JP2014123067A - Image capturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オートフォーカス機能を有する撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus having an autofocus function.
被写体に自動的に撮影レンズの焦点を合わせるオートフォーカス機能を有する撮像装置が知られている。このような撮像装置は、山登り方式と呼ばれるオートフォーカス方式を用いる。山登り方式は、合焦レンズを光軸方向に一定の移動量だけ往復させて合焦状態を検出し、より合焦状態に近い方向を合焦レンズの合焦方向として判断する。そして、合焦方向に合焦レンズを移動させ、合焦状態を判断する。これを繰り返して合焦レンズを被写体に合焦させる。移動量は、レンズの絞り値又はゲインに基づいて求められ、合焦状態は、輝度信号の高周波成分をピーク検波することにより判断される(引用文献1)。 2. Description of the Related Art An imaging apparatus having an autofocus function that automatically focuses a photographing lens on a subject is known. Such an imaging apparatus uses an autofocus system called a hill-climbing system. In the hill-climbing method, the focusing lens is reciprocated by a certain amount of movement in the optical axis direction to detect the focusing state, and the direction closer to the focusing state is determined as the focusing direction of the focusing lens. Then, the in-focus state is determined by moving the focusing lens in the focusing direction. This is repeated to focus the focusing lens on the subject. The amount of movement is obtained based on the aperture value or gain of the lens, and the in-focus state is determined by peak detection of the high frequency component of the luminance signal (Cited document 1).
しかし、レンズの絞り値又はゲインに基づいて移動量を求める方式では、設定された移動量が必要最低限の移動量ではないおそれがある。移動量が必要最低限でなければ、フォーカスレンズが不必要に動かされ、合焦までの時間が長くなる。そのため、シャッターチャンスを逃したり、焦点が合わない動画が記録されてしまったりするおそれがある。さらに、輝度信号の高周波成分をピーク検波することにより合焦状態を判断する方式では、適切にピーク検波できないおそれがある。 However, in the method of obtaining the movement amount based on the aperture value or gain of the lens, the set movement amount may not be the minimum necessary movement amount. If the movement amount is not the minimum necessary, the focus lens is moved unnecessarily, and the time until focusing is increased. For this reason, there is a risk of missing a photo opportunity or recording an out-of-focus moving image. Furthermore, in the method of determining the in-focus state by peak detection of the high frequency component of the luminance signal, there is a possibility that peak detection cannot be performed appropriately.
本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、フォーカスレンズの合焦状態を適切に判断できる撮像装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to obtain an imaging apparatus capable of appropriately determining the focus state of a focus lens.
本願発明による撮像装置は、被写体像を撮像して画像データを出力する撮像部と、合焦方向に移動して撮像部に被写体像を合焦させる合焦部と、画像データのコントラストを用いて合焦方向を決定する制御部とを備え、合焦部は、起点から遠方方向に所定距離だけ離れた遠方点と、起点から近方方向に所定距離だけ離れた近方点に移動し、撮像部は、合焦部が移動している期間に、所定の時間間隔で画像データを出力し、制御部は、起点、遠方点、及び近方点にかけて合焦部が移動している期間におけるコントラストの変化と合焦部の位置とを合成した合成関数を積分して得られた積分値に基づいて撮像部における被写体像の合焦状態を判断することを特徴とする。 An imaging apparatus according to the present invention uses an imaging unit that captures a subject image and outputs image data, a focusing unit that moves in a focusing direction and focuses the subject image on the imaging unit, and a contrast of the image data. A focusing unit that determines a focusing direction, and the focusing unit moves to a distant point that is a predetermined distance away from the starting point and a near point that is a predetermined distance away from the starting point. The unit outputs image data at a predetermined time interval during the period when the in-focus part is moving, and the control unit contrasts during the period during which the in-focus part is moving from the start point, the far point, and the near point. The in-focus state of the subject image in the imaging unit is determined based on an integrated value obtained by integrating a synthesis function obtained by synthesizing the change in position and the position of the in-focus portion.
制御部は、撮像部に被写体像が合焦したか否かを判断することが好ましい。 The control unit preferably determines whether or not the subject image is focused on the imaging unit.
制御部は、合焦方向を判断することが好ましい。 The control unit preferably determines the in-focus direction.
制御部は、積分値が所定の範囲内であるときに、撮像部に被写体像が合焦したと判断することが好ましい。 The control unit preferably determines that the subject image is focused on the imaging unit when the integral value is within a predetermined range.
制御部は、合焦部の位置に関しては起点から遠方点に向かう方向を正方向とし、起点から近方点に向かう方向を負方向とし、コントラストに関しては現在のコントラストを原点としてコントラストの正負を決定し、積分値が正であるときに、遠方点に向けた方向を合焦方向と判断し、積分値が負であるときに、近方点に向けた方向を合焦方向と判断することが好ましい。 As for the position of the in-focus part, the control unit determines the direction of the contrast from the starting point to the far point as the positive direction, the direction from the starting point to the near point as the negative direction, and the contrast as the origin from the current contrast as the origin. When the integral value is positive, the direction toward the far point can be determined as the in-focus direction, and when the integral value is negative, the direction toward the near point can be determined as the in-focus direction. preferable.
本発明によれば、フォーカスレンズの合焦状態を適切に判断できる撮像装置を得る。 According to the present invention, an imaging apparatus that can appropriately determine the focus state of a focus lens is obtained.
以下、本願発明の一実施形態による撮像装置について図1を用いて説明する。図1は、撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラ100を示す。図1を用いてデジタルカメラ100の構成について説明する。
An imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows a
デジタルカメラ100は、制御部を成すDSP101、撮像部を成す撮像素子(CCD)102、合焦レンズ103を有する撮像レンズ104、撮像素子102に照射される光量を調節する絞り105と、シャッター幕106とを主に備える。合焦レンズ103は合焦部を成し、レンズ駆動部111によって光軸方向に駆動されて撮像レンズ104のピントを調節し、撮像素子102に被写体像を結像させる。光軸方向は、撮像レンズ104の合焦方向である。
The
ユーザがレリーズボタン107を半押しすると、DSP101は、画像データのコントラストを用いてピントが合っているか否かを判断する。そしてピントが合っていない場合、画像データのコントラストを用いて合焦レンズ103の合焦方向を決定し、レンズ駆動部111に合焦レンズ103を駆動させ、被写体にピントを合わせる。被写体にピントが合っている合焦レンズ103の位置を合焦位置といい、現在の合焦レンズ103の位置を起点という。そして、起点から合焦位置に向かう方向を合焦方向と言う。また、遠方の被写体にピントが合う合焦レンズ103の駆動方向を遠方方向と呼び、近方の被写体にピントが合う合焦レンズ103の駆動方向を近方方向と呼ぶ。そして、起点から遠方方向に所定の距離だけ離れた点を遠方点、起点から近方方向に所定の距離だけ離れた点を近方点と呼ぶ。
When the user presses the
ユーザがレリーズボタン107を全押しすると、撮像素子102は、被写体像を撮像して画像データを出力する。画像データは画像処理回路108に送信され、画像処理回路108は、画像データに様々な画像処理を行って、DSP101、メモリカード109、及びモニタ110に送信する。DSP101は画像処理回路108から受信した画像データに基づいて様々な処理を行う。そして、記憶して残すべき画像データをメモリカード109に送信する。モニタ110は画像処理回路108から受信した画像データを表示する。メモリカード109は、例えばSDカードであって、DSP及び画像処理回路108から受信した画像データを記憶する。
When the user fully presses the
次に図2−4を用いて、動画を撮像している期間に被写体像を撮像素子102に合焦させる処理について説明する。動画を撮像しているとき、合焦レンズ103は光軸方向に往復運動し、撮像素子102は一定期間毎に画像データを撮像し、DSP101は画像データを受信してコントラストを算出している。
Next, a process for focusing the subject image on the
図2を参照すると、合焦レンズ103は、起点Aから近方点Bを経て遠方点Cに移動し、そして起点Aに戻っている。合焦レンズ103によるこの移動を合焦レンズ103の一往復という。ここで、起点Aは合焦位置であり、近方点B及び遠方点Cは起点Aから100だけ離れた地点である。
Referring to FIG. 2, the focusing
図3は、コントラストの変化と合焦レンズ103の位置との関係を示す。図3において、左側の縦軸は合焦レンズ103の位置を示し、右側の縦軸はコントラストの値を示し、横軸は検出時刻を示す。合焦レンズ103の位置は、起点Aから遠方方向を正、近方方向を負とする。合焦レンズ103は座標0である起点Aから−100だけ移動、すなわち近方方向に100だけ移動して近方点Bに達した後、200だけ移動、すなわち遠方方向に200だけ移動して遠方点Cに達する。その後、近方方向に100だけ移動して起点Aに戻る。合焦レンズ103の位置変化を示す曲線を位置曲線と呼ぶ。合焦レンズ103が移動する期間においてコントラストは周期的に変化する。すなわち、コントラストは、起点Aから近方点Bに向かうにつれて下がり、近方点Bから起点Aに向かうにつれて上がり、起点Aから遠方点Cに向かうにつれて下がり、遠方点Cから起点Aに向かうにつれて上がる。コントラストの変化を示す曲線をコントラスト曲線と呼ぶ。
FIG. 3 shows the relationship between the contrast change and the position of the focusing
図4に、図3に示した位置曲線とコントラスト曲線とを合成して得られる合成関数を示す。合成関数を検出時刻0から35に関して積分すると、得られる積分値は0になる。これにより、起点Aから近方点Bを経て起点Aに戻るまでのコントラストの変化量と、起点Aから遠方点Cを経て起点Aに戻るまでのコントラストの変化量とが等しいことがわかる。よって、起点Aが合焦位置であると判断できる。なお、積分値が0でなくても、所定の範囲内であるときに、起点Aが合焦位置であると判断することができる。所定の範囲は、撮像素子102の画素の大きさ等に基づいて決定される。
FIG. 4 shows a synthesis function obtained by synthesizing the position curve and the contrast curve shown in FIG. If the composite function is integrated with respect to
次に図5−7を用いて、起点Aが合焦位置にない状況において被写体像を撮像素子102に合焦させる処理について説明する。
Next, a process for focusing the subject image on the
図5を参照すると、合焦レンズ103は、起点Aから遠方点Cを経て近方点Bに移動し、そして起点Aに戻っている。合焦レンズ103によるこの移動を合焦レンズ103の一往復という。ここで、起点Aは合焦位置ではなく、近方点B及び遠方点Cは起点Aから100だけ離れた地点である。
Referring to FIG. 5, the focusing
図6は、コントラストの変化と合焦レンズ103の位置との関係を示す。図6において、左側の縦軸は合焦レンズ103の位置を示し、右側の縦軸はコントラストの値を示し、横軸は検出時刻を示す。合焦レンズ103は座標0である起点Aから100だけ移動、すなわち遠方方向に100だけ移動して遠方点Cに達した後、−200だけ移動、すなわち近方方向に200だけ移動して近方点Bに達する。その後、遠方方向に100だけ移動して起点Aに戻る。コントラストは、起点Aから遠方点Cに向かうにつれて下がり、遠方点Cから起点Aを経て近方点Bに向かうにつれて上がり、近方点Bから起点Aに向かうにつれて下がる。
FIG. 6 shows the relationship between the contrast change and the position of the focusing
図7に、図6に示した位置曲線とコントラスト曲線とを合成して得られる合成関数を示す。合成関数を検出時刻0から35に関して積分すると、得られる積分値は負になる。これにより、起点Aから遠方点Cを経て起点Aに戻るまでのコントラストの変化量と、起点Aから近方点Bを経て起点Aに戻るまでのコントラストの変化量とが等しくないことがわかる。よって、起点Aは合焦位置でないと判断できる。また、積分値が負であることから、負方向、すなわち起点Aから近方方向に合焦位置があることがわかる。
FIG. 7 shows a synthesis function obtained by synthesizing the position curve and the contrast curve shown in FIG. If the composite function is integrated with respect to
次に図5、8、及び9を用いて、現実のデジタルカメラ100において被写体像を撮像素子102に合焦させる処理について説明する。現実のデジタルカメラ100においては、合焦レンズ103をスムーズに動かして合焦レンズ103の位置を連続的に変化させることが技術的に不可能であるため、位置曲線及びコントラスト曲線は図2−7に示したような連続的な曲線にはならない。ここでは、現実のデジタルカメラ100を想定した位置曲線及びコントラスト曲線を用いて説明する。
Next, a process for focusing the subject image on the
図5を参照すると、合焦レンズ103は、起点Aから遠方点Cを経て近方点Bに移動し、そして起点Aに戻っている。ここで、起点Aは合焦位置ではなく、近方点B及び遠方点Cは起点Aから100だけ離れた地点である。
Referring to FIG. 5, the focusing
図8は、コントラストの変化と合焦レンズ103の位置との関係を示す。図8において、左側の縦軸は合焦レンズ103の位置を示し、右側の縦軸はコントラストの値を示し、横軸は検出時刻を示す。合焦レンズ103は座標0である起点Aから100だけ移動、すなわち遠方方向に100だけ移動して遠方点Cに達した後、−200だけ移動、すなわち近方方向に200だけ移動して近方点Bに達する。その後、遠方方向に100だけ移動して起点Aに戻る。コントラストは、起点Aから遠方点Cに向かうにつれて下がり、遠方点Cから起点Aを経て近方点Bに向かうにつれて上がり、近方点Bから起点Aに向かうにつれて下がる。
FIG. 8 shows the relationship between the contrast change and the position of the focusing
図9に、図8に示した位置曲線とコントラスト曲線とを合成して得られる合成関数を示す。合成関数を検出時刻0から35に関して積分すると、得られる積分値は負になる。これにより、起点Aから遠方点Cを経て起点Aに戻るまでのコントラストの変化量と、起点Aから近方点Bを経て起点Aに戻るまでのコントラストの変化量とが等しくないことがわかる。よって、起点Aは合焦位置でないと判断できる。また、積分値が負であることから、負方向、すなわち起点Aから近方方向に合焦位置があることがわかる。
FIG. 9 shows a synthesis function obtained by synthesizing the position curve and the contrast curve shown in FIG. If the composite function is integrated with respect to
よって、現実のデジタルカメラ100であっても、図2−7に示した手法が実現可能であることがわかる。 Therefore, it can be seen that the method shown in FIG.
次に、図10を用いて動画記録処理について説明する。動画記録処理は、DSP101により実行される処理であり、動画を記録する間に反復して実行される処理である。
Next, the moving image recording process will be described with reference to FIG. The moving image recording process is a process executed by the
始めのステップS101では、動画を記録し続けるか否かを判断する。記録を続ける場合、処理はステップS102に進み、続けない場合、処理は終了する。 In the first step S101, it is determined whether or not to continue recording a moving image. If the recording is continued, the process proceeds to step S102. If the recording is not continued, the process ends.
次のステップS102では、AF待機処理を実行する。AF待機処理は、積分値に基づいて合焦状態を判断する処理であって、合焦レンズ103の次の移動方向を決定する。AF待機処理に関しては後述される。
In the next step S102, AF standby processing is executed. The AF standby process is a process for determining the in-focus state based on the integral value, and determines the next moving direction of the focusing
次のステップS103では、AF処理を実行する。AF処理は、AF待機処理により決定された合焦レンズ103の移動方向に応じて合焦レンズ103を駆動する処理である。AF処理が終了した後、処理は再度ステップS101に戻る。
In the next step S103, AF processing is executed. The AF process is a process of driving the focusing
図11を用いてDSP101が実行するAF待機処理について説明する。AF待機処理は、DSP101により実行される処理であり、積分値に基づいて合焦状態を判断する処理である。合焦状態を判断するとは、撮像素子102に被写体像が合焦したか否かを判断すること、及び合焦方向を判断することを意味する。
The AF standby process executed by the
始めのステップS111では、後述する駆動処理を実行する。駆動処理は、位置曲線とコントラスト曲線とを作成して積分値を求める処理である。 In the first step S111, a drive process described later is executed. The driving process is a process for obtaining an integrated value by creating a position curve and a contrast curve.
次のステップS112では、ステップS111で求めた積分値を積算して得られた積算値の絶対値が所定の範囲内であるか否かを判断する。前述のように、所定の範囲は撮像素子102の画素の大きさ等に基づいて決定される。所定の範囲内であるとき、合焦レンズ103が合焦位置にあると判断して処理はステップS111を再度実行する。所定の範囲内に無いとき、合焦レンズ103が合焦位置にないと判断して処理はステップS113に進む。
In the next step S112, it is determined whether or not the absolute value of the integrated value obtained by integrating the integrated value obtained in step S111 is within a predetermined range. As described above, the predetermined range is determined based on the pixel size of the
ステップS113では積算値の符号について判断する。符号が正であるとき処理はステップS114に進み、符号が負であるとき処理はステップS115に進む。 In step S113, the sign of the integrated value is determined. When the sign is positive, the process proceeds to step S114, and when the sign is negative, the process proceeds to step S115.
ステップS114では、合焦レンズ103の次の移動方向を遠方方向に設定し、ステップS115では、合焦レンズ103の次の移動方向を近方方向に設定する。そしてステップS116に進む。
In step S114, the next moving direction of the focusing
ステップS116では、次の移動方向が決定されたとして、処理を終了する。 In step S116, assuming that the next movement direction has been determined, the process ends.
図12を用いて駆動処理について説明する。駆動処理は、DSP101により実行される処理であり、位置曲線とコントラスト曲線とを作成して積分値を求める処理である。
The driving process will be described with reference to FIG. The driving process is a process executed by the
始めのステップS121及びS122では、所定の時間間隔毎に所定の移動量だけ合焦レンズ103を動かす。すなわち、ステップS121では合焦レンズ103の次の位置を取得し、ステップS122では合焦レンズ103の次の位置をレンズ駆動部111に送信して、レンズ駆動部111に合焦レンズ103を駆動させる。
In the first steps S121 and S122, the focusing
次のステップS123では、撮像素子102から画像データを取得して、画像データに基づいてコントラストを算出する。そして今までに取得済みのコントラストと合わせてコントラスト曲線を作成する。
In the next step S123, image data is acquired from the
ステップS124では、レンズ駆動部111から合焦レンズ103の位置を取得して、今までに取得済みの位置と合わせて位置曲線を作成する。
In step S124, the position of the focusing
ステップS125では、コントラスト曲線と位置曲線との合成関数を作成する。 In step S125, a composite function of the contrast curve and the position curve is created.
ステップS126では、合成関数を積分して積分値を算出する。 In step S126, an integrated value is calculated by integrating the composite function.
ステップS127では、合焦レンズ103が一往復したか否かを判断する。一往復していない場合、処理はステップS121に戻り、再度ステップS121からS127を実行する。一往復している場合、処理はステップS128に進み、合焦レンズ103を現在の位置で停止させる。そして処理を終了する。
In step S127, it is determined whether or not the focusing
本実施形態によれば、合焦レンズ103の合焦状態を適切に判断できる。また、合焦方向を正確に予測できるため、合焦方向と反対方向に合焦レンズ103を駆動してしまうことがない。またこれにより、被写体に迅速にピントを合わせることができる。さらに、積分値を用いることにより、合焦レンズ103を往復させる距離を短くしても合焦方向を予測することができる。
According to the present embodiment, the in-focus state of the focusing
なお、本実施形態では動画を撮像しているときについて説明したが、静止画を撮像するときにおいても本実施形態による処理を実行することができる。 In addition, although the case where the moving image is imaged has been described in the present embodiment, the processing according to the present embodiment can be executed also when the still image is imaged.
なお、撮像素子102として、CMOSを用いても良い。
Note that a CMOS may be used as the
また、遠方方向を正、近方方向を負として説明したが、遠方方向を負、近方方向を正としてもよい。 Moreover, although the far direction is described as positive and the near direction is negative, the far direction may be negative and the near direction may be positive.
100 デジタルカメラ
101 DSP
102 撮像素子(CCD)
103 合焦レンズ
104 撮像レンズ
106 シャッター幕
107 レリーズボタン
108 画像処理回路
109 メモリカード
110 モニタ
111 レンズ駆動部
100
102 Image sensor (CCD)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
合焦方向に移動して前記撮像部に被写体像を合焦させる合焦部と、
前記画像データのコントラストを用いて前記合焦方向を決定する制御部とを備え、
前記合焦部は、起点から遠方方向に所定距離だけ離れた遠方点と、起点から近方方向に前記所定距離だけ離れた近方点に移動し、
前記撮像部は、前記合焦部が移動している期間に、所定の時間間隔で画像データを出力し、
前記制御部は、前記起点、前記遠方点、及び前記近方点にかけて前記合焦部が移動している期間における前記コントラストの変化と前記合焦部の位置とを合成した合成関数を積分して得られた積分値に基づいて前記撮像部における被写体像の合焦状態を判断する撮像装置。 An imaging unit that captures a subject image and outputs image data;
A focusing unit that moves in a focusing direction and focuses the subject image on the imaging unit;
A control unit that determines the in-focus direction using the contrast of the image data,
The in-focus portion moves from a starting point to a distant point away from the starting point by a predetermined distance, and from the starting point to a near point separated from the starting point by the predetermined distance,
The imaging unit outputs image data at predetermined time intervals during a period in which the focusing unit is moving,
The control unit integrates a composite function obtained by synthesizing the change in contrast and the position of the in-focus portion during a period in which the in-focus portion is moving from the starting point, the far point, and the near point. An imaging apparatus that determines a focused state of a subject image in the imaging unit based on an obtained integrated value.
With respect to the position of the focusing unit, the control unit sets the direction from the starting point to the far point as a positive direction, and sets the direction from the starting point to the near point as a negative direction, and regarding the contrast, the current contrast Is used as an origin to determine whether the contrast is positive or negative, and when the integral value is positive, the direction toward the far point is determined as the in-focus direction, and when the integral value is negative, the near point The imaging apparatus according to claim 1, wherein a direction toward the camera is determined as a focusing direction.
Priority Applications (1)
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