JP2008193514A - Imaging apparatus, and object tracking method and program thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To track an object with high accuracy even though the object moves. <P>SOLUTION: A CPU 24 sets a tracking area within an imaging area, and tracks the object 2 placed in accordance with the tracking area. The CPU 24 supplies a timing signal S5 to a flash control part 14, an imaging control part 15, and element driving parts 102 and 103 of a sensor part 11 to drive the respective parts. The CPU 24 compares a color image acquired from a data processing part 20 with a color image acquired from a nonvolatile memory, detects a change in a position of the object 2 and acquires position data after the movement of the object 2. The CPU 24 compares a distance image acquired from the data processing part 20 with a distance image acquired from the nonvolatile memory, detects a change in a position of the object 2 and acquires position data after the movement. The CPU 24 selects the position data with the highest reliability and moves the tracking area on the basis of the selected position data. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、撮像装置、その被写体追従方法及びプログラムに関するものである。   The present invention relates to an imaging apparatus, a subject tracking method thereof, and a program.

被写体を追尾して合焦(ピント合わせ)などの特定の処理を行うオートフォーカス装置を備えた撮像装置がある(例えば、特許文献1、2参照)。   There is an imaging device including an autofocus device that performs a specific process such as focusing (focusing) by tracking a subject (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許文献1記載の撮像装置は、合焦対象の被写体の画像を基準パターンとして記憶し、パターンマッチングにより、撮影画像の中からその基準パターンに対応する画像を検出することにより、被写体の位置の変化を検出し、被写体を追尾するようにしている。   The imaging apparatus described in Patent Document 1 stores an image of a subject to be focused as a reference pattern, and detects an image corresponding to the reference pattern from captured images by pattern matching, thereby changing the position of the subject. Is detected and the subject is tracked.

特許文献2記載の撮像装置は、フォーカスエリアを複数の領域に分割し、各領域毎に画像が有するエントロピーを計算することにより、エントロピーの変化を検出することにより被写体の位置の変化を検出し、注目領域を移動する被写体を追尾するようにしている。
特開2006−58431号公報(第4頁、図1) 特開平5−80248号公報(第3頁、図1)
The imaging apparatus described in Patent Literature 2 detects a change in the position of the subject by detecting a change in entropy by dividing the focus area into a plurality of areas and calculating the entropy of the image for each area. The subject moving in the attention area is tracked.
JP 2006-58431 A (page 4, FIG. 1) Japanese Patent Laid-Open No. 5-80248 (page 3, FIG. 1)

しかし、被写体を追尾する場合、被写体の向きが変わって形状が変化したり、被写体の前を、他の物体が変化したりして、様々な状況が予想される。   However, when the subject is tracked, various situations can be expected as the orientation of the subject changes and the shape changes, or another object changes in front of the subject.

特許文献1記載の撮像装置では、被写体の向きが変わって形状が変化すると、被写体と基準パターンとのパターンマッチングを行えなくなり、被写体を追尾できなくなってしまう。   In the imaging apparatus described in Patent Document 1, when the orientation of the subject changes and the shape changes, pattern matching between the subject and the reference pattern cannot be performed, and the subject cannot be tracked.

また、特許文献1記載の撮像装置では、被写体の位置が撮像装置に対して前後に変化した場合、基準パターンの形状も位置も変化せず、被写体の位置の変化を検出することができない。   Further, in the imaging apparatus described in Patent Document 1, when the position of the subject changes back and forth with respect to the imaging apparatus, neither the shape nor the position of the reference pattern changes, and the change in the position of the subject cannot be detected.

また、特許文献2記載の撮像装置では、被写体の前後を、被写体と同じエントロピーを有する物体が横切ると、この物体を追跡してしまい、被写体の追尾を行えなくなる場合がある。   Further, in the imaging apparatus described in Patent Document 2, when an object having the same entropy as that of the subject crosses the front and rear of the subject, the object is tracked, and the subject may not be tracked.

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、より精度良く被写体に追従させることが可能な撮像装置、その被写体追従方法及びプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object thereof is to provide an imaging apparatus capable of following a subject with higher accuracy, a subject tracking method, and a program thereof.

この目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る撮像装置は、
被写体を繰り返し撮像する撮像素子と、
前記撮像素子により取り込まれた前記被写体の画像から、視覚で得られる前記被写体の視覚情報を含めて前記被写体の形状を表した第1の画像を取得する第1の画像取得部と、
前記撮像素子により取り込まれた前記被写体の画像から、前記被写体までの距離情報を含めて前記被写体の形状を表した第2の画像を取得する第2の画像取得部と、
前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記第1の画像取得部が取得した前記第1の画像又は前記第2の画像取得部が取得した第2の画像に基づいて前記被写体の位置の変化を検出する位置変化検出部と、
前記位置変化検出部が前記被写体の位置の変化を検出したとき、前記被写体を追尾して、特定の制御を行うための追従領域を移動させる追従領域移動部と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve this object, an imaging apparatus according to the first aspect of the present invention provides:
An image sensor that repeatedly images a subject;
A first image acquisition unit for acquiring a first image representing the shape of the subject including visual information of the subject obtained visually from the image of the subject captured by the imaging device;
A second image acquisition unit that acquires a second image representing the shape of the subject including distance information to the subject from the image of the subject captured by the imaging device;
Each time the image sensor performs imaging, the position of the subject is changed based on the first image acquired by the first image acquisition unit or the second image acquired by the second image acquisition unit. A position change detection unit to detect;
A tracking region moving unit that tracks the subject and moves a tracking region for performing specific control when the position change detection unit detects a change in the position of the subject. .

前記追従領域移動部は、前記特定の制御として、オートフォーカス制御を行い、前記追従領域に対するオートフォーカス制御を行いながら画像を取得し続けるようにしてもよい。   The tracking area moving unit may perform autofocus control as the specific control, and continue to acquire images while performing autofocus control on the tracking area.

前記追従領域移動部は、前記特定の制御として、所定画像の重畳表示制御を行い、前記追従領域に前記所定画像を重畳して表示を行い続けるようにしてもよい。   The tracking area moving unit may perform superimposing display control of a predetermined image as the specific control, and continue to display the predetermined image superimposed on the tracking area.

前記追従領域移動部は、前記特定の制御として、オートフレーミング制御を行い、前記追従領域に対応させてフレームを追従させ続けるようにしてもよい。   The follow-up area moving unit may perform auto-framing control as the specific control so as to keep following the frame corresponding to the follow-up area.

前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記第1の画像取得部が取得した前記第1の画像と前記第2の画像取得部が取得した第2の画像とを記憶する記憶部を備え、
前記位置変化検出部は、前記記憶部に記憶された前記第1の画像と前記第1の画像取得部が新たに取得した前記第1の画像とを比較するとともに、前記記憶部に記憶された前記第2の画像と前記第2の画像取得部が新たに取得した前記第2の画像とを比較することにより、いずれか一方の比較結果に基づいて前記被写体の位置の変化を検出するようにしてもよい。
A storage unit that stores the first image acquired by the first image acquisition unit and the second image acquired by the second image acquisition unit each time the imaging element performs imaging;
The position change detection unit compares the first image stored in the storage unit with the first image newly acquired by the first image acquisition unit, and is stored in the storage unit. By comparing the second image and the second image newly acquired by the second image acquisition unit, a change in the position of the subject is detected based on one of the comparison results. May be.

前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記記憶部に記憶された前記第1の画像に含まれる前記被写体と前記第1の画像取得部が新たに取得した前記第1の画像に含まれる前記被写体とを比較し、比較した2つの第1の画像にそれぞれ含まれる前記被写体の位置関係をパターンマッチングにより解析する第1の解析方法に従って、前記被写体の位置の変化を検出するようにしてもよい。   The position change detector is configured to acquire the first object newly acquired by the subject and the first image acquisition unit included in the first image stored in the storage unit each time the image sensor performs imaging. A change in the position of the subject is detected in accordance with a first analysis method that compares the subject included in the two images and analyzes the positional relationship of the subject included in each of the two compared first images by pattern matching. You may make it do.

前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記記憶部に記憶された前記第1の画像と前記第1の画像取得部が新たに取得した前記第1の画像とを比較し、前記撮像領域を複数の小領域に区分して区分された各小領域のエントロピーを取得することにより比較した2つの第1の画像に含まれる前記被写体の位置関係を解析する第2の解析方法に従って、前記被写体の位置の変化を検出するようにしてもよい。   The position change detection unit compares the first image stored in the storage unit with the first image newly acquired by the first image acquisition unit every time the image sensor performs imaging. Then, a second analysis for analyzing the positional relationship of the subject included in the two first images compared by obtaining the entropy of each of the divided small areas by dividing the imaging area into a plurality of small areas. A change in the position of the subject may be detected according to a method.

前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記記憶部に記憶された前記第1の画像に含まれる前記被写体と前記第1の画像取得部が新たに取得した前記第1の画像に含まれる前記被写体とを比較し、前記撮像領域を複数の小領域に区分して区分された各小領域の色差信号を取得することにより比較した2つの第1の画像に含まれる前記被写体の位置関係を解析する第3の解析方法に従って、前記被写体の位置の変化を検出するようにしてもよい。   The position change detector is configured to acquire the first object newly acquired by the subject and the first image acquisition unit included in the first image stored in the storage unit each time the image sensor performs imaging. The subject included in the first image is included in the two first images compared by comparing the subject included in the image and obtaining the color difference signal of each small region divided by dividing the imaging region into a plurality of small regions. The change in the position of the subject may be detected in accordance with a third analysis method for analyzing the positional relationship of the subject.

前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記記憶部に記憶された前記第1の画像又は前記第2の画像と前記第1の画像取得部又は前記第2の画像取得部が新たに取得した画像とを比較して、前記被写体の前後を横切る他の物体を検出した場合、前記記憶部に記憶された前記第1の画像に含まれる前記被写体と前記第1の画像取得部が新たに取得した前記第1の画像に含まれる前記被写体とを比較し、前記第3の解析方法を選択し、選択した第3の解析方法に従って、前記被写体の位置の変化を検出するようにしてもよい。   The position change detection unit acquires the first image or the second image and the first image acquisition unit or the second image acquisition stored in the storage unit every time the image sensor performs imaging. And the first image stored in the storage unit and the first image when another object crossing the front and rear of the subject is detected by comparing the image with the newly acquired image by the unit The acquisition unit compares the subject included in the first image newly acquired, selects the third analysis method, and detects a change in the position of the subject according to the selected third analysis method. You may do it.

前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記記憶部に記憶された前記第2の画像と前記第2の画像取得部が新たに取得した前記第2の画像とを比較し、比較した2つの第2の画像にそれぞれ含まれる前記被写体の位置関係をパターンマッチングにより解析する第1の解析方法に従って、前記被写体の位置の変化を検出するようにしてもよい。   The position change detection unit compares the second image stored in the storage unit with the second image newly acquired by the second image acquisition unit every time the image sensor performs imaging. Then, a change in the position of the subject may be detected according to a first analysis method in which the positional relationship between the subjects included in the two compared second images is analyzed by pattern matching.

前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記記憶部に記憶された前記第2の画像と前記第2の画像取得部が新たに取得した前記第2の画像とを比較し、前記撮像領域を複数の小領域に区分して区分された各小領域のエントロピーを取得することにより比較した2つの第2の画像に含まれる前記被写体の位置関係を解析する第2の解析方法に従って、前記被写体の位置の変化を検出するようにしてもよい。   The position change detection unit compares the second image stored in the storage unit with the second image newly acquired by the second image acquisition unit every time the image sensor performs imaging. Then, a second analysis for analyzing the positional relationship of the subject included in the two second images compared by acquiring the entropy of each of the divided small areas by dividing the imaging area into a plurality of small areas. A change in the position of the subject may be detected according to a method.

前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記記憶部に記憶された前記第1の画像又は前記第2の画像と前記第1の画像取得部又は前記第2の画像取得部が新たに取得した画像とを比較して、前記被写体の形状の変化を検出した場合、前記第2の解析方法に従って、前記記憶部に記憶された前記第2の画像と前記第2の画像取得部が新たに取得した前記第2の画像との比較結果に基づいて、前記被写体の位置の変化を検出するようにしてもよい。   The position change detection unit acquires the first image or the second image and the first image acquisition unit or the second image acquisition stored in the storage unit every time the image sensor performs imaging. The second image stored in the storage unit and the second image according to the second analysis method when a change in the shape of the subject is detected by comparing the newly acquired image with the image The change in the position of the subject may be detected based on a comparison result with the second image newly acquired by the acquisition unit.

前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、
前記第1の画像取得部、前記第2の画像取得部が、それぞれ、第1の画像、第2の画像を取得する毎に、前記記憶部に記憶した複数の前記被写体の位置データに基づいて前記被写体の移動方向の範囲を設定し、
前記第1の画像取得部が新たに取得した前記第1の画像に含まれる前記被写体の位置、前記第2の画像取得部が新たに取得した前記第2の画像に含まれる前記被写体の位置が、設定した移動方向の範囲外のときは、新たに取得した前記被写体の位置データを破棄し、判別した移動方向の範囲内のときにのみ、新たに取得した前記被写体の位置データを前記記憶部に記憶するようにしてもよい。
Each time the position change detection unit captures an image,
Each time the first image acquisition unit and the second image acquisition unit acquire the first image and the second image, respectively, based on the position data of the plurality of subjects stored in the storage unit. Set the range of movement direction of the subject,
The position of the subject included in the first image newly acquired by the first image acquisition unit, and the position of the subject included in the second image newly acquired by the second image acquisition unit When the position is outside the set moving direction, the newly acquired position data of the subject is discarded, and only when the position is within the determined moving direction, the newly acquired position data of the subject is stored in the storage unit. You may make it memorize.

前記撮像素子は、前記被写体で反射した光を受光して、前記第1の画像を取得するための第1の画素部と前記第2の画像を取得するための第2の画素部とを1画素ユニットとして、複数の画素ユニットが行列配置されて構成されたものであり、
前記第1の画像を取得するように複数の前記第1の画素部を駆動する第1の素子駆動部と、
前記第2の画像を取得するように複数の前記第2の画素部を駆動する第2の素子駆動部と、を備えてもよい。
The image sensor receives light reflected by the subject, and includes a first pixel unit for acquiring the first image and a second pixel unit for acquiring the second image. As the pixel unit, a plurality of pixel units are arranged in a matrix.
A first element driving unit that drives the plurality of first pixel units so as to acquire the first image;
A second element driving unit that drives the plurality of second pixel units so as to acquire the second image.

前記各第1の画素部は、それぞれ、前記被写体で反射した光を色成分毎に受光して信号電荷を発生させ、前記色成分毎に発生した前記信号電荷を出力する複数の受光部からなり、
前記第1の素子駆動部は、前記色成分毎に前記複数の受光部を駆動するものであってもよい。
Each of the first pixel units includes a plurality of light receiving units that receive the light reflected by the subject for each color component to generate a signal charge, and output the signal charge generated for each color component. ,
The first element driving unit may drive the plurality of light receiving units for each of the color components.

前記第2の画像取得部は、
光を投光する投光部と、
前記投光部が投光する光を点滅させる撮像制御部と、
前記撮像素子の複数の第2の画素部と、
前記複数の前記第2の画素部を駆動する第2の素子駆動部と、
前記各第2の画素部から出力された信号電荷に基づいて前記被写体までの距離情報を取得する演算部と、を備え、
前記各第2の画素部は、前記投光部が投光して前記被写体で反射した点滅光を受光して信号電荷を生成し、生成した信号電荷を前記投光部が点灯している期間に受光した反射光により発生した第1の信号電荷と前記投光部が消灯している期間に受光した反射光により発生した第2の信号電荷とに分けて出力し、
前記演算部は、前記各第2の画素部が出力した前記第1の信号電荷の量と前記第2の信号電荷の量とに基づいて、前記投光部が点灯してから前記受光部が反射光を受光するまでの遅れ時間を計測し、計測した遅れ時間に基づいて、前記被写体までの距離情報を取得するようにしてもよい。
The second image acquisition unit includes:
A light projecting unit that projects light;
An imaging control unit that blinks the light projected by the light projecting unit;
A plurality of second pixel portions of the image sensor;
A second element driving unit for driving the plurality of second pixel units;
A calculation unit that obtains distance information to the subject based on the signal charges output from each of the second pixel units,
Each of the second pixel units generates a signal charge by receiving the flashing light projected from the light projecting unit and reflected by the subject, and the generated signal charge is a period during which the light projecting unit is lit. The first signal charge generated by the reflected light received in the light and the second signal charge generated by the reflected light received during the period when the light projecting part is turned off are output separately.
Based on the amount of the first signal charge and the amount of the second signal charge output from each second pixel unit, the arithmetic unit turns on the light projecting unit and then turns on the light receiving unit. A delay time until the reflected light is received may be measured, and distance information to the subject may be acquired based on the measured delay time.

本発明の第2の観点に係る撮像装置の被写体追従方法は、
撮像素子に被写体を繰り返し撮像させるステップと、
前記撮像素子が撮像を行う毎に取りこまれた画像から、視覚で得られる前記被写体の視覚情報を含めて前記被写体の形状を表した第1の画像を取得するステップと、
前記撮像素子が撮像を行う毎に取りこまれた画像から、前記被写体までの距離情報を含めて前記被写体の形状を表した第2の画像を取得するステップと、
前記撮像素子が撮像を行う毎に取得した前記第1の画像又は前記第2の画像に基づいて前記被写体の位置の変化を検出するステップと、
前記被写体の位置の変化を検出したとき、前記被写体を追尾するように設定された、特定の制御を行うための追従領域を移動させるステップと、を備えたことを特徴とする。
An object tracking method for an imaging apparatus according to a second aspect of the present invention includes:
Causing the image sensor to repeatedly image the subject;
Obtaining a first image representing the shape of the subject including visual information of the subject obtained visually from an image captured each time the image sensor performs imaging;
Obtaining a second image representing the shape of the subject, including distance information to the subject, from an image captured each time the image sensor performs imaging;
Detecting a change in the position of the subject based on the first image or the second image acquired each time the image sensor performs imaging;
And a step of moving a follow-up area for performing specific control, which is set to track the subject when a change in the position of the subject is detected.

本発明の第3の観点に係るプログラムは、
コンピュータに、
撮像素子に被写体を繰り返し撮像させる手順、
前記撮像素子が撮像を行う毎に取りこまれた画像から、視覚で得られる前記被写体の視覚情報を含めて前記被写体の形状を表した第1の画像を取得する手順、
前記撮像素子が撮像を行う毎に取りこまれた画像から、前記被写体までの距離情報を含めて前記被写体の形状を表した第2の画像を取得する手順、
前記被写体を撮影する毎に取得した前記第1の画像又は前記第2の画像に基づいて前記被写体の位置の変化を検出する手順、
前記被写体の位置の変化を検出したとき、前記被写体を追尾するように設定された、特定の制御を行うための追従領域を移動させる手順、
を実行させるためのものである。
The program according to the third aspect of the present invention is:
On the computer,
A procedure for repeatedly imaging a subject with an image sensor;
A procedure for acquiring a first image representing the shape of the subject including visual information of the subject obtained visually from an image captured each time the image sensor performs imaging,
A procedure for acquiring a second image representing the shape of the subject including distance information to the subject from an image captured each time the image sensor performs imaging,
A procedure for detecting a change in the position of the subject based on the first image or the second image acquired each time the subject is photographed;
A procedure for moving a tracking area for performing specific control, which is set to track the subject when detecting a change in the position of the subject;
Is to execute.

本発明によれば、精度良く被写体の追従を行うことができる。   According to the present invention, it is possible to accurately follow a subject.

以下、本発明の実施形態に係る装置を図面を参照して説明する。
本実施形態に係る撮像装置の構成を図1に示す。
本実施形態に係る撮像装置1は、センサ部11と、フラッシュ12,13と、フラッシュ制御部14と、撮像制御部15と、撮像レンズ16と、レンズ駆動部17と、フレームメモリ18と、メモリコントローラ19と、データ処理部20と、ROM21と、RAM22と、不揮発性メモリ23と、CPU24と、を備える。
Hereinafter, an apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of the imaging apparatus according to this embodiment.
The imaging device 1 according to the present embodiment includes a sensor unit 11, flashes 12 and 13, a flash control unit 14, an imaging control unit 15, an imaging lens 16, a lens driving unit 17, a frame memory 18, and a memory. A controller 19, a data processing unit 20, a ROM 21, a RAM 22, a nonvolatile memory 23, and a CPU 24 are provided.

この撮像装置1は、被写体2に、フラッシュ12、13で、それぞれ、可視光、近赤外光を照射し、センサ部11の撮像エリア3内において、被写体2で反射した反射光を受光する。   The imaging device 1 irradiates the subject 2 with visible light and near infrared light with the flashes 12 and 13, respectively, and receives the reflected light reflected by the subject 2 within the imaging area 3 of the sensor unit 11.

この被写体2が、図2に示すように、それぞれ、文字が描かれるとともに位置が異なる3つの被写体2A,2B,2Cである場合、この撮像装置1は、図3(a)に示すように、撮像エリア3内において、それぞれ、カラー画像2Ai,2Bi,2Ciを取得する。   As shown in FIG. 2, when the subject 2 is three subjects 2A, 2B, and 2C in which characters are drawn and positions are different as shown in FIG. In the imaging area 3, color images 2Ai, 2Bi, and 2Ci are acquired, respectively.

カラー画像2Ai,2Bi,2Ciは、それぞれ、視覚で得られる視覚情報、例えば、被写体2A,2B,2CのRGB成分、輝度の情報を含めて被写体2A,2B,2Cの形状を表した画像である。   The color images 2Ai, 2Bi, and 2Ci are images representing the shapes of the subjects 2A, 2B, and 2C including visual information obtained visually, for example, RGB components and luminance information of the subjects 2A, 2B, and 2C. .

また、この撮像装置1は、図3(b)に示すように、撮像エリア3内において、距離画像2Ai,2Bi,2Ciを取得する。距離画像2Ad,2Bd,2Cdは、それぞれ、撮像装置1から被写体2A,2B,2Cまでの距離情報を含めて被写体2A,2B,2Cの形状を表した画像である。   In addition, the imaging apparatus 1 acquires distance images 2Ai, 2Bi, and 2Ci within the imaging area 3, as shown in FIG. The distance images 2Ad, 2Bd, and 2Cd are images representing the shapes of the subjects 2A, 2B, and 2C including distance information from the imaging device 1 to the subjects 2A, 2B, and 2C, respectively.

撮像装置1と被写体2A,2B、2Cとの距離を、2A<2B<2Cとすると、撮像装置1は、図3(b)に示すように、距離画像2Ad,2Bd,2Cdの輝度を、2Ad>2Bd>2Cdとなるように設定する。   Assuming that the distance between the imaging device 1 and the subjects 2A, 2B, and 2C is 2A <2B <2C, the imaging device 1 sets the brightness of the distance images 2Ad, 2Bd, and 2Cd to 2Ad as shown in FIG. It is set so that> 2Bd> 2Cd.

本実施形態の撮像装置1は、このカラー画像2Ai,2Bi,2Ciと、距離画像2Ad,2Bd,2Cdと、を同時に取得するように構成されている。   The imaging device 1 of the present embodiment is configured to acquire the color images 2Ai, 2Bi, 2Ci and the distance images 2Ad, 2Bd, 2Cd at the same time.

また、この撮像装置1は、被写体2に合焦するように、被写体2を追尾してAF処理を行う機能を有している。   The imaging apparatus 1 also has a function of tracking the subject 2 and performing AF processing so that the subject 2 is focused.

図1に戻り、センサ部11は、撮像素子101と、素子駆動部102,103と、を備える。   Returning to FIG. 1, the sensor unit 11 includes an imaging element 101 and element driving units 102 and 103.

撮像素子101は、カラー画像と距離画像とを取得するものであり、図4に示すように、画素回路101Gと、画素回路101Rと、画素回路101Bと、画素回路101Lと、によって構成される。   The image sensor 101 acquires a color image and a distance image, and includes a pixel circuit 101G, a pixel circuit 101R, a pixel circuit 101B, and a pixel circuit 101L as shown in FIG.

画素回路101G,101R,101Bは、それぞれ、被写体2のG(Green)成分、R(Red)成分、B(Blue)成分を取得するためのものである。画素回路101Lは、距離画像を取得するためのものである。   The pixel circuits 101G, 101R, and 101B are for acquiring the G (Green) component, R (Red) component, and B (Blue) component of the subject 2, respectively. The pixel circuit 101L is for acquiring a distance image.

撮像素子101は、1つの画素回路101G、101R、101B、101Lを1つの画素ユニットとして、複数の画素ユニットによって構成される。本実施形態では、画素ユニットが、n行×n列(nは0を除く自然数)に行列配置されるものとする。   The image sensor 101 is composed of a plurality of pixel units, with one pixel circuit 101G, 101R, 101B, 101L as one pixel unit. In the present embodiment, it is assumed that the pixel units are arranged in a matrix of n rows × n columns (n is a natural number excluding 0).

このn×nの画素回路101G、101R、101B、101Lによって、それぞれ、G,R,B成分のカラー画像取得用の画素アレイが構成され、n×nの画素回路101Lによって、距離画像取得用の画素アレイが構成される。   The n × n pixel circuits 101G, 101R, 101B, and 101L constitute G, R, and B component color image acquisition pixel arrays, respectively, and the n × n pixel circuit 101L acquires distance images. A pixel array is constructed.

尚、画素アレイの行列配置された各画素回路101G、101R、101B、101Lを、ぞれぞれ、画素回路101G(i,j)、101R(i,j)、101B(i,j)、101L(i,j)と表すものとする(i,j;整数、1≦i≦n,1≦j≦n)。   The pixel circuits 101G, 101R, 101B, and 101L arranged in a matrix of the pixel array are respectively connected to the pixel circuits 101G (i, j), 101R (i, j), 101B (i, j), and 101L. It is expressed as (i, j) (i, j; integer, 1 ≦ i ≦ n, 1 ≦ j ≦ n).

この撮像装置1は、このような画素アレイを含んで構成されたカラー画像取得部と距離画像取得部とを備える。カラー画像取得部は、図3(a)に示すようなカラー画像2Ai,2Bi、2Ciを取得するためのものであり、距離画像取得部は、図3(b)に示すような距離画像2Ad,2Bd,2Cdを取得するためのものである。   The imaging device 1 includes a color image acquisition unit and a distance image acquisition unit configured to include such a pixel array. The color image acquisition unit is for acquiring color images 2Ai, 2Bi, 2Ci as shown in FIG. 3A, and the distance image acquisition unit is a distance image 2Ad, as shown in FIG. This is for acquiring 2Bd and 2Cd.

図5は、G成分のカラー画像取得用の画素アレイを含んで構成されたカラー画像取得部200の構成を示す図である。カラー画像取得部200は、フラッシュ12と、フラッシュ制御部14と、画素アレイ201と、垂直走査部202と、水平走査部203と、トランジスタQ1−1〜Q1−nと、増幅器204と、A/D変換器205と、によって構成される。   FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a color image acquisition unit 200 configured to include a pixel array for acquiring a G component color image. The color image acquisition unit 200 includes a flash 12, a flash control unit 14, a pixel array 201, a vertical scanning unit 202, a horizontal scanning unit 203, transistors Q1-1 to Q1-n, an amplifier 204, an A / A And a D converter 205.

撮像装置1は、このような構成を有するG成分用のカラー画像取得部200とともに、R成分用、B用のカラー画像取得部200も備えている。本実施形態では、G成分用のカラー画像取得部200についてのみ説明する。   The imaging apparatus 1 includes the R component and B color image acquisition units 200 in addition to the G component color image acquisition unit 200 having the above-described configuration. In the present embodiment, only the color image acquisition unit 200 for the G component will be described.

尚、図1に示す素子駆動部102は、G,R,B成分用の垂直走査部202と、水平走査部203と、トランジスタQ11−1〜Q11−nと、増幅器204とが、A/D変換器205と、によって構成される。   1 includes a vertical scanning unit 202 for G, R, and B components, a horizontal scanning unit 203, transistors Q11-1 to Q11-n, and an amplifier 204. And a converter 205.

フラッシュ12は、被写体2に向けて可視光を発するものである。フラッシュ制御部14は、CPU24からタイミング信号Stが供給されて、フラッシュ12を発光させるものである。   The flash 12 emits visible light toward the subject 2. The flash controller 14 is supplied with a timing signal St from the CPU 24 and causes the flash 12 to emit light.

画素アレイ201は、被写体2で反射した可視光を受光するものであり、前述のようにn×nの画素回路101G(i,j)によって構成される。各画素回路101G(i,j)は、図6に示すように、フォトダイオードPD11と、トランジスタQ11〜Q13と、によって構成される。   The pixel array 201 receives visible light reflected by the subject 2 and is configured by the n × n pixel circuits 101G (i, j) as described above. As shown in FIG. 6, each pixel circuit 101G (i, j) includes a photodiode PD11 and transistors Q11 to Q13.

フォトダイオードPD11は、被写体2で反射したG成分の光を受光して受光した光の量に対応する量の信号電荷を発生させて、出力するものであり、アノードは接地される。   The photodiode PD11 receives the G component light reflected by the subject 2 and generates and outputs a signal charge corresponding to the amount of received light, and the anode is grounded.

トランジスタQ11は、ゲート(端子)にリセット信号R11が供給されてフォトダイオードPD11をリセットするトランジスタである。   The transistor Q11 is a transistor that resets the photodiode PD11 when the reset signal R11 is supplied to the gate (terminal).

トランジスタQ11のゲートは、リセット線L11に接続され、ソースは、フォトダイオードPD11のカソードに接続され、ドレインには、正電圧が印加される。   The gate of the transistor Q11 is connected to the reset line L11, the source is connected to the cathode of the photodiode PD11, and a positive voltage is applied to the drain.

トランジスタQ12は、フォトダイオードPD11が生成した信号電荷による電流を増幅するためのものであり、そのゲートは、フォトダイオードPD11のカソードに接続され、ドレインには、正電圧が印加される。   The transistor Q12 is for amplifying the current due to the signal charge generated by the photodiode PD11, its gate is connected to the cathode of the photodiode PD11, and a positive voltage is applied to its drain.

トランジスタQ13は、行選択用のトランジスタであり、そのゲートは、行選択線L12に接続され、ドレインは、トランジスタQ12のソースに接続され、ソースは、垂直信号線L13に接続される。   The transistor Q13 is a row selection transistor, the gate is connected to the row selection line L12, the drain is connected to the source of the transistor Q12, and the source is connected to the vertical signal line L13.

垂直走査部202は、CPU24からタイミング信号Stが供給されて、行を選択し、その行の画素回路101Gをリセットするとともに、信号出力を制御するためのものである。垂直走査部202は、選択した行のリセット線L11を介して画素回路101GのトランジスタQ11のゲートに、リセット信号R11を出力することにより、選択した行の画素回路101Gをリセットする。   The vertical scanning unit 202 is supplied with a timing signal St from the CPU 24, selects a row, resets the pixel circuit 101G in the row, and controls signal output. The vertical scanning unit 202 resets the pixel circuit 101G of the selected row by outputting a reset signal R11 to the gate of the transistor Q11 of the pixel circuit 101G via the reset line L11 of the selected row.

また、垂直走査部202は、選択した行の行選択線L12を介して各画素回路101GのトランジスタQ13のゲートに、行選択信号S11を出力することにより、信号出力を制御する。   The vertical scanning unit 202 controls the signal output by outputting the row selection signal S11 to the gate of the transistor Q13 of each pixel circuit 101G via the row selection line L12 of the selected row.

トランジスタQ1−1〜Q1−nは、行選択線L12に接続された画素回路101G(i,j)からの信号Siの出力を制御するためのものであり、各ドレインは、各垂直信号線L13に接続され、各ソースは、増幅器204の入力端に接続される。   The transistors Q1-1 to Q1-n are for controlling the output of the signal Si from the pixel circuit 101G (i, j) connected to the row selection line L12, and each drain is connected to each vertical signal line L13. And each source is connected to the input of an amplifier 204.

水平走査部203は、CPU24からタイミング信号Stが供給されて、トランジスタQ1−1〜Q1−nを制御し、信号Siを選択して出力するためのものである。   The horizontal scanning unit 203 is supplied with a timing signal St from the CPU 24, controls the transistors Q1-1 to Q1-n, and selects and outputs the signal Si.

水平走査部203は、第1列目のトランジスタQ1−1のゲートに、ハイレベルの列選択信号S12を出力してトランジスタQ1−1をオンする。トランジスタQ1−1が信号Siを出力すると、列選択信号S12の信号レベルをローレベルに設定して、トランジスタQ1−1をオフする。   The horizontal scanning unit 203 outputs a high-level column selection signal S12 to the gate of the transistor Q1-1 in the first column to turn on the transistor Q1-1. When the transistor Q1-1 outputs the signal Si, the signal level of the column selection signal S12 is set to a low level, and the transistor Q1-1 is turned off.

水平走査部203は、第2列目のトランジスタQ1−2、・・・第n列目のトランジスタQ1−nについても、順次、列選択信号S12を出力して、このような処理を行う。   The horizontal scanning unit 203 sequentially outputs the column selection signal S12 to the second column transistor Q1-2,..., The nth column transistor Q1-n, and performs such processing.

増幅器204は、各トランジスタQ1−1〜Q1−nから出力された信号Siの信号電圧を増幅するものである。   The amplifier 204 amplifies the signal voltage of the signal Si output from each transistor Q1-1 to Q1-n.

A/D変換器205は、増幅器204が信号電圧を増幅したアナログの信号Siを、カラー画像データとして、ディジタルデータに変換するものである。素子駆動部102は、このA/D変換器205が変換したカラー画像データを出力する。   The A / D converter 205 converts the analog signal Si obtained by amplifying the signal voltage by the amplifier 204 into digital data as color image data. The element driving unit 102 outputs the color image data converted by the A / D converter 205.

次に、距離画像取得用の画素アレイを含んで構成された距離画像取得部300の構成について説明する。この距離画像取得部300には、例えば、特開2004−294420号公報に記載されたものが用いられる。   Next, the configuration of the distance image acquisition unit 300 configured to include a pixel array for acquiring a distance image will be described. As the distance image acquisition unit 300, for example, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-294420 is used.

この距離画像取得部300は、被写体2にパルス光を照射し、このパルス光が被写体2で反射して受光するまでの光の飛行時間に基づいて距離画像を取得するものである。   The distance image acquisition unit 300 irradiates the subject 2 with pulsed light, and acquires a distance image based on the flight time of light until the pulsed light is reflected by the subject 2 and received.

この距離画像取得部300は、図7に示すように、フラッシュ13と、撮像制御部15と、画素アレイ301と、受光レンズ302と、タイミング制御部303と、垂直シフトレジスタ304と、サンプルホールド部305−1〜305−nと、スイッチ部306−1〜306−nと、水平シフトレジスタ307と、出力バッファ308−1,308−2と、演算部309と、A/D変換器310と、によって構成される。   As shown in FIG. 7, the distance image acquisition unit 300 includes a flash 13, an imaging control unit 15, a pixel array 301, a light receiving lens 302, a timing control unit 303, a vertical shift register 304, and a sample hold unit. 305-1 to 305-n, switch units 306-1 to 306-n, a horizontal shift register 307, output buffers 308-1 and 308-2, a calculation unit 309, an A / D converter 310, Consists of.

尚、図1に示すセンサ部11の素子駆動部103は、タイミング制御部303と、垂直シフトレジスタ304と、サンプルホールド部305−1〜305−nと、スイッチ部306−1〜306−nと、水平シフトレジスタ307と、出力バッファ308−1,308−2と、演算部309と、A/D変換器310と、によって、構成される。   1 includes a timing control unit 303, a vertical shift register 304, sample hold units 305-1 to 305-n, and switch units 306-1 to 306-n. , A horizontal shift register 307, output buffers 308-1 and 308-2, an arithmetic unit 309, and an A / D converter 310.

フラッシュ13は、被写体2に向けて近赤外光を照射するものである。撮像制御部15は、距離画像を取得するために、CPU24によって指示されて、フラッシュ13とセンサ部11とを制御するものである。   The flash 13 irradiates near-infrared light toward the subject 2. The imaging controller 15 is instructed by the CPU 24 to acquire the distance image and controls the flash 13 and the sensor unit 11.

撮像制御部15は、図8(a)に示すようなクロック信号CLKを生成するクロック信号生成部(図示せず)と、このクロック信号CLKのクロック数をカウントするカウンタと、を備える。   The imaging control unit 15 includes a clock signal generation unit (not shown) that generates the clock signal CLK as shown in FIG. 8A and a counter that counts the number of clocks of the clock signal CLK.

撮像制御部15は、時刻t0から、クロック信号生成部が生成したクロック信号CLKのレベルが反転する毎にフラッシュ13を点滅することにより、近赤外光のパルス変調を行う。   From time t0, the imaging control unit 15 performs pulse modulation of near-infrared light by blinking the flash 13 every time the level of the clock signal CLK generated by the clock signal generation unit is inverted.

尚、期間Tpは、クロック信号CLKの信号レベルがハイレベルとなる期間を示し、期間Tqは、クロック信号CLKの信号レベルがローレベルとなる期間を示し、期間Tpと期間Tqとは、等しいものとする。   Note that the period Tp indicates a period in which the signal level of the clock signal CLK is high, the period Tq indicates the period in which the signal level of the clock signal CLK is low, and the period Tp and the period Tq are equal. And

撮像制御部15は、画素回路101L内のフォトダイオードPD11の暗電流を検出するため、カウント数がN(Nは1以上の自然数)になる時刻t1において、フラッシュ13を消灯する。図8に示す期間Ta(時刻t0〜t1)は、フラッシュ13を点滅させてパルス変調を行う期間を示す。   In order to detect the dark current of the photodiode PD11 in the pixel circuit 101L, the imaging control unit 15 turns off the flash 13 at time t1 when the count number is N (N is a natural number equal to or greater than 1). A period Ta (time t0 to t1) illustrated in FIG. 8 indicates a period in which the flash 13 is blinked to perform pulse modulation.

そして、カウンタは、カウント数をリセットして、再び、時刻t1から、クロック信号CLKのクロック数をカウントし、撮像制御部15は、クロック数がNになる時刻t2まで、フラッシュ13を消灯する。図8に示す期間Tb(時刻t1〜t2)は、このフラッシュ13を消灯する期間を示す。   Then, the counter resets the count number and again counts the clock number of the clock signal CLK from time t1, and the imaging control unit 15 turns off the flash 13 until time t2 when the clock number becomes N. A period Tb (time t1 to t2) shown in FIG. 8 indicates a period during which the flash 13 is turned off.

撮像制御部15は、このクロック信号生成部が生成したクロック信号CLKをタイミング制御部303、垂直シフトレジスタ304に供給する。   The imaging control unit 15 supplies the clock signal CLK generated by the clock signal generation unit to the timing control unit 303 and the vertical shift register 304.

画素アレイ301は、フラッシュ13が照射した近赤外光が被写体2で反射したフラッシュ光を受光するものであり、前述のように、n×nの画素回路101L(i,j)によって構成される。   The pixel array 301 receives the flash light reflected from the subject 2 by the near-infrared light irradiated by the flash 13, and is configured by the n × n pixel circuit 101L (i, j) as described above. .

本実施形態に係る距離画像取得部300は、CMOS型の構成を有している。図9(a)は、本実施形態に係る各画素回路101L(i,j)の構成を示す図であり、図9(b)は、この各画素回路101L(i,j)の等価回路の構成を示す図である。   The distance image acquisition unit 300 according to the present embodiment has a CMOS type configuration. FIG. 9A is a diagram showing a configuration of each pixel circuit 101L (i, j) according to the present embodiment, and FIG. 9B is an equivalent circuit of each pixel circuit 101L (i, j). It is a figure which shows a structure.

本実施形態に係る各画素回路101L(i,j)は、図9(a)に示すように、n層311a、p+層311b、n+層311c、311d、シリコン酸化膜311e、制御電極311f、311gが形成されたp型シリコン基板311と、遮光膜312と、トランジスタQ21,Q22と、増幅器313と、によって構成される。 As shown in FIG. 9A, each pixel circuit 101L (i, j) according to this embodiment includes an n layer 311a, a p + layer 311b, an n + layer 311c, 311d, a silicon oxide film 311e, and a control electrode 311f. 311g, a light shielding film 312, transistors Q21 and Q22, and an amplifier 313.

図9(b)に示すフォトダイオードPD12は、被写体2で反射した光を受光して受光した光の量に対応する量の信号電荷を発生させて、出力するものであり、図9(a)に示すn層311aとp+層311bとによって構成される。 The photodiode PD12 shown in FIG. 9B receives the light reflected by the subject 2 and generates and outputs a signal charge corresponding to the amount of the received light. N layer 311a and p + layer 311b shown in FIG.

図9(b)に示すトランジスタQ21は、図9(a)に示すp型シリコン基板311とn層311aと制御電極311fとn+層311cとによって構成される。この場合、n層311a、n+層311c、制御電極311fが、それぞれ、トランジスタQ21のドレイン、ソース、ゲートになる。 The transistor Q21 shown in FIG. 9B includes the p-type silicon substrate 311, the n layer 311a, the control electrode 311f, and the n + layer 311c shown in FIG. 9A. In this case, the n layer 311a, the n + layer 311c, and the control electrode 311f serve as the drain, source, and gate of the transistor Q21, respectively.

図9(b)に示すトランジスタQ22は、図9(a)に示すp型シリコン基板311とn層311aと制御電極311gとn+層311dとによって構成される。この場合、n層311a、n+層311d、制御電極311gが、それぞれ、トランジスタQ22のドレイン、ソース、ゲートになる。 The transistor Q22 shown in FIG. 9B includes the p-type silicon substrate 311, the n layer 311a, the control electrode 311g, and the n + layer 311d shown in FIG. 9A. In this case, the n layer 311a, the n + layer 311d, and the control electrode 311g serve as the drain, source, and gate of the transistor Q22, respectively.

シリコン酸化膜311eは、p型シリコン基板311及びp型シリコン基板311に形成された各層を絶縁するためのものであり、被写体2から反射した近赤外光を透過する。   The silicon oxide film 311 e is for insulating the p-type silicon substrate 311 and the layers formed on the p-type silicon substrate 311, and transmits near-infrared light reflected from the subject 2.

遮光膜312は、フォトダイオードPD12に相当するn層311a、p+層311bの上部のみ開口し、この領域を除くp型シリコン基板311を遮光する。これにより、フォトダイオードPD12のみが被写体2から反射した近赤外光を受光する。 The light shielding film 312 opens only above the n layer 311a and the p + layer 311b corresponding to the photodiode PD12, and shields the p-type silicon substrate 311 excluding this region. Thereby, only the photodiode PD12 receives near-infrared light reflected from the subject 2.

制御電極311f,311gは、それぞれ、制御信号TX1,TX2が印加される電極である。制御電極311fに、ハイレベルの制御信号TX1が印加されると、制御電極311f下にチャンネルが形成されて、図9(b)に示すトランジスタQ21はオンする。   The control electrodes 311f and 311g are electrodes to which control signals TX1 and TX2 are applied, respectively. When a high-level control signal TX1 is applied to the control electrode 311f, a channel is formed under the control electrode 311f, and the transistor Q21 shown in FIG. 9B is turned on.

また、制御電極311gも同様に、ハイレベルの制御信号TX2が印加されると、制御電極311g下にチャンネルが形成されて、図9(b)に示すトランジスタQ22はオンする。   Similarly, when a high level control signal TX2 is applied to the control electrode 311g, a channel is formed under the control electrode 311g, and the transistor Q22 shown in FIG. 9B is turned on.

従って、ハイレベルの制御信号TX1,TX2が、それぞれ、制御電極311f,311gに、交互に印加され、トランジスタQ21がオンすると、フォトダイオードPD12に蓄積された信号電荷による電流はトランジスタQ21のドレイン−ソースを経由して垂直信号線L21へと流れる。   Therefore, when the high level control signals TX1 and TX2 are alternately applied to the control electrodes 311f and 311g, respectively, and the transistor Q21 is turned on, the current due to the signal charge accumulated in the photodiode PD12 is the drain-source of the transistor Q21. To the vertical signal line L21.

一方、トランジスタQ22がオンすると、フォトダイオードPD12に蓄積された信号電荷による電流はトランジスタQ22のドレイン−ソースを経由して垂直信号線L22へと流れる。   On the other hand, when the transistor Q22 is turned on, a current due to the signal charge accumulated in the photodiode PD12 flows to the vertical signal line L22 via the drain-source of the transistor Q22.

このように、各画素回路101Lは、ハイレベルの制御信号TX1,TX2が交互に供給されることにより、フラッシュ13が点灯している期間Tpに受光した反射光により発生した第1の信号電荷と、フラッシュ13が消灯している期間Tqに受光した反射光により発生した第2の信号電荷とに分けて出力する。   In this manner, each pixel circuit 101L is supplied with the high-level control signals TX1 and TX2 alternately, and thereby the first signal charge generated by the reflected light received during the period Tp during which the flash 13 is on and The second signal charge generated by the reflected light received during the period Tq during which the flash 13 is turned off is output separately.

図9(a),(b)に示すトランジスタQ23,Q24は、フォトダイオードPD12をリセットするためのものである。   Transistors Q23 and Q24 shown in FIGS. 9A and 9B are for resetting the photodiode PD12.

トランジスタQ23,Q24のソースは、それぞれ、図9(a)に示すn+層311c、321dに接続され、それぞれのドレインには、電圧+Vの電源ラインから電流が供給される。   The sources of the transistors Q23 and Q24 are respectively connected to the n + layers 311c and 321d shown in FIG. 9A, and currents are supplied to the respective drains from the power supply line of voltage + V.

増幅器313は、図9(b)に示すトランジスタQ21,Q22の出力電流を増幅するためのものであり、トランジスタQ25〜Q27を備える。トランジスタQ25のドレインには、電圧+Vの電源ラインから電流が供給される。   The amplifier 313 is for amplifying the output currents of the transistors Q21 and Q22 shown in FIG. 9B, and includes transistors Q25 to Q27. A current is supplied to the drain of the transistor Q25 from the power supply line of the voltage + V.

トランジスタQ26,Q27のドレインは、トランジスタQ25のソースに接続され、ソースは、それぞれ、垂直信号線L21,L22に接続される。トランジスタQ26,Q27のゲートは、それぞれ、トランジスタQ21,Q22のソースに接続される。   The drains of the transistors Q26 and Q27 are connected to the source of the transistor Q25, and the sources are connected to the vertical signal lines L21 and L22, respectively. The gates of transistors Q26 and Q27 are connected to the sources of transistors Q21 and Q22, respectively.

そして、トランジスタQ25は、ゲートにハイレベルの行選択信号S21が供給されるとオンして、トランジスタQ26,Q27に電流を供給する。トランジスタQ21がトランジスタQ26のゲートに電流を供給すると、ゲート電圧はハイレベルとなって、トランジスタQ26はオンする。   The transistor Q25 is turned on when a high-level row selection signal S21 is supplied to the gate, and supplies current to the transistors Q26 and Q27. When the transistor Q21 supplies current to the gate of the transistor Q26, the gate voltage becomes high level and the transistor Q26 is turned on.

トランジスタQ26は、オンして、トランジスタQ21の出力電流を増幅し、電流増幅した信号を信号Sd1として、この信号Sd1の信号電流を垂直信号線L21に出力する。   The transistor Q26 is turned on, amplifies the output current of the transistor Q21, outputs the signal Ad as a signal Sd1, and outputs the signal current of the signal Sd1 to the vertical signal line L21.

また、トランジスタQ22がトランジスタQ27のゲートに電流を供給すると、トランジスタQ27のゲート電圧はハイレベルとなって、トランジスタQ27は、オンする。   When the transistor Q22 supplies current to the gate of the transistor Q27, the gate voltage of the transistor Q27 becomes high level and the transistor Q27 is turned on.

トランジスタQ27は、オンして、トランジスタQ22の出力電流を増幅し、電流増幅した信号を信号Sd2として、この信号Sd2の信号電流を垂直信号線L22に出力する。   The transistor Q27 turns on, amplifies the output current of the transistor Q22, outputs the signal current of the signal Sd2 to the vertical signal line L22 as the signal Sd2.

図7に示す受光レンズ302は、各画素回路101L(i,j)のフォトダイオードPD12に光を集光するためのレンズである。   The light receiving lens 302 shown in FIG. 7 is a lens for condensing light on the photodiode PD12 of each pixel circuit 101L (i, j).

タイミング制御部303は、撮像制御部15から供給されたクロック信号CLKのクロックタイミングに同期して、各画素回路101L(i,j)から信号Sd1,Sd2の信号電流を出力する出力タイミングを制御するためのものである。   The timing control unit 303 controls the output timing of outputting the signal currents of the signals Sd1 and Sd2 from each pixel circuit 101L (i, j) in synchronization with the clock timing of the clock signal CLK supplied from the imaging control unit 15. Is for.

タイミング制御部303は、各制御線L23を介して各画素回路101L(i,j)に、行毎に制御信号TX1を供給する。タイミング制御部303は、制御信号TX1の信号レベルを、図8(d)に示すように、期間Tpでは、ハイレベルに設定し、期間Tqでは、ローレベルに設定する。   The timing control unit 303 supplies the control signal TX1 for each row to each pixel circuit 101L (i, j) via each control line L23. As shown in FIG. 8D, the timing control unit 303 sets the signal level of the control signal TX1 to a high level in the period Tp and to a low level in the period Tq.

また、タイミング制御部303は、各制御線L24を介して各画素回路101L(i,j)に、行毎に制御信号TX2を供給する。タイミング制御部303は、制御信号TX2の信号レベルを、図8(e)に示すように、期間Tpでは、ローレベルに設定し、期間Tqでは、ハイレベルに設定する。   In addition, the timing control unit 303 supplies the control signal TX2 for each row to each pixel circuit 101L (i, j) via each control line L24. As shown in FIG. 8E, the timing control unit 303 sets the signal level of the control signal TX2 to a low level in the period Tp and to a high level in the period Tq.

垂直シフトレジスタ304は、行を選択して、選択した行の画素回路101L(i,1)をリセットして、信号Sd1,Sd2の信号電流を出力する行の画素回路101Lを選択するためのものである。   The vertical shift register 304 is for selecting a row, resetting the pixel circuit 101L (i, 1) in the selected row, and selecting the pixel circuit 101L in the row that outputs the signal currents of the signals Sd1 and Sd2. It is.

垂直シフトレジスタ304は、第j行目の画素回路101L(1,j)〜101L(n,j)を選択する場合、図8(f)に示すように、期間Ta、期間Tbの始めのクロック信号CLKの1周期において、それぞれ、図7に示すリセット線L15を介して、ハイレベルのリセット信号R21を画素回路101L(i,1)に供給する。   When the vertical shift register 304 selects the pixel circuits 101L (1, j) to 101L (n, j) in the j-th row, as shown in FIG. 8F, the clocks at the beginning of the period Ta and the period Tb are displayed. In one cycle of the signal CLK, a high-level reset signal R21 is supplied to the pixel circuit 101L (i, 1) via the reset line L15 shown in FIG.

また、垂直シフトレジスタ304は、期間Ta、期間Tbのそれぞれのクロック信号CLKの1周期が終了すると、リセット信号R21をローレベルに設定してリセットを終了させる。   Further, the vertical shift register 304 sets the reset signal R21 to the low level and ends the reset when one cycle of the clock signal CLK in each of the periods Ta and Tb ends.

そして、垂直シフトレジスタ304は、図8(g)に示すように、それぞれ、期間Ta,Tbが終了するまで、画素回路101L(1,j)〜101L(n,j)にハイレベルの行選択信号S21を供給する。   Then, as shown in FIG. 8G, the vertical shift register 304 selects the high-level row in the pixel circuits 101L (1, j) to 101L (n, j) until the periods Ta and Tb are completed. A signal S21 is supplied.

サンプルホールド部305−1〜305−nは、列毎に、各画素回路101L(i,j)から垂直信号線L21を介して出力された信号Sd1の信号電流、垂直信号線L22に出力された信号Sd2の信号電流を個別に蓄積して、それぞれの信号電圧をサンプルホールドするためのものである。サンプルホールド部305−1〜305−nは、それぞれ、サンプルホールド回路321,322を備える。   The sample hold units 305-1 to 305-n output the signal current of the signal Sd1 output from each pixel circuit 101L (i, j) via the vertical signal line L21 to the vertical signal line L22 for each column. The signal current of the signal Sd2 is individually stored, and each signal voltage is sampled and held. The sample hold units 305-1 to 305-n include sample hold circuits 321 and 322, respectively.

サンプルホールド回路321は、各画素回路101L(i,j)から垂直信号線L21を介して出力された信号Sd1の信号電流を蓄積し、蓄積した信号電流による信号電圧をサンプルホールドするものである。   The sample hold circuit 321 accumulates the signal current of the signal Sd1 output from each pixel circuit 101L (i, j) via the vertical signal line L21, and samples and holds the signal voltage based on the accumulated signal current.

サンプルホールド回路322は、各画素回路101L(i,j)から垂直信号線L22を介して出力された信号Sd2の信号電流を蓄積し、蓄積した信号電流による信号電圧をサンプルホールドするものである。   The sample hold circuit 322 accumulates the signal current of the signal Sd2 output from each pixel circuit 101L (i, j) via the vertical signal line L22, and samples and holds the signal voltage based on the accumulated signal current.

スイッチ部306−1〜306−nは、各サンプルホールド部305−1〜305−nのサンプルホールド回路321,322がそれぞれサンプルホールドした信号Sd1の信号電圧,信号Sd2の信号電圧の出力を制御するためのものである。   The switch units 306-1 to 306-n control the output of the signal voltage of the signal Sd1 and the signal voltage of the signal Sd2 sampled and held by the sample hold circuits 321 and 322 of the sample hold units 305-1 to 305-n, respectively. Is for.

水平シフトレジスタ307は、スイッチ部306−1〜306−nから、いずれか1つのスイッチ部306−jを選択して、選択したスイッチ部306−iをオンするものである。   The horizontal shift register 307 selects any one switch unit 306-j from the switch units 306-1 to 306-n and turns on the selected switch unit 306-i.

水平シフトレジスタ307は、図8(h)に示すように、選択したスイッチ部306−iに、ハイレベルの列選択信号S22を出力することにより、スイッチ部306−iをオンする。   As shown in FIG. 8H, the horizontal shift register 307 turns on the switch unit 306-i by outputting a high-level column selection signal S22 to the selected switch unit 306-i.

出力バッファ308−1,308−2は、それぞれ、各サンプルホールド部305−1〜305−nから出力された信号Sd1の信号電圧,信号Sd2の信号電圧を個別に一時記憶するためのものである。   The output buffers 308-1 and 308-2 are for temporarily storing individually the signal voltage of the signal Sd1 and the signal voltage of the signal Sd2 output from the sample hold units 305-1 to 305-n, respectively. .

演算部309は、出力バッファ308−1,308−2がそれぞれ一時記憶している信号Sd1の信号電圧,信号Sd2の信号電圧に基づいて、被写体2までの距離を演算し、距離画像データを取得するものである。   The calculation unit 309 calculates the distance to the subject 2 based on the signal voltage of the signal Sd1 and the signal voltage of the signal Sd2 temporarily stored in the output buffers 308-1 and 308-2, and acquires distance image data. To do.

演算部309は、出力バッファ308−1が一時記憶した信号電圧を記憶するメモリを備える。そして、演算部309は、サンプルホールド部のサンプルホールド回路321,322が期間Taにおいて、それぞれ、サンプルホールドした信号Sd1の信号電圧V1、信号Sd2の信号電圧V2を、それぞれ、出力バッファ308−1,308−2から取得して、内蔵するメモリに記憶する。   The arithmetic unit 309 includes a memory that stores the signal voltage temporarily stored in the output buffer 308-1. The arithmetic unit 309 then outputs the signal voltage V1 of the signal Sd1 and the signal voltage V2 of the signal Sd2 sampled and held by the sample hold circuits 321 and 322 of the sample hold unit, respectively, in the output buffer 308-1. Acquired from 308-2 and stored in the built-in memory.

また、演算部309は、サンプルホールド回路321,322が期間Tbにおいて、それぞれ、サンプルホールドした信号Sd1の信号電圧V1’、信号Sd2の信号電圧V2’を、それぞれ、出力バッファ308−1から取得して、内蔵するメモリに記憶する。演算部309は、内蔵するメモリに記憶した信号電圧V1,V1’,V2,V2’に基づいて、被写体2までの距離を演算し、距離画像データを取得する。   In addition, the calculation unit 309 acquires the signal voltage V1 ′ of the signal Sd1 and the signal voltage V2 ′ of the signal Sd2 sampled and held by the sample hold circuits 321 and 322 from the output buffer 308-1, respectively, during the period Tb. Stored in the built-in memory. The calculation unit 309 calculates the distance to the subject 2 based on the signal voltages V1, V1 ', V2, and V2' stored in the built-in memory, and acquires distance image data.

この演算部309の距離画像データを取得する処理について説明する。
フォトダイオードPD12は、図8(b),(c)に示すように、期間Taにおいて、フラッシュ13が点灯してから、遅れ時間Tdだけ遅れて、このフラッシュ光を受光する。この遅れ時間Tdは、撮像装置1と被写体2と間を往復する光の飛行時間に相当するものであり、撮像装置1と被写体2と間の距離に比例する。
A process of acquiring distance image data of the calculation unit 309 will be described.
As shown in FIGS. 8B and 8C, the photodiode PD12 receives the flash light in the period Ta with a delay time Td after the flash 13 is turned on. The delay time Td corresponds to the flight time of light traveling back and forth between the imaging device 1 and the subject 2, and is proportional to the distance between the imaging device 1 and the subject 2.

画素回路101L(i,j)のフォトダイオードPD12は、フラッシュ光を受光している間、信号電荷を生成する。受光した光の強度を一定として、受光した光によってフォトダイオードPD12に蓄積される信号電荷の量は、受光した時間に比例する。   The photodiode PD12 of the pixel circuit 101L (i, j) generates signal charges while receiving flash light. With the received light intensity constant, the amount of signal charge accumulated in the photodiode PD12 by the received light is proportional to the received time.

信号電圧V1は、次の式(1)によって表される。
V1=Gc・N・(Id1・(Tp−Td)
+Id1・2Tp+Ib・Tp)
・・・・・・(1)
但し、Gc:利得
N:クロック信号CLKのパルス数
Ip:フォトダイオードPD12
が生成した信号電荷による電流(量)
Id1:フォトダイオードPD12から
トランジスタQ21に流れる暗電流(の量)
The signal voltage V1 is expressed by the following equation (1).
V1 = Gc · N · (Id1 · (Tp−Td)
+ Id1 · 2Tp + Ib · Tp)
(1)
Where Gc: Gain
N: Number of pulses of the clock signal CLK
Ip: Photodiode PD12
Current (quantity) due to signal charge generated by
Id1: From photodiode PD12
Dark current flowing through transistor Q21

信号電圧V2は、次の式(2)によって表される。
V2=Gc・N・(Id1・Td+Id2・2Tq+Ib・Tq)
・・・・・・(2)
但し、Id1:フォトダイオードPD12から
トランジスタQ22に流れる暗電流暗電流(の量)
The signal voltage V2 is expressed by the following equation (2).
V2 = Gc · N · (Id1 · Td + Id2 · 2Tq + Ib · Tq)
(2)
However, from Id1: photodiode PD12
Dark current (current amount) flowing through transistor Q22

信号電圧V1’は、次の式(3)によって表される。
V1’=Gc・N・(Id1・2Tp+Ib・Tp) ・・・(3)
The signal voltage V1 ′ is expressed by the following equation (3).
V1 ′ = Gc · N · (Id1 · 2Tp + Ib · Tp) (3)

信号電圧V2’は、次の式(4)によって表される。
V2’=Gc・N・(Id2・2Tq+Ib・Tq) ・・・(4)
The signal voltage V2 ′ is expressed by the following equation (4).
V2 ′ = Gc · N · (Id2 · 2Tq + Ib · Tq) (4)

Tp=Tqであり、式(1)〜(4)より、遅れ時間Tdは、次の式(5)によって表される。

Figure 2008193514

但し、
V11=V1+V2
V12=V1’+V2’
V13=V1−V1’
V14=V2−V2’
・・・・・・(5) Tp = Tq, and the delay time Td is expressed by the following equation (5) from the equations (1) to (4).
Figure 2008193514

However,
V11 = V1 + V2
V12 = V1 '+ V2'
V13 = V1-V1 '
V14 = V2-V2 '
(5)

演算部309は、この式(5)に従い、信号Sd1の信号電圧V1,V1’、信号Sd2の信号電圧V2,V2’に基づいて遅れ時間Tdを演算する。   The computing unit 309 computes the delay time Td based on the signal voltages V1 and V1 'of the signal Sd1 and the signal voltages V2 and V2' of the signal Sd2 according to the equation (5).

この遅れ時間Tdは、被写体2までの光の飛行時間に比例し、光の飛行時間は、被写体2までの距離に比例する。このため、演算部309は、遅れ時間Tdに基づいて、被写体2までの距離を演算する。   The delay time Td is proportional to the flight time of light to the subject 2, and the flight time of light is proportional to the distance to the subject 2. Therefore, the calculation unit 309 calculates the distance to the subject 2 based on the delay time Td.

演算部309は、このような演算を、各画素回路101L(i,j)に対して、各行、各列毎に行い、演算した距離値をアナログで出力する。   The calculation unit 309 performs such calculation for each pixel circuit 101L (i, j) for each row and each column, and outputs the calculated distance value in analog form.

このように、演算部309は、各画素回路101Lが出力した2つの信号電荷の量に基づいて、フラッシュ13が点灯してからフォトダイオードPD12が反射光を受光するまでの遅れ時間を計測し、計測した遅れ時間に基づいて、被写体2までの距離情報を取得するように構成されている。   As described above, the arithmetic unit 309 measures the delay time from when the flash 13 is turned on until the photodiode PD12 receives the reflected light, based on the amount of the two signal charges output from each pixel circuit 101L. Based on the measured delay time, distance information to the subject 2 is acquired.

A/D変換器310は、演算部309が出力したアナログの距離値を距離画像データとして、ディジタルデータに変換するものである。素子駆動部103は、このA/D変換器310が変換した距離画像データを出力する。   The A / D converter 310 converts the analog distance value output from the arithmetic unit 309 into digital data as distance image data. The element driving unit 103 outputs the distance image data converted by the A / D converter 310.

このように、各画素回路101Lは、フラッシュ13が点灯している期間Tpに受光した反射光により発生した第1の信号電荷と、フラッシュ13が消灯している期間Tqに受光した反射光により発生した第2の信号電荷とに分けて出力する。   As described above, each pixel circuit 101L is generated by the first signal charge generated by the reflected light received during the period Tp when the flash 13 is turned on and the reflected light received during the period Tq when the flash 13 is turned off. The second signal charge is output separately.

そして、各画素回路101Lは、第1の信号電荷の量と前記第2の信号電荷の量とに基づいて、フラッシュ13が点灯してからフォトダイオードPD12が反射光を受光するまでの遅れ時間を計測し、計測した遅れ時間に基づいて、被写体2までの距離情報を取得するように構成されている。   Then, each pixel circuit 101L determines a delay time from when the flash 13 is turned on until the photodiode PD12 receives the reflected light based on the first signal charge amount and the second signal charge amount. Measurement is made, and distance information to the subject 2 is acquired based on the measured delay time.

図1に戻り、撮像レンズ16は、被写体2の画像を撮像素子101上に結像させるためのものである。レンズ駆動部17は、CPU24から、コントロール信号Sc1が供給されて、被写体2への合焦が行われるように、撮像レンズ16を駆動するためのものである。   Returning to FIG. 1, the imaging lens 16 is used to form an image of the subject 2 on the imaging element 101. The lens driving unit 17 is for driving the imaging lens 16 so that the control signal Sc1 is supplied from the CPU 24 and the subject 2 is focused.

フレームメモリ18は、センサ部11の素子駆動部102(A/D変換器204)、素子駆動部103(A/D変換器309)からそれぞれ出力されたカラー画像データ、距離画像データを記憶するためのものであり、カラー画像領域18aと距離画像領域18bとを有する。   The frame memory 18 stores color image data and distance image data output from the element driving unit 102 (A / D converter 204) and the element driving unit 103 (A / D converter 309) of the sensor unit 11, respectively. And has a color image area 18a and a distance image area 18b.

カラー画像領域18aは、センサ部11の素子駆動部102(増幅器204)から出力されたカラー画像データを格納するための領域であり、距離画像領域18bは、センサ部11の素子駆動部103(演算部309)から出力された距離画像データを格納するための領域である。   The color image area 18a is an area for storing color image data output from the element driving unit 102 (amplifier 204) of the sensor unit 11, and the distance image area 18b is an element driving unit 103 (calculation) of the sensor unit 11. This is an area for storing the distance image data output from the unit 309).

メモリコントローラ19は、フレームメモリ18への記憶処理を行うものであり、センサ部11から出力されたカラー画像データ、距離画像データを、それぞれ、カラー画像領域18a、距離画像領域18bに格納する。   The memory controller 19 performs storage processing in the frame memory 18, and stores the color image data and the distance image data output from the sensor unit 11 in the color image area 18a and the distance image area 18b, respectively.

メモリコントローラ19は、各画素回路101G(i,j),101R(i,j),101B(i,j)毎に、センサ部11の素子駆動部102(A/D変換器204)から出力されたカラー画像データをカラー画像領域18aに格納する。   The memory controller 19 is output from the element driving unit 102 (A / D converter 204) of the sensor unit 11 for each pixel circuit 101G (i, j), 101R (i, j), 101B (i, j). The obtained color image data is stored in the color image area 18a.

また、メモリコントローラ19は、画素回路101L(i,j)毎に、センサ部11の素子駆動部103((A/D変換器310)から出力された距離画像データを距離画像領域18bに格納する。   Further, the memory controller 19 stores the distance image data output from the element driving unit 103 ((A / D converter 310) of the sensor unit 11 in the distance image region 18b for each pixel circuit 101L (i, j). .

データ処理部20は、フレームメモリ18に記憶されたカラー画像データ、距離画像データに対して、データ処理を施すものである。データ処理部20は、フレームメモリ18のカラー画像領域18aに記憶されているカラー画像データに基づいて、画素毎に、G,R,B成分のカラー画像を取得する。   The data processing unit 20 performs data processing on the color image data and distance image data stored in the frame memory 18. The data processing unit 20 acquires G, R, and B component color images for each pixel based on the color image data stored in the color image area 18 a of the frame memory 18.

また、データ処理部20は、フレームメモリ18の距離画像領域18bに記憶されている距離画像データに基づいて、画素毎に、色、明度を設定して、距離画像を取得する。   Further, the data processing unit 20 sets the color and brightness for each pixel based on the distance image data stored in the distance image area 18b of the frame memory 18, and acquires a distance image.

ROM21は、CPU24が実行するプログラム等を記憶するためのメモリである。RAM22は、CPU24が処理を実行するために必要なデータを供給するためのものである。不揮発性メモリ23は、データ処理部20が取得したカラー画像、距離画像のデータを記憶するものである。   The ROM 21 is a memory for storing a program executed by the CPU 24. The RAM 22 is for supplying data necessary for the CPU 24 to execute processing. The nonvolatile memory 23 stores color image and distance image data acquired by the data processing unit 20.

CPU24は、ROM21に記憶されたプログラムに従って、撮像装置1全体を制御するものである。   The CPU 24 controls the entire image pickup apparatus 1 according to a program stored in the ROM 21.

具体的に、例えば、撮像装置1がデジタルカメラに備えられた場合、ハーフシャッターが押下されると、CPU24は、ROM21からAF処理のプログラムを読み出してAF処理を実行する。CPU24は、この処理として、まず、図10に示すように、撮像エリア3内に追従領域(フォーカスエリア)FAを設定する。   Specifically, for example, when the imaging apparatus 1 is provided in a digital camera, when the half shutter is pressed, the CPU 24 reads the AF processing program from the ROM 21 and executes the AF processing. As this process, the CPU 24 first sets a tracking area (focus area) FA in the imaging area 3 as shown in FIG.

CPU24は、予め設定された周期で制御信号Sc1を繰り返しレンズ駆動部17に供給し、撮像レンズ16の焦点位置を調整して、この追従領域FAに合わせ込まれた被写体2の合焦を行う。   The CPU 24 repeatedly supplies the control signal Sc1 to the lens driving unit 17 at a preset period, adjusts the focal position of the imaging lens 16, and focuses the subject 2 adjusted to the tracking area FA.

CPU24は、例えば、山登りサーボ方式により、被写体2の合焦を行う。この山登りサーボ方式は、撮像素子101から得られる信号から特定の高周波成分を取得し、この高周波成分の振幅が最大となるように撮像レンズ16の位置を前後に移動させる方式である。   The CPU 24 focuses the subject 2 by, for example, a hill climbing servo system. This hill-climbing servo method is a method of acquiring a specific high-frequency component from a signal obtained from the image sensor 101 and moving the position of the imaging lens 16 back and forth so that the amplitude of this high-frequency component is maximized.

CPU24は、予め設定された周期でタイミング信号Stを繰り返しフラッシュ制御部14、撮像制御部15、センサ部11の素子駆動部102,103に供給して、各部を動作させる。   The CPU 24 repeatedly supplies the timing signal St to the flash control unit 14, the imaging control unit 15, and the element driving units 102 and 103 of the sensor unit 11 in a preset cycle to operate each unit.

次に、CPU24は、データ処理部20が生成したカラー画像、距離画像に基づいて、被写体2の位置の変化の検出処理を行い、さらに、被写体2の移動後の位置データを取得する。   Next, the CPU 24 performs a process for detecting a change in the position of the subject 2 based on the color image and the distance image generated by the data processing unit 20, and further acquires position data after the movement of the subject 2.

即ち、データ処理部20がカラー画像を生成すると、CPU24は、新たなカラー画像をデータ処理部20から取得し、不揮発性メモリ23から、既に取得したカラー画像、距離画像を取得する。   That is, when the data processing unit 20 generates a color image, the CPU 24 acquires a new color image from the data processing unit 20 and acquires the already acquired color image and distance image from the nonvolatile memory 23.

また、データ処理部20が距離画像を生成すると、CPU24は、新たな距離画像をデータ処理部20から取得し、不揮発性メモリ23から、既に取得した距離画像を取得する。   When the data processing unit 20 generates a distance image, the CPU 24 acquires a new distance image from the data processing unit 20 and acquires the already acquired distance image from the nonvolatile memory 23.

そして、CPU24は、2つのカラー画像を比較して、被写体2の位置の変化を検出するための解析方法を選択する。また、CPU24は、2つの距離画像を比較して、被写体2の位置の変化を検出するための解析方法を選択する。   Then, the CPU 24 compares the two color images and selects an analysis method for detecting a change in the position of the subject 2. Further, the CPU 24 compares two distance images and selects an analysis method for detecting a change in the position of the subject 2.

解析方法としては、以下の3つの方法が考えられる。まず、解析方法1は、パターンマッチング方法により、被写体2の位置を検出する方法である。   The following three methods can be considered as analysis methods. First, analysis method 1 is a method of detecting the position of subject 2 by a pattern matching method.

解析方法2は、撮像エリア3を小領域に区分し、区分した各小領域のエントロピーの変化を検出することにより、被写体2の位置を検出する方法である。エントロピーは、画面内のある画素における事象の生起確率である。   The analysis method 2 is a method of detecting the position of the subject 2 by dividing the imaging area 3 into small areas and detecting a change in entropy of each divided small area. Entropy is the occurrence probability of an event at a certain pixel in the screen.

解析方法3は、撮像エリア3を小領域に区分し、区分した各小領域の色差信号の変化を検出することにより、被写体2の位置を検出する方法である。   The analysis method 3 is a method of detecting the position of the subject 2 by dividing the imaging area 3 into small areas and detecting changes in the color difference signals of the divided small areas.

カラー画像の場合、CPU24は、解析方法1〜3のいずれかの方法を用いて被写体2の動きを判別する。   In the case of a color image, the CPU 24 determines the movement of the subject 2 using any one of analysis methods 1 to 3.

距離画像の場合、距離画像に色差成分が含まれないため、CPU24は、解析方法3を用いることができず、解析方法1又は2を用いて被写体2の位置を解析する。   In the case of a distance image, since the color difference component is not included in the distance image, the CPU 24 cannot use the analysis method 3 and analyzes the position of the subject 2 using the analysis method 1 or 2.

そして、CPU24は、カラー画像の場合は、上記解析方法1〜3から選択し、2つのカラー画像を比較して、選択した解析方法に従い、被写体2の位置の変化を検出する。   And in the case of a color image, CPU24 selects from the said analysis methods 1-3, compares two color images, and detects the change of the position of the to-be-photographed object 2 according to the selected analysis method.

また、CPU24は、距離画像の場合は、上記解析方法1又は2を選択し、2つの距離画像を比較して、選択した解析方法に従い、被写体2の位置の変化を検出する。   In the case of a distance image, the CPU 24 selects the analysis method 1 or 2, compares the two distance images, and detects a change in the position of the subject 2 according to the selected analysis method.

CPU24は、2つのカラー画像を比較して被写体2の位置が変化したか否かを判定し、位置が変化したと判定した場合は、被写体2の移動後の位置を取得する。   The CPU 24 compares the two color images to determine whether or not the position of the subject 2 has changed. If the CPU 24 determines that the position has changed, the CPU 24 acquires the position after the movement of the subject 2.

そして、CPU24は、新たに取得したカラー画像のデータと被写体2の移動後の位置データとをRAMに記憶する。   Then, the CPU 24 stores the newly acquired color image data and the position data after the movement of the subject 2 in the RAM.

距離画像についても同様に、CPU24は、2つの距離画像を比較して被写体2の位置が変化したか否かを判定し、位置が変化したと判定した場合は、被写体2の移動後の位置を取得する。   Similarly for the distance image, the CPU 24 compares the two distance images to determine whether or not the position of the subject 2 has changed, and if it determines that the position has changed, the CPU 24 determines the position after the movement of the subject 2. get.

そして、CPU24は、新たに取得した距離画像のデータと被写体2の移動後の位置データとをRAMに記憶する。   Then, the CPU 24 stores the newly acquired distance image data and the position data after the movement of the subject 2 in the RAM.

CPU24は、RAMに記憶した2つの位置データが正当なものであるか否かを判定し、正当な位置データであると判定した場合、RAMに記憶した新たな位置データを不揮発性メモリ23に記憶する。   The CPU 24 determines whether or not the two position data stored in the RAM are valid. If the CPU 24 determines that the two position data are valid, the CPU 24 stores the new position data stored in the RAM in the nonvolatile memory 23. To do.

即ち、被写体2がどのように移動してきたか、その移動の履歴に基づいて、2つの位置データが正当なものか否かを判別する。   That is, it is determined whether or not the two position data are valid based on how the subject 2 has moved and the movement history.

被写体2が今までと全く異なる位置に出現する可能性は低く、被写体2が突然進行方向を変える可能性も低い。   The possibility that the subject 2 appears at a completely different position from the past is low, and the possibility that the subject 2 suddenly changes its traveling direction is also low.

このため、CPU24は、不揮発性メモリ23に記憶した位置データに基づいて、被写体2の移動方向に範囲を設定し、この範囲内の位置データを正当と判定する。   Therefore, the CPU 24 sets a range in the moving direction of the subject 2 based on the position data stored in the nonvolatile memory 23 and determines that the position data within this range is valid.

CPU24は、このように正当と判定した位置データを不揮発性メモリ23に記憶する。尚、CPU24は、不揮発性メモリ23に記憶するデータ数に対して、予め制限数を設定し、記憶するデータの数がこの制限数を越えた場合、古いデータを消去する。   The CPU 24 stores the position data determined as valid in this manner in the nonvolatile memory 23. Note that the CPU 24 sets a limit number in advance for the number of data stored in the nonvolatile memory 23, and deletes old data when the number of stored data exceeds this limit number.

次に、CPU24は、2つのカラー画像を比較した結果、取得した位置データと、2つの距離画像を比較した結果、取得した位置データとのいずれか一方を選択する。   Next, the CPU 24 selects one of the acquired position data as a result of comparing the two color images and the acquired position data as a result of comparing the two distance images.

2つのカラー画像を比較した結果、取得した位置データと、2つの距離画像を比較した結果、取得した位置データと、が重なっている場合、CPU24は、この重なっている位置データを被写体2の移動先の位置のデータとして採用する。   If the acquired position data overlaps with the acquired position data as a result of comparing the two color images, and the acquired position data as a result of comparing the two distance images, the CPU 24 moves the overlapping position data of the subject 2. Adopt as the data of the previous position.

CPU24は、このように、被写体2の移動後の位置データを取得すると、被写体2の移動後の位置に追従領域FAを移動させ、レンズ駆動部17に制御信号Sc1を供給してレンズ駆動部17を制御し、新たな追従領域FAで被写体2の合焦を行う。   When the CPU 24 acquires the position data after the movement of the subject 2 as described above, the CPU 24 moves the tracking area FA to the position after the movement of the subject 2, supplies the control signal Sc1 to the lens driving unit 17, and supplies the lens driving unit 17 to the lens driving unit 17. And the subject 2 is focused in the new tracking area FA.

次に実施形態1に係る撮像装置1の動作を説明する。
例えば、撮像装置1がデジタルカメラに備えられた場合、ハーフシャッターが押下されると、CPU24は、ROM21からAF処理のプログラムデータを読み出す。CPU24は、図11,12に示すフローチャートに従って、ハーフシャッタが押下されている間、予め設定された周期で繰り返しこのAF処理を実行する。
Next, the operation of the imaging apparatus 1 according to the first embodiment will be described.
For example, when the imaging apparatus 1 is provided in a digital camera, when the half shutter is pressed, the CPU 24 reads program data for AF processing from the ROM 21. The CPU 24 repeatedly executes this AF process at a preset cycle while the half shutter is pressed according to the flowcharts shown in FIGS.

CPU24は、タイミング信号Stをフラッシュ制御部14、撮像制御部15、センサ部11に供給する(ステップS11)。   The CPU 24 supplies the timing signal St to the flash control unit 14, the imaging control unit 15, and the sensor unit 11 (step S11).

フラッシュ制御部14は、フラッシュ12を発光させて、可視光を被写体2に向けて投射し、撮像制御部15は、フラッシュ13を発光させて、パルス変調した近赤外光を被写体2に向けて投射する。   The flash control unit 14 emits the flash 12 and projects visible light toward the subject 2, and the imaging control unit 15 emits the flash 13 and directs the pulse-modulated near infrared light toward the subject 2. Project.

センサ部11は、CPU24からタイミング信号Stが供給されると、カラー画像データ、距離画像データを生成し、メモリコントローラ19は、カラー画像データ、距離画像データを、それぞれ、フレームメモリ18のカラー画像領域18a、距離画像領域18bに記憶する。   When the timing signal St is supplied from the CPU 24, the sensor unit 11 generates color image data and distance image data, and the memory controller 19 converts the color image data and distance image data into color image areas of the frame memory 18, respectively. 18a and the distance image area 18b.

データ処理部20は、フレームメモリ18のカラー画像領域18a、距離画像領域18bに記憶されたデータに基づいて、カラー画像、距離画像を生成する。   The data processing unit 20 generates a color image and a distance image based on the data stored in the color image area 18a and the distance image area 18b of the frame memory 18.

CPU24は、データ処理部20が生成した新たなカラー画像を取得する(ステップS12)。   The CPU 24 acquires a new color image generated by the data processing unit 20 (step S12).

CPU24は、不揮発性メモリ23から、カラー画像を取得する(ステップS13)。   The CPU 24 acquires a color image from the nonvolatile memory 23 (step S13).

CPU24は、新たに取得したカラー画像と不揮発性メモリ23から取得したカラー画像を比較する(ステップS14)。
CPU24は、比較結果に基づいて、解析方法を選択する(ステップS15)。
The CPU 24 compares the newly acquired color image with the color image acquired from the nonvolatile memory 23 (step S14).
The CPU 24 selects an analysis method based on the comparison result (step S15).

CPU24は、選択した解析方法を用いて、被写体2の位置の変化を解析する(ステップS16)。   The CPU 24 analyzes the change in the position of the subject 2 using the selected analysis method (step S16).

CPU24は、解析の結果、被写体2の位置が変化したか否かを判定する(ステップS17)。   The CPU 24 determines whether or not the position of the subject 2 has changed as a result of the analysis (step S17).

被写体2の位置が変化していないと判定した場合(ステップS17においてNo)、CPU24は、ステップS20の処理を実行する。   When it is determined that the position of the subject 2 has not changed (No in step S17), the CPU 24 executes the process of step S20.

一方、被写体2の位置が変化したと判定した場合(ステップS17においてYes)、CPU24は、被写体2の移動後の位置を取得する(ステップS18)。   On the other hand, when it is determined that the position of the subject 2 has changed (Yes in step S17), the CPU 24 acquires the position after the movement of the subject 2 (step S18).

CPU24は、新たに取得したカラー画像、移動後の被写体2の位置をRAMに記憶する(ステップS19)。   The CPU 24 stores the newly acquired color image and the position of the subject 2 after movement in the RAM (step S19).

CPU24は、データ処理部20が生成した新たな距離画像を取得する(ステップS20)。   The CPU 24 acquires a new distance image generated by the data processing unit 20 (step S20).

CPU24は、不揮発性メモリ23から、距離画像を取得する(ステップS21)。   The CPU 24 acquires a distance image from the nonvolatile memory 23 (step S21).

CPU24は、新たに取得したカラー画像と不揮発性メモリ23から取得したカラー画像を比較する(ステップS22)。
CPU24は、比較結果に基づいて、解析方法を選択する(ステップS23)。
The CPU 24 compares the newly acquired color image with the color image acquired from the nonvolatile memory 23 (step S22).
The CPU 24 selects an analysis method based on the comparison result (step S23).

CPU24は、選択した解析方法を用いて、被写体2の位置の変化を解析する(ステップS24)。   The CPU 24 analyzes the change in the position of the subject 2 using the selected analysis method (step S24).

CPU24は、解析の結果、被写体2の位置が変化したか否かを判定する(ステップS25)。   The CPU 24 determines whether or not the position of the subject 2 has changed as a result of the analysis (step S25).

被写体2の位置が変化していないと判定した場合(ステップS25においてNo)、CPU24は、このAF処理を終了させる。   If it is determined that the position of the subject 2 has not changed (No in step S25), the CPU 24 ends the AF process.

一方、被写体2の位置が変化したと判定した場合(ステップS25においてYes)、CPU24は、被写体2の移動後の位置を取得する(ステップS26)。   On the other hand, when it is determined that the position of the subject 2 has changed (Yes in step S25), the CPU 24 acquires the position after the movement of the subject 2 (step S26).

CPU24は、新たに取得した距離画像、移動後の被写体2の位置をRAMに記憶する(ステップS27)。   The CPU 24 stores the newly acquired distance image and the position of the subject 2 after movement in the RAM (step S27).

CPU24は、不揮発性メモリ23に記憶した被写体2がいままで移動した位置データに基づいて、被写体2の移動方向を設定する(ステップS28)。   The CPU 24 sets the moving direction of the subject 2 based on the position data that the subject 2 has moved so far stored in the nonvolatile memory 23 (step S28).

CPU24は、RAMに記憶した被写体2の移動後の位置が設定した移動方向の範囲内か否かを判定する(ステップS29)。   The CPU 24 determines whether or not the moved position of the subject 2 stored in the RAM is within the set moving direction range (step S29).

RAMに記憶した被写体2の移動後の位置が設定した移動方向の範囲内ではないと判定した場合(ステップS29においてNo)、CPU24は、このAF処理を終了させる。   If it is determined that the moved position of the subject 2 stored in the RAM is not within the set moving direction range (No in step S29), the CPU 24 ends the AF process.

一方、RAMに記憶した被写体2の移動後の位置が設定した移動方向の範囲内であると判定した場合(ステップS29においてYes)、CPU24は、RAMに記憶したカラー画像のデータ、カラー画像に基づいて取得した位置データ、距離画像、距離画像に基づいて取得した位置データを、不揮発性メモリ23に記憶する(ステップS30)。   On the other hand, when it is determined that the position after movement of the subject 2 stored in the RAM is within the set moving direction range (Yes in step S29), the CPU 24 is based on the color image data and color image stored in the RAM. The position data, the distance image, and the position data acquired based on the distance image are stored in the nonvolatile memory 23 (step S30).

CPU24は、カラー画像に基づいて取得した位置データ及び距離画像に基づいて取得した位置データのうちのいずれかを選択する(ステップS31)。   The CPU 24 selects one of position data acquired based on the color image and position data acquired based on the distance image (step S31).

CPU24は、選択した位置データに基づいて、追従領域FAを移動させる(ステップS32)。   The CPU 24 moves the tracking area FA based on the selected position data (step S32).

CPU24は、レンズ駆動部17に制御信号Sc1を供給して、被写体2に合焦するように、レンズ駆動部17を制御する(ステップS33)。   The CPU 24 supplies the control signal Sc1 to the lens driving unit 17 and controls the lens driving unit 17 so as to focus on the subject 2 (step S33).

CPU24は、被写体2に合焦したか否かを判定する(ステップS34)。
合焦していないと判定した場合(ステップS34においてNo)、CPU24は、再び、レンズ駆動部17に制御信号Sc1を供給して、被写体2に合焦するように、レンズ駆動部17を制御する(ステップS33)。
The CPU 24 determines whether or not the subject 2 is in focus (step S34).
If it is determined that the subject is not in focus (No in step S34), the CPU 24 supplies the control signal Sc1 to the lens driver 17 again to control the lens driver 17 so that the subject 2 is in focus. (Step S33).

合焦したと判定した場合(ステップS34においてYes)、CPU24は、このAF処理を終了させる。   If it is determined that the subject is in focus (Yes in step S34), the CPU 24 ends the AF process.

次に、この撮像装置1の動作を具体的に説明する。
CPU24が、タイミング信号Stをフラッシュ制御部14、撮像制御部15、センサ部11に供給する(ステップS11の処理)。
Next, the operation of the imaging apparatus 1 will be specifically described.
The CPU 24 supplies the timing signal St to the flash control unit 14, the imaging control unit 15, and the sensor unit 11 (processing in step S11).

図13(a)に示すカラー画像2Di0を不揮発性メモリ23に記憶されたカラー画像として、図13(b)に示すカラー画像2Di1をデータ処理部20が新たに取得したカラー画像とする。   The color image 2Di0 shown in FIG. 13A is a color image stored in the nonvolatile memory 23, and the color image 2Di1 shown in FIG. 13B is a color image newly acquired by the data processing unit 20.

CPU24は、図13(b)に示すカラー画像2Di1を、データ処理部20から取得する(ステップS12の処理)。また、CPU24は、図13(a)に示すカラー画像2Di0を不揮発性メモリ23から取得する(ステップS13の処理)。   The CPU 24 acquires the color image 2Di1 shown in FIG. 13B from the data processing unit 20 (processing in step S12). Further, the CPU 24 acquires the color image 2Di0 shown in FIG. 13A from the nonvolatile memory 23 (processing in step S13).

CPU24は、この2つのカラー画像2Di0,2Di1を比較して、解析方法を選択する(ステップS14,S15の処理)。   The CPU 24 compares the two color images 2Di0 and 2Di1 and selects an analysis method (steps S14 and S15).

この場合、解析方法1〜3のいずれでも選択することができる。例えば、解析方法2を選択した場合、CPU24は、解析方法2に従って被写体2の位置の変化を解析する(ステップS16の処理)。   In this case, any of analysis methods 1 to 3 can be selected. For example, when the analysis method 2 is selected, the CPU 24 analyzes the change in the position of the subject 2 according to the analysis method 2 (processing in step S16).

まず、CPU24は、図13(a),(b)に示すように、撮像エリア3内に領域UL,UR,LL,LR,FAを設定する。   First, the CPU 24 sets areas UL, UR, LL, LR, and FA in the imaging area 3, as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b).

そして、CPU24は、図13(a),(b)に示す各領域UL,UR,LL,LR,FAのエントロピーPiを演算し、被写体2の位置の変化を解析する。   Then, the CPU 24 calculates the entropy Pi of each region UL, UR, LL, LR, FA shown in FIGS. 13A and 13B and analyzes the change in the position of the subject 2.

エントロピーをHiとして、各領域内のある画素における事象“i”の生起確率をPiとすると、エントロピーHiは、次の式(6)によって表される。
Hi=−PilogPi ・・・・・・(6)
Assuming that entropy is Hi and the occurrence probability of event “i” in a pixel in each region is Pi, entropy Hi is expressed by the following equation (6).
Hi = -PilogPi (6)

CPU24は、この式(6)に従い、図13(a),(b)にそれぞれ示す各領域UL,UR,LL,LR,FAのエントロピーHiを演算する。   The CPU 24 calculates the entropy Hi of each region UL, UR, LL, LR, FA shown in FIGS. 13A and 13B according to the equation (6).

図13(a),(b)に示すように、領域FA,URのエントロピーHiは、変化する。このため、CPU24は、被写体2の位置が変化したと判定する(ステップS17においてYes)。   As shown in FIGS. 13A and 13B, the entropy Hi of the areas FA and UR changes. For this reason, the CPU 24 determines that the position of the subject 2 has changed (Yes in step S17).

CPU24は、図13(c)に示すように、動きベクトルVi1を取得して、被写体2の移動後の位置を取得する(ステップS18の処理)。   As shown in FIG. 13C, the CPU 24 acquires the motion vector Vi1, and acquires the position after the movement of the subject 2 (processing in step S18).

CPU24は、新たに取得したカラー画像2Di1とこの動きベクトルVi1とをRAMに記憶する(ステップS19の処理)。   The CPU 24 stores the newly acquired color image 2Di1 and the motion vector Vi1 in the RAM (step S19).

CPU24は、距離画像についても同様の処理を行う。
図14(a)に示す距離画像2Dd0は不揮発性メモリ23に記憶された距離画像であり、図14(b)に示す距離画像2Dd1は、データ処理部20が新たに取得した距離画像とする。
The CPU 24 performs the same process on the distance image.
The distance image 2Dd0 illustrated in FIG. 14A is a distance image stored in the nonvolatile memory 23, and the distance image 2Dd1 illustrated in FIG. 14B is a distance image newly acquired by the data processing unit 20.

CPU24は、図14(b)に示す距離画像2Dd1を、データ処理部20から取得し(ステップS20の処理)、図14(a)に示す距離画像2Dd0を不揮発性メモリ23から取得する(ステップS21の処理)。   The CPU 24 acquires the distance image 2Dd1 shown in FIG. 14B from the data processing unit 20 (the process of step S20), and acquires the distance image 2Dd0 shown in FIG. 14A from the nonvolatile memory 23 (step S21). Processing).

CPU24は、この2つの距離画像2Dd0,2Dd1を比較して、解析方法を選択する(ステップS22,S23の処理)。   The CPU 24 compares the two distance images 2Dd0 and 2Dd1 and selects an analysis method (processing in steps S22 and S23).

この場合も、解析方法1〜3のいずれかを選択することができるため、CPU24は、解析方法2を選択するものとする。CPU24は、解析方法2に従って被写体2の位置の変化を解析する(ステップS24の処理)。   Also in this case, since any of the analysis methods 1 to 3 can be selected, the CPU 24 selects the analysis method 2. The CPU 24 analyzes the change in the position of the subject 2 according to the analysis method 2 (processing in step S24).

CPU24は、同様に、図14(a),(b)に示すように、撮像エリア3内に領域UL,UR,LL,LR,FAを設定し、図14(a),(b)に示す各領域UL,UR,LL,LR,FAのエントロピーPiを演算し、被写体2の位置の変化を解析する。   Similarly, as shown in FIGS. 14A and 14B, the CPU 24 sets areas UL, UR, LL, LR, and FA in the imaging area 3, as shown in FIGS. 14A and 14B. The entropy Pi of each region UL, UR, LL, LR, FA is calculated, and the change in the position of the subject 2 is analyzed.

図14(a),(b)に示すように、領域FA,URのエントロピーHiは、変化するため、CPU24は、被写体2の位置が変化したと判定する(ステップS25においてYes)。   As shown in FIGS. 14A and 14B, since the entropy Hi of the areas FA and UR changes, the CPU 24 determines that the position of the subject 2 has changed (Yes in step S25).

CPU24は、図14(c)に示すように、動きベクトルVd1を取得して、被写体2の移動後の位置を取得する(ステップS26の処理)。   As shown in FIG. 14C, the CPU 24 acquires the motion vector Vd1 and acquires the position after movement of the subject 2 (processing in step S26).

CPU24は、新たに取得したカラー画像2Dd1とこの動きベクトルVd1とをRAMに記憶する(ステップS27の処理)。   The CPU 24 stores the newly acquired color image 2Dd1 and the motion vector Vd1 in the RAM (step S27).

図15(a)に示すように、動きベクトルVi1,Vd1により得られた被写体2の移動後の位置が設定した移動方向の範囲内と判定した場合(ステップS29においてYes)、CPU24は、RAMに記憶したデータを不揮発性メモリ23に記憶する(ステップS30の処理)。   As shown in FIG. 15A, when it is determined that the position after movement of the subject 2 obtained by the motion vectors Vi1 and Vd1 is within the set movement direction range (Yes in step S29), the CPU 24 stores data in the RAM. The stored data is stored in the nonvolatile memory 23 (step S30).

この場合、動きベクトルVi1,Vd1により得られた被写体2の移動後の位置がいずれも設定した移動方向の範囲内であるため、例えば、CPU24は、動きベクトルVi1により得られた被写体2の移動後の位置データを選択するものとする(ステップS31の処理)。   In this case, since the post-movement position of the subject 2 obtained by the motion vectors Vi1 and Vd1 is within the set moving direction range, for example, the CPU 24 moves the subject 2 after the movement obtained by the motion vector Vi1. Is selected (processing in step S31).

位置データを選択する方法としては、検出精度の高いと推定される方の動きベクトルを採用する。具体的には、CPU24は、動きベクトルを記憶し、今までに取得した動きベクトルに基づいて検出精度を推定する。   As a method for selecting position data, a motion vector that is estimated to have high detection accuracy is employed. Specifically, the CPU 24 stores the motion vector and estimates the detection accuracy based on the motion vector acquired so far.

例えば、カラー画像、距離画像が全く異なる位置に出現する可能性は低く、被写体2が突然、進行方向を変える可能性も低い。CPU24は、このような場合、検出精度が低いと判定し、この位置データを採用しない。   For example, the possibility that the color image and the distance image appear at completely different positions is low, and the possibility that the subject 2 suddenly changes the traveling direction is also low. In such a case, the CPU 24 determines that the detection accuracy is low and does not employ this position data.

そして、CPU24は、図15(b)に示すように、選択した位置データに基づいて追従領域FAを移動させる(ステップS32の処理)。   Then, as shown in FIG. 15B, the CPU 24 moves the tracking area FA based on the selected position data (step S32).

CPU24は、レンズ駆動部17に制御信号Sc1を供給し(ステップS33の処理)、合焦した場合(ステップS34においてYes)、このAF処理を終了させる。   The CPU 24 supplies the control signal Sc1 to the lens driving unit 17 (the process of step S33), and when in focus (Yes in step S34), the AF process is terminated.

以上説明したように、本実施形態1によれば、CPU24は、カラー画像に基づいて取得した被写体2の位置データと距離画像に基づいて取得した位置データとを比較して、比較結果に基づいて、被写体2の位置の変化を取得するようにした。
従って、精度良く被写体2の合焦を行うことができ、被写体2の画像を撮像素子101に結像させることができる。
As described above, according to the first embodiment, the CPU 24 compares the position data of the subject 2 acquired based on the color image with the position data acquired based on the distance image, and based on the comparison result. The change in the position of the subject 2 is acquired.
Therefore, the subject 2 can be focused with high accuracy, and the image of the subject 2 can be formed on the image sensor 101.

また、カラー画像については、解析方法1〜3を選択することができ、距離画像については、解析方法1又は2を選択して、被写体2の位置の変化するので、被写体2のどのような状況でも、その状況に応じて、被写体2を確実に追尾することができる。   In addition, the analysis methods 1 to 3 can be selected for the color image, and the analysis method 1 or 2 is selected for the distance image, and the position of the subject 2 changes. However, the subject 2 can be reliably tracked according to the situation.

例えば、図18に示すように、被写体2が(a)→(b)→(c)→(d)に示すように、形状が変化した場合、CPU24は、不揮発性メモリ23に記憶された距離画像とデータ処理部が生成した距離画像とを比較して、解析方法2を選択する。CPU24がこの解析方法2を選択して、被写体2の位置の変化を解析することにより、精度良く被写体2の位置の変化を検出することができる。そして、精度良く撮像素子上に被写体2の画像を結像させることができる。   For example, as shown in FIG. 18, when the shape of the subject 2 changes as shown in (a) → (b) → (c) → (d), the CPU 24 stores the distance stored in the nonvolatile memory 23. The analysis method 2 is selected by comparing the image with the distance image generated by the data processing unit. When the CPU 24 selects the analysis method 2 and analyzes the change in the position of the subject 2, the change in the position of the subject 2 can be detected with high accuracy. Then, the image of the subject 2 can be formed on the image sensor with high accuracy.

また、図19に示すように、被写体2pの前を、被写体2pと同じエントロピーを有する物体2qが横切った場合、CPU24は、不揮発性メモリ23に記憶されたカラー画像とデータ処理部が生成したカラー画像とを比較して、解析方法3を選択する。   As shown in FIG. 19, when the object 2q having the same entropy as the subject 2p crosses in front of the subject 2p, the CPU 24 uses the color image stored in the nonvolatile memory 23 and the color generated by the data processing unit. The analysis method 3 is selected by comparing with the image.

そして、CPU24は、各小領域の色差信号の変化により、被写体2の位置の変化を検出する。   Then, the CPU 24 detects a change in the position of the subject 2 based on a change in the color difference signal of each small area.

このように、被写体2pの前を、被写体2pと同じエントロピーを有する物体2qが横切ったとしても、CPU24は、解析方法3を選択することにより、精度良く被写体2を追尾することができ、精度良く撮像素子上に被写体2の画像を結像させることができる。   Thus, even if the object 2q having the same entropy as the subject 2p crosses in front of the subject 2p, the CPU 24 can track the subject 2 with high accuracy by selecting the analysis method 3, and with high accuracy. An image of the subject 2 can be formed on the image sensor.

また、図20に示すように、被写体2が撮像装置1から遠ざかる場合、CPU24は、不揮発性メモリ23に記憶された距離画像とデータ処理部が生成した距離画像とを比較して、解析方法2を選択する。CPU24がこの解析方法2を選択して、被写体2の位置の変化を解析することにより、精度良く被写体2の位置の変化を検出することができる。   As shown in FIG. 20, when the subject 2 moves away from the imaging device 1, the CPU 24 compares the distance image stored in the nonvolatile memory 23 with the distance image generated by the data processing unit, and analyzes method 2. Select. When the CPU 24 selects the analysis method 2 and analyzes the change in the position of the subject 2, the change in the position of the subject 2 can be detected with high accuracy.

尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施形態に限られるものではない。
例えば、被写体2が撮像エリア3から外れた場合、撮像装置1の向きを変えるようにしてもよい。
In carrying out the present invention, various forms are conceivable and the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, when the subject 2 is out of the imaging area 3, the orientation of the imaging device 1 may be changed.

この場合、撮像装置1は、図16に示すように、撮像部1aと、制御部1bと、姿勢制御部1cと、によって構成される。撮像部1aは、図17に示すように構成され、図1に示すROM21、RAM22、不揮発性メモリ23、CPU24が撮像部1aから除かれる。そして、制御部1bは、ROM21、RAM22、不揮発性メモリ23、CPU24を備える。   In this case, as shown in FIG. 16, the imaging device 1 includes an imaging unit 1a, a control unit 1b, and an attitude control unit 1c. The imaging unit 1a is configured as shown in FIG. 17, and the ROM 21, RAM 22, nonvolatile memory 23, and CPU 24 shown in FIG. 1 are excluded from the imaging unit 1a. And the control part 1b is provided with ROM21, RAM22, the non-volatile memory 23, and CPU24.

姿勢制御部1cは、撮像部1aの姿勢を制御して向きを変えるためのものである。   The posture control unit 1c is for controlling the posture of the imaging unit 1a to change the orientation.

制御部1bのCPU24は、撮像部1aにタイミング信号を出力し、撮像部1aのメモリコントローラ19に制御信号Sc2を供給して、メモリコントローラ19を制御する。   The CPU 24 of the control unit 1b outputs a timing signal to the imaging unit 1a, supplies a control signal Sc2 to the memory controller 19 of the imaging unit 1a, and controls the memory controller 19.

また、CPU24は、図15,16に示すように、撮像部1aのデータ処理部20から、カラー画像、距離画像のデータDoutを取得する。   Further, as shown in FIGS. 15 and 16, the CPU 24 acquires color image and distance image data Dout from the data processing unit 20 of the imaging unit 1 a.

CPU24は、被写体2が撮像エリア3から外れた場合、姿勢制御部1cに制御信号Sc3が供給して、撮像部1aが被写体2を追尾するように、姿勢制御部1cを制御する。   When the subject 2 is out of the imaging area 3, the CPU 24 supplies the control signal Sc3 to the posture control unit 1c and controls the posture control unit 1c so that the imaging unit 1a tracks the subject 2.

撮像装置1がこのように構成されることにより、被写体2が撮像エリア3から外れた場合でも、制御部1b、姿勢制御部1cが、撮像部1aの向きを調整して、被写体2を追尾することができ、精度良く被写体2を追従領域FA内に捉えることができる。   By configuring the imaging device 1 in this way, even when the subject 2 is out of the imaging area 3, the control unit 1b and the posture control unit 1c adjust the orientation of the imaging unit 1a to track the subject 2. The subject 2 can be accurately captured in the tracking area FA.

また、本実施形態では、被写体2のカラー画像、距離画像を2つとも取得するようにした。しかし、いずれか一方の画像を取得するように、手動で選択させることもできる。この場合、撮像装置1に、指示情報を入力するための操作部(図示せず)を備える。   In this embodiment, both the color image and the distance image of the subject 2 are acquired. However, it is also possible to manually select either one of the images. In this case, the imaging device 1 includes an operation unit (not shown) for inputting instruction information.

また、上記実施形態において、距離を測定する距離画像センサとして図9に示すような構造を有するものを用いた。しかし、距離画像センサは、このものに限られるものではない。例えば一画素置きに配置される距離画素3つで、それぞれ図9のn+層311c、p+層311b、n+層311dとなるように構成しても構わない。このように構成することにより、設計の自由度が向上する。 Moreover, in the said embodiment, what has a structure as shown in FIG. 9 was used as a distance image sensor which measures distance. However, the distance image sensor is not limited to this. For example, three distance pixels arranged every other pixel may be configured as the n + layer 311c, the p + layer 311b, and the n + layer 311d in FIG. With this configuration, the degree of freedom in design is improved.

また、上記実施形態において、距離を測定する為の画素はRGBの輝度を測定する画素とは全く異なる構造を有しているものとして説明が、このようではなくとも構わない。すなわち、CMOS、CCDを用いて距離を測定することもできる。   In the above embodiment, the pixel for measuring the distance is described as having a completely different structure from the pixel for measuring the luminance of RGB, but this need not be the case. That is, the distance can be measured using a CMOS or CCD.

通常のCMOSやCCDにおいても近赤外線や紫外線を受光することが出来ると共に、現状の撮像素子においては、その動作速度から、特に近距離の近赤外線や紫外線が被写体に反射して帰ってくる時間を計測するのには、その測定精度に問題があるが、強力な近赤外線や紫外線を使用して、比較的長距離を測定する場合においては、特段特殊な構造の撮像素子を用いなくとも、距離を測定することは可能であると共に、将来撮像素子の性能が向上すれば、距離の測定も可能になり、距離を測定するための画素をこのように構成しても構わない。   A normal CMOS or CCD can receive near-infrared rays and ultraviolet rays, and the current imaging device has a time for the near-infrared rays and ultraviolet rays to be reflected back to the subject due to its operation speed. Although there is a problem with the measurement accuracy to measure, when measuring a relatively long distance using strong near infrared rays or ultraviolet rays, the distance can be obtained without using an image sensor with a special structure. Can be measured, and if the performance of the imaging device is improved in the future, the distance can be measured, and the pixel for measuring the distance may be configured in this way.

また、上記実施形態では、検出した被写体に追従してAFを行うように構成したが、このようではなくとも構わない。
例えば、検出した被写体に追従して、単に特定のマークを重畳して表示してもよく、これにより被写体がどのように動いているのか解り易く表示することができる。
In the above embodiment, the AF is performed following the detected subject. However, this need not be the case.
For example, a specific mark may be superimposed and displayed following the detected subject, thereby making it easy to understand how the subject is moving.

また、特許第3750499号のように検出した被写体を中心として特定の領域のズームを行い切り出すようにフレーミングを追従して行うように構成(オートフレーミング)しても良く、これにより被写体が頻繁に動きフレーミングを合わせ続け難いような状況であっても、適当となるフレーミングを継続することができる。   Further, as in Japanese Patent No. 3750499, it may be configured to perform framing following auto-framing so that a specific area is zoomed and cut out with the detected object as a center (automatic framing). Even in situations where it is difficult to keep framing together, appropriate framing can be continued.

また、上記したAF追従、特定マークの追従、フレーミングの追従を単独で行うばかりではなく、必要に応じて組み合わせて使用しても良い。   Further, not only AF tracking, tracking of a specific mark, and tracking of framing described above may be performed alone, but they may be used in combination as necessary.

また、上記実施形態では、プログラムが、それぞれメモリ等に予め記憶されているものとして説明した。しかし、撮像装置1を、装置の全部又は一部として動作させ、あるいは、上述の処理を実行させるためのプログラムを、フレキシブルディスク、CD−ROM(Compact Disk Read-Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disk)、MO(Magneto Optical disk)などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、これを別のコンピュータにインストールし、上述の手段として動作させ、あるいは、上述の工程を実行させてもよい。   In the above-described embodiment, the program is described as being stored in advance in a memory or the like. However, a program for operating the imaging device 1 as all or part of the device or executing the above-described processing is a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disk Read-Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disk). ), Stored on a computer-readable recording medium such as MO (Magneto Optical disk), etc., installed on another computer, operated as the above-mentioned means, or may execute the above-mentioned steps .

さらに、インターネット上のサーバ装置が有するディスク装置等にプログラムを格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するものとしてもよい。   Furthermore, the program may be stored in a disk device or the like included in a server device on the Internet, and may be downloaded onto a computer by being superimposed on a carrier wave, for example.

本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the imaging device which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す撮像装置が被写体を撮像する例を示す図である。It is a figure which shows the example which the imaging device shown in FIG. 1 images a to-be-photographed object. 撮像装置が被写体を撮像したときの画像を示す図であり、(a)は、撮像装置が取得した被写体のカラー画像を示し、(b)は、撮像装置が取得した距離画像を示す。It is a figure which shows an image when an imaging device image | photographs a to-be-photographed object, (a) shows the color image of the to-be-photographed object which the imaging device acquired, (b) shows the distance image which the imaging device acquired. 図1に示す撮像素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the image pick-up element shown in FIG. 図1に示す撮像装置が備えるカラー画像取得部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the color image acquisition part with which the imaging device shown in FIG. 1 is provided. 図5に示すカラー画像取得部の画素回路の構成を示す。6 shows a configuration of a pixel circuit of the color image acquisition unit shown in FIG. 図1に示す撮像装置が備える距離画像取得部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the distance image acquisition part with which the imaging device shown in FIG. 1 is provided. 図7に示す距離画像取得部の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of the distance image acquisition part shown in FIG. 図7に示す距離画像取得部の画素回路の構成を示す図であり、(a)は、画素回路のフォトダイオード及びその周辺の断面を示し、(b)は、(a)の等価回路を示す。8A and 8B are diagrams illustrating a configuration of a pixel circuit of the distance image acquisition unit illustrated in FIG. 7, in which FIG. 7A illustrates a photodiode and a cross-section of the periphery of the pixel circuit, and FIG. 8B illustrates an equivalent circuit of FIG. . 撮像エリア内に設定された追従領域を示す図である。It is a figure which shows the tracking area | region set in the imaging area. 図1に示すCPUが実行するAF処理を示すフローチャート(その1)である。FIG. 3 is a flowchart (No. 1) illustrating an AF process executed by a CPU illustrated in FIG. 1. FIG. 図1に示すCPUが実行するAF処理を示すフローチャート(その2)である。FIG. 3 is a flowchart (No. 2) showing an AF process executed by a CPU shown in FIG. 1. FIG. 撮像装置の具体的な動作(その1)を示す図であり、(a)は、不揮発性メモリに記憶されているカラー画像と追従領域周辺に設定された各領域を示し、(b)は、データ処理部から取得したカラー画像と追従領域周辺に設定された各領域を示し、(c)は、移動した被写体の動きベクトルを示す。It is a figure which shows the specific operation | movement (the 1) of an imaging device, (a) shows each area | region set around the color image and tracking area | region memorize | stored in the non-volatile memory, (b) The color image acquired from the data processing unit and each area set around the tracking area are shown, and (c) shows the motion vector of the moved subject. 撮像装置の具体的な動作(その2)を示す図であり、(a)は、不揮発性メモリに記憶されている距離画像と追従領域周辺に設定された各領域を示し、(b)は、データ処理部から取得した距離画像と追従領域周辺に設定された各領域を示し、(c)は、移動した被写体の動きベクトルを示す。It is a figure which shows the specific operation | movement (the 2) of an imaging device, (a) shows each area | region set around the distance image and tracking area | region memorize | stored in the non-volatile memory, (b) The distance image acquired from the data processing unit and each area set around the tracking area are shown, and (c) shows the motion vector of the moved subject. 撮像装置の具体的な動作(その3)を示す図であり、(a)は、2つのカラー画像を比較した結果、取得した動きベクトルと、2つの距離画像を比較した結果、取得した動きベクトルとの関係を示し、(b)は、移動させた追従領域を示す。It is a figure which shows the specific operation | movement (the 3) of an imaging device, (a) is a motion vector acquired as a result of comparing two color images as a result of comparing two color images. (B) shows the moved tracking area. 撮像装置の応用例として、撮像エリアから外れた被写体を追従するようにした場合の撮像装置の構成を示す図である。As an application example of the imaging apparatus, it is a diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus in a case where a subject outside the imaging area is tracked. 図16に示す撮像部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the imaging part shown in FIG. 形状が変化する被写体を示す図である。It is a figure which shows the to-be-photographed object to which a shape changes. 被写体の前を、被写体の同じエントロピーを有する物体が横切る例を示す図である。It is a figure which shows the example which the object which has the same entropy of a to-be-photographed object crosses in front of a to-be-photographed object. 被写体が撮像装置から遠ざかる例を示す図である。It is a figure which shows the example to which a to-be-photographed object moves away from an imaging device.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・撮像装置、2・・・被写体、11・・・センサ部、14・・・フラッシュ制御部、15・・・撮像制御部、20・・・データ処理部、24・・・CPU、23・・・不揮発性メモリ、102、103・・・素子駆動部、200・・・カラー画像取得部、300・・・距離画像取得部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Imaging device, 2 ... Subject, 11 ... Sensor part, 14 ... Flash control part, 15 ... Imaging control part, 20 ... Data processing part, 24 ... CPU, 23: Non-volatile memory, 102, 103: Element drive unit, 200: Color image acquisition unit, 300: Distance image acquisition unit

Claims (18)

被写体を繰り返し撮像する撮像素子と、
前記撮像素子により取り込まれた前記被写体の画像から、視覚で得られる前記被写体の視覚情報を含めて前記被写体の形状を表した第1の画像を取得する第1の画像取得部と、
前記撮像素子により取り込まれた前記被写体の画像から、前記被写体までの距離情報を含めて前記被写体の形状を表した第2の画像を取得する第2の画像取得部と、
前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記第1の画像取得部が取得した前記第1の画像又は前記第2の画像取得部が取得した第2の画像に基づいて前記被写体の位置の変化を検出する位置変化検出部と、
前記位置変化検出部が前記被写体の位置の変化を検出したとき、前記被写体を追尾して、特定の制御を行うための追従領域を移動させる追従領域移動部と、を備えた、
ことを特徴とする撮像装置。
An image sensor that repeatedly images a subject;
A first image acquisition unit for acquiring a first image representing the shape of the subject including visual information of the subject obtained visually from the image of the subject captured by the imaging device;
A second image acquisition unit that acquires a second image representing the shape of the subject including distance information to the subject from the image of the subject captured by the imaging device;
Each time the image sensor performs imaging, the position of the subject is changed based on the first image acquired by the first image acquisition unit or the second image acquired by the second image acquisition unit. A position change detection unit to detect;
A tracking region moving unit that tracks the subject and moves a tracking region for performing specific control when the position change detection unit detects a change in the position of the subject.
An imaging apparatus characterized by that.
前記追従領域移動部は、前記特定の制御として、オートフォーカス制御を行い、前記追従領域に対するオートフォーカス制御を行いながら画像を取得し続ける、
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The tracking area moving unit performs autofocus control as the specific control, and continues to acquire an image while performing autofocus control on the tracking area.
The imaging apparatus according to claim 1.
前記追従領域移動部は、前記特定の制御として、所定画像の重畳表示制御を行い、前記追従領域に前記所定画像を重畳して表示を行い続ける、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
The follow-up area moving unit performs superimposed display control of a predetermined image as the specific control, and continues to display the predetermined image superimposed on the follow-up area.
The imaging apparatus according to claim 1 or 2, wherein
前記追従領域移動部は、前記特定の制御として、オートフレーミング制御を行い、前記追従領域に対応させてフレームを追従させ続ける、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。
The tracking area moving unit performs auto framing control as the specific control, and keeps the frame following the tracking area.
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus is an image pickup apparatus.
前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記第1の画像取得部が取得した前記第1の画像と前記第2の画像取得部が取得した第2の画像とを記憶する記憶部を備え、
前記位置変化検出部は、前記記憶部に記憶された前記第1の画像と前記第1の画像取得部が新たに取得した前記第1の画像とを比較するとともに、前記記憶部に記憶された前記第2の画像と前記第2の画像取得部が新たに取得した前記第2の画像とを比較することにより、いずれか一方の比較結果に基づいて前記被写体の位置の変化を検出する、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。
A storage unit that stores the first image acquired by the first image acquisition unit and the second image acquired by the second image acquisition unit each time the imaging element performs imaging;
The position change detection unit compares the first image stored in the storage unit with the first image newly acquired by the first image acquisition unit, and is stored in the storage unit. Detecting a change in the position of the subject based on one of the comparison results by comparing the second image and the second image newly acquired by the second image acquisition unit;
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus is an image pickup apparatus.
前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記記憶部に記憶された前記第1の画像に含まれる前記被写体と前記第1の画像取得部が新たに取得した前記第1の画像に含まれる前記被写体とを比較し、比較した2つの第1の画像にそれぞれ含まれる前記被写体の位置関係をパターンマッチングにより解析する第1の解析方法に従って、前記被写体の位置の変化を検出する、
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
The position change detector is configured to acquire the first object newly acquired by the subject and the first image acquisition unit included in the first image stored in the storage unit each time the image sensor performs imaging. A change in the position of the subject is detected in accordance with a first analysis method that compares the subject included in the two images and analyzes the positional relationship of the subject included in each of the two compared first images by pattern matching. To
The imaging apparatus according to claim 5.
前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記記憶部に記憶された前記第1の画像と前記第1の画像取得部が新たに取得した前記第1の画像とを比較し、前記撮像領域を複数の小領域に区分して区分された各小領域のエントロピーを取得することにより比較した2つの第1の画像に含まれる前記被写体の位置関係を解析する第2の解析方法に従って、前記被写体の位置の変化を検出する、
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
The position change detection unit compares the first image stored in the storage unit with the first image newly acquired by the first image acquisition unit every time the image sensor performs imaging. Then, a second analysis for analyzing the positional relationship of the subject included in the two first images compared by obtaining the entropy of each of the divided small areas by dividing the imaging area into a plurality of small areas. Detecting a change in the position of the subject according to a method;
The imaging apparatus according to claim 5.
前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記記憶部に記憶された前記第1の画像に含まれる前記被写体と前記第1の画像取得部が新たに取得した前記第1の画像に含まれる前記被写体とを比較し、前記撮像領域を複数の小領域に区分して区分された各小領域の色差信号を取得することにより比較した2つの第1の画像に含まれる前記被写体の位置関係を解析する第3の解析方法に従って、前記被写体の位置の変化を検出する、
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
The position change detector is configured to acquire the first object newly acquired by the subject and the first image acquisition unit included in the first image stored in the storage unit each time the image sensor performs imaging. The subject included in the first image is included in the two first images compared by comparing the subject included in the image and obtaining the color difference signal of each small region divided by dividing the imaging region into a plurality of small regions. Detecting a change in the position of the subject according to a third analysis method for analyzing the positional relationship of the subject;
The imaging apparatus according to claim 5.
前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記記憶部に記憶された前記第1の画像又は前記第2の画像と前記第1の画像取得部又は前記第2の画像取得部が新たに取得した画像とを比較して、前記被写体の前後を横切る他の物体を検出した場合、前記記憶部に記憶された前記第1の画像に含まれる前記被写体と前記第1の画像取得部が新たに取得した前記第1の画像に含まれる前記被写体とを比較し、前記第3の解析方法を選択し、選択した第3の解析方法に従って、前記被写体の位置の変化を検出する、
ことを特徴とする請求項8に記載の撮像装置。
The position change detection unit acquires the first image or the second image and the first image acquisition unit or the second image acquisition stored in the storage unit every time the image sensor performs imaging. And the first image stored in the storage unit and the first image when another object crossing the front and rear of the subject is detected by comparing the image with the newly acquired image by the unit The acquisition unit compares the subject included in the first image newly acquired, selects the third analysis method, and detects a change in the position of the subject according to the selected third analysis method. ,
The imaging apparatus according to claim 8.
前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記記憶部に記憶された前記第2の画像と前記第2の画像取得部が新たに取得した前記第2の画像とを比較し、比較した2つの第2の画像にそれぞれ含まれる前記被写体の位置関係をパターンマッチングにより解析する第1の解析方法に従って、前記被写体の位置の変化を検出する、
ことを特徴とする請求項5乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置。
The position change detection unit compares the second image stored in the storage unit with the second image newly acquired by the second image acquisition unit every time the image sensor performs imaging. And detecting a change in the position of the subject according to a first analysis method for analyzing the positional relationship of the subject included in each of the two compared second images by pattern matching.
The image pickup apparatus according to claim 5, wherein the image pickup apparatus is an image pickup apparatus.
前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記記憶部に記憶された前記第2の画像と前記第2の画像取得部が新たに取得した前記第2の画像とを比較し、前記撮像領域を複数の小領域に区分して区分された各小領域のエントロピーを取得することにより比較した2つの第2の画像に含まれる前記被写体の位置関係を解析する第2の解析方法に従って、前記被写体の位置の変化を検出する、
ことを特徴とする請求項5乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置。
The position change detection unit compares the second image stored in the storage unit with the second image newly acquired by the second image acquisition unit every time the image sensor performs imaging. Then, a second analysis for analyzing the positional relationship of the subject included in the two second images compared by acquiring the entropy of each of the divided small areas by dividing the imaging area into a plurality of small areas. Detecting a change in the position of the subject according to a method;
The image pickup apparatus according to claim 5, wherein the image pickup apparatus is an image pickup apparatus.
前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、前記記憶部に記憶された前記第1の画像又は前記第2の画像と前記第1の画像取得部又は前記第2の画像取得部が新たに取得した画像とを比較して、前記被写体の形状の変化を検出した場合、前記第2の解析方法に従って、前記記憶部に記憶された前記第2の画像と前記第2の画像取得部が新たに取得した前記第2の画像との比較結果に基づいて、前記被写体の位置の変化を検出する、
ことを特徴とする請求項11に記載の撮像装置。
The position change detection unit acquires the first image or the second image and the first image acquisition unit or the second image acquisition stored in the storage unit every time the image sensor performs imaging. The second image stored in the storage unit and the second image according to the second analysis method when a change in the shape of the subject is detected by comparing the newly acquired image with the image A change in the position of the subject is detected based on a comparison result with the second image newly acquired by the acquisition unit;
The imaging apparatus according to claim 11.
前記位置変化検出部は、前記撮像素子が撮像を行う毎に、
前記第1の画像取得部、前記第2の画像取得部が、それぞれ、第1の画像、第2の画像を取得する毎に、前記記憶部に記憶した複数の前記被写体の位置データに基づいて前記被写体の移動方向の範囲を設定し、
前記第1の画像取得部が新たに取得した前記第1の画像に含まれる前記被写体の位置、前記第2の画像取得部が新たに取得した前記第2の画像に含まれる前記被写体の位置が、設定した移動方向の範囲外のときは、新たに取得した前記被写体の位置データを破棄し、判別した移動方向の範囲内のときにのみ、新たに取得した前記被写体の位置データを前記記憶部に記憶する、
ことを特徴とする請求項5乃至12のいずれか1項に記載の撮像装置。
Each time the position change detection unit captures an image,
Each time the first image acquisition unit and the second image acquisition unit acquire the first image and the second image, respectively, based on the position data of the plurality of subjects stored in the storage unit. Set the range of movement direction of the subject,
The position of the subject included in the first image newly acquired by the first image acquisition unit, and the position of the subject included in the second image newly acquired by the second image acquisition unit When the position is outside the set moving direction, the newly acquired position data of the subject is discarded, and only when the position is within the determined moving direction, the newly acquired position data of the subject is stored in the storage unit. Remember
The image pickup apparatus according to claim 5, wherein the image pickup apparatus is an image pickup apparatus.
前記撮像素子は、前記被写体で反射した光を受光して、前記第1の画像を取得するための第1の画素部と前記第2の画像を取得するための第2の画素部とを1画素ユニットとして、複数の画素ユニットが行列配置されて構成されたものであり、
前記第1の画像を取得するように複数の前記第1の画素部を駆動する第1の素子駆動部と、
前記第2の画像を取得するように複数の前記第2の画素部を駆動する第2の素子駆動部と、を備えた、
ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の撮像装置。
The image sensor receives light reflected by the subject, and includes a first pixel unit for acquiring the first image and a second pixel unit for acquiring the second image. As the pixel unit, a plurality of pixel units are arranged in a matrix.
A first element driving unit that drives the plurality of first pixel units so as to acquire the first image;
A second element driving unit that drives the plurality of second pixel units so as to acquire the second image.
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus is an image pickup apparatus.
前記各第1の画素部は、それぞれ、前記被写体で反射した光を色成分毎に受光して信号電荷を発生させ、前記色成分毎に発生した前記信号電荷を出力する複数の受光部からなり、
前記第1の素子駆動部は、前記色成分毎に前記複数の受光部を駆動するものである、
ことを特徴とする請求項14に記載の撮像装置。
Each of the first pixel units includes a plurality of light receiving units that receive the light reflected by the subject for each color component to generate a signal charge, and output the signal charge generated for each color component. ,
The first element driving unit drives the plurality of light receiving units for each of the color components.
The imaging apparatus according to claim 14.
前記第2の画像取得部は、
光を投光する投光部と、
前記投光部が投光する光を点滅させる撮像制御部と、
前記撮像素子の複数の第2の画素部と、
前記複数の前記第2の画素部を駆動する第2の素子駆動部と、
前記各第2の画素部から出力された信号電荷に基づいて前記被写体までの距離情報を取得する演算部と、を備え、
前記各第2の画素部は、前記投光部が投光して前記被写体で反射した点滅光を受光して信号電荷を生成し、生成した信号電荷を前記投光部が点灯している期間に受光した反射光により発生した第1の信号電荷と前記投光部が消灯している期間に受光した反射光により発生した第2の信号電荷とに分けて出力し、
前記演算部は、前記各第2の画素部が出力した前記第1の信号電荷の量と前記第2の信号電荷の量とに基づいて、前記投光部が点灯してから前記受光部が反射光を受光するまでの遅れ時間を計測し、計測した遅れ時間に基づいて、前記被写体までの距離情報を取得する、
ことを特徴とする請求項14又は15に記載の撮像装置。
The second image acquisition unit includes:
A light projecting unit that projects light;
An imaging control unit that blinks the light projected by the light projecting unit;
A plurality of second pixel portions of the image sensor;
A second element driving unit for driving the plurality of second pixel units;
A calculation unit that obtains distance information to the subject based on the signal charges output from each of the second pixel units,
Each of the second pixel units generates a signal charge by receiving the flashing light projected from the light projecting unit and reflected by the subject, and the generated signal charge is a period during which the light projecting unit is lit. The first signal charge generated by the reflected light received in the light and the second signal charge generated by the reflected light received during the period when the light projecting part is turned off are output separately.
Based on the amount of the first signal charge and the amount of the second signal charge output from each second pixel unit, the arithmetic unit turns on the light projecting unit and then turns on the light receiving unit. Measure the delay time until the reflected light is received, and obtain distance information to the subject based on the measured delay time.
The imaging apparatus according to claim 14 or 15, wherein
撮像素子に被写体を繰り返し撮像させるステップと、
前記撮像素子が撮像を行う毎に取りこまれた画像から、視覚で得られる前記被写体の視覚情報を含めて前記被写体の形状を表した第1の画像を取得するステップと、
前記撮像素子が撮像を行う毎に取りこまれた画像から、前記被写体までの距離情報を含めて前記被写体の形状を表した第2の画像を取得するステップと、
前記撮像素子が撮像を行う毎に取得した前記第1の画像又は前記第2の画像に基づいて前記被写体の位置の変化を検出するステップと、
前記被写体の位置の変化を検出したとき、前記被写体を追尾するように設定された、特定の制御を行うための追従領域を移動させるステップと、を備えた、
ことを特徴とする撮像装置の被写体追従方法。
Causing the image sensor to repeatedly image the subject;
Obtaining a first image representing the shape of the subject including visual information of the subject obtained visually from an image captured each time the image sensor performs imaging;
Obtaining a second image representing the shape of the subject, including distance information to the subject, from an image captured each time the image sensor performs imaging;
Detecting a change in the position of the subject based on the first image or the second image acquired each time the image sensor performs imaging;
Moving a follow-up area for performing specific control, which is set to track the subject when detecting a change in the position of the subject,
An object tracking method for an imaging apparatus.
コンピュータに、
撮像素子に被写体を繰り返し撮像させる手順、
前記撮像素子が撮像を行う毎に取りこまれた画像から、視覚で得られる前記被写体の視覚情報を含めて前記被写体の形状を表した第1の画像を取得する手順、
前記撮像素子が撮像を行う毎に取りこまれた画像から、前記被写体までの距離情報を含めて前記被写体の形状を表した第2の画像を取得する手順、
前記被写体を撮影する毎に取得した前記第1の画像又は前記第2の画像に基づいて前記被写体の位置の変化を検出する手順、
前記被写体の位置の変化を検出したとき、前記被写体を追尾するように設定された、特定の制御を行うための追従領域を移動させる手順、
を実行させるためのプログラム。
On the computer,
A procedure for repeatedly imaging a subject with an image sensor;
A procedure for acquiring a first image representing the shape of the subject including visual information of the subject obtained visually from an image captured each time the image sensor performs imaging,
A procedure for acquiring a second image representing the shape of the subject including distance information to the subject from an image captured each time the image sensor performs imaging,
A procedure for detecting a change in the position of the subject based on the first image or the second image acquired each time the subject is photographed;
A procedure for moving a tracking area for performing specific control, which is set to track the subject when detecting a change in the position of the subject;
A program for running
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