JP2012137530A - 焦点調節装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被写体を撮像する撮像手段102を備えた撮像装置の焦点調節装置は、撮像信号より水平走査ライン毎に特定の周波数成分を取り出して焦点信号を生成する手段113と、撮像信号から焦点信号を抽出する領域を設定する手段123を有する。ピークホールド手段114が、設定された領域内の焦点信号を水平走査ライン毎にピークホールドしてラインピーク値を抽出する。第1の評価値生成手段121、122が、設定された領域内の水平走査ラインのうち所定水平走査ライン数のラインピーク値を積分して積分評価値を生成する。制御手段125が、積分評価値によるAF評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う。
【選択図】図1
Description
<第1の実施形態>
図1は、焦点調節装置の第1の実施形態を搭載したビデオカメラ等の撮像装置の構成を示す。同図において、101は、被写体からの光が通る光学系におけるフォーカスレンズであり、これを光軸方向に移動させることでピント面を変えることができる。このレンズ101を通った光は、撮像手段であるCMOS102の撮像面上に結像され、電気信号に光電変換される。この光電変換された信号は読み出され、相関二重サンプリング/ゲイン制御回路(CDS/AGC)103でサンプルホールドされると同時に最適なゲインで増幅され、アナログ/デジタル(A/D)変換器104でデジタル信号に変換される。カメラ信号処理回路105では、A/D変換器で変換されたデジタル信号がテレビジョン(TV)信号のフォーマットに信号処理され、AF評価値生成のために輝度信号Yを出力される。この輝度信号Yはガンマ補正回路106に入力され、低輝度成分を強調して高輝度成分を抑圧する様にガンマ補正される。
『Yピーク評価値』
前記ガンマ補正回路106でガンマ補正された輝度信号Yは、水平ライン毎のラインピーク値を検出するためのラインピーク検出回路107へ入力される。この回路によって、領域設定回路123によって設定されたAF枠内で水平ライン毎のYラインピーク値が求められる。更に、ラインピーク検出回路107の出力は垂直ピーク検出回路108に入力される。この回路によって、領域設定回路123によって設定されたAF枠内で垂直方向にピークホールドが行われ、Yピーク評価値が生成される。Yピーク評価値は、高輝度被写体や低照度被写体の判定に有効である。
前記ガンマ補正回路106でガンマ補正された輝度信号Yは、水平ライン毎の積分値を検出するための水平積分回路109へ入力される。この回路によって、領域設定回路123によって設定されたAF枠内で水平ライン毎のYの積分値が求められる。更に、水平成分回路109の出力は垂直積分回路110に入力される。この回路によって、領域設定回路123によって設定されたAF枠内で垂直方向に積分が行われ、Y積分評価値を生成される。Y積分評価値は、AF枠内全体の明るさを判断することができる。
前述した様に、ガンマ補正回路106でガンマ補正された輝度信号Yは、ラインピーク検出回路107に入力され、AF枠内で水平ライン毎のYラインピーク値が求められる。また、前記ガンマ補正回路106でガンマ補正された輝度信号Yは、ライン最小値検出回路111に入力される。この回路によって、輝度信号YのAF枠内で水平ライン毎のYの最小値が検出される。検出された水平ライン毎のYのラインピーク値及び最小値は減算器に入力され、(ラインピーク値−最小値)を計算した上で垂直ピーク検出回路112に入力される。この回路によって、AF枠内で垂直方向にピークホールドが行われ、Max−Min評価値が生成される。Max−Min評価値は、低コントラスト・高コントラストの判定に有効である。
前記ガンマ補正回路106でガンマ補正された輝度信号Yは、BPF113に通すことによって特定の周波数成分が抽出され焦点信号が生成される。この焦点信号は、水平ライン毎のラインピーク値を検出するためのピークホールド手段であるラインピーク検出回路114へ入力される。ラインピーク検出回路114は、AF枠内で水平ライン毎のラインピーク値を求める。求めたラインピーク値は、垂直ピーク検出回路115によってAF枠内でピークホールドされ、領域ピーク評価値が生成される。領域ピーク評価値は、AF枠内で被写体が移動しても変化が少ないので、合焦状態から再度合焦点を探す処理に移行するための再起動判定に有効である。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。まず、本実施形態と第1の実施形態の違いについて述べる。第1の実施形態では、点光源の有無によって、所定ライン積分評価値を生成するか全ライン積分評価値を生成するかを、切替スイッチというハードウェアによって決定していた。これに対して、第2の実施形態では、所定ライン積分評価値及び全ライン積分評価値をそれぞれ常に生成しておき、点光源の有無によって、使用する積分評価値をソフトウェアで切り替える様にする。これにより、第1の実施形態と比べてハード規模は大きくなるデメリットがあるが、常に全ライン積分評価値及び所定ライン積分評価値を生成している。よって、双方の積分評価値を組み合わせてAF評価値を作成し、AF制御に用いる等の自由度の高いアルゴリズムが実現できるメリットがある。
次に、本発明の第3の実施形態ついて説明する。本実施形態は、第1及び第2の実施形態で実現した結果と等価な結果を、より簡易な回路構成で実現するものである。具体的に述べると、本実施形態では、第1の実施形態における図1の121や第2の実施形態における図12の220の様な所定ライン抽出を行える回路がないとする。その様な、所定ライン積分評価値を生成できないシステムにおいても、第3の実施形態では、複数の領域であるAF枠を設定し、これらを走査ラインの様に見立てることで、第1及び第2の実施形態の様に点光源に好適に合焦させることを可能とする。本実施形態では、複数のAF枠として図14の様な3×15の領域を画像面内に設定する。なお、第1及び第2の実施形態では積分と述べた表現を、本実施形態においては、意味合いがやや異なることによる混同を防ぐために加算とも表現する。
次に、本発明の第4の実施形態ついて説明する。本実施形態は、第3の実施形態に類似するものであり、所定ライン積分評価値を生成できないシステムでも、複数のAF枠を設定し、これらを走査ラインの様に見立てることで、第1及び第2の実施形態の様に点光源に好適に合焦させることを可能とする。本実施形態では、加算する所定領域数を設定せず、点光源がある領域(AF枠)の数に応じて加算する領域数を自動的に変更し、それを領域数相当になる様に正規化するといった処理を行う。このことで、第3の実施形態より、更に簡易なアルゴリズムでAF評価値を生成することが可能となる。本実施形態でも、第1及び第2の実施形態では積分と述べた表現を、意味合いがやや異なることによる混同を防ぐために加算とも表現する。
Claims (22)
- フォーカスレンズを含む光学系を介して被写体を撮像する撮像手段を備えた撮像装置における焦点調節装置であって、
前記撮像手段により出力された撮像信号より水平走査ライン毎に特定の周波数成分を取り出すことで焦点信号を生成する生成手段と、
前記撮像信号から焦点信号を抽出する領域を設定する領域設定手段と、
前記領域設定手段によって設定された領域内の前記焦点信号を水平走査ライン毎にピークホールドしてラインピーク値を抽出するピークホールド手段と、
前記領域設定手段によって設定された領域内の前記水平走査ラインのうち所定水平走査ライン数のラインピーク値を積分して積分評価値を生成する第1の評価値生成手段と、
前記第1の評価値生成手段により生成された積分評価値によるAF評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う制御手段と、
を有することを特徴とする焦点調節装置。 - 前記領域内における点光源被写体の有無を判断する点光源判断手段と、
前記領域設定手段によって設定された領域内の前記水平走査ラインのうち全水平走査ライン数のラインピーク値を積分して積分評価値を生成する第2の評価値生成手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記点光源判断手段が前記領域内に点光源被写体があると判断したときは、前記第1の評価値生成手段により生成された積分評価値によるAF評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行い、
前記点光源判断手段が前記領域内に点光源被写体がないと判断したときは、前記第2の評価値生成手段により生成された積分評価値によるAF評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行うことを特徴とする請求項1に記載の焦点調節装置。 - 前記点光源判断手段の出力結果に応じて、前記第1または第2の評価値生成手段を選択的に切り替える切替手段を有することを特徴とする請求項2に記載の焦点調節装置。
- フォーカスレンズを含む光学系を介して被写体を撮像する撮像手段を備えた撮像装置における焦点調節装置であって、
前記撮像手段により出力された撮像信号より水平走査ライン毎に特定の周波数成分を取り出すことで焦点信号を生成する生成手段と、
前記撮像信号から焦点信号を抽出する領域を設定する領域設定手段と、
前記領域設定手段によって設定された領域内の前記焦点信号を水平走査ライン毎にピークホールドしてラインピーク値を抽出するピークホールド手段と、
前記領域設定手段によって設定された領域内の前記水平走査ラインのうち所定水平走査ライン数のラインピーク値を積分して積分評価値を生成する第1の評価値生成手段と、
前記領域設定手段によって設定された領域内の前記水平走査ラインのうち全水平走査ライン数のラインピーク値を積分して積分評価値を生成する第2の評価値生成手段と、
前記第1及び第2の評価値生成手段により生成された積分評価値によるAF評価値のうちの少なくとも一方に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う制御手段と、
を有することを特徴とする焦点調節装置。 - 前記領域内における点光源被写体の有無を判断する点光源判断手段を有し、
前記制御手段は、
前記点光源判断手段が前記領域内に点光源被写体があると判断したときは、前記第1の評価値生成手段により生成された積分評価値を優先したAF評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行い、
前記点光源判断手段が前記領域内に点光源被写体がないと判断したときは、前記第2の評価値生成手段により生成された積分評価値を優先したAF評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行うことを特徴とする請求項4に記載の焦点調節装置。 - 前記点光源判断手段の出力結果に応じて、前記2つのAF評価値より、前記制御手段が焦点調節制御に用いるAF評価値を選択的に切り替える切替手段を有することを特徴とする請求項5に記載の焦点調節装置。
- 前記第1の評価値生成手段は、
前記ラインピーク値が大きな順に所定水平走査ライン数のラインピーク値を積分して積分評価値を生成することを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の焦点調節装置。 - 前記第1の評価値生成手段がラインピーク値を積分する前記所定水平走査ライン数を設定するライン数設定手段を有することを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の焦点調節装置。
- フォーカスレンズを含む光学系を介して被写体を撮像する撮像手段を備えた撮像装置における焦点調節装置であって、
前記撮像手段により出力された撮像信号より水平走査ライン毎に特定の周波数成分を取り出すことで焦点信号を生成する生成手段と、
前記撮像信号から焦点信号を抽出する領域を設定する領域設定手段と、
前記領域設定手段によって設定された領域内における前記焦点信号の最大値をピークホールドして領域ピーク値を抽出するピークホールド手段と、
前記領域設定手段によって設定された領域のうち所定領域数の領域の前記領域ピーク値を積分して積分評価値を生成する第3の評価値生成手段と、
前記第3の評価値生成手段により生成された積分評価値によるAF評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う制御手段と、
を有することを特徴とする焦点調節装置。 - 前記領域内における点光源被写体の有無を判断する点光源判断手段と、
前記点光源判断手段の出力結果に応じて、前記第3の評価値生成手段が前記領域ピーク値を積分する領域を選択する選択手段と、
を有することを特徴とする請求項9に記載の焦点調節装置。 - 点光源被写体を撮像すると判断されたとき、
前記選択手段は、点光源被写体があると判断された領域から、前記第3の評価値生成手段が前記領域ピーク値を積分する領域を選択することを特徴とする請求項10に記載の焦点調節装置。 - 前記第3の評価値生成手段は、
前記領域ピーク値が大きな順に所定領域数の領域ピーク値を積分して積分評価値を生成することを特徴とする請求項9から11の何れか1項に記載の焦点調節装置。 - 前記選択手段によって選択された領域数が所定領域数より少ない場合に、所定領域数相当になる様に前記積分された領域ピーク値を正規化する正規化手段を有することを特徴とする請求項10から12の何れか1項に記載の焦点調節装置。
- フォーカスレンズを含む光学系を介して被写体を撮像する撮像手段を備えた撮像装置における焦点調節装置であって、
前記撮像手段により出力された撮像信号より水平走査ライン毎に特定の周波数成分を取り出すことで焦点信号を生成する生成手段と、
前記撮像信号から焦点信号を抽出する領域を設定する領域設定手段と、
前記領域設定手段によって設定された領域内における前記焦点信号の最大値をピークホールドして領域ピーク値を抽出するピークホールド手段と、
前記領域内における点光源被写体の有無を判断する点光源判断手段と、
前記点光源判断手段により点光源被写体があると判断された領域を選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択された領域の前記領域ピーク値を積分し、該積分された領域ピーク値が所定の領域数相当になるように正規化する第4の評価値生成手段と、
前記第4の評価値生成手段により生成された積分評価値によるAF評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う制御手段と、
を有することを特徴とする焦点調節装置。 - フォーカスレンズを含む光学系を介して被写体を撮像する撮像手段を備えた撮像装置における焦点調節方法であって、
前記撮像手段により出力された撮像信号より水平走査ライン毎に特定の周波数成分を取り出すことで焦点信号を生成する生成ステップと、
前記撮像信号から焦点信号を抽出する領域を設定する領域設定ステップと、
前記領域設定ステップで設定された領域内の前記焦点信号を水平走査ライン毎にピークホールドしてラインピーク値を抽出するピークホールドステップと、
前記領域設定ステップで設定された領域内の前記水平走査ラインのうち所定水平走査ライン数のラインピーク値を積分して積分評価値を生成する第1の評価値生成ステップと、
前記第1の評価値生成ステップで生成された積分評価値によるAF評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う制御ステップと、
を有することを特徴とする焦点調節方法。 - 前記領域内における点光源被写体の有無を判断する点光源判断ステップと、
前記領域設定ステップで設定された領域内の前記水平走査ラインのうち全水平走査ライン数のラインピーク値を積分して積分評価値を生成する第2の評価値生成ステップと、
を有し、
前記制御ステップでは、
前記点光源判断ステップで前記領域内に点光源被写体があると判断されたときは、前記第1の評価値生成ステップで生成された積分評価値によるAF評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行い、
前記点光源判断ステップで前記領域内に点光源被写体がないと判断されたときは、前記第2の評価値生成ステップで生成された積分評価値によるAF評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行うことを特徴とする請求項15に記載の焦点調節方法。 - フォーカスレンズを含む光学系を介して被写体を撮像する撮像手段を備えた撮像装置における焦点調節方法であって、
前記撮像手段により出力された撮像信号より水平走査ライン毎に特定の周波数成分を取り出すことで焦点信号を生成する生成ステップと、
前記撮像信号から焦点信号を抽出する領域を設定する領域設定ステップと、
前記領域設定ステップで設定された領域内の前記焦点信号を水平走査ライン毎にピークホールドしてラインピーク値を抽出するピークホールドステップと、
前記領域設定ステップで設定された領域内の前記水平走査ラインのうち所定水平走査ライン数のラインピーク値を積分して積分評価値を生成する第1の評価値生成ステップと、
前記領域設定ステップで設定された領域内の前記水平走査ラインのうち全水平走査ライン数のラインピーク値を積分して積分評価値を生成する第2の評価値生成ステップと、
前記第1及び第2の評価値生成ステップで生成された積分評価値によるAF評価値のうちの少なくとも一方に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う制御ステップと、
を有することを特徴とする焦点調節方法。 - 前記領域内における点光源被写体の有無を判断する点光源判断ステップを有し、
前記制御ステップでは、
前記点光源判断ステップで前記領域内に点光源被写体があると判断されたときは、前記第1の評価値生成ステップで生成された積分評価値を優先したAF評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行い、
前記点光源判断ステップで前記領域内に点光源被写体がないと判断されたときは、前記第2の評価値生成ステップで生成された積分評価値を優先したAF評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行うことを特徴とする請求項17に記載の焦点調節方法。 - 前記第1の評価値生成ステップでは、
前記ラインピーク値が大きな順に所定水平走査ライン数のラインピーク値を積分して積分評価値を生成することを特徴とする請求項15から18の何れか1項に記載の焦点調節方法。 - フォーカスレンズを含む光学系を介して被写体を撮像する撮像手段を備えた撮像装置における焦点調節方法であって、
前記撮像手段により出力された撮像信号より水平走査ライン毎に特定の周波数成分を取り出すことで焦点信号を生成する生成ステップと、
前記撮像信号から焦点信号を抽出する領域を設定する領域設定ステップと、
前記領域設定ステップで設定された領域内における前記焦点信号の最大値をピークホールドして領域ピーク値を抽出するピークホールドステップと、
前記領域設定ステップで設定された領域のうち所定領域数の領域の前記領域ピーク値を積分して積分評価値を生成する第3の評価値生成ステップと、
前記第3の評価値生成ステップで生成された積分評価値によるAF評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動して焦点調節を行う制御ステップと、
を有することを特徴とする焦点調節方法。 - 前記領域内における点光源被写体の有無を判断する点光源判断ステップと、
前記点光源判断ステップの判断結果に応じて、前記第3の評価値生成ステップで前記領域ピーク値を積分する領域を選択する選択ステップと、
を有することを特徴とする請求項20に記載の焦点調節方法。 - 前記第3の評価値生成ステップでは、
前記領域ピーク値が大きな順に所定領域数の領域ピーク値を積分して積分評価値を生成することを特徴とする請求項20または21に記載の焦点調節方法。
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