JP2010050657A - 映像信号処理装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手動でのフォーカス調整を容易に行える映像信号処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光学系を通して被写体からの光を受光して光電変換し映像信号を出力する撮像手段と、映像信号に信号処理を行って出力する信号処理部と、光学系のフォーカス位置を検出するフォーカス位置検出手段と、光学系の被写界深度を検出する被写界深度検出手段と、被写体との距離を測定する測距手段と、フォーカス位置、被写界深度および距離に基づいて、被写体にフォーカスが合った状態であるか判断し、フォーカスが合った状態のときに、フォーカスが合っていないときよりも強く映像信号に対して輪郭強調処理を行うよう信号処理部を制御する制御部と、を備えた構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビューファインダに供給される映像信号を処理し、ビューファインダを見ながらのフォーカス調整を容易に行えるようにした映像信号処理装置、及び映像信号処理装置を搭載した撮像装置に関する。

従来、ビデオカメラ等の撮像装置における手動でのフォーカス調整を容易に行う方法として、ビューファインダへ供給する映像信号を所定の倍率で拡大し表示を行うものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１８９１３６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、映像信号を所定の倍率で拡大する為、映像全体を確認しながらフォーカス調整を行うことができない課題があった。

また、近年の撮像素子の高画素化による解像度の向上により、映像の高周波成分が増加し、フォーカス調整が行い難いという課題もあった。

このような課題に対して、本発明の映像信号処理装置は、映像信号を拡大することなく、手動でのフォーカス調整を容易に行える状況の提供を目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明の撮像装置は、光学系を通して被写体からの光を受光して光電変換し映像信号を出力する撮像手段と、映像信号に信号処理を行って出力する信号処理部と、光学系のフォーカス位置を検出するフォーカス位置検出手段と、光学系の被写界深度を検出する被写界深度検出手段と、被写体との距離を測定する測距手段と、フォーカス位置、被写界深度および距離に基づいて、被写体にフォーカスが合った状態であるか判断し、フォーカスが合った状態のときに、フォーカスが合っていないときよりも強く映像信号に対して輪郭強調処理を行うよう信号処理部を制御する制御部と、を備えた構成とした。

本発明の撮像装置によれば、現在撮影中の画面中央付近にある被写体と撮像装置との距離情報と、レンズから得られる被写界深度及び焦点距離の情報とから、画面中央付近の被写体に対してフォーカス状態の判断を行い、フォーカスが合っていると判断できるフォーカス規定領域内にある場合にのみ映像信号の輪郭部分を強調させることで、現在のフォーカスが合っているか否かを撮影者に判別し易くし、フォーカス調整を容易に行うことができる。また、高周波成分を多く含んだ映像信号においても、フォーカスが合った付近においてのみ被写体の輪郭強調を行う為、手動によるフォーカス調整を容易に行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明を適用したビデオカメラの構成例を示すブロック図である。撮像装置１７としてのビデオカメラは、レンズ部１１、撮像手段１２、信号処理部１３、制御部１５及び、測距センサ１６を備えている。レンズ部１１は、レンズ、絞りおよびこれらを撮影者が操作するためのフォーカスリング、絞りリングを備えている。また、フォーカスリングを操作したことによるレンズの位置を示す情報が、フォーカス位置情報として出力される。同様に、絞りリングを操作したことによる絞りの状態を示す情報が、絞り値情報として出力される。レンズ部１１は、ビデオカメラに対して着脱可能に構成されていてもよい。撮像手段１２は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を備えており、レンズ部１１を通して入射した被写体からの光を光電変換し、映像信号として出力する。

測距センサ１６は、センサから被写体までの距離を測定し、距離情報として出力する。図３は、測距センサ１６が距離を測定する方向を示す図である。図中では、撮像手段１２が撮像した映像信号において、測距センサ１６が距離を測定する領域を破線で示している。このように、映像信号中の測距センサ１６は、図３に示すような画面中央付近の距離の測定を行っている。

被写体からの光は、レンズ部１１を通して撮像手段１２に入射され電気信号に変換される。電気信号は、信号処理部１３において信号の増幅やブラックバランス、ホワイトバランス、ガンマ補正、ニー補正、色補正といった信号処理が行われ、映像信号として出力される。信号処理された映像信号は外部に出力され、必要に応じて符号化処理、記録処理等が行われる。

この映像信号は、ビューファインダ１４へと供給される。ビューファインダ１４は、供給される映像信号を表示する。撮影者は、ビューファインダ１４を見ながらフォーカスリングおよび絞りリングを操作し、フォーカスや絞りの調整を行う。なお、ビューファインダ１４は、ビデオカメラの構成に含めてもよい。

制御部１５は、ビデオカメラ全体の制御を行う。本実施の形態のビデオカメラにおいては、撮影者が２つのモードを選択可能であるものとする。２つのモードとは、フォーカスが合っているときに輪郭強調処理を行う合焦点強調モードと、この処理を行わない通常モードである。制御部１５は、ユーザがいずれのモードを選択したかを記憶しておき、合焦点強調モードを選択した場合には、絞り値情報、フォーカス位置情報および距離情報に基づいて、信号処理部１３における輪郭強調処理の制御を行う。

信号処理部１３は、ビューファインダ１４に対して出力する映像信号においては、更にフォーカス調整用に輪郭強調処理を施している。以下、その詳細について説明する。

制御部１５は、絞り値情報、フォーカス位置情報および距離情報を取得し、取得した情報を元にフォーカス調整が合っている状態付近とするフォーカス規定領域内に、フォーカス位置があるか否かの判断を行う。この判断結果を用いて、フォーカス位置がフォーカス規定領域内にあるときに輪郭強調処理を施す制御を行う。このようにすることで、撮影者によるフォーカス調整を行い易くさせている。

次に、本実施の形態のビデオカメラにおいて行われるフォーカス調整用輪郭強調の制御処理について、図２のフローチャートを参照して説明する。

最初にステップ３０において制御部１５は、合焦点強調モードが選択されているかどうか判断する。合焦点強調モードが選択されている場合には、ステップ３１へ進む。通常モードの場合は、ステップ３５へと進む。なお、合焦点強調モードの選択方法の例としては、制御部１５におけるオンスクリーンメニューによる設定がある。

ステップ３１において制御部１５は、測距センサ１６から図３に示すような画面中央付近の被写体との距離情報を取得し、ステップ３２へと進む。

ステップ３２において制御部１５は、レンズ部１１から現在のフォーカス位置情報と絞り値情報とを取得しステップ３３へ進む。

ステップ３３において制御部１５は、ステップ３１及び、ステップ３２において取得した被写体との距離情報、レンズ部１１のフォーカス位置情報および絞り値情報を用いて、フォーカス規定領域を算出する。フォーカス規定領域とは、現在の被写体に対する映像のフォーカスが合った状態およびフォーカスが合う領域に近い前後の状態におけるフォーカス位置の範囲である。フォーカスが合った状態は、レンズ部１１のフォーカス位置情報と測距センサ１６からの距離情報との比較によって判断する事ができる。すなわち、フォーカス位置情報が距離情報と等しくなるときに、フォーカスが合っていると判断できる。また、映像のフォーカスが合った状態を左右する映像の被写界深度を求める。映像の被写界深度は、レンズ部１１の絞りの状態によって変化するため、絞り値情報を用いて被写界深度を求める。図５は、カメラと被写体との距離とフォーカス位置の関係および被写界深度の一例を示した図である。被写界深度とは、フォーカスが合った状態を保つことができる距離（奥行き）の範囲であり、レンズの絞り値が低い（絞りが開いている）場合は、被写界深度が浅くフォーカスが合う状態の距離（奥行き）が狭い。逆に、絞り値が高い（絞りが絞られている）場合は、被写界深度が深くフォーカスが合った状態の距離（奥行き）が広い状態となる。フォーカス位置を含む被写界深度の範囲の被写体にはフォーカス位置が合っていると判断できる。本実施の形態では、フォーカス位置を中心とする被写界深度の範囲の両端に、任意のフォーカス余裕度を加え、これをフォーカス規定領域とする。なお、フォーカス余裕度は０でもよい。フォーカス規定領域を算出したら、ステップ３４へと進む。

ステップ３４において制御部１５は、現在の映像がフォーカスが合った状態か否かの判断を行う。ビデオカメラと被写体との距離、すなわち距離情報がフォーカス規定領域内にある場合は、フォーカスが合った状態もしくはそれに近いフォーカス規定領域内と判断し、ステップ３６へと進む。逆に、フォーカス規定領域外にある場合は、フォーカスが合っていない（ぼけた）状態にあると判断し、ステップ３７へと進む。

ステップ３６において制御部１５は、映像信号の中央付近の領域に対して輪郭強調処理を行うように信号処理部１３に対して制御を行い、処理を終了する。輪郭強調処理を行う領域は、測距センサ１６が測距する領域と等しく、画面の中央付近の領域となる。

ステップ３７において制御部１５は、映像信号に対して行う輪郭強調処理を行わないように信号処理部１３に対して制御を行い、処理を終了する。

ステップ３５において制御部１５は、通常モードにおける処理として、映像全体の映像信号に対して被写体の輪郭強調処理を行うように信号処理部１３に対して制御を行い、処理を終了する。

上記の処理ステップを一定周期毎、例えばビデオカメラの撮像周期毎に繰り返し実行する事で、フォーカスが合った状態付近でのみ被写体の輪郭が強調され、フォーカスが合っていない状態では被写体の輪郭強調が解除されるようになる。よって、フォーカスが合っているときとそうでないときでビューファインダ１４へ供給される映像信号の輪郭に強弱の差が大きくなり、フォーカスが合った状態をより判断し易くなる。結果、フォーカス調整し易くなるという効果が得られる。図４は、フォーカスが合った状態及び、合っていない状態を示す概念図である。フォーカスが合っていない状態では、被写体ボケによる影響で輪郭部分が薄く表現されているが、フォーカスが合っている状態では、被写体の輪郭部分に輪郭強調が施された結果、フォーカスが合っていない状態に比べ輪郭部分が強調されており、フォーカスが合っているか否かが一目瞭然であるのがわかる。

このように本発明においては、現在の映像がフォーカスが合った状態であるか否かの判断に基づいて、フォーカスが合う状態もしくはそれに近い場合にのみ映像の中央付近の映像信号に被写体の輪郭強調処理を施すことで、撮影者がフォーカスが合った状態を判断し易い状況を提供する。逆に、フォーカスが合っていない（ぼけた）状態になっている場合には、映像の輪郭強調を解除することでより映像のぼかし状態を助長させる。これによりフォーカス状態の強弱をより強調でき、フォーカス調整のし易さを向上できるという効果が得られる。

なお、本実施の形態では、フォーカスが合った状態における輪郭強調処理を行う領域は画面の中央付近の領域としたが、フォーカスが合った状態では画面全体に輪郭強調を行い、フォーカスが合っていない状態では輪郭強調を行わないようにしてもよい。また、フォーカスが合っていない状態でも輪郭強調を行うが、フォーカスが合っている状態ではより強く輪郭強調処理を行うようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、フォーカス調整用輪郭強調の制御処理において、ステップ３３ではフォーカス位置を中心とする被写界深度の範囲の両端に任意のフォーカス余裕度を加え、これをフォーカス規定領域とし、ステップ３４では距離情報がフォーカス規定領域内にある場合は、フォーカスが合った状態と判断するものとしたが、これを次のようにしてもよい。すなわち、ステップ３３では距離情報を中心とする被写界深度の範囲の両端に任意のフォーカス余裕度を加え、これをフォーカス規定領域とし、ステップ３４ではフォーカス位置がフォーカス規定領域内にある場合は、フォーカスが合った状態と判断してもよい。

なお、本実施の形態では、フォーカス位置を中心とする被写界深度の範囲の両端に、任意のフォーカス余裕度を加え、これをフォーカス規定領域としたが、フォーカス位置は必ずしも被写界深度の中心に位置するとは限らず、ビデオカメラの設計や各種パラメータに応じて、被写界深度が示す範囲内のどこかに位置していればよい。

なお、本発明において、輪郭強調制御処理の方法やこれを実行する為のプログラムの各ステップは、上記に記載された順序に沿って時系列的に行われる処理は勿論のこと、必ずしも時系列的に処理されなくとも並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

本発明の映像信号処理装置及び撮像装置によれは、撮像している被写体に対して撮影者がフォーカス調整を容易に行うことができるため、手動でフォーカス調整を行うような、動画を撮影するビデオカメラおよび静止画を撮影するデジタルスチルカメラ等にも適用可能である。

本発明の映像信号処理装置及び撮像装置の構成例を示すブロック図 本発明の映像信号処理装置及び撮像装置における輪郭強調制御処理の一手順を示したフローチャート 測距センサ１６が距離を測定する方向を示す図 フォーカスが合った状態及び、合っていない状態を示す概念図 カメラと被写体との距離とフォーカス位置の関係および被写界深度の一例を示した図

符号の説明

１１ レンズ部
１２ 撮像手段
１３ 信号処理部
１４ ビューファインダ
１５ 制御部
１６ 測距センサ
１７ 撮像装置

Claims (5)

1. 光学系を通して被写体からの光を受光して光電変換し映像信号を出力する撮像手段と、
   前記映像信号に信号処理を行って出力する信号処理部と、
   前記光学系のフォーカス位置を検出するフォーカス位置検出手段と、
   前記光学系の被写界深度を検出する被写界深度検出手段と、
   前記被写体との距離を測定する測距手段と、
   前記フォーカス位置、前記被写界深度および前記距離に基づいて、前記被写体にフォーカスが合った状態であるか判断し、フォーカスが合った状態のときに、フォーカスが合っていないときよりも強く前記映像信号に対して輪郭強調処理を行うよう前記信号処理部を制御する制御部と、
   を備えた撮像装置。
2. 前記制御部は、前記フォーカス位置を含む前記被写界深度の範囲に基づいてフォーカス規定領域を算出し、前記距離が前記フォーカス規定領域内にあるときに、フォーカスが合った状態と判断する、請求項１記載の撮像装置。
3. 前記制御部は、前記距離を含む前記被写界深度の範囲に基づいてフォーカス規定領域を算出し、前記フォーカス位置が前記フォーカス規定領域内にあるときに、フォーカスが合った状態と判断する、請求項１記載の撮像装置。
4. 被写体からの光を撮像手段に導く光学系と、
   前記光学系を通して前記被写体からの光を受光して光電変換し映像信号を出力する撮像手段と、
   前記映像信号に信号処理を行って出力する信号処理部と、
   前記光学系のフォーカス位置を検出するフォーカス位置検出手段と、
   前記光学系の被写界深度を検出する被写界深度検出手段と、
   前記被写体との距離を測定する測距手段と、
   前記フォーカス位置、前記被写界深度および前記距離に基づいて、前記被写体にフォーカスが合った状態であるか判断し、フォーカスが合った状態のときに、フォーカスが合っていないときよりも強く前記映像信号に対して輪郭強調処理を行うよう前記信号処理部を制御する制御部と、
   を備えた撮像装置。
5. 光学系を通して被写体からの光を受光した撮像手段により出力される映像信号が入力される入力部と、
   フォーカス位置検出手段が検出する前記光学系のフォーカス位置、被写界深度検出手段が検出する前記光学系の被写界深度、および測距手段が測定した前記被写体との距離に基づいて、前記被写体にフォーカスが合った状態であるか判断し、フォーカスが合った状態のときに、フォーカスが合っていないときよりも強く前記映像信号に対して輪郭強調処理を行うよう前記信号処理部を制御する制御部と、
   を備えた映像信号処理装置。