JP2017223865A - 撮像装置及び自動焦点調節方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】自動焦点調節の精度を向上可能な撮像装置及び自動焦点調節方法を提供する。【解決手段】撮像装置は、画像データに基づいて飽和画素の数を示す飽和画素カウント値をフォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する飽和画素カウント手段と、自動焦点評価値のピークに基づいて合焦位置を算出する第1の合焦位置算出手段と、輝度評価値の極小または前記飽和画素カウント値の極小に基づいて前記合焦位置を算出する第2の合焦位置算出手段と、前記自動焦点評価値のピークと前記輝度評価値の極小との前記レンズ位置の差と、前記自動焦点評価値のピークと前記飽和画素カウント値の極小との前記レンズ位置の差とに応じて、前記合焦位置の算出を前記第1の合焦位置算出手段により行うか前記第2の合焦位置算出手段により行うか判定する判定手段と、前記フォーカスレンズを前記合焦位置に移動させるように前記撮像光学系を制御する制御手段と、を具備する。【選択図】図1
Description
本発明は、撮像装置及び自動焦点調節方法に関する。
撮像装置には、自動的に焦点を合わせる自動焦点調節(所謂オートフォーカス(AF))機能が搭載されている。AF機能は、例えば、撮像素子に設けられた焦点検出用画素の出力信号に基づいて焦点調節を行う位相差AF方式、または撮像素子に設けられた撮像用画素の出力信号に基づいて焦点調節を行うコントラストAF方式などがある。さらに、AF機能は、複数のAF方式、例えば位相差AF方式とコントラストAF方式とを組み合わせるハイブリッドAF方式などがある。
例えばコントラストAF方式では、点光源被写体が画角に入っている場合、画素飽和によってAF評価値としてのコントラストのピークの陥没(所謂M字コントラストカーブ)が生じる為、適切な焦点調節を行うことが難しい。また、点光源被写体が画角に入っている場合、コントラストのピークの陥没が生じるレンズ位置で輝度評価値としての輝度積算値にも陥没が生じる。そこで、特開2011−175119号公報(以下、特許文献1と称する)には、輝度積算値の変化率逆数でAF評価値を補正することによってコントラストのピークを復元する技術が提案されている。
特許文献1の技術によると、輝度積算値によるAF評価値の補正が不十分である場合にコントラストのピークの陥没が残る為、適切な焦点調節を行うことが難しい場合がある。このように撮影時に自動焦点調節が適切に行われない場合、ユーザにストレスを与えてしまう。
本発明は、自動焦点調節の精度を向上可能な撮像装置及び自動焦点調節方法を提供することを目的とする。
一実施形態に係る撮像装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を介して被写体像を撮像して画像データを生成する撮像素子と、前記画像データに基づいてコントラストを示す自動焦点評価値を前記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する自動焦点評価値算出手段と、前記画像データに基づいて輝度を示す輝度評価値を前記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する輝度評価値算出手段と、前記画像データに基づいて飽和画素の数を示す飽和画素カウント値を前記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する飽和画素カウント手段と、前記自動焦点評価値のピークに基づいて合焦位置を算出する第1の合焦位置算出手段と、前記輝度評価値の極小または前記飽和画素カウント値の極小に基づいて前記合焦位置を算出する第2の合焦位置算出手段と、前記自動焦点評価値のピークと前記輝度評価値の極小との前記レンズ位置の差と、前記自動焦点評価値のピークと前記飽和画素カウント値の極小との前記レンズ位置の差とに応じて、前記合焦位置の算出を前記第1の合焦位置算出手段により行うか前記第2の合焦位置算出手段により行うか判定する判定手段と、前記フォーカスレンズを前記合焦位置に移動させるように前記撮像光学系を制御する制御手段と、を具備する。
本発明によれば、自動焦点調節の精度を向上可能な撮像装置及び自動焦点調節方法を提供することができる。
以下、図を参照しながら、一実施形態に係る撮像装置及び自動焦点調節方法について詳細に説明する。
図1は、撮像装置1の構成例を示す。撮像装置1は、AF機能を搭載したレンズ交換式カメラである。撮像装置1は、レンズユニット2及びボディユニット3を備える。
レンズユニット2は、ボディユニット3に着脱可能に構成されたユニットである。レンズユニット2は、ボディユニット3に設けられたマウント(ボディ側マウント)と係合するように構成されたマウント(レンズ側マウント)を備える。また、レンズユニット2は、ボディ側マウントとレンズ側マウントとが係合された場合にボディ側マウント近傍に設けられた電子接点と電気的に接続される接触端子を備える。即ち、レンズユニット2は、ボディユニット3に設けられたCPUと通信することができる。レンズユニット2は、撮像光学系11、絞り12、駆動機構13、駆動制御部14、及びレンズ制御部15を備える。
撮像光学系11は、被写体からの光線をボディユニット3の撮像素子21に結像させる。撮像光学系11は、例えば、焦点調節用のレンズ(フォーカスレンズ)を備える。フォーカスレンズは、撮像光学系11の光軸方向に沿って移動可能に構成されている。フォーカスレンズは、撮像光学系11の光軸方向に沿って移動することによって、撮像光学系11の焦点を調節する。
絞り12は、開閉自在に構成され、撮像光学系11を介して撮像素子21に入射する光線の量を調整する。
駆動機構13は、撮像光学系11のフォーカスレンズの位置(フォーカスレンズ位置)と、絞り12の開口の度合とをそれぞれ変更する機構である。駆動機構13は、駆動制御部14の制御に基づいてフォーカスレンズ位置と、絞り12の開口の度合とをそれぞれ変更する。
駆動制御部14は、駆動機構13によるフォーカスレンズ位置の変更と、駆動機構13による絞り12の開口の度合の変更とをそれぞれ制御する。駆動制御部14は、レンズ制御部15による制御に基づいて、フォーカスレンズ位置の目標位置(合焦位置)を決定し、合焦位置にフォーカスレンズを駆動するように駆動機構13を制御する。また、駆動制御部14は、レンズ制御部15による制御に基づいて、絞り12の開口の度合の目標値(F値)を決定し、絞り12の開口の度合が決定したF値に応じた状態になるように駆動機構13を制御する。
レンズ制御部15は、レンズユニット2の動作を統合的に制御する。レンズ制御部15は、例えばCPUとメモリとを備える。レンズ制御部15のCPUは、メモリに記憶されているプログラムを実行することにより種々の処理を実行する。例えば、レンズ制御部15は、ボディユニット3に設けられたCPUと通信することによって制御信号を受け取り、受け取った制御信号に従って駆動制御部14を制御する。即ち、レンズ制御部15は、ボディユニット3に設けられたCPUに従属的に協働しながら稼動する。また、レンズ制御部15のCPUは、撮像光学系11の焦点距離、フォーカスレンズ位置、F値などを示す光学特性情報をボディユニット3に設けられたCPUに送信する。
ボディユニット3は、撮像素子21、撮像制御部22、画像処理回路23、表示部24、操作部25、メモリI/F26、記録媒体27、AE評価値算出回路28、AF評価値算出回路29、及び主制御部30を備える。
撮像素子21は、光を光電変換し電荷を蓄える撮像用画素が複数配列されて構成された撮像面を備える。撮像面に配列された複数の撮像用画素は、撮像光学系11を介して結像された被写体像を光量に応じた電気信号に変換する撮像を行うことにより画像信号を生成する。撮像素子21は、例えば、Charge Coupled Devices(CCD)イメージセンサ、Complementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS)イメージセンサ、または他の撮像素子により構成される。撮像面に配列された複数の撮像用画素の光が入射する面にはカラーフィルタが設けられている。撮像素子21は、異なる色のカラーフィルタが設けられた複数の撮像用画素によってカラーの画像信号を生成する。さらに、撮像素子21は、撮像面内に位相差方式の焦点調節に用いられる複数の焦点検出用画素を備える構成であってもよい。
撮像制御部22は、撮像素子21による撮像を制御する。例えば、撮像制御部22は、主制御部30の制御に基づいて撮像素子21から画像信号を読み出す。撮像制御部22は、読み出した画像信号に対して主制御部30の制御に基づいて種々の信号処理を施してディジタルの画像データを生成する。撮像制御部22は、ディジタルの画像データを画像処理回路23、AE評価値算出回路28、及びAF評価値算出回路29に入力する。
画像処理回路23は、主制御部30の制御に基づいて画像データに対して種々の画像処理を施す。画像処理回路23は、例えば画像データに対して色補正、ガンマ(γ)補正、コントラスト補正、白黒・カラーモード処理、及びスルー画処理などの各種の画像処理を行う。また、画像処理回路23は、主制御部30の制御に基づいて画像データをJpeg方式で圧縮してJpegデータに変換する。
表示部24は、主制御部30から入力された映像信号に基づいて画面を表示する。表示部24は、表示装置と、映像信号に基づいて画面を表示装置に表示させる駆動回路と、を備える。表示部24の表示装置は、例えば例えば液晶ディスプレイ、または有機ELディスプレイなどにより構成される。
操作部25は、ユーザが撮像装置1の各種の操作を行うための複数の操作部材を備える。操作部材は、例えば、レリーズボタン、及び電源ボタン、録画ボタン、再生ボタンなどの種々のボタン等を含む。
レリーズボタンは、撮像装置1に撮像を実行させる為のボタンである。操作部25は、例えばユーザによるレリーズボタンの操作を二段階で検知する。具体的には、操作部25は、レリーズボタンが半押しされた場合、第1のレリーズ(所謂ファーストレリーズ)が行われたことを示す操作信号(第1のレリーズ信号)を主制御部30に入力する。また、操作部25は、レリーズボタンが全押しされた場合、第2のレリーズ(所謂セカンドレリーズ)が行われたことを示す操作信号(第2のレリーズ信号)を主制御部30に入力する。
メモリI/F26は、複数の接触端子を備える記録媒体27を挿入可能なカードスロットと、記録媒体27がカードスロットに挿入された場合に記録媒体27の接触端子と電気的に接続される接触端子と、を備える。記録媒体27は、例えばメモリカードである。メモリI/F26は、記録媒体27と主制御部30との間でのデータの入出力を中継する。
AE評価値算出回路28は、撮像制御部22から供給された画像データに応じて自動露出(AE:Automatic Exposure)評価値(以下輝度評価値と称する)を算出する。例えば、AE評価値算出回路28は、撮像制御部22から供給された画像データ内の所定の領域(AE領域)に含まれる画素の輝度に応じて輝度評価値を算出する。AE領域は、画像データの全域であってもよいし、画像データの一部の領域であってもよい。例えば、輝度評価値は、AE領域内の画像を構成する複数の画素の輝度値の積算値または平均値である。AE評価値算出回路28は、算出した輝度評価値を主制御部30に供給する。
AF評価値算出回路29は、コントラストAF方式により自動焦点調節を行う為の回路である。AF評価値算出回路29は、撮像制御部22から供給された画像データに応じて自動合焦(AF:Automatic Focus)評価値を算出する。例えば、AF評価値算出回路29は、撮像制御部22から供給された画像データ内の所定の領域(AF領域)内の画像のコントラストに応じてAF評価値を算出する。AF領域は、画像データ上の一部の領域であり、ユーザの任意または自動で設定される。例えば、AF領域は、AE領域と同じ領域であってもよい。また例えば、AF評価値は、例えばAF領域内の画像のコントラストの積算値である。AF評価値算出回路29は、算出したAF評価値を主制御部30に供給する。
主制御部30は、撮像装置1の各部の動作を制御する。主制御部30は、例えばCPUとメモリとを備える。主制御部30は、CPUがメモリに記憶されているプログラムを読み出して実行することによって種々の機能を実現する。例えば、主制御部30は、操作部25による操作の判定、AE処理及びAF処理の制御、撮像の制御、記録処理、及び表示処理などを行う。
例えば、主制御部30は、操作部25から入力された操作信号を解析することにより、どのような操作が指示されたかを判定する。
また例えば、主制御部30は、第1のレリーズ信号が入力されたことを認識した場合、AE処理及びAF処理の制御を行う。
主制御部30は、AE処理を行う場合、AE評価値算出回路28から供給された輝度評価値に基づいて露光時間(所謂シャッタスピード)、及びF値などの露出条件を算出する。例えば、主制御部30は、輝度評価値に基づいて、予め設定された適正な露出を得る為の露出条件を算出する。主制御部30は、算出した露出条件としてのF値を示す制御信号をレンズユニット2に供給する。また、主制御部30は、算出した露出条件としての露光時間を示す制御信号を撮像制御部22に供給する。なお、主制御部30は、第1のレリーズ信号が入力された場合にAE処理を行うのではなく、逐次AE処理を行う構成であってもよい。
なお、主制御部30は、フォーカスレンズのレンズ位置を撮像光学系11の光軸に沿った方向に順次変更するスキャン駆動を行いつつAE評価値算出回路28により輝度評価値を算出させる。これにより、主制御部30は、フォーカスレンズのレンズ位置毎の輝度評価値を取得する。
また、主制御部30は、AF処理を行う場合、AF評価値算出回路29から供給されたAF評価値と、AE評価値算出回路28から供給された輝度評価値と、AF領域内の画像データにおける飽和画素の数(飽和画素カウント値)とに基づいて合焦位置を算出する。例えば、主制御部30は、飽和画素が検出されなかった場合、AF評価値に基づいて合焦位置を算出する。また、主制御部30は、飽和画素が検出された場合、AF評価値、輝度評価値、及び飽和画素カウント値に基づいて合焦位置を算出する。
まず、主制御部30は、フォーカスレンズのレンズ位置を撮像光学系11の光軸に沿った方向に順次変更するスキャン駆動を行いつつAF評価値算出回路29によりAF評価値を算出させる。これにより、主制御部30は、フォーカスレンズのレンズ位置毎のAF評価値を取得する。
主制御部30は、上記のスキャン駆動を行う際に同時にAF領域内において画素値が飽和した画素である飽和画素の数(飽和画素カウント値)をカウントする飽和画素カウント手段として機能する。これにより、主制御部30は、フォーカスレンズのレンズ位置毎の飽和画素カウント値を取得する。なお、飽和画素は、RGBのいずれかの画素値が最大値である画素であってもよいし、RGBの全ての画素値が最大値である画素であってもよいし、RGBの画素値が予め設定された閾値以上である画素であってもよい。
次に、主制御部30は、AF評価値が山型に変化する点(AF評価値ピーク)を検出する。即ち、主制御部30は、AF評価値が極大になる点をAF評価値ピークとして検出する。なお、AF評価値の実際の検出値は、一般的にバラつきが生じるものである。この為、主制御部30は、レンズ位置毎のAF評価値の検出値を近似した曲線を算出し、この曲線において極大となる点をAF評価値ピークとして検出してもよい。即ち、主制御部30は、複数のAF評価値の検出値に基づく補間演算の結果に応じてAF評価値ピークを検出してもよい。
また、主制御部30は、輝度評価値が谷型に変化する点、即ち輝度評価値が極小になる点を輝度評価値極小として検出する。また、主制御部30は、飽和画素カウント値が谷型に変化する点、即ち飽和画素カウント値が極小になる点を飽和画素カウント値極小として検出する。なお、一般的に輝度評価値及び飽和画素カウント値の実際の検出値はバラつきが生じるものである。この為、主制御部30は、レンズ位置毎の輝度評価値及び飽和画素カウント値の検出値を近似した曲線を算出し、この曲線における極小を輝度評価値極小または飽和画素カウント値極小として検出してもよい。
主制御部30は、AF評価値ピークと、輝度評価値極小と、飽和画素カウント値極小との関係に応じて、合焦位置を算出する。例えば、主制御部30は、AF評価値ピークに基づいて合焦位置を算出する機能(第1の合焦位置算出手段)と、輝度評価値極小または飽和画素カウント値極小に基づいて合焦位置を算出する機能(第2の合焦位置算出手段)とを備える。さらに主制御部30は、AF評価値ピークと輝度評価値極小との差と、AF評価値ピークと飽和画素カウント値極小との差とに基づいて、AF評価値ピークに基づいて合焦位置を算出するか、輝度評価値極小または飽和画素カウント値極小に基づいて合焦位置を算出するかを判定する判定手段として機能する。
主制御部30は、合焦位置を示す制御信号を生成し、レンズユニット2に供給する。これにより、主制御部30は、レンズユニット2の撮像光学系11のフォーカスレンズを合焦位置が示すレンズ位置に駆動するようにレンズユニット2を制御する。これにより主制御部30は、被写体像が撮像素子21の撮像面に合焦した状態で結像させることができる。なお、主制御部30は、第1のレリーズ信号が入力された場合にAF処理を行うのではなく、逐次AF処理を行う構成であってもよい。
また例えば、主制御部30は、第2のレリーズ信号が入力されたことを認識した場合、撮像の制御を行う。この場合、主制御部30は、絞り12の駆動を実行するようにレンズユニット2を制御する。これにより、主制御部30は、絞り12の開口の度合が露出条件に応じたF値が示す状態となるようにレンズユニット2を制御する。
さらに、主制御部30は、第2のレリーズ信号が入力されたことを認識した場合、撮像素子21による露光を実行するように撮像制御部22を制御する。これにより、主制御部30は、露出条件に応じた露光時間で撮像素子21が撮像を行うように撮像制御部22を制御する。これにより、主制御部30は、露出条件に応じたF値及び露光時間で撮像を行わせて、適正な露出であり且つ被写体に合焦した画像データを取得することができる。
主制御部30は、画像データを取得した場合、取得した画像データを記録媒体27に記録する記録処理を行う。例えば、主制御部30は、画像データに対して画像処理回路23により画像処理を施して記録用の画像データ(例えばJpeg方式またはRAW方式など)を取得し、取得した記録用の画像データをメモリI/F26を介して記録媒体27に書き込む。
また、主制御部30は、画像データを取得した場合、取得した画像データに応じて映像信号を生成し、生成した映像信号を表示部24に表示させる表示処理を行う。例えば、主制御部30は、画像データに対して画像処理回路23により画像処理を施してスルー画表示(ライブビュー表示)用のスルー画を取得する。例えば、主制御部30は、撮像素子21から撮像制御部22が周期的に読み出した画像データに基づいて複数のスルー画を取得し、取得した複数のスルー画をストリームとして表示部24に表示させる為の映像信号を生成する。主制御部30は、映像信号を表示部24に供給することにより表示部24にスルー画表示を行わせる。
次に、撮像装置1の動作について説明する。
図2は、撮像装置1が実行するAF処理について説明する為のフローチャートである。なお、本例では静止画を撮像する際のAF処理について説明するが、動画を撮像する際も同様のAF処理を実行することができる。
図2は、撮像装置1が実行するAF処理について説明する為のフローチャートである。なお、本例では静止画を撮像する際のAF処理について説明するが、動画を撮像する際も同様のAF処理を実行することができる。
撮像装置1の電源がオンされると、主制御部30は、静止画の撮像を待機する状態(撮像待機状態)になる。撮像待機状態において、主制御部30は、撮像素子21及び撮像制御部22により周期的に画像データを取得し、取得した画像データを用いて表示部24にライブビュー表示を行わせる(ステップS11)。
主制御部30は、ライブビュー表示中に第1のレリーズ信号が入力されたか否か逐次判定する(ステップS12)。主制御部30は、第1のレリーズ信号が入力されていないと判定した場合(ステップS12、NO)、ステップS11の処理に移行する。これにより、主制御部30は、ライブビュー表示を継続して行う。例えば、主制御部30は、ステップS12の判定を周期的(例えば撮像のフレームレート単位)で行う。また、主制御部30は、レンズユニット2のレンズ制御部15と通信を行うことにより、レンズユニット2の撮像光学系11の光学特性を示す光学特性情報を取得する。例えば、主制御部30は、光学特性情報の取得を周期的に実行する。
主制御部30は、第1のレリーズ信号が入力されたと判定した場合(ステップS12、YES)、AF用露出設定を行う(ステップS13)。AF用露出設定は、AF処理を行う為の露出条件(露光時間及びF値)を設定する処理である。主制御部30は、AE評価値算出回路28により算出された輝度評価値に基づいてAF処理を行う為の露出条件を決定する。
主制御部30は、初期位置駆動を行う(ステップS14)。初期位置駆動は、レンズユニット2の撮像光学系11のフォーカスレンズのレンズ位置を予め設定された初期位置に駆動させる処理である。なお、主制御部30は、第1のレリーズ信号の入力が開始された場合に初期位置駆動を一度だけ行う構成であればよい。
主制御部30は、スキャン駆動を開始する(ステップS15)。これにより主制御部30は、レンズユニット2の撮像光学系11のフォーカスレンズのレンズ位置を初期位置から移動させる。
主制御部30は、AF評価値を取得する(ステップS16)。主制御部30は、上記のように撮像素子21及び撮像制御部22により取得した画像データに基づいてAF評価値を算出する。
主制御部30は、方向判断を行う(ステップS17)。方向判断は、過去に取得したAF評価値とステップS16で取得したAF評価値(即ち最新のAF評価値)とを比較することによって、スキャン駆動の方向を判断する処理である。主制御部30は、前回に比べてAF評価値が増加している場合、スキャン駆動の方向を変更しない。また、主制御部30は、前回に比べてAF評価値が減少している場合、スキャン駆動の方向を変更する。なお、主制御部30は、所定回数以上続けてAF評価値の増加または減少が生じたと判断した場合にスキャン駆動の方向を変更するか否か判断する構成であってもよい。
主制御部30は、ピーク検出を行う(ステップS18)。ピーク検出は、過去に取得したAF評価値に基づいて、AF評価値が山なりに変化する点(AF評価値ピーク)を検出する処理である。なお、主制御部30は、AF評価値ピークが検出されない場合、ステップS11の処理に移行し、ステップS11乃至ステップS17の処理を再度行う構成であってもよい。即ち、主制御部30は、AF評価値ピークが検出されるまでスキャン駆動を行いつつレンズ位置毎にAF評価値を取得する構成であってもよい。
主制御部30は、AF評価値ピークが検出された場合、合焦位置算出を行う(ステップS19)。合焦位置算出は、被写体にピントを合わせる為のフォーカスレンズのレンズ位置である合焦位置を算出する処理である。
主制御部30は、合焦位置算出の結果に応じて合焦が可能であるか否か判断する(ステップS20)。例えば、主制御部30は、ステップS19で合焦位置が算出された場合に合焦が可能であると判断し、ステップS19で合焦位置が算出された場合、合焦が可能であると判断し、ステップS19で合焦位置が算出されなかった場合に合焦が不可能であると判断する。
主制御部30は、合焦が不可能であると判断した場合(ステップS20、NO)、非合焦であることを表示部24に表示させ、AF処理を終了する。
主制御部30は、合焦が可能であると判断した場合(ステップS20、YES)、レンズユニット2の撮像光学系11のフォーカスレンズをステップS19で算出された合焦位置に対応する位置に駆動する合焦位置駆動を行い(ステップS21)、AF処理を終了する。
上記の処理によりAF処理が完了し、撮像光学系11のピントをAFエリア内の被写体に合わせることができる。なお、主制御部30は、ステップS21の処理が完了した後にステップS11の処理に戻り、繰り返しAF処理を行う構成であってもよい。
主制御部30は、さらに第2のレリーズ信号が入力されたか否か逐次判定する。主制御部30は、第2のレリーズ信号が入力されたと判断した場合、絞り12をF値に応じた状態に駆動するようにレンズユニット2のレンズ制御部15に制御信号を送信し、露光時間に応じた露光を撮像素子21に実行させるように撮像制御部22に制御信号を送信する。主制御部30は、撮像素子21及び撮像制御部22により取得した画像データを記録媒体27に記録する。
次に、主制御部30による合焦位置算出について説明する。
図3は、主制御部30が実行する合焦位置算出について説明する為のフローチャートである。合焦位置算出は、図2のステップS19に相当する処理である。主制御部30は、AF評価値と、輝度評価値と、飽和画素カウント値とに基づいて合焦位置を算出する。なお、主制御部30は、輝度評価値に基づいて補正されたAF評価値を用いるものであってもよい。
図3は、主制御部30が実行する合焦位置算出について説明する為のフローチャートである。合焦位置算出は、図2のステップS19に相当する処理である。主制御部30は、AF評価値と、輝度評価値と、飽和画素カウント値とに基づいて合焦位置を算出する。なお、主制御部30は、輝度評価値に基づいて補正されたAF評価値を用いるものであってもよい。
主制御部30は、輝度評価値と、飽和画素カウント値と、を取得し、輝度評価値極小と、飽和画素カウント値極小と、を検出する(ステップS31)。即ち、主制御部30は、図2のステップS15のスキャン駆動が行われる毎に輝度評価値と、飽和画素カウント値と、を取得することによってフォーカスレンズのレンズ位置毎の輝度評価値及び飽和画素カウント値をそれぞれ取得する。主制御部30は、レンズ位置毎の輝度評価値に基づいて輝度評価値極小を検出する。また、主制御部30は、レンズ位置毎の飽和画素カウント値に基づいて飽和画素カウント値極小を検出する。
主制御部30は、飽和画素が検出されたか否か判断する(ステップS32)。
主制御部30は、飽和画素が検出されなかった場合(ステップS32、NO)、AF評価値に基づいて合焦位置を算出する(ステップS33)。例えば、主制御部30は、AF評価値ピークのレンズ位置を合焦位置として算出し、合焦位置算出を終了する。なお、主制御部30は、AF評価値ピークの前後の点(AF評価値ピーク前後点)におけるAF評価値に基づいて合焦位置を算出してもよい。例えば、主制御部30は、AF評価値ピークを含む無限遠方向及び至近方向に所定間隔移動したレンズ位置のAF評価値を表す曲線を近似し、この近似曲線において極大のレンズ位置を合焦位置として算出してもよい。
また、主制御部30は、飽和画素が検出された場合(ステップS32、YES)、AF評価値ピークのレンズ位置と輝度評価値極小のレンズ位置との差と、AF評価値ピークのレンズ位置と飽和画素カウント値極小のレンズ位置との差との両方が予め設定された第1の閾値以上であるか否か判断する(ステップS34)。
主制御部30は、AF評価値ピークのレンズ位置と輝度評価値極小のレンズ位置との差と、AF評価値ピークのレンズ位置と飽和画素カウント値極小のレンズ位置との差とのいずれかまたは両方が予め設定された第1の閾値未満であると判断した場合(ステップS34、NO)、輝度評価値極小値差分または飽和画素カウント値極小値差分のいずれかが予め設定された第2の閾値以上であるか否か判断する(ステップS35)。輝度評価値極小値差分は、輝度評価値極小の前後の点(輝度評価値極小前後点)における輝度評価値と輝度評価値極小値との差分である。主制御部30は、輝度評価値極小におけるレンズ位置から無限遠方向及び至近方向に所定間隔移動したレンズ位置における輝度評価値と、輝度評価値極小における輝度評価値との差分を輝度評価値極小値差分として算出する。飽和画素カウント値極小値差分は、飽和画素カウント値極小の前後の点(飽和画素カウント値極小前後点)における飽和画素カウント値と飽和画素カウント値極小値との差分である。主制御部30は、飽和画素カウント値極小におけるレンズ位置から無限遠方向及び至近方向に所定間隔移動したレンズ位置における飽和画素カウント値と、飽和画素カウント値極小における飽和画素カウント値との差分を飽和画素カウント値極小値差分として算出する。
主制御部30は、輝度評価値極小値差分または飽和画素カウント値極小値差分のいずれかが予め設定された第2の閾値以上であると判断した場合(ステップS35、YES)、AF評価値ピークにおけるレンズ位置を合焦位置として採用し(ステップS36)、ステップS33に移行して合焦位置を算出し、合焦位置算出を終了する。
また、主制御部30は、ステップS35において輝度評価値極小値差分または飽和画素カウント値極小値差分の両方が予め設定された第2の閾値未満であると判断した場合(ステップS35、NO)、合焦が不可能である非合焦であると判断し(ステップS37)、合焦位置算出を終了する。
また、主制御部30は、ステップS34においてAF評価値ピークのレンズ位置と輝度評価値極小のレンズ位置との差と、AF評価値ピークのレンズ位置と飽和画素カウント値極小のレンズ位置との差との両方が予め設定された第1の閾値以上であると判断した場合(ステップS34、YES)、輝度評価値極小のレンズ位置と飽和画素カウント値極小のレンズ位置との差が予め設定された第3の閾値以上であるか否か判断する(ステップS38)。
主制御部30は、輝度評価値極小のレンズ位置と飽和画素カウント値極小のレンズ位置との差が予め設定された第3の閾値以上であると判断した場合(ステップS38、YES)、合焦が不可能である非合焦であると判断し(ステップS37)、合焦位置算出を終了する。
また、主制御部30は、ステップS38において輝度評価値極小のレンズ位置と飽和画素カウント値極小のレンズ位置との差が予め設定された第3の閾値未満であると判断した場合(ステップS38、NO)、輝度評価値極小値差分または飽和画素カウント値極小値差分のいずれかが予め設定された第4の閾値以上であるか否か判断する(ステップS39)。
主制御部30は、輝度評価値極小値差分または飽和画素カウント値極小値差分の両方が予め設定された第4の閾値未満であると判断した場合(ステップS39、NO)、合焦が不可能である非合焦であると判断し(ステップS37)、合焦位置算出を終了する。
また、主制御部30は、ステップS39において輝度評価値極小値差分または飽和画素カウント値極小値差分のいずれかが予め設定された第4の閾値以上であると判断した場合(ステップS39、YES)、輝度評価値極小におけるレンズ位置と、飽和画素カウント値極小におけるレンズ位置と、のいずれかを合焦位置として採用し(ステップS40)、ステップS33に移行して合焦位置を算出し、合焦位置算出を終了する。
なお、主制御部30は、ステップS39において輝度評価値極小値差分と飽和画素カウント値極小値差分とで第4の閾値以上の差分が表れた方の極小におけるレンズ位置を合焦位置として採用する。例えば、主制御部30は、輝度評価値に基づいて合焦位置を算出する場合、輝度評価値の極小の前後のレンズ位置における輝度評価値と輝度評価値極小値とに基づく補間演算の結果に基づいて合焦位置を算出してもよい。また、主制御部30は、飽和画素カウント値に基づいて合焦位置を算出する場合、飽和画素カウント値の極小の前後のレンズ位置における飽和画素カウント値と飽和画素カウント値極小値とに基づく補間演算の結果に基づいて合焦位置を算出してもよい。
また、飽和画素カウント値よりも輝度評価値の方が合焦位置の信頼性が高いことが予想される為、主制御部30は、ステップS39において輝度評価値極小値差分と飽和画素カウント値極小値差分との両方が第4の閾値以上であると判断した場合、輝度評価値極小におけるレンズ位置を合焦位置として採用する構成であってもよい。
図4乃至図7は、AF評価値、輝度評価値、及び飽和画素カウント値の算出結果の例を示す。各検出結果が得られた場合の主制御部30の判断について図4乃至図7を参照して説明する。
図4は、AF評価値及び輝度評価値のレンズ位置毎の算出結果の例を示す。図4の例によると、輝度評価値極小におけるレンズ位置とAF評価値ピークにおけるレンズ位置との差が予め設定された第1の閾値未満であり、且つ輝度評価値極小値差分が予め設定された第2の閾値以上となっている。この為、主制御部30は、AF評価値ピークにおけるAF評価値とAF評価値ピークの前後の点におけるAF評価値とに基づいて合焦位置を算出する。
図5は、AF評価値及び輝度評価値のレンズ位置毎の算出結果の他の例を示す。図5の例によると、輝度評価値極小におけるレンズ位置とAF評価値ピークにおけるレンズ位置との差が予め設定された第1の閾値以上となっている。この為、主制御部30は、AF評価値ピークに基づいた合焦位置の算出では信頼性が無いと判断する。輝度評価値極小におけるレンズ位置とAF評価値ピークにおけるレンズ位置との差が予め設定された第1の閾値以上であると判断した場合、主制御部30は、輝度評価値及び飽和画素カウント値の算出結果に基づいて合焦位置の算出が可能であるか否か判断する。
図6は、輝度評価値及び飽和画素カウント値のレンズ位置毎の算出結果の例を示す。図6の例によると、輝度評価値極小におけるレンズ位置と飽和画素カウント値極小におけるレンズ位置との差が予め設定された第3の閾値未満となっている。この為、主制御部30は、輝度評価値極小値差分または飽和画素カウント値極小値差分のいずれかが予め設定された第4の閾値以上であるか否か判断する。図6の例によると、輝度評価値極小値差分及び飽和画素カウント値極小値差分の両方が予め設定された第4の閾値以上である為、主制御部30は、輝度評価値極小におけるレンズ位置を合焦位置として採用する。
図7は、輝度評価値及び飽和画素カウント値のレンズ位置毎の算出結果の他の例を示す。図7の例は、図6の例に対して、輝度評価値極小におけるレンズ位置と飽和画素カウント値極小におけるレンズ位置との差が予め設定された第3の閾値以上となっている。この為、主制御部30は、輝度評価値極小と飽和画素カウント値極小のいずれも合焦位置として採用するには信頼性が低く、合焦位置の算出が不可能であると判断する。
上記した実施形態によると、撮像装置1の主制御部30は、フォーカスレンズをスキャン駆動させつつ画像データを取得し、取得した画像データからレンズ位置毎にAF評価値、輝度評価値、及び飽和画素カウント値を取得する。
主制御部30は、飽和画素が検出された場合、AF評価値ピークのレンズ位置と輝度評価値極小のレンズ位置との差と、AF評価値ピークのレンズ位置と飽和画素カウント値極小のレンズ位置との差との両方が予め設定された第1の閾値以上であるか否か判断する。主制御部30は、いずれかまたは両方の差が第1の閾値未満であると判断した場合、AF評価値ピークの信頼性が高いものであると判断し、AF評価値ピークにおけるレンズ位置に基づいて合焦位置を算出する。また、主制御部30は、両方の差が第1の閾値以上であると判断した場合、AF評価値ピークが信頼性が低いものであると判断し、輝度評価値極小と飽和画素カウント値極小のいずれかにおけるレンズ位置に基づいて合焦位置を算出する。これにより、主制御部30は、点光源被写体が画角に入っている場合に画素飽和によってAF評価値にM字コントラストカーブが生じ、AF評価値ピークと輝度評価値極小または飽和画素カウント値極小とが乖離する場合であっても、輝度評価値極小と飽和画素カウント値極小のいずれかにおけるレンズ位置に基づいて合焦位置を算出することができる。
また、主制御部30は、AF評価値ピークのレンズ位置と輝度評価値極小のレンズ位置との差と、AF評価値ピークのレンズ位置と飽和画素カウント値極小のレンズ位置との差とのいずれかまたは両方が第1の閾値未満であると判断した場合に、輝度評価値極小値差分または飽和画素カウント値極小値差分のいずれかが予め設定された第2の閾値以上であるか否かを判断してもよい。主制御部30は、いずれかまたは両方のレンズ位置の差が第1の閾値未満であり且ついずれかの差分が第2の閾値以上である場合にAF評価値ピークにおけるレンズ位置に基づいて合焦位置を算出することにより、明確に表れた輝度評価値極小または飽和画素カウント値極小に基づいて上記のAF評価値ピークの信頼性の判断が行われたものと判断することができる。この結果、主制御部30は、合焦位置の算出の精度を向上させることができる。
またさらに、主制御部30は、輝度評価値極小と飽和画素カウント値極小とのレンズ位置の差が予め設定された第3の閾値未満であると判断した場合に輝度評価値極小と飽和画素カウント値極小のいずれかにおけるレンズ位置に基づいて合焦位置を算出することにより、合焦位置の算出の精度を向上させることができる。
またさらに、主制御部30は、輝度評価値極小と飽和画素カウント値極小とのレンズ位置の差が予め設定された第3の閾値未満であると判断した場合に輝度評価値極小値差分または飽和画素カウント値極小値差分のいずれかが予め設定された第4の閾値以上であるか否かを判断してもよい。主制御部30は、輝度評価値極小と飽和画素カウント値極小とのレンズ位置の差が予め設定された第3の閾値未満であり且ついずれかの差分が第4の閾値以上である場合に輝度評価値極小におけるレンズ位置と飽和画素カウント値極小におけるレンズ位置とのいずれかを合焦位置として採用する。これにより、主制御部30は、明確に表れた輝度評価値極小及び飽和画素カウント値極小に基づいて合焦位置を算出することができる。この結果、主制御部30は、合焦位置の算出の精度を向上させることができる。
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。また、前述の各動作フローチャートの説明において、便宜上「まず」、「次に」等を用いて動作を説明しているが、この順で動作を実施することが必須であることを意味するものではない。
また、前述した実施形態による各処理は、コンピュータとしてのCPU等に実行させることができるプログラムとして記憶させておくこともできる。この他、メモリカード、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の外部記憶装置の記憶媒体に格納して配布することができる。そして、CPU等は、この外部記憶装置の記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行することができる。
1…撮像装置、2…レンズユニット、3…ボディユニット、11…撮像光学系、12…絞り、13…駆動機構、14…駆動制御部、15…レンズ制御部、21…撮像素子、22…撮像制御部、23…画像処理回路、24…表示部、25…操作部、26…メモリI/F、27…記録媒体、28…AE評価値算出回路、29…AF評価値算出回路、30…主制御部。
Claims (14)
- フォーカスレンズを含む撮像光学系を介して被写体像を撮像して画像データを生成する撮像素子と、
前記画像データに基づいてコントラストを示す自動焦点評価値を前記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する自動焦点評価値算出手段と、
前記画像データに基づいて輝度を示す輝度評価値を前記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する輝度評価値算出手段と、
前記画像データに基づいて飽和画素の数を示す飽和画素カウント値を前記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する飽和画素カウント手段と、
前記自動焦点評価値のピークに基づいて合焦位置を算出する第1の合焦位置算出手段と、
前記輝度評価値の極小または前記飽和画素カウント値の極小に基づいて前記合焦位置を算出する第2の合焦位置算出手段と、
前記自動焦点評価値のピークと前記輝度評価値の極小との前記レンズ位置の差と、前記自動焦点評価値のピークと前記飽和画素カウント値の極小との前記レンズ位置の差とに応じて、前記合焦位置の算出を前記第1の合焦位置算出手段により行うか前記第2の合焦位置算出手段により行うか判定する判定手段と、
前記フォーカスレンズを前記合焦位置に移動させるように前記撮像光学系を制御する制御手段と、
を具備する撮像装置。 - 前記判定手段は、前記自動焦点評価値のピークと前記輝度評価値の極小との前記レンズ位置の差と前記自動焦点評価値のピークと前記飽和画素カウント値の極小との前記レンズ位置の差とのいずれかが予め設定された第1の閾値未満である場合、前記第1の合焦位置算出手段により前記合焦位置を算出すると判定し、前記差の両方が前記第1の閾値以上である場合、前記第2の合焦位置算出手段により前記合焦位置を算出すると判定する請求項1に記載の撮像装置。
- 前記判定手段は、
前記差のいずれかが前記第1の閾値未満である場合に前記輝度評価値の極小の前後のレンズ位置における輝度評価値に対する輝度評価値極小値の差である輝度評価値極小値差分と、前記飽和画素カウント値の極小の前後のレンズ位置における飽和画素カウント値に対する飽和画素カウント値極小値の差である飽和画素カウント値極小値差分とのいずれかが予め設定された第2の閾値以上であるか否かをさらに判定し、
前記輝度評価値極小値差分と前記飽和画素カウント値極小値差分とのいずれかが前記第2の閾値以上であると判定した場合、前記第1の合焦位置算出手段により前記合焦位置を算出すると判定し、
前記輝度評価値極小値差分と前記飽和画素カウント値極小値差分との両方が前記第2の閾値未満であると判定した場合、合焦位置の算出が不可能であると判定する請求項2に記載の撮像装置。 - 前記判定手段は、
前記差の両方が前記第1の閾値以上である場合、輝度評価値の極小と飽和画素カウント値の極小との前記レンズ位置の差が予め設定された第3の閾値未満であるか否かをさらに判定し、
前記レンズ位置の差が予め設定された第3の閾値未満であると判定した場合、前記第2の合焦位置算出手段により前記合焦位置を算出すると判定し、
前記レンズ位置の差が予め設定された第3の閾値以上であると判定した場合、合焦位置の算出が不可能であると判定する請求項2に記載の撮像装置。 - 前記判定手段は、
輝度評価値の極小と飽和画素カウント値の極小との前記レンズ位置の差が前記第3の閾値未満である場合に前記輝度評価値の極小の前後のレンズ位置における輝度評価値に対する輝度評価値極小値の差である輝度評価値極小値差分と、前記飽和画素カウント値の極小の前後のレンズ位置における飽和画素カウント値に対する飽和画素カウント値極小値の差である飽和画素カウント値極小値差分とのいずれかが予め設定された第4の閾値以上であるか否かをさらに判定し、
前記輝度評価値極小値差分と前記飽和画素カウント値極小値差分とのいずれかが前記第4の閾値以上であると判定した場合、前記第2の合焦位置算出手段により前記合焦位置を算出すると判定し、
前記輝度評価値極小値差分と前記飽和画素カウント値極小値差分との両方が前記第4の閾値未満であると判定した場合、合焦位置の算出が不可能であると判定する請求項4に記載の撮像装置。 - 前記第2の合焦位置算出手段は、
前記輝度評価値極小値差分と前記飽和画素カウント値極小値差分との両方が前記第4の閾値以上であると判定された場合、前記輝度評価値に基づいて前記合焦位置を算出し、
前記輝度評価値極小値差分が前記第4の閾値未満であり且つ前記飽和画素カウント値極小値差分が前記第4の閾値以上であると判定された場合、前記飽和画素カウント値に基づいて前記合焦位置を算出する請求項5に記載の撮像装置。 - 前記第2の合焦位置算出手段は、
前記輝度評価値に基づいて前記合焦位置を算出する場合、前記輝度評価値の極小の前後のレンズ位置における輝度評価値と輝度評価値極小値とに基づく補間演算の結果に基づいて前記合焦位置を算出し、
前記飽和画素カウント値に基づいて前記合焦位置を算出する場合、前記飽和画素カウント値の極小の前後のレンズ位置における飽和画素カウント値と飽和画素カウント値極小値とに基づく補間演算の結果に基づいて前記合焦位置を算出する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。 - フォーカスレンズを含む撮像光学系を介して被写体像を撮像して画像データを生成する撮像素子と、前記画像データに基づいてコントラストを示す自動焦点評価値を前記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する自動焦点評価値算出手段と、前記画像データに基づいて輝度を示す輝度評価値を前記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出する輝度評価値算出手段と、を具備する撮像装置における自動焦点調節方法であって、
前記撮像装置は、
前記画像データに基づいて飽和画素の数を示す飽和画素カウント値を前記フォーカスレンズのレンズ位置毎に算出し、
前記自動焦点評価値のピークと前記輝度評価値の極小との前記レンズ位置の差と、前記自動焦点評価値のピークと前記飽和画素カウント値の極小との前記レンズ位置の差とに応じて、前記自動焦点評価値のピークに基づいて合焦位置を算出するか、前記輝度評価値の極小または前記飽和画素カウント値の極小に基づいて前記合焦位置を算出するか判定し、
判定の結果に応じて算出された前記合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させるように前記撮像光学系を制御する、
自動焦点調節方法。 - 前記撮像装置は、前記自動焦点評価値のピークと前記輝度評価値の極小との前記レンズ位置の差と前記自動焦点評価値のピークと前記飽和画素カウント値の極小との前記レンズ位置の差とのいずれかが予め設定された第1の閾値未満である場合、前記自動焦点評価値のピークに基づいて前記合焦位置を算出すると判定し、前記差の両方が前記第1の閾値以上である場合、前記輝度評価値の極小または前記飽和画素カウント値の極小に基づいて前記合焦位置を算出すると判定する請求項8に記載の自動焦点調節方法。
- 前記撮像装置は、
前記差のいずれかが前記第1の閾値未満である場合に前記輝度評価値の極小の前後のレンズ位置における輝度評価値に対する輝度評価値極小値の差である輝度評価値極小値差分と、前記飽和画素カウント値の極小の前後のレンズ位置における飽和画素カウント値に対する飽和画素カウント値極小値の差である飽和画素カウント値極小値差分とのいずれかが予め設定された第2の閾値以上であるか否かをさらに判定し、
前記輝度評価値極小値差分と前記飽和画素カウント値極小値差分とのいずれかが前記第2の閾値以上であると判定した場合、前記自動焦点評価値のピークに基づいて前記合焦位置を算出すると判定し、
前記輝度評価値極小値差分と前記飽和画素カウント値極小値差分との両方が前記第2の閾値未満であると判定した場合、合焦位置の算出が不可能であると判定する請求項9に記載の自動焦点調節方法。 - 前記撮像装置は、
前記差の両方が前記第1の閾値以上である場合、輝度評価値の極小と飽和画素カウント値の極小との前記レンズ位置の差が予め設定された第3の閾値未満であるか否かをさらに判定し、
前記レンズ位置の差が予め設定された第3の閾値未満であると判定した場合、前記輝度評価値の極小または前記飽和画素カウント値の極小に基づいて前記合焦位置を算出すると判定し、
前記レンズ位置の差が予め設定された第3の閾値以上であると判定した場合、合焦位置の算出が不可能であると判定する請求項9に記載の自動焦点調節方法。 - 前記撮像装置は、
輝度評価値の極小と飽和画素カウント値の極小との前記レンズ位置の差が前記第3の閾値未満である場合に前記輝度評価値の極小の前後のレンズ位置における輝度評価値に対する輝度評価値極小値の差である輝度評価値極小値差分と、前記飽和画素カウント値の極小の前後のレンズ位置における飽和画素カウント値に対する飽和画素カウント値極小値の差である飽和画素カウント値極小値差分とのいずれかが予め設定された第4の閾値以上であるか否かをさらに判定し、
前記輝度評価値極小値差分と前記飽和画素カウント値極小値差分とのいずれかが前記第4の閾値以上であると判定した場合、前記輝度評価値の極小または前記飽和画素カウント値の極小に基づいて前記合焦位置を算出すると判定し、
前記輝度評価値極小値差分と前記飽和画素カウント値極小値差分との両方が前記第4の閾値未満であると判定した場合、合焦位置の算出が不可能であると判定する請求項11に記載の自動焦点調節方法。 - 前記撮像装置は、
前記輝度評価値極小値差分と前記飽和画素カウント値極小値差分との両方が前記第4の閾値以上であると判定した場合、前記輝度評価値に基づいて前記合焦位置を算出し、
前記輝度評価値極小値差分が前記第4の閾値未満であり且つ前記飽和画素カウント値極小値差分が前記第4の閾値以上であると判定された場合、前記飽和画素カウント値に基づいて前記合焦位置を算出する請求項12に記載の自動焦点調節方法。 - 前記撮像装置は、
前記輝度評価値に基づいて前記合焦位置を算出する場合、前記輝度評価値の極小の前後のレンズ位置における輝度評価値と輝度評価値極小値とに基づく補間演算の結果に基づいて前記合焦位置を算出し、
前記飽和画素カウント値に基づいて前記合焦位置を算出する場合、前記飽和画素カウント値の極小の前後のレンズ位置における飽和画素カウント値と飽和画素カウント値極小値とに基づく補間演算の結果に基づいて前記合焦位置を算出する請求項8乃至13のいずれか1項に記載の自動焦点調節方法。
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Cited By (1)
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CN114727008B (zh) * | 2021-01-07 | 2023-12-12 | 株式会社斯库林集团 | 对焦位置检测方法、对焦位置检测装置、以及记录介质 |
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