカスレンズ位置Ｐ２を合焦位置として焦点調節を実行すると、偽合焦となってしまう。

そこで、本実施形態においては、フリッカが発生している場合であっても偽合焦位置ではなく、真の合焦位置を、図３および図４に示すフローチャートを用いて算出するようにしている。なお、このフローチャートは、図２におけるステップＳ１３〜Ｓ１７のピーク検出〜合焦位置駆動の詳しい動作に相当する。

図３に示すピーク検出〜合焦位置駆動のフローに入ると、まず、ピーク検出を行う（Ｓ１３ａ）。ここでは、コントラストＡＦ評価値がピークとなるフォーカスレンズ１１の位置を求め仮のピーク位置を検出する。ピーク検出の詳細は、特許文献１に記載されている手法を用いて点光源に対するピーク位置の検出を実行する。
ＡＦｖａｌ＝（ＡＥｖａｌＳｔｄ／ＡＥｖａｌ）^ｎ＊ＡＦｖａｌＯｒｇ
・・・（１）
ここで、ＡＦｖａｌは補正後のＡＦ評価値、ＡＥｖａｌは輝度評価値、ＡＥｖａｌＳｔｄは基準ＡＥ補正値、ｎは強弱係数、ＡＦｖａｌＯｒｇは補正前のＡＦ評価値を示す。被写体の状況に応じてＡＥｖａｌＳｔｄ、ｎを設定する。

所定のフォーカスレンズ位置の範囲について、式（１）によるＡＦ評価値の補正を行う。被写体が点光源と判別する場合は、強弱係数ｎの値をより大きくして強めの補正を行い（通常ｎ＝１に対して例えばｎ＝３）、このような処理を点光源補正と称するものとする。ステップＳ１３ａにおいては、このような点光源補正を行い、点光源補正が施されたＡＦ評価値ＡＦｖａｌに基いて仮のピーク位置を検出する。

仮のピーク位置を検出すると、次に、画素飽和を検出したか否かについて判定する（Ｓ２１）。被写体が点光源であると、撮像素子２１の画素の中で、画素値が飽和するものがある。前述したように、ステップＳ９において、フォーカスレンズ１１の位置毎に飽和画素カウント値を算出しているので、この飽和画素カウント値が所定数以上有るか否に基づいて判定する。この判定の結果、飽和画素が検出されなかった場合には、ステップＳ１５に進み、コントラストＡＦ評価値算出回路２３によって算出されたＡＦ評価値に基づいて合焦位置の算出を行う。

ステップＳ２１における判定の結果、画素飽和していた場合には、ステップＳ２３およびＳ２５において、点光源にフリッカが発生しているか（すなわち、点滅しているか）を判定する点光源フリッカ判定を行う。まず、輝度評価値の大小判定を行う（Ｓ２３）。

ステップＳ２３における輝度評価値の大小判定は、以下のようにして行う。すなわち、輝度評価値の大小判定において、ＡＦ評価値に対応する輝度評価値の判定開始位置、ピーク位置、判定終了位置の３点の内、ピーク位置の輝度評価値が最小値でない場合に、輝度評価値の大小判定の結果は「真」とし、フリッカが発生していると判定する。大小判定の結果が「真」となった場合には、輝度評価値及び飽和画素カウント値は使用せずＡＦ評価値のみで合焦位置演算を行う。

例えば、図７において、フォーカスレンズ位置Ｐb1が判定開始位置であり、フォーカスレンズ位置Ｐb3が判定終了位置であり、この間が点光源適正判定範囲Ｒ１である。フォーカスレンズ位置Ｐb1における輝度評価値をＶb1（白丸で表す）、ＡＦ評価値がピークであるフォーカスレンズ位置Ｐb2における輝度評価値をＶb2（白三角で表す）、フォーカスレンズ位置Ｐb3における輝度評価値をＶb3（白四角で表す）とすると、Ｖb1＞Ｖb2＞Ｖb3（○＞△＞□）の関係が成立している。この場合には、大小判定の結果、「真」と判定される。

なお、図７中、●（黒丸）はＡＦ評価値ピークを、○（白丸）は適正判定開始時の輝度評価値を、△（白三角）はＡＦ評価値ピークの輝度評価値を、また□（白四角）は適正判定終了時の輝度評価値を表す。大小関係は、○＞△＞□となっている。

また、図８に示す例においては、フォーカスレンズ位置Ｐd1が判定開始位置であり、フォーカスレンズ位置Ｐd5が判定終了位置であり、この間が点光源適正判定範囲Ｒ１である。フォーカスレンズ位置Ｐd1における輝度評価値をＶd1（白丸○で表す）、フォーカスレンズ位置Ｐd2における輝度評価値をＶd2（白三角△で表す）、フォーカスレンズ位置Ｐd5における輝度評価値をＶd5（白四角□で表す）とすると、Ｖd1＞Ｖd2＞Ｖd5（○＞△＞□）の関係が成立している。この場合には、大小判定の結果、「真」と判定される。

なお、図８に示す例では、ＡＦ評価値Ｖafは、フォーカスレンズ位置Ｐd2において極大値となり、フォーカスレンズ位置Ｐd4において２番目の極大値となり、またフォーカスレンズ位置Ｐd3において極小値となっている。図８中、●（黒丸）はＡＦ評価値ピークを、▲（黒三角）はＡＦ評価値の２番目ピークを、■（黒四角）はピーク間の極小値を、○（白丸）は適正判定開始時の輝度評価値を、△（白三角）はＡＦ評価値ピークの輝度評価値を、また□（白四角）は適正判定終了時の輝度評価値を表す。大小関係は、○＞△＞□となっている。

ステップＳ２３における判定（輝度評価値の大小判定）の結果が、「真」であった場合には、次に、ＡＦ評価値でピークが検出された回数は何回かを判定する（Ｓ２７）。本実施形態においては、フリッカ光源と判定された場合に、検出されたＡＦ評価値のピークの数に応じて、合焦位置の演算方法を異ならせている。ピーク検出が複数回行われていた場合は、ピーク位置の中からＡＦ評価値の大きい順に２つ選択し、その間の極小値位置で合焦位置演算を行う。

一方、ピークが検出された回数が１回の場合はＡＦ評価値のピーク位置をそのまま採用して合焦位置演算を行う。このステップでは、フォーカスレンズ１１のレンズ位置毎に算出されたＡＦ評価値に基づいて、ピークが何回あったかを検出し、ピークが検出された回数が１回か２回以上かを判定する。上述の図７に示す例では、ピークが検出された回数が１回であり、図８に示す例では、ピークが検出された回数は２回ある。

ステップＳ２７における判定の結果、ピークが２回以上ある場合には、合焦位置演算を行うにあたってＡＦ評価値のピーク間の極小値を合焦位置として採用する（Ｓ２９）。ここでは、ＡＦ評価値の一番高いピークと次に高いピークの間の極小値に対応するＡＦ評価値を検出し、このＡＦ評価値に対応するフォーカスレンズ位置を合焦位置とする。図８において、上記極小値に対応するフォーカスレンズ位置はＰd3である。

ステップＳ２７における判定の結果、ピークが１回の場合には、ステップＳ４９に進み、合焦位置演算として、ＡＦ評価値のピークを採用して行う。図７において、上記ＡＦ評価値のピークに対応するフォーカスレンズ位置はＰb2である。

ステップＳ２３に戻り、この判定の結果が「偽」、すなわち輝度評価値の大小判定の結果が所定の条件を満たしていない場合には、次に、輝度評価値の連続性判定を行う（Ｓ２５）。本実施形態においては、フリッカ光源と判定されず、すなわち輝度評価値の大小判定結果が偽であった場合には、輝度評価値の連続性判定を行ってフリッカ光源の判定を行う。この輝度評価値の連続性判定は、輝度評価値が増加から減少に転じた回数が所定の数以上あるか否かについて判定する。この回数が所定の数以上の場合に、連続性判定は、「真」、すなわちフリッカ光源と判定する。「真」と判定された場合には、輝度評価値及び飽和画素カウント値は使用せずＡＦ評価値のみで合焦位置演算を行う。

例えば、図９において、フォーカスレンズ位置Ｐc1〜Ｐc9の間が点光源適正判定範囲Ｒ１である。この図９に示す例では、フォーカスレンズ位置Ｐc1およびＰc9における評価値が、ＡＦ評価値のピーク（フォーカスレンズ位置Ｐc2）における輝度評価値よりも大きいために、輝度評価値の大小判定の結果は「偽」となっている。しかし、フォーカスレンズ位置Ｐc3、Ｐc5、Ｐc7と、輝度評価値が増加から減少に転じた回数が３回あり、所定数以上の反転があることから連続性が「真」と判定される。なお、図９中、●（黒丸）はＡＦ評価値ピークを、○（白丸）は適正判定開始時の輝度評価値を、△（白三角）はＡＦ評価値ピークの輝度評価値を、□（白四角）は適正判定終了時の輝度評価値を表す。大小関係は、□＞○＞△となっている。

また、図１０に示す例では、輝度評価値の大小判定の結果「偽」であるが、フォーカスレンズ位置Ｐca3、Ｐca5、Ｐca7、Ｐca9と、輝度評価値が増加から減少に転じた回数が４回あり、所定数以上の反転があることから連続性が「真」と判定される。なお、ＡＦ評価値は、フォーカスレンズ位置Ｐca2、Ｐca6でピークとなっている。図１０中、●（黒丸）はＡＦ評価値ピークを、▲（黒三角）はＡＦ評価値の２番目ピークを、■（黒四角）はピーク間の極小値を、○（白丸）は適正判定開始時の輝度評価値を、△（白三角）はＡＦ評価値ピークの輝度評価値を、□（白四角）は適正判定終了時の輝度評価値を、◇（白菱形）は適正判定内の輝度評価値の極小値を表す（図１１も同様の表示）。大小関係は、□＞○＞△となっている。

また、図１１に示す例では、輝度評価値の大小判定の結果「偽」であるが、フォーカスレンズ位置Ｐcb3、Ｐcb5、Ｐcb7と、輝度評価値が増加から減少に転じた回数が３回あり、所定数以上の反転があることから連続性が「真」と判定される。なお、ＡＦ評価値は、フォーカスレンズ位置Ｐcb2、Ｐcb4でピークとなっている。

ステップＳ２５における判定の結果、輝度評価値の連続性判定が「真」、すなわちフリッカ光源と判定された場合には、輝度評価値フリッカ補正判定を行う（Ｓ３１）。ステップＳ２５における判定により点光源にフリッカが発生しているが、連続的であることから、輝度の変動状況によっては輝度評価値からフリッカによる影響を除去または軽減するように輝度評価値を補正することが可能である。

そこで、ステップＳ３１において、輝度評価値の変動があまり大きくなく、フリッカの影響を補正することが可能か否かについて、判定する。この判定方法としては、例えば、隣接するフォーカスレンズ位置における輝度評価値の差分の点光源適正判定範囲内での累積値が所定値以下の場合、または点光源適正範囲内で隣接するフォーカスレンズ位置における輝度評価値の差分の絶対値の最大値が所定値以下の場合等、種々の方法の内、最適な方法を適宜選択する。あるいは、点光源適正範囲内の輝度評価値の極小値の位置とＡＦ評価値のピークの位置が所定範囲内である場合にフリッカの影響を除去する補正が可能と判断してもよい。この判定の結果、輝度評価値に対してフリッカの影響を除去・軽減するための補正が可能であれば「真」とし、一方、補正できない場合には「偽」とする。

ステップＳ３１における判定の結果、フリッカ補正判定結果が「真」の場合には、後述するステップＳ３７に進み、輝度評価値のフリッカ補正を行う。

ステップＳ３１における判定に戻り、判定結果が「偽」の場合には、ステップＳ２７に進み、ＡＦ評価値に基づく合焦位置を採用する前述の処理を行う。

一方、ステップＳ３１における判定の結果、フリッカ補正判定の結果が「真」の場合には、輝度評価値フリッカ補正を行う（Ｓ３７）。この場合は、輝度評価値のフリッカ補正が可能であり、フリッカの影響を受けて変動する輝度評価値を、平滑化処理等により、輝度評価値の変動を小さくする。例えば、輝度評価値に最小２乗法等を適用して近似曲線を求め、フォーカスレンズ位置に対応する輝度評価値を算出してもよい。

例えば、図１２には、適正判定範囲Ｒ１内の輝度評価値Ｖaeのフリッカ成分（図９）を、測光のフリッカ情報を使用して除去した例を示す。例えば、撮像素子２１からの画像信号を用いて、フリッカ周期を算出し、このフリッカ周期を利用して輝度評価値の変動を平滑化するようにしてもよい。なお、図１２中、●（黒丸）はＡＦ評価値ピークを、○（白丸）は適正判定開始時の輝度評価値を、△（白三角）はＡＦ評価値ピークの輝度評価値を、□（白四角）は適正判定終了時の輝度評価値を表す。大小関係は、□＞○＞△となっている。

輝度評価値のフリッカ補正を行うと、次にＡＦ評価値再補正を行う（Ｓ３９）。ここでは、図１０、１１に示すＡＦ評価値のピークが２回ある場合であっても、輝度評価値のフリッカ補正により輝度評価値のフリッカ成分が除去されて図１３に示す輝度評価値となっている。このフリッカ補正された輝度評価値を使用して、ＡＦ評価値の点光源補正をやり直すことにより、１つのピークとなるようにＡＦ評価値の補正を行うことが可能である。

例えば、図１３に示す例においては、適正判定範囲Ｒ１内の輝度評価値のフリッカを測光のフリッカ情報を使用して除去し、更にＡＦ評価値の補正を行う。図１３において、破線は点光源補正前のＡＦ評価値を表し、実線は点光源補正後のＡＦ評価値を表す。図１３中、●（黒丸）はフリッカ補正前のＡＦ評価値ピークを、▲（黒三角）はフリッカ補正前のＡＦ評価値の２番目ピークを、■（黒四角）はフリッカ補正前のピーク間の極小値を、○（白丸）は適正判定開始時の輝度評価値を、△（白三角）はＡＦ評価値ピークの輝度評価値を、□（白四角）は適正判定終了時の輝度評価値を、◇（白菱形）は適正判定内の輝度評価値の極小値を表す（図１１も同様の表示）。大小関係は、□＞○＞△となっている。なお、図９の輝度評価値に対してフリッカを除去、補正して図１２の輝度評価値を算出し、図１２について輝度評価値に基づくＡＦ評価値再補正も同様の処理である。

ステップＳ２５における判定の結果が「偽」である場合、すなわちステップＳ２３、Ｓ２５の判定の結果、フリッカがないと判定された場合には、次に、ＡＦ評価値ピークと輝度評価値または飽和画素カウント値の極小位置のずれ量を第１閾値Ｔｈ１と比較する（Ｓ４１）。ここでは、ＡＦ評価値ピークのフォーカスレンズ位置と輝度評価値極小のレンズ位置との差と、ＡＦ評価値ピークのレンズ位置と飽和画素カウント値極小のレンズ位置との差との両方が予め設定された第１の閾値Ｔｈ１以上であるか、Ｔｈ１未満であるかを判定する。

ステップＳ４３における判定の結果が、Ｔｈ１未満であった場合には、輝度評価値または飽和画素カウント値の極小値の差分を比較する（Ｓ４３）。ここでは、輝度評価値極小値の差分または飽和画素カウント値極小値差分のいずれかが予め設定された第２閾値Ｔｈ２以上であるか未満であるかを判定する。なお、輝度評価値の極小値の差分と飽和画素カウント値極小値差分は、異なる数値（単位）となるがまとめてＴｈ２と記載している。また、ＡＦ評価値のピークのフォーカスレンズ位置と輝度評価値極小のレンズ位置との差と、ＡＦ評価値ピークのレンズ位置と飽和画素カウント値極小のレンズ位置との差が第１の閾値Ｔｈ未満であれば、ずれが小さいのでＡＦ評価値の信頼性が高いと判定するものである。

上述の輝度評価値極小値差分は、フォーカスレンズ位置に関して輝度評価値極小の前後の点（輝度評価値極小前後点）における輝度評価値と輝度評価値極小値との差分である。カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値極小におけるフォーカスレンズ位置から無限遠方向及び至近方向に所定間隔移動したフォーカスレンズ位置における輝度評価値と、輝度評価値極小における輝度評価値との差分を輝度評価値極小値差分として算出する。

また、上述の飽和画素カウント値極小値差分は、フォーカスレンズ位置に関して飽和画素カウント値極小の前後の点（飽和画素カウント値極小前後点）における飽和画素カウント値と飽和画素カウント値極小値との差分である。カメラ側ＣＰＵ２７は、飽和画素カウント値極小におけるフォーカスレンズ位置から無限遠方向及び至近方向に所定間隔移動したフォーカスレンズ位置における飽和画素カウント値と、飽和画素カウント値極小における飽和画素カウント値との差分を飽和画素カウント値極小値差分として算出する。

ステップＳ４３における判定の結果、どちらかが第２閾値Ｔｈ２以上の場合には、合焦位置演算を行うにあたって、ＡＦ評価値のピークを合焦位置として採用する（Ｓ４９）。ここでは、ＡＦ評価値ピークにおけるフォーカスレンズ位置を合焦位置として採用し、ステップＳ１５に移行して合焦位置を算出する。輝度評価値極小値差分または、飽和画素カウント値極小値差分が第２閾値Ｔｈ２以上であれば、フォーカスレンズ位置の変化に対する変化量が大きいので信頼性が高いと判断するものである。

一方、ステップＳ４３における判定の結果、どちらも第２閾値Ｔｈ２未満の場合には、非合焦とする（Ｓ５１）。この場合には、合焦が不可能である非合焦であると判断し、合焦位置算出を終了する。

ステップＳ４１に戻り、このステップにおける判定の結果が、第１閾値Ｔｈ１以上であった場合には、ＡＦ評価値の信頼性が高くはないと判定し、輝度評価値の極小値または飽和画素カウント値の極小位置のいずれかが信頼性が高いか否かを判定する処理を行う。つまり、輝度評価値の極小位置と飽和画素カウント値の極小位置のずれ量を第３閾値Ｔｈ３と比較する（Ｓ４５）。ここでは、カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値極小のフォーカスレンズ位置と飽和画素カウント値極小のフォーカスレンズ位置との差が予め設定された第３閾値以上である、未満であるかを判定する。

ステップＳ４５における判定の結果、ずれ量が第３閾値Ｔｈ３未満であった場合には、輝度評価値または飽和画素カウント値の極小値差分を比較する（Ｓ４７）。ここでは、カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値極小値差分または飽和画素カウント値極小値差分のいずれかが予め設定された第４閾値Ｔｈ４以上であるか未満であるかを判定する。なお、輝度評価値極小値差分と飽和画素カウント値極小値差分は、異なる数値（単位）であるが、説明の簡単化のため同一の表記としている。

ステップＳ４７における判定の結果、どちらかが第４閾値Ｔｈ４以上であった場合には、条件を満たした方が信頼性が高いと判定される。合焦位置演算を行うにあたって、条件を満たした輝度評価値の極小値または飽和画素カウント値の極小値を採用する（Ｓ５３）。ここでは、カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値極小におけるフォーカスレンズ位置と、飽和画素カウント値極小におけるフォーカスレンズ位置と、のいずれかを合焦位置として採用し、ステップＳ１５に移行して合焦位置を算出する。両方とも条件を満たした場合は、輝度評価値の極小値を優先して採用してもよい。

一方、ステップＳ４７における判定の結果、どちらも第４閾値Ｔｈ４未満の場合、またはステップＳ４５における判定の結果、第３閾値Ｔｈ３以上の場合には、非合焦とする（Ｓ５１）。この場合には、合焦が不可能である非合焦であると判断し、合焦位置算出を終了する。

なお、カメラ側ＣＰＵ２７は、ステップＳ４５において輝度評価値極小値差分と飽和画素カウント値極小値差分とで第４閾値Ｔｈ４以上の差分が表れた方の極小におけるフォーカスレンズ位置を合焦位置として採用する。例えば、カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値に基づいて合焦位置を算出する場合、輝度評価値の極小の前後のフォーカスレンズ位置における輝度評価値と輝度評価値極小値とに基づく補間演算の結果に基づいて合焦位置を算出してもよい。また、カメラ側ＣＰＵ２７は、飽和画素カウント値に基づいて合焦位置を算出する場合、飽和画素カウント値の極小の前後のフォーカスレンズ位置における飽和画素カウント値と飽和画素カウント値極小値とに基づく補間演算の結果に基づいて合焦位置を算出してもよい。

また、飽和画素カウント値よりも輝度評価値の方が合焦位置の信頼性が高いことが予想される為、カメラ側ＣＰＵ２７は、ステップＳ４５において輝度評価値極小値差分と飽和画素カウント値極小値差分との両方が第４閾値Ｔｈ４以上であると判断した場合、輝度評価値極小におけるレンズ位置を合焦位置として採用する構成であってもよい。

前述したように、ステップＳ２９（図３参照）、ステップＳ４９、またはステップＳ５３において合焦と判定すると、合焦位置演算を行う（Ｓ１５）。ここでは、カメラ側ＣＰＵ２７は、各ステップＳ２９、Ｓ３９、Ｓ５３において合焦として採用したフォーカスレンズ位置を用いて、合焦位置の演算を行う。

合焦位置演算を行うと、合焦位置駆動を行う（Ｓ１７）。ここでは、ステップＳ１３で算出した合焦位置に、フォーカスレンズ１１が移動するように、レンズ側ＣＰＵ１５、モータドライブ１４、レンズ／絞り駆動モータ１３の駆動制御を行う。

次に、図１４ないし図１７を用いて、ステップＳ４１〜Ｓ５３において、ＡＦ評価値、輝度評価値、及び飽和画素カウント値の算出結果の例を示し、これらの検出結果が得られた場合のカメラ側ＣＰＵ２７の判断について説明する。

図１４は、ＡＦ評価値及び輝度評価値のフォーカスレンズ位置毎の算出結果の例を示す。図１４の例によると、輝度評価値極小（■で示す）におけるフォーカスレンズ位置とＡＦ評価値ピーク（●で示す）におけるフォーカスレンズ位置との差がほぼ０であり、予め設定された第１閾値Ｔｈ１未満であり、且つ輝度評価値極小差分が予め設定された第２閾値Ｔｈ２以上となっている（図４のＳ４１Ｔｈ１未満→Ｓ４３Ｔｈ２以上参照）。この為、カメラ側ＣＰＵ２７は、ＡＦ評価値ピークにおけるＡＦ評価値とＡＦ評価値ピークの前後の点におけるＡＦ評価値とに基づいて合焦位置を算出する。すなわち、ＡＦ評価値（点光源補正演算後）ＡＦ評価値ピーク（●で示す）と、このＡＦ評価値の近傍のＡＦ評価値ピーク前後評価値（○で示す）の３点を用いて、合焦位置を算出する。

図１５は、ＡＦ評価値及び輝度評価値のレンズ位置毎の算出結果の他の例を示す。図１５の例によると、輝度評価値極小（■で示す）におけるフォーカスレンズ位置とＡＦ評価値ピーク（●で示す）におけるフォーカスレンズ位置との差が予め設定された第１閾値Ｔｈ１以上となっている（図４のＳ４１Ｔｈ１以上→Ｓ４５参照）。この為、カメラ側ＣＰＵ２７は、ＡＦ評価値ピークに基づいた合焦位置の算出では信頼性が無いと判断する。

輝度評価値極小におけるフォーカスレンズ位置とＡＦ評価値ピークにおけるフォーカスレンズ位置との差が予め設定された第１閾値Ｔｈ１以上であると判断した場合には、カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値及び飽和画素カウント値の算出結果に基づいて合焦位置の算出が可能であるか否か判断する（図４のＳ４５参照）。なお、図１５において、□は輝度評価値極小の前後評価値であり、合焦位置演算にあたっては、輝度評価値極小（■で表す）と輝度評価値極小前後評価値（□で表す）の３点を用いて行う。

図１６は、輝度評価値及び飽和画素カウント値のレンズ位置毎の算出結果の例を示す。図１６には、フォーカスレンズ位置に応じて、輝度評価値Ｖaeと飽和画素カウント値Ｖsaのカーブの例を示す。図１６の例によると、輝度評価値極小（■で表す）におけるフォーカスレンズ位置と飽和画素カウント値極小（▲で表す）におけるフォーカスレンズ位置との差が予め設定された第３閾値Ｔｈ３未満となっている（図４のＳ４５Ｔｈ３未満参照）。この為、カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値極小値差分または飽和画素カウント値極小値差分のいずれかが予め設定された第４閾値Ｔｈ４以上であるか否か判断する（図４のＳ４７参照）。

図１６の例によると、輝度評価値極小値差分及び飽和画素カウント値極小値差分の両方が予め設定された第４閾値Ｔｈ４以上である為、カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値極小におけるフォーカスレンズ位置を合焦位置として採用する（図４のＳ５３参照）。すなわち、図１６の例では、□は輝度評価値極小の前後評価値であり、合焦位置演算にあたっては、輝度評価値極小（■で表す）と、この近傍にある輝度評価値極小前後評価値（□で表す）の３点を用いて行う。なお、本実施形態においては、輝度評価値を優先的に使用するが、飽和画素カウント値の極小値を採用してもよい。この場合には、合焦位置演算にあたっては、飽和画素カウント値極小値（▲で表す）と、この近傍にある飽和画素カウント値前後評価値（△で表す）の３点を用いて行う。

図１７は、輝度評価値及び飽和画素カウント値のフォーカスレンズ位置毎の算出結果の他の例を示す。図１７の例は、図１６の例と比較すると、輝度評価値極小（■で表す）におけるフォーカスレンズ位置と飽和画素カウント値極小（▲で表す）におけるレンズ位置との差が予め設定された第３閾値Ｔｈ３以上となっている（図４のＳ４５Ｔｈ３以上）。この為、カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値極小と飽和画素カウント値極小のいずれも合焦位置として採用するには信頼性が低く、合焦位置の算出が不可能であると判断する（図４のＳ５１参照）。

本実施形態においては、撮像装置のカメラ側ＣＰＵ２７は、フォーカスレンズ１１をスキャン駆動させつつ画像データを取得し、取得した画像データからレンズ位置毎にＡＦ評価値、輝度評価値、及び飽和画素カウント値を取得する。

カメラ側ＣＰＵ２７は、飽和画素が検出された場合、ＡＦ評価値ピークのフォーカスレンズ位置と輝度評価値極小のフォーカスレンズ位置との差と、ＡＦ評価値ピークのフォーカスレンズ位置と飽和画素カウント値極小のフォーカスレンズ位置との差との両方が予め設定された第１閾値Ｔｈ１以上であるか否か判断する（図４のＳ４１）。カメラＣＰＵ２７は、いずれかまたは両方の差が第１の閾値未満であると判断した場合、ＡＦ評価値ピークの信頼性が高いものであると判断し、ＡＦ評価値ピークにおけるフォーカスレンズ位置に基づいて合焦位置を算出する（図４のＳ４９参照）。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、両方の差が第１閾値Ｔｈ１以上であると判断した場合（図４のＳ４１Ｔｈ１以上参照）、ＡＦ評価値ピークの信頼性が低いものであると判断し、輝度評価値極小と飽和画素カウント値極小のいずれかにおけるレンズ位置に基づいて合焦位置を算出する（図４のＳ５３参照）。これにより、カメラ側ＣＰＵ２７は、点光源被写体が画角に入っている場合に画素飽和によってＡＦ評価値にＭ字コントラストカーブが生じ、ＡＦ評価値ピークと輝度評価値極小または飽和画素カウント値極小とが乖離する場合であっても（例えば、図１５参照）、輝度評価値極小と飽和画素カウント値極小のいずれかにおけるレンズ位置に基づいて合焦位置を算出することができる。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、ＡＦ評価値ピークのフォーカスレンズ位置と輝度評価値極小のフォーカスレンズ位置との差と、ＡＦ評価値ピークのフォーカスレンズ位置と飽和画素カウント値極小のレンズ位置との差とのいずれかまたは両方が第１閾値Ｔｈ１未満であると判断した場合に（図４のＳ４１Ｔｈ１未満参照）、輝度評価値極小値差分または飽和画素カウント値極小値差分のいずれかが予め設定された第２閾値以上であるか否かを判断してもよい（図４のＳ４３参照）。カメラ側ＣＰＵ２７は、いずれかまたは両方のレンズ位置の差が第１閾値Ｔｈ１未満であり且ついずれかの差分が第２閾値Ｔｈ２以上である場合にＡＦ評価値ピークにおけるレンズ位置に基づいて合焦位置を算出することにより（図４のＳ４９参照）、明確に表れた輝度評価値極小または飽和画素カウント値極小に基づいて上記のＡＦ評価値ピークの信頼性の判断が行われたものと判断することができる。この結果、カメラ側ＣＰＵ２７は、合焦位置の算出の精度を向上させることができる。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値極小と飽和画素カウント値極小とのレンズ位置の差が予め設定された第３閾値Ｔｈ３未満であると判断した場合に（図４のＳ４５Ｔｈ３未満参照）、輝度評価値極小と飽和画素カウント値極小のいずれかにおけるレンズ位置に基づいて合焦位置を算出することにより（図４のＳ５３参照）、合焦位置の算出の精度を向上させることができる。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値極小と飽和画素カウント値極小とのレンズ位置の差が予め設定された第３閾値Ｔｈ３未満であると判断した場合に（図４のＳ４５Ｔｈ３未満参照）、輝度評価値極小値差分または飽和画素カウント値極小値差分のいずれかが予め設定された第４閾値Ｔｈ４以上であるか否かを判断してもよい（図４のＳ４７参照）。カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値極小と飽和画素カウント値極小とのレンズ位置の差が予め設定された第３閾値Ｔｈ３未満であり且ついずれかの差分が第４閾値Ｔｈ４以上である場合に、輝度評価値極小におけるレンズ位置と飽和画素カウント値極小におけるレンズ位置とのいずれかを合焦位置として採用する（図４のＳ４７Ｔｈ４以上参照）。これにより、主制御部３０は、明確に表れた輝度評価値極小及び飽和画素カウント値極小に基づいて合焦位置を算出することができる。この結果、カメラ側ＣＰＵ２７は、合焦位置の算出の精度を向上させることができる。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値の大小判定において、ＡＦ評価値に対応する輝度評価値の判定開始位置、ピーク位置、判定終了位置の３点の内、ピーク位置の輝度評価値が最小値でない場合、輝度評価値及び飽和画素カウント値は使用せずＡＦ評価値のみで合焦位置演算を行う（図３のＳ２３「真」→Ｓ２９、図４のＳ４９等参照）。被写体がフリッカ光源の場合であっても、正確に焦点調節を行うことができる。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、輝度評価値の連続性判定において、輝度評価値が増加から減少に転じた回数が所定の数以上の場合、輝度評価値及び飽和画素カウント値は使用せずＡＦ評価値のみで合焦位置演算を行う（図３のＳ２５「真」→Ｓ３７、Ｓ３１（偽）→Ｓ２９、図４のＳ４９等参照）。被写体がフリッカ光源の場合には、輝度変動がある。本実施形態においては、被写体がフリッカと判定した場合には、信頼性の低い輝度評価値や飽和画素カウント値を使用せずに合焦位置演算を行うことから、正確に焦点調節を行うことができる。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、前述の輝度評価値の連続性判定の結果が、「真」の場合、輝度評価値のフリッカ補正判定を行う（図３のＳ３１参照）。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、例えば、ＡＦ評価値のピーク位置に対応する輝度評価値が点光源適正範囲内で極小値の場合、輝度評価値のフリッカ除去を行う（図３のＳ３１「真」→Ｓ３７等参照）。この場合は、輝度評価値の変動が小さいことから、輝度評価値のカーブの形状が単純な凸型であり、容易に補正することができる。輝度評価値の変動が小さく補正可能の判定は前述のような方法でもよい。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、ＡＦ評価値のピーク位置に対応する輝度評価値が、例えば、点光源適正範囲内で極小値でなく、ＡＦ評価値のピーク検出が２回以上の場合、輝度評価値のフリッカ除去を行う（図３のＳ３１「偽」→Ｓ２７参照）。この場合は、輝度評価値に極小値がないことから、輝度評価値のカーブの形状が単純であり、容易に補正することができないのでフリッカ補正を行わない。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、フリッカ光源と判定された場合でピーク検出が複数回行われていた場合は、ピーク位置の中からＡＦ評価値の大きい順に２つ選択し、その間の極小値位置で合焦位置演算を行う（図３のＳ２７「２回以上」→Ｓ２９等参照）。

また、カメラ側ＣＰＵ２７は、ピーク検出が１回の場合はＡＦ評価値のピーク位置をそのまま採用して合焦位置演算を行う（図３のＳ２７「１回」→図４のＳ４９等参照）。

なお、本発明の一実施形態においては、コントラストＡＦ評価値算出回路２３、ＡＥ評価値算出回路２５、画像処理回路２６等を、カメラ側ＣＰＵ２７とは別体の構成としたが、各部の全部または一部をソフトウエアで構成し、カメラ側ＣＰＵ２７によって実行するようにしても勿論かまわない。

また、本発明の一実施形態においては、カメラ側ＣＰＵ２７の周辺回路の全部または一部、またントラストＡＦ評価値算出回路２３、ＡＥ評価値算出回路２５、画像処理回路２６等をＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプログラムコードで実行される回路で実現するようにしてもよく、ヴェリログ（Verilog）によって記述されたプログラム言語に基づいて生成されたゲート回路等のハードウエア構成でもよく、またハードウエア回路によって実行するようにしても勿論かまわない。また、ＣＰＵ３１の機能の一部をＤＳＰ等のプログラムコードで実行される回路で実現するようにしてもよく、ヴェリログによって記述されたプログラム言語に基づいて生成されたゲート回路等のハードウエア構成でもよく、またハードウエア回路によって実現するようにしてもよい。

また、本発明の一実施形態においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもミラーレスカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット型コンピュータ、ゲーム機器等に内蔵されるカメラ、医療用カメラ、顕微鏡等の科学機器用のカメラ、自動車搭載用カメラ、監視用カメラでも構わない。いずれにしても、フォーカスレンズの焦点調節を行う機器であれば、本発明を適用することができる。

また、本明細書において説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御に関しては、プログラムで設定可能であることが多く、記録媒体や記録部に収められる場合もある。この記録媒体、記録部への記録の仕方は、製品出荷時に記録してもよく、配布された記録媒体を利用してもよく、インターネットを介してダウンロードしたものでもよい。

また、本発明の一実施形態においては、図３および図４のフローチャートを用いて、本実施形態における動作を説明したが、処理手順は、順番を変えてもよく、また、いずれかのステップを省略してもよく、ステップを追加してもよく、さらに各ステップ内における具体的な処理内容を変更してもよい。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず」、「次に」等の順番を表現する言葉を用いて説明したとしても、特に説明していない箇所では、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１１・・・フォーカスレンズ、１２・・・絞り、１３・・・レンズ／絞り駆動モータ、１４・・・モータドライブ回路、１５・・・レンズ側ＣＰＵ、２１・・・撮像素子、２２・・・撮像制御・信号処理回路、２３・・・コントラストＡＦ評価値算出回路、２５・・・ＡＥ評価値算出回路、２６・・・画像処理回路、２７・・・カメラ画像ＣＰＵ、２８・・・表示装置、２９・・・記録装置、３０・・・操作部、３１・・・、メモリ

Claims (9)

1. フォーカスレンズを含む撮像光学系を介して被写体像を撮像して画像データを生成する撮像素子と、
   上記画像データに基づいてコントラストを示す焦点評価値を上記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する焦点評価値算出手段と、
   上記画像データに基づいて輝度を示す輝度評価値を上記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する輝度評価値算出手段と、
   上記輝度評価値に基づいて、上記焦点評価値を補正して補正焦点評価値を算出し、該補正焦点評価値に基づいて第１の合焦位置を算出する第１の合焦位置算出手段と、
   上記輝度評価値の極小に基づいて第２の合焦位置を算出する第２の合焦位置算出手段と、
   上記フォーカスレンズを上記合焦位置に移動させるように上記フォーカスレンズの位置を制御する焦点制御手段と、
   上記輝度評価値に基づいて光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、上記第２の合焦位置算出手段の動作を禁止する、または上記第２の合焦位置算出手段の出力に基づく上記焦点制御手段の動作を禁止する禁止手段と、
   を具備することを特徴とする撮像装置。
2. 上記画像データに基づいて飽和画素の数を示す飽和画素カウント値を上記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する飽和画素カウント手段と、
   上記飽和画素カウント値の極小に基づいて第３の合焦位置を算出する第３の合焦位置算出手段を有し、
   上記禁止手段は、上記輝度評価値に基づいて光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、上記第３の合焦位置算出手段の動作を禁止する、または上記第３の合焦位置算出手段の出力に基づく上記焦点制御手段の動作を禁止することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記禁止手段は、上記焦点評価値がピークとなるレンズ位置を含むレンズ位置の所定の範囲内の輝度評価値にて、上記焦点評価値がピークとなるレンズ位置の上記輝度評価値が最小値ではない場合に、光源フリッカの影響が大きいと判定することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 上記禁止手段は、上記焦点評価値がピークとなるレンズ位置の輝度評価値が、上記所定範囲の両端のレンズ位置の輝度評価値の少なくとも一方よりも大きい場合に、光源フリッカの影響が大きいと判定することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
5. 上記禁止手段は、上記所定範囲にて上記レンズ位置に応じて上記輝度評価値が増加から減少に変化する回数が所定値より多い場合に、光源フリッカの影響が大きいと判定することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
6. 上記禁止手段は、上記光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、
   上記第１の合焦位置算出手段は、上記焦点評価値のピークに対応する上記輝度評価値が上記所定範囲内で極小値である場合に、上記輝度評価値のフリッカ成分を除去する処理を行って補正輝度評価値を算出し、該補正輝度評価値に基づいて上記焦点評価値を補正して補正焦点評価値を算出することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 上記禁止手段は、上記光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、
   上記第１の合焦位置算出手段は、上記焦点評価値のピークに対応する上記輝度評価値が上記所定範囲内で極小値ではなく、かつ、上記焦点評価値のピークとなる上記レンズ位置が複数ある場合に、上記輝度評価値のフリッカ成分を除去する処理を行って補正輝度評価値を算出し、該補正輝度評価値に基づいて上記焦点評価値を補正して補正焦点評価値を算出することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
8. 上記禁止手段が、上記光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、
   上記第１の合焦位置算出手段は、上記焦点評価値のピークとなる上記レンズ位置が複数ある場合に、該複数のピークに対応する焦点評価値の最大値と２番目に大きい焦点評価値の間の極小位置に基づいて合焦位置を演算することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の撮像装置。
9. フォーカスレンズを含む撮像光学系を介して被写体像を撮像して画像データを生成し、
   上記画像データに基づいてコントラストを示す焦点評価値を上記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出し、
   上記画像データに基づいて輝度を示す輝度評価値を上記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出し、
   上記輝度評価値に基づいて、上記焦点評価値を補正して補正焦点評価値を算出し、該補正焦点評価値に基づいて第１の合焦位置を算出し、
   上記輝度評価値の極小に基づいて第２の合焦位置を算出し、
   上記フォーカスレンズを上記合焦位置に移動させるように上記フォーカスレンズの位置を制御し、
   上記輝度評価値に基づいて光源フリッカの影響が大きいと判定する場合に、上記第２の合焦位置の算出動作を禁止し、または上記第２の合焦位置の算出結果に基づく上記フォーカスレンズの位置の制御動作を禁止する、
   ことを特徴とする焦点調節方法。

Images