JP2015184614A - Automatic focus adjustment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、天体撮影に適した自動焦点調節装置に関する。 The present invention relates to an automatic focus adjustment device suitable for astrophotography.
従来、自動焦点調節装置を備えたカメラにより天体撮影するとき、被写体である天体が暗いため、焦点調節装置により焦点調節するのは困難であった。そのため従来は、カメラに搭載された遠景撮影モードを選択して自動焦点調節するか、手動でピントリングを無限遠とされた位置に回動させて焦点調節していたが、最適な合焦状態であるかどうかの確認ができなかった。 Conventionally, when photographing astronomical objects with a camera equipped with an automatic focus adjustment device, it has been difficult to adjust the focus with the focus adjustment device because the celestial body that is the subject is dark. For this reason, in the past, autofocus adjustment was performed by selecting a distant shooting mode mounted on the camera, or the focus was adjusted manually by rotating the focus ring to a position at infinity. It was not possible to confirm whether or not.
そこで、天体撮影方法が種々提案されている(特許文献1、2)。特許文献1は、低輝度合焦モード設定時に、焦点調節光学系を所定ピッチずつ移動させながら複数回の予備撮影を連続して行い、各予備撮影によって得た画像をその予備撮影時の焦点調節光学系の位置と対応づけて記憶し、記憶した各予備撮影画像を表示装置に表示し、表示した画像のいずれかが使用者により選択されると、選択された画像に対応づけられて記憶されている焦点調節光学系の位置に焦点調節光学系を駆動している。 Various astronomical imaging methods have been proposed (Patent Documents 1 and 2). Japanese Patent Laid-Open No. 2004-151867 continuously performs a plurality of preliminary shootings while moving the focus adjustment optical system by a predetermined pitch when the low-luminance focusing mode is set, and adjusts the focus obtained at the time of the preliminary shooting. The stored preliminary image is stored in association with the position of the optical system, and when one of the displayed images is selected by the user, the image is stored in association with the selected image. The focus adjustment optical system is driven to the position of the focus adjustment optical system.
特許文献2は、低輝度かつ無限遠の被写体に合焦可能させるための焦点調節装置を提案している。使用者は、例えば夜間の天体を所定の焦点距離で正確に合焦させて撮影しようする場合、予め昼間に、無限遠とみなせるような十分に遠い距離にある被写体に対して、ズームボタンを押下して所望の焦点距離を設定し、その後無限遠検出ボタンを押下してその焦点距離における無限遠の被写体に合焦させて、その合焦位置と焦点距離とを記憶させておく。使用者は、夜間、天体を撮影するときに、焦点調節装置の無限遠移動ボタンを押下して、焦点調節装置に予め記憶した焦点距離、合焦位置に自動設定させる。 Patent Document 2 proposes a focus adjustment device for enabling focusing on an object at low brightness and at infinity. For example, when shooting a night celestial object with a predetermined focal length accurately, the user presses the zoom button on a subject at a sufficiently long distance so that it can be regarded as infinity in the daytime. Then, a desired focal length is set, and then the infinity detection button is pressed to focus on an infinite subject at the focal length, and the in-focus position and the focal length are stored. When photographing a celestial object at night, the user presses the infinity movement button of the focus adjustment device to automatically set the focal length and the focus position stored in advance in the focus adjustment device.
しかしながら、特許文献1の焦点調節装置は、複数回撮影し、メモリに書き込んだ画像を表示装置に表示し、表示装置に表示された画像を使用者が見てどれがよいか判別しなければならないので手間がかかる。特許文献2の焦点調節装置は、予め、昼間に焦点距離および合焦位置を設定しておかなければならない。また、合焦位置は温度によって変化するため、昼間と夜間の気温差がある場合、夜間の天体撮影時には合焦位置が昼間の合焦位置からずれていることがある。 However, the focus adjustment device disclosed in Patent Document 1 has to shoot a plurality of times, display an image written in a memory on a display device, and determine which is better for the user by viewing the image displayed on the display device. So it takes time. In the focus adjustment device of Patent Document 2, the focal length and the focus position must be set in the daytime. Further, since the in-focus position changes depending on the temperature, when there is a temperature difference between daytime and nighttime, the in-focus position may be shifted from the daytime in-focus position during astronomical photography at night.
本発明は、以上の問題意識に鑑みてなされたものであって、天体のような被写体に対しても簡単に正確に合焦させることができる自動焦点調節装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problem awareness, and an object of the present invention is to provide an automatic focus adjustment apparatus that can easily and accurately focus on a subject such as an astronomical object.
本発明は、撮影光学系の焦点調節部を合焦位置に移動させる自動焦点調節装置であって、上記焦点調節部を光軸方向に移動させる移動部と、上記撮影光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子と、上記撮像素子が撮像した画像から特定の天体画像を認識する画像認識部と、該画像認識部が認識した天体画像の上記撮像素子上のサイズを検出する画像サイズ検出部と、上記移動部により上記焦点調節部を複数の異なる光軸方向の位置に移動させたとき、各位置において上記画像サイズ検出部が検出した特定の天体画像の画像サイズから極小値を検出する極小値検出部と、上記極小値が得られたときの焦点調節部の位置に上記焦点調節部を移動制御させる移動制御部と、を備えたことを特徴とする。 The present invention is an automatic focus adjustment apparatus that moves a focus adjustment unit of a photographing optical system to a focus position, and a subject that is formed by a moving unit that moves the focus adjustment unit in an optical axis direction and the photographing optical system. An image sensor that captures an image, an image recognition unit that recognizes a specific celestial image from an image captured by the image sensor, and an image size detection that detects the size of the celestial image recognized by the image recognition unit on the image sensor When the focus adjustment unit is moved to a plurality of different positions in the optical axis direction by the moving unit and the moving unit, a minimum value is detected from the image size of the specific celestial image detected by the image size detection unit at each position. A minimum value detection unit and a movement control unit that controls the movement of the focus adjustment unit to the position of the focus adjustment unit when the minimum value is obtained are provided.
別の観点からなる本発明は、撮影光学系の焦点調節部を合焦位置に移動させる自動焦点調節装置であって、上記焦点調節部を光軸方向に移動させる移動部と、上記撮影光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子と、上記撮像素子が撮像した画像から特定の天体画像を認識する画像認識部と、上記画像認識部が認識した天体画像の輝度を検出する輝度検出部と、上記移動部により上記焦点調節部を複数の異なる光軸方向の位置に移動させたとき、各位置において上記輝度検出部が検出した特定の天体画像の輝度の中から極大値を検出する極大値検出部と、上記極大値が得られたときの焦点調節部の位置に上記焦点調節部を移動させる移動制御部と、を備えたことを特徴とする。 Another aspect of the present invention is an automatic focus adjustment device that moves a focus adjustment unit of a photographing optical system to a focus position, and a moving unit that moves the focus adjustment unit in an optical axis direction, and the photographing optical system. An image sensor that captures a subject image formed by the image sensor, an image recognition unit that recognizes a specific celestial image from an image captured by the image sensor, and a luminance detection unit that detects the brightness of the celestial image recognized by the image recognition unit When the focus adjustment unit is moved to a plurality of different positions in the optical axis direction by the moving unit, a maximum value is detected from the luminance of the specific celestial image detected by the luminance detection unit at each position. A value detection unit; and a movement control unit that moves the focus adjustment unit to a position of the focus adjustment unit when the maximum value is obtained.
上記サイズ検出部は、上記天体画像のサイズとして天体画像の直径を検出することが好ましい。上記サイズ検出部は、上記移動部により上記焦点調節部を無限遠側可動端から最短可動端側に移動させながら特定の天体画像のサイズを検出することが実際的である。 The size detector preferably detects the diameter of the celestial image as the size of the celestial image. It is practical that the size detection unit detects the size of a specific celestial image while moving the focus adjustment unit from the infinity side movable end to the shortest movable end side by the moving unit.
上記輝度検出部は、上記天体画像の中心輝度を検出することが好ましい。上記輝度検出部は、上記移動部により上記焦点調節部を無限遠側可動端から最短可動端側に移動させながら特定の天体画像の輝度を検出することが実際的である。 It is preferable that the luminance detection unit detects a central luminance of the celestial image. It is practical that the luminance detection unit detects the luminance of a specific celestial image while moving the focus adjusting unit from the infinity side movable end to the shortest movable end side by the moving unit.
上記画像認識部は、画像信号から円状の光点となる画像を特定の天体画像として認識することができる。 The said image recognition part can recognize the image used as a circular light spot from an image signal as a specific astronomical image.
本発明によれば、天体のような被写体に対しても簡単に正確に合焦させることができる自動焦点調節装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain an automatic focusing apparatus that can easily and accurately focus on a subject such as a celestial body.
図1は、本発明をミラーレスのレンズ交換式デジタルカメラに適用した実施形態であって、その主要構成をブロックで示した図である。このレンズ交換式のデジタルカメラ10は、カメラボディ11と、このカメラボディ11に着脱可能な撮影レンズ51とを備えている。
FIG. 1 is an embodiment in which the present invention is applied to a mirrorless interchangeable-lens digital camera, and shows the main configuration in block form. The interchangeable lens
カメラボディ11は、カメラボディ11及び撮影レンズ51の機能を総括的に制御する制御手段としてボディCPU31(自動焦点調節部)を備えている。
The
一方、撮影レンズ51は、撮影光学系の一部を構成し、焦点調節部として機能する焦点調節レンズ群52と、焦点調節レンズ群52を光軸方向(光軸Oと平行な方向)に駆動するギヤブロック53と、マウント部に設けられた、カメラボディ11のジョイント35と着脱自在に連結するジョイント55と、レンズ機能を制御するレンズCPU57とを備えている。撮影光学系は焦点調節レンズ群52の他に、詳細は図示しないが、ズームレンズを構成するバリエータ、コンペンセータレンズ群と、絞りを含んでいる。ジョイント55は、一方向入出力回転伝達機構54を介してギヤブロック53と連結されている。さらに撮影レンズ51は、手動回転操作されるピントリング(手動操作部)59を備えている。ピントリング59は、焦点調節レンズ群52の光軸Oを仮想中心軸として回転自在に形成され、一方向入出力回転伝達機構(手動操作部)58を介してギヤブロック53に連結されている。
On the other hand, the
この撮影レンズ51において、一方の一方向入出力回転伝達機構54は、ジョイント55の回転はギヤブロック53に伝達して図示しないレンズ駆動環を回転させて焦点調節レンズ群52を光軸方向に移動させるが、ギヤブロック53の回転はジョイント55に伝達しない公知の機構である。他方の一方向入出力回転伝達機構58は、ピントリング59の回転はギヤブロック53に伝達してレンズ駆動環を回転させて焦点調節レンズ群52を光軸方向に移動させるが、ギヤブロック53の回転はピントリング59に伝達しない公知の機構である。このような機構はシームレスレンズ駆動切換機構として周知である。
In this
撮影レンズ51は、装着されたカメラボディ11の自動焦点調節部とは独立して、ピントリング59を手動で操作することにより、焦点調節レンズ群52を移動させて焦点調節することが可能である。例えば、使用者がピントリング59を回転操作して焦点調節レンズ群52を特定被写体に対して合焦するであろう位置に移動させた後、カメラボディ11の自動焦点調節部によって焦点調節レンズ群52を特定被写体に対して合焦する位置に移動させることも、その逆も可能である。
The
ボディCPU31は、AFモータドライバ32を介してAFモータ33を回転駆動する。AFモータ33の回転は、ギヤブロック34により減速され、カメラボディ11のマウント部に設けられたジョイント35を介して撮影レンズ51のマウント部に設けられたジョイント55に伝達される。ジョイント55の回転は、一方向入出力回転伝達機構54を介してギヤブロック53に伝達され、ギヤブロック53を介して焦点調節レンズ群52を光軸方向に進退移動させる。AFモータ33は、その回転に連動してAFパルスを出力するエンコーダ37を備えている。ボディCPU31は、エンコーダ37が出力するAFパルスをAFモータ33の回転方向に応じて内蔵のカウンタ31aによりカウントして、焦点調節レンズ群52の光軸方向位置または基準位置からの駆動量を検出する公知の構成である。ボディCPU31、AFモータドライバ32、AFモータ33、ジョイント35、撮像素子45、AFE46及びDSP41は、自動焦点調節装置を構成している。
The
レンズCPU57は、電気接点群56、36の接続を介してカメラボディ11の周辺制御回路21と接続されていて、この周辺制御回路21を介してボディCPU31との間で、レンズの種別情報、開放(最小)F値/最大F値情報、焦点距離情報、撮影距離情報などを所定のデータ通信により通信する。
The
カメラボディ11内にはさらに、撮影レンズ51内の絞り装置(図示せず)を開閉制御する絞り機構22を備えている。
The
ボディCPU31には、フォーカスモードをマニュアルフォーカス(MF)モード、オートフォーカス(シングルAF/コンティニュアスAF)モード、オートフォーカスモードの中で、天体AFモードと通常AFモードを切り換えるフォーカスモードスイッチSWFMo、オートフォーカス動作(自動焦点調節動作)を開始させるAF作動スイッチSWAF、静止画撮影及び静止画記録処理を開始させるレリーズスイッチSWR、周辺制御回路21等への電源をオン/オフするメインスイッチSWM、撮影モード/再生モード/設定モードなどのモード、撮影モードにおいて、天体撮影モードと通常撮影モードを切り換えるモードスイッチSWMo、及び焦点検出領域または合焦した被写体画像を含む一部領域を拡大表示する拡大表示スイッチSWMagが接続されている。天体AFモードは天体撮影に最適化したAFモードあり、天体撮影モードは天体撮影に最適化した撮影モードであるが、詳細は後述する。
The
カメラボディ11には、撮像部として撮像素子45が設けられている。撮影レンズ51からカメラボディ11内に入射した被写体光束は、撮像素子45の受光面に被写体像を形成する。撮像素子45は、受光した被写体像を、画素単位で電気的な画像信号に変換して出力する。撮像素子45が出力した画像信号は、AFE(アナログフロントエンド)46でデジタル化され、DSP41でホワイトバランス等の信号処理、モニタ(表示部)42で表示可能な表示用画像信号への変換処理等がなされ、表示用画像信号によって被写体画像がモニタ42に表示される。モニタ42は、カメラボディ11の背面に装着されている。モニタ42にはさらに、設定されたAFモード(シングルAF/コンティニュアスAF)、撮影モード/再生モード/設定モード、シャッタ速度、絞り値などの各種撮影情報が表示される。なお、図1には、二点鎖線で示した撮像素子45と、実線で示したAFE46と接続された撮像素子45を示しているが、これらは同一の撮像素子である。
The
DSP41は、ボディCPU31との間で画像信号、撮影に関する情報を通信し、ボディCPU31の動作状態に応じて動作する。例えばDSP41とモニタ42は、ボディCPU31が撮影モードで動作している場合は、撮像素子45が出力した画像信号をモニタ42にライブビュー表示するライブビュー表示部として動作する。DSP41は、ボディCPU31が自動焦点調節動作(AF処理)している場合は、撮像素子45が出力した画像信号をボディCPU31が処理可能な画像信号に変換してボディCPU31に出力する。DSP41は、ボディCPU31が静止画撮影動作している場合は、ボディCPU31が設定した条件で撮像素子45に撮像動作させて撮像素子45が撮像した被写体画像信号に所定の処理を施してフラッシュメモリ38に書き込む。フラッシュメモリ38は、カメラボディ11に着脱自在な公知のメモリーカードである。
The
ボディCPU31は、メインスイッチSWMが電源ON操作されると、周辺制御回路21、DSP41などカメラボディ11内の他の部材への電源をONし、モニタ42に初期情報を表示させる。周辺制御回路21は、レンズCPU57と通信して、レンズ種別情報などの情報を通信する。ボディCPU31は、撮影モードが選択されている場合に、DSP41を介してライブビュー表示用の撮像処理(動画撮像処理)を撮像素子45に開始させて、撮像素子45が撮像した被写体画像をDSP41を介してモニタ42にライブビュー表示させる。
When the main switch SWM is turned on, the
ボディCPU31は、DSP41から出力された被写体画像信号により被写体輝度を検出し、DSP41を介して、撮像素子45の露光時間(機械シャッタ速度、電子シャッタ速度)、または撮像素子45が出力した画像信号のゲイン(ISO感度)を調整する。
The
カメラボディ11(ボディCPU31)は、公知の通常AF(自動焦点調節)機能を有する。この実施形態の通常AFは、焦点調節レンズ群52を光軸方向に移動しながら撮像素子45が撮像した画像信号を使用する公知のいわゆる画像コントラスト検出方式である。ボディCPU31は、AF作動スイッチSWAFがONされたときに自動焦点調節処理を開始する。ボディCPU31は、AFモータ33を介して焦点調節レンズ群52を可動範囲(至近端と無限遠端)の間を移動させながら、撮像素子45が撮像した被写体画像信号に基づいてコントラストを算出し、コントラストがピークとなる焦点調節レンズ群52の位置(合焦位置)を検出するコントラストサーチ動作を実行する。ボディCPU31は、コントラストがピークとなる位置を検出したとき、そのときの焦点調節レンズ群52の位置(合焦位置)に焦点調節レンズ群52をAFモータ33を駆動して移動させる。AFモータ33、ギヤブロック34及びジョイント35は、焦点調節部である焦点調節レンズ群52を光軸方向に移動させる移動部を構成している。
The camera body 11 (body CPU 31) has a known normal AF (automatic focus adjustment) function. The normal AF in this embodiment is a known so-called image contrast detection method that uses an image signal captured by the
このカメラボディ11は、天体撮影モードで動作する場合、自動焦点調節を天体AF動作で行う。ボディCPU31は、天体AF動作では、先ず、焦点調節レンズ群52を無限遠端(無限遠側可動端)に移動させて、撮像素子45が撮像した画像信号から円状の光点となる特定の天体画像を認識(抽出)し、認識した天体画像の直径Rまたは天体画像の中心輝度Bvを検出する。その後焦点調節レンズ群52を無限遠端から近端方向(無限遠側可動端から最短可動端側)に所定長単位でステップ移動させながら各位置において撮像素子45が撮像した画像信号から円状の光点となる特定の天体画像を認識(追従)し、認識した天体画像の直径Rまたは天体画像の中心輝度Bvを検出する。そうして、複数ステップ移動させて各位置で検出した複数の直径Rまたは中心輝度Bvから、直径Rの極小値または中心輝度Bvの極大値を検出する。直径Rの極小値または中心輝度Bvの極大値を検出したときの焦点調節レンズ群52の位置を天体合焦位置に設定してその天体合焦位置に焦点調節レンズ群52を移動させる。
When the
ここでボディCPU31は、撮像素子45が撮像した画像信号から特定の天体画像を認識する画像認識部31cと、該画像認識部が認識した天体画像のサイズを検出するサイズ検出部31dと、同天体画像の輝度を検出する輝度検出部31eと、上記サイズの極小値を検出する極小値検出部31fと、輝度の極大値を検出する極大値検出部31gと、上記該極小値、または極大値を検出したときの焦点調節レンズ群52の位置を合焦位置に設定してこの合焦位置に上記焦点調節レンズ群52を移動させる移動制御部31hを構成している。
Here, the
図2は、夜間、天体撮影モードにより天体撮影する際の天体AF動作における、焦点調節レンズ群52の移動軌跡(サーチ方向)と、撮影した天体画像の様子を説明するタイミングチャートである。ここでは、焦点調節レンズ群52を無限遠端から近端方向に1ステップ単位で移動したときの天体画像の変化を示している。図2において、正方形の升目は撮像素子45の各画素45aを表している。この実施形態では、特定天体画像のサイズとして直径Rを検出し、天体画像の輝度Bvとして、中心輝度Bvを検出する。
FIG. 2 is a timing chart for explaining the movement trajectory (search direction) of the focus
図2に示した例では、焦点調節レンズ群52を無限遠端から2ステップ目で直径Rの極小値及び中心輝度Bvの極大値が得られていたことを4ステップ目で判定し、極大値が得られたときの焦点調節レンズ群52の位置を合焦位置として、この合焦位置に焦点調節レンズ群52を移動している。この実施形態は、天体画像の直径Rまたは中心輝度Bvが2回連続小さくまたは大きくなり、かつその後2回連続して大きくまたは小さくなったときの極値(変曲点)を極小値または極大値、つまり天体の合焦位置と判定している。焦点調節レンズ群52の無限遠端は、無限遠側可動端であって、機械的な当て付き端でもある。
In the example shown in FIG. 2, it is determined in the fourth step that the minimum value of the diameter R and the maximum value of the central luminance Bv have been obtained in the second step from the infinity end of the focusing
天体撮影時のAF動作(天体AF動作)について、図2及び図3を参照して説明する。図3は、AF動作に関するフローチャートである。図3のAF動作は、AF作動スイッチSWAFがオンされたとき、ボディCPU31による統括的制御により実行される。なお、撮影者は、できるだけ明るい天体(星)が画面の中央に位置するように構図を決めることが望ましい。
The AF operation at the time of celestial photography (celestial AF operation) will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart regarding the AF operation. The AF operation of FIG. 3 is executed by the overall control by the
ボディCPU31は、AF動作に入ると、先ず天体撮影モードか否かチェックする(S101)。ボディCPU31は、天体撮影モードが設定されていない場合(S101:NO)は、通常のAF動作を実行してAF動作を終了する(S119、AF終了)。天体撮影モードが設定されている場合(S101:YES)は天体AF動作に入り、まずAFモータ33を無限遠端方向に駆動して、焦点調節レンズ群52を無限遠端(当て付き端)に移動させる(S103)。
When the
続いてボディCPU31は、撮像素子45に撮像動作させて、撮像した画像信号から円状の光点となる天体画像を認識(検出、抽出)する(S105)。ボディCPU31は、円画像を認識できなかったとき(S107:NO)、焦点調節レンズ群52を近距離側にステップ移動させ(S109)、撮像素子45を撮像動作させて撮像した画像信号から円状の光点となる天体画像を認識する(S105)。
Subsequently, the
ボディCPU31は、円画像を認識できたとき(S107:YES)、その円画像の直径Rを検出し、検出した直径Rとこのときの焦点調節レンズ群52の位置をRAM31bに書き込み(S111)、直径Rの極小値が得られたか否かチェックする(S113)。ボディCPU31は、極小値が得られていなかったとき(S113:NO)、焦点調節レンズ群52を近距離側にステップ移動させ(S115)、撮像素子45を撮像動作させて撮像した画像信号から円画像を認識(円画像を追尾)し(S117)、認識した円画像の直径Rを検出して検出した直径Rとこのときの焦点調節レンズ群52の位置をRAM31bに書き込む(S111)。
When the
ボディCPU31は、以上のステップS111ないしS117の処理を繰り返して、直径Rの極小値を検出する。
The
ボディCPU31は、直径Rの極小値を検出したとき(S113:YES)、その極小値が得られたときの焦点調節レンズ群52の位置をRAM31bから読み出して合焦位置に設定し、その合焦位置に焦点調節レンズ群52を移動させて(S119)、天体AFモードを終了する(AF終了)。天体画像の直径Rの極小値が得られたときの焦点調節レンズ群52の位置が、その天体画像に対する天体合焦位置である。
When the
ボディCPU31は、焦点調節レンズ群52を天体合焦位置に移動したら、焦点調節レンズ群52を天体合焦位置にロックする。例えば、測光スイッチSWSがオンしても、焦点調節レンズ群52を移動させない。そうしてボディCPU31は、レリーズスイッチSWRがオンしたとき、天体撮影モードで撮影動作する。
After moving the focus
以上の通り本発明の第1の実施形態は、天体撮影モードでAF動作するとき、天体画像の直径Rが極小になる焦点調節レンズ群52の位置を検出するので、天体画像に対して正確に合焦させることが可能になる。従って本発明の第1の実施形態によれば、焦点調節レンズ群52を異なる複数位置に移動して撮影した単一の天体画像のサイズの変化によって合焦状態を検出するので、天体に対して簡単に正確に合焦状態を検出し、合焦させることができる。
As described above, the first embodiment of the present invention detects the position of the focus
天体画像の認識、認識した天体画像の直径Rの検出は、公知の画像処理方法により実施できる。天体画像の認識は、画面の中央領域を優先して行うことが好ましい。
特定の天体画像は、地球の自転により撮影画面上を移動するので、ステップS117では、特定の天体画像の移動軌跡を演算して追尾することが好ましい。
天体画像の直径Rの極小値は、天体画像の直径Rが複数回連続して小さくなり、その後複数回連続して大きくなったことにより検出できる。なお、極小値を検出できなかったときは、例えば最も小さい直径Rが得られたときの焦点調節レンズ群52の位置に焦点調節レンズ群52を移動してもよい。
Recognition of the celestial image and detection of the diameter R of the recognized celestial image can be performed by a known image processing method. It is preferable to recognize the celestial image with priority on the central area of the screen.
Since the specific celestial image moves on the shooting screen due to the rotation of the earth, it is preferable to track the movement trajectory of the specific celestial image in step S117.
The minimum value of the diameter R of the celestial image can be detected when the diameter R of the celestial image decreases continuously for a plurality of times and then increases continuously for a plurality of times. When the minimum value cannot be detected, for example, the focus
以上の実施形態は、天体画像のサイズとして直径Rを検出したが、天体画像の面積を検出してもよい。天体画像の面積が極小となったときの焦点調節レンズ群52の位置が天体合焦位置である。
In the above embodiment, the diameter R is detected as the size of the celestial image, but the area of the celestial image may be detected. The position of the focus
天体画像が合焦しているか否かは、天体画像の中心輝度Bvにより検出することもできる。天体画像の輝度は、合焦したときが最も高く、デフォーカス(ピンぼけ)量が大きくなればなるほど低くなる。そこで第2の実施形態は、天体画像の直径Rの検出に代えて、天体画像の中心輝度Bvを検出することとした。図2に示したタイミングチャートでは、中心輝度Bv、1画素分の画像データによって検出している。 Whether or not the celestial image is in focus can also be detected by the center luminance Bv of the celestial image. The brightness of the celestial image is highest when it is in focus, and decreases as the defocus amount increases. Therefore, in the second embodiment, instead of detecting the diameter R of the celestial image, the center luminance Bv of the celestial image is detected. In the timing chart shown in FIG. 2, the center luminance Bv is detected by image data for one pixel.
図4には、中心輝度Bvにより天体合焦位置を検出するときの動作をフローチャートで示している。図3と同一の処理には同一のステップS番号を付して説明を省略する。円画像を認識するまでの処理(ステップS101ないしS109)は図3のフローチャートと同一なので、円画像を認識した後(S107:YES)以降のステップS211ないしS219の処理について説明する。 FIG. 4 is a flowchart showing an operation when the celestial focus position is detected based on the center luminance Bv. The same processes as those in FIG. 3 are denoted by the same step S numbers, and description thereof is omitted. Since the processing until the circular image is recognized (steps S101 to S109) is the same as the flowchart of FIG. 3, the processing of steps S211 to S219 after the recognition of the circular image (S107: YES) will be described.
ボディCPU31は、その円画像の中心輝度Bvを検出し、検出した中心輝度Bvと、このときの焦点調節レンズ群52の位置をRAM31bに書き込む(S211)。そうしてボディCPU31は、中心輝度Bvの極大値が得られたか否かチェックし(S213)、極大値が得られていなかったとき(S213:NO)、焦点調節レンズ群52を近距離側にステップ移動させる(S215)。ボディCPU31は、撮像素子45を撮像動作させて撮像した画像信号から円画像を認識(円画像を追尾)し(S217)、認識した円画像の中心輝度Bvを検出して、検出した中心輝度Bvとこのときの焦点調節レンズ群52の位置をRAM31bに書き込む(S211)。
The
ボディCPU31は、以上のステップS211ないし217の処理を繰り返して、中心輝度Bvの極大値を検出する(S213:NO)。
The
ボディCPU31は、中心輝度Bvの極大値を検出したとき(S213:YES)、その極大値をとったときの焦点調節レンズ群52の位置をRAM31bから読み出して合焦位置に設定し、その合焦位置に焦点調節レンズ群52を移動させて(S219)、天体AFモードを終了する(AF終了)。天体画像の中心輝度Bvの極大値が得られたときの焦点調節レンズ群52の位置が、その天体画像に対する天体合焦位置である。
When the
以上の通り本発明の第2の実施形態は、天体撮影モードでAF動作するとき、天体画像の中心輝度Bvが極大になる焦点調節レンズ群52の位置を検出するので、天体画像に対して正確に合焦させることが可能になる。従って本発明の第2の実施形態によれば、焦点調節レンズ群52を異なる複数位置に移動して撮影した単一の天体画像の輝度の変化によって合焦状態を検出するので、天体に対して簡単に正確に合焦状態を検出し、合焦させることができる。
As described above, the second embodiment of the present invention detects the position of the focusing
天体画像の中心輝度Bvは、図3の実施形態では画素1個分の画像データを使用して求めたが、互いに隣接する画素4個分、または隣接する画素9個分もしくはそれ以上の画素の画像データの平均値を使用して求めてもよい。 The center luminance Bv of the celestial image is obtained by using image data for one pixel in the embodiment of FIG. 3, but the center luminance Bv of four pixels adjacent to each other, or nine adjacent pixels or more. You may obtain | require using the average value of image data.
天体画像の中心輝度Bvの極大値は、天体画像の中心輝度Bvが複数回連続して大きくなり、その後複数回連続して小さくなったことにより検出できる。なお、極大値を検出できなかったときは、例えば最も大きい(高い)中心輝度Bvが得られたときの焦点調節レンズ群52の位置に焦点調節レンズ群52を移動してもよい。
The maximum value of the center luminance Bv of the celestial image can be detected when the center luminance Bv of the celestial image increases continuously several times and then decreases continuously several times. If the maximum value cannot be detected, for example, the focus
天体画像を認識する領域を予め画面の座標として設定し、天体画像認識領域を囲む天体測距フレームをモニタ画面に表示させて、使用者がこの天体測距フレーム内に天体画像が入るように構図決めする構成にしてもよい。この実施形態によれば、デジタルカメラ10は天体測距フレーム内の画像データにより天体画像を認識すればよいので画像データ量が少なく、天体画像の認識が容易になり、短時間で正確に、高精度に検出できる。撮影者は、天体測距フレーム内の天体像に合焦することが分かるので、合焦させるべき天体の捕捉、選択が容易になる。
An area for recognizing the celestial image is set in advance as screen coordinates, and an astronomical frame that surrounds the celestial image recognition area is displayed on the monitor screen, so that the user can compose the celestial image within this astronomical frame. You may make it the structure to decide. According to this embodiment, since the
AF作動スイッチSWAFがオンしたとき、フレーム内の画像をモニタに拡大表示すれば、撮影者はどの天体がフレーム内に入っているかの視認が容易になり、天体画像のピント状態をより正確に視認できる。
天体測距フレーム内に複数の天体画像が含まれる場合は、最も輝度が高い天体画像を特定の天体画像として認識することが好ましい。
When the AF operation switch SWAF is turned on, if the image in the frame is enlarged and displayed on the monitor, the photographer can easily see which celestial body is in the frame, and more accurately see the focus state of the celestial image. it can.
When a plurality of celestial images are included in the celestial ranging frame, it is preferable to recognize the celestial image having the highest luminance as a specific celestial image.
なお、以上の第1、第2の実施形態において、撮像素子45による撮影動作(S105、S117、S227)は、撮影レンズ51の絞りは開放とし、露出時間は天体画像の輝度が適正な値となるように設定することが好ましい。ISO感度(ゲイン)は、通常のISO感度より数段階上げてもよい。
In the first and second embodiments described above, in the photographing operation (S105, S117, S227) by the
また、AFモータ33を近距離側にステップ移動する際の所定量は、撮影レンズの焦点距離、解像力等によって異なり、AFパルス1個または数個分が好ましい。焦点調節レンズ群52を最短移動長より長い移動長でステップ移動させた場合は、補間演算によりステップ移動間のより正確なレンズ位置を求めることが好ましい。焦点調節レンズ群52の移動はステップ移動でなく、連続移動させて、所定時間間隔で、または所定のレンズ位置間隔で撮像して天体画像のサイズまたは輝度を検出してもよい。また焦点調節レンズ群52の移動方向は、最短側可動端から無限遠側可動端としてもよい。
Further, the predetermined amount when the
天体撮影モードでは、AF作動スイッチSWAFのオン操作を受けて焦点調節レンズ群52を天体合焦位置に移動すると、焦点調節レンズ群52をその天体合焦位置に保持(AFロック)し、その後測光スイッチSWSがオンしてもAF動作を行わないようすることが好ましい。言い換えると、天体撮影モードを設定した場合、AF作動スイッチSWAFのオン操作を受けて天体AF動作するが、測光スイッチSWSのオン操作を受けてもAF動作しない構成が好ましい。
In the astrophotography mode, when the focus
以上は、いわゆるミラーレスデジタルカメラに適用した実施形態であるが、本発明は一眼レフタイプのデジタルカメラや、いわゆるコンパクトデジタルカメラ、ビデオカメラなどの撮影装置にも適用できる。一眼レフタイプのデジタルカメラの場合、通常AF動作は位相差検出方式で行うこともできる。 The above is an embodiment applied to a so-called mirrorless digital camera, but the present invention can also be applied to a photographing apparatus such as a single-lens reflex digital camera, a so-called compact digital camera, and a video camera. In the case of a single-lens reflex digital camera, the normal AF operation can also be performed by a phase difference detection method.
また、本発明は、撮像素子の受光面に形成された天体像が受光面に対して相対移動しないように光学系または撮像素子を駆動する天体追従撮影装置(例えば、特開2010−122672号公報、特開2012−005112号公報など)に適用した場合、天体AF駆動中に上記天体追従動作させると、長時間露出が可能になり、より正確で精度の高い焦点調節が可能になる。 The present invention also provides an astronomical tracking imaging device that drives an optical system or an image sensor so that an astronomical image formed on the light receiving surface of the image sensor does not move relative to the light receiving surface (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-122672). When the celestial body tracking operation is performed during the celestial AF driving, the celestial body tracking operation can be performed for a long time, and more accurate and accurate focus adjustment can be performed.
11 カメラボディ
21 周辺制御回路
31 ボディCPU
31a カウンタ
31b RAM
31c 画像認識部
31d サイズ検出部
31e 輝度検出部
31f 極小値検出部
31g 極大値検出部
31h 移動制御部
32 AFモータドライバ(移動部)
33 AFモータ(移動部)
34 ギヤブロック(移動部)
35 ジョイント(移動部)
38 フラッシュメモリ
41 DSP
42 モニタ(表示部)
45 撮像素子
45a 画素
46 AFE
51 撮影レンズ(撮影光学系)
52 焦点調節レンズ群(焦点調節部)
53 ギヤブロック
54 一方向入出力回転伝達機構
55 ジョイント
57 レンズCPU
58 一方向入出力回転伝達機構
59 ピントリング
SWAF AF作動スイッチ
SWFMo フォーカスモードスイッチ
SWMo モードスイッチ
11
31a Counter 31b RAM
31c Image recognition unit 31d Size detection unit 31e Luminance detection unit 31f Minimum value detection unit 31g Maximum value detection unit 31h
33 AF motor (moving part)
34 Gear block (moving part)
35 Joint (moving part)
38
42 Monitor (display unit)
45
51 Shooting lens (shooting optical system)
52 Focus Adjustment Lens Group (Focus Adjuster)
53 Gear block 54 One-way input / output
58 One-way input / output
Claims (7)
上記焦点調節部を光軸方向に移動させる移動部と、
上記撮影光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子と、
上記撮像素子が撮像した画像から特定の天体画像を認識する画像認識部と、
該画像認識部が認識した天体画像の上記撮像素子上のサイズを検出する画像サイズ検出部と、
上記移動部により上記焦点調節部を複数の異なる光軸方向の位置に移動させたとき、各位置において上記画像サイズ検出部が検出した特定の天体画像の画像サイズから極小値を検出する極小値検出部と、
上記極小値が得られたときの焦点調節部の位置に上記焦点調節部を移動制御させる移動制御部と、
を備えたことを特徴とする自動焦点調節装置。 An automatic focus adjustment device that moves a focus adjustment unit of a photographing optical system to a focus position,
A moving unit for moving the focus adjusting unit in the optical axis direction;
An image sensor that captures a subject image formed by the imaging optical system;
An image recognition unit for recognizing a specific celestial image from an image captured by the image sensor;
An image size detection unit for detecting the size of the celestial image recognized by the image recognition unit on the image sensor;
Minimum value detection that detects a minimum value from the image size of a specific celestial image detected by the image size detection unit at each position when the focus adjustment unit is moved to a plurality of positions in different optical axis directions by the moving unit. And
A movement control unit that controls the movement of the focus adjustment unit to the position of the focus adjustment unit when the minimum value is obtained;
An automatic focusing apparatus characterized by comprising:
上記焦点調節部を光軸方向に移動させる移動部と、
上記撮影光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子と、
上記撮像素子が撮像した画像から特定の天体画像を認識する画像認識部と、
上記画像認識部が認識した天体画像の輝度を検出する輝度検出部と、
上記移動部により上記焦点調節部を複数の異なる光軸方向の位置に移動させたとき、各位置において上記輝度検出部が検出した特定の天体画像の輝度の中から極大値を検出する極大値検出部と、
上記極大値が得られたときの焦点調節部の位置に上記焦点調節部を移動させる移動制御部と、
を備えたことを特徴とする自動焦点調節装置。 An automatic focus adjustment device that moves a focus adjustment unit of a photographing optical system to a focus position,
A moving unit for moving the focus adjusting unit in the optical axis direction;
An image sensor that captures a subject image formed by the imaging optical system;
An image recognition unit for recognizing a specific celestial image from an image captured by the image sensor;
A luminance detection unit for detecting the luminance of the celestial image recognized by the image recognition unit;
When the focus adjustment unit is moved to a plurality of different positions in the optical axis direction by the moving unit, a maximum value detection that detects a maximum value from the luminance of a specific celestial image detected by the luminance detection unit at each position And
A movement control unit that moves the focus adjustment unit to the position of the focus adjustment unit when the maximum value is obtained;
An automatic focusing apparatus characterized by comprising:
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