JP2007047415A - Imaging apparatus and focus adjusting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像素子を用いる撮像装置に関し、特にその自動合焦(AF)技術に関する。本発明はまた、焦点調節装置に関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus using an image pickup element, and more particularly to an automatic focusing (AF) technique thereof. The invention also relates to a focus adjustment device.
従来より、デジタルカメラやビデオカメラなど、CCDセンサやCMOSセンサなどの撮像素子を用いる撮像装置においては、撮像素子から得られる輝度信号の高周波成分を用いて合焦動作を行う自動焦点検出装置が用いられている。この自動焦点検出装置では、フォーカスレンズを移動させながら、画面内に設定された測距領域内の輝度信号の高周波成分を積分することにより、最もコントラストが大きくなるレンズ位置を合焦点として検出する。 Conventionally, in an imaging apparatus using an imaging element such as a CCD sensor or a CMOS sensor, such as a digital camera or a video camera, an automatic focus detection apparatus that performs a focusing operation using a high-frequency component of a luminance signal obtained from the imaging element has been used. It has been. In this automatic focus detection apparatus, while moving the focus lens, the high frequency component of the luminance signal in the distance measurement area set in the screen is integrated to detect the lens position with the highest contrast as the focal point.
しかしながら、この合焦点検出方法(積分型)の場合、被写体の持つ色彩や色温度と、撮像光学系の特性、特に色収差により、合焦位置がずれる場合があるという問題があった。これを解決するため、撮像画像中の測距領域から色情報を抽出し、検出した色情報に基づいて合焦位置をずらすことにより、撮像光学系の色収差に起因する焦点検出位置のずれを補正する自動合焦装置も提案されている(例えば、特許文献1)。 However, this focus detection method (integration type) has a problem that the focus position may be shifted due to the color and temperature of the subject and the characteristics of the imaging optical system, particularly chromatic aberration. To solve this, color information is extracted from the ranging area in the captured image, and the focus position is shifted based on the detected color information, thereby correcting the shift of the focus detection position caused by the chromatic aberration of the imaging optical system. An automatic focusing device has also been proposed (for example, Patent Document 1).
撮像光学系の色収差は、被写体の色によって変化するだけでなく、被写体距離によっても変化する。よって、どのような被写体距離でも同じ補正量が適用される場合、被写体距離によっては補正誤差が大きくなり、結果として合焦精度が低下する場合がある。 The chromatic aberration of the imaging optical system not only changes depending on the color of the subject, but also changes depending on the subject distance. Therefore, when the same correction amount is applied at any subject distance, the correction error increases depending on the subject distance, and as a result, the focusing accuracy may decrease.
また、このような撮像光学系を有する撮像装置には、被写体距離を検出するための測距領域が1箇所かつ固定位置でなく、撮像画面の予め定められた複数の位置の1つや、撮像画面中の任意の指定位置でに対して焦点調節を行うことが可能なものがある。このような撮像装置(多点測距可能な撮像装置)では、撮像光学系の像高による像面湾曲や色収差量等の違いにより、測距領域の位置毎に補正量が異なるという問題点がある。 In addition, in an imaging apparatus having such an imaging optical system, the distance measurement area for detecting the subject distance is not one place and a fixed position, but one of a plurality of predetermined positions on the imaging screen, or the imaging screen Some focus adjustments can be made at any specified position. In such an imaging device (an imaging device capable of multipoint ranging), there is a problem in that the correction amount varies depending on the position of the ranging area due to differences in curvature of field and chromatic aberration due to the image height of the imaging optical system. is there.
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、合焦精度のさらなる向上を実現した撮像装置及び焦点調節装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus and a focus adjustment apparatus that achieves further improvement in focusing accuracy.
上述の目的は、本発明の要旨は、撮影画面中の任意の位置又は所定の複数位置の中から設定された測距領域に対応する焦点調節用のフォーカスレンズの合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、被写体の色情報及び前記測距領域の撮影画面における位置に応じた合焦位置補正量を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された合焦位置補正量を用いて、前記フォーカスレンズの合焦位置を補正するように制御する制御手段とを有することを特徴とする撮像装置によって達成される。 The gist of the present invention is that the focus of the present invention is to detect the in-focus position of the focus adjustment focus lens corresponding to the range-finding area set from an arbitrary position or a predetermined plurality of positions in the shooting screen. Using the position detection means, storage means for storing the focus position correction amount according to the position of the subject color information and the position measurement area on the shooting screen, and the focus position correction amount stored in the storage means, It is achieved by an imaging device comprising control means for controlling to correct the in-focus position of the focus lens.
また、上述の目的は、撮影画面中の任意の位置又は所定の複数位置の中から設定された測距領域に対応する焦点調節用のフォーカスレンズの合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、被写体の色情報及び前記測距領域の撮影画面における位置に応じた合焦位置補正量を用いて、前記フォーカスレンズの合焦位置を補正するように制御する制御手段とを有することを特徴とする焦点調節装置によっても達成される。 Further, the above-described object is to provide a focus position detection unit that detects a focus position of a focus lens for focus adjustment corresponding to a distance measurement area set from an arbitrary position or a predetermined plurality of positions on a shooting screen. Control means for controlling to correct the focus position of the focus lens using the focus position correction amount according to the color information of the subject and the position of the distance measurement area on the shooting screen. This is also achieved by the focusing device.
このような構成により、本発明によれば、合焦精度を向上させることができる。 With such a configuration, the focusing accuracy can be improved according to the present invention.
以下、図面を参照して本発明をその好適な実施形態に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。
本実施形態の撮像装置100において、撮像レンズ101は撮像装置100の撮像光学系を形成する。撮像レンズ101には、フォーカスレンズ駆動部115の制御に応じて前後に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズ102が含まれる。撮像素子103は例えばCCDセンサやCMOSセンサであり、撮像レンズ101から入射する光を電気信号に変換して出力する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
In the
A/Dコンバータ104は、撮像素子103からのアナログ信号をデジタル化し、デジタル画像データとして出力する。一時記憶部106は、デジタル画像データを一時的に記憶するメモリである。画像処理部107は、A/Dコンバータ104が出力する画像データに対して画素補間やホワイトバランス処理等の画像処理(現像処理とも呼ばれる)を適用する。
The A /
例えば撮像素子103の画素数よりも少ない画素数を有する表示用画像を画像処理部107で連続的に生成し、LCD等の表示装置105に表示することにより、表示装置105を電子ビューファインダ(EVF)として機能させることができる。
For example, a display image having a smaller number of pixels than the number of pixels of the
記録部108は例えばシャッターボタンが全押しされるなどして撮影が指示された際に、画像処理部107から出力される記録用の画像データを半導体メモリカードや磁気テープを代表とする記録媒体に書き込む。撮像レンズ状態検出部109は、撮像レンズ101のズーム位置および絞り値を検出する。
The
A/Dコンバータ104の出力信号は一時記憶部106の他に、測距領域信号抽出部116へも入力される。測距領域信号抽出部116は、A/Dコンバータ104から測距領域の信号を抽出し、色情報検出部110及び抽出部111に供給する。撮像画面内での測距領域の位置は、後述のシステム制御部118により、一時記憶部106に記憶された画像中の被写体の情報から自動設定されるか、撮影者により予め設定されているものとする。
The output signal of the A /
色情報検出部110では、デジタル画像データから予め定められた測距領域の色情報を検出し、検出結果を後述する位置補正量算出部114へ出力する。抽出部111は、デジタル画像データの測距領域中に含まれる画素に対して例えば直交変換などを適用することにより、高周波成分を示す信号を抽出し、合焦位置検出部112へ出力する。
The color
合焦位置検出部112は、抽出部111で抽出された信号に基づいて、上述した積分型の合焦位置検出を行う。本実施形態において合焦位置補正量は撮影レンズ101のズーム位置(撮影レンズがズームレンズの場合)、絞り値、被写体距離(焦点位置)と、撮影画像中の測距領域位置並びに測距領域の色情報とから決定される。そして、予めこれら条件のうち、撮像光学系(撮影レンズ101)のズーム位置及び絞り値、撮像画面中の測距領域位置及び被写体距離の複数の組み合わせについて、色情報による焦点位置補正量算出用テーブルを補正量記憶部113に記憶しておくことができる。
The focus
位置補正量算出部114は、撮像レンズ状態検出部109からのズーム位置及び絞り値の情報を用い、補正量記憶部113に記憶された補正テーブルのうちからズーム位置と絞り値が等しく、被写体距離が異なる複数の補正テーブルを読み出す。そして、指定された測距領域位置に対応する合焦位置補正量(離散的な色評価値に対応した複数の合焦位置補正量)を各テーブルから求める。次に、これら離散的な被写体距離に対応する複数の補正量を補間して、合焦位置検出部112からの合焦位置情報(すなわち被写体距離情報)に対応する合焦位置補正量を(離散的色評価値毎に)算出する。
The position correction
そして、この算出した合焦位置補正量と、色情報検出部110からの色情報(色評価値)とから、色情報に対応した最終的な合焦位置補正量を算出する。位置補正量算出部114から出力される合焦位置補正量に基づいて、フォーカスレンズ駆動制御部115はフォーカスレンズ102位置を補正し、被写体に対する合焦位置を最適にする。
Then, the final focus position correction amount corresponding to the color information is calculated from the calculated focus position correction amount and the color information (color evaluation value) from the color
システム制御部118は、撮像装置100全体の動作を制御する。システム制御部118は、例えばCPUであり、図示しないプログラムメモリ中に記憶された制御プログラムを実行して撮像装置内の各構成要素を制御することにより、合焦動作を含む撮像装置の動作を制御する。
The
操作部119は例えばボタン、キー、タッチパネル、ジョイスティック等の入力装置であり、ユーザが撮像装置に指示を与えるために用いられる。また、操作部119にはレリーズ120が含まれ、レリーズ120が半押し状態になると測距・合焦動作が行われる。また、レリーズ120が全押し状態になると本撮影・記録動作が行われる。
The
<撮像装置の全体動作>
以下、本実施形態の撮像装置における撮影時の処理の全体的な流れについて、図11に示すフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明において特に記載がない場合、動作の主体はシステム制御部118である。
<Overall Operation of Imaging Device>
Hereinafter, the overall flow of processing at the time of shooting in the imaging apparatus of the present embodiment will be described using the flowchart shown in FIG. It should be noted that, unless otherwise specified in the following description, the subject of the operation is the
まず、ステップS301で、システム制御部118は、操作部119に含まれる図示しないメインスイッチ(電源スイッチ)の状態を検出し、オン状態であればステップS302へ進む。ステップS302で、システム制御部118は、記録部108に装着された記録媒体(図示せず)の残容量を調べ、残容量が例えば画質設定などから定まる撮影画像データサイズよりも多ければステップS305へ進み、そうでなければステップS303へ進む。
First, in step S301, the
ステップS303でシステム制御部118は、記録媒体の残容量が不充分であることを警告してステップS301に戻る。警告は、表示装置105にメッセージを表示するか、図示しない音声出力部から音声を出力するか、又はその両方により行うことができる。
In step S303, the
S305でシステム制御部118は、電子ビューファインダとして機能している表示装置105に測距領域を表示する。この表示は、撮影した画像を一時記憶部106へ保存し、画像処理部107により表示画像を生成して表示装置105に表示する処理を連続的に行う電子ビューファインダ表示処理において行われる。具体的には、システム制御部118が被写体の情報から自動設定したか、撮影者により予め設定された測距領域を表すマークなどを電子ビューファインダの画像と併せて表示する。図12は、撮影画面500内の中央付近に設定されている測距領域501が、点線で囲まれた領域として表示されている例を示している。
In step S305, the
ステップS306でシステム制御部118は、レリーズ120の状態を調べ、半押し状態であればステップS308へ進み、そうでなければステップS307へ進む。ここで、本実施形態の撮像装置は、レリーズの半押し状態により、自動合焦動作(AF)や自動露出制御動作(AE)など、本撮影に先立つ処理を開始する。ステップS307ではメインスイッチの状態を調べ、オン状態であればステップS305へ戻り、そうでなければステップS301へ戻る。
In step S306, the
ステップS308でシステム制御部118は、A/Dコンバータ104の出力から被写体輝度を検出し、ステップS309では、色情報検出部110により、測距領域501内の色評価値を算出する。色評価値の具体的な算出方法については後述する。
In step S308, the
その後、ステップS310で自動合焦処理(AF処理)を行う。ステップS308の検出結果から被写体輝度が所定値より低い場合には、図示しない光源によりAF補助光を被写体に向けて所定時間投光してAF処理を行う。AF処理の詳細は後述する。 Thereafter, an automatic focusing process (AF process) is performed in step S310. If the subject brightness is lower than the predetermined value from the detection result in step S308, AF processing is performed by projecting AF auxiliary light toward the subject for a predetermined time with a light source (not shown). Details of the AF processing will be described later.
そして、合焦すると、ステップS311では、レリーズ120が全押し状態であるかどうかを調べ、全押し状態であればステップS313へ進み、そうでなければステップS312へ進む。ここで、本実施形態の撮像装置では、レリーズ120の全押しにより撮影処理を開始する。 After focusing, in step S311, it is checked whether the release 120 is fully pressed. If it is fully pressed, the process proceeds to step S313. Otherwise, the process proceeds to step S312. Here, in the imaging apparatus of the present embodiment, the shooting process is started by fully pressing the release 120.
ステップS312ではレリーズ120が半押し状態かどうかを調べ、半押し状態であればステップS311へ戻り、そうでなければステップS305へ戻る。ステップS313では後述する図9のフローチャートに従って撮影処理を行う。ステップS314ではステップS302と同様に記録媒体の残容量を調べ、次の撮影に必要な残容量があればステップS315へ進み、そうでなければステップS303へ進む。ステップS315ではレリーズ120が全押し状態であるかどうかを調べ、全押し状態でなければステップS312へ進む。 In step S312, it is checked whether the release 120 is half-pressed. If half-pressed, the process returns to step S311; otherwise, the process returns to step S305. In step S313, photographing processing is performed according to the flowchart of FIG. In step S314, the remaining capacity of the recording medium is checked in the same manner as in step S302. If there is a remaining capacity necessary for the next shooting, the process proceeds to step S315. Otherwise, the process proceeds to step S303. In step S315, it is checked whether or not the release 120 is fully pressed. If not, the process proceeds to step S312.
<合焦位置補正の概要>
具体的なAF処理の説明を行う前に、本実施形態における合焦位置補正の原理及び概要について説明する。
図3は、本実施形態における撮像素子103が用いるカラーフィルターの色配置例を示す。このように、撮像素子の各画素から得られる信号(輝度信号)は、R(赤)、G1(緑)、G2(緑)、B(青)のいずれかの分光特性を持つ信号となる。そして、このような撮像素子で撮影された画像の高精細部分の情報を表す輝度信号は、同図のG1、G2画素のみを読み出した信号に対し、全画素を順次読み出した信号に対してマトリクス処理して得た色差信号(補正信号)を一定の割合だけ加えた信号の和より構成される。これにより、輝度信号の分光感度が、図4に示すような、緑色に対する感度が高い人間の目の視感特性に近いものとなり、人間が視覚する画像と似た画像を得ることが可能になる。このような補正は画像処理部107によって行われ、またカラーフィルターの色配置が図3の例と異なる場合であっても行われる。
<Outline of focus position correction>
Before describing specific AF processing, the principle and outline of focus position correction in this embodiment will be described.
FIG. 3 shows an example of the color arrangement of the color filter used by the
これに対し、抽出部111が高周波成分の抽出を行う信号は、単に撮像素子103の全画素を順次読み出した輝度信号をA/Dコンバータ104でデジタルデータ化した信号である。これは、フィルターの色とは無関係に、全ての画素から白色光輝度が得られているものとして取り扱っているのと同義である。
On the other hand, the signal from which the
従って、合焦位置検出部112が合焦位置検出に用いる信号の分光感度特性は、可視領域のほぼ中央にある緑色の光を主に用いて生成する記録用画像の輝度信号に比べ、可視領域の短波長側と長波長側での感度が相対的に高くなる。
Therefore, the spectral sensitivity characteristic of the signal used by the in-focus
このように被写体の測距領域内の色によって撮像光学系には色収差が存在する。従って、画素の色を考慮しないで(白色光輝度として取り扱って)決定した合焦位置は、緑色光輝度を主とする記録用画像にとって必ずしも最適な合焦位置とはならない。そのため、本実施形態では白色光輝度に基づいて決定したフォーカスレンズの合焦位置を、緑色光輝度と白色光輝度とに対する撮像光学系の光学特性の差に応じて決まる量だけ補正するようにしている。この補正量は、被写体からの光の波長によって撮像光学系の合焦位置が異なる、いわゆる色収差に基づいて求めることができる。また、本実施形態は、複数の測距可能領域から、自動設定又はユーザ設定によって選択された1つの測距領域の位置に応じた撮像光学系の像面湾曲等の他の収差も考慮したものである。 As described above, chromatic aberration is present in the imaging optical system depending on the color within the distance measurement area of the subject. Therefore, the in-focus position determined without considering the pixel color (handled as white light luminance) is not necessarily the optimum in-focus position for a recording image mainly composed of green light luminance. Therefore, in the present embodiment, the focus position of the focus lens determined based on the white light luminance is corrected by an amount determined according to the difference in the optical characteristics of the imaging optical system with respect to the green light luminance and the white light luminance. Yes. This correction amount can be obtained based on so-called chromatic aberration, in which the focus position of the imaging optical system varies depending on the wavelength of light from the subject. This embodiment also takes into account other aberrations such as field curvature of the imaging optical system in accordance with the position of one distance measurement area selected from a plurality of distance measurement areas by automatic setting or user setting. It is.
<位置補正量の決定>
次に、本実施形態の撮像装置における合焦位置補正量決定動作について説明する。
上述のように、本実施形態において、合焦位置補正量は撮影レンズ101のズーム位置(撮影レンズがズームレンズの場合)、絞り値、被写体距離(焦点位置)、測距領域の位置と、測距領域中の色情報とから決定される。そして、予めこれら条件のうち、ズーム位置、絞り値及び被写体距離の複数の組み合わせの各々について、色評価値Cx、Cyと測距領域位置(像高:mm)の複数の組み合わせに対応する合焦位置補正量を対応付けた補正テーブルを補正量記憶部113に記憶しておく。
なお、被写界深度と撮影画像中の色情報との複数の組み合わせについての合焦位置補正量を補正量記憶部113に記憶しておいてもよい。
<Determination of position correction amount>
Next, an in-focus position correction amount determination operation in the imaging apparatus according to the present embodiment will be described.
As described above, in the present embodiment, the focus position correction amount includes the zoom position of the photographing lens 101 (when the photographing lens is a zoom lens), the aperture value, the subject distance (focal position), the position of the distance measurement area, It is determined from the color information in the distance area. Of these conditions, for each of a plurality of combinations of zoom position, aperture value, and subject distance, focusing corresponding to a plurality of combinations of color evaluation values Cx, Cy and ranging area positions (image height: mm). A correction table in which position correction amounts are associated is stored in the correction
Note that the in-focus position correction amount for a plurality of combinations of the depth of field and the color information in the captured image may be stored in the correction
なお、被写体距離はズーム位置や絞り値に比べて取りうる値が多いため、被写体距離が取りうる全ての値について補正テーブルを記憶することは得策でない。そのため、本実施形態では、図13に示すように、離散的な被写体距離に対応した補正テーブル(図7の例ではテーブル1〜35)を記憶する。 Note that since the subject distance has more values than the zoom position and aperture value, it is not a good idea to store the correction table for all the values that the subject distance can take. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 13, correction tables corresponding to discrete subject distances (tables 1 to 35 in the example of FIG. 7) are stored.
図5(a)及び(b)は、具体的な補正テーブルの例を示す図である。ここでは、補正テーブルが格納する値と、この値を用いた補間処理の関係が理解しやすいよう、2次元グラフを用いて模式的に示している。
図5(a)及び(b)は、それぞれ、所定のズーム位置と絞り値の組み合わせに対して用意される複数のテーブルのうち2つを抜き出して示したものであり、例えば図13におけるテーブル6とテーブル3に相当する。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing examples of specific correction tables. Here, a two-dimensional graph is schematically shown so that the relationship between the value stored in the correction table and the interpolation processing using this value can be easily understood.
FIGS. 5A and 5B show two extracted tables out of a plurality of tables prepared for combinations of predetermined zoom positions and aperture values, for example, the table 6 in FIG. And correspond to Table 3.
この場合、図5(a)に示す補正テーブルは、ズーム位置28mm、絞り2.8、被写体距離無限大に対応する。そして、3つの離散的な像高d1、d2及びd3と、3通りの色評価値(CxCy1、CxCy2、CxCy3)の各組み合わせに対応する合焦位置補正量を記憶する。つまり、図5(a)において●で示した9個の座標が記憶されている。同様に、図5(b)は、ズーム位置28mm、絞り2.8、被写体距離1mに対応した補正テーブルを示し、図5(a)に示すテーブルと同じ像高と色評価値の組み合わせに対応する合焦位置補正量を記憶する。 In this case, the correction table shown in FIG. 5A corresponds to a zoom position of 28 mm, a diaphragm 2.8, and an infinite subject distance. Then, the in-focus position correction amount corresponding to each combination of the three discrete image heights d1, d2, and d3 and the three color evaluation values (CxCy1, CxCy2, CxCy3) is stored. That is, nine coordinates indicated by ● in FIG. 5A are stored. Similarly, FIG. 5B shows a correction table corresponding to a zoom position of 28 mm, a diaphragm 2.8, and a subject distance of 1 m, and corresponds to the same combination of image height and color evaluation value as the table shown in FIG. The in-focus position correction amount to be stored is stored.
このように、本実施形態では、ズーム位置、絞り値及び被写体距離の組み合わせ毎に9個のデータを有するテーブルが予め記憶されている。また、図6に示すように合焦位置補正量が記録された色評価値CxCy1〜CxCy3の座標についても予め記憶されている。さらに、複数の測距可能領域毎に、その像高が予め記憶されている。
このような準備が予めなされているものとして、以下合焦位置補正量の決定動作について説明する。
Thus, in the present embodiment, a table having nine data for each combination of zoom position, aperture value, and subject distance is stored in advance. Further, as shown in FIG. 6, the coordinates of the color evaluation values CxCy1 to CxCy3 in which the focus position correction amount is recorded are also stored in advance. Further, the image height is stored in advance for each of the plurality of distance measuring areas.
Assuming that such a preparation has been made in advance, the operation of determining the focus position correction amount will be described below.
まず、システム制御部118による自動設定又はユーザ設定により決定された測距位置に対応する像高を取得する。そして、現在のズーム位置、絞り値に対応した複数の補正テーブルを用い、テーブル毎に(すなわち、離散的な被写体距離毎に)、取得した像高に対する合焦位置補正量と複数の色評価値CxCy1〜CxCy3との組み合わせに対応する合焦位置補正量を求める。この際、予め記憶されている離散的な組み合わせに対応する値を用いた補間処理により、撮像時の測距領域の像高に対応する合焦位置補正量(図5中、×及び▲で示す座標)を位置補正量算出部114で算出する。この結果、離散的な複数の被写体距離毎に、3通りの色評価値の組み合わせに対する合焦補正量が得られる。
First, the image height corresponding to the distance measurement position determined by automatic setting or user setting by the
次に、合焦位置検出部112の検出情報により被写体の距離を算出する。そして、合焦位置補正量算出部114は、算出された被写体距離について、3通りの色評価値に対応する合焦補正量(a,b,c)を求める。この合焦補正量の算出は、図6に示すように、前工程で求めた離散的な被写体距離に対応する合焦位置補正量を用いた線形補間により実現できる。これにより、図6に示す色評価値Cx、Cyの座標CxCy1〜CxCy3に対応する合焦補正量(a〜c)が求まる。
Next, the distance of the subject is calculated based on the detection information of the focus
次に、色情報検出部110において算出された色評価値に対する合焦位置補正量を算出する。
本実施形態において、色情報検出部110は、ステップS309での処理として説明したように、A/Dコンバータ104からのデジタル画像データを構成する色信号R、G1、G2、Bに対して所定の演算を行って色評価値Cx,Cy,Yiを算出する。ここでは、以下の演算により色評価値を求めるものとする。
Cx={(R+G2)−(B+G1)}/Yi
Cy={(R+B)/4−(G1+G2)/4}/Yi
Yi=(R+G1+G2+B)/4
Next, a focus position correction amount for the color evaluation value calculated by the color
In the present embodiment, the color
Cx = {(R + G2)-(B + G1)} / Yi
Cy = {(R + B) / 4- (G1 + G2) / 4} / Yi
Yi = (R + G1 + G2 + B) / 4
なお、測距領域は通常複数画素を含むため、色評価値の算出に当っては測距領域に含まれるR、G1、G2、B画素の集合について輝度値を平均化し、各平均値に対して上式を適用して色評価値を求めることができる。 Since the distance measurement area usually includes a plurality of pixels, when calculating the color evaluation value, the luminance value is averaged for a set of R, G1, G2, and B pixels included in the distance measurement area, and the average value is calculated for each average value. The color evaluation value can be obtained by applying the above formula.
図8に示すように、算出された色評価値に対応する位置補正量の算出は、CxCy平面において当該色評価値からの距離が小さい複数の記憶値を補間することによって、或いは距離が最小の記憶値として算出することができる。補間を行う場合、その方法に特段の制限はなく、バイリニア補間、バイキュービック補間等周知の方法を好適に用いることができる。 As shown in FIG. 8, the position correction amount corresponding to the calculated color evaluation value can be calculated by interpolating a plurality of stored values having a small distance from the color evaluation value on the CxCy plane, or by using the smallest distance. It can be calculated as a stored value. When performing the interpolation, there is no particular limitation on the method, and a known method such as bilinear interpolation or bicubic interpolation can be suitably used.
例えば、図8に示す例であれば、撮像時に得られた色評価値の座標に対応する合焦位置補正量を、合焦位置補正量を算出済みのCxCy1〜CxCy3に対応する合焦位置補正量a〜cから補間して算出する。
このようにして、被写体距離、被写体色及び測距領域位置を考慮した、最終的な合焦位置補正量が算出される。
For example, in the example shown in FIG. 8, the in-focus position correction amount corresponding to the coordinates of the color evaluation value obtained at the time of imaging is set as the in-focus position correction amount corresponding to CxCy1 to CxCy3 for which the in-focus position correction amount has been calculated. It is calculated by interpolating from the quantities a to c.
In this way, the final focus position correction amount is calculated in consideration of the subject distance, subject color, and ranging area position.
<AF処理>
次に、上述したような合焦位置補正を含んだAF処理について、図14に示すフローチャートを用いて説明する。この処理は図11におけるステップS310において行われる。また、上述したように、本実施形態において合焦位置は撮像素子103から得られる信号の高周波成分(以下、焦点評価値と記す)のピークを検出することにより行われる。
<AF processing>
Next, the AF process including the focus position correction as described above will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This process is performed in step S310 in FIG. As described above, in the present embodiment, the in-focus position is determined by detecting a peak of a high-frequency component (hereinafter referred to as a focus evaluation value) of a signal obtained from the
まず、ステップS601において、位置補正量算出部114は、撮像レンズ状態検出部109から得られるズーム位置及び絞り値に対応する複数の補正テーブルを、記憶部113から読み出す。そして、設定されている測距位置の像高と各補正テーブルを用いて、現在の測距位置に対応した位置補正量を、複数の離散的な被写体距離について求める。
First, in step S <b> 601, the position correction
次に、ステップS603で、フォーカスレンズ102をスキャン開始位置に移動する。ここではスキャン開始位置を測距範囲における無限端に設定するものとする。続くステップS605で、抽出部111は、デジタル画像データの測距領域中に含まれる画素の高周波成分を示す信号を抽出し、合焦位置検出部112へ出力する。そして、合焦位置検出部112は、抽出部111で抽出された信号(焦点評価値)とその時点におけるフォーカスレンズ102の位置とを対応付けて例えば補正量記憶部113の所定領域に保存する。
In step S603, the
ステップS607では、フォーカスレンズ102が終了位置にあるかどうかを調べ、終了位置であればステップS609へ進み、そうでなければステップS615へ進む。ここではスキャン終了位置を測距範囲における至近端に設定するものとする。ステップS615では、フォーカスレンズ駆動制御部115によりフォーカスレンズ102を至近方向へ所定量移動させ、ステップS605へ戻る。
In step S607, it is checked whether or not the
フォーカスレンズ102が終了位置に達したならば、ステップS609において合焦位置検出部112は、焦点評価値の最大値に対応するフォーカスレンズ102の位置を保存したデータから検出し、レンズ位置から被写体距離を算出する。算出した被写体距離は位置補正量算出部114へ通知する。
If the
ステップS611で位置補正量算出部114は、ステップS601で求めた複数の補正量のうち、算出された被写体距離より短い距離に対応する補正テーブルから求めた補正量と、長い距離に対応する補正テーブルから求めた補正量とを検出する。これら2組の補正量は、算出された被写体距離に最も近い距離に対応する補正テーブルから求めた補正量であることが好ましい。そして、これらの補正値から補間することにより、現在の被写体距離に対応する位置補正量(図7のa〜c)を算出する。
In step S611, the position correction
ステップS612で位置補正算出部114は、ステップS309で色情報検出部110が検出した測距領域の色評価値Cx、Cyに対応する最終的な合焦位置補正量を算出する。すなわち、色情報検出部110が検出した色評価値と、ステップS611で求めた複数の補正量に対応する色評価値との関係を用い、色情報検出部110が検出した色評価値に対応する最終的な合焦位置補正量を算出する(図8)。
In step S612, the position
そして、ステップS613において、位置補正算出部114がステップS612で算出した合焦位置補正量をフォーカスレンズ駆動制御部115に対して入力し、フォーカスレンズ102の位置を補正する。
In step S613, the position
<撮影動作の詳細>
最後に、図15のフローチャートを参照しながら図11のステップS313における撮影動作について説明する。
まず、ステップS701では、被写体輝度を測定し、次のステップ702ではステップS701で測定した被写体輝度に応じて撮像素子103への露光を行う。続くステップS703では、図示しない前置処理回路にて撮像素子103の出力ノイズ除去やA/D変換前に行う非線形処理などを行い、ステップS704で、A/Dコンバータ104によりデジタル画像データに変換する。
<Details of shooting operation>
Finally, the photographing operation in step S313 in FIG. 11 will be described with reference to the flowchart in FIG.
First, in step S701, the subject brightness is measured, and in the next step 702, the
ステップS705では、A/Dコンバータ104からの出力データを、一時記憶部106に一時的に格納する。そしてステップS706では、一時記憶部106内のデータに対して画像処理部107で色補間処理やホワイトバランス処理、圧縮符号化処理などの画像処理を行った後、記録部108でメモリカードなどの記録媒体へ転送する。
In step S <b> 705, output data from the A /
以上説明したように、本実施形態によれば、被写体の色情報だけでなく、被写体距離並びに測距領域位置をも考慮して撮像光学系の色収差を補正することにより、合焦精度を一層向上させることが可能になる。なお、補正量記憶部113に、被写界深度と撮影画像中の色情報との複数の組み合わせについての合焦位置補正量を記憶しておき、被写界深度をも考慮して撮像光学系の色収差を補正することができる。この場合、合焦精度を一層向上させることが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, focusing accuracy is further improved by correcting chromatic aberration of the imaging optical system in consideration of not only the color information of the subject but also the subject distance and the distance measurement area position. It becomes possible to make it. The correction
<第2の実施形態>
図2は、本発明の第2の実施形態に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。
図2において、図1と同じ構成には同じ参照数字を付し、説明を省略する。
本実施形態の撮像装置は、測距領域信号抽出部116がなく、A/Dコンバータ104の出力信号が色情報検出部110及び抽出部111に入力されること、合焦位置検出部112と位置補正量算出部114の間に測距領域位置決定部117が設けられることが第1の実施形態と異なる。
<Second Embodiment>
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.
2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
The imaging apparatus according to the present embodiment does not include the ranging area
合焦位置検出部112により検出された信号(合焦位置情報)は、測距領域位置決定部117へ入力される。測距領域位置決定部117は、例えば図9に示すように予め定められた複数の測距位置(測距候補位置)から、被写体の距離情報等のあらかじめ決められた測距位置抽出条件に基づき、測距位置を決定する。決定した測距位置に関する情報は、色情報検出部110へ供給される。また、合焦位置検出部112からの合焦位置情報は、測距領域位置決定部117を介して位置補正量算出部114へ供給される。
A signal (focus position information) detected by the focus
補正量記憶部113は第1の実施形態と同様、ズーム位置、絞り値及び被写体距離の複数の組み合わせの各々について、色評価値Cx、Cyと測距領域位置の複数の組み合わせに対応する合焦位置補正量を対応付けた補正テーブルを記憶する。ただし、本実施形態では図9に示すように測距領域位置の候補が予め決定されているので、候補位置毎に合焦位置補正量を記憶しておいても良い。
As in the first embodiment, the correction
特に、図9に示すように対称的に測距領域候補が決定されている場合には、中心の測距領域候補(1)と、画像面中心からの距離(像高)が等しい測距領域のグループ(測距領域(2)と(3))の各々について補正量を記憶しておけばよい。 In particular, when ranging area candidates are determined symmetrically as shown in FIG. 9, the ranging area candidate (1) having the same distance from the center of the image plane (image height) is the same. The correction amount may be stored for each of the groups (ranging areas (2) and (3)).
図10は、図9のように測距領域が設定されている場合の、補正量記憶部113に記憶する補正テーブルの内容を模式的に示す図であり、第1の実施形態における図5と対応する。各補正テーブルが9個の値を格納する点は共通であるが、撮影時の像高に対応した補正値を補間により求める必要がないため、横軸は像高でなく測距領域のグループ番号となる点が異なる。
FIG. 10 is a diagram schematically showing the contents of the correction table stored in the correction
位置補正量算出部114は、現在のズーム位置、絞り値に対応した複数の補正テーブルを用い、テーブル毎に(すなわち、離散的な被写体距離毎に)、測距領域位置決定部117が決定した測距領域の属するグループに応じた補正値を取得する。この結果、離散的な複数の被写体距離毎に、3通りの色評価値の組み合わせに対する合焦補正量が得られる。 その後の処理は、色情報検出部110が測距領域位置決定部117から通知される測距領域の位置情報に基づいて画像中の測距領域の色評価値を算出することを除き、第1の実施形態で説明したとおりである。
The position correction
なお、本実施形態では、測距領域を測距領域位置決定部117が自動的に決定するものとしたが、ユーザが図9に示す各候補領域から予め設定する場合であっても同様に処理可能である。この場合、設定された候補領域の位置情報を測距領域位置決定部117が取得するように構成すればよく、他の処理は変更不要である。
In the present embodiment, the ranging area
このように、本実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加え、測距領域の位置が事前に決定された複数の位置から選択される場合において、合焦位置補正量の算出処理が軽減されるほか、補正量記憶部113の記憶容量が節約できるという効果を有する。
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, when the position of the ranging area is selected from a plurality of positions determined in advance, the calculation processing of the focus position correction amount is performed. In addition, the storage capacity of the correction
<他の実施形態>
なお、上述の実施形態では、撮像レンズ101が多焦点距離レンズであるズームレンズの場合を説明したが、単焦点レンズの場合には、絞り値毎に複数の離散的な距離に対応した補正テーブルを記憶するようにすればよい。そして、使用する補正テーブルの検出も、絞り値のみを用いて行う。
<Other embodiments>
In the above-described embodiment, the case where the
さらに、被写体距離はフォーカスレンズ102の位置から求める方法に限定されず、例えば被写体距離を検出するための別の機構を備えていても良い。この場合、上述の処理において被写体距離が必要な場合にこの機構から取得するように構成する。このような測距機構としては、例えば光や超音波を出射し、その反射波を検出して距離を測定する機構などが利用できる。
Furthermore, the subject distance is not limited to the method of obtaining from the position of the
また、上記実施の形態ではいわゆる撮像素子からの出力に応じた、コントラストに依存するフォーカス制御について説明したが、それに限らず、フォーカス制御の際の信号が、画像処理部107により現像処理前の信号であって、人間が視覚で感じる色と、フォーカス信号として光電変換する信号との差異が生じるようなものであれば、本願実施例で説明した技術は、例えば位相差AFであっても利用することができる。
In the above embodiment, the focus control depending on the contrast according to the output from the so-called image sensor has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the signal at the time of focus control is a signal before the development processing by the
また、測距機構は外部機器であっても良い。同様に、被写体の色情報は撮像素子の測距領域内画素から求める以外に、色情報の測定が可能な外部機器により求め、その結果を利用するようにしても良い。さらに、色情報を検出するためのセンサなどを撮像装置に別途備えるようにしても良い。 Further, the distance measuring mechanism may be an external device. Similarly, in addition to obtaining the color information of the subject from the pixels in the distance measuring area of the image sensor, the color information of the subject may be obtained by an external device capable of measuring the color information, and the result may be used. Further, a sensor for detecting color information may be separately provided in the imaging apparatus.
尚、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線/無線通信を用いて当該プログラムを実行可能なコンピュータを有する撮像装置に供給し、その撮像装置が該供給されたプログラムを実行することによって同等の機能が達成される場合も本発明に含む。 Note that a software program that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied from a recording medium to an imaging apparatus having a computer that can execute the program directly or using wired / wireless communication, and the imaging apparatus supplies the software program. The present invention also includes a case where an equivalent function is achieved by executing the programmed program.
従って、本発明の機能処理を自動合焦機能を有する撮像装置が有するコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。 Accordingly, since the functions of the present invention are implemented by a computer included in an imaging apparatus having an automatic focusing function, the program code supplied and installed in the computer also implements the present invention. That is, the computer program itself for realizing the functional processing of the present invention is also included in the present invention.
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。 In this case, the program may be in any form as long as it has a program function, such as an object code, a program executed by an interpreter, or script data supplied to the OS.
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、MO、CD−ROM、CD−R、CD−RW、DVD−ROM、DVD−R、DVD−RW等の光/光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリなどがある。 As a recording medium for supplying the program, for example, a magnetic recording medium such as a flexible disk, a hard disk, a magnetic tape, MO, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-R, DVD- There are optical / magneto-optical storage media such as RW, and non-volatile semiconductor memory.
有線/無線通信を用いたプログラムの供給方法としては、撮像装置がコンピュータネットワークとの接続機能を有する場合には、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイル等、撮像装置で本発明を形成するコンピュータプログラムとなりうるデータファイル(プログラムデータファイル)を記憶し、接続のあった撮像装置にプログラムデータファイルをダウンロードする方法などが挙げられる。この場合、プログラムデータファイルを複数のセグメントファイルに分割し、セグメントファイルを異なるサーバに配置することも可能である。 As a program supply method using wired / wireless communication, when the imaging apparatus has a connection function with a computer network, the computer program itself that forms the present invention in a server on the computer network, or a compressed automatic installation function A method of storing a data file (program data file) that can be a computer program forming the present invention in the imaging apparatus, such as a file including a file, and downloading the program data file to a connected imaging apparatus. In this case, the program data file can be divided into a plurality of segment files, and the segment files can be arranged on different servers.
また、撮像装置と外部コンピュータとを直接接続し、外部コンピュータから撮像装置内の不揮発性メモリに本発明を構成するソフトウェアプログラムをダウンロードさせる様にしても良い。 In addition, the imaging apparatus and an external computer may be directly connected, and the software program constituting the present invention may be downloaded from the external computer to a nonvolatile memory in the imaging apparatus.
Claims (6)
被写体の色情報及び前記測距領域の撮影画面における位置に応じた合焦位置補正量を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された合焦位置補正量を用いて、前記フォーカスレンズの合焦位置を補正するように制御する制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。 An in-focus position detecting means for detecting an in-focus position of a focus lens for focus adjustment corresponding to a range-finding area set from an arbitrary position in a shooting screen or a predetermined plurality of positions;
Storage means for storing the in-focus position correction amount according to the color information of the subject and the position of the distance measurement area on the shooting screen;
An image pickup apparatus comprising: control means for controlling to correct the focus position of the focus lens using the focus position correction amount stored in the storage means.
前記制御手段は、前記被写体距離取得手段により取得された被写体距離に応じて、前記フォーカスレンズの合焦位置を補正するように制御することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の撮像装置。 Subject distance acquisition means for acquiring a subject distance based on the position of the focus lens corresponding to the focus position detected by the focus position detection means;
3. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the control unit performs control so as to correct a focus position of the focus lens in accordance with the subject distance acquired by the subject distance acquisition unit. .
前記記憶手段は、多焦点距離レンズが取りうる焦点距離と絞り値との組み合わせ毎に、前記合焦位置補正量を記憶することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置。 The imaging optical system includes a multifocal length lens,
5. The storage unit according to claim 1, wherein the storage unit stores the in-focus position correction amount for each combination of a focal length and an aperture value that can be taken by the multifocal length lens. The imaging device described.
被写体の色情報及び前記測距領域の撮影画面における位置に応じた合焦位置補正量を用いて、前記フォーカスレンズの合焦位置を補正するように制御する制御手段とを有することを特徴とする焦点調節装置。 An in-focus position detecting means for detecting an in-focus position of a focus lens for focus adjustment corresponding to a range-finding area set from an arbitrary position in a shooting screen or a predetermined plurality of positions;
Control means for controlling to correct the in-focus position of the focus lens using the in-focus position correction amount corresponding to the color information of the subject and the position of the ranging area on the shooting screen. Focus adjustment device.
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