JP2006208664A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影モードが変化する場合にもコントラストＡＦの信頼性を向上させることができ、ピンぼけ画像の発生率を低減することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】操作部３８は複数の撮影モードのうちからいずれか一つの撮影モードの設定を受付ける。ＣＰＵ４０は、どの撮影モードが設定されたかを検出し、撮影モードに応じたズーム位置に応じたカットオフ周波数を有するハイパスフィルタを設定する。ＡＦ検出部４２は、ＣＰＵ４０が設定したハイパスフィルタを用いてＡＦ評価値を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は撮像装置に係り、特にオートフォーカス制御を行なう撮像装置に関するものである。

オートフォーカスカメラやオートフォーカスビデオカメラ等の撮像装置においては、画像信号の高周波成分をハイパスフィルタ（以下「ＨＰＦ」と記載する。）により抽出し、抽出した高周波成分を積算して焦点評価値を算出し、この焦点評価値に基づいてオートフォーカス制御を行なうものが多い。

また、特許文献１には絞り量に応じてＨＰＦを設定するビデオカメラが開示されている。特許文献１に記載のビデオカメラでは、入射光量を調節する絞り機構の絞り量が大きい場合にはカットオフ周波数の高いＨＰＦを設定し、逆に絞り量が小さい場合にはカットオフ周波数の低いＨＰＦを設定して、設定されたＨＰＦにより得られる撮像輝度信号の高域成分レベルが最大になるようにレンズを進退させてオートフォーカス制御を行なうようになっている。
特開平７−１６２７３１号公報

しかしながら、従来の撮像装置のようにオートフォーカス制御に用いるＨＰＦの特性を常に同じにしておくとピントが合わない場合が出てくる。例えば、風景画像ではピントが合っているのに、人物の顔のアップではピントが合わない場合がある。

また、特許文献１に記載の技術は、低照度に伴い輝度信号の高域成分が小さくなることに鑑み、絞り量に応じてＨＰＦを設定するものであり、撮影モードの違いによるピント合わせの問題に適用できるものではない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮影モードが変化する場合にもコントラストＡＦの信頼性を向上させることができ、ピンぼけ画像の発生率を低減することができる撮像装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明に係る撮像装置は、被写体像を撮影レンズを介して撮像素子上に結像させ、該撮像素子より得られる画像信号の高周波成分をハイパスフィルタにより抽出し、該抽出した高周波成分を積分して焦点評価値を算出し、該算出した焦点評価値に基づいて前記撮影レンズの合焦制御を行う撮像装置において、撮影シーンに適した撮影を行う複数の撮影モードであって、前記画像信号の高周波成分が多い撮影モードまたは前記画像信号の高周波成分が少ない撮影モードの少なくとも一つを含む撮影モードの内から一の撮影モードを設定する撮影モード設定手段と、前記設定した撮影モードに応じたカットオフ周波数を有するハイパスフィルタを設定するハイパスフィルタ設定手段と、を備える。

この発明によると、撮影モードに応じてハイパスフィルタを選択することができる。

また、前記ハイパスフィルタ設定手段は、前記画像信号の高周波成分が多い撮影モードほどカットオフ周波数が高いハイパスフィルタを設定し、前記画像信号の高周波成分が少ない撮影モードほどカットオフ周波数が低いハイパスフィルタを設定する。

さらに、前記ハイパスフィルタは一つのデジタルフィルタから構成され、前記ハイパスフィルタ設定手段は、前記設定した撮影モードに応じたカットオフ周波数を前記デジタルフィルタが有するように前記デジタルフィルタに対して前記検出した撮影モードに対応したパラメータに出力する。

また、前記ハイパスフィルタ設定手段は、複数の撮影モードに対応したパラメータを記憶する記憶手段を含み、前記設定した撮影モードに対応したパラメータを前記記憶手段から読み出して前記デジタルフィルタに出力する。

また、前記ハイパスフィルタ設定手段は、複数の撮影モードに対応したカットオフ周波数を記憶する記憶手段と、前記設定した撮影モードに対応したカットオフ周波数を前記記憶手段から読み出し、その読み出したカットオフ周波数に基づいて前記デジタルフィルタに出力するパラメータを算出する演算手段とを含み、前記演算手段によって算出したパラメータを前記デジタルフィルタに出力する。

また、前記ハイパスフィルタは、前記撮影モード毎にそれぞれカットオフ周波数が異なる複数のハイパスフィルタから構成され、前記ハイパスフィルタ設定手段は、前記複数のハイパスフィルタから前記設定した撮影モードに応じたカットオフ周波数を有するようにデジタルフィルタを選択することにより設定する。

本発明によれば、撮影モードに応じてＨＰＦを選択するため、撮影モードによらず確実にピント合わせを行なうことができる撮像装置を提供することができる。

以下添付図面に従って本発明に係る撮像装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は本発明に係る撮像装置であるデジタルカメラの実施の形態を示すブロック図である。

このデジタルカメラ１０は、撮像した画像をメモリカード５４に記録するもので、カメラ全体の動作は、中央処理装置（ＣＰＵ）４０によって統括制御される。

デジタルカメラ１０には、シャッタボタンや、撮影モード、再生モード等を設定するモードダイヤルを含む操作部３８が設けられており、この操作部３８での操作に応じた信号はＣＰＵ４０に入力する。

被写体を示す画像光は、撮影レンズ１２、絞り１４を介してＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子１６の受光面に結像される。撮影レンズ１２は、ＣＰＵ４０によって制御されるレンズ駆動部３６によって駆動され、フォーカス制御等が行われる。絞り１４は、例えば、５枚の絞り羽根からなり、ＣＰＵ４０によって制御される絞り駆動部３４によって駆動され、例えば、絞り値Ｆ2.8 〜Ｆ11まで１ＡV刻みで５段階に絞り制御される。

また、ＣＰＵ４０は、絞り駆動部３４を介して絞り１４を制御するとともに、撮像素子制御部３２を介して撮像素子１６での電荷蓄積時間（シャッタスピード）の制御等を行う。またＣＰＵ４０は、ＥＥＰＲＯＭ５６に予め記録された撮影モードに対応したパラメータや撮影モードに対応したカットオフ周波数を読み出して、これらのパラメータやカットオフ周波数に基づき、後述するＡＦ検出部４２が使用するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を撮影モードに応じて設定する。

撮像素子１６に蓄積された信号電荷は、撮像素子制御部３２から加えられる読み出し信号に基づいて信号電荷に応じた電圧信号として読み出される。撮像素子１６から読み出された電圧信号は、アナログ信号処理部１８に加えられ、ここで各画素ごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号がサンプリングホールドされ、増幅されたのちＡ／Ｄ変換器２０に加えられる。Ａ／Ｄ変換器２０は、順次入力するＲ、Ｇ、Ｂ信号をデジタルのＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換して画像入力コントローラ２２に出力する。

デジタル信号処理部２４は、画像入力コントローラ２２を介して入力するデジタルの画像信号に対して、オフセット処理、ホワイトバランス補正及び感度補正を含むゲイン・ コントロール処理、ガンマ補正処理、ＹＣ処理等の所定の信号処理を行う。

デジタル信号処理部２４で処理された画像データは、ＶＲＡＭ５０に入力する。ＶＲＡＭ５０には、それぞれが１駒分の画像を表す画像データを記憶するＡ領域とＢ領域とが含まれている。ＶＲＡＭ５０において１駒分の画像を表す画像データがＡ領域とＢ領域とで交互に書き換えられる。ＶＲＡＭ５０のＡ領域及びＢ領域のうち、画像データが書き換えられている方の領域以外の領域から、書き込まれている画像データが読み出される。ＶＲＡＭ５０から読み出された画像データはビデオ・エンコーダ２８においてエンコーディングされ、カメラ背面に設けられているＬＣＤ３０に出力され、これにより被写体像がＬＣＤ３０の表示画面上に表示される。

また、操作部３８により、例えば「人物モード」、「ノーマルモード」、「風景モード」といった複数の撮影モードの中から一つが選択される。そして、シャッタボタンの第１段階の押下（半押し）があると、ＡＥ動作及びＡＦ動作が開始する。 即ち、Ａ／Ｄ変換器２０から出力される画像データがＡＦ検出部４２並びにＡＥ検出部４４に取り込まれる。ＡＦ検出部４２では、画像データ（例えば、撮像素子１６の中央領域（フォーカス領域）のＧ信号）を使用し、１次元水平方向に連続するＧ信号からハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を介して高周波成分を抽出し、この高周波成分を積算した値（ＡＦ評価値）をＣＰＵ４０に出力する。尚、このＡＦ検出部４２の詳細については後述する。

ＡＥ検出部４４では、画面全体のＧ信号を積算し、又は画面中央部と周辺部とで異なる重みづけをしたＧ信号を積算し、その積算値をＣＰＵ４０に出力する。

ＣＰＵ４０は、ＡＦ検出部４２から入力するＡＦ評価値に基づいてそのＡＦ評価値が最大になるレンズ位置にレンズ駆動部３６を介して撮影レンズ１２を移動させるとともに、ＡＥ検出部４４から入力する積算値より被写体の明るさ（撮影Ｅｖ値）を算出し、この撮影Ｅｖ値に基づいて絞り１４の絞り値及び撮像素子１６の電子シャッタ（シャッタスピード）を所定のプログラム線図にしたがって決定し、その決定した絞り値に基づいて絞り駆動部３４を介して絞り１４を制御するとともに、決定したシャッタスピードに基づいて撮像素子制御部３２を介して撮像素子１６での電荷蓄積時間を制御する。

ＡＥ動作及びＡＦ動作が終了し、シャッタボタンの第２段階の押下（全押し）があると、その押下に応答してＡ／Ｄ変換器２０から出力される１駒分の画像データが画像入力コントローラ２２からメモリ(SDRAM) ４８に入力し、一時的に記憶される。

画像データは、メモリ４８から読み出され、デジタル信号処理部２４において輝度データ及び色差データの選択処理（ＹＣ処理）を含む所定の信号処理が行われる。ＹＣ処理された画像データ（ＹＣデータ）は、デジタル信号処理部２４から読み出され、再びメモリ４８に記憶される。続いて、ＹＣデータは圧縮伸長処理部２６に出力され、JPEG (joint photgraphic experts group)などの所定の圧縮処理が実行される。圧縮されたＹＣデータは、再びメモリ４８に出力されて記憶されたのち、メディア・コントローラ５２によって読み出され、メモリカード５４に記録される。

次に、図２及び図３に基づいて上記構成のデジタルカメラ１０のＨＰＦ設定処理方法について説明する。図２は、ＡＦ検出部４２内の処理を示す模式図である。図３は本発明に係るデジタルカメラのＨＰＦ設定処理の流れを示すフローチャートである。

図２に示すように、ＡＦ検出部４２は、ＨＰＦ伝達関数（Ｈ（Ｚ））を備えたＨＰＦ４２ａとＨＰＦ４２ａが抽出した高周波信号を積算処理するデジタル積算処理部４２ｂとを備える。ＨＰＦ伝達関数（Ｈ（Ｚ））にパラメータa₁, a₂, s₀を与えることによりＨＰＦ伝達関数の振幅特性が決定され、ＨＰＦ４２ａのカットオフ周波数を決定することができる。ＨＰＦ伝達関数の振幅特性の決定については、後述する。

ＡＦ検出部４２に画素毎のＧ信号が順次入力されると、ＨＰＦ４２ａにより所定のカットオフ周波数以上の高周波信号が抽出される。抽出された高周波信号は、デジタル積算処理部４２ｂによりデジタル積算処理される。そして、デジタル積算処理部４２ｂは、その積算値をＡＦ評価値として出力する。

次に図３に基づいて本発明に係るデジタルカメラのＨＰＦ設定処理方法について説明する。

（ステップＳ１）
操作者は、操作部３８により、「人物モード」、「ノーマルモード」、「風景モード」うちの一つの撮影モードを選択する。ＣＰＵ４０は、どの撮影モードが選択されているかを調査する。

（ステップＳ２）
ＣＰＵ４０は、「人物モード」が選択されているか否かを判定する。「人物モード」が選択されていればＳ３へ、選択されていなければＳ４へ進む。

（ステップＳ３）
ＣＰＵ４０は、「人物モード」時に使用するＨＰＦを設定する。「人物モード」では、被写体までの距離が近く、撮影される画像の中に細かいパターンのものが存在する確率は、通常撮影（ノーマルモード）に比べると小さくなる。従って、ＡＦで使用するＨＰＦの特性としては、カットオフ周波数をノーマルモードよりも低いところに持ってきたほうが、ＡＦの評価値のレベルが大きくなり、ＡＦ評価値のピークを探索しやすくなる。そこで、ＣＰＵ４０は、図４に示すように「人物モード」では「ノーマルモード」よりもカットオフ周波数が小さくなるＨＰＦを設定する。ＨＰＦの設定については後述する。

（ステップＳ４）
ＣＰＵ４０は、「風景モード」が選択されているか否かを判定する。「風景モード」が選択されていればＳ５へ、選択されていなければＳ６へ進む。

（ステップＳ５）
ＣＰＵ４０は、「風景モード」時に使用するＨＰＦを設定する。「風景モード」では、被写体までの距離が遠く、撮影される画像の中に細かいパターンのものが存在する確率は、通常撮影（ノーマルモード）に比べると大きくなる。従って、ＡＦで使用するＨＰＦの特性としては、カットオフ周波数をノーマルモードよりも高いところに持ってきたほうが、ＡＦの評価値のレベルが大きくなり、ＡＦ評価値のピークを探索しやすくなる。そこで、ＣＰＵ４０は、図４に示すように「風景モード」では「ノーマルモード」よりもカットオフ周波数が大きくなるＨＰＦを設定する。

（ステップＳ６）
ＣＰＵ４０は、「ノーマルモード」時に使用するＨＰＦを選択する。

次に[数１]式、[表１]、及び図５に基づいて、ＨＰＦの振幅特性の調整処理について説明する。

ＣＰＵ４０におけるＨＰＦの振幅特性の調整処理は、下記の数１のＨＰＦ伝達関数（2次IIRフィルタ、バタワース特性）を用いてＨＰＦのカットオフ周波数を変化させることにより行なう。具体的には、[数１]の（２）から（６）式を用いることにより、それぞれのパラメータが算出可能となり、これらのパラメータを[数１]のＨＰＦ伝達関数（2次IIRフィルタ、バタワース特性）（１）に与えることにより、ＨＰＦの振幅特性を調節し、所望の周波数特性を実現する。周波数特性の実現方法は、上記のようにカットオフ周波数を記憶しパラメータを計算により求めても良いし、予め算出したパラメータを記憶する方法を用いても良い。

上記［数１］により、サンプリング周波数と希望のカットオフ周波数とからパラメータa₁, a₂, s₀が設計できる。そして、これらのパラメータが求まれば、z= e^jωtを代入し、実部と虚部の2乗和平方根より振幅特性をシミュレートすることができる。

［数１］において、f_sを2000[LW/PH]とした場合に、算出される係数と振幅特性の例を[表1]に示す。［表1］は、(1)式に代入されるHPFの係数の値を示す。

表1の係数を［数１］式に代入して得られるＨＦＰの振幅特性を図５に示す。「ノーマルモード」において使用するＨＰＦをｃａｓｅ３とすると、「人物モード」において設定するＨＰＦは、「ノーマルモード」時よりもカットオフ周波数が低いｃａｓｅ１またはｃａｓｅ２を設定する。また「風景モード」において設定するＨＰＦは、「ノーマルモード」時よりもカットオフ周波数が高いｃａｓｅ４またはｃａｓｅ５を設定する。

本実施の形態では、ＨＰＦの振幅特性を変えることにより、撮影モードに応じたＨＰＦを設定したが、各撮影モードに応じたＨＰＦを複数備え、ＣＰＵ４０が調査した撮影モードに応じたＨＰＦを選択して設定するように構成しても良い。

本発明に係るハイパスフィルタ選択処理が適用されたデジタルカメラの実施の形態を示すブロック図 ＡＦ検出部４２内の処理を示す模式図 ハイパスフィルタ処理の流れを示すフローチャート 撮影モード別ＡＦ用ハイパスフィルタ特性を示す模式図 ＨＰＦの振幅特性を示す模式図

符号の説明

１０…デジタルカメラ、１２…撮影レンズ、１４…絞り、１６…撮像素子、２４…デジタル信号処理部、３２…撮像素子制御部、３４…絞り駆動部、３６…レンズ駆動部、３８…操作部、４０…ＣＰＵ、４２…ＡＦ検出部、４４…ＡＥ検出部、４８…メモリ、５６…ＥＥＰＲＯＭ

Claims (6)

1. 被写体像を撮影レンズを介して撮像素子上に結像させ、該撮像素子より得られる画像信号の高周波成分をハイパスフィルタにより抽出し、該抽出した高周波成分を積分して焦点評価値を算出し、該算出した焦点評価値に基づいて前記撮影レンズの合焦制御を行う撮像装置において、
   撮影シーンに適した撮影を行う複数の撮影モードであって、前記画像信号の高周波成分が多い撮影モードまたは前記画像信号の高周波成分が少ない撮影モードの少なくとも一つを含む撮影モードの内から一の撮影モードを設定する撮影モード設定手段と、
   前記設定した撮影モードに応じたカットオフ周波数を有するハイパスフィルタを設定するハイパスフィルタ設定手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記ハイパスフィルタ設定手段は、前記画像信号の高周波成分が多い撮影モードほどカットオフ周波数が高いハイパスフィルタを設定し、前記画像信号の高周波成分が少ない撮影モードほどカットオフ周波数が低いハイパスフィルタを設定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記ハイパスフィルタは一つのデジタルフィルタから構成され、
   前記ハイパスフィルタ設定手段は、前記設定した撮影モードに応じたカットオフ周波数を前記デジタルフィルタが有するように前記デジタルフィルタに対して前記検出した撮影モードに対応したパラメータに出力する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記ハイパスフィルタ設定手段は、複数の撮影モードに対応したパラメータを記憶する記憶手段を含み、前記設定した撮影モードに対応したパラメータを前記記憶手段から読み出して前記デジタルフィルタに出力する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記ハイパスフィルタ設定手段は、複数の撮影モードに対応したカットオフ周波数を記憶する記憶手段と、前記設定した撮影モードに対応したカットオフ周波数を前記記憶手段から読み出し、その読み出したカットオフ周波数に基づいて前記デジタルフィルタに出力するパラメータを算出する演算手段とを含み、前記演算手段によって算出したパラメータを前記デジタルフィルタに出力する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
6. 前記ハイパスフィルタは、前記撮影モード毎にそれぞれカットオフ周波数が異なる複数のハイパスフィルタから構成され、
   前記ハイパスフィルタ設定手段は、前記複数のハイパスフィルタから前記設定した撮影モードに応じたカットオフ周波数を有するようにデジタルフィルタを選択することにより設定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。

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