JP4326997B2 - 撮像装置および合焦方法、制御プログラム、記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関するものであり、特に、オートフォーカス（以下「ＡＦ」と略記する）機能を有する撮像装置に関するものである。

動画撮影時に常時ピントの合った画像を撮影するため、または、常時ピントを合わせておくことによりシャッタタイムラグを短縮するために、合焦動作を連続的（断続的に）に行うコンティニュアスオートフォーカス（以下「ＣＡＦ」と略記する）方式を設定可能なデジタルスチルカメラがある。

そして、オートフォーカスを行う方法としては、具体的には、１回の合焦動作における合焦位置検出方法である、所謂「山登りサーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調整」（非特許文献１参照）に示される方式が広く採用されている。この方式では、フォーカスレンズを至近位置から無限遠位置まで、または、無限遠位置から至近位置まで移動させて、画像データ中の高周波成分またはエッジ成分が最大となるフォーカスレンズ位置を合焦位置とする。

そして、上記ＣＡＦにおいて、合焦動作を連続的に行う方式としては、一定の時間間隔で合焦操作を行う方式や、特許文献１に開示の方式等がある。具体的には、上記特許文献１に開示の方式では、現在の画像データと、前回の合焦動作中または合焦直後の画像データのＡＦ評価値、ＡＥ評価値、ＡＷＢ評価値を比較して、前回の合焦動作における合焦状態が維持されているか否かを判定し、前回の合焦動作における合焦状態が維持されていない場合には合焦動作を行う。

また、特許文献２に開示の方式では、オートフォーカス動作の制御に「色情報」を用い、「色情報」の具体例とし「彩度ピーク値」を用いることが開示されている。
特開２００３−２３２９８４公報（公開日；２００３年８月２２日） 特開平５−２３６３３０号公報（公開日；１９９３年９月１０日） 「NHK技術研究」第１７巻 第１号２１頁 昭和４０年発行 石田他

しかしながら、オートフォーカスは、焦点を自動的に合わせるものであるが、上記従来の技術では、焦点が合っている場合にも関わらず、合焦動作を行うことがあるという問題点がある。

具体的には、一定の間隔で合焦動作を行う場合には、前回の合焦動作における合焦状態が維持されているか否かにかかわらず合焦動作が行われる。このため、合焦動作中はモータによりフォーカスレンズの移動が行われるために消費電流が増加することとなる。また、前回の合焦動作における合焦状態が維持されているにもかかわらず合焦動作を行うと、合焦動作を行っている間は、焦点が合っていないために、ボケた映像が撮影、表示されることになる。

また、上記特許文献１に開示の方式では、合焦動作を再度行う場合の判別方法としてＡＦ評価値やＡＥ評価値等を用いて、合焦動作を再度行う必要があるか否かを判定している。上記ＡＦ評価値やＡＥ評価値は明るさによって変動するため、被写体までの距離が変わらない場合でも、ＡＦ評価値やＡＥ評価値は変動することとなる。つまり、合焦とは、被写体を撮像する際に焦点を合わせるために行うものであるが、上記特許文献１に開示の方式では、ＡＦ評価値やＡＥ評価値等を用いて、再度合焦動作が必要か否かを判定しているために、例えば、屋外で撮影を行っている場合に太陽が雲に隠れたり、逆に雲に隠れていた太陽が晴れ出したりして、被写体または被写体周辺の明るさが変化すると、焦点が合っているにもかかわらず、合焦動作が行われることとなる。

なお、上記特許文献２に開示の方式では、オートフォーカス動作の制御に「色情報」を用い、「色情報」の具体例とし「彩度ピーク値」を用いることが開示されているが、上記特許文献２における「彩度ピーク値」とは、例えば、段落番号〔００２４〕にあるように「色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙのそれぞれの振幅の最大値ＣRMAX，ＣBMAX」のことである。このＣRMAX，ＣBMAXは、明るさ（明度）の成分が強く影響するものであり、上記特許文献２に開示の方式でオートフォーカスを行った場合でも、被写体または被写体周辺の明るさが変化すると、焦点が合っているにもかかわらず合焦動作が行われることとなる。また、上記特許文献２は、連続的にオートフォーカスを行うという技術思想はない。

このように、上記従来の方式では、合焦動作を行う必要がない場合であっても、合焦動作が行われる場合があるという問題点を有している。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、無駄な合焦動作を行うことがない撮影装置および合焦方法を提供することにある。

本発明に係る撮像装置は、上記課題を解決するために、結像面に結像される光学像を画像データとして出力する撮像部と、上記撮像部から出力された画像データと、該画像データの上記撮像部からの出力前に上記撮像部から出力されていた画像データとの、色の三属性における彩度および／または色相の変化量に基づいて、合焦状態が維持されているか否かを判定する判定手段と、上記判定手段の判定結果に基づいて、合焦状態が維持されていない場合に、上記撮像部のフォーカスを調整する合焦動作制御手段とを備えていることを特徴としている。

上記判定手段は、彩度および／または色相の変化量が所定の範囲内であるか否かによって、合焦状態が維持されているか否かを判定している。また、「合焦状態が維持されているか否か」とは、新たに取得する画像データの上記撮像部からの出力前に上記撮像部から出力されていた画像データに基づいて決定されたフォーカスレンズの合焦位置が変わっているか否かと同じである。

上記色の三属性とは、明度、彩度、色相を示している。上記の構成によれば、判定手段は、画像データの彩度および／または色相に基づいて、再度合焦動作を行うか否か（合焦状態が維持されているか否か）を判定している。つまり、明るさの影響が少ない、色のあざやかさの度合いを示す彩度および／またはスペクトル単色光の波長で表される色相を用いて上記判定を行っているので、例えば、焦点が合っているにもかかわらず、被写体または被写体周辺の明るさが変化することにより合焦動作が行われることを低減することができる。これにより、無駄な合焦動作、つまり、焦点距離が合っているにも関わらず、フォーカスレンズを動作させて合焦動作を行うことがない撮影装置を提供することができる。

また、上記の構成とすることにより、被写体までの距離が変化せず、被写体または被写体周辺の明るさが変化した場合に合焦動作が再起動されることを防ぐため、消費電流を削減し、電池寿命の長い撮像装置を提供することができる。また、無駄な合焦動作を行うことを低減できるため、無駄な合焦動作を行っている間のボケた映像が撮影・表示されることをより低減させることができる。

本発明に係る撮像装置は、上記判定手段は、さらに、上記撮像部から出力された画像データと該画像データの上記撮像部からの出力前に上記撮像部から出力されていた画像データとからそれぞれ求められる輝度情報に基づいて、合焦状態が維持されているか否かを判定する構成であることがより好ましい。

上記輝度情報は、例えば、ＡＦ（Auto Focus）値および／またはＡＥ（Auto Exposure）値を含んでいる。上記ＡＦ値とは、上記画像データ中の所定領域における高周波成分または近接画素の輝度差積分値を示している。また、上記ＡＥ値とは、上記画像データ中の所定領域における輝度値の積分値を示している。つまり、上記輝度情報とは、ＡＦ値および／またはＡＥ値を示している。

上記の構成によれば、彩度および／または色相に加え、さらに、輝度情報を用いて、合焦状態が維持されているか否かを判定しているので、より一層、無駄な合焦動作が行われることを低減させることができる。

本発明に係る撮像装置は、上記画像データをＬ*ａ*ｂ*色空間に変換する変換手段を備え、
上記判定手段は、上記撮像部から出力された画像データと該画像データの上記撮像部からの出力前に上記撮像部から出力されていた画像データとからそれぞれ得られたａ*およびｂ*に基づいて、合焦状態が維持されているか否かを判定する構成がより好ましい。

上記の構成によれば、Ｌ*ａ*ｂ*色空間におけるａ*およびｂ*を用いて合焦状態が維持されているか否かを判定するようになっている。Ｌ*ａ*ｂ*色空間では、Ｌ*が明度を示しており、他のａ*およびｂ*は、明るさの影響が少ないパラメータである。従って、ａ*およびｂ*を用いて判定することにより、被写体およびその周囲の明るさが変化することによって、被写体との距離が変更ない場合であっても、合焦動作が行われることをより一層低減させることができる。

本発明に係る撮像装置は、上記画像データをＬ*ｕ*ｖ*色空間に変換する変換手段を備え、上記判定手段は、上記撮像部から出力された画像データと該画像データの上記撮像部からの出力前に上記撮像部から出力されていた画像データとからそれぞれ得られたｕ*およびｖ*に基づいて、合焦状態が維持されているか否かを判定する構成であることがより好ましい。

上記の構成によれば、Ｌ*ｕ*ｖ*色空間におけるｕ*およびｖ*を用いて合焦状態が維持されているか否かを判定するようになっている。Ｌ*ｕ*ｖ*色空間では、Ｌ*が明度を示しており、他のｕ*およびｖ*は、明るさの影響が少ないパラメータである。従って、ｕ*およびｖ*を用いて判定することにより、被写体およびその周囲の明るさが変化することによって、被写体との距離が変更ない場合であっても、合焦動作が行われることをより一層低減させることができる。

本発明に係る合焦方法は、上記の課題を解決するために、撮像部によって結像面に結像される光学像を画像データとして出力する撮像工程と、上記撮像部から出力された画像データと、該画像データの上記撮像部からの出力前に上記撮像部から出力されていた画像データとの、色の三属性における彩度および／または色相の変化量に基づいて、合焦状態が維持されているか否かを判定する判定工程と、上記判定工程の判定結果に基づいて、合焦状態が維持されていない場合に、上記撮像部のフォーカスを調整する合焦動作制御工程とを含むことを特徴としている。

上記の構成によれば、色の三属性における彩度および／または色相に基づいて、合焦状態が維持されているか否かを判定している。これにより、例えば、焦点が合っているにもかかわらず、被写体または被写体周辺の明るさが変化することにより合焦動作が行われることを低減することができる。

また、本発明の撮像装置の制御プログラムは、コンピュータを上記の各手段として機能させるコンピュータ・プログラムである。

上記の構成により、コンピュータで上記撮像装置の各手段を実現することによって、上記撮像装置を実現することができる。

また、本発明の撮像装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記の各手段をコンピュータに実現させて、上記撮像装置を動作させる撮像装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

上記の構成により、上記記録媒体から読み出された撮像装置の制御プログラムによって、上記撮像装置をコンピュータ上に実現することができる。

本発明に係る撮像装置は、結像面に結像される光学像を画像データとして出力する撮像部と、上記撮像部から出力された画像データと、該画像データの上記撮像部からの出力前に上記撮像部から出力されていた画像データとの、色の三属性における彩度および／または色相の変化量に基づいて、合焦状態が維持されているか否かを判定する判定手段と、上記判定手段の判定結果に基づいて、合焦状態が維持されていない場合に、上記撮像部のフォーカスを調整する合焦動作制御手段とを備えている構成である。

それゆえ、例えば、焦点が合っているにもかかわらず、被写体または被写体周辺の明るさが変化することにより合焦動作が行われることを低減することができる。これにより、無駄な合焦動作、つまり、焦点距離が合っているにも関わらず、フォーカスレンズを動作させて合焦動作を行うことがない撮影装置を提供することができる。

本発明の一実施形態について説明すると以下の通りである。すなわち、本実施の形態にかかる撮像装置は、断続的に合焦動作を行う撮像装置であって、明るさの影響が少ない、色の三属性における彩度および／または色相を用いて、前回の合焦動作における合焦状態から新たに合焦動作を行う必要があるか否かを判定し、この判定結果に基づいて、必要に応じて合焦動作を行う構成である。

なお、以下の説明では、デジタルスチルカメラを例に説明するが、撮像装置としては、上記に限定されるものではなく、例えば、ビデオカメラ等も含まれる。

図２は、本実施の形態にかかるデジタルスチルカメラ（撮像装置、以下、カメラと称する）５０の概略の構成を示すブロック図である。

上記カメラ５０は、フォーカスレンズ１、ＣＣＤ（撮像部）２、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤＣ回路３、モータ４、タイミング信号発生器５、信号処理部１０、記録メディア６、ＬＣＤコントローラ７およびＬＣＤ８を備えている。なお、フォーカスレンズ１、ＣＣＤ２およびモータ４でカメラ部３０を構成している。

そして、上記信号処理部１０は、補間回路１１、ホワイトバランス／ガンマ補正回路１２、輝度・色差信号生成回路１３、画像圧縮処理回路１４、ビデオエンコーダ回路１５、ＡＦ／ＡＥ評価値演算回路１６、色空間変換・色評価値演算回路（変換手段）１７、および、システムコントローラ１８備えている。

また、モータ４、システムコントローラ１８、およびＡＦ／ＡＥ評価値演算回路１６によって合焦手段が構成されている。

被写体からの光はフォーカスレンズ１を通して撮像素子２（ＣＣＤセンサー、ＣＭＯＳセンサー等を示す。ここではＣＣＤセンサーを使用するものとし、以下「ＣＣＤ」と記す）に入射される。より具体的には、フォーカスレンズ１で集光された光は、ＣＣＤ２の受光素子が備えられている受光面に結像される。上記ＣＣＤ２の受光面は多数の受光素子からなり、各受光素子には入射光量に応じた電荷が蓄積され、所定の露光時間内で蓄積された電荷を各受光素子から読み出すことによりアナログの画像データが得られる。

なお、図２では実際のレンズ系のうち、本発明の説明に必要なフォーカスレンズのみを図示している。フォーカスレンズ１は、光軸方向の進退により被写体像の焦点調整を行うものである。このフォーカスレンズ１はモータ４により駆動される。モータ４は信号処理部１０の後述するシステムコントローラ１８により制御される。

ＣＣＤ２は、光電変換を行う複数の画素が２次元に配列された撮像面を有し、被写体光が入射されることにより撮像面に結像された光学像を電気信号に変換して、アナログの画像データとして出力する。

ＣＣＤ２から出力された画像データは、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤＣ回路３によりノイズ成分の除去、ゲインの付加、アナログ信号からデジタル信号への変換が行われる。

ＣＣＤ２およびＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤＣ回路３は、タイミング信号発生器５（以下「ＴＧ」と略記する）によりタイミング制御される。ＴＧ５はシステムコントローラ１８により制御される。

ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤＣ回路３によりデジタル化された画像信号は信号処理部１０に入力されるが、この時点では各画素はＲＧＢいずれか１成分の信号しか有さないため、補間回路１１により他の成分の信号（ＲＧＢ信号）が生成される。

次に、ホワイトバランス／ガンマ補正回路１２によりホワイトバランスを合わせるためのゲイン調整、ガンマ補正が行われる。

続いて、輝度・色差信号生成回路１３により、ＲＧＢ信号から輝度・色差信号に変換される。また、ここで輝度信号に対し輪郭強調等の処理が加えられる。

輝度・色差信号はビデオエンコーダ回路１５により、液晶画面（以下「ＬＣＤ」と略記する）に表示可能な形式に変換され、ＬＣＤコントローラ７（以下「ＬＣＤＣ」と略記する）を介してＬＣＤ８に表示される。

また、静止画の撮影が行われた場合、輝度・色差信号は画像圧縮処理回路１４でＪＰＥＧ圧縮処理が行われ、ＪＰＥＧ圧縮データが記録メディア６に保存される。

ＡＦ／ＡＥ評価値演算回路１６は、輝度信号中の所定領域の高周波成分またはエッジ成分よりＡＦ評価値を、輝度信号中の所定領域の輝度値よりＡＥ評価値を算出する。

色空間変換・色評価値演算回路１７は、ホワイトバランス調整後のＲＧＢ信号を入力とし、色空間変換を行い、色評価値を演算する。これは、ＲＧＢ信号は明るさによって変動し、また互いに相関関係があるため、色空間変換により明るさの影響が少ない色評価値を求めるためである。

システムコントローラ１８は、カメラ５０全体の制御を行うためのものであり、図示されていないが、プログラムに従って各種演算処理を行うＣＰＵ、プログラムを格納するＲＯＭ、各処理過程のデータ等を格納するＲＡＭなどにより構成される。

そして、システムコントローラ１８は、色空間変換・色評価値演算回路１７、および、ＡＦ／ＡＥ評価値演算回路１６からの信号に基づいて、前回の合焦状態が維持されているか否かを判定して、合焦状態が維持されていないと判定すると、再度合焦動作を行う。これについて以下に説明する。

図１は、システムコントローラの概略構成を示すブロック図である。なお、説明の便宜上、図面にはオートフォーカスに直接的に関係のある部材のみを示している。

上記システムコントローラ１８は、図１に示すように、記憶部２１、比較部（判定手段）２２、ＡＦ制御部（合焦動作制御手段）２３を備えている。上記記憶部２１は、システムコントローラ１８に入力されてくる様々なデータを記憶するものである。具体的には、上記記憶部２１は、ＡＦ／ＡＥ評価値演算回路１６から出力されてくるＡＦ評価値およびＡＥ評価値、ならびに、色空間変換・色評価値演算回路１７から出力されてくる色評価値を記憶する。

比較部２２は、上記記憶部２１に記憶されたＡＦ評価値、ＡＥ評価値および色評価値について、最新のＡＦ評価値、ＡＥ評価値および色評価値（現在評価値）と、最新よりも以前のＡＦ評価値、ＡＥ評価値および色評価値（前回評価値）とを比較する。具体的な、判断方法等については後述する。

ＡＦ制御部２３は、カメラ部３０を動作させて、合焦動作を行うものである。

ここで、色空間変換・色評価値演算回路１７について詳細に説明する。色空間変換・色評価値演算回路１７は、ホワイトバランス／ガンマ補正回路１２にてホワイトバランスが調整された後のＲＧＢ信号を、所定領域の色空間変換処理を行い、色の三属性における彩度および／または色相を求めるものである。そして、本実施の形態では、均等色空間における彩度および／または色相を算出している。より具体的には、本実施の形態では、ホワイトバランス調整後のＲＧＢ信号を、ＣＩＥ 1976（Ｌ*ａ*ｂ*）色空間におけるＬ*ａ*ｂ*またはＣＩＥ 1976（Ｌ*ｕ*ｖ*）色空間におけるＬ*ｕ*ｖ*に変換する。

ここで、ＲＧＢ信号からＬ*ａ*ｂ*またはＬ*ｕ*ｖ*へは、例えば以下の変換式を用いて変換する。

X = 0.6068R + 0.1735G + 0.2004B
Y = 0.2989R + 0.5866G + 0.1145B
Z = 0.0000R + 0.0661G + 1.1163B
L* = 116(Y / Yn)^1/3 - 16
a* = 500((X / Xn) ^1/3 - (Y / Yn)^1/3)
b* = 200((Y / Yn) ^1/3 - (Z / Zn)^1/3)
Xn, Yn, Znは完全拡散反射面の三刺激値であり、Yn=100と規格化する。

U = 4X / (X + 15Y + 3Z)
V = 9Y / (X + 15Y + 3Z)
L* = 116(Y / Yn)^1/3 - 16
u* = 13L*(U - Un)
v* = 13L*(V - Vn)
Yn, Un, Vnは完全拡散反射面の三刺激値Yと色度座標であり、Yn=100と規格化する。

そして、色空間変換・色評価値演算回路１７は、ＣＩＥ 1976（Ｌ*ａ*ｂ*）色空間に変換した場合には、その変換結果からtan^−１（ｂ*／ａ*）で算出される色相角のヒストグラムを求める。一方、色空間変換・色評価値演算回路１７は、ＣＩＥ 1976（Ｌ*ｕ*ｖ*）色空間に変換した場合には、その変換結果からtan^−１（ｖ*／ｕ*）で算出される色相角のヒストグラムを求める。そして、算出結果をシステムコントローラ１８に送信する。なお、上記Ｌ*ｕ*ｖ*またはＬ*ａ*ｂ*に変換して、tan^−１（ｖ*／ｕ*）またはtan^−１（ｂ*／ａ*）を求める際には、Ｌ*（明度）は、使用しないので、ホワイトバランスが調整された後のＲＧＢ信号から、ｕ*,ｖ*またはａ*,ｂ*（クロマティクネス指数）のみを得てもよい。

なお、上記信号処理部１０は、各ブロック（補間回路１１、ホワイトバランス／ガンマ補正回路１２、輝度・色差信号生成回路１３、画像圧縮処理回路１４、ビデオエンコーダ回路１５、ＡＦ／ＡＥ評価値演算回路１６、色空間変換・色評価値演算回路１７、および、システムコントローラ１８）が、ハードウェアロジックによって実現されてもよいし、これら機能のうちの少なくとも何れか一部を、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現されてもよい。

すなわち、カメラ５０の信号処理部１０は、各ブロックの機能を実現するカメラ５０の制御方法の命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、信号処理部１０は、上述した機能を実現するソフトウェアであるカメラ５０の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、信号処理部１０に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、実現可能である。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。

このように本明細書において、手段（部）とは必ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能がソフトウェアによって実現される場合も包含する。さらに、１つの手段の機能が、２つ以上の物理的手段により実現されても、もしくは、２つ以上の手段の機能が、１つの物理的手段により実現されてもよい。

次に、本発明の合焦動作再起動判定について、図３のフローチャートに基づいて説明する。なお、図３では、ステップを“Ｓ”として記す。

デジタルスチルカメラの電源投入後、操作者によって、静止画または動画撮影モードに設定され、かつ、ＡＦ方式としてＣＡＦが設定されると、システムコントローラ１８のＡＦ制御部２３は通常の合焦動作を行う（ステップ１）。

すなわち、まず、システムコントローラ１８は、モータ４を制御して、フォーカスレンズ１を無限遠位置または至近位置に移動させる。そして、システムコントローラ１８は、モータ４を動作させて、フォーカスレンズ１を各ＡＦ評価値取得位置に順次移動させる。そして、ＣＣＤ２は、フォーカスレンズ１を移動させた際の画像データを連続的に得る。得られた画像データは、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤＣ回路３を経てデジタル化された後、補間回路１１にて他の画素との補間が行われ、ホワイトバランス／ガンマ補正回路１２にて、ホワイトバランス調整が行われたＲＧＢ信号に変換される。そして、このＲＧＢ信号は、輝度・色差信号生成回路１３により、輝度・色差信号に変換され、ＡＦ／ＡＥ評価値演算回路１６に入力される。そして、ＡＦ／ＡＥ評価値演算回路１６では、入力された輝度・色差信号に基づいて、ＡＦ評価値を算出する。そして、システムコントローラ１８は、ＡＦ／ＡＥ評価値演算回路１６からＡＦ評価値を取得して、当該システムコントローラ１８の記憶部２１にＡＦ評価値を格納する。このようにして、システムコントローラ１８は、モータ４を動作させて、フォーカスレンズ１を次のＡＦ評価値取得位置に移動させ、ＡＦ／ＡＥ評価値演算回路１６よりＡＦ評価値を取得する。この動作を、ＡＦ評価値の極大値が検出されるまで、もしくはフォーカスレンズ１が至近位置（無限遠位置から開始した場合）または無限遠位置（至近位置から開始した場合）に到達するまで繰り返す（ステップ２）。そして、システムコントローラ１８の比較部２２は、取得したＡＦ評価値の極大値または最大値に対応するフォーカスレンズ１の位置を合焦位置と判断する。そして、システムコントローラ１８は、フォーカスレンズ１を、ＡＦ評価値の極大値または最大値が検出された位置に移動させ、合焦動作を終了する。そして、システムコントローラ１８は、ＡＦ／ＡＥ評価値演算回路１６から、合焦位置におけるＡＦ評価値、ＡＥ評価値を取得するとともに、色空間変換・色評価値演算回路１７から、色評価値（tan^−１（ｖ*／ｕ*）またはtan^−１（ｂ*／ａ*））を取得し、当該システムコントローラ１８の記憶部２１に格納する（ステップ３）。

次に、システムコントローラ１８は、ＣＣＤ２が新たな画像データを取得したか否かを判断する（ステップ４）。

そして、上記ステップ４にて、新たな画像データを取得したと判断すると、システムコントローラ１８は、信号処理部１０がＣＣＤ２より画像データを取得すると、ＡＦ／ＡＥ評価値演算回路１６からＡＦ評価値およびＡＥ評価値を、色空間変換・色評価値演算回路１７から色評価値を取得する（ステップ５）。そして、システムコントローラ１８は、取得したＡＦ評価値、ＡＥ評価値および色評価値を、当該システムコントローラ１８の記憶部２１に記憶する。なお、説明の便宜上、新たに取得したＡＦ評価値、ＡＥ評価値および色評価値を現在評価値、新たに取得する直前に取得したＡＦ評価値、ＡＥ評価値および色評価値を前回評価値として説明する。つまり、現在評価値は、断続的に取得する評価値の中で、前回評価値の１回後に取得した評価値を示す。

そして、システムコントローラ１８の比較部２２は、記憶部２１に記憶されている現在評価値と前回評価値とを比較することにより、新たに合焦動作を行う必要があるか否かを判定する。より具体的には、上記比較部２２は、前回色評価値と、現在色評価値とを比較して、現在色評価値と前回色評価値との差（α）が所定の範囲内であるか否かを判断する（ステップ６）。換言すると、上記比較部２２は、ステップ５で取得した色評価値つまり現在色評価値を、ステップ３で取得した色評価値つまり前回色評価値と比較し、その変動量（両者の差）が所定値α２以上であるか否かを判定する。そして、現在色評価値と前回色評価値との差が上記所定値α２以上である、すなわち、前回色評価値と現在評価値との差が大きいと判定すると、比較部２２は、前回の合焦動作における合焦状態が維持されていないと判定し、ＡＦ制御部２３を動作させて合焦動作を行う（ステップ１に戻る）。

上記ステップ６にて、現在色評価値と前回色評価値との差（α）が所定値α２よりも小さいと判断すると、比較部２２は、前回ＡＦ評価値と、現在ＡＦ評価値とを比較して、現在ＡＦ評価値と前回ＡＦ評価値との差（β）が所定の範囲内であるか否かを判断する（ステップ７）。換言すると、上記比較部２２は、ステップ５で取得したＡＦ評価値つまり現在ＡＦ評価値を、ステップ３で取得したＡＦ評価値つまり前回ＡＦ評価値と比較し、その変動量（両者の差）が所定値β２以上であるか否かを判定する。そして、現在ＡＦ評価値と前回ＡＦ評価値との差が上記所定値β２以上であると判定すると、比較部２２は、前回の合焦動作における合焦状態が維持されていないと判定し、ＡＦ制御部２３を動作させて合焦動作を行う（ステップ１に戻る）。

上記ステップ７にて、現在ＡＦ評価値と前回ＡＦ評価値との差（β）が所定値β２よりも小さいと判断すると、比較部２２は、前回ＡＥ評価値と、現在ＡＥ評価値とを比較して、現在ＡＥ評価値と前回ＡＥ評価値との差（β）が所定の範囲内であるか否かを判断する（ステップ８）。換言すると、上記比較部２２は、ステップ５で取得したＡＥ評価値つまり現在ＡＥ評価値を、ステップ３で取得したＡＥ評価値つまり前回ＡＥ評価値と比較し、その変動量（両者の差）が所定値γ２以上であるか否かを判定する。そして、現在ＡＥ評価値と前回ＡＥ評価値との差が上記所定値γ２以上であると判定すると、比較部２２は、前回の合焦動作における合焦状態が維持されていないと判定し、ＡＦ制御部２３を動作させて合焦動作を行う（ステップ１に戻る）。

上記ステップ８にて、現在ＡＥ評価値と前回ＡＥ評価値との差（γ）が所定値γ２よりも小さいと判断すると、比較部２２は、現在色評価値と前回色評価値との差（α）、現在ＡＦ評価値と前回ＡＦ評価値との差（β）、および、現在ＡＥ評価値と前回ＡＥ評価値との差（γ）が、それぞれ、所定の値α１、β１およびγ１以上であるか否かを判定する（ステップ９）。なお、上記所定値α１およびα２、所定値β１およびβ２、所定値γ１およびγ２の関係は、それぞれ、所定値α２ ＞ 所定値α１、所定値β２ ＞ 所定値β１、所定値γ２ ＞ 所定値γ１の関係を満たしている。

そして、上記αがα１以上であり、かつ、βがβ１以上であり、かつ、γがγ１以上であると判断すると、比較部２２は、前回の合焦動作における合焦状態が維持されていないと判定し、ＡＦ制御部２３を動作させて合焦動作を行う（ステップ１に戻る）。また、上記αがα１より小さい、または、βがβ１より小さい、または、γがγ１より小さいと判断すると、比較部２２は、新たな画像データに基づく、ＡＦ評価値、ＡＥ評価値および色評価値が取得されるまで待機する。具体的には、処理はステップ４に戻る。

以上のように、本発明にかかるカメラ５０は、結像面に結像される光学像を画像データとして出力するカメラ部３０と、カメラ部３０からから出力された現在の画像データと、その現在の画像データのカメラ部３０からの出力前にカメラ部３０から出力されていた画像データである、前回の合焦動作における合焦直後の画像データとの、色の三属性における彩度および／または色相の変化量に基づいて、前回の合焦動作における合焦状態が維持されているか否かを判定する比較部２２と、上記比較部２２の判定結果に基づいて、前回の合焦動作における合焦状態が維持されていない場合に、上記現在の画像データに基づいて上記カメラ５０のフォーカスを調整するＡＦ制御部２３とを備えている構成である。上記の構成によれば、比較部２２は、画像データの彩度および／または色相に基づいて、再度合焦動作を行うか否か（前回の合焦動作における合焦状態が維持されているか否か）を判定している。つまり、明るさの影響が少ない、色のあざやかさの度合いを示す彩度および／またはスペクトル単色光の波長で表される色相を用いて上記判定を行っているので、例えば、焦点が合っているにもかかわらず、被写体または被写体周辺の明るさが変化することにより合焦動作が行われることを低減することができる。これにより、無駄な合焦動作、つまり、焦点距離が合っているにも関わらず、フォーカスレンズを動作させて合焦動作を行うことがないカメラ５０を提供することができる。

なお、上記合焦動作を再度行うか否かの判定手順について、上記の説明は、単に一例を示したものであり、上記手順に限定されるものではない。また、合焦動作に関しても、初回は制度をあげるためにフォーカスレンズ１の稼動範囲を所定のステップ幅ですべてサーチし、再起動時（再度合焦動作を行うとき）は所要時間を短縮するために、前回の合焦動作における合焦位置の近辺（周囲）をサーチするようにしてもよい。これについて具体的に説明する。一度合焦動作が完了した後、断続的に合焦動作を行うＣＡＦの場合、前回の合焦動作からあまり時間が経過していない状態で合焦動作が行われることとなる。この場合には、被写体が移動していることは少なく、フォーカスレンズ１を無限遠位置から至近位置まで移動させて合焦動作を行わなくても、前回の合焦位置近傍のみ、合焦動作を行うことによって、合焦状態を作り出すことが可能になる場合が多い。また、合焦動作中は、焦点が合っていない状態であり、この状態で撮影を行うと、ボケた画像が得られることになる。従って、最小限の合焦動作で合焦状態を作り出すことがより好ましい。

そこで、本発明にかかるカメラ５０では、合焦動作を断続的に行う（ＣＡＦモード）場合であって、前回の合焦動作における合焦状態が維持されていないと判断した場合には、システムコントローラ（合焦動作制御手段）１８は、前回の合焦動作によって検出された合焦位置を含むその近傍の領域のみ、合焦手段を動作させてもよい。なお、上記合焦位置を含むその近傍の領域とは、通常の合焦動作におけるフォーカスレンズ１を動作させる距離、すなわち、フォーカスレンズ１の移動可能距離である無限遠位置から至近位置までの距離よりも短い距離である。そして、システムコントローラ１８は、上記合焦位置を含むその近傍の領域について合焦動作を行わせて、合焦位置が検出されなかった場合には、合焦手段に通常の合焦動作を行わせてもよい。

また、上記の説明は、ホワイトバランス調整後のＲＧＢ信号を、ＣＩＥ 1976（Ｌ*ａ*ｂ*）色空間またはＣＩＥ 1976（Ｌ*ｕ*ｖ*）色空間に変換して、tan^−１（ｂ*／ａ*）またはtan^−１（ｖ*／ｕ*）の値に基づいて、前回の合焦状態が維持されているか否かを判断している。しかしながら、前回の合焦状態が維持されているか否かを判定する方法としては、上記に限定されるものではなく、例えば、Ｃ*ａｂ（クロマ），ｈａｂ（色相角）を用いて判定を行ってもよい。すなわち、本発明では、前回の合焦状態が維持されているか否かを判定するものとして、明るさの影響が少ないパラメータを用いている。

また、上記の説明では、デジタルスチルカメラについて説明しているが、本発明にかかる撮像装置は、上記に限定されるものではなく、例えば、ビデオカメラ等にも好適に使用できる。本発明をビデオカメラに用いた場合、例えば、屋外で太陽が雲に隠れたり、逆に雲に隠れていた太陽が晴れ出したりしたとき、即ち被写体または被写体の周辺の明るさが変化しただけでも、合焦動作が再起動され、ピントがぼけた状態になることを防ぐことができる。

また、本発明にかかる合焦方法は、結像面に結像される光学像を画像データに変換する撮像工程と、前記光学像の焦点調整を行うためにフォーカスレンズを移動させて合焦位置を検出し、検出した合焦位置にフォーカスレンズを停止させる合焦動作を連続的に行う合焦工程とを含む合焦方法であって、前記撮像工程により得られた現在の画像データと、その現在の画像データを得るための撮像工程より以前の撮像工程により得られていた画像データである、前回の合焦動作における合焦直後の画像データとの、ＡＦ評価値、ＡＥ評価値、色の三属性における彩度および／または色相にかかる評価値（色評価値）を比較して、前回の合焦動作における合焦状態が維持されているか否かを判定し、前回の合焦動作における合焦状態が維持されていない場合に合焦動作を行う合焦動作制御工程を含む構成であってもよい。

また、本発明にかかるカメラ５０は、結像面に結像される光学像を画像データに変換するＣＣＤ（撮像部）２と、前記光学像の焦点調整を行うためにフォーカスレンズを移動させて合焦位置を検出し、検出した合焦位置にフォーカスレンズを停止させる合焦動作を連続的に行うモータ４、ＡＦ／ＡＥ評価値演算回路１６およびシステムコントローラ１８（合焦手段）とを備えた撮像装置において、ＣＣＤ２から出力された現在の画像データと、その現在の画像データのＣＣＤ２からの出力前にＣＣＤ２から出力されていた画像データである、前回の合焦動作における合焦直後の画像データとの、ＡＦ評価値、ＡＥ評価値、色の三属性における彩度および／または色相にかかる評価値（色評価値）を比較して、前回の合焦動作における合焦状態が維持されているか否かを判定し、前回の合焦動作における合焦状態が維持されていない場合に合焦動作を行うシステムコントローラ１８（合焦動作制御手段）を備える構成であってもよい。

上記色の三属性における彩度および／または色相は、均等色空間における彩度および／または色相であってもよい。

また、本発明にかかるカメラ５０は、上記画像データをＬ*ｕ*ｖ*色空間に変換して、tan^−１（ｖ*／ｕ*）を算出する色空間変換・色評価値演算回路１７を備え、上記システムコントローラ１８は、得られたtan^−１（ｖ*／ｕ*）に基づいて、前回の合焦動作における合焦状態が維持されているか否かを判定する構成であってもよい。つまり、色の三属性における彩度および／または色相として、tan^−１（ｖ*／ｕ*）を用いて、上記現在の画像データと前回の画像データとからそれぞれ求められるtan^−１（ｖ*／ｕ*）の変化量に基づいて前回の合焦動作における合焦状態が維持されているか否かを判定してもよい。

また、本発明にかかるカメラ５０は、上記画像データをＬ*ａ*ｂ*色空間に変換して、tan^−１（ｂ*／ａ*）を算出する色空間変換・色評価値演算回路１７を備え、上記システムコントローラ１８は、得られたtan^−１（ｂ*／ａ*）に基づいて、前回の合焦動作における合焦状態が維持されているか否かを判定する構成であってもよい。つまり、色の三属性における彩度および／または色相として、tan^−１（ｂ*／ａ*）を用いて、上記現在の画像データと前回の画像データとからそれぞれ求められるtan^−１（ｂ*／ａ*）の変化量に基づいて前回の合焦動作における合焦状態が維持されているか否かを判定してもよい。

また、本発明にかかるカメラ５０は、結像面に結像される光学像を画像データとして出力するフォーカスレンズ１およびＣＣＤ２と、ＣＣＤ２から出力された現在の画像データと、その現在の画像データのＣＣＤ２からの出力前にＣＣＤ２から出力されていた画像データである、前回の合焦動作における合焦直後の画像データとの、色の三属性における彩度および／または色相を比較して、上記現在と前回との画像データにおける上記彩度および／または色相の変化量が所定の範囲内であるか否かによって前回の合焦動作における合焦状態が維持されているか否かを判定する比較部２２と、上記比較部２２の判定結果に基づいて、前回の合焦動作における合焦状態が維持されていない場合に、上記現在の画像データに基づいて上記撮像部のフォーカスを調整するＡＦ制御部２３とを備えている構成であってもよい。

本発明にかかる撮像装置は、ＣＣＤ等の撮像素子によって取得された画像データに基づいて合焦動作を行う合焦機能（オートフォーカス機能）を有するデジタルカメラやビデオカメラ等に好適に適用できる。

本実施の形態にかかるデジタルカメラの要部の構成を示すブロック図である。 上記デジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。 上記デジタルカメラにおける合焦動作判定手順の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ フォーカスレンズ（撮像部）
２ ＣＣＤ（撮像部）
３ ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤＣ回路
５ タイミング信号発生器
６ 記録メディア
７ ＬＣＤコントローラ
８ ＬＣＤ
１０ 信号処理部
１１ 補間回路
１２ ホワイトバランス／ガンマ補正回路
１３ 輝度・色差信号生成回路
１４ 画像圧縮処理回路
１５ ビデオエンコーダ回路
１６ ＡＦ／ＡＥ評価値演算回路
１７ 色空間変換・色評価値演算回路（変換手段）
１８ システムコントローラ
２１ 記憶部
２２ 比較部（判定手段）
２３ ＡＦ制御部（合焦動作制御手段）
３０ カメラ部（撮像部）
５０ カメラ

Claims (7)

1. 結像面に結像される光学像を画像データとして出力する撮像部と、
   上記撮像部により出力された画像データと、該画像データの直前に上記撮像部から出力されていた画像データとの、色の三属性における彩度および／または色相の変化量に基づいて、合焦状態が維持されているか否かを判定する判定手段と、
   上記判定手段の判定結果に基づいて、合焦状態が維持されていない場合に、上記撮像部のフォーカスを調整する合焦動作制御手段と、
   上記画像データをＬ*ａ*ｂ*色空間に変換する変換手段とを備え、
   上記判定手段は、上記撮像部から出力された画像データと、該画像データの直前に上記撮像部から出力されていた画像データとからそれぞれ得られたａ*およびｂ*に基づき、tan ^−１ （ｂ*／ａ*）で算出される色相角のヒストグラムを求め、このヒストグラムに応じて、合焦状態が維持されているか否かを判定することを特徴とする撮像装置。
2. 結像面に結像される光学像を画像データとして出力する撮像部と、
   上記撮像部により出力された画像データと、該画像データの直前に上記撮像部から出力されていた画像データとの、色の三属性における彩度および／または色相の変化量に基づいて、合焦状態が維持されているか否かを判定する判定手段と、
   上記判定手段の判定結果に基づいて、合焦状態が維持されていない場合に、上記撮像部のフォーカスを調整する合焦動作制御手段と、
   上記画像データをＬ*ｕ*ｖ*色空間に変換する変換手段とを備え、
   上記判定手段は、上記撮像部から出力された画像データと、該画像データの直前に上記撮像部から出力されていた画像データとからそれぞれ得られたｕ*およびｖ*に基づき、tan ^−１ （ｖ*／ｕ*）で算出される色相角のヒストグラムを求め、このヒストグラムに応じて、合焦状態が維持されているか否かを判定することを特徴とする撮像装置。
3. 上記判定手段は、さらに、上記撮像部から出力された画像データと、該画像データの直前に上記撮像部から出力されていた画像データとからそれぞれ求められる輝度情報に基づいて、合焦状態が維持されているか否かを判定するものであ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. 撮像部によって結像面に結像される光学像を画像データとして出力する撮像工程と、
   上記撮像工程において、上記撮像部により出力された画像データと、該画像データの直前に上記撮像部から出力されていた画像データとの、色の三属性における彩度および／または色相の変化量に基づいて、合焦状態が維持されているか否かを判定する判定工程と、
   上記判定工程の判定結果に基づいて、合焦状態が維持されていない場合に、上記撮像部のフォーカスを調整する合焦動作制御工程と、
   上記画像データをＬ*ａ*ｂ*色空間に変換する変換工程とを含み、
   上記判定工程において、上記撮像部から出力された画像データと、該画像データの直前に上記撮像部から出力されていた画像データとからそれぞれ得られたａ*およびｂ*に基づき、tan ^−１ （ｂ*／ａ*）で算出される色相角のヒストグラムを求め、このヒストグラムに応じて、合焦状態が維持されているか否かを判定することを特徴とする合焦方法。
5. 撮像部によって結像面に結像される光学像を画像データとして出力する撮像工程と、
   上記撮像工程において、上記撮像部により出力された画像データと、該画像データの直前に上記撮像部から出力されていた画像データとの、色の三属性における彩度および／または色相の変化量に基づいて、合焦状態が維持されているか否かを判定する判定工程と、
   上記判定工程の判定結果に基づいて、合焦状態が維持されていない場合に、上記撮像部のフォーカスを調整する合焦動作制御工程と、
   上記画像データをＬ*ｕ*ｖ*色空間に変換する変換工程とを含み、
   上記判定工程において、上記撮像部から出力された画像データと、該画像データの直前に上記撮像部から出力されていた画像データとからそれぞれ得られたｕ*およびｖ*に基づき、tan ^−１ （ｖ*／ｕ*）で算出される色相角のヒストグラムを求め、このヒストグラムに応じて、合焦状態が維持されているか否かを判定することを特徴とする合焦方法。
6. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置を動作させる撮像装置の制御プログラムであって、コンピュータを上記の各手段として機能させるための撮像装置の制御プログラム。
7. 請求項６に記載の撮像装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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