JP4089675B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に放送用、業務用などの撮像装置等において、ビューファインダの映像を見ながらマニュアルでフォーカスを合わせる場合にアシスト（補助）する機能を有する撮像装置に関するものである。

近年、高精細テレビジョン（ＨＤＴＶ）方式への移行に伴ってビデオカメラの高画素化が進み、ジャストフォーカス（ジャスピン）に合わせることが難しくなっている。

つまり、従来の撮像装置と比較してピンボケが発生しやすくなり、カメラマンがマニュアルでフォーカスを合わせる際に苦労するといった問題点を有していた。

特に画面の小さなビューファインダでのマニュアルによるフォーカス合わせは難しく、従来からあるピーキングと呼ばれる、ビューファインダの映像信号に対して輪郭信号をより強調する方法でもＨＤＴＶ方式の撮像装置では効果が十分ではなかった。

そこで、この困難なフォーカス合わせをアシストする、いわゆるフォーカスアシスト機能がいくつか提案されている。

以下に従来の撮像装置について説明する。

従来、撮像装置は特開平６−１１３１８４号公報に記載されたものが知られている。その撮像装置を図９に示す。図９は従来の撮像装置の構成を本発明の構成と対比しやすい形に書き直した構成図である。

図９において、１００は撮像レンズ、１０１は撮像部、１１０は高周波成分抽出部、１３０はモニタ信号作成部、１４０は画像合成部、１５０はビューファインダ、３２０は積分処理部、３２２はバーグラフ描画制御部である。

以上のように構成された従来の撮像装置について、以下その動作について説明する
まず、撮像レンズ１００を通して撮像部１０１で得られた撮像信号は、モニタ信号作成部１３０で３原色の信号を所定比率で演算することでビューファインダ表示用の撮像信号となる。

また、高周波成分抽出部１１０で撮像信号の高周波成分を抽出し、その絶対値を積分処理部３２０で積分したものが合焦度合いを示す合焦信号となり、これがバーグラフ描画制御部３２２で合焦信号のレベルを示すバーグラフ表示に変換され、画像合成部１４０でビューファインダ表示用の撮像信号と合成されてビューファインダ１５０に表示される。

この従来手法によるビューファインダ表示は図１０のようなものである。

４００は合焦度合いを示す合焦信号の大きさを視覚的に捉えやすくしたバーグラフ表示であり、フォーカスが合っていない、いわゆるピンボケの状態では合焦信号のレベルが低く、表示されるバーは小さく、あるいは少なくなる。

一方、フォーカスが合っている、いわゆるジャスピンの状態では合焦信号のレベルが高く、表示されるバーは大きく、あるいは多くなる。

カメラマンは撮像レンズ１００のフォーカスリングを回しながら、バーグラフ表示４００が極大となるフォーカスリング位置を探ることでフォーカスを合わせる。
特開平６−１１３１８４号公報

しかしながら、上記の従来の構成では、合焦度合いを示す合焦信号の大きさは、撮像している絵柄の違いや、撮像信号に含まれるノイズの影響を受け、バーグラフ表示が極大となるフォーカスリング位置を見つけることが難しいという課題を有していた。

つまり、撮像している絵柄の細かさ、コントラスト、明るさによって、目標とすべき合焦信号がとり得る極大値のレベルは大きく異なり、撮像信号にノイズが含まれる場合にはその影響によって、仮にフォーカスリングを動かさずフォーカス状態を変化させない場合でも合焦信号レベルが撮像フレーム毎に変動するため、バーグラフ表示が極大となっている瞬間、つまりフォーカスリングのジャストフォーカス位置の判断が困難であった。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、ビューファインダの映像によってマニュアルでフォーカスを合わせる場合にアシストする機能を有する撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、図形表示可能なビューファインダを備えた撮像装置であって、撮像信号から抽出した高域成分のヒストグラムを前記ビューファインダに２次元グラフ表示することを特徴としたものであり、撮像している絵柄が違ったり、撮像信号にノイズが含まれる場合にもビューファインダにグラフ表示されたヒストグラムの形状の変化から直感的にフォーカスのジャスピン位置を知ることができるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、撮像レンズと撮像部を介して得られる撮像信号を入力とし、ビューファインダに撮像画像を表示すると共に前記撮像画像のフォーカス状態を示す合焦状態グラフを前記ビューファインダに合成して表示する撮像装置であって、前記撮像信号の高域成分を抽出する高域成分抽出部と、前記高域成分抽出部の出力のヒストグラムを格納するヒストグラム記憶部と、前記ヒストグラム記憶部のヒストグラム情報を２次元画像としてグラフ化した前記合焦状態グラフを形成するヒストグラム描画制御部と、前記合焦状態グラフを前記撮像画像に合成する画像合成部を備えたことを特徴としたものであり、撮像している絵柄が違ったり、撮像信号にノイズが含まれる場合にもビューファインダにグラフ表示されたヒストグラムの形状の変化から直感的にフォーカスのジャスピン位置を知ることができるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、撮像レンズと撮像部を介して得られる撮像信号を入力とし、ビューファインダに撮像画像を表示すると共に前記撮像画像のフォーカス状態を示す合焦状態グラフを前記ビューファインダに合成して表示する撮像装置であって、前記撮像信号の部分領域を示すゲート信号を発生するゲート信号発生部と、前記撮像信号の高域成分を抽出する高域成分抽出部と、前記ゲート信号が有効である領域で前記高域成分抽出部の出力のヒストグラムを格納するヒストグラム記憶部と、前記ヒストグラム記憶部のヒストグラム情報を２次元画像としてグラフ化した前記合焦状態グラフを形成するヒストグラム描画制御部と、前記合焦状態グラフと前記ゲート信号を前記撮像画像に合成する画像合成部を備えたことを特徴としたものであり、明示した画面の特定領域に対する合焦状態を知ることができるため、画面の特定領域に対してフォーカスのジャスピン位置を知ることができるという作用を有する。

請求項４に記載の発明は、高域成分抽出部は、入力される撮像信号の高周波領域を通過するハイパスフィルタと、前記ハイパスフィルタの出力の絶対値を演算する絶対値処理部を備えたことを特徴とする請求項２および３記載の撮像装置であり、２次元グラフ表示されるヒストグラムの形状をよりジャスピン位置を認識するのに好適な形状とする作用を有する。

以上のように本発明は、撮像している絵柄が違ったり、撮像信号にノイズが含まれる場合にもビューファインダにグラフ表示されるヒストグラムの形状の変化から直感的にフォーカスのジャスピン位置を知ることができるという優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１から図８を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の撮像装置の構成を示すブロック図である。

図１において、１００は撮像レンズであり、マニュアルでフォーカスを合わせるためのフォーカスリングを備えている。

１０１は撮像部であり、撮像レンズ１００を通して結像された画像を光電変換し、撮像信号として出力する。

１３０はモニタ信号作成部であり、３原色の信号を所定比率で演算することでビューファインダ表示用撮像信号を作成する。

１１０は撮像信号の高周波成分を抽出する高周波成分抽出部であり、１２０はヒストグラム記憶部１２１に撮像信号の高周波成分の振幅のヒストグラムを作成するためのヒストグラム作成制御部である。

１２２はヒストグラム描画制御部であり、ヒストグラム記憶部１２１に格納されているヒストグラム情報を画面走査に合わせて２次元グラフ化するものである。具体的には、ヒストグラム記憶部１２１を、高周波成分の振幅値をアドレス、度数をデータとして記憶する１次元メモリで構成した場合、画面走査に合わせて回る水平カウンタと垂直カウンタの、水平カウンタ値をアドレスとして１次元メモリから度数を表すデータを読み出し、この度数値と垂直カウンタ値の大小比較結果に従ってプロットすることでヒストグラムを２次元画像としてグラフ化することができる。

１４０は画像合成部であり、ビューファインダ表示用撮像信号と、撮像信号の高周波成分の振幅のヒストグラムを示す２次元グラフ信号を合成し、ビューファインダ１５０に表示する。

（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｅ）は各ブロックの入力、または出力信号であり、また図３〜図５の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｅ）の信号波形、画像に相当する。

図３は本発明の撮像装置のフォーカス状態がピンボケの時の各部の信号の様子である。フォーカス状態がピンボケの時には撮像信号（ａ）の高周波成分（ｂ）の振幅は小さくなり、振幅のヒストグラムは（ｃ）のように振幅ゼロに相当する中央に偏った形状となる。

図４は本発明の撮像装置のフォーカス状態がジャスピンの時の各部の信号の様子である。フォーカス状態がジャスピンの時には撮像信号（ａ）の高周波成分（ｂ）の振幅は大きくなり、振幅のヒストグラムは（ｃ）のように幅広く分布する形状となる。

図５は本発明の撮像装置のビューファインダ表示の例であり、２００は合成されたヒストグラム表示である。このヒストグラムの分布が最も広がるようにフォーカスリングを調整すればジャストフォーカスとなる。撮像信号にノイズが含まれる場合でもグラフの概形は保たれるため、グラフの包絡イメージを基にフォーカスリングを調整することでジャストフォーカス位置に合わせることができる。

以上のように本実施の形態によれば、撮像信号の高周波成分の振幅のヒストグラムを作成し、作成したヒストグラムを２次元グラフ化してビューファインダに合成表示することにより、フォーカス状態の変化をヒストグラムのグラフ形状の変化によって捉えることができ、マニュアルによるフォーカス合わせをアシストすることができる。

なお、以上の説明ではヒストグラム描画制御部１２２をハードウェアで実現する方法を述べたが、マイコンを用いたソフトウェア処理によってビットマップイメージとしてビデオＲＡＭに描画してもよい。

また、ビューファインダに合成表示するヒストグラムのグラフは、度数全てを表示する必要はなく、図５の２００に示すように、大きな度数をクリップして表示してもよい。むしろ、撮像信号の高周波成分の振幅ゼロ付近の大きな度数以外の、度数の小さな部分を大きく表示した方がフォーカス状態の変化を捉えやすい。

また、グラフ表示の向きは図５に示したものを、例えば右に９０度、１８０度、あるいは左に９０度回転してもよいし、表示する位置も自由であり、フォーカス合わせの対象とする被写体をビューファインダに捉える際に邪魔にならない形状、位置であることが好ましい。

（実施の形態２）
図２は本発明の撮像装置の構成を示すブロック図である。

図２において、１００は撮像レンズであり、マニュアルでフォーカスを合わせるためのフォーカスリングを備えている。

１０１は撮像部であり、撮像レンズ１００を通して結像された画像を光電変換し、撮像信号として出力する。

１３０はモニタ信号作成部であり、３原色の信号を所定比率で演算することでビューファインダ表示用撮像信号を作成する。

１１０は撮像信号の高周波成分を抽出する高周波成分抽出部である。

１２５は撮像信号の特定の領域を示すゲート信号を発生するゲート信号発生部である。１２０はヒストグラム記憶部１２１に撮像信号の高周波成分の振幅のヒストグラムを作成するためのヒストグラム作成制御部であり、ヒストグラム作成はゲート信号が示す領域のみに限定して行われる。

１２２はヒストグラム描画制御部であり、実施の形態１と同様にして、ヒストグラム記憶部１２１に格納されているヒストグラム情報を基に画面走査に合わせて２次元グラフ化するものである。

１４０は画像合成部であり、ビューファインダ表示用撮像信号と、撮像信号の高周波成分の振幅のヒストグラムを示す２次元グラフ信号と、ゲート信号発生部１２５から出力される撮像信号の特定の領域を示すマーカーを合成し、ビューファインダ１５０に表示する。

（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｇ）は各ブロックの入力、または出力信号であり、また図６〜図８の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｆ）の信号波形、画像に相当する。

図６は本発明の撮像装置のビューファインダ表示の例である。

２００は合成されたヒストグラム表示であり、２１０は撮像信号の特定の領域を示すマーカーである。

以上のように本実施の形態によれば、撮像信号の高周波成分の振幅のヒストグラムを画面内の特定の領域で作成し、その特定の領域を示すマーカーをビューファインダに合成表示することで、例えば画面中央に近景として被写体を捉え、画面周辺に周囲の風景などを遠景として映し込むような構図のときに、画面中央部に限定して高周波成分の振幅のヒストグラムを作成・表示することで、画面中央の被写体へのフォーカス合わせをアシストすることができる。

なお、撮像信号の特定の領域としては図示したような矩形領域である必要はなく、円形や楕円形など自由な形状でよいし、その位置も画面中央である必要はなく、フォーカスを合わせたい被写体に合わせて自由に設定してよい。

（実施の形態３）
図７は本発明の撮像装置の各部の信号の様子であり、撮像装置自体の構成は実施の形態１および２で説明したものと同様である。

（ａ）は撮像信号であり、（ｂ）は撮像信号（ａ）の高周波成分の絶対値である。この撮像信号の高周波成分の絶対値のヒストグラムは（ｃ）のようになり、左端が振幅ゼロに相当する。

フォーカス状態がピンボケの時には（ｃ）の形状は振幅ゼロに相当する左端に偏った形状となり、フォーカス状態がジャスピンの時には（ｃ）の形状は右の方に伸びて分布する形状となる。

図８は本発明の撮像装置のビューファインダ表示の例であり、２０１は合成されたヒストグラム表示である。

以上のように本実施の形態によれば、撮像信号の高周波成分の絶対値のヒストグラムを作成、表示することにより、フォーカス状態の変化をヒストグラムのグラフ形状のより細かい変化で捉えることができ、マニュアルによるフォーカス合わせをアシストすることができる。

本発明にかかる撮像装置は、フォーカスの合焦度合いを２次元グラフとしてビューファインダの一部に表示することで、レンズのフォーカスをマニュアル操作する際に、フォーカスリングの合焦位置を容易に判断するためのフォーカスアシスト機能として有用である。

本発明の実施の形態１における撮像装置のブロック図 本発明の実施の形態２における撮像装置のブロック図 同実施の形態１におけるヒストグラム作成動作のピンボケ時における説明図 同実施の形態１におけるヒストグラム作成動作のジャスピン時における説明図 同実施の形態１におけるビューファインダ表示の例図 同実施の形態２におけるビューファインダ表示の例図 同実施の形態３におけるヒストグラム作成動作の説明図 同実施の形態３におけるビューファインダ表示の例図 従来の撮像装置のブロック図 従来の撮像装置におけるビューファインダ表示の例図

符号の説明

１００ 撮像レンズ
１０１ 撮像部
１１０ 高周波成分抽出部
１２０ ヒストグラム作成制御部
１２１ ヒストグラム記憶部
１２２ ヒストグラム描画制御部
１２５ ゲート信号発生部
１３０ モニタ信号作成部
１４０ 画像合成部
１５０ ビューファインダ
２００、２０１ ヒストグラム表示
２１０ ゲート領域マーカー
３２０ 積分処理部
３２２ バーグラフ描画制御部
４００ バーグラフ表示

Claims (4)

1. 図形表示可能なビューファインダを備えた撮像装置であって、
   撮像信号から抽出した高域成分のヒストグラムを前記ビューファインダに２次元グラフ表示することを特徴とする撮像装置。
2. 撮像レンズと撮像部を介して得られる撮像信号を入力とし、ビューファインダに撮像画像を表示すると共に、前記撮像画像のフォーカス状態を示す合焦状態グラフを前記ビューファインダに合成して表示する撮像装置であって、
   前記撮像信号の高域成分を抽出する高域成分抽出部と、
   前記高域成分抽出部の出力のヒストグラムを格納するヒストグラム記憶部と、
   前記ヒストグラム記憶部のヒストグラム情報を２次元画像としてグラフ化した前記合焦状態グラフを形成するヒストグラム描画制御部と、
   前記合焦状態グラフを前記撮像画像に合成する画像合成部と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
3. 撮像レンズと撮像部を介して得られる撮像信号を入力とし、ビューファインダに撮像画像を表示すると共に前記撮像画像のフォーカス状態を示す合焦状態グラフを前記ビューファインダに合成して表示する撮像装置であって、
   前記撮像信号の部分領域を示すゲート信号を発生するゲート信号発生部と、
   前記撮像信号の高域成分を抽出する高域成分抽出部と、
   前記ゲート信号が有効である領域で前記高域成分抽出部の出力のヒストグラムを格納するヒストグラム記憶部と、
   前記ヒストグラム記憶部のヒストグラム情報を２次元画像としてグラフ化した前記合焦状態グラフを形成するヒストグラム描画制御部と、
   前記合焦状態グラフと前記ゲート信号を前記撮像画像に合成する画像合成部と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
4. 高域成分抽出部は、
   入力される撮像信号の高周波領域を通過するハイパスフィルタと、
   前記ハイパスフィルタの出力の絶対値を演算する絶対値処理部と、
   を備えたことを特徴とする請求項２および３記載の撮像装置。
   
   

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