JP6212717B2

JP6212717B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP6212717B2
Application number: JP2014063505A
Authority: JP
Inventors: 祐樹岸田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: US20150281555A1; US20190149720A1; US10728440B2; JP2015186198A; US10200588B2

Description

本開示は、合焦評価値の表示手段における表示領域を合焦付近の被写体に制限する撮像装置に関する。

近年のデジタルカメラはオートフォーカス機能を通常装備しているが、撮影者の意図を反映させやすい、カメラのピント合わせを撮影者が自らの手で行うマニュアルフォーカス（以下、ＭＦと称する）が支持されている。

またＭＦでは、撮像素子の出力に所定の演算を施してフォーカスの合焦の度合いを示す評価値（以下、合焦評価値と称する）を算出し、ファインダーに合焦評価値を表示させたり、被写体の輪郭を強調してピントを知らせるフォーカスアシスト機能が採用されている。例えば、特許文献１には映像の領域を指定し、合焦評価値をファインダーの端部分に表示することにより、指定した映像領域のフォーカスを合わせやすくしている。

特開２００７−２４８６１６号公報

本開示は、合焦評価値の表示手段における表示領域を合焦付近の被写体に制限することが可能な撮像装置を提供する。

本開示における撮像装置は、被写体から撮像信号を生成する撮像素子と、前記撮像信号から生成されるフレーム映像に対し任意のブロックを設定し、前記ブロックにおいて前記被写体の合焦状態を示す第１の合焦評価値を生成する合焦評価値生成部と、前記ブロックの第１の合焦評価値から非合焦状態を示す第２の合焦評価値を減算して第３の合焦評価値を生成する合焦評価値減算部と、前記合焦評価値減算部によって生成されるブロックの前記第３の合焦評価値を前記フレーム映像に合成する合成部と、前記合成部により合成された撮像画像を表示する表示部とを備える。

前記第２の合焦評価値は、ブロックにおける分割映像のコントラストに応じて決定されることが望ましい。その際、前記分割映像のコントラストが高コントラスト映像の場合は、前記第２の合焦評価値を大きくし、前記分割映像のコントラストが低コントラスト映像の場合は、前記第２の合焦評価値を小さくする。

本開示における撮像装置は、ブロックの第１の合焦評価値から非合焦状態を示す第２の合焦評価値を減算して第３の合焦評価値を生成し、この生成された第３の合焦評価値をフレーム映像に合成するので、合焦付近の被写体のみに合焦評価値を表示することができる。撮影者がフォーカスを合わせようとしている映像の場所に合焦評価値が表示されるため、映像の状態を見ながらフォーカスを合わせることが可能となる。

実施の形態１における撮像装置の構成を示すブロック図実施の形態１における合焦評価演算部の構成を示すブロック図実施の形態１における第１の合焦評価値を求めるフローチャート実施の形態１における４画素×４画素ブロックの第１の合焦評価値を求め方の例を示す図実施の形態１における第１の合焦評価値とフォーカス位置の関係を示す模式図実施の形態１における第２の合焦評価値を求めるフローチャート実施の形態１におけるコントラスト値Ｃの求め方を示す図実施の形態１におけるコントラスト値Ｃと第２の合焦評価値の関係を示す模式図実施の形態１におけるアシスト表示の形態例を示す図実施の形態１におけるアシスト表示の実例を示す模式図実施の形態１において低コントラスト被写体に合焦したときのアシスト表示の実例を示す模式図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
（実施の形態１）
以下、図１〜１１を用いて、実施の形態１を説明する。
［１−１．構成］
図１は本実施の形態１における撮像装置１００の構成を示すブロック図である。図１において、撮像装置１００は被写体を映して映像信号を生成する撮像部（映像入力部)１１０と、ガンマ補正などの各種カメラ処理を行う画像処理部１２０と、ブロックごとの合焦評価値を演算する評価値演算部１３０と、フォーカスアシスト映像を生成し、画像処理部１２０から出力される映像信号に生成したアシスト映像を重畳するアシスト映像生成部（合成部）１４０と、出力を選択する映像選択部１５０と、ブロック分割数やブロック開始位置などを設定するブロック分割設定部１６０と、映像選択部１５０から出力された映像信号を表示する表示部１７０と、で構成される。また撮像装置１００はマニュアルフォーカス機能をもつ。

撮像部１１０は、ＣＭＯＳイメージセンサ（撮像素子）、センサ駆動回路、およびアナログ／デジタル変換器を有し、被写体からの光を光電変換により電気信号に変換し、デジタルの画像信号として、画像処理部１２０に映像信号を出力する。画像処理部１２０では傷補正、ホワイトバランス、ガンマ補正などの各種カメラ処理を行う。

ブロック分割設定部１６０はマイクロコンピュータなどで構成され、アシスト表示を行う際のフレーム映像におけるブロック数の設定やブロック開始位置の設定を行う。

評価値演算部１３０はブロック分割設定値部１６０により設定されたブロックに従って合焦評価値を演算し、各ブロックの合焦評価値をアシスト映像生成部１４０に出力する。

アシスト映像生成部１４０は評価値演算部１３０から出力された各ブロックの合焦評価値に基づいて、フォーカスアシスト映像を生成する。

映像選択部１５０は画像処理部１２０から出力されたフレーム映像とアシスト映像生成部１４０から出力されるアシスト映像が重畳されたフレーム映像を選択し、出力する。表示部１７０はビューファインダーなどで構成され、映像選択部１５０から出力された映像を表示する。

本実施の形態では画面全体を分割する場合に関して説明する。

撮像部１１０により出力された映像信号は画像処理部１２０に入力され、傷補正、ホワイトバランス補正、ガンマ補正などの各種カメラ信号処理が行われる。画像処理部１２０から出力された映像信号は評価値演算部１３０、アシスト映像生成部１４０、映像選択部１５０に各々出力される。評価値演算部１３０はブロック分割設定部１６０により設定された各ブロックの合焦評価値を演算する。

図２は図１の評価値演算部１３０の構成を示すブロック図である。

評価値演算部１３０は画像処理部１２０から出力された映像信号に対してハイパスフィルタを行うＨＰＦ部１３１と、ＨＰＦ部１３１から出力された信号に対して第１の合焦評価値を求める第１の評価値演算部１３２と、画像処理部１２０から出力された映像信号から第２の合焦評価値を求める第２の評価値演算部１３３と、第１の合焦評価値から第２の合焦評価値を減算して第３の合焦評価値を生成する減算部１３４で構成される。
［１−２．動作］
以上のように構成された撮像装置１００について、その動作を以下説明する。

第１の合焦評価値の求め方について説明する。

第１の合焦評価値を求める前処理としてＨＰＦ部１３１において画像処理部１２０から出力された映像信号に対してハイパスフィルタを掛ける。また、ＨＰＦ部１３１はハイパスフィルタした信号に対して絶対値を取った信号を第１の評価値演算部１３２に出力する。第１の評価値演算部１３１はＨＰＦ部１３１から出力された信号から第１の合焦評価値を演算する。

図３は第１の評価値演算部１３２において１ブロックあたりの第１の合焦評価値を求めるフローチャートである。

まずＳＴ１ではＨＰＦ部１３１から出力された信号に対して、ブロック分割設定部１６０で指定されたブロック内のラインごとの最大値を求める。ＳＴ２ではこの処理をブロックの各ラインに対して行い、求まった各ラインの最大値を積算したものを１ブロックの第１の合焦評価値として出力する。この処理を分割された各ブロックに対して行う。

図４を使って４画素×４画素の大きさのブロックに対しての第１の合焦評価値の求め方の例を示す。各四角内の値は各画素のＨＰＦ部１３１から出力された信号レベルを示す。図４の１ライン目の最大値は○印で示した「４０」となる。２ライン目、３ライン目、４ライン目はそれぞれ「８９」、「４８」、「８４」となる。これらを足し合わせた「２６１」が第１の合焦評価値となる。

ここで第１の合焦評価値に関して説明する。

図５は高コントラスト被写体と低コントラスト被写体を撮影した際のフォーカス位置と第１の合焦評価値の関係を表す模式図である。

高コントラスト被写体も低コントラスト被写体も合焦状態に近づくにしたがって、第１の合焦評価値が大きくなる。オートフォーカスではこの合焦評価値が最大になる場所を、レンズを動かしながら探索している。

この合焦評価値は図５を見てわかるとおり、被写体により合焦状態の値が変わる。例えば、風景などある程度輪郭のあるもの（高コントラスト被写体）を撮影した場合はこの合焦評価値は大きくなるが、色が一様な壁や暗幕など（低コントラスト被写体）では合焦評価値は小さくなる。図５のようにフォーカス位置を移動させながら、第１の合焦評価値をプロットすれば、各被写体の合焦位置がわかるが、あるフォーカス位置１点において各被写体が合焦かそうでないかは第１の合焦評価値を参照するだけでは判断できない。つまり、第１の合焦評価値を絶対的に見て合焦や大ボケなどの判断はできない。例えば、図５の低コントラスト被写体の合焦位置においては低コントラスト被写体が合焦しているのにも関わらず、低コントラスト被写体の合焦評価値が高コントラスト被写体の合焦評価値より小さくなっている。

したがって、表示部１７０で最終的なバー表示をする際に、第１の合焦評価値のみでは合焦状態と非合焦状態を区別できないため、合焦付近のみの被写体のみにバー表示することはできない。これを解決するために第２の合焦評価値を用いる。

第２の合焦評価値は第１の合焦評価値が大ボケ状態か否かを示す閾値である。

大ボケ状態、非大ボケ状態を以下のように定義する。つまり、大ボケ状態とは、第１の合焦評価値≦第２の合焦評価値である時であり、非大ボケ状態とは、第１の合焦評価値＞第２の合焦評価値の時である。

図６は第２の合焦評価値を求めるフローチャートである。以下に図６を用いて、第２の合焦評価値の求め方について説明する。

まずＳＴ１０では画像処理部１２０から出力された映像に対して各ブロックでコントラスト値Ｃを演算する。図７に示すようにコントラスト値Ｃはブロックごとに輝度ヒストグラムをとり、最大・最小から総度数の１０％を引いた幅とする。

ＳＴ２０では後述するグラフを参照することで第２の合焦評価値を求める。図５で示すように第１の評価値演算部１３２などで求められる合焦評価値はコントラスト値Ｃが大きいほど大きく、コントラスト値Ｃが小さいほど小さくなる傾向がある。したがって、コントラスト値Ｃが小さいときは大ボケとなる第１の合焦評価値も小さくなり、コントラスト値Ｃが大きいときは大ボケとなる第１の合焦評価値も大きくなる。

したがって、コントラスト値Ｃに対する第１の合焦評価値の大ボケ状態の閾値（第２の合焦評価値）を図８のグラフに示すようにあらかじめ設定しておき、このグラフを参照することで第２の合焦評価値を求める。コントラスト値Ｃが極めて小さいとき（図８のｍｉｎＣ以下）の場合は、ノイズとみなして第２の合焦評価値は最大値とする。

以上のようにして求まった各ブロックの第１の合焦評価値から第２の合焦評価値を減算器１３４で減算して第３の合焦評価値を生成し、０以下の値は０でクリップした値を合焦評価値として出力する。これにより、第３の合焦評価値が０のブロックは大ボケの被写体、合焦評価値が０以外の被写体は非大ボケ被写体となる。

次にアシスト映像生成部１４０について説明する。アシスト映像生成部１４０は評価値演算部１３０から出力される各ブロックの合焦評価値からアシスト映像を生成し、画像処理部１２０から出力される映像信号に生成したアシスト映像を重畳する。

アシスト映像のパターンは図９（ａ）に示す２次元バーパターン、図９（ｂ）に示す垂直バーパターン、図９（ｃ）に示す三角バーパターン、図９（ｄ）に示す円パターンなど複数の方法が考えられるが、本実施の形態では図９（ａ）の２次元バーパターンについて説明する。

評価値演算部１３０から出力された第３の合焦評価値が０の場合はなにも表示させない。第３の合焦評価値が０以上の場合は、評価値演算部１３０から出力された合焦評価値にあわせて各ブロックのアシスト映像を生成する。１画素あたりの合焦評価値の精度をｘ、求めた合焦評価値をｖとするとｖ／ｘ画素の長さのバーを表示する。本開示では２次元バー表示なので、さらに１ブロックの幅ｂｗで除算した商に１を加算した値「ｖ／ｘ／ｂｗ＋１」がバーの段数、余りが一番上のバーの長さとなる。バーは半透明などにして、背景の映像を見えやすくしても良い。

映像選択部１５０は画像処理部１２０から出力される映像とアシスト映像生成部１４０から出力される映像を選択して出力する。映像選択部１５０はマイクロコンピュータなどで構成され、ボタンなどによるアシスト表示ＯＮ／ＯＦＦにしたがって、映像を切り替える。表示部１７０は映像選択部１５０から出力される映像をビューファインダーなどで表示する。撮影者は表示されるアシスト表示を見ながら、フォーカスを合わせる。
［１−３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、撮像装置１００は撮像部１１０と、画像処理部１２０と、評価値演算部１３０と、アシスト映像生成部１４０と、映像選択部１５０と、ブロック分割設定部１６０と、表示部１７０と、を備える。撮像部１１０は被写体を撮像して映像信号を作成する。画像処理部１２０は各種カメラ処理を行う。評価値演算部１３０はブロック分割設定部１６０で設定されたブロックごとに合焦評価値を求める。アシスト映像生成部１４０は評価値演算部１３０で求められた各ブロックの合焦評価値に基づいてアシスト映像を生成する。映像選択部１５０は画像処理部１２０とアシスト映像部１４０から入力された映像を選択し、表示部１７０に出力する。表示部１７０は入力された映像をビューファインダーなどに表示する。

これにより、大ボケ部分のバー表示はされなくなる。そのため、合焦付近の被写体のみにバー表示がされやすくなり、映像を見ながらフォーカスを合わせやすくなる。

図１０は実施の形態１におけるアシスト表示の実例を示した模式図である。図１０において１０は被写体１で合焦状態である映像、１１は被写体２で非合焦状態である映像、１２は被写体３で非合焦状態である映像である。

図１０（ａ）は第１の合焦評価値のみを使用した場合であり、画面全体の各ブロックにバー表示がされ、背景の被写体が非常に見えにくくなる。図１０（ｂ）は第２の合焦評価値を適用した場合であり、大ボケ部分のバー表示が消え、合焦付近の被写体１の映像１０のみバー表示されるようになる。

図１１は実施の形態１において低コントラスト被写体に合焦したときのアシスト表示の実例を示す模式図である。図１１において２０は被写体１で非合焦状態である映像、２１は被写体２で非合焦状態である映像、２２は被写体３で合焦状態である映像である。

図１１（ａ）のような低コントラスト被写体２２に合焦している場合、第２の合焦評価値を被写体１の映像２０に対応するバーを消すように固定値で設定すると、合焦している被写体３の映像２２に対応するバー表示も消えてしまう問題が発生する。本開示のコントラスト値Ｃに基づく第２の合焦評価値を用いることにより、図１１（ｂ）のように合焦状態にある低コントラスト被写体３の映像２２に対応するバーが表示され、かつ非合焦状態にある高コントラスト被写体１の映像２０に対応するバー表示を消すといったことが可能となる。

以上のように本開示における撮像装置は、ブロックの第１の合焦評価値から非合焦状態を示す第２の合焦評価値を減算して第３の合焦評価値を生成し、この生成された第３の合焦評価値をフレーム映像に合成するので、合焦付近の被写体のみに合焦評価値を表示することができる。撮影者がフォーカスを合わせようとしている映像の場所に合焦評価値が表示されるため、映像の状態を見ながらフォーカスを合わせることが可能となる。
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

実施の形態１では、映像をブロック分割した場合に関して説明したが、ブロック分割は必須ではなく、撮影者が任意の場所、１つまたは複数の任意のブロックを指定した場合でも本開示のフォーカスアシスト技術は有効である。例えば、撮影者が任意の場所に１つのブロックを指定した場合でもボケ状態におけるバー表示は消すことはできる。

また、第１の合焦評価値に関して、ブロックの水平の最大値の積算を使用する形態について説明したが、垂直の最大値を積算するなどの方法でもよくこの方法に限るものではない。

コントラスト値Ｃに関して、コントラスト値Ｃはブロックごとに輝度ヒストグラムをとり、最大・最小から総度数の１０％を引いた幅としたが、総度数の５％を引いた幅や単純にブロック内の最大輝度から最小輝度を引いた値など、他のコントラスト値を用いても良い。

また、本実施の形態ではフォーカスアシスト技術を撮像装置に適用した例を示したが、コンピュータなどの画像処理装置に適用することも勿論可能である

本開示は、マニュアルフォーカス機能をもつ撮像装置に適用可能である。具体的には、レンズ交換式スチルカメラ、報道・製作用ビデオカメラなどに、本開示は適用可能である。

１００撮像装置
１１０撮像部
１２０画像処理部
１３０評価値演算部
１３１ＨＰＦ部
１３２第１の評価値演算部
１３３第２の評価値演算部
１３４減算部
１４０アシスト映像生成部（合成部）
１５０映像選択部
１６０ブロック分割設定部
１７０表示部

Claims

被写体から撮像信号を生成する撮像素子と、
前記撮像信号から生成されるフレーム映像に対し任意のブロックを設定し、前記ブロックにおいて前記被写体の合焦状態を示す第１の合焦評価値を生成する合焦評価値生成部と、
前記ブロックの第１の合焦評価値から非合焦状態を示す第２の合焦評価値を減算して第３の合焦評価値を生成する合焦評価値減算部と、
前記合焦評価値減算部によって生成されるブロックの前記第３の合焦評価値を前記フレーム映像に合成する合成部と、
前記合成部により合成された撮像画像を表示する表示部と、を備える、撮像装置。
前記合焦評価値生成部は、前記撮像信号から生成されるフレーム映像をブロック分割し、各ブロックにおいて前記被写体の合焦状態を示す第１の合焦評価値を生成し、
前記合焦評価値減算部は、前記各ブロックの第１の合焦評価値から非合焦状態を示す第２の合焦評価値を減算して第３の合焦評価値を生成し、
前記合成部は、前記合焦評価値減算部によって生成される各ブロックの前記第３の合焦評価値を前記フレーム映像に合成する、請求項１記載の撮像装置。
前記第２の合焦評価値は、ブロックにおける分割映像のコントラストに応じて決定される、請求項１又は２記載の撮像装置。
前記分割映像のコントラストが高コントラスト映像の場合は、前記第２の合焦評価値を大きくし、前記分割映像のコントラストが低コントラスト映像の場合は、前記第２の合焦評価値を小さくする、請求項３記載の撮像装置。