JP2011215258A - 撮像装置、af評価値算出方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】CMOSセンサ115は、光学レンズ装置111により第1の座標系の平面(歪曲補正前座標系の受光面)において結像する際に歪曲が生じた画像を原画像として撮像し、その原画像のデータ(歪曲RAW201)を出力する。CPU120は、原画像に対して歪曲補正が施された結果得られる補正画像(補正YUV203)の第2の座標系(歪曲補正後座標系)で、合焦すべき範囲であるAF検波領域を設定する。AF検波部151は、原画像のデータのうち、第2の座標系で表現された画素位置がAF検波領域内に含まれる1以上の画素のデータに基づいて、AF評価値を算出する。
【選択図】図2
Description
このようなAF処理の手法を、以下、「AF検波」と呼ぶ。AF検波により検出される評価値は、撮像画像の一領域から検出される。このような評価値を、以下、「AF評価値」と呼び、AF評価値が検出される当該一領域を、以下、「AF検波領域」と呼ぶ。即ち、AF検波領域内の各画素の各々に対応する画像信号に含まれる周波数成分の量が積分され、その結果得られる積分値がAF評価値として検出される。
また、このAF検波領域を設定するための枠が、ライフビュー画像上に設定される。このような枠を、以下、「AF枠」と呼ぶ。即ち、このようなライブビュー画像と共に表示されているAF枠に基づいて、AF検波領域が設定されることになる。
一方、AF検波は、歪曲補正前の撮像画像の座標系(以下、「歪曲補正前座標系」と呼ぶ)で行われる。
よって、歪曲補正後座標系のAF枠に対応して設定される実際のAF検波領域と、歪曲補正前座標系で本来設定されるべき理想的なAF検波領域との間には、ズレが生じてしまうことになる。
AF検波フィルタ部32は、Y生成部31により生成された画素単位の輝度成分から、周波数成分(直流成分を除く)を抽出して、AF検波値としてブロック積分部33に供給する。
ブロック積分部33は、AF検波フィルタ部32から画素単位で供給されるAF検波値のうち、AF検波領域内の各画素のAF検波値を積算することで、AF評価値を算出する。
センサ座標供給部34は、ブロック積分部33に供給されたAF検波値に対応する画素位置を、CMOSセンサ11の座標、即ち歪曲補正前座標系の座標としてブロック積分部33に通知する。すると、ブロック積分部33は、AF検波フィルタ部32から供給されたAF検波値が、AF検波領域内の画素に対応するものであるか否かを、センサ座標供給部34から通知される歪曲補正前座標系の座標に基づいて判断する。
ここで、デジタルの画像信号を、以下、「データ」と呼ぶ。そして、CMOSセンサ11から出力された画素単位のデータの1フレーム分の集合体、即ち、CMOSセンサ11の入力画角内の全画素のデータの集合体を、以下、「フレーム画像データ」と呼ぶ。メモリ14の記憶の単位は、このようなフレーム画像データとされている。
即ち、メモリ14は、CMOSセンサ11から出力されて前処理部12を介して供給されるフレーム画像データ51を記憶する。このフレーム画像データ51は、上述したように歪曲が生じているRAW画像の画像データである。そこで、このようなフレーム画像データ51を、以下、「歪曲RAW51」と呼ぶ。
ここで、フレーム画像データ52には依然として歪曲が生じている。そこで、このようなフレーム画像データ52を、以下、「歪曲YUV52」と呼ぶ。
しかしながら、図7に示すように、従来においては、歪曲補正後座標系のAF枠55に対応して実際のAF検波領域が設定される。即ち、正確なAF評価値を求めることは困難になるという問題があった。
所定の収差が生ずる光学レンズを有し、コントラストAF方式にて合焦を行う撮像装置において、
前記光学レンズにより歪曲が生じる画像を原画像として撮像し、当該原画像のデータを出力する撮像手段と、
この撮像手段により出力された前記原画像のデータに対して歪曲補正をする補正手段と、
この補正手段により歪曲補正された結果得られる補正画像のデータに対して、合焦すべき範囲を設定する設定手段と、
前記原画像のデータのうち、前記設定手段により設定された合焦すべき範囲内に含まれるデータに基づいて、AF評価値を算出するAF評価値算出手段と、
を備える撮像装置を提供する。
前記撮像手段から出力された前記原画像のデータに基づいて、前記原画像を構成する各画素にAF検波値を生成する第1の生成手段と、
この第1の生成手段により生成された前記各画素のAF検波値に対して、当該各画素の位置を前記原画像が属する座標系から前記補正画像が属する座標系に変換する変換手段と、
をさらに備え、
前記AF評価値算出手段は、前記第1の生成手段により生成された前記各画素のAF検波値のうち、前記変換手段により座標系が変換された前記画素の位置が前記合焦すべき範囲に含まれている1以上の画素のAF検波値を用いて、前記AF評価値を算出する算出手段と、
を備える撮像装置を提供する。
画像を表示する表示手段と、
前記補正手段によりデータとして生成された前記補正画像に対して、前記設定手段により設定された前記合焦すべき範囲を示す矩形の枠を前記表示手段に重畳させて表示するよう制御する表示制御手段と、
をさらに備える撮像装置を提供する。
前記AF評価値算出手段により算出されたAF評価値に基づいて、前記光学レンズの合焦制御を実行する合焦制御手段と、
さらに備える撮像装置を提供する。
撮像部から原画像のデータとして出力される、所定の収差が生ずる光学レンズにより歪曲が生ずる画像のデータを用いてコントラストAF方式による合焦を行うためのAF評価値を算出するAF評価値算出方法において、
前記撮像部により出力された前記原画像のデータに対して歪曲補正をする補正ステップと、
この補正ステップの処理により歪曲補正された結果得られる補正画像のデータに対して、合焦すべき範囲を設定する設定手段と、
前記原画像のデータのうち、前記設定ステップの処理により設定された合焦すべき範囲内に含まれるデータに基づいて、AF評価値を算出するAF評価値算出ステップと、
を含むAF評価値算出方法を提供する。
撮像部から原画像のデータとして出力される、所定の収差が生ずる光学レンズにより歪曲が生ずる画像のデータを用いてコントラストAF方式による合焦を行う撮像装置を制御するコンピュータを、
前記撮像部により出力された前記原画像のデータに対して歪曲補正をする補正手段と、
この補正手段により歪曲補正された結果得られる補正画像のデータに対して、合焦すべき範囲を設定する設定手段、
前記原画像のデータのうち、前記設定手段により設定された合焦すべき範囲内に含まれるデータに基づいて、AF評価値を算出するAF評価値算出手段、
として機能させるプログラムを提供する。
フォーカスレンズは、CMOSセンサ115の受光面に被写体像を結像させるため光学レンズである。ズームレンズは、焦点距離を一定の範囲で自在に変化させる光学レンズである。
このような所定の収差が生ずる光学レンズによりCMOSセンサ115の受光面に被写体像が結像される際に、上述した歪曲が生じる。
例えば、信号処理部118は、AF検波を実行する。AF検波の詳細については、図2以降の図面を参照して後述する。
RAM121は、CPU120が各処理を実行する際にワーキングエリアとして機能する。
ROM122は、撮像装置100が各処理を実行するのに必要なプログラムやデータを記憶する。
CPU120は、RAM121をワーキングエリアとして、ROM122に記憶されているプログラムとの協働により各種処理を実行する。
そして、CPU120は、信号処理部118を制御して、AF検波を実行する。AF検波の詳細については、図2以降の図面を参照して後述する。
操作部125は、受け付けた各種ボタンの操作に対応する信号を、CPU120に供給する。CPU120は、操作部125からの信号に基づいてユーザの操作内容を解析し、その操作内容に応じた処理を実行する。
例えば、撮像画像の記録の指示操作が割り当てられた釦が押下された場合、CPU120は、記録の指示があったと解釈し、後述する補正YUV203をメモリカード126等に記録させる。
このため、歪曲RAW201、歪曲YUV202、及び補正YUV203の各々は、図6の歪曲RAW51、歪曲YUV52、及び補正YUV53の各々と基本的に同様の構造を有している。
従って、以下、これらの説明は適宜省略し、主に、図6とは異なるAF検波部151について説明する。
AF検波フィルタ部172は、Y生成部161により画素単位で生成される輝度成分から、周波数成分(直流成分を除く)を抽出して、AF検波値としてブロック積分部163に供給する。
ブロック積分部163は、AF検波フィルタ部162から画素単位で供給されるAF検波値のうち、AF検波領域内の各画素のAF検波値を積算することで、AF評価値を算出する。
即ち、歪曲RAW201を構成する各画素のデータは、CMOSセンサ115から前処理部116を介して、走査方向の順番で順次信号処理部118に供給される。その結果、Y生成部161によって、画素単位で走査方向の順番で輝度成分が順次生成されて、AF検波フィルタ部162に供給される。
そこで、センサ座標供給部164は、画素単位で走査方向の順番でAF検波フィルタ部162に順次供給される輝度成分のCMOSセンサ115上の座標を、ROM122等から取得する。そして、センサ座標供給部164は、取得した当該座標を注目画素位置として、座標変形補正部165に供給する。
そこで、座標変形補正部165は、歪曲補正前座標系で示される注目画素位置の座標を、歪曲補正後座標系の座標、即ち、補正YUV203の座標(以下、「変形補正後座標」と呼ぶ)に変換する。
注目画素位置の変形補正後座標は、ブロック積分部163に供給される。すると、ブロック積分部163は、AF検波フィルタ部162から供給されたAF検波値が、AF検波領域内の画素に対応するものであるか否かを、座標変形補正部165から供給された注目画素位置の変形補正後座標に基づいて判断する。
具体的には本実施形態では、次のようなアルゴリズムに従って、歪曲補正前座標系の注目画素位置の座標は、変形補正後座標に変換される。
そして、ROM122等に予め記憶されているテーブルによる、実際の像高ihから理想的な像高に変換する関数を、Fdist(ih)と定義するものとする。
ここで、実際の像高ihは、式(1)のように表わされる。
ih = sqrt{(xs−xcent)^2+(ys−ysent)^2}
・・・(1)
この場合、歪曲補正前座標系における注目画素位置の座標(xs,ys)に対して、その変形補正後座標を(xi,yi)と記述すると、変形補正後座標のX座標xiは式(2)のように表わされ、変形補正後座標のY座標yiは式(3)のように表わされる。
xi = (xs−xcent)×Fdist(ih) + xcent
・・・(2)
yi = (ys−ycent)×Fdist(ih) + ycent
・・・(3)
ここで、便宜上、矢印261は、歪曲補正前座標系で表わされる歪曲YUV202の上に図示されている。
即ち、座標変形補正部165により、歪曲補正前座標系における各矢印261の各々で示されるライン位置が、歪曲補正後座標系における各矢印262の各々で示されるライン位置に変換されることになる。
このような変換は、歪曲補正部153による歪曲補正と等価の処理である。
即ち、歪曲補正部153は、CMOSセンサ115の入力画角と同サイズの歪曲YUV202の中から、歪曲した領域のデータを切り出す。なお、このようにして歪曲YUV202から切り出される領域を、以下、「YUV切出領域」と呼ぶ。次に、歪曲補正部153は、YUV切出領域のデータを変形補正することで、CMOSセンサ115の入力画角と同サイズの補正YUV203を生成する。
このため、矢印262は、便宜上、歪曲補正後座標系で表わされる補正YUV203の上に図示されている。
即ち、図3の手前側の補正YUV203の上に便宜的に描画された矢印262上の注目画素位置の変形補正後座標(xi,yi)が、図3の手前側の補正YUV203に設定された矩形のAF枠272内の実際のAF枠検波領域に存在するか否かが判定される。
この場合、CMOSセンサ115上の歪曲補正前座標系の視点からすると、実際のAF検波領域を設定するためのAF枠271の配置位置は、理想的なAF検波領域の配置位置と一致する。
即ち、この段落の冒頭に記載したブロック積分部163の処理は、歪曲補正前座標系における理想的な配置位置に存在するAF枠(図3の奥側の歪曲YUV202上の歪曲したAF枠271)内の領域を実際のAF検波領域として設定して、歪曲補正前座標系における注目画素位置の座標(図3の奥側の補正YUV203の上に便宜的に描画された矢印261上の座標)を用いてAF検波を行う処理と同様の効果を奏する。このようにして、AF検波領域をより理想的な位置に近付けて設定した上で、AF検波の実行が可能になる。
この場合、実際のAF検波領域の形状は歪曲したものとなるため、左上端と右下端の座標だけで、実際のAF検波領域を表現することは不可能である。
従って、注目画素位置がAF検波領域内か否かを判定する処理は煩雑となり、その分だけ、正確なAF評価値を求めることは困難になる。即ち、正確なAFの設定は困難になる。
この場合、実際のAF検波領域の形状は矩形のままであるため、例えば後述する図4のステップS21に示すように、歪曲補正後座標系における左上端と右下端の座標だけを特定するだけで、実際のAF検波領域を表現することができる。
その結果、後述する図4のステップS25に示すように、注目画素位置の変形補正後座標(xi,yi)と、左上端と右下端の座標とを比較するだけで、注目画素位置がAF検波領域内か否かを容易かつ正確に判定することができる。
これにより、特許文献1と比較して、より正確なAF評価値を求めることができ、ひいてはより正確なAFの設定が可能になる。
即ち、CMOSセンサ115から出力されて前処理部116を介してDRAM119に記憶された歪曲RAW201は、YUV生成部152により歪曲YUV202となり、さらに、歪曲補正部153により歪曲補正がなされて、補正YUV203となる。このような歪曲補正後座標系の補正YUV203上でAF枠は設定される。
設定されたAF枠は、補正YUV203と共に、表示制御部123の制御により表示部124に表示される。また、当該AF枠内の領域がAF検波領域として設定されて、ブロック積分部163に通知される。
なお、本実施形態では、AF枠は矩形の枠であり、歪曲補正後座標系の左上端の座標が(x0,y0)となり、歪曲補正後座標系の右下端の座標が(x1,y1)となるように設定されるものとする。この場合、AF検波領域は、歪曲補正後座標系の左上端の座標(x0,y0)と、歪曲補正後座標系の右下端の座標(x1,y1)とのみで表現することができる。
ここで、注目画素位置は、後述するステップS27の処理で更新されるが、ステップS22の処理後にステップS23の処理が実行された時点では、CMOSセンサ115の左上端の画素の画素位置が設定されている。
AF検波フィルタ部162は、注目画素位置の輝度成分から周波数成分(直流成分を除く)を抽出して、注目画素位置のAF検波値(以下、「Flt」と記述する)としてブロック積分部163に供給する。
このとき、座標変形補正部165は、上述した式(2)及び式(3)の演算を行うことで、歪曲補正後座標系で表現された注目画素位置、即ち注目画素位置の変形補正後座標(xi,yi)を算出し、ブロック積分部163に供給する。
そこで、ステップS23において、ブロック積分部163は、注目画素位置のAF検波値Flt及び変形補正後座標(xi,yi)を取得する。
即ち、ブロック積分部163は、注目画素位置の変形補正後座標(xi,yi)が、ステップS21の処理で歪曲補正後座標系において設定された矩形のAF検波領域内に含まれているか否かを判定する。
具体的には本実施形態では、次の式(4)と式(5)で示される不等式を両方とも満たすか否かが判定される。
y0 ≦ yi ≦ y1 ・・・(5)
このような場合、ステップS24においてNOであると判定されて、ステップS25の処理は実行されずに、即ち、ステップS23の処理で取得されたAF検波値Fltは積算されずに、処理はステップS26に進む。
このような場合、ステップS24においてYESであると判定されて、処理はステップS25に進む。
ステップS25において、ブロック積分部163は、これまでの積分値Sumに対して、ステップS23の処理で取得したAF検波値Fltを積算し、その積算値を新たな積分値Sumとする(Sum=Sum+Flt)。
ステップS27において、ブロック積分部163は、注目画素位置を走査方向に1画素分ずらす。これにより、処理はステップS23に戻され、それ以降の処理が繰り返される。
これにより、AF検波領域内の各輝度成分の各々に対応するAF検波値FLtが順次積分されて、積分値Sumが更新されていく。
そして、CMOSセンサ115においてフレーム内の最後に走査される画素の位置が注目画素位置になって、ステップS24の処理でNOであると判定されるか、或いは、ステップS25の処理が実行されると、次のステップS26においてYESであると判定されて、処理はステップS28に進む。
ステップS29において、CPU120は、当該AF評価値を用いて、レンズ制御及びAF枠表示制御を実行する。
これにより、AF処理は終了となる。
図5は、ライブビュー画像上のAF枠の表示例を示している。
図5に示すように、ライブビュー画像203は、補正YUV203の上に、複数のAF枠272が重畳されて構成される。
これらの複数のAF枠272のうち、合焦しているAF枠272Fが、合焦していないAF枠272Nとは異なる表示形態で表示される。
なお、合焦しているAF枠272Fの表示形態は、合焦していないAF枠272Nと区別してユーザが視認できる表示形態であれば足り、例えば、図5に示すように太線で表示してもよいし、線の色を変えて表示してもよい。
CMOSセンサ115は、光学レンズ装置111により第1の座標系の平面(歪曲補正前座標系の受光面)において結像する際に歪曲が生じた画像を原画像として撮像し、その原画像のデータ(歪曲RAW201)を出力する。
CPU120は、原画像に対して歪曲補正が施された結果得られる補正画像(補正YUV203)の第2の座標系(歪曲補正後座標系)で、合焦すべき範囲であるAF検波領域を設定する。
AF検波部151は、原画像のデータのうち、第2の座標系で表現された画素位置がAF検波領域内に含まれる1以上の画素のデータに基づいて、AF評価値を算出する。
即ち、AF検波領域を第2の座標系で表わす一方で、原画像の各画素の画素位置を第1の座標系で表わした状態で、AF検波を行うと、[発明が解決しようとする課題]で上述したように、AF枠に対応して設定される実際のAF検波領域と、理想的なAF検波領域との間にズレが生じる。即ち、AF検波領域を適切に設定することができない。
従って、AF検波領域を適切に設定するためには、AF検波領域と、原画像の各画素の画素位置との座標系をあわせる必要がある。
しかしながら、特許文献1のように、AF検波領域と、原画像の各画素の画素位置とを第1の座標系であわせると、AF検波領域の形状は、図3の奥側の歪曲YUV202上に便宜的に描画された歪曲したAF枠271の形状と同様に、歪曲したものとなる。このような歪曲されたAF検波領域内に画素が含まれるか否かの判断は煩雑なものとなるため、正確なAF評価値を求めることは困難になる。即ち、正確なAFの設定は困難になる。
これに対して、本実施の形態では、AF検波領域と、原画像の各画素の画素位置とを第2の座標系であわせるため、AF検波領域の形状は、図3の手前側の補正YUV203上に便宜的に描画された矩形のAF枠272の形状と同様に、矩形等の簡素な形状とすることができる。このような簡素な形状のAF検波領域内に画素が含まれるか否かの判断は非常に容易なものとなる。具体的には本実施形態では、上述した式(4)と式(5)で示される不等式を両方とも満たすか否かといった非常に容易な判定処理が実行される。これにより、より正確なAF評価値を求めることが可能になり、その結果、より正確なAFの設定が可能になる。
例えば、AF検波領域内の画素についてのみ検波値を取得して、それらを積分することによってAF評価値を算出するようにしてもよい。この場合のAF処理は、上述した実施形態の図4のAF処理と比較すると、例えば次のようになる。
即ち、図4のステップS21及びS22と等価な処理が実行された後、ステップS23に対応する処理として、注目画素位置の変形補正後座標(xi,yi)を取得する処理が実行される。即ち、この時点では、注目画素位置の検波値Fltは取得されない。
そして、ステップS24の枠内判定でYESであると判定された場合、即ち、AF検波領域内に注目画素位置が存在する場合、注目画素位置の検波値Fltが取得される。そして、ステップS25と等価な処理で、取得された検波値Fltの積算が実行される。これにより、ステップS26以降の処理と等価な処理が実行される。
これに対して、ステップS24の枠内判定でNOであると判定された場合、即ち、注目画素位置がAF検波領域外である場合、注目画素位置の検波値Fltは取得されず、その結果、検波値Fltの積算も実行されずに、処理はステップS26以降の処理と等価な処理が実行される。
なお、ステップS26以降の処理と等価な処理については、その説明は省略する。
このような場合には、例えばズーム値等光学レンズの状況を検出し、その検出結果に基づいて、歪曲補正の仕方や補正量を変化させるようにしてもよい。
同様に、歪曲補正前座標系で示される注目画素位置の座標を、歪曲補正後座標系の座標、即ち変形補正後座標に変換する場合の変換の仕方や変化量も、ズーム値等光学レンズの状況の検出結果に基づいて変化させるようにしてもよい。
Claims (6)
- 所定の収差が生ずる光学レンズを有し、コントラストAF方式にて合焦を行う撮像装置において、
前記光学レンズにより歪曲が生じる画像を原画像として撮像し、当該原画像のデータを出力する撮像手段と、
この撮像手段により出力された前記原画像のデータに対して歪曲補正をする補正手段と、
この補正手段により歪曲補正された結果得られる補正画像のデータに対して、合焦すべき範囲を設定する設定手段と、
前記原画像のデータのうち、前記設定手段により設定された合焦すべき範囲内に含まれるデータに基づいて、AF評価値を算出するAF評価値算出手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 - 前記撮像手段から出力された前記原画像のデータに基づいて、前記原画像を構成する各画素にAF検波値を生成する第1の生成手段と、
この第1の生成手段により生成された前記各画素のAF検波値に対して、当該各画素の位置を前記原画像が属する座標系から前記補正画像が属する座標系に変換する変換手段と、
をさらに備え、
前記AF評価値算出手段は、前記第1の生成手段により生成された前記各画素のAF検波値のうち、前記変換手段により座標系が変換された前記画素の位置が前記合焦すべき範囲に含まれている1以上の画素のAF検波値を用いて、前記AF評価値を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 画像を表示する表示手段と、
前記補正手段によりデータとして生成された前記補正画像に対して、前記設定手段により設定された前記合焦すべき範囲を示す矩形の枠を前記表示手段に重畳させて表示するよう制御する表示制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。 - 前記AF評価値算出手段により算出されたAF評価値に基づいて、前記光学レンズの合焦制御を実行する合焦制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の撮像装置。 - 撮像部から原画像のデータとして出力される、所定の収差が生ずる光学レンズにより歪曲が生ずる画像のデータを用いてコントラストAF方式による合焦を行うためのAF評価値を算出するAF評価値算出方法において、
前記撮像部により出力された前記原画像のデータに対して歪曲補正をする補正ステップと、
この補正ステップの処理により歪曲補正された結果得られる補正画像のデータに対して、合焦すべき範囲を設定する設定手段と、
前記原画像のデータのうち、前記設定ステップの処理により設定された合焦すべき範囲内に含まれるデータに基づいて、AF評価値を算出するAF評価値算出ステップと、
を含むことを特徴とするAF評価値算出方法。 - 撮像部から原画像のデータとして出力される、所定の収差が生ずる光学レンズにより歪曲が生ずる画像のデータを用いてコントラストAF方式による合焦を行う撮像装置を制御するコンピュータを、
前記撮像部により出力された前記原画像のデータに対して歪曲補正をする補正手段と、
この補正手段により歪曲補正された結果得られる補正画像のデータに対して、合焦すべき範囲を設定する設定手段、
前記原画像のデータのうち、前記設定手段により設定された合焦すべき範囲内に含まれるデータに基づいて、AF評価値を算出するAF評価値算出手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
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