JP2015106116A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus.
従来、例えば下記の特許文献1には、撮影画角と、現在のレンズ装置のパン、チルト位置と、被写体の方向とに基づき、撮影画面内における被写体位置を演算し、被写体位置に測距エリアを設定することが記載されている。
Conventionally, for example, in
これまで動画撮影におけるAF制御は、いわゆるコントラストAFによる制御が主流であり、レンズを移動させることで画像のコントラスが最大となる位置を見つけるスキャンニング動作が必要であった。この際、頻繁にレンズが動くと画像品位が劣化するため、静止画撮影時よりも合焦許容量を広げることでレンズの動きを抑制していた。 Conventionally, AF control in moving image shooting has been mainly performed by so-called contrast AF, and a scanning operation for finding a position where the contrast of an image is maximized by moving a lens is necessary. At this time, since the image quality deteriorates when the lens is frequently moved, the movement of the lens is suppressed by widening the focusing allowable amount as compared with still image shooting.
一方、近年では、撮像素子上に測距可能な素子を配置する撮像装置が出現している。このような撮像装置では、動画像を撮影しながら同時にピント方向とずれ量を算出することが可能となり、ムダなスキャンニング動作を行わずにレンズ駆動が可能となってきている。 On the other hand, in recent years, image pickup apparatuses in which an element capable of measuring a distance is arranged on the image pickup element have appeared. In such an imaging apparatus, it is possible to calculate the focus direction and the shift amount simultaneously while capturing a moving image, and it is possible to drive the lens without performing a wasteful scanning operation.
一方、AF制御アルゴリズムは、コントラストAFに基づく制御が前提となっていることが多く、また画面内で検出した人物の顔などのみを測距対象として捉えているため、撮影者の関心が高い部分を優先して測距していない場合がある。 On the other hand, the AF control algorithm is often premised on control based on contrast AF, and only the person's face detected in the screen is regarded as a distance measurement target. May not be measured with priority.
例えば、撮像装置を水平方向に移動させるパニングを行うとき、撮影者にとって先ず確認したいのは新たに出現する被写体の様子であることが多い。しかしながら、撮像装置の測距領域は、画面中央優先、又は顔優先などのAF制御が一般的であり、構図の変化に応じて新たに出現する被写体に精度良くフォーカスを合焦させることは困難であった。 For example, when performing panning to move the imaging device in the horizontal direction, the photographer often wants to confirm the appearance of a newly appearing subject. However, the AF area control of the imaging device is generally AF control such as center priority on the screen or face priority, and it is difficult to focus accurately on a newly appearing subject according to the composition change. there were.
特許文献1に記載された技術は、撮影画角と、現在のレンズ装置のパン、チルト位置と、被写体の方向とに基づき、撮影画面内における被写体位置を演算し、被写体位置に測距エリアを設定するものであるが、構図の変化に応じて新たに出現する被写体に精度良くフォーカスを合焦させることは困難であった。
The technique described in
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、構図の変化に応じて撮像画像内に新たに出現する被写体に精度良くフォーカスを合わせることが可能な、新規かつ改良された撮像装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to accurately focus on a subject newly appearing in a captured image according to a change in composition. It is another object of the present invention to provide a new and improved imaging apparatus.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、撮像画像の構図が変化する方向を検出する構図変化検出部と、前記構図が変化する方向に基づいて、前記撮像画像中に新たに被写体が出現する領域に測距領域を設定する測距領域設定部と、を備える撮像装置が提供される。この構成によれば、構図が変化する方向に基づいて、撮像画像中に新たに被写体が出現する領域に測距領域が設定される。従って、構図の変化に伴って新たに画面内に表れる被写体にフォーカスを合焦させることが可能となる。 In order to solve the above-described problem, according to an aspect of the present invention, a composition change detection unit that detects a direction in which a composition of a captured image changes, and a new one in the captured image based on the direction in which the composition changes. An imaging apparatus is provided that includes a distance measurement area setting unit that sets a distance measurement area in an area where a subject appears. According to this configuration, the distance measurement area is set in an area where a new subject appears in the captured image based on the direction in which the composition changes. Accordingly, it is possible to focus on a subject that appears newly in the screen as the composition changes.
前記測距領域設定部が設定した前記測距領域において被写体距離を演算する被写体距離演算部を備える。この構成によれば、新たに被写体が出現する領域に設定された測距領域に基づいて被写体距離を演算することで、構図の変化方向に新たに出現した被写体にフォーカスを合わせることが可能となる。 A subject distance calculation unit that calculates a subject distance in the distance measurement region set by the distance measurement region setting unit; According to this configuration, it is possible to focus on a newly appearing subject in the composition change direction by calculating the subject distance based on the distance measurement region set to the region where the subject appears newly. .
また、前記構図変化検出部は、前記構図が変化する速度を取得し、前記測距領域設定部は、前記構図が変化する速度に応じて、前記撮像画像中の前記測距領域の位置、大きさ、又は形状を設定する。この構成によれば、構図が変化する速度に応じて測距領域の位置、大きさ、又は形状が設定されるため、構図の変化速度に応じて測距領域を最適に設定することができる。 The composition change detection unit acquires a speed at which the composition changes, and the ranging area setting unit determines the position and size of the ranging area in the captured image according to the speed at which the composition changes. Set the shape. According to this configuration, since the position, size, or shape of the ranging area is set according to the speed at which the composition changes, the ranging area can be optimally set according to the changing speed of the composition.
また、前記測距領域設定部は、前記構図が変化する速度が大きいほど、新たに被写体が出現する側の前記撮像画像の端部に前記測距領域が近づくように前記測距領域を設定する。この構成によれば、構図が変化する速度が大きいほど、新たに被写体が出現する側の撮像画像の端部に測距領域が近づくように測距領域が設定される。従って、構図変化速度が大きい場合においても、新たに出現する被写体に確実にフォーカスを合わせることが可能となる。 In addition, the distance measurement area setting unit sets the distance measurement area so that the higher the speed at which the composition changes, the closer the distance measurement area is to the edge of the captured image on the side where a new subject appears. . According to this configuration, the distance measurement area is set such that the distance measurement area approaches the edge of the captured image on the side where the subject appears newly as the composition change speed increases. Therefore, even when the composition change speed is high, it is possible to reliably focus on a newly appearing subject.
また、前記測距領域設定部は、前記構図が変化する速度が所定値を超えると、前記測距領域の位置を前記撮像画像の中央に設定する。この構成によれば、構図が変化する速度が所定値を超えると、撮影者の関心が画面全体に移るため、測距領域の位置を撮像画像の中央に設定することで、画面全体のフォーカスを最適に合わせることが可能となる。 Further, the distance measurement area setting unit sets the position of the distance measurement area at the center of the captured image when the speed at which the composition changes exceeds a predetermined value. According to this configuration, when the speed at which the composition changes exceeds a predetermined value, the photographer's interest moves to the entire screen. Therefore, the focus of the entire screen is set by setting the position of the distance measurement area at the center of the captured image. It becomes possible to adjust optimally.
また、前記被写体距離演算部は、複数のAF評価素子のそれぞれから検出された評価値に基づいて被写体距離を演算し、前記構図が変化する方向に対して、前記複数のAF評価素子の配置方向が直交する方向となるように前記複数のAF評価素子の組み合わせを選択するAF評価素子選択部を備える。この構成によれば、構図が変化する方向に対して、複数のAF評価素子の配置方向が直交する方向となるように複数のAF評価素子の組み合わせが選択されるため、AF演算の際に水平方向のコントラストやエッジ情報が畳み込まれることがなく、AF演算精度の精度を大幅に向上させることが可能となる。 The subject distance calculation unit calculates a subject distance based on an evaluation value detected from each of the plurality of AF evaluation elements, and an arrangement direction of the plurality of AF evaluation elements with respect to a direction in which the composition changes. An AF evaluation element selection unit that selects a combination of the plurality of AF evaluation elements so that the directions are orthogonal to each other. According to this configuration, the combination of the plurality of AF evaluation elements is selected so that the arrangement direction of the plurality of AF evaluation elements is orthogonal to the direction in which the composition changes. The direction contrast and edge information are not convoluted, and the accuracy of AF calculation accuracy can be greatly improved.
また、前記測距領域における被写体輝度に基づいて露光量を制御する露光量制御部を備える。この構成によれば、測距領域に存在する被写体の露光において、飽和や黒つぶれが生じることを確実に抑止できる。 An exposure amount control unit that controls the exposure amount based on the subject brightness in the distance measurement area is provided. According to this configuration, it is possible to reliably suppress the occurrence of saturation and blackout in the exposure of the subject existing in the distance measurement area.
また、前記撮像画像中の特定の被写体を追尾して前記測距領域を設定する被写体追尾部を備え、前記被写体追尾部により前記特定の被写体を追尾して前記測距領域が設定されている場合に、前記特定の被写体が前記撮像画像中に存在している場合は、前記測距領域設定部による前記測距領域の設定は行わずに、前記被写体追尾部による前記測距領域の設定を行う。この構成によれば、特定の被写体が撮像画像中に存在している場合は、測距領域設定部による測距領域の設定が行われずに、被写体追尾部による測距領域の設定が行われる。従って、追尾している特定の被写体に確実にフォーカスを合わせることが可能となる。 In addition, a subject tracking unit that tracks a specific subject in the captured image and sets the distance measurement region is provided, and the distance measurement region is set by tracking the specific subject by the subject tracking unit. In addition, when the specific subject is present in the captured image, the ranging area is set by the subject tracking section without setting the ranging area by the ranging area setting section. . According to this configuration, when a specific subject is present in the captured image, the ranging area is not set by the ranging area setting section, but the ranging area is set by the subject tracking section. Accordingly, it is possible to reliably focus on a specific subject being tracked.
また、前記構図変化検出部は、加速度センサの出力から前記構図が変化する方向を取得する。この構成によれば、加速度センサによる加速度の検出に基づいて構図が変化する方向を取得することができる。 Further, the composition change detection unit acquires a direction in which the composition changes from an output of the acceleration sensor. According to this configuration, the direction in which the composition changes can be acquired based on the detection of acceleration by the acceleration sensor.
また、前記撮像画像中の特徴点が移動する際の移動ベクトル方向と移動量を取得する画像ベクトル取得部を備え、前記構図変化検出部は、前記移動ベクトル方向及び移動量に基づいて前記構図が変化する方向を検出する。この構成によれば、撮像画像中の特徴点が移動する際の移動ベクトル方向と移動量を取得する画像ベクトル取得部を備えることで、移動ベクトル方向及び移動量に基づいて構図が変化する方向を検出することが可能となる。 Further, the image processing apparatus includes an image vector acquisition unit that acquires a movement vector direction and a movement amount when the feature point in the captured image moves, and the composition change detection unit performs the composition based on the movement vector direction and the movement amount. Detect the changing direction. According to this configuration, by including the image vector acquisition unit that acquires the movement vector direction and the movement amount when the feature point in the captured image moves, the direction in which the composition changes based on the movement vector direction and the movement amount can be changed. It becomes possible to detect.
また、前記撮像画像及び前記測距領域を表示する表示部を備える。この構成によれば、撮影者は、表示部に表示された撮像画像及び測距領域を視認して確認することができる。 Moreover, the display part which displays the said captured image and the said ranging area is provided. According to this configuration, the photographer can visually confirm the captured image and the distance measurement area displayed on the display unit.
本発明によれば、構図の変化に応じて撮像画像内に新たに出現する被写体に精度良くフォーカスを合わせることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to accurately focus on a subject that newly appears in a captured image in accordance with a change in composition.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
図1は本発明の一実施形態にかかる撮像装置300の構成を示す模式図である。撮像装置300は、本体100とレンズ200から構成されており、動画(及び静止画)を撮像する機能を備えている。本体100とレンズ200は一体に構成されていても良いし、本体100に対してレンズ200が脱着可能に構成されていても良い。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an
図1に示すように、レンズ200は、ズームレンズ(群)202と、絞り204と、フォーカスレンズ(群)206と、レンズCPU210と、絞り204を駆動するためのモータ220と、フォーカスレンズ(群)206を駆動するためのモータ222と、モータ220,222をそれぞれ駆動するためのドライバ224,226と、ズームレンズ(群)202及びフォーカスレンズ(群)206の位置を示す信号をA/D変換するA/D変換器228と、ROM230と、RAM232と、を有して構成されている。レンズCPU210は、SIO(Serial Input/Output)211を有している。
As shown in FIG. 1, the
また、本体100は、撮像素子110と、撮像素子110への露光時間を制御するシャッター108と、アンプ一体型のCDS(Correlated Double Sampling)回路112と、A/D変換器114と、画像入力コントローラ116と、不揮発性メモリ118と、圧縮処理部120と、LCD(Liquid Crystal Display)ドライバ124と、LCD(表示部)126と、メモリ128と、VRAM(Video Random Access Memory)130と、メディアコントローラ132と、記録メディア134と、シャッター108を駆動するためのモータ136と、ドライバ138と、操作部材140と、加速度センサ142と、バッテリー144と、制御部(DSP&CPU)150と、を有して構成されている。
The
制御部150は、AE/AWB/AF評価値算出回路152と、適正AWB算出部154と、画像処理部156と、AF演算・制御部158と、AE演算・制御部160と、画像ベクトル取得部170と、GUI管理部172と、タイミングジェネレータ174と、I/O(Input/Output)176と、SIO(Serial Input/Output)178と、測距領域設定部180と、被写体追尾部182と、AF評価素子選択部184と、を有して構成されている。
The
ズームレンズ202、絞り204、およびフォーカスレンズ206は、レンズCPU210の指令に基づき、各ドライバ224,226によって制御されるモータ220,222を介して駆動される。ズームレンズ202は、光軸方向に前後して移動され、焦点距離を連続的に変化させるレンズである。絞り204は、画像を撮像する際に、撮像素子110へ入射する光量の調節を行う。フォーカスレンズ206は、光軸方向に前後して移動され、撮像素子110へ結像された被写体の画像のピントを調節するものである。
The
撮像素子110は、ズームレンズ102、絞り104、フォーカスレンズ108、およびシャッター108を通って入射した光を電気信号に変換するための素子である。
The
なお、撮像素子110としては、CCD(Charge Coupled Devices)素子、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)素子、その他のイメージセンサを用いることができる。CMOS素子は、CCD素子よりも高速に被写体の映像光を電気信号に変換できるので、被写体を撮像してから画像の合成処理を行うまでの時間を短縮することができる。
As the
CDS回路112は、撮像素子110から出力された電気信号の雑音を除去する、サンプリング回路の一種であるCDS回路と、雑音を除去した後に電気信号を増幅するアンプとが一体となった回路である。本実施形態ではCDS回路とアンプとが一体となった回路を用いているが、CDS回路とアンプとを別々の回路で構成してもよい。
The
A/D変換器114は、撮像素子110で生成された電気信号をデジタル信号に変換して、画像の生データ(ローデータ、画像データ)を生成するものである。画像入力コントローラ116は、A/D変換器114で生成された画像の生データ(画像データ)のメモリ128への入力を制御するものである。
The A /
圧縮処理部120は、撮像素子110から出力された画像のデータを適切な形式の画像データに圧縮する圧縮処理を行う。画像の圧縮形式は可逆形式であっても非可逆形式であってもよい。適切な形式の例として、JPEG(Joint Photographic Experts Group)形式やJPEG2000形式に変換してもよい。
The
LCD126は、撮像操作を行う前のライブビュー表示や、撮像装置300の各種設定画面や、撮像した画像の表示等を行う。画像データや撮像装置300の各種情報のLCD126への表示は、LCDドライバ124を介して行われる。
The
メモリ128は、撮像した画像を一時的に記憶するものである。メモリ128は、複数の画像を記憶できるだけの記憶容量を有している。メモリ128への画像の読み書きは画像入力コントローラ116によって制御される。
The
VRAM130は、LCD126に表示する内容を保持するものであり、LCD126の解像度や最大発色数はVRAM136の容量に依存する。
The
記録メディア134は、撮像した画像を記録するものである。記録メディア134への入出力は、メディアコントローラ132によって制御される。記録メディア134としては、フラッシュメモリにデータを記録するカード型の記憶装置であるメモリカードを用いることができる。
The
制御部150は、撮像素子110やCDS回路112などに対して信号系の指令を行ったり、操作部材140(シャッターボタン等)の操作に応じた操作系の指令を行ったりする。本実施形態においては、制御部150つだけ含んでいるが、信号系の命令と操作系の命令とを別々のCPUで行うようにしてもよい。
The
制御部150のAE/AWB/AF評価値算出回路152は、撮像素子110から出力された画像のデータから、露光量情報としてのAE評価値、オートホワイトバランス(AWB)の評価値であるAWB評価値、被写体のオートフォーカス(AF)を評価するAF評価値を算出する。適正AWB算出部154は、AWB評価値に基づいて適正なオートホワイトバランスを算出する。また、画像処理回路156は、撮像素子110から出力された画像のデータに対して、光量のゲイン補正、画像のエッジ処理(輪郭強調処理)、ホワイトバランスの調整などの処理を行う。
The AE / AWB / AF evaluation
AF演算・制御部158は、コントラストAFもしくは像面位相差AFを用いて測距を行い、フォーカスレンズ108を制御する。この際、AF演算・制御部158は、測距領域設定部180によって設定された測距領域500を用いて測距を行う。AE演算・制御部160は、撮像画像のAE演算を行い、露光量を演算し、絞り204、シャッター108を制御することで露光量を制御する。画像ベクトル取得部170は、隣接するフレームの画像を比較することで、画像の動きベクトルを取得し、撮像装置300の移動方向を検出する。GUI管理部172には、ユーザによる操作部材140の操作が入力される。制御部150は、GUI管理部172が検出した操作部材140の操作に応じて、ユーザに操作に応じた制御を行う。
The AF calculation /
測距領域設定部180は、加速度センサ142又は画像ベクトル取得部170によって取得された構図が変化する方向に基づいて、撮像画像中に新たに被写体が出現する領域に測距領域500を設定する。また、測距領域設定部180は、加速度センサ142又は画像ベクトル取得部170によって取得された構図の変化速度に応じて、撮像画像中の測距領域500の位置、大きさ、又は形状を設定する。
The distance measurement
被写体追尾部182は、撮像画像中の特定の被写体を追尾して測距領域を設定する。被写体追尾部182は、例えば、顔検出を行う場合は、検出した顔の画像の移動に追尾するように測距領域を設定する。また、被写体追尾部182は、ユーザによる操作部材140の操作によって指定された特定の被写体を追尾して測距領域を設定する。
The
AF評価素子選択部184は、加速度センサ142又は画像ベクトル取得部170によって取得された構図が変化する方向に対して、後述する2つのAF評価素子110aの配置方向が直交する方向となるように2つのAF評価素子110aの組み合わせを決定する。
The AF evaluation
タイミングジェネレータ174は、撮像素子110にタイミング信号を入力する。つまり、タイミングジェネレータ174からのタイミング信号により撮像素子110の駆動が制御される。タイミングジェネレータ174は、撮像素子110が駆動する時間内に被写体からの映像光を入射させることで、撮像素子110に電子シャッターの機能を持たせることも可能である。
The
I/O176は、制御部150の指令をドライバ138へ送る。これにより、ドライバ138によってモータ136が駆動され、シャッター108が駆動される。SIO178は、レンズCPU210のSIO211との間で信号のやり取りを行い、制御部150の指令をレンズCPU210へ送る。また、SIO178は、レンズCPU210からの指令を受け取る。加速度センサ142は、撮像装置300の加速度から撮像装置300の動きを検出する。
The I /
デジタルカメラやカムコーダーにて動画記録や撮影前のライブビューを表示するとき、画面外の状況を確認するため、または被写体の動きに合わせるために、構図を変更することは頻繁に行われる。しかしながら、前述したように、測距演算処理は、画面中央の被写体やカメラ近傍の被写体を優先した演算や、検出した人物の顔の追尾の演算等が一般的であり、測距演算と構図変化の連動は実施されていない。 When displaying a moving image recording or live view before shooting with a digital camera or a camcorder, the composition is frequently changed in order to check the situation outside the screen or to match the movement of the subject. However, as described above, the distance calculation processing is generally performed with priority given to the subject in the center of the screen or the subject in the vicinity of the camera or the tracking of the detected human face. Is not implemented.
本実施形態では、パニングのような構図変化を検出した際、移動方向の画面内に新たに現れる被写体を重点的に測距する。構図変化を行っている最中における撮影者の最も高い関心事は、移動方向に出現する被写体の様子である。従って、移動方向の画面内に新たに表れる被写体を重点的に測距することで、撮影者が最も高い関心を寄せている被写体にピントを合わせることができる。 In the present embodiment, when a composition change such as panning is detected, the subject newly appearing in the screen in the moving direction is intensively measured. The highest concern of the photographer during the composition change is the appearance of the subject appearing in the moving direction. Therefore, by focusing on a subject that appears newly in the screen in the moving direction, it is possible to focus on the subject that the photographer is most interested in.
本実施形態の撮像装置300では、一例として、像面位相差AFを用いて測距を行う。コントラストAFの場合、フォーカスレンズがコントラストのピーク位置を通り過ぎた後、フォーカスレンズをピーク位置に戻す制御が行われる(いわゆる山登り制御)。このため、コントラストAFの場合、ピーク検出のためのレンズ移動が煩わしく、構図変化の有無にかかわらず動画表示中は静止画撮影時に比べるとAF動作を控えめに制御することが多かった。また、レンズ移動の煩わしさを避けるため、コントラストAFの場合は、構図変化が生じている場合(パニング等によりカメラが移動している場合)はAF動作を行わず、構図が確定した後(カメラが静止した後)に初めてAF動作が行われていた。しかし、像面位相差AF制御の場合、コントラストAFのようなレンズ移動の煩わしさが無いため、動画表示中においても目障りなレンズ移動を行わなくて済む。従って、像面位相差AF制御を用いることで、動画撮影中にレンズ移動の煩わしさを生じさせることなくAF動作が可能となり、撮影者の要望に応え易くなってきている。
In the
このため、本実施形態では、撮影者が構図変化可能な撮像装置において、像面位相差AFを用いて測距を行うことで、構図変化に応じて出現する領域を重視したAF制御を行う。なお、撮影者がレンズ移動の煩わしさを感じないほどの高速なフォーカスレンズ駆動制御が可能になれば、コントラストAFで行うのも有効である。 For this reason, in the present embodiment, in the imaging apparatus in which the photographer can change the composition, the AF control is performed with an emphasis on the region that appears in accordance with the composition change by performing distance measurement using the image plane phase difference AF. Note that it is also effective to use contrast AF if the focus lens drive control can be performed at such a high speed that the photographer does not feel the trouble of moving the lens.
図2は、動画撮像中に、撮像装置300を左から右(矢印A1方向)へパニングして被写体400,410,420,430を順に撮像する様子を撮像装置300の上から見た状態を示す模式図である。また、図3は、図2に示す撮影を行った際に、撮像装置300のLCD126に表示されるライブビュー(すなわち、撮像装置300によって撮像された動画)が順次変化する様子を示す模式図である。
FIG. 2 shows a state in which the
図3に示すように、本実施形態の撮像装置300では、パニングを行って徐々に構図を変化させる場合に、測距領域(AF領域)500が画面内でカメラの進行方向に移動する。通常、撮影者がパニングを行う場合、撮像装置300の移動方向に興味のある被写体が存在することが多い。図3(B)の状態を例に挙げると、撮影者はパニングによる画像の移動方向に存在する被写体420に興味を示していることが想定される。このため、図3(B)に示すように、測距領域500を画面内でパニングの方向に移動させることで、撮影者が最も高い関心を寄せている被写体420にピントを合わせることができ、被写体420を鮮明に撮影することができる。このように、本実施形態は、バニングやチルトのように、徐々に構図を変化させる場合に新たに画面内に現れる箇所を重点域として測距領域500を設定する。これにより、撮影者が最も関心を寄せている被写体にピントを合わせて鮮明な画像を撮像することが可能となる。
As shown in FIG. 3, in the
一方、図4は、本実施形態に係る方法との比較のため、従来の一般的なカメラで図2に示す動作を行った場合に、画像中のカメラの測距領域600を示す模式図である。図4に示すように、一般的に測距領域600は画面中央部に配置されている。この構成では、図4に示すように、撮影者がカメラを左から右へパニングして構図を変えた状況であっても、画面に対する測距領域600の位置設定は変わらない。つまり、測距領域600は、画面に対して常に中央部の位置に固定されている。
On the other hand, FIG. 4 is a schematic diagram showing a
なお、顔検出機能を搭載しているカメラでは検出した顔の領域を測距領域として設定し、また、画面タッチなどで特定の被写体を指定可能カメラでは指定部周辺の色や輪郭特徴を参考に測距領域を設定し、これらの測距領域の追尾が行われる。しかし、この場合においても、カメラの移動方向に測距領域を動かすことは行っていないため、パニング等のカメラの移動に応じて測距領域を変えることは想定していない。 For cameras equipped with a face detection function, the detected face area can be set as a distance measurement area, and a specific subject can be specified by touching the screen. A distance measurement area is set, and tracking of these distance measurement areas is performed. However, even in this case, since the ranging area is not moved in the moving direction of the camera, it is not assumed that the ranging area is changed according to the movement of the camera such as panning.
なお、図3では右方向のパニングを示しているが、左方向のパニングであれば画面左側(画面左辺の近辺)に測距領域500を設定する。同様に、上方向へのチルトの場合は画面上辺付近に測距領域500を設定し、下方向へのチルトの場合は画面下辺付近に測距領域500を設定する。
In FIG. 3, panning in the right direction is shown, but if the panning is in the left direction, the ranging
図3に示す構図変化は、撮像装置300に搭載された加速度センサ142の出力を利用して検知することができる。加速度センサ142によれば、撮像装置300のパニング、またはチルトの動作方向を検出することができる。制御部150の測距領域設定部180は、加速度センサ142によって検出された撮像装置300の動作方向に測距領域500を移動させる。
The composition change shown in FIG. 3 can be detected using the output of the
また、図3に示す構図変化は、制御部150の画像ベクトル取得部170によって検知することもできる。この場合、画像ベクトル取得部170は、画像内の特徴点を抽出し、現フレームと前のフレームとの移動ベクトル方向と移動量が画面全体で揃っていた場合は、その移動ベクトル方向及び移動量に基づいて構図変化を検知することができる。制御部150の測距領域設定部180は、画像ベクトル取得部170によって検出された撮像装置300の動作方向に測距領域500を移動させる。以上のように、加速度センサ142、画像ベクトル取得部170は、撮像画像の構図が変化する方向を検出する構図変化検出部として機能する。また、加速度センサ142、画像ベクトル取得部170は、構図変化の速度を検出することもできる。
Also, the composition change shown in FIG. 3 can be detected by the image
被写体追尾部182により顔検出により特定の顔をAF追尾する機能が稼働している場合、もしくは撮影者が指定した被写体をAF追尾する機能が稼働している場合等においては、AF追尾機能を優先させ、AF追尾による測距領域500の設定を行う。
The AF tracking function is given priority when the AF tracking function for a specific face is detected by the
また、構図変化に応じた測距領域500の設定においては、測距領域500に存在する被写体に着目しているため、測距領域500の露出制御では、AE演算・制御部160は、少なくとも飽和や黒つぶれがしない露光量に制御を行う。
In the setting of the
測距領域500は、構図変化速度に応じて、場所と大きさを可変的に制御することが望ましい。構図変化速度が所定量までは、測距領域500を撮像装置300の移動方向の新たに画面内に出現する領域に特化して設定する。構図変化速度が更に速くなると、画面全体に撮影者の関心が移ることが予想されるため、測距領域500を再び画面の中央に戻し、中央重点により測距を行う。
It is desirable to variably control the location and size of the
図5は、構図変化速度に応じて測距領域500の位置、大きさ、形状が変化する様子を示す模式図である。図5(A)は、構図変化が無い場合を示している。この場合、通常のAF動作を行うため、測距領域500は画面の中央部に重点的に設定され、測距領域500の形状は横長の画面に合わせて横長の楕円形状とされ、中央重点による測距が行われる。
FIG. 5 is a schematic diagram showing how the position, size, and shape of the ranging
図5(B)〜図5(E)は、パニングにより左から右へ構図変化が生じている場合を示している。図5(B)は、構図の変化量が小さい場合、すなわち構図変化速度が小さい場合を示している。この場合、測距領域500は構図の移動方向(撮像装置300の移動方向)に移動する。また、測距領域500の形状は円とされ、測距領域500の大きさ(面積)は図5(A)よりも小さくなる。
FIG. 5B to FIG. 5E show a case where the composition changes from left to right due to panning. FIG. 5B shows the case where the composition change amount is small, that is, the composition change speed is small. In this case, the
図5(C)は、図5(B)よりも構図の変化量が大きい場合、すなわち構図変化速度が大きい場合を示している。この場合、測距領域500は、図5(B)よりも構図の移動方向に寄った位置に設定される。また、測距領域500の形状は縦長の楕円とされる。これにより、測距領域500は、画面の右辺に沿った範囲に設定される。
FIG. 5C shows a case where the composition change amount is larger than that in FIG. 5B, that is, a case where the composition change speed is large. In this case, the
図5(D)は、図5(C)よりも構図の変化量が更に大きい場合、すなわち構図変化速度が大きい場合を示している。図5(D)に示すように、構図の変化量が更に大きくなると、測距領域500は、図5(C)よりも画面の中央側に移動し、図5(B)と同じ位置、大きさに設定される。
FIG. 5D shows a case where the composition change amount is larger than that in FIG. 5C, that is, a case where the composition change speed is high. As shown in FIG. 5D, when the composition change amount further increases, the ranging
図5(E)は、図5(D)よりも構図の変化量が更に大きい場合、すなわち構図変化速度が大きい場合を示している。図5(E)に示すように、構図の変化量が更に大きくなると、測距領域500は、画面の中央側に移動し、図5(A)と同じ位置、大きさに設定される。
FIG. 5E shows a case where the composition change amount is larger than that in FIG. 5D, that is, a composition change speed is large. As shown in FIG. 5E, when the composition change amount further increases, the
図6は、図5に示した構図変化速度に応じた測距領域500の大きさ、位置の変化を定量的に示した特性図である。図6の上段の特性は、パニング速度に応じた測距領域500の中心位置の移動を示している。図6の上段の特性に示すように、右移動のパニング速度が増加するにつれて、測距領域500は画面中心位置から右端位置に移動し、更に右移動のパニング速度が増加すると測距領域500は画面中心位置に移動する。同様に、左移動のパニング速度が増加するにつれて、測距領域500は画面中心位置から左端位置に移動し、更に左移動のパニング速度が増加すると測距領域500は画面中心位置に移動する。
FIG. 6 is a characteristic diagram quantitatively showing changes in the size and position of the
また、図6の下段の特性は、パニング速度に応じた測距領域500の扁平率の変化を示している。図6の下段の特性に示すように、右移動のパニング速度が増加するにつれて、測距領域500の形状は横広がりの楕円から真円に変化し、更に右移動のパニング速度が増加すると測距領域500の形状は横広がりの楕円に変化する。同様に、左移動のパニング速度が増加するにつれて、測距領域500の形状は横広がりの楕円から真円に変化し、更に左移動のパニング速度が増加すると測距領域500の形状は横広がりの楕円に変化する。
Further, the lower characteristic of FIG. 6 shows a change in the flatness ratio of the
AF検波は、水平方向と垂直方向の2方向で演算することが一般に行われている。水平方向にパニングを行うと、水平方向のコントラストやエッジ情報が畳み込まれるため、AF演算精度が低下する。従って、撮像装置300が水平移動を行う場合は垂直方向を重視したAF演算を行うことが適切である。また、撮像装置300が垂直移動を行う場合は水平方向を重視したAF演算を行うことが適切である。
In general, AF detection is performed in two directions, a horizontal direction and a vertical direction. When panning in the horizontal direction, since the contrast and edge information in the horizontal direction are convoluted, the AF calculation accuracy decreases. Therefore, when the
このため、本実施形態では、像面位相差AFを行う際のAF評価素子のペアを、撮像装置300の移動方向に対して直交する方向に配置された2つのAF評価素子とする。図7は、撮像素子110の撮像面におけるAF評価素子111の配置を示す模式図である。AF評価素子111は、撮像面にマトリクス状に配置された画素の一部から構成されている。
For this reason, in this embodiment, a pair of AF evaluation elements when performing image plane phase difference AF is two AF evaluation elements arranged in a direction orthogonal to the moving direction of the
像面位相差AFでは、任意の2つのAF評価素子111a,111bでペアPを作り、像面位相差を求める。2つのAF評価素子111a,111bは、通常の画素に対して一部のみ光を透過させるスリットSが設けられたものであり、2つのAF評価素子111a,111bに設けられた各スリットSは、2つのAF評価素子111a,111bの中間に位置する中心線Cに対して対称となる位置に配置されている。
In the image plane phase difference AF, a pair P is formed by two arbitrary
ここで、図7(A)は、撮像装置100が静止している状態、すなわち、パニングをしていない状態を示している。この場合、図3(A)と同様に、測距領域500は画面中央に配置される。図8に示すように、複数のAF評価素子111aから得られた信号aと、複数のAF評価素子111bから得られた信号bとは、焦点のずれに応じて位相がずれて出力される。従って、信号aと信号bの位相のずれが所定の値となるようにフォーカスレンズ206を駆動することで、フォーカスレンズ206を合焦位置に駆動することができる。なお、このような像面位相差AF制御は公知の方法を用いることができる。
Here, FIG. 7A shows a state where the
図7(B)は、撮像装置300が右方向にパニングしている状態を示している。撮像装置300が右方向にパニングすると、図3(B)と同様に、測距領域500は画面の右側(矢印方向)に移動する。この際、図7(C)に示すように、像面位相差AFを行うAF評価素子111aとAF評価素子111bのペアPは、画面縦方向に配置された2つのAF評価素子111a,111bから構成される。これにより、撮像装置300の移動方向と、像面位相差AFを行うAF評価素子111a,111bの配列方向が直交する方向となるため、垂直方向を重視したAF演算を行うことが可能となる。従って、AF演算の際に水平方向のコントラストやエッジ情報が畳み込まれることがなく、AF演算精度の精度を大幅に向上させることが可能となる。このように、図7(A)に示したスリットSを有するAF評価素子111a,111bのペアは、横方向(水平方向)に配置されているため、左右方向に異なる光束を捉え、横方向の位相差を評価する場合に適している。一方、図7(C)に示したスリットSを有するAF評価素子111a,111bのペアは、縦方向(垂直方向)に配置されているため、上下方向に異なる光束を捉え、縦方向の位相差を評価する場合に適している。従って、構図変化の方向に応じて、横方向に配置されたAF評価素子111a,111bのペア、又は縦方向に配置されたAF評価素子111a,111bのペアを選ぶことで、AF演算精度の精度を大幅に向上させることが可能となる。なお、横方向の位相差の評価と縦方向の位相差の評価の双方を同一の画素のペアで行うことはできないため、横方向の位相差を評価するペアと縦方向の位相差を評価するペアは別々に設けられており、撮像素子110の撮像面の全域に配置されている。
FIG. 7B shows a state where the
次に、本実施形態の撮像装置300における処理の手順について説明する。図8は、撮像装置300がAF制御を行う際の処理を示すフローチャートである。先ず、ステップS10では、構図の変化を検知する。次のステップS12では、撮像装置300の平行移動が所定の速度以上で行われているか否かを判定する。ステップS12で平行移動が所定の速度以上で行われていない場合は、ステップS14へ進み、通常のAF演算を行う。このAF演算では、像面位相差AFを用いて測距を行う。一方、ステップS12で平行移動が所定の速度以上で行われている場合は、ステップS16へ進む。
Next, a processing procedure in the
ステップS16では、特定の被写体を追尾しているか否かを判定し、特定の被写体を追尾していない場合はステップS18以降へ進む。ステップS18では、構図の移動速度を算出し、次のステップS20では測距領域500の位置、大きさ、形状を決定する。測距領域500の位置、大きさ、形状は、図6に示した特性に基づいて決定される。次のステップS22では、AF検波の水平/垂直方向の重み付けを決定する。
In step S16, it is determined whether or not a specific subject is being tracked. If the specific subject is not being tracked, the process proceeds to step S18 and subsequent steps. In step S18, the composition moving speed is calculated, and in the next step S20, the position, size, and shape of the
次のステップS24では、ステップS20で決定した測距領域500に基づき、ステップS22で決定した重み付けを考慮して、構図変化用のAF演算を行う。このAF演算では、像面位相差AFを用いて測距を行う。
In the next step S24, an AF calculation for composition change is performed in consideration of the weighting determined in step S22 based on the ranging
ステップS14,S24の後はステップS26へ進む。ステップS26では、ステップS14,S24のAF演算の結果に基づいて、レンズ移動量を算出する。次のステップS28では、ステップS26で算出したレンズ移動量に基づいて、レンズの移動制御を行う。具体的には、レンズ移動量が制御部150のSIO178からレンズCPU210のSIO211へ送られて、レンズCPU210がドライバ226を介してモータ222を駆動することで、フォーカスレンズ206が駆動される。
After steps S14 and S24, the process proceeds to step S26. In step S26, the lens movement amount is calculated based on the AF calculation results in steps S14 and S24. In the next step S28, lens movement control is performed based on the lens movement amount calculated in step S26. Specifically, the lens movement amount is sent from the
上述したように、構図変化に応じて測距領域500の位置、大きさ、形状を設定する際に、測距領域500に存在する被写体に着目しているため、測距領域500の露出制御では、少なくとも測距領域500に存在する被写体に飽和や黒つぶれが生じない露光量に制御を行う。このため、ステップS30では、測距領域500の露出量の検証を行う。そして、次のステップS32では、測距領域500の露出に不良が生じていないか否かを判定する。そして、測距領域500の露出に不良が生じている場合は、ステップS34へ進み、露出補正量を次の動画のフレームに反映させる。一方、測距領域500の露出に不良が生じていない場合は、スタートに戻る(RETURN)。
As described above, when setting the position, size, and shape of the
また、ステップS16で特定の被写体を追尾している場合は、ステップS36へ進む。ステップS36では、追尾している被写体が画面内に存在するか否かを判定し、追尾している被写体が画面内に存在しない場合は、ステップS18以降の処理を行う。一方、追尾している被写体が画面内に存在する場合は、ステップS38へ進み、追尾している被写体を測距する演算を行う。ステップS38の後はステップS26以降の処理を行う。 If a specific subject is being tracked in step S16, the process proceeds to step S36. In step S36, it is determined whether or not the tracked subject exists in the screen. If the tracked subject does not exist in the screen, the processes in and after step S18 are performed. On the other hand, when the tracked subject exists in the screen, the process proceeds to step S38, and a calculation for measuring the distance of the tracked subject is performed. After step S38, the process after step S26 is performed.
なお、本実施形態では、像面位相差AFにおいて、撮像装置300の移動による構図変化に伴って、画面内で撮像装置300の移動方向に測距領域500を移動させる例を示したが、コントラストAFの場合も同様に構成することができる。コントラストAFを行う撮像装置に適用した場合においても、構図変化に伴って、画面内で撮像装置300の移動方向に測距領域500を移動させることで、画面内に新たに表れる被写体にフォーカスを合焦させることが可能となる。
In the present embodiment, in the image plane phase difference AF, an example in which the
また、本実施形態では、主に動画を撮像する撮像装置300を例に挙げて説明したが、静止画を撮像する撮像装置に適用することもできる。静止画を撮像する撮像装置においても、構図変化に伴って、画面内で撮像装置300の移動方向に測距領域500を移動させることで、画面内に新たに表れる被写体にフォーカスを合焦させることが可能となる。
In the present embodiment, the
以上説明したように本実施形態によれば、撮像装置300の移動に伴って、画面内で撮像装置300の移動方向に測距領域500を移動させることで、撮像装置300の移動に伴って新たに表れる被写体にフォーカスを合焦させることが可能となる。従って、撮影者の興味が最も高い被写体にフォーカスを合わせることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
300 撮像装置
142 加速度センサ
158 AF演算・制御部
170 画像ベクトル取得部
180 測距領域設定部
182 被写体追尾部
184 AF評価素子選択部
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記構図が変化する方向に基づいて、前記撮像画像中に新たに被写体が出現する領域に測距領域を設定する測距領域設定部と、
を備えることを特徴とする、撮像装置。 A composition change detector that detects a direction in which the composition of the captured image changes;
A distance measurement area setting unit that sets a distance measurement area in an area where a new subject appears in the captured image based on a direction in which the composition changes;
An imaging apparatus comprising:
前記測距領域設定部は、前記構図が変化する速度に応じて、前記撮像画像中の前記測距領域の位置、大きさ、又は形状を設定する、請求項1に記載の撮像装置。 The composition change detection unit acquires a speed at which the composition changes,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the ranging area setting unit sets a position, a size, or a shape of the ranging area in the captured image according to a speed at which the composition changes.
前記構図が変化する方向に対して、前記複数のAF評価素子の配置方向が直交する方向となるように前記複数のAF評価素子の組み合わせを選択するAF評価素子選択部を備えることを特徴とする、請求項2に記載の撮像装置。 The subject distance calculation unit calculates a subject distance based on an evaluation value detected from each of a plurality of AF evaluation elements,
An AF evaluation element selection unit that selects a combination of the plurality of AF evaluation elements so that an arrangement direction of the plurality of AF evaluation elements is orthogonal to a direction in which the composition changes. The imaging device according to claim 2.
前記被写体追尾部により前記特定の被写体を追尾して前記測距領域が設定されている場合に、前記特定の被写体が前記撮像中に存在している場合は、前記測距領域設定部による前記測距領域の設定は行わずに、前記被写体追尾部による前記測距領域の設定を行うことを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。 A subject tracking unit that tracks a specific subject in the captured image and sets the ranging area;
When the distance measurement area is set by tracking the specific object by the object tracking section and the specific object exists during the imaging, the distance measurement area setting section performs the measurement. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the distance measurement area is set by the subject tracking unit without setting the distance area.
前記構図変化検出部は、前記移動ベクトル方向及び移動量に基づいて前記構図が変化する方向を検出することを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。 An image vector acquisition unit that acquires a movement vector direction and a movement amount when a feature point in the captured image moves;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the composition change detection unit detects a direction in which the composition changes based on the movement vector direction and a movement amount.
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising a display unit that displays the captured image and the ranging area.
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