JP2008008959A - 撮像装置及びこれを用いた撮影方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段(工程5−3)と、レンズ位置にフォーカスレンズを移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出手段(工程5−4〜5−9)と、前記画像データを取り込むタイミングを設定する取り込みタイミング設定手段(工程5−2)を具備しており、撮影条件に応じて、前記取り込みタイミング設定手段が用いられるようになされており、取り込みタイミング設定手段で設定された、取り込みタイミングに応じて、フィルタ選択手段(工程5−3)のフィルタを変更するようになされている撮像装置を提供する。
【選択図】図5
Description
AF装置の制御方法として、従来、いわゆる山登りAF制御が知られている(例えば、下記特許文献1参照。)。
この山登りAF制御方法について簡単に説明する。
これは、1フィールド又は1フレーム毎に得られる映像信号から、高周波成分又は近接画素の輝度差の積分値を求め、この輝度差の積分値を合焦度合いを示すAF評価値とするものである。これにおいては合焦状態にあるときは被写体のエッジ部分がはっきりしているためAF評価値が大きくなり、非合焦状態のときはAF評価値が小さくなる。AF動作実行時は、レンズを移動させながら、このAF評価値を順次取得していき、AF評価値が最も大きくなったところ、すなわちピーク位置を合焦点としてレンズを停止させるようにするものである。
しかしながら、特許文献2に開示されている方式は、不用意にAF評価値を取得するエリアを拡大してしまうと撮影背景が影響を受け、撮影者が意図する被写体に合焦せずに、例えば背景の方に合焦してしまうことがあるという問題を生じた。
しかしながら、かかる方式においては、環境に適したガンマテーブルを複数用意しなければならず、処理操作の複雑化してしまうため、より少ないガンマテーブルで正確な合焦を可能とする方式への要望が高まってきた。
また、ガンマ補正をすることにより、コントラストは高くなるが、低輝度時においては被写体が黒沈みすることが分かっているため、低輝度時にはガンマ補正をしないような方式にすることがより望ましいと考えられた。
なお図1(a)はデジタルカメラを上方から見た平面図を示し、図1(b)が正面から見た平面図を示し、図1(c)が背面から見た平面図を示す。
図2は、本発明の撮像装置の内部システム構成例を示すブロック図である。
図1(b)に示すように、デジタルカメラの正面側には、撮影レンズを含む鏡筒ユニット7、光学ファインダ4、ストロボ発光部3、測距ユニット5、リモコン受光部6、メモリカード装填室及び電池装填室の蓋2が配置されている。
図1(c)に示すように、デジタルカメラの背面側には、電源スイッチ13、LCDモニタ10、AF用LED8、ストロボLED9、光学ファインダ4、広角方向ズームスイッチSW3、望遠方向ズームスイッチSW4、セルフタイマの設定及び解除スイッチSW5、メニュースイッチSW6、上移動およびストロボセットスイッチSW7、右移動スイッチSW8、ディスプレイスイッチSW9、下移動およびマクロスイッチSW10、左移動および画像確認スイッチSW11、OKスイッチSW12、クイックアクセススイッチSW13が配置されている。
図2に示すように、デジタルスチルカメラの各部は、デジタルスチルカメラプロセッサ104(以下、単に「プロセッサ104」という)によって制御されるように構成されている。
プロセッサ104は、CCD1信号処理ブロック(104−1)、CCD2信号処理ブロック(104−2)、CPUブロック(104−3)、ローカルSRAM(104−4)、USBブロック(104−5)、シリアルブロック(104−6)、JPEG・CODECブロック(104−7)、RESIZEブロック(104−8)、TV信号表示ブロック(104−9)、メモリカードコントローラブロック(104−10)を有しており、これらは、相互にバスラインで接続されている。
プロセッサ104の外部には、RAW−RGB画像データ、YUV画像データ、JPEG画像データを保存するSDRAM103が配置されていて、プロセッサ104とバスラインによって繋がっている。
プロセッサ104の外部には、また、RAM107、内蔵メモリ120、制御プログラムが格納されたROM108が配置されていて、プロセッサ104とバスラインによって繋がっている。
ズーム光学系(7−1)、フォーカス光学系(7−2)、絞りユニット(7−3)、メカシャッタユニット(7−4)は、それぞれズームモータ(7−1b)、フォーカスモータ(7−2b)、絞りモータ(7−3b)、メカシャッタモータ(7−4b)によって駆動されるようになっており、これら各モータは、プロセッサ104のCPUブロック(104−3)によって制御されるモータドライバ(7−5)によって動作が制御されるように構成されている。
F/E−IC102は、周知のとおりCDS(102−1)、ADC(102−2)、A/D変換部(102−3)を有しており、上記画像信号にそれぞれ所定の処理を施し、デジタル信号に変換してプロセッサ104のCCD1信号処理ブロック(104−1)に入力する。これらの信号処理動作は、プロセッサ104のCCD1信号処理ブロック(104−1)から出力されるVD・HD信号により、TG(102−4)を介して制御される。
上記CPUブロック(104−3)は、音声再生回路(116−1)の動作も制御する。音声再生回路(116−1)は、指令により、適宜のメモリに記録されている音声信号を再生してオーディオアンプ(116−2)に入力し、スピーカー(116−3)から音声を出力するように構成されている。
上記CPUブロック(104−3)は、また、ストロボ回路114の動作を制御することによって、ストロボ発光部3から照明光を発光させるようになっている。
また、CPUブロック(104−3)は、測距ユニット5の動作も制御するようになっている。
サブCPU109はさらに、AFLED8、ストロボLED9、リモコン受光部6、前記スイッチSW1〜SW13からなる操作キーユニット、ブザー113と繋がっている。
前記TV表示ブロック(104−9)は、LCDドライバ117を介してLCDモニタ10に繋がっており、また、ビデオアンプ118を介してビデオジャック119に繋がっている。前記メモリカードコントローラブロック(104−10)は、メモリカードスロット121の、カード接点と繋がっている。
図1に示すモードダイアルSW2を記録モードに設定すると、カメラが記録モードで起動する。モードダイアルSW2の設定は、図2における操作部に含まれるモードスイッチの状態が記録モードONになったことをCPUが検知し、モータドライバ(7−5)を制御して、鏡胴ユニット7を撮影可能な位置に移動させる。さらにCCD101、F/E−IC102、LCDディスプレイ10等の各部に電源を投入して動作を開始させる。各部の電源が投入されると、ファインダモードの動作が開始される。
A/D変換器(102−3)でデジタル信号に変換された所定の信号は、デジタル信号処理IC(SDRAM103)内のYUV変換部でYUV信号に変換されて、メモリコントローラによってフレームメモリに書き込まれる。
このYUV信号はメモリコントローラに読み出されて、TV信号表示ブロック(104−9)を介してTVやLCDモニタ10へ送られて表示が行われる。
この処理が1/30秒間隔で行われ、1/30秒ごとに更新されるファインダモードの表示となる。
AF評価値データは、CCD101のある領域区間を特徴データとしてデジタルスチルカメラプロセッサ104内CCD1信号処理ブロック(104−1)で検出される。
AF評価値は、CCD1信号処理ブロック(104−1)の中で生成される。
CCD1信号処理ブロック(104−1)内では、まずF/EICからのデータをデジタルクランプ、ホワイトバランス、ガンマ補正を行う。
AF評価値の検出は、デジタルクランプの後、もしくはガンマ補正後のどちらか一方にて検出する(図3)。
このカメラにおいては、図3中のデジタルクランプ後、もしくはガンマ補正後のいずれかに設定する手段を設けるようにし、状況に応じて設定を変更できるようにしておく。
このガンマ補正を行うことにより、被写体のコントラストは高くなる傾向になるため、デフォルトではガンマ補正後に設定しておくことにする。
また、AF評価値は、検出する際に周波数成分抽出フィルタの出力積分値や、近接画素の輝度差の積分値によって作成される。
これらの高周波用の第1フィルタ41、低周波用の第2フィルタ42は、画像処理場のフィルタである。
高周波用の第1フィルタ41は、画素間の輝度差を強調するフィルタ(ハイパスフィルタ)である。高周波用の第1フィルタ41は、近接する画素の輝度データにそれぞれ「−1」「2」「−1」の係数をかけるようになっている。
低周波用の第2フィルタ42は、近接するが外の相関をなだらかにしてノイズ成分を除去するフィルタ(ローパスフィルタ)である。この第2フィルタ42は、近接する画素の輝度データに、それぞれ「1」「2」「1」の係数を掛けるようになっている。
第3フィルタ43は、高周波用フィルタ41によって強調された輝度データを、低周波用のフィルタ42によってノイズ除去を行うフィルタである。通常、AF評価値データを出力する際に用いるフィルタは、高周波用の第1フィルタ41や、第3フィルタ43のようなフィルタを用いる。
これにおいては、各エリア内の画素に対して、所定の閾値を超えるものを対象画素とし、その輝度値を加算、対象画素数で乗算する。各エリアの輝度分布により、適正露光量を算出し、次のフレームの取り込みに対し補正を行う。
続いて、マイコン(CPUブロック104−3)がフレームレートに同期してモータドライバ(7−5)を介してフォーカスレンズ(7−2a)の駆動モータ(7−2b)を駆動することにより、山登りAFを実行する。
合焦範囲が無限から至近までの全領域であった場合、フォーカスレンズは、至近から無限、または無限から至近までの間を移動し、デジタル信号処理ICで作成された各フレーム(=各フォーカス位置)におけるAF評価値をマイコンが読み出す。
各フォーカス位置のAF評価値が極大になる点を合焦位置として、フォーカスレンズ(7−2a)を合焦位置に移動させる。
デジタルRGB信号は、再度デジタル信号処理回路に読み込まれ、YUVデータに変換されて、上記フレームメモリに書き戻される。
スチル画像撮像時はYUV変換された画像データがデジタル信号処理IC内の画像圧縮伸張回路としてのJPEG CODECブロック(104−7)に送られる。
画像圧縮伸張回路に送られたYUVデータは圧縮され、フレームメモリに書き戻される。
フレームメモリの圧縮データはデジタル信号処理回路を介して読み出され、データ記憶メモリ、例えばメモリカードに格納される。
なお、図示の各フローチャートにおいては、動作ステップを(5−1)(5−2)・・・のように表示する。
図5に、撮像装置の具体的な動作フローチャートを示す。
この例における撮像装置は、レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を撮像素子に受光して画像データを得るものであり、被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段と、レンズ位置にフォーカスレンズを移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出手段と、前記画像データを取り込むタイミングを設定する取り込みタイミング設定手段を具備しているものとし、撮影条件に応じて、前記取り込みタイミング設定手段を用いることとされているものであり、前記取り込みタイミング設定手段で設定された、取り込みタイミングに応じて、前記フィルタ選択手段のフィルタを変更するようになされている。
上記評価値取り込みタイミング設定処理に関して図6に示す。
撮影モードが上記(a)の通常撮影モードである場合(6−1)には、評価値取り込みタイミングをガンマ補正後(6−2)とし、次の処理へと進める。
撮影モードが上記(b)の暗時撮影モードの場合は、暗時に使われることが多いため、ガンマ補正をしてしまうと、被写体も黒沈みしてしまうおそれがあるため、評価値取り込みタイミングをデジタルクランプ後にすることによって被写体を黒沈みしないようにし(6−3)、次の処理へと進める。
この処理に関するフローチャートを図7に示す。
評価値取り込みタイミングがデフォルトのガンマ補正後である場合(7−1)は、フィルタについては、高周波用の第1フィルタ41を選択するようにする(7−2)。デジタルクランプ後とした場合には、フィルタについては、高周波用の第1フィルタ41と、低周波用である第2フィルタ42を掛け合わせた第3フィルタ43を選択するようにする(7−3)。
AF評価値の取得の後、ピーク判定処理(5−6)により、その評価値がピークかどうかの検出、すなわち「ピーク検出NG?」を判断する(5−7)。ピーク判定処理に用いる閾値については、ピークが検出された場合はピーク位置決定処理へ移動する(5−10)。ピークが検出されない場合には、スキャンがフォーカス位置の最終端まで終了したかどうかの判断ステップ(5−8)に進み、スキャンが終了していない場合は、順次フォーカス位置を移動させ(5−9)、評価値取得処理ステップ(5−5)まで戻って同様の処理を繰り返し行うようにする。
またスキャンが終了した場合は、ピーク位置決定処理(5−10)へ移動する。
また、信頼性の有るピーク位置が見つからない場合は、AFスキャンNGとして、所定のフォーカス位置、例えば、約2.5mに相当するフォーカス位置にフォーカスレンズを移動させ、動作を終了する(5−10)。
例えば、マクロモードに関しては、マクロ被写体を撮影する際に、カメラそのものが影となる場合もあるため、結果として画面上では低輝度状態となってしまうことがある。このような場合を考慮して、マクロモード時はAF評価値取り込みタイミングをデジタルクランプ後にして被写体の黒沈みがおきないようにすることが望ましい。
図8に、本発明の撮像装置における実施例2の動作フローチャートを示す。
この例における撮像装置は、被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段と、レンズ位置にフォーカスレンズを移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出手段と、前記画像データを取り込むタイミングを設定する取り込みタイミング設定手段と、被写体輝度を測定する測光手段を備えているものとし、この測光手段で得られる測光結果に応じて、前記取り込みタイミング設定手段を用いることとなされており、前記取り込みタイミング設定手段で設定された、取り込みタイミングに応じて、前記フィルタ選択手段のフィルタを変更するようになされているものとする。
被写体輝度は、CCD101の出力から測定することができる。この測定結果から得られる輝度(LV値)に応じて、AF評価値の取り込みタイミングの設定を決定する(8−2)。
被写体輝度がLV6以上である場合(9−1)は、評価値取り込みタイミングをガンマ補正後(9−2)とし、次の処理へと進む。
LV6未満であれば評価値取り込みタイミングをデジタルクランプ後にし(9−3)、次の処理へと進む。
これによって、LV6未満の暗い場合に関しては被写体の黒沈みが生じないようにすることができる。
各判断ステップにおいて設定した上記輝度の閾値(LV値)は、この実施例2の場合に限ったものであり、一般的には、レンズの絞り値(F値)、CCD101の性能等に応じて適宜変更できるようにする。
この処理に関してのフローチャートは図7に示す通りである。
すなわち、AF評価値取り込みタイミングがデフォルトのガンマ補正後の場合(7−1)は、フィルタについては、高周波用の第1フィルタ41を選択するようにする(7−2)。デジタルクランプ後とした場合には、フィルタについては、高周波用の第1フィルタ41と、低周波用である第2フィルタ42を掛け合わせた第3フィルタ43を選択するようにする(7−3)。
このように、デジタルクランプ後にするような低輝度の環境の場合では、フィルタを低周波側にすることにより、AF精度を上げることができる。
AF評価値の取得後、ピーク判定処理(8−6)により、その評価値がピークかどうかの検出を行う。すなわち「ピーク検出NG?」を判断する(8−7)。これにおいて、ピークが検出された場合は、ピーク位置決定処理へ移動する(8−10)。ピークが検出されない場合は、スキャンがフォーカス位置の最終端まで終了したかどうかの判断ステップ(8−7)に進み、スキャンが終了していない場合は、順次フォーカス位置を移動させ(8−9)、評価値取得処理ステップ(8−5)まで戻って同様の処理を繰り返し行う。
またスキャンが終了した場合は、ピーク位置決定処理(8−10)へ移動する。
また信頼性の有るピーク位置が見つからない場合は、AFスキャンNGとして、所定のフォーカス位置、例えば、約2.5mに相当するフォーカス位置にフォーカスレンズを移動させ、動作を終了する(8−10)。
また、評価値取り込みタイミングの設定状態、フィルタ選択によって、AF評価値ピークの山の出力が異なることも考慮して、上記ピーク判定処理の際の、ピーク判定に用いる閾値等は、画像データ出力の状態に応じて可変とすることが望ましい。
2 メモリカード充填室及び電池充填室の蓋
3 ストロボ発光部
4 光学ファインダ
5 測距ユニット
6 リモコン受光部
7 鏡筒ユニット
7−1 ズーム光学系
7−1a ズームレンズ
7−2 フォーカス光学系
7−2a フォーカスレンズ
7−3 絞りユニット
7−3a 絞り
7−4 シャッタユニット
7−4a メカニズムシャッタ
7−1b ズームモータ
7−2b フォーカスモータ
7−3b 絞りモータ
7−4b メカシャッタモータ
7−5 モータドライバ
8 AF用LED
9 ストロボLED
10 LCDモニタ
13 電源スイッチ
41 高周波用の第1フィルタ
42 低周波用の第2フィルタ
101 CCD
102 F/E−IC
102−1 CDS
102−2 ADC
102−3 A/D変換部
102−4 TG
103 SDRAM
104 デジタルスチルカメラプロセッサ
104−1 CCD1信号処理ブロック
104−2 CCD2信号処理ブロック
104−3 CPUブロック
104−4 ローカルSRAM
104−5 USBブロック
104−6 シリアルブロック
104−7 JPEG・CODECブロック
104−8 RESIZEブロック
104−9 TV信号表示ブロック
104−10 メモリカードコントローラブロック
107 RAM
108 ROM
109 CPU
111 LCDドライバ
113 ブザー
115−1 音声記録回路
115−2 マイクロホンアンプ
115−3 マイクロホン
116−1 音声再生回路
116−2 オーディオアンプ
116−3 スピーカー
117 LCDドライバ
118 ビデオアンプ
119 ビデオジャック
120 内蔵メモリ
121 メモリカードスロット
122 USBコネクタ
123−1 シリアルドライバ回路
123−2 RS−232Cコネクタ
SW1 レリーズシャッタ
SW2 モードダイアル
SW3 広角方向ズームスイッチ
SW4 望遠方向ズームスイッチ
SW5 セルフタイマの設定及び解除スイッチ
SW6 メニュースイッチ
SW7 上移動およびストロボセットスイッチ
SW8 右移動スイッチ
SW9 ディスプレイスイッチ
SW10 下移動およびマクロスイッチ
SW11 左移動および画像確認スイッチ
SW12 OKスイッチ
SW13 クイックアクセススイッチ
Claims (16)
- 撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を撮像素子に受光して画像データを得る撮像装置であって、
前記被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段と、
レンズ位置にフォーカスレンズを移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出手段と、
前記画像データを取り込むタイミングを設定する取り込みタイミング設定手段を具備し、
撮影条件に応じて前記取り込みタイミング設定手段を用いることとされており、
前記取り込みタイミング設定手段で設定された、取り込みタイミングに応じて、前記フィルタ選択手段のフィルタを変更することを特徴とする撮像装置。 - 撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を撮像素子に受光して画像データを得る撮像装置であって、
前記被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段と、
レンズ位置にフォーカスレンズを移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出手段と、
前記画像データを取り込むタイミングを設定する取り込みタイミング設定手段と、
被写体輝度を測定する測光手段を備え、
当該測光手段で得られる測光結果に応じて前記取り込みタイミング設定手段を用いることとなされており、
前記取り込みタイミング設定手段で設定された、取り込みタイミングに応じて、前記フィルタ選択手段のフィルタを変更することを特徴とする撮像装置。 - 前記自動焦点検出手段で焦点検出を行った結果、焦点検出可能か否かを判断する検出結果判断手段を具備し、
前記画像データを取り込むタイミングを設定できる取り込みタイミング設定手段を備え、
撮影条件に応じて前記取り込みタイミング設定手段を用いることとなされており、
前記取り込みタイミング設定手段の設定状態に応じて、前記検出結果判断手段の閾値を変更するようになされていることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。 - 前記取り込みタイミング設定手段で設定する取り込みタイミングは、少なくとも、デジタルクランプ後、ガンマ補正後のいずれかを選択可能とされていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記取り込みタイミング設定手段によりデジタルクランプ後を設定した場合、前記フィルタ選択手段のフィルタを、より低域のみを透過させるフィルタに変更するようになされていることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 前記取り込みタイミング設定手段でガンマ補正後を設定した場合、前記フィルタ選択手段のフィルタを、より高域を透過させるフィルタに変更するようになされていることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 前記取り込みタイミング設定手段によってデジタルクランプ後に設定した場合、前記検出結果判断手段の閾値を下げるようになされていることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 前記取り込みタイミング設定手段によってガンマ補正後に設定した場合、前記検出結果判断手段の閾値を上げるようになされていることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を撮像素子に受光して画像データを得る撮像方法であって、
前記被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択工程と、
レンズ位置にフォーカスレンズを移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出工程と、
前記画像データを取り込むタイミングを設定する取り込みタイミング設定工程とを有しており、
撮影条件に応じて前記取り込みタイミング設定工程を用いることとし、
前記取り込みタイミング設定工程で設定された、取り込みタイミングに応じて、前記フィルタ選択工程のフィルタを変更することを特徴とする撮像方法。 - 撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を撮像素子に受光して画像データを得る撮像方法であって、
被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択工程と、
レンズ位置にフォーカスレンズを移動させることにより得られる画像データから焦点を検出する自動焦点検出工程と、
前記画像データを取り込むタイミングを設定できる取り込みタイミング設定工程と、
被写体輝度を測定する測光工程とを有しており、
当該測光工程で得られる測光結果に応じて前記取り込みタイミング設定工程を用いることとし、
前記取り込みタイミング設定工程で設定された、取り込みタイミングに応じて、前記フィルタ選択工程のフィルタを変更することを特徴とする撮像方法。 - 前記自動焦点検出工程で焦点検出を行った結果、焦点検出可能か否かを判断する検出結果判断工程と、
前記画像データを取り込むタイミングを設定できる取り込みタイミング設定工程とを有し、
撮影条件に応じて前記取り込みタイミング設定工程を用いることとし、
前記取り込みタイミング設定工程の設定状態に応じて、前記検出結果判断工程の閾値を変更することを特徴とする請求項9又は10に記載の撮像方法。 - 前記取り込みタイミング設定工程で設定する取り込みタイミングとしては、少なくとも、デジタルクランプ後、ガンマ補正後のいずれかが選択可能であることを特徴とする請求項9乃至11のいずれか一項に記載の撮像方法。
- 前記取り込みタイミング設定工程でデジタルクランプ後を設定した場合、前記フィルタ選択工程のフィルタを、より低域のみを透過させるフィルタに変更することを特徴とする請求項12に記載の撮像方法。
- 前記取り込みタイミング設定工程でガンマ補正後を設定した場合、前記フィルタ選択工程のフィルタを、より高域を透過させるフィルタに変更することを特徴とする請求項12に記載の撮像方法。
- 前記取り込みタイミング設定工程でデジタルクランプ後に設定した場合、前記検出結果判断工程の閾値を下げることを特徴とする請求項12に記載の撮像方法。
- 前記取り込みタイミング設定工程でガンマ補正後に設定した場合、前記検出結果判断工程の閾値を上げることを特徴とする請求項12に記載の撮像方法。
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