JP2011227282A - 撮像装置、合焦レベル表示方法、プログラムおよび集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】表示デバイスの映像によってマニュアルでフォーカスを合わせる場合にアシストする機能を有する撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】映像信号から合焦レベルを算出し、所定時間ごとに算出した合焦レベルを最新のものから所定個数保持する。さらに、保持する合焦レベルの最大値を基に表示領域サイズを算出し、保持する合焦レベルを時系列に並べた２次元グラフ信号を生成する。２次元グラフ信号と映像信号とを合成し表示部に表示する。合焦レベルが極大となるが最大ではない場合など、ピークホールド表示では合焦レベルの極大を判別しにくい場合でも、合焦レベルの極大を凸形状で視覚的に確認できるため、マニュアルでのフォーカス調整をより容易に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像のフォーカス状態を示す合焦レベルを表示する機能を有する撮像装置、合焦レベル表示方法、プログラムおよび集積回路に関するものである。

近年、高精細テレビジョン（ＨＤＴＶ）方式への移行に伴ってビデオカメラの高画素化が進み、フォーカスを合わせることが難しくなっている。

従来のビデオカメラと比較してピンボケが発生しやすくなり、カメラマンはマニュアルでフォーカスを合わせる際に苦労するといった問題点を有していた。

特に画面の小さな表示デバイスでのマニュアルによるフォーカス合わせは難しく、従来からあるピーキングと呼ばれる、映像信号に対して輪郭信号をより強調する方法でもＨＤＴＶ方式のビデオカメラでは効果が十分ではなかった。

そこで、フォーカス合わせをアシストする、いわゆるフォーカスアシスト機能がいくつか提案されている。

以下に従来の撮像装置について説明する。従来の撮像装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。その撮像装置の構成を図６に示す。図６において、撮像装置は、撮像部１００と、合焦レベル算出部２００と、記憶部３００と、ピーク検出部４００と、メーター生成部５００と、画像合成部６００と、表示部７００で構成される。

以上のように構成された従来の撮像装置について、以下その動作を説明する。

まず、撮像部１００は被写体像を撮像し、映像信号を出力する。次に、合焦レベル算出部２００は映像信号から所定時間ごとに合焦レベルを算出し、算出した合焦レベルを記憶部３００に保持する。ピーク検出部４００は記憶部３００に保持された合焦レベルからピークレベルを検出し、メーター生成部５００に出力する。メーター生成部５００は、最新の合焦レベル、および、ピークレベルを基にメーター、および、ピークホールドを生成する。さらに、画像合成部６００は映像信号およびメーター、ピークホールドを合成し、表示部７００を介して表示する。

この従来手法による表示例を図７に示す。図７において、合焦レベルは、フォーカス状態を示す合焦レベルの大きさを視覚的に捉えやすくしたバー表示８００と、バー表示８００の所定時間内での最大値を示す、いわゆるピークホールド表示９００で表される。フォーカスが合っていない、いわゆるピンボケの状態では合焦レベルが低く、表示されるバー表示８００は小さくあるいは少なくなる。一方、フォーカスが合っている、いわゆるジャスピンの状態では合焦レベルが高く、表示されるバー表示８００は大きくあるいは多くなる。カメラマンは撮像部１００のフォーカスリングを回しながら、バー表示８００およびピークホールド表示９００を基に、バー表示８００が極大となるフォーカスリング位置を探ることでフォーカスを合わせる。

特開２００７−２７９６７７号公報

しかしながら、一般にフォーカス状態を示す合焦レベルの大きさは、撮像している絵柄の細かさ、コントラスト、明るさによって大きく異なるため、バー表示が極大となるフォーカスリング位置を見つけることが難しいという課題を有していた。

上記従来の構成は、ピークホールド表示をしない、バー表示のみの場合と比べると、バー表示が極大となるフォーカスリング位置が見つけ易くなっている。しかしながら、上記従来の構成であっても、上記課題に対して十分満足できる効果を与えるものではない。

ここで、撮像装置からの距離が異なる２つの被写体像を同時に撮影する場合を考える。この場合、それぞれの被写体像にフォーカスが合っているときに、バー表示が極大となる可能性がある。すなわち、バー表示が極大となるフォーカスリング位置が複数存在することがある。このような場合、どちらかの被写体像にフォーカスが合っているときにはバー表示は極大かつ最大となるが、もう一方の被写体像にフォーカスが合っているときにはバー表示は極大となるが最大とはならない。

後者の場合、前者に比べて、フォーカスが合っている位置付近でのバー表示の変化量が小さいことが多い。さらに、フォーカスが合っている位置からあまり離れない位置で、バー表示がフォーカスが合っている位置のときよりも大きくなる。したがって、バー表示の変化量が小さい上に、ピークホールド表示がバー表示の極大を示さなくなるため、上記従来の構成では、バー表示が極大となるが最大とはならないようなフォーカスリング位置を見つけることは難しいという課題を有していた。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、表示デバイスの映像によってマニュアルでフォーカスを合わせる場合にアシストする機能を有する撮像装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、撮像装置は、撮像部と、合焦レベル算出部と、記憶部と、表示領域算出部と、グラフ生成部と、画像合成部と、表示部と、を備える。

撮像部は、被写体像を撮像し映像信号を出力する。合焦レベル算出部は、映像信号の高域成分を抽出し、抽出した高域成分を基にフォーカス状態を示す合焦レベルを算出する。記憶部は、所定時間ごとに算出した合焦レベルを最新のものから所定個数保持する。表示領域算出部は、保持する合焦レベルの最大値を基に表示領域サイズを算出する。グラフ生成部は、表示領域サイズに従って、保持する合焦レベルを時系列に並べた２次元グラフ信号を生成する。画像合成部は、２次元グラフ信号と映像信号とを合成することで合成信号を生成する。表示部は合成信号を表示する。

この撮像装置では、映像信号の合焦レベルを所定時間ごとの時系列に並べた２次元グラフが作成され、映像信号に合成されて表示部に表示される。また、表示領域サイズを記憶部に保持する合焦レベルの最大値に設定することにより、表示領域サイズを必要最小限に抑えるとともに、ピークホールドの役目も果たす。

なお、画像合成部が行う「合成」とは、単に、映像信号と２次元グラフ信号とを重畳すること以外に、映像信号および２次元グラフ信号を表示部の表示画面の別領域（別画像領域）において表示させることができる信号を生成することを含む概念である。

上記の構成によれば、合焦レベルが極大となるが最大ではない場合など、ピークホールド表示では合焦レベルの極大を判別しにくい場合でも、合焦レベルの極大を凸形状で視覚的に確認できるため、マニュアルでのフォーカス調整をより容易に行うことができる。また、２次元グラフの表示領域サイズを記憶部に保持する合焦レベルの最大値に設定することにより、表示領域サイズが変動するため、合成することにより映像信号が確認できなくなる領域を最小限に抑えることができる。さらに、グラフ表示領域サイズ自体がピークホールドの役目を果たすことにもなる。

実施の形態１に係る撮像装置の構成を示すブロック図 実施の形態１における２次元グラフ表示の一例を示す図 実施の形態１における２次元グラフの表示領域サイズ変動の一例を示す図 実施の形態１における表示部の表示画面の模式図 実施の形態１における合焦レベルが極大となるが最大とならない場合の２次元グラフ表示の一例を示す図 従来のフォーカスアシスト機能を有する撮像装置の構成を示すブロック図 従来のフォーカスアシスト機能を有する撮像装置の合焦レベルおよびピークホールド表示の一例を示す図

以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における撮像装置の構成を示すブロック図である。図１において、撮像部１は、撮像レンズおよびＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を含み、マニュアルでフォーカスを合わせるためのフォーカスリングを備えている。撮像レンズを通過して結像された画像は光電変換され、映像信号として出力される。合焦レベル算出部２は、映像信号の高周波成分に基づいて、フォーカスの合焦度合いを示す合焦レベルを所定時間ごとに算出する。記憶部３は、合焦レベルを最新のものから所定個数保持する。表示領域算出部４は、記憶部３に保持する合焦レベルの最大値を基に表示領域サイズを算出する。グラフ生成部５は、表示領域サイズに従って、記憶部３に保持する合焦レベルを時系列に並べた２次元グラフ信号を生成する。画像合成部６は、２次元グラフ信号と映像信号とを合成し、表示部７に表示させる。

図２は、２次元グラフ信号が形成する２次元グラフの一例である。縦軸が時間、横軸が合焦レベルを表しており、２次元グラフは、記憶部３に保持している合焦レベルを最新のものから所定個数分、下から順に表示している。したがって時間が経つに連れて、２次元グラフは合焦レベルが下から上に移動していくように見える。また、横軸の背景の長さは表示領域算出部４で算出された表示領域サイズであり、記憶部３に保持している合焦レベルの最大値の変化に応じて変動する。なお、合焦レベル算出部２における合焦レベルの算出方法については、公知のさまざまな方法によって行うことができ、ここでの説明は割愛する。

図３は、２次元グラフの表示領域サイズの変動を表したものである。記憶部３に保持している合焦レベルの最大値が大きくなると、それに伴い２次元グラフの表示領域サイズが大きくなる。記憶部３に保持している合焦レベルの最大値が小さくなると、２次元グラフの表示領域サイズが小さくなる。したがって、２次元グラフは表示領域サイズを最小限に抑えることができ、さらに、表示領域サイズ自体がピークホールドの役割も果たしている。

図４は、画像合成部６から出力される映像信号と２次元グラフ信号の合成信号を表示部７に表示させたときの表示画面の一例を模式的に表したものである。図４のように、表示画面４０１の一部に２次元グラフ４０２が重畳して表示される。２次元グラフ４０２の表示領域を最小限に抑えることにより、表示画面４０１上で映像が見えなくなる部分を最小限に抑えることができる。

フォーカス合わせの手順について説明する。撮影者は、まず、２次元グラフの最新（一番下）の合焦レベルが大きくなる方向にフォーカスリングを回していく。次に、フォーカスリングがフォーカスが合っている位置のとき合焦レベルは極大となり、フォーカスが合っている位置を少し越えたときに２次元グラフの凸形状で、撮影者はフォーカスが合っている位置を把握することができる。最後に、撮影者は２次元グラフの凸形状を見ながら合焦レベルが極大となった位置にフォーカスリングを戻すことにより、容易にフォーカス合わせを行うことができる。

図５は、合焦レベルが極大となるが最大とはならない場合の２次元グラフの一例である。合焦レベルが極大となるが最大とはならない位置にフォーカスを合わせたい場合にも、図５のように凸形状としてフォーカスが合っている位置を容易に把握することができる。

（他の実施形態）
なお、実施の形態１において合焦レベル算出部２での合焦レベルの算出時間間隔は所定時間としたが、自由に設定できるようにしてもよい。また、記憶部３に保持する合焦レベルの個数は所定個数としたが、自由に設定できるようにしてもよい。

なお、図２の２次元グラフ表示は、一例であり、縦軸に表示する合焦レベルの個数は自由に設定できるようにしてもよいし、記憶部３に保持する合焦レベルのうち一部を表示するようにしてもよい。また、表示の向き、角度等も自由に設定可能である。また、図４の表示画面についても、他のレイアウト等による表示画面により、映像および２次元グラフを表示させてもよいことは言うまでもない。

なお、実施の形態１で説明した撮像装置において、各ブロックは、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの半導体装置により個別に１チップ化されても良いし、一部又は全部を含むように１チップ化されても良い。

なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。

また、実施の形態１の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアにより実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。なお、実施の形態１に係る撮像装置をハードウェアにより実現する場合、各処理を行うためのタイミング調整を行う必要があるのは言うまでもない。実施の形態１においては、説明便宜のため、実際のハードウェア設計で生じる各種信号のタイミング調整の詳細については省略している。

なお、本発明の具体的な構成は、実施の形態１に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。

本実施の形態にかかる撮像装置は、フォーカスの合焦レベルを時系列に２次元グラフとして映像と合成して表示部に表示することで、レンズのフォーカスをマニュアル操作する際に、フォーカスリングのフォーカスが合っている位置を容易に判断するためのフォーカスアシスト機能として有用である。

１ 撮像部
２ 合焦レベル算出部
３ 記憶部
４ 表示領域算出部
５ グラフ生成部
６ 画像合成部
７ 表示部

Claims (4)

1. 被写体像を撮像し映像信号を出力する撮像部と、
   前記映像信号の高域成分を抽出し、抽出した高域成分を基に前記映像信号のフォーカス状態を示す合焦レベルを算出する合焦レベル算出部と、
   前記合焦レベル算出部において所定時間ごとに算出した合焦レベルを、最新のものから所定個数保持する記憶部と、
   前記記憶部に保持する合焦レベルの最大値を基に表示領域サイズを算出する表示領域算出部と、
   前記表示領域算出部において算出した表示領域サイズに従って、前記記憶部に保持する合焦レベルを時系列に並べた２次元グラフ信号を生成するグラフ生成部と、
   前記グラフ生成部で生成した２次元グラフ信号と前記映像信号とを合成した合成信号を生成する画像合成部と、
   前記合成信号を表示する表示部と、
   を備える撮像装置。
2. 被写体像を撮像し映像信号を出力する撮像部、を備える撮像装置に用いられる合焦レベル表示方法であって、
   前記映像信号の高域成分を抽出し、抽出した高域成分を基に前記映像信号の合焦レベルを算出する合焦レベル算出ステップと、
   前記合焦レベル算出ステップを用いて所定時間ごとに算出した合焦レベルを、最新のものから所定個数保持する記憶ステップと、
   前記記憶ステップで保持した合焦レベルの最大値を基に表示領域サイズを算出する表示領域算出ステップと、
   前記表示領域算出ステップを用いて算出した表示領域サイズに従って、前記記憶ステップで保持した合焦レベルを時系列に並べた２次元グラフ信号を生成するグラフ生成ステップと、
   前記グラフ生成ステップで生成した２次元グラフ信号と前記映像信号とを合成した合成信号を生成する画像合成ステップと、
   前記合成信号を表示する表示ステップと、
   を含む合焦レベル表示方法。
3. 被写体像を撮像し映像信号を出力する撮像部、を備える撮像装置に用いられる合焦レベル表示方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
   前記映像信号の高域成分を抽出し、抽出した高域成分を基に前記映像信号の合焦レベルを算出する合焦レベル算出ステップと、
   前記合焦レベル算出ステップを用いて所定時間ごとに算出した合焦レベルを、最新のものから所定個数保持する記憶ステップと、
   前記記憶ステップで保持した合焦レベルの最大値を基に表示領域サイズを算出する表示領域算出ステップと、
   前記表示領域算出ステップを用いて算出した表示領域サイズに従って、前記記憶ステップで保持した合焦レベルを時系列に並べた２次元グラフ信号を生成するグラフ生成ステップと、
   前記グラフ生成ステップで生成した２次元グラフ信号と前記映像信号とを合成した合成信号を生成する画像合成ステップと、
   前記合成信号を表示する表示ステップと、
   を含む合焦レベル表示方法をコンピュータに実行させるプログラム。
4. 被写体像を撮像し映像信号を出力する撮像部、を備える撮像装置に用いられる集積回路であって、
   前記映像信号の高域成分を抽出し、抽出した高域成分を基に前記映像信号の合焦レベルを算出する合焦レベル算出部と、
   前記合焦レベル算出部において所定時間ごとに算出した合焦レベルを、最新のものから所定個数保持する記憶部と、
   前記記憶部に保持する合焦レベルの最大値を基に表示領域サイズを算出する表示領域算出部と、
   前記表示領域算出部において算出した表示領域サイズに従って、前記記憶部に保持する合焦レベルを時系列に並べた２次元グラフ信号を生成するグラフ生成部と、
   前記グラフ生成部で生成した２次元グラフ信号と前記映像信号とを合成した合成信号を生成する画像合成部と、
   前記合成信号を表示する表示部と、
   を備える集積回路。

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