WO2014189047A1 - 撮像装置およびオートフォーカス制御方法 - Google Patents

撮像装置およびオートフォーカス制御方法 Download PDF

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WO2014189047A1
WO2014189047A1 PCT/JP2014/063345 JP2014063345W WO2014189047A1 WO 2014189047 A1 WO2014189047 A1 WO 2014189047A1 JP 2014063345 W JP2014063345 W JP 2014063345W WO 2014189047 A1 WO2014189047 A1 WO 2014189047A1
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contrast signal
signal value
area
focus lens
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PCT/JP2014/063345
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Inventor
顕理 上田
Original Assignee
株式会社 日立産業制御ソリューションズ
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/673—Focus control based on electronic image sensor signals based on contrast or high frequency components of image signals, e.g. hill climbing method
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B13/00—Viewfinders; Focusing aids for cameras; Means for focusing for cameras; Autofocus systems for cameras
    • G03B13/32—Means for focusing
    • G03B13/34—Power focusing
    • G03B13/36—Autofocus systems

Definitions

  • the present invention relates to the technology of autofocus control of an imaging device.
  • the function of automatically adjusting the focus that is, the auto focus (AF) function is incorporated in an imaging device of a video camera, an HDD (Hard Disc Drive) camera, an electronic still camera, and a camera mechanism unit of a mobile phone.
  • the autofocus may be described as AF.
  • a contrast method in which focus adjustment is performed using the fact that the position at which the contrast signal of a captured image is maximum is in focus (just focus).
  • the contrast signal is calculated based on an accumulated value or the like of differences in luminance signal values between adjacent pixels.
  • a contrast method for example, there is a method described in Patent Document 1.
  • the amount of frequency components included in the image signal is calculated as an AF evaluation value by using the fact that the amount of frequency components (excluding direct current components) included in the image signal is maximum at the in-focus position.
  • an imaging device includes an area setting unit that sets two or more areas in an imaging screen, and a VF value generation unit that generates a contrast signal value of the area for each area.
  • An AF evaluation value generation unit that adds the contrast signal value of the area and outputs the addition result as an AF evaluation value for an area where the luminance signal value of the area satisfies a predetermined range, and the AF evaluation value is maximum
  • a focus position control unit that controls the position of the focus lens in the following direction.
  • the imaging device 100 includes a control unit 10, a lens unit 20, and a camera signal processing unit 40 as functions.
  • the lens unit 20 includes a variator lens group 23 for changing the magnification of a light beam from an object, a diaphragm 24 for adjusting the amount of received light, and a focus lens group (hereinafter also referred to as a focus lens) 25 used for focus adjustment. It has a function of forming an optical image of an object on a light receiving surface of an image pickup device 31 formed of a charge coupled device (CCD), a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) or the like. Further, the lens unit 20 includes an absolute position detection unit 21 and a temperature detection unit 22 which are configured by, for example, a photo interrupter.
  • the absolute position detection unit 21 detects the absolute position of the variator lens group 23 and the focus lens group 25 and outputs the detection result to the control unit 10 as lens absolute position information. Further, the temperature detection unit 22 detects the temperature in the lens unit 20, and outputs the detection result to the control unit 10 as lens unit internal temperature information.
  • the imaging element 31 photoelectrically converts the optical image of the subject formed on the light receiving surface, and outputs the obtained imaging signal to the noise removing unit 32.
  • the noise removal unit 32 performs noise removal processing on the received imaging signal.
  • An AGC (automatic gain control) 33 amplifies the imaging signal to an optimal level.
  • An AD (analog / digital) conversion unit 34 converts an imaging signal into a digital signal to convert it into a digital imaging signal, and outputs the digital imaging signal to the camera signal processing unit 40.
  • the electronic shutter 35 adjusts the exposure time for the image sensor 31.
  • the GYRO sensor 36 has a function of detecting the movement of the main body of the imaging device 100, and outputs how it moved to the control unit 10 as a GYRO signal.
  • the camera signal processing unit 40 includes the signal conversion processing unit 41, the VF value generation units 42a to 42n (hereinafter, when not distinguished separately, the code 42 is used), the AE (auto iris) signal generation unit 45, and the number of high and low luminance numbers.
  • the units 46a to 46n (hereinafter, when not distinguished separately, the reference numeral 46 is used) are provided.
  • the signal conversion processing unit 41 performs predetermined signal processing on the received digital image pickup signal, and conforms to a predetermined television system such as, for example, the National Television Standards Committee (NTSC) standard or the Phase Alternating Line (PAL) standard. It has a function of converting it into a standard television signal and outputting the television signal. In addition, the signal conversion processing unit 41 has a function of setting two or more areas in an imaging screen of a television signal and separately outputting the signals of the respective areas. The size and setting position of the area are designated by the control unit 10.
  • NTSC National Television Standards Committee
  • PAL Phase Alternating Line
  • Each of the VF value generation units 42a to 42n includes an HPF (high pass filter) 43 and an integration unit 44, generates contrast signal (VF: Value of Focus) values for each region, and obtains the obtained VF values (VFa to VFn). It has a function of outputting to the control unit 10. Since the VF value generation unit 42 operates by the number of areas, reducing the number of areas has the effect of reducing power consumption.
  • HPF high pass filter
  • integration unit 44 generates contrast signal (VF: Value of Focus) values for each region, and obtains the obtained VF values (VFa to VFn). It has a function of outputting to the control unit 10. Since the VF value generation unit 42 operates by the number of areas, reducing the number of areas has the effect of reducing power consumption.
  • the AE signal generation unit 45 has a function of outputting the auto iris signal AE to the control unit 10.
  • Each of the high / low luminance number counting units 46a to 46n totals the number of pixels of luminance signal values exceeding the threshold determined to be bright in advance and the number of pixels of luminance signal values falling below the threshold determined to be dark for each region. It has a function of outputting the number (BNa to BNn) signals to the control unit 10. That is, the high / low brightness number counting unit 46 counts the number of pixels where the brightness signal value of the region does not satisfy the predetermined range, and outputs the number to the control unit 10.
  • the control unit 10 is constituted by a CPU (Central Processing Unit) such as a microcomputer not shown and a main memory, and an application program stored in the storage unit 13 is expanded on the main memory to execute the auto iris control unit 11 and the auto focus control unit Realize 12
  • a CPU Central Processing Unit
  • an application program stored in the storage unit 13 is expanded on the main memory to execute the auto iris control unit 11 and the auto focus control unit Realize 12
  • the auto iris control unit 11 acquires the auto iris signal AE from the AE signal generation unit 45, and the brightness of the current captured image recognized by the acquired auto iris signal AE, the degree of opening of the aperture 24 of the lens unit 20, the gain of the AGC 33, etc. It has a function of generating an auto iris evaluation value which is an evaluation value for.
  • the autofocus control unit 12 includes an AF evaluation value generation unit 121, a focus position control unit 122, and an area setting unit 123.
  • the area setting unit 123 has a function of setting two or more areas in the imaging screen, and outputs information related to the size and the setting position of the area to the signal conversion processing unit 41.
  • the AF evaluation value generation unit 121 has a function of setting, in advance, for the high and low luminance number counting units 46a to 46n, a threshold determined to be bright and a threshold determined to be dark. Then, the AF evaluation value generation unit 121 has a function of determining whether the image is too bright or too dark for each area based on the number of luminance (BN) signals acquired from the high and low luminance number counting unit 46.
  • BN luminance
  • the AF evaluation value generation unit 121 extracts the area where the luminance signal value of the area satisfies the predetermined range based on the number of luminances (BN) acquired from the high / low luminance number counting unit 46 and the threshold value, and extracts the area It has a function of generating the AF evaluation value by adding the VF value of the area. The detailed method of generating the AF evaluation value will be described later.
  • the focus position control unit 122 has a function of controlling the position of the focus lens 25 in the direction (focusing direction) in which the AF evaluation value is maximum based on the AF evaluation value. Further, the focus position control unit 122 generates a third motor control signal to control the in-focus direction and the in-focus position, and outputs the generated third motor control signal to the third drive unit 25 d. It has a function.
  • the third drive unit 25 d drives and controls the third motor 25 m that moves the focus lens group 25 of the lens unit 20 in the optical axis direction based on the third motor control signal. Thus, AF control is performed.
  • the autofocus control unit 12 also performs zoom magnification information representing the current zoom magnification obtained based on the AF evaluation value and the lens absolute position information acquired from the absolute position detection unit 21 of the lens unit 20, and
  • the first and second motor control signals are generated using the temperature information in the lens unit 20 acquired from the temperature detection unit 22 and the trace curve data stored in the storage unit 13.
  • the autofocus control unit 12 has a function of outputting the generated first motor control signal to the first drive unit 23d and outputting the generated second motor control signal to the second drive unit 24d.
  • the first drive unit 23 d drives and controls the first motor 23 m that moves the variator lens group 23 of the lens unit 20 in the optical axis direction based on the first motor control signal.
  • the second drive unit 24 d drives and controls the second motor 24 m that drives the diaphragm 24 of the lens unit 20 based on the second motor control signal. Auto iris control is thereby performed.
  • control unit 10 controls the shutter speed of the electronic shutter 35 so as to increase or decrease the exposure time to the imaging device 31 based on the auto iris evaluation value, and the optical system of the object formed on the light receiving surface of the imaging device 31 It has a function to adjust the light quantity of the image. Furthermore, the control unit 10 has a function of performing gain adjustment in the AGC 33 based on the auto iris evaluation value.
  • step S201 the control unit 10 of the imaging device 100 moves the focus lens 25 in advance to a position at which the imaging distance is the minimum.
  • the reason for this is that focusing can not be performed when the distance between the imaging device 100 and the subject is smaller than the minimum shooting distance.
  • step S202 the control unit 10 exposes the imaging device 31 while adjusting the light amount of the optical image of the subject formed on the light receiving surface of the imaging device 31.
  • step S203 the area setting unit 123 of the autofocus control unit 12 sets the VF value generation area (area) indicating the area for generating the VF value on the imaging screen via the signal conversion processing unit 41 of the camera signal processing unit 40.
  • the signal conversion processing unit 41 receives the information on the size and the setting position of the VF value generation area from the area setting unit 123, sets the VF value generation area on the imaging screen, and the television of the VF value generation area. Output a signal.
  • FIG. 3 An example of a state in which the VF value generation area is set is shown in FIG.
  • the VF value generation area is represented as a case where the entire area VF10 of the imaging screen and the imaging screen are divided into nine parts (VF1 to VF9).
  • the VF value generation area is not limited to the position shown in FIG. 3 and may be set at an arbitrary position in the imaging screen.
  • each of the VF value generation units 42a to 42n acquires a luminance signal of any one VF value generation region. Then, the VF value generation unit 42 generates the VF value (contrast signal value) of the VF value generation area for each position of the focus lens 25.
  • step S205 the AF evaluation value generation unit 121 acquires the VF value of each VF value generation area from each of the VF value generation units 42a to 42n.
  • An example is shown in FIG. FIG. 4 shows VF value curves (actual curves) at coordinates in which the abscissa represents the focus lens position and the ordinate represents the VF value for each VF value generation area (VF1 to VF10).
  • the VF value in the VF value generation area is the sum of the VF values in the VF1 to VF9 in the VF value generation area.
  • the AF evaluation value generation unit 121 reads out a predetermined threshold from the storage unit 13 and sets it.
  • the threshold is a value determined in advance for the number of luminances (BN) acquired from the high and low luminance number counting unit 46.
  • step S207 the AF evaluation value generation unit 121 determines whether the number of luminances (BN) of each VF value generation area satisfies the threshold value. Specifically, the AF evaluation value generation unit 121 determines that the threshold is satisfied when the acquired number of luminances (BN) of each VF value generation area is less than the threshold. If it is determined that the threshold is satisfied (Yes in step S207), the process proceeds to step S209. If it is determined that the threshold is not satisfied (No in step S207), the process proceeds to step S208.
  • VF3 and VF9 in the VF value generation area do not satisfy the threshold and are determined as “bright”, and VF7 in the VF value generation area is determined as “dark” without the threshold The case is shown.
  • the AF evaluation value generation unit 121 executes a process of excluding the VF value generation area not satisfying the threshold. Specifically, VF3, VF7, and VF9 in the VF value generation area are excluded from the process of adding the VF value to generate an AF evaluation value.
  • step S209 the AF evaluation value generation unit 121 determines whether the slope of the curve of the VF value is positive. If it is determined that the inclination is positive (Yes in step S209), the process proceeds to step S212. If it is determined that the inclination is not positive (No in step S209), the process proceeds to step S210.
  • the meaning of "inclination is plus” will be described with reference to FIG.
  • the horizontal axis represents the focus lens position
  • the vertical axis represents the VF value
  • the real curve 61 in the figure represents the VF value curve.
  • the vertical dotted line 62 represents the position of the minimum imaging distance combined in step S201. Therefore, on the left side of the vertical dotted line 62, the imaging device 100 can not focus because the distance to the subject is too short.
  • the imaging apparatus 100 since the peak of the curve of the VF value exists on the right side of the vertical dotted line 62, the imaging apparatus 100 can focus by aligning the position of the focusing lens 25 with the peak.
  • the focus lens 25 can be moved to the peak position of the VF value. Can be burned). Conversely, if the inclination 63 is negative, this means that the imaging device 100 can not focus.
  • the AF evaluation value generation unit 121 executes a process of excluding the VF value generation area determined to have the inclination 63 not positive. Specifically, in FIG. 4, when the VF value generation region is VF1, it is determined that the slope 63 is not positive, that is, “close”. Therefore, VF1 in the VF value generation area is excluded from the process of adding the VF value to generate the AF evaluation value.
  • the four corners are “masked” in the imaging screen.
  • an empty space (not used) is generated in the VF value generation unit 42, which has an effect of reducing power consumption.
  • the AF evaluation value generation unit 121 generates the sum (AF evaluation value) of the VF values of the VF value generation area not excluded. Specifically, the AF evaluation value generation unit 121 adds the VF values at the points where the focus lens positions of the VF value generation areas that are not excluded are the same, and obtains the AF evaluation value. For example, in FIG. 4, the VF values of VF2, VF4 to VF6, and VF8 in the VF value generation area are added.
  • step S212 the focus position control unit 122 executes control to move the focus lens 25 in a direction (plus direction) in which the AF evaluation value becomes large.
  • a hill climbing method can be used.
  • the VF value of the VF 10 in the VF value generation area acquired in step S205 is used in the case of Yes in step S209, and the VF value generated in step S211 in the case of No in step S209. The sum of is used.
  • step S213 the focus position control unit 122 determines whether the focus lens 25 is at the maximum position of the AF evaluation value. If it is determined that the AF evaluation value is at the maximum position (Yes in step S213), the process proceeds to an out-of-page connector “A” (step S221 in FIG. 2B) and it is determined that the AF evaluation value is not the maximum position ( No), the process returns to step S202.
  • step S221 the focus position control unit 122 stops the movement of the focus lens 25.
  • the point at which the lens has stopped means that the focal length is in focus.
  • the processing flow in step S222 and subsequent steps is AF control in a state in which the focus is in focus once, and is an operation to quickly and accurately follow the in-focus position.
  • step S222 if there is an unused VF value generation unit 42, the area setting unit 123 further subdivides the VF value generation area to set a small area.
  • the VF value generation area located near the center of the imaging screen, the VF value generation area having a large maximum value of the VF value, or the VF value generation area having a large fluctuation of the VF value determines which VF value generation area is to be subdivided. It is decided on either.
  • the VF value generation area including the in-focus position may be subdivided.
  • the number of small areas set by segmentation may be all or part of the number of VF value generation units 42 not in use.
  • FIG. 5 excludes the four VF value generation areas indicated as “mask” in the figure, and divides the VF value generation area at the center of the imaging screen into four to form small areas (VF1, VF3, VF5, VF7) Represents a set state. In this small area, the sensitivity for detecting the movement of the subject is improved as compared to the VF value generation area (VF2, VF4, VF6, VF8).
  • control unit 10 exposes the imaging device 31 while adjusting the light amount of the optical image of the subject formed on the light receiving surface of the imaging device 31.
  • step S224 the VF value generation unit 42 obtains luminance signals of the entire region and each small region. Then, the VF value generation unit 42 generates contrast signal values (VF values) of the entire area and each small area.
  • VF values contrast signal values
  • the reason for obtaining the VF value of the entire area is to prevent the excluded VF value generation area from being permanently excluded. Specifically, when there is a large change in the VF value of the entire area of the captured image, the control unit 10 returns to step S201 of FIG. 2A to redetect the in-focus position.
  • step S225 the AF evaluation value generation unit 121 acquires the VF values of the entire region and each small region from the VF value generation unit 42.
  • the latest acquired VF value is referred to as the current VF value.
  • the AF evaluation value generation unit 121 compares the current and previous AF evaluation values (VF values) of the entire area. It should be noted that the AF evaluation value (VF value) of the entire area is set every frame (for example, 60 fields / second for NTSC) or frame (for example, 30 for NTSC) of the standard television signal output from the signal conversion processing unit 41. Generated per frame).
  • step S227 the AF evaluation value generation unit 121 determines whether or not there is a change based on the comparison result in step S226. Specifically, the AF evaluation value generation unit 121 determines that the absolute value of the difference between the current AF evaluation value (VF value) of the entire area and the previous AF evaluation value (VF value) of the entire area is a predetermined threshold (the second If the threshold value is 1 or more, it is determined that there is a change.
  • step S227) If it is determined that there is a change (Yes in step S227), the process proceeds to step S235. If it is determined that there is no change (No in step S227), the process proceeds to step S228.
  • step S229 the AF evaluation value generation unit 121 determines whether the position of the imaging device 100 has moved based on the acquired GYRO sensor value. If it is determined that the position has moved (Yes in step S229), the process proceeds to step S235. If it is determined that the position has not moved (No in step S229), the process proceeds to step S230.
  • step S230 the AF evaluation value generation unit 121 compares the VF values of the current small region and the previous small region.
  • step S231 the AF evaluation value generation unit 121 determines whether or not there is a change based on the comparison result in step S230.
  • the AF evaluation value generation unit 121 may change. judge.
  • the VF value in the small area is every field (for example, 60 fields / second for NTSC) or every frame (for example, 30 frames / second for NTSC) of the standard television signal output from the signal conversion processing unit 41 Generated on If it is determined that there is a change (Yes in step S231), the process proceeds to step S232. If it is determined that there is no change (No in step S231), the process returns to step S223.
  • step S232 the AF evaluation value generation unit 121 generates the sum of the VF values of the areas in the directions in which the slopes of the curves of the VF values of the small area are the same.
  • step S233 the focus position control unit 122 moves the focus lens 25 in the direction in which the sum (subtotal value) of the VF values of the small area calculated in step S232 is large. Specifically, the focus position control unit 122 compares the maximum values of the subtotal values in the different directions, and moves the focus lens 25 in the direction of the larger subtotal value.
  • a hill climbing method can be used.
  • the reason for using the sum of the VF value of the area in the same direction as the slope of the curve of the VF value of the small area calculated in step S232 is that the division is followed and relaxed without excessively following the movement of the object. It is for realizing control.
  • step S234 the focus position control unit 122 determines whether the focus lens 25 is at the maximum position of the sum of the VF values. If it is determined that it is at the maximum position of the sum of VF values (Yes in step S234), the process returns to step S221, and if it is determined that it is not the maximum position of the sum of VF values (No in step S234), the process is step S223. Return to
  • step S235 the setting of the VF value generation area and the small area is canceled. Then, the process returns to the out-of-page connector "B" (step S201 in FIG. 2A).
  • the imaging device 100 can adjust the focal length quickly and accurately. Possible autofocus control can be realized.
  • the imaging device 100 sets two or more areas in the imaging screen, and generates a contrast signal value (VF value) of the area. Then, the imaging apparatus 100 adds the contrast signal value of the area where the luminance signal value of the imaging screen satisfies the predetermined range, and uses the addition result as the AF evaluation value to focus in the direction in which the AF evaluation value becomes maximum. Control the lens position. Furthermore, the imaging apparatus 100 divides the area into two or more small areas, generates a contrast signal value of the small area, and generates a contrast signal value also for the entire area of the imaging screen.
  • VF value contrast signal value
  • the absolute value of the difference between the current contrast signal value and the previous contrast signal value is smaller than a predetermined threshold (first threshold) for the entire area, and for the small area this time
  • first threshold a predetermined threshold
  • second threshold value a predetermined threshold value
  • the direction in which the contrast signal value in the small area increases with respect to the focus lens position
  • the contrast signal value of the small area is added to calculate the subtotal value, and the focus lens position is controlled in the direction in which the subtotal value becomes large. Since the imaging apparatus 100 can perform such control, it is possible to realize autofocus control capable of adjusting the focal length quickly and accurately.
  • step S227 of FIG. 2B it is described that the presence or absence of the fluctuation is determined using the absolute value of the difference between the current and previous contrast signal values in the entire area.
  • a predetermined threshold fourth threshold It may be determined that there is a change.
  • similarity is a value that quantifies how similar, and the larger the value, the more similar.
  • step S231 of FIG. 2B it is described that the presence or absence of the fluctuation is determined using the absolute value of the difference between the current and previous contrast signal values for the small area.
  • the correlation coefficient between the current and previous contrast signal values for a small area or the curve similarity of the contrast signal value to the focus lens position is less than a predetermined threshold (third threshold) It may be determined that there is a change.
  • similarity is a value that quantifies how similar, and the larger the value, the more similar.
  • the area setting unit 123 may set the number of small areas in consideration of the power consumption when setting the small areas by dividing the areas.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes various modifications.
  • the above-described embodiment is described in detail to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to one having all the described configurations.
  • each function or the like of the imaging device 100 may be realized by hardware by designing a part or all of them with an integrated circuit, for example.
  • each function or the like of the control unit 10 may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function.
  • Information such as programs, tables, and files for realizing each function is stored in a memory, a hard disk, a recording device such as a solid state drive (SSD), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a digital versatile disc (DVD) be able to.
  • control lines and information lines indicate what is considered to be necessary for the description, and not all control lines and information lines in the product are necessarily shown. In practice, almost all configurations may be considered to be connected to each other.

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Abstract

　本発明の撮像装置（１００）は、撮像画面内に２以上の領域を設定する領域設定部（１２３）と、前記領域のコントラスト信号値を生成するＶＦ値生成部（４２）と、前記領域の輝度信号値が所定の範囲を満足する当該領域のコントラスト信号値を加算し、その加算結果をＡＦ評価値として出力するＡＦ評価値生成部（１２１）と、前記ＡＦ評価値が最大となる方向にフォーカスレンズ位置を制御するフォーカス位置制御部（１２２）と、を備える。

Description

撮像装置およびオートフォーカス制御方法
　本発明は、撮像装置のオートフォーカス制御の技術に関する。
　フォーカスを自動調整する機能、すなわちオートフォーカス（ＡＦ）機能が、ビデオカメラ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）カメラ、電子スチルカメラおよび携帯電話機のカメラ機構部の撮像装置に搭載されている。以降では、オートフォーカスをＡＦと記載する場合もある。
　ＡＦ機能の合焦方法として、撮影映像のコントラスト信号が最大になる位置が合焦（ジャストフォーカス）状態であることを利用してフォーカスの調整を行うコントラスト方式がある。コントラスト信号は、隣接する画素間の輝度信号値の差分の累積値等に基づいて算出される。コントラスト方式として、例えば、特許文献１に記載の手法がある。特許文献１では、画像信号に含まれる周波数成分（直流成分を除く）の量が合焦位置で最大になることを利用して、画像信号に含まれる周波数成分の量をＡＦ評価値として算出し、そのＡＦ評価値が最大になる合焦状態にフォーカスレンズ位置を制御する技術が開示されている。
特開平３－１６６８号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ＡＦ評価値を生成する領域が１つであるため、その領域内に存在する人物がその領域内を移動しただけではＡＦ評価値がほとんど変化しないことになる。また、ＡＦ評価値がほとんど変化しないということは、その人物が移動したことを認識できず、その人物にフォーカスを合わせる制御を実行できないという問題が生じる。その結果、焦点ズレと呼ばれる現象が発生する虞がある。
　そこで、本発明では、オートフォーカス制御時の合焦精度を向上する技術を提供することを課題とする。
　前記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、撮像画面内に２以上の領域を設定する領域設定部と、前記領域のコントラスト信号値を前記領域ごとに生成するＶＦ値生成部と、前記領域の輝度信号値が所定の範囲を満足する領域について、当該領域のコントラスト信号値を加算し、その加算結果をＡＦ評価値として出力するＡＦ評価値生成部と、前記ＡＦ評価値が最大となる方向にフォーカスレンズ位置を制御するフォーカス位置制御部と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、オートフォーカス制御時の合焦精度を向上する技術を提供することができる。
撮像装置の機能例を示す図である。 撮像装置の処理フロー例を示す図である。 撮像装置の処理フロー例のつづきを示す図である。 ＶＦ値生成領域の配置例を示す図である。 ＶＦ値の一例を示す図である。 ＶＦ値が閾値を満たさない領域をマスクし、中央の領域をさらに細分化した一例を示す図である。 ＡＦ評価値の曲線の傾きがプラスの場合を示す図である。
　ここで、本発明を実施するための形態（以降、「本実施形態」と称す。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
　はじめに、撮像装置１００の機能例について、図１を用いて説明する。
　撮像装置１００は、制御部１０、レンズユニット２０およびカメラ信号処理部４０を機能として備える。
　レンズユニット２０は、被写体からの光束の変倍を行なうバリエータレンズ群２３、受光光量を調整するための絞り２４およびピント調節に用いるフォーカスレンズ群（以降、フォーカスレンズと称することもある。）２５を備えており、被写体の光学像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等で構成される撮像素子３１の受光面に結像する機能を有している。また、レンズユニット２０は、例えばフォトインタラプタ等で構成される絶対位置検出部２１および温度検出部２２を備える。絶対位置検出部２１は、バリエータレンズ群２３およびフォーカスレンズ群２５の絶対位置を検出し、検出結果をレンズ絶対位置情報として制御部１０に出力する。また、温度検出部２２は、レンズユニット２０内の温度を検出し、検出結果をレンズユニット内温度情報として制御部１０に出力する。
　撮像素子３１は、受光面に結像された被写体の光学像を光電変換し、得られた撮像信号をノイズ除去部３２に出力する。ノイズ除去部３２は、受信した撮像信号に対してノイズ除去処理を実行する。ＡＧＣ（自動利得制御）３３は、撮像信号を最適なレベルに増幅する。ＡＤ（アナログ／ディジタル）変換部３４は、撮像信号をディジタル変換してディジタル撮像信号に変換し、ディジタル撮像信号をカメラ信号処理部４０に出力する。電子シャッタ３５は、撮像素子３１に対する露光時間を調整する。ＧＹＲＯセンサ３６は、撮像装置１００本体の動きを検出する機能を有し、どのように動いたかをＧＹＲＯ信号として制御部１０へ出力する。
　カメラ信号処理部４０は、信号変換処理部４１、ＶＦ値生成部４２ａ～４２ｎ（以降、別個に区別しない場合は、符号４２を用いる。）、ＡＥ（オートアイリス）信号生成部４５および高低輝度個数集計部４６ａ～４６ｎ（以降、別個に区別しない場合は、符号４６を用いる。）を備える。
　信号変換処理部４１は、受信したディジタル撮像信号に対し所定の信号処理を実行して、例えばＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）規格やＰＡＬ（Phase Alternating Line）規格等の所定のテレビジョン方式に準拠した標準的なテレビジョン信号に変換してそのテレビジョン信号を出力する機能を有する。また、信号変換処理部４１は、テレビジョン信号の撮像画面内に２以上の領域を設定し、各領域の信号を別個に出力する機能を有する。なお、領域のサイズや設定位置は、制御部１０によって指示される。
　ＶＦ値生成部４２ａ～４２ｎそれぞれは、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）４３および積分部４４を備え、領域別にコントラスト信号（ＶＦ：Value of Focus）値を生成し、得られたＶＦ値（ＶＦａ～ＶＦｎ）を制御部１０に出力する機能を有する。ＶＦ値生成部４２は、領域の数だけ動作するので、領域の数を減少させれば、消費電力を低減する効果がある。
　ＡＥ信号生成部４５は、オートアイリス信号ＡＥを制御部１０に出力する機能を有する。
　高低輝度個数集計部４６ａ～４６ｎそれぞれは、領域ごとに予め明るいと判定する閾値を超える輝度信号値の画素数および暗いと判定する閾値を下回る輝度信号値の画素数を集計し、得られた輝度個数（ＢＮａ～ＢＮｎ）信号を制御部１０に出力する機能を有する。つまり、高低輝度個数集計部４６は、領域の輝度信号値が所定の範囲を満足しない画素数を集計し、制御部１０に出力している。
　制御部１０は、図示しないマイクロコンピュータ等のＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメインメモリによって構成され、記憶部１３に記憶されているアプリケーションプログラムをメインメモリに展開してオートアイリス制御部１１およびオートフォーカス制御部１２を具現化する。
　オートアイリス制御部１１は、ＡＥ信号生成部４５からオートアイリス信号ＡＥを取得し、取得したオートアイリス信号ＡＥにより認識される現在の撮影映像の明るさ、レンズユニット２０の絞り２４の開き具合およびＡＧＣ３３のゲイン等に対する評価値であるオートアイリス評価値を生成する機能を有する。
　オートフォーカス制御部１２は、ＡＦ評価値生成部１２１、フォーカス位置制御部１２２および領域設定部１２３を備える。
　領域設定部１２３は、撮像画面内に２以上の領域を設定する機能を有し、その領域のサイズおよび設定位置に係る情報を信号変換処理部４１に出力する。
　ＡＦ評価値生成部１２１は、高低輝度個数集計部４６ａ～４６ｎに対して、予め明るいと判定する閾値および暗いと判定する閾値を設定する機能を有する。そして、ＡＦ評価値生成部１２１は、高低輝度個数集計部４６から取得した輝度個数（ＢＮ）信号に基づいて、領域ごとに明過ぎるか暗過ぎるかを判定する機能を有する。ＡＦ評価値生成部１２１は、高低輝度個数集計部４６から取得した輝度個数（ＢＮ）および前記閾値に基づいて、領域の輝度信号値が所定の範囲を満足する当該領域を抽出し、その抽出した領域のＶＦ値を加算してＡＦ評価値を生成する機能を有する。なお、ＡＦ評価値の詳細な生成方法については、後記する。
　フォーカス位置制御部１２２は、ＡＦ評価値に基づいて、ＡＦ評価値が最大となる方向（合焦方向）にフォーカスレンズ２５の位置を制御する機能を有する。また、フォーカス位置制御部１２２は、合焦方向および合焦位置を制御するために、第３のモータ制御信号を生成し、生成した第３のモータ制御信号を第３の駆動部２５ｄに出力する機能を有する。なお、第３の駆動部２５ｄは、第３のモータ制御信号に基づいてレンズユニット２０のフォーカスレンズ群２５をその光軸方向に移動させる第３のモータ２５ｍを駆動制御する。これによりＡＦ制御が行なわれる。
　また、オートフォーカス制御部１２は、ＡＦ評価値と、レンズユニット２０の絶対位置検出部２１から取得したレンズ絶対位置情報に基づいて得られる現在のズーム倍率を表すズーム倍率情報と、レンズユニット２０の温度検出部２２から取得したレンズユニット２０内の温度情報と、記憶部１３に記憶されているトレースカーブデータとを用いて、第１および第２のモータ制御信号を生成する。オートフォーカス制御部１２は、生成した第１のモータ制御信号を第１の駆動部２３ｄに出力し、生成した第２のモータ制御信号を第２の駆動部２４ｄに出力する機能を有する。第１の駆動部２３ｄは、第１のモータ制御信号に基づいて、レンズユニット２０のバリエータレンズ群２３をその光軸方向に移動させる第１のモータ２３ｍを駆動制御する。第２の駆動部２４ｄは、第２のモータ制御信号に基づいて、レンズユニット２０の絞り２４を駆動する第２のモータ２４ｍを駆動制御する。これによりオートアイリス制御が行なわれる。
　また、制御部１０は、オートアイリス評価値に基づいて、撮像素子３１に対する露光時間を増減させるように電子シャッタ３５のシャッタ速度を制御し、撮像素子３１の受光面上に結像される被写体の光学像の光量を調整する機能を有する。さらに、制御部１０は、オートアイリス評価値に基づいて、ＡＧＣ３３におけるゲイン調整を行なう機能を有する。
　次に、撮像装置１００の処理フロー例について、図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する（適宜、図１参照）。
　まず、ステップＳ２０１では、撮像装置１００の制御部１０は、予めフォーカスレンズ２５を、最小撮影距離となる位置に移動する。この理由は、撮像装置１００と被写体との距離が最小撮影距離より近い場合には、焦点を合わせることができないためである。
　ステップＳ２０２では、制御部１０は、撮像素子３１の受光面上に結像される被写体の光学像の光量調整を行いつつ、撮像素子３１を露光する。
　ステップＳ２０３では、オートフォーカス制御部１２の領域設定部１２３は、ＶＦ値を生成するエリアを示すＶＦ値生成領域（領域）を、カメラ信号処理部４０の信号変換処理部４１を介して撮像画面に設定する。そして、信号変換処理部４１は、領域設定部１２３からＶＦ値生成領域のサイズおよび設定位置に係る情報を受信し、撮像画面に当該ＶＦ値生成領域を設定し、そのＶＦ値生成領域のテレビジョン信号を出力する。
　ＶＦ値生成領域を設定した状態の一例を図３に示す。図３では、ＶＦ値生成領域は、撮像画面の全体領域ＶＦ１０および撮像画面を９分割（ＶＦ１～ＶＦ９）するように設定したケースとして表されている。なお、ＶＦ値生成領域は、図３に示す位置に限られることはなく、撮像画面内の任意の位置に設定されても構わない。
　図２Ａに戻って、ステップＳ２０４では、ＶＦ値生成部４２ａ～４２ｎそれぞれは、いずれか一つのＶＦ値生成領域の輝度信号を取得する。そして、ＶＦ値生成部４２は、フォーカスレンズ２５の位置ごとにＶＦ値生成領域のＶＦ値（コントラスト信号値）を生成する。
　ステップＳ２０５では、ＡＦ評価値生成部１２１は、ＶＦ値生成部４２ａ～４２ｎそれぞれから各ＶＦ値生成領域のＶＦ値を取得する。その一例を図４に示す。図４には、ＶＦ値生成領域（ＶＦ１～ＶＦ１０）ごとに、横軸がフォーカスレンズ位置を表し、縦軸がＶＦ値を表す座標において、ＶＦ値曲線（実曲線）が示されている。なお、ＶＦ値生成領域がＶＦ１０（撮像画面の全体領域）のＶＦ値は、ＶＦ値生成領域がＶＦ１～ＶＦ９までのＶＦ値の和を表していることになる。
　図２Ａに戻って、ステップＳ２０６では、ＡＦ評価値生成部１２１は、予め決められている閾値を記憶部１３から読み出して設定する。閾値は、高低輝度個数集計部４６から取得した輝度個数（ＢＮ）に対して予め決められている値である。
　ステップＳ２０７では、ＡＦ評価値生成部１２１は、各ＶＦ値生成領域の輝度個数（ＢＮ）が閾値を満足しているか否かを判定する。具体的には、ＡＦ評価値生成部１２１は、取得された各ＶＦ値生成領域の輝度個数（ＢＮ）が閾値未満の場合に、閾値を満足していると判定する。
　閾値を満足していると判定した場合（ステップＳ２０７でＹｅｓ）、処理はステップＳ２０９へ進み、閾値を満足していないと判定した場合（ステップＳ２０７でＮｏ）、処理はステップＳ２０８へ進む。
　例えば、図４では、ステップＳ２０７の処理によって、ＶＦ値生成領域のＶＦ３およびＶＦ９が閾値を満足せず「明るい」と判定され、ＶＦ値生成領域のＶＦ７が閾値を満足せず「暗い」と判定された場合を示している。
　図２Ａに戻って、ステップＳ２０８では、ＡＦ評価値生成部１２１は、閾値を満足していないＶＦ値生成領域を除外する処理を実行する。具体的には、ＶＦ値生成領域のＶＦ３，ＶＦ７，ＶＦ９は、ＶＦ値を加算してＡＦ評価値を生成する処理の対象外とされる。
　ステップＳ２０９では、ＡＦ評価値生成部１２１は、ＶＦ値の曲線の傾きがプラスであるか否かを判定する。傾きがプラスであると判定した場合（ステップＳ２０９でＹｅｓ）、処理はステップＳ２１２へ進み、傾きがプラスでないと判定した場合（ステップＳ２０９でＮｏ）、処理はステップＳ２１０へ進む。
　ここで、「傾きがプラス」の意味について、図６を用いて説明する。図６は、横軸がフォーカスレンズ位置を表し、縦軸がＶＦ値を表し、図中の実曲線６１がＶＦ値の曲線を表している。縦の点線６２は、ステップＳ２０１において合わせた最小撮像距離の位置を表している。したがって、撮像装置１００は、縦の点線６２より左側では、被写体との距離が近過ぎて、合焦することができない。図６では、縦の点線６２より右側にＶＦ値の曲線のピークが存在するため、撮像装置１００は、そのピークにフォーカスレンズ２５の位置を合わせることによって、合焦することができる。つまり、縦の点線６２をＶＦ値の曲線が横切るときの傾き６３が「プラス」、すなわち「傾きがプラス」の場合には、ＶＦ値のピーク位置にフォーカスレンズ２５を移動することができる（合焦することができる）。逆に、傾き６３がマイナスの場合には、この撮像装置１００は、合焦することができないことを意味している。
　図２Ａに戻って、ステップＳ２１０では、ＡＦ評価値生成部１２１は、傾き６３がプラスでないと判定したＶＦ値生成領域を除外する処理を実行する。具体的には、図４では、ＶＦ値生成領域がＶＦ１の場合で、傾き６３がプラスでない、すなわち「近い」と判定されている。したがって、ＶＦ値生成領域のＶＦ１は、ＶＦ値を加算してＡＦ評価値を生成する処理の対象外とされる。
　ＶＦ値生成領域のＶＦ１，ＶＦ３，ＶＦ７，ＶＦ９が除外処理された結果、図５に示すように、撮像画面の中で、四隅が「マスク」された状態となる。
　なお、ＶＦ値生成領域を除外することによって、ＶＦ値生成部４２に空き（使用されない状態）が生じることになり、消費電力を低減する効果がある。その逆に、使用していないＶＦ値生成部４２を活用するために、新たなＶＦ値生成領域を設定することができるといった柔軟性を持たせることが可能となる。
　図２Ａに戻って、ステップＳ２１１では、ＡＦ評価値生成部１２１は、除外されなかったＶＦ値生成領域のＶＦ値の和（ＡＦ評価値）を生成する。具体的には、ＡＦ評価値生成部１２１は、除外されなかった各ＶＦ値生成領域のフォーカスレンズ位置が同じ地点のＶＦ値を加算して、ＡＦ評価値を求める。例えば、図４では、ＶＦ値生成領域のＶＦ２，ＶＦ４～ＶＦ６，ＶＦ８のＶＦ値が加算される。
　図２Ａに戻って、ステップＳ２１２では、フォーカス位置制御部１２２は、ＡＦ評価値が大きくなる方向（プラス方向）にフォーカスレンズ２５を移動する制御を実行する。この制御では、例えば、山登り法等を用いることができる。なお、ＡＦ評価値は、ステップＳ２０９でＹｅｓの場合には、ステップＳ２０５で取得したＶＦ値生成領域のＶＦ１０のＶＦ値が用いられ、ステップＳ２０９でＮｏの場合には、ステップＳ２１１で生成したＶＦ値の和が用いられる。
　ステップＳ２１３では、フォーカス位置制御部１２２は、フォーカスレンズ２５がＡＦ評価値の最大位置にあるか否かを判定する。
　ＡＦ評価値の最大位置にあると判定した場合（ステップＳ２１３でＹｅｓ）、処理はページ外結合子「Ａ」（図２ＢのステップＳ２２１）へ進み、ＡＦ評価値の最大位置でないと判定した場合（ステップＳ２１３でＮｏ）、処理はステップＳ２０２へ戻る。
　図２Ｂに移って、ステップＳ２２１では、フォーカス位置制御部１２２は、フォーカスレンズ２５の移動を停止する。レンズが停止した地点は、焦点距離が合焦していることを意味している。ステップＳ２２２以降の処理フローは、焦点が一度合った状態下におけるＡＦ制御となり、合焦位置へスピーディで高精度に追従させる動作となる。
　ステップＳ２２２では、領域設定部１２３は、使用していないＶＦ値生成部４２がある場合には、ＶＦ値生成領域をさらに細分化して小領域を設定する。なお、どのＶＦ値生成領域を細分化するかは、撮像画面の中央付近に位置するＶＦ値生成領域、ＶＦ値の最大値の大きいＶＦ値生成領域またはＶＦ値の変動の大きいＶＦ値生成領域のいずれかに決められる。また、人の顔や物体等の位置を検出して当該位置に合焦している場合には、合焦している位置を含むＶＦ値生成領域を細分化するようにしても構わない。また、細分化によって設定する小領域の数は、使用していないＶＦ値生成部４２の数すべてであっても、一部であっても構わない。
　図５は、図中で「マスク」と表示した４つのＶＦ値生成領域を除外し、撮像画面の中央のＶＦ値生成領域を４つに細分化して小領域（ＶＦ１，ＶＦ３，ＶＦ５，ＶＦ７）を設定した状態を表している。この小領域は、ＶＦ値生成領域（ＶＦ２，ＶＦ４，ＶＦ６，ＶＦ８）に比較して、被写体の動きを検知する感度が向上している。
　図２Ｂに戻って、ステップＳ２２３では、制御部１０は、撮像素子３１の受光面上に結像される被写体の光学像の光量調整を行いつつ、撮像素子３１を露光する。
　ステップＳ２２４では、ＶＦ値生成部４２は、全体領域および各小領域の輝度信号を取得する。そして、ＶＦ値生成部４２は、全体領域および各小領域のコントラスト信号値（ＶＦ値）を生成する。ここで、全体領域のＶＦ値を求める理由は、除外したＶＦ値生成領域が永続的に除外されてしまうことを防止するためである。具体的には、制御部１０は、撮像画像の全体領域のＶＦ値に大きな変動があった場合には、図２ＡのステップＳ２０１へ戻って、合焦位置を検出し直すようにする。
　ステップＳ２２５では、ＡＦ評価値生成部１２１は、ＶＦ値生成部４２から全体領域および各小領域のＶＦ値を取得する。最新に取得したＶＦ値を今回のＶＦ値と称する。
　ステップＳ２２６では、ＡＦ評価値生成部１２１は、今回と前回の全体領域のＡＦ評価値（ＶＦ値）を比較する。なお、全体領域のＡＦ評価値（ＶＦ値）は、信号変換処理部４１から出力される標準的なテレビジョン信号のフィールド（例えば、ＮＴＳＣでは６０フィールド／秒）ごとまたはフレーム（例えば、ＮＴＳＣでは３０フレーム／秒）ごとに生成される。
　ステップＳ２２７では、ＡＦ評価値生成部１２１は、ステップＳ２２６の比較結果に基づいて、変動があるか否かを判定する。具体的には、ＡＦ評価値生成部１２１は、今回の全体領域のＡＦ評価値（ＶＦ値）と前回の全体領域のＡＦ評価値（ＶＦ値）との差の絶対値が所定の閾値（第１の閾値）以上の場合、変動があると判定する。
　変動があると判定した場合（ステップＳ２２７でＹｅｓ）、処理はステップＳ２３５へ進み、変動がないと判定した場合（ステップＳ２２７でＮｏ）、処理はステップＳ２２８へ進む。
　ステップＳ２２８では、ＡＦ評価値生成部１２１は、ＧＹＲＯセンサ３６からＧＹＲＯセンサ値を取得する。
　ステップＳ２２９では、ＡＦ評価値生成部１２１は、取得したＧＹＲＯセンサ値に基づいて、撮像装置１００の位置が動いたか否かを判定する。
　位置が動いたと判定した場合（ステップＳ２２９でＹｅｓ）、処理はステップＳ２３５へ進み、位置が動いていないと判定した場合（ステップＳ２２９でＮｏ）、処理はステップＳ２３０へ進む。
　ステップＳ２３０では、ＡＦ評価値生成部１２１は、今回と前回の小領域のＶＦ値を比較する。
　ステップＳ２３１では、ＡＦ評価値生成部１２１は、ステップＳ２３０の比較結果に基づいて、変動があるか否かを判定する。ここでは、ＡＦ評価値生成部１２１は、今回の小領域のＶＦ値と前回の小領域のＶＦ値との差の絶対値が所定の閾値（第２の閾値）以上の場合、変動があると判定する。なお、小領域のＶＦ値は、信号変換処理部４１から出力される標準的なテレビジョン信号のフィールド（例えば、ＮＴＳＣでは６０フィールド／秒）ごとまたはフレーム（例えば、ＮＴＳＣでは３０フレーム／秒）ごとに生成される。
　変動があると判定した場合（ステップＳ２３１でＹｅｓ）、処理はステップＳ２３２へ進み、変動がないと判定した場合（ステップＳ２３１でＮｏ）、処理はステップＳ２２３へ戻る。
　ステップＳ２３２では、ＡＦ評価値生成部１２１は、小領域のＶＦ値の曲線の傾きが同じ方向の領域のＶＦ値の和を生成する。
　ステップＳ２３３では、フォーカス位置制御部１２２は、ステップＳ２３２で算出した小領域のＶＦ値の和（小計値）が大きい方向にフォーカスレンズ２５を移動する。具体的には、フォーカス位置制御部１２２は、異なる方向それぞれの小計値の最大値を比較して、大きな方の小計値の方向にフォーカスレンズ２５を移動する。この制御では、例えば、山登り法等を用いることができる。
　ここで、ステップＳ２３２で算出した小領域のＶＦ値の曲線の傾きが同じ方向の領域のＶＦ値の和を用いる理由は、細分化して被写体の動きに対して過度に追従せずに緩和した追従制御を実現するためである。
　ステップＳ２３４では、フォーカス位置制御部１２２は、フォーカスレンズ２５が当該ＶＦ値の和の最大位置にあるか否かを判定する。
　ＶＦ値の和の最大位置にあると判定した場合（ステップＳ２３４でＹｅｓ）、処理はステップＳ２２１へ戻り、ＶＦ値の和の最大位置でないと判定した場合（ステップＳ２３４でＮｏ）、処理はステップＳ２２３へ戻る。
　ステップＳ２３５では、ＶＦ値生成領域および小領域の設定を解除する。そして、処理はページ外結合子「Ｂ」（図２ＡのステップＳ２０１）へ戻る。
　このように、図２Ａに示すステップＳ２０１～ステップＳ２１３、図２Ｂに示すステップＳ２２１～ステップＳ２３５に記載の処理フローを実行することにより、撮像装置１００は、スピーディかつ高精度に焦点距離を合わせることが可能なオートフォーカス制御を実現することができる。
　以上説明したように、本発明の撮像装置１００は、撮像画面内に２以上の領域を設定し、その領域のコントラスト信号値（ＶＦ値）を生成する。そして、撮像装置１００は、撮像画面の輝度信号値が所定の範囲を満足する当該領域のコントラスト信号値を加算し、その加算結果をＡＦ評価値として、そのＡＦ評価値が最大となる方向にフォーカスレンズ位置を制御する。さらに、撮像装置１００は、前記領域を２以上の小領域に細分化し、その小領域のコントラスト信号値を生成するとともに、撮像画面の全体領域についてもコントラスト信号値を生成する。次に、撮像装置１００は、全体領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との差の絶対値が所定の閾値（第１の閾値）未満で、かつ小領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値の差の絶対値が所定の閾値（第２の閾値）以上の場合、フォーカスレンズ位置に対して小領域のコントラスト信号値の増加する方向が同じになる当該小領域のコントラスト信号値を加算して小計値を算出し、その小計値が大きくなる方向にフォーカスレンズ位置を制御する。撮像装置１００は、このような制御を行うことができるので、スピーディかつ高精度に焦点距離を合わせることが可能なオートフォーカス制御を実現することができる。
　なお、本実施形態では、図２ＢのステップＳ２２７では、全体領域に対して今回と前回のコントラスト信号値の差の絶対値を用いて、変動の有無を判定するように記載した。その代わりに、変形例として、全体領域に対して今回と前回のコントラスト信号値の相関係数またはフォーカスレンズ位置に対するコントラスト信号値の曲線の類似度が所定の閾値（第４の閾値）未満の場合に、変動ありと判定するようにしても構わない。ここでは、類似度とは、どれだけ似ているかを数量化した値であり、値が大きいほど類似しているものとする。
　また、本実施形態では、図２ＢのステップＳ２３１では、小領域に対して今回と前回のコントラスト信号値の差の絶対値を用いて、変動の有無を判定するように記載した。その代わりに、変形例として、小領域に対して今回と前回のコントラスト信号値の相関係数またはフォーカスレンズ位置に対するコントラスト信号値の曲線の類似度が所定の閾値（第３の閾値）未満の場合に、変動ありと判定するようにしても構わない。ここでは、類似度とは、どれだけ似ているかを数量化した値であり、値が大きいほど類似しているものとする。
　ＶＦ値生成部４２や高低輝度個数集計部４６を常時多数使用する場合には、撮像装置１００の電力使用量が大きくなり、撮像装置１００内の温度が上昇するため、撮像装置１００自体の寿命を早めることに繋がるケースも考えられる。したがって、領域設定部１２３は、領域を細分化して小領域を設定する際には、電力使用量を考慮して、小領域の数を設定するようにしても構わない。
　なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも、説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の変形例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の変形例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、撮像装置１００の各機能等は、それらの一部または全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、制御部１０の各機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、またはＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録媒体に置くことができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
　１０　制御部
　１１　オートアイリス制御部
　１２　オートフォーカス制御部
　２０　レンズユニット
　２１　絶対位置検出部
　２２　温度検出部
　２３　バリエータレンズ群（ズームレンズ）
　２４　絞り
　２５　フォーカスレンズ群（フォーカスレンズ）
　３１　撮像素子
　３６　ＧＹＲＯセンサ
　４０　カメラ信号処理部
　４１　信号変換処理部
　４２（４２ａ～４２ｎ）　ＶＦ値生成部
　４３　ＨＰＦ
　４４　積分部
　４５　ＡＥ信号生成部
　４６（４６ａ～４６ｎ）　高低輝度個数集計部
　６１　ＶＦ値の曲線
　６２　最小撮影距離の位置
　６３　矢印（ＡＦ評価値の曲線の傾き）
　１２１　ＡＦ評価値生成部
　１２２　フォーカス位置制御部
　１２３　領域設定部

Claims (8)

  1. 　撮像画面内に２以上の領域を設定する領域設定部と、
    　前記領域のコントラスト信号値を前記領域ごとに生成するＶＦ値生成部と、
    　前記領域の輝度信号値が所定の範囲を満足する領域について、当該領域のコントラスト信号値を加算し、その加算結果をＡＦ評価値として出力するＡＦ評価値生成部と、
    　前記ＡＦ評価値が最大となる方向にフォーカスレンズ位置を制御するフォーカス位置制御部と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
  2. 　前記ＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ位置が定まった後、
    　前記領域設定部は、前記領域を２以上の小領域に細分化し、
    　前記ＶＦ値生成部は、前記小領域のコントラスト信号値を生成するとともに、前記撮像画面の全体領域についてコントラスト信号値を生成し、
    　前記フォーカス位置制御部は、前記全体領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との差の絶対値が第１の閾値未満で、かつ前記小領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との差の絶対値が第２の閾値以上の場合、フォーカスレンズ位置に対して前記小領域のコントラスト信号値が増加する方向が同じになる当該小領域のコントラスト信号値を加算して小計値を算出し、異なる方向それぞれの小計値の最大値を比較して、大きな方の小計値の方向にフォーカスレンズ位置を制御する
    ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  3. 　前記ＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ位置が定まった後、
    　前記領域設定部は、前記領域を２以上の小領域に細分化し、
    　前記ＶＦ値生成部は、前記小領域のコントラスト信号値を生成するとともに、前記撮像画面の全体領域についてコントラスト信号値を生成し、
    　前記フォーカス位置制御部は、前記全体領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との差の絶対値が第１の閾値未満で、かつ前記小領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との相関係数またはフォーカスレンズ位置に対するコントラスト信号値の曲線の類似度が第３の閾値未満の場合、フォーカスレンズ位置に対して前記小領域のコントラスト信号値が増加する方向が同じになる当該小領域のコントラスト信号値を加算して小計値を算出し、異なる方向それぞれの小計値の最大値を比較して、大きな方の小計値の方向にフォーカスレンズ位置を制御する
    ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  4. 　前記ＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ位置が定まった後、
    　前記領域設定部は、前記領域を２以上の小領域に細分化し、
    　前記ＶＦ値生成部は、前記小領域のコントラスト信号値を生成するとともに、前記撮像画面の全体領域についてコントラスト信号値を生成し、
    　前記フォーカス位置制御部は、前記全体領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との相関係数またはフォーカスレンズ位置に対するコントラスト信号値の曲線の類似度が第４の閾値以上で、かつ前記小領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値の差の絶対値が第２の閾値以上の場合、フォーカスレンズ位置に対して前記小領域のコントラスト信号値が増加する方向が同じになる当該小領域のコントラスト信号値を加算して小計値を算出し、異なる方向それぞれの小計値の最大値を比較して、大きな方の小計値の方向にフォーカスレンズ位置を制御する
    ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  5. 　前記ＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ位置が定まった後、
    　前記領域設定部は、前記領域を２以上の小領域に細分化し、
    　前記ＶＦ値生成部は、前記小領域のコントラスト信号値を生成するとともに、前記撮像画面の全体領域についてコントラスト信号値を生成し、
    　前記フォーカス位置制御部は、前記全体領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との相関係数またはフォーカスレンズ位置に対するコントラスト信号値の曲線の類似度が第４の閾値以上で、かつ前記小領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との相関係数またはフォーカスレンズ位置に対するコントラスト信号値の曲線の類似度が第３の閾値未満の場合、フォーカスレンズ位置に対して前記小領域のコントラスト信号値が増加する方向が同じになる当該小領域のコントラスト信号値を加算して小計値を算出し、異なる方向それぞれの小計値の最大値を比較して、大きな方の小計値の方向にフォーカスレンズ位置を制御する
    ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  6. 　前記フォーカス位置制御部は、前記全体領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との差の絶対値が前記第１の閾値以上の場合、前記領域を新たに設定する
    ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の撮像装置。
  7. 　前記フォーカス位置制御部は、前記全体領域に対して今回のコントラスト信号値と前回のコントラスト信号値との相関係数またはフォーカスレンズ位置に対するコントラスト信号値の曲線の類似度が前記第４の閾値未満の場合、前記領域を新たに設定する
    ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の撮像装置。
  8. 　撮像装置のオートフォーカス制御方法であって、
    　前記撮像装置は、
    　撮像画面内に２以上の領域を設定する領域設定ステップと、
    　前記領域のコントラスト信号値を生成するＶＦ値生成ステップと、
    　前記領域の輝度信号値が所定の範囲を満足する当該領域のコントラスト信号値を加算し、その加算結果をＡＦ評価値として出力するＡＦ評価値生成ステップと、
    　前記ＡＦ評価値が最大となる方向にフォーカスレンズ位置を制御するフォーカス位置制御ステップと、
    を実行することを特徴とするオートフォーカス制御方法。
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