JP2018072554A - 撮像装置および焦点調節方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ひとつあるいは複数の点光源に合焦させるために、フォーカスレンズを光軸方向に移動させながら複数の画像データを取得し、上記画像データに基づいて焦点調節を行う撮像装置において、画像データに基づいて所定の評価領域内の画素の輝度値を検出する輝度値検出手段と、輝度値に基づいて高輝度評価値Ymaxを算出する評価値算出手段と、フォーカスレンズの移動に対する高輝度評価値の対称性Ymax_symを算出する対称性算出手段と、記対称性に基づいて算出される極値に基づいて焦点調節を行う制御手段を具備する。
【選択図】 図4
Description
(1) 合焦付近で飽和する高輝度評価値
合焦位置を検出するためにAFスキャン(AF走査)をしながら撮像を行う(AFスキャン撮影)が、AFスキャン前に適正露光条件を設定することは困難であり、スキャン撮影途中で合焦点付近となった場合に、輝度値が飽和してしまい、合焦点位置を正確に検出することができない。すなわち、合焦位置付近で輝度信号が飽和するか否かは、AFスキャンを行ってみないと分からず、このため、合焦点前後で輝度値が飽和している場合には、3点補間等によって補間位置を算出することができない。
高輝度画素データから算出した評価値(高輝度評価値)の中の最大輝度値は瞬きの影響を受けやすく、フォーカスレンズ位置に対する評価値特性値のピークと前後のデータから補間処理で合焦点を算出する場合、誤差が生じることがある。また、高輝度評価値の中の高輝度画素数を用いて検出する場合には、評価領域内の複数の天体の画素の積算値を算出することから、瞬きの影響は少なくなる。しかし、手ブレによる画像ブレの影響を受け、評価値が変動することがあり、合焦点算出に誤差が生じることがある。従って、手ブレや星の瞬きなどの影響により、高輝度評価値の特性が変動し、合焦位置の算出に誤差が生じてしまう。
評価領域内に一つの星だけでなく、明るい星や肉眼では見えにくい複数の暗い星などを撮影すると、高輝度画素数などのレンズ位置特性は単調な極値を持った特性とはならず、複雑な特性となってしまう。すなわち、複数の星が観察される撮影シーンでは、高輝度評価値のレンズ位置特性は、それぞれの星の特性カーブが合成されることから、複雑なカーブとなり、合焦位置を検出するのが困難となる。
第3の発明に係る撮像装置は、上記第1の発明において、上記高輝度評価値は、上記評価領域内で所定の輝度値を越える画素の数である。
第5の発明に係る撮像装置は、上記第4の発明において、上記高輝度評価値は、上記積算値を、上記所定の輝度値を越える画素の数で除算した値である。
第9の発明に係る撮像装置は、上記第7の発明において、上記飽和状態判定手段は、上記評価領域内で所定の輝度値を越える画素の数に基づいて判定する。
M(s)=Σ{(G(k+j)−G(k−j)}2 ・・・(1) (j=−w〜w)
S(k)=ΣABS{(G(k+j)−G(k−j)} ・・・(2) (j=−w〜w)
S(k)=ΣABS{(G(k+j)−G(k−j)} ・・・(3) (j=1〜w)
式(2)は式(1)の基本式に対して、データのサイズを小さく抑えることができ、式(3)は計算範囲をさらに減らすことができる。なお、ABSは絶対値を意味する。
LDspeed[mm/s]=Kstep・Fδ[μm]・FrameRate[fps]÷1000 ・・・(4)
w=12〜20[step](Kstep=1)
また、Kstep=2の場合はN=30であり、wは以下のように設定される。
w=6〜10[step](Kstep=2)
Claims (10)
- ひとつあるいは複数の点光源に合焦させるために、フォーカスレンズを光軸方向に移動させながら複数の画像データを取得し、上記画像データに基づいて焦点調節を行う撮像装置において、
上記画像データに基づいて所定の評価領域内の画素の輝度値を検出する輝度値検出手段と、
上記輝度値に基づいて高輝度評価値を算出する評価値算出手段と、
上記フォーカスレンズの移動に対する上記高輝度評価値の対称性を算出する対称性算出手段と、
上記対称性に基づいて算出される極値に基づいて焦点調節を行う制御手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。 - 上記高輝度評価値は、上記評価領域内の最大の輝度を示す輝度値であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 上記高輝度評価値は、上記評価領域内で所定の輝度値を越える画素の数であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 上記高輝度評価値は、上記評価領域内で所定の輝度値を越える画素の輝度値の積算値であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 上記高輝度評価値は、上記積算値を、上記所定の輝度値を越える画素の数で除算した値であることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 上記評価領域内で複数の上記高輝度評価値の最大値と最小値の比率に基づいて、および/または対称性算出手段で算出した対称性の最大値と最小値の比率に基づいて、複数の画像データを取得する上記フォーカスレンズの移動範囲を設定する移動範囲設定手段を有し、
上記制御部は、上記設定された移動範囲に基づいて上記フォーカスレンズの移動と画像データの取得を制御することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の撮像装置。 - 上記輝度値に基づいて飽和状態を判定する飽和状態判定手段を有し、
上記対称性算出手段は、
非飽和状態と判定された場合は、上記高輝度評価値を上記評価領域内の最大の輝度を示す輝度値とし、
飽和状態と判定された場合は、上記高輝度評価値を上記評価領域内で所定の輝度値を越える画素の数とすることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 上記飽和状態判定手段は、上記評価領域内の最大の輝度を示す輝度値を所定値と比較して判定することを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
- 上記飽和状態判定手段は、上記評価領域内で所定の輝度値を越える画素の数に基づいて判定することを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
- ひとつあるいは複数の点光源に合焦させるために、フォーカスレンズを光軸方向に移動させながら複数の画像データを取得し、上記画像データに基づいて焦点調節を行う撮像装置の焦点調節方法において、
上記画像データに基づいて所定の評価領域内の画素の輝度値を検出し、
上記輝度値に基づいて高輝度評価値を算出し、
上記フォーカスレンズの移動に対する上記高輝度評価値の対称性を算出し、
上記対称性に基づいて算出される極値に基づいて焦点調節を行う、
ことを特徴とする焦点調節方法。
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