JP6577737B2 - IMAGING DEVICE, ITS CONTROL METHOD, PROGRAM, AND STORAGE MEDIUM - Google Patents
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Description
本発明は、天体撮影時の焦点検出技術に関するものである。 The present invention relates to a focus detection technique during astronomical photography.
最近のデジタルカメラは、ノイズ削減技術の向上や高感度撮影による画質の飛躍的な向上によって従来では困難であった天体撮影が容易に行えるようになっている。ところで、天体を撮影する場合、最も困難なカメラの設定の1つにピント合わせがある。カメラのAF(オートフォーカス)機能によってピントを合わせる場合、構図によっては星よりも明るい地上の夜景の光源にピントが合ってしまうことがあるため、従来は地上の夜景が入らないように予め構図を変えてピントを合わせる必要があった。 Recent digital cameras can easily perform astronomical photography, which has been difficult in the past, by improving noise reduction technology and dramatically improving image quality through high-sensitivity photography. By the way, when photographing a celestial body, focusing is one of the most difficult camera settings. When focusing using the AF (autofocus) function of the camera, depending on the composition, the light source of the night scene on the ground that is brighter than the stars may be in focus. It was necessary to change the focus.
特許文献1では、カメラの仰角がある角度以上の場合に優先度が高く設定されている焦点検出領域の大きさを拡大したり数を増やすことによりAFのアルゴリズムを変更せずに所望の合焦状態を実現する方法が記載されている。
In
また、特許文献2では、カメラの像倍率の変化によって画面内での被写体の大きさや位置が変化することから、焦点検出領域の位置や大きさを像倍率変化に応じて変更する方法が記載されている。
Further,
従来は、天体撮影時に星などの光源に自動でピントを合わせるAFにおいて、AF枠(焦点検出領域)に地上の夜景が写り込んでいる場合、星ではない地上の夜景の光源に合焦してしまう可能性がある。 Conventionally, in AF that automatically focuses on a light source such as a star during celestial photography, if a night scene on the ground is reflected in the AF frame (focus detection area), focus on the light source of the night scene on the ground that is not a star. There is a possibility.
特許文献1で天体撮影を行う場合、前景となる地上の風景を入れた構図で撮影することが多く、レンズの撮影画角の変化に応じて撮影画面内に占める地上の夜景の割合が変化する。このため、地上の夜景を精度良く検出し、地上の夜景を除いて焦点検出領域を拡大することが難しくなる。 When performing astronomical photography in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-260260, shooting is often performed with a composition including a ground scene as a foreground, and the proportion of the night scene on the ground changes in the shooting screen according to the change in the shooting angle of view of the lens. . For this reason, it is difficult to accurately detect a night scene on the ground and to expand the focus detection area except for the night scene on the ground.
特許文献2で天体撮影を行う場合は、撮影画面内にある複数の光源が被写体になるため、像倍率の変化に伴う像の大きさや位置をあまり意識する必要がない。
When performing astronomical photography in
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、天体撮影などを行う際に所望の被写体以外の光源に合焦しにくい焦点検出技術を実現することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize a focus detection technique that makes it difficult to focus on a light source other than a desired subject when performing astronomical photography.
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像素子から出力された撮像画像に複数の焦点検出領域を設定する設定手段と、前記撮像素子の出力から、前記設定手段によって設定された焦点検出領域内の被写体の合焦状態を示す評価情報を生成する処理手段と、装置の姿勢情報を検出する姿勢検出手段と、撮影画角情報を検出する画角検出手段と、前記姿勢検出手段により得られた装置の姿勢情報と、前記画角検出手段により得られた撮影画角情報とに基づいて、前記設定手段により設定された複数の焦点検出領域のうち、地上部を含む焦点検出領域の評価情報とそれ以外の焦点検出領域の評価情報について、前記地上部を含む焦点検出領域の評価情報の方が重み付けが低くなるように、焦点検出を行う際の重み付けを決定する決定手段と、を有する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the imaging apparatus of the present invention includes a setting unit that sets a plurality of focus detection areas in a captured image output from the imaging element, and the setting from the output of the imaging element. Processing means for generating evaluation information indicating the in-focus state of the subject in the focus detection area set by the means, attitude detection means for detecting the attitude information of the apparatus, and an angle of view detection means for detecting shooting angle of view information The ground portion of the plurality of focus detection areas set by the setting means based on the attitude information of the device obtained by the attitude detection means and the shooting angle-of-view information obtained by the angle-of-view detection means. evaluation information and evaluation data of the other focus detection areas in the focus detection area including, towards the evaluation information of the focus detection area including the aerial part is weighted so is low, the weighting at the time of performing focus detection A determining means for constant for, a.
本発明によれば、天体撮影などを行う際に所望の被写体以外の光源に合焦しにくい焦点検出技術を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a focus detection technique that makes it difficult to focus on a light source other than a desired subject when performing astronomical photography or the like.
以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、後述する各実施形態の一部を適宜組み合わせて構成しても良い。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. The embodiment described below is an example for realizing the present invention, and should be appropriately modified or changed according to the configuration and various conditions of the apparatus to which the present invention is applied. It is not limited to the embodiment. Moreover, you may comprise combining suitably one part of each embodiment mentioned later.
本実施形態では、本発明の撮像装置を、オートフォーカス(AF)機能を有するデジタルカメラにより実現した例について説明するが、携帯電話の一種であるスマートフォンやタブレット端末等の電子機器に搭載された焦点検出装置にも適用可能である。 In this embodiment, an example in which the imaging apparatus of the present invention is realized by a digital camera having an autofocus (AF) function will be described. However, a focus mounted on an electronic device such as a smartphone or a tablet terminal which is a kind of mobile phone. The present invention can also be applied to a detection device.
<装置構成>図1を参照して、本実施形態のAF機能を実現する焦点検出装置を搭載する撮像装置の構成について説明する。 <Apparatus Configuration> With reference to FIG. 1, the configuration of an imaging apparatus equipped with a focus detection apparatus for realizing the AF function of this embodiment will be described.
図1に示すように、本実施形態のデジタルカメラは、カメラ本体100と、レンズユニット200と、記録媒体300とを備える。
As shown in FIG. 1, the digital camera of this embodiment includes a
まず、レンズユニット200の内部構成について説明する。
First, the internal configuration of the
レンズユニット200は、カメラ本体100に対して着脱可能であり、カメラ本体100と電気的に接続するためのコネクタ201が設けられている。レンズユニット200のコネクタ201は、カメラ本体100に設けられたコネクタ197との間で情報や信号等をやりとりするためのインターフェースとなってカメラ本体100との通信を可能とする。
The
レンズユニット200は、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子114の前段に配置されるズームレンズ202、フォーカスレンズ203、絞り機能を有するシャッター204を備える。
The
なお、レンズユニット200はコンパクトカメラのようにカメラ本体100に内蔵されて取り外しできない構成であってもよい。
The
次に、カメラ本体100の内部構成について説明する。
Next, the internal configuration of the
レンズユニット200を通過した被写体像光は、撮像素子114に結像される。撮像素子114は、被写体の光学像を電気信号に変換するCCDやCMOS等の光電変換素子を備える。ゲインアンプ115は、撮像素子114のアナログ信号出力を増幅してカメラの感度を設定する。
The subject image light that has passed through the
A/D変換器116は、撮像素子114から出力され、ゲインアンプ115で増幅されたアナログ信号をデジタル画像データに変換する。タイミング発生部118は、メモリ制御部122及びシステム制御部150の制御の下に、撮像素子114、A/D変換器116及びD/A変換器126にクロック信号や制御信号を供給する。
The A /
画像処理部120は、A/D変換器116からのデータ、又は、メモリ制御部122からのデータに対し所定の画素補間、縮小といったリサイズ処理や色変換処理を行う。また、画像処理部120では、撮像した画像データを用いて所定の演算処理が行われ、得られた演算結果に基づいてシステム制御部150が露光制御、測距制御を行う。これにより、TTL(スルー・ザ・レンズ)方式のAF(オートフォーカス)処理、AE(自動露出)処理、EF(フラッシュプリ発光)処理が行われる。画像処理部120ではさらに、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてTTL方式のAWB(オートホワイトバランス)処理も行っている。
The image processing unit 120 performs resize processing and color conversion processing such as predetermined pixel interpolation and reduction on the data from the A /
メモリ制御部122は、A/D変換器116、タイミング発生部118、画像処理部120、画像表示メモリ124、D/A変換器126、メモリ130及び圧縮伸長部132を制御する。
The
A/D変換器116から出力された画像データは、画像処理部120及びメモリ制御部122を介して、又はメモリ制御部122のみを介してメモリ130に書き込まれる。メモリ130は、撮像素子114によって得られ、A/D変換器116によりデジタル信号に変換された画像データを格納する。また、画像表示メモリ(ビデオメモリ)124は、画像表示部128に表示するための画像データを格納する。メモリ130は、所定枚数の静止画や所定時間の動画及び音声を格納するのに十分な記憶容量を備えている。これにより、連写撮影時においても高速かつ大量の画像をメモリ130に書き込むことが可能となる。なお、メモリ130を画像表示メモリ124として兼用してもよい。
The image data output from the A /
また、メモリ130は、システム制御部150のワークエリアとしても使用することが可能である。さらに、メモリ130は、ズーム制御部144のズーミング制御に対する焦点制御部142の焦点位置情報を記憶する機能も有する。
The
D/A変換器126は、画像表示メモリ124に格納されている画像表示用のデータをアナログ信号に変換して画像表示部128に供給する。こうして、画像表示メモリ124に書き込まれた表示用の画像データはD/A変換器126を介して画像表示部128により表示される。画像表示部128は、LCD等の表示器上に、D/A変換器126からのアナログ信号に応じた表示を行う。A/D変換器116によって一旦A/D変換され、画像表示メモリ124に蓄積された画像データをD/A変換器126においてアナログ信号に変換し、画像表示部128に逐次転送して表示することで、電子ビューファインダとして機能し、スルー画像(ライブビュー画像ともいう)の表示を行える。
The D / A converter 126 converts the image display data stored in the
圧縮伸長部132は、適応離散コサイン変換(ADCT)等の公知の画像圧縮方法を用いて画像データを圧縮・伸長する。圧縮伸長部132は、メモリ130に格納された画像を読み込んで圧縮処理又は伸長処理を行い、処理を終えたデータを再びメモリ130に書き込む。
The compression /
露出制御部140は、メモリ制御部122を介してTTLによって測光された測光情報に基づくシステム制御部150の指示に従って、レンズユニット200のシャッター204やゲインアンプ115を制御する。
The
焦点制御部142は、被写体像の位相差検出結果に基づくシステム制御部150の指示に従って、フォーカスレンズ203を駆動してAF処理を行う。
The
ズーム制御部144は、ユーザのズーム操作に基づくシステム制御部150の指示に従って、レンズユニット200のズームレンズ202を駆動するズーミング制御を行う。
The
シャッタースイッチ160は、不図示シャッターボタンの操作途中、いわゆる半押し(撮影準備指示)でオンとなり第1シャッタースイッチ信号SW1を発生する。第1シャッタースイッチ信号SW1により、AF処理、AE処理、AWB処理、EF処理等の動作を開始する。
The
また、シャッタースイッチ160は、不図示のシャッターボタンの操作完了、いわゆる全押し(撮影指示)でオンとなり、第2シャッタースイッチ信号SW2を発生する。システム制御部150は、第2シャッタースイッチ信号SW2により、撮像素子114からの信号読み出しから記録媒体300に画像データを書き込むまでの一連の撮影処理の動作を開始する。一連の撮影処理とは、撮像素子114から読み出した信号をA/D変換器116、メモリ制御部122を介してメモリ130に書き込む露光処理、画像処理部120やメモリ制御部122での演算を用いた現像処理、メモリ130から画像データを読み出し、圧縮伸長部132で圧縮を行い、記録媒体300に画像データを書き込む記録処理を含む。
Further, the
操作部162は、ユーザからの各種操作を受け付ける各種スイッチ、ボタン、タッチパネル等の操作部材からなる。システム制御部150は、操作部162からの入力信号に応じて各種動作を行う。操作部162は、例えば、メニューボタン、セットボタン、マクロボタン、マルチ画面再生改ページボタン、ストロボ設定ボタン、単写/連写/セルフタイマ切替ボタンを有する。また、ユーザは、操作部162を操作することにより、オートモードやプログラムモード、絞り優先モード、シャッタ速度優先モードのほか、天体撮影モード、夜景モード、子供撮影モード、花火撮影モード、水中撮影モード等、様々な撮影シーンに応じた設定を選択できる。
The
また、操作部162は、メニュー移動+(プラス)ボタン、メニュー移動−(マイナス)ボタン、再生画像移動+(プラス)ボタン、再生画像−(マイナス)ボタン、撮像画質選択ボタン、露出補正ボタン、日付け/時間設定ボタンを有する。
In addition, the
姿勢検出部163は、加速度センサ(重力センサ)やジャイロ等が用いられ、その検出結果を用いて、システム制御部150は後述するようにカメラ本体100の姿勢(仰角やロール角等)を検出可能である。
The
不揮発性メモリ165は、電気的に消去・記録可能なメモリであり、例えばEEPROM等が用いられる。不揮発性メモリ165には、システム制御部150の動作用の定数、プログラム等が記憶される。ここでいう、プログラムとは、本実施形態にて後述する焦点検出処理を含む各種のフローチャートを実行するためのプログラムのことである。
The
システム制御部150は、デジタルカメラ全体を制御する。前述した不揮発性メモリ165に記録されたプログラムを実行することで、本実施形態の焦点検出処理を実現する。システムメモリ166は、システム制御部150の動作用のメモリであり、RAMが用いられる。システムメモリ166には、システム制御部150の動作用の定数、変数、不揮発性メモリ165から読み込んだプログラム等を展開する。また、システム制御部150は、メモリ130、D/A変換器126、画像表示部128等を制御することにより表示制御も行う。
The
情報表示部167は、システム制御部150の指示に従って、文字、画像、音声等を用いてカメラの動作状態やメッセージ等を表示・出力するLCDやスピーカ等を含み、カメラ本体100の操作部162周辺の視認し易い位置に単数或いは複数箇所配置される。
The
情報表示部167の表示内容のうち、LCD等に表示するものとしては、シングルショット/連写撮影表示、セルフタイマ表示、圧縮率表示、記録画素数表示、記録枚数表示、残撮影可能枚数表示、シャッタスピード表示、絞り値表示、露出補正表示がある。
Among the display contents of the
また、LCD等に表示するものとしては、赤目緩和表示、マクロ撮像表示、ブザー設定表示、電池残量表示、エラー表示、複数桁の数字による情報表示がある。更に、LCD等に表示するものとしては、記録媒体300の着脱状態表示、日付け・時刻表示がある。
Also, what is displayed on the LCD or the like includes red-eye reduction display, macro imaging display, buzzer setting display, battery remaining amount display, error display, and information display with multiple digits. Further, what is displayed on the LCD or the like includes an attachment / detachment state display of the
電源制御部181は、電池検出回路、DC−DCコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等により構成され、電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行う。また、電源制御部181は、その検出結果及びシステム制御部150の指示に従ってDC−DCコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体300を含む各部へ供給する。
The power supply control unit 181 includes a battery detection circuit, a DC-DC converter, a switch circuit that switches a block to be energized, and the like, and detects whether or not a battery is installed, the type of battery, and the remaining battery level. Further, the power supply control unit 181 controls the DC-DC converter according to the detection result and an instruction from the
電源部186は、アルカリ電池やリチウム電池等の一次電池やNiCd電池やNiMH電池、リチウムイオン電池等の二次電池、ACアダプタ等からなる。 The power supply unit 186 includes a primary battery such as an alkaline battery or a lithium battery, a secondary battery such as a NiCd battery, a NiMH battery, or a lithium ion battery, an AC adapter, or the like.
電源制御部181と電源部186は、コネクタ182、184により接続される。
The power supply control unit 181 and the power supply unit 186 are connected by
記録媒体300は、撮影された画像を記録するためのメモリカードやハードディスク等の記録媒体であり、記録部302、記録媒体I/F304及びコネクタ306を備える。記録部302は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される。記録媒体I/F304は、記録部302とのインターフェースである。
The
カメラ本体100は、記録媒体300のコネクタ306が接続されるコネクタ192及び記録媒体300とのインターフェースである記録媒体I/F190を備える。
The
記録媒体インタフェース190及びコネクタ192としては、SD(登録商標)カード等の規格に準拠したものが用いられる。
As the
また、カメラ本体100は、無線通信部198のアンテナや通信コネクタ194に接続された有線ケーブルによって外部機器と通信可能に接続し、画像や音声その他の情報の送受信を行う。また、カメラ本体100は、無線通信部198や通信コネクタ194を介して無線LAN(Local Area Network)やインターネットにも接続可能である。
In addition, the
次に、システム制御部150が本実施形態の焦点検出を実現するための機能ブロックについて説明する。
Next, functional blocks for the
システム制御部150は、仰角取得ブロック151、ロール角取得ブロック152、地上部抽出ブロック153、画角検出ブロック154、焦点検出領域判定ブロック155、重み付け決定ブロック156を備える。
The
仰角取得ブロック151は、姿勢検出部163としての加速度センサによる検出結果を用いて図4で後述するカメラ本体100の撮影時の仰角情報を算出する。
The elevation
ロール角取得ブロック152は、姿勢検出部163としての加速度センサによる検出結果を用いてカメラ本体100の撮影時のロール角情報(光軸まわりの傾き)を算出する傾き検出手段として機能する。
The roll angle acquisition block 152 functions as an inclination detection unit that calculates roll angle information (inclination about the optical axis) at the time of shooting of the
画角検出ブロック154は、仰角取得ブロック151で算出された仰角情報、ロール角取得ブロック152で算出されたロール角情報、ズーム制御部144で得られたズームレンズ202の焦点距離情報などを用いてレンズの撮影画角情報を算出する。
The angle-of-
地上部抽出ブロック153は、仰角取得ブロック151で算出された仰角情報、ロール角取得ブロック152で算出されたロール角情報、画角検出ブロック154で算出された撮影画角情報を用いて撮像画面内に含まれる地上部の位置を算出する。ここで、地上部は、星空や天体以外の地上及び地上に存在する被写体領域、例えば空と地表部分との境界を示す地平線として例示され、地形や構造物、河川や海などの水面も含む概念である。
The
焦点検出領域判定ブロック155は、撮像素子114の撮像面に複数の焦点検出領域を設定する。そして、焦点検出領域判定ブロック155は、地上部抽出ブロック153で得られた地上部を含む焦点検出領域があるか、あるいは、ある場合は地上部が含まれる焦点検出領域の位置を判定する。
The focus detection area determination block 155 sets a plurality of focus detection areas on the imaging surface of the
重み付け決定ブロック156は、焦点検出領域判定ブロック155による判定結果に応じて焦点検出領域の各焦点評価情報について、その信頼性を示す重み付けを決定する。焦点評価情報は、例えば、位相差検出方式を用いたAFでは、被写体の合焦状態を示すデフォーカス量に対応する。
The weight determination block 156 determines the weight indicating the reliability of each focus evaluation information of the focus detection area according to the determination result by the focus detection
システム制御部150は、さらに、撮像素子114の出力信号から焦点検出領域ごとの焦点評価情報を生成する処理手段と、各焦点評価情報について所定の重み付けを行って焦点検出を行う焦点検出手段と、得られた合焦位置情報に基づいて焦点制御部142を制御してAFを行う焦点調節手段としての機能を有する。
The
<撮影時のカメラ本体の姿勢及び画角>次に、図2から図4を参照して、本実施形態のカメラ本体100の撮影時の姿勢(仰角やロール角)及び画角を算出する方法について説明する。
<Attitude and angle of view of camera body at the time of photographing> Next, referring to FIGS. 2 to 4, a method of calculating the posture (elevation angle and roll angle) and angle of view of the
図2は、本実施形態のデジタルカメラの姿勢検出部163として用いられる加速度センサにより検出されるカメラ本体100の軸方向を示している。図2において、カメラ本体100の光軸方向をZ軸とすると、光軸であるZ軸と直交する2軸のうち、垂直方向をY軸、水平方向をX軸と定義する。加速度センサからの出力値は、光軸が水平の状態ではZ軸方向の値がゼロになるのに対し、光軸が上下方向に向いた状態ではZ軸方向の値が−1gとなる。この特性を利用して加速度センサのZ軸方向の出力値の変化によってカメラ本体100の第1の姿勢情報として仰角を算出する。また、X軸方向とY軸方向の各出力値もZ軸方向と同じ原理で検出し、3軸方向の出力値からカメラ本体100の第2の姿勢情報としてロール角(Z軸まわりの傾き)を算出できる。
FIG. 2 shows the axial direction of the
なお、カメラ本体100の姿勢検出は加速度センサを用いた方法に限らず、ジャイロ等の他の手段を用いて実現してもよい。
The posture detection of the
図3は、レンズの撮影画角を示している。図3において、撮像素子114の撮像面の上下方向(Y軸方向)のサイズをa、ズームレンズ202の焦点距離をbとした場合、レンズの撮影画角θは、以下の式1により算出できる。
FIG. 3 shows the shooting angle of view of the lens. In FIG. 3, when the vertical size (Y-axis direction) size of the imaging surface of the
θ=2*arcTan((a/2)/b)[rad]・・・(1)
すなわち、レンズの撮影画角θは、撮像素子114の撮像面のサイズaが大きくなるほど大きくなり、焦点距離bが長くなるほど小さくなる。
θ = 2 * arcTan ((a / 2) / b) [rad] (1)
In other words, the shooting angle of view θ of the lens increases as the imaging surface size a of the
図4は、カメラ本体100の仰角の変化によって撮影画面内の所定の被写体領域としての地平線の位置を算出する方法を示している。
FIG. 4 shows a method of calculating the position of the horizon as a predetermined subject area in the shooting screen by changing the elevation angle of the
図4(a)は、撮像素子114の撮像面のサイズを示している。レンズの撮影画角θの最大値はイメージサークルの直径であるが、撮像面の上下方向のサイズによって撮影画角θが決まるため、ここでは撮像面の上下方向(Y軸方向)のサイズをav、水平方向(X軸方向)のサイズをahと定義する。
FIG. 4A shows the size of the imaging surface of the
図4(b)は、カメラ本体100を光軸を含む側方から透視した場合の撮影画角θと仰角γの関係を示している。カメラ本体100の光軸方向と地上部(地平線)の水平方向(地平線)とがなす角度を仰角とすると、撮像面上の地平線は仰角が0°の場合は光軸中心を通る位置にある。この状態から仰角がγ(>0°)となった場合は撮影画角θとの割合を撮像面上でのサイズavの割合A/Bとして地平線の位置を算出する。
FIG. 4B shows the relationship between the shooting field angle θ and the elevation angle γ when the
撮像面上の光軸中心からの地平線の移動距離をAとし、撮像面の上下方向の光軸中心からのサイズをBとすると、仰角γのときの撮像面上の地平線の移動距離Aは、以下の式2より近似することができる。
If the moving distance of the horizon from the optical axis center on the imaging surface is A and the size from the vertical optical axis center of the imaging surface is B, the moving distance A of the horizon on the imaging surface at the elevation angle γ is It can be approximated by the following
A≒(γ/θ)・B・2・・・(2)
図4(c)は、カメラ本体100の仰角と撮像面上における地平線の位置関係を示している。図4(c)では、撮像面上の地平線が光軸中心から距離Aだけ移動した位置になること示している。つまり、第1焦点検出領域から第3焦点検出領域が、図4(c)のように撮像画内に上下方向に3列に設定されている場合、仰角の変化によって、地平線が第2焦点検出領域から第3焦点検出領域に移動したことを表している。
A≈ (γ / θ) · B · 2 (2)
FIG. 4C shows the positional relationship between the elevation angle of the
なお、撮像面の上下方向の光軸中心からのサイズBはカメラ本体100の光軸まわりの傾きであるロール角によって変化し、カメラ本体100が水平状態(通常位置、横位置)の場合はB=av/2であり、垂直状態(縦位置)の場合はB=ah/2となる。
Note that the size B from the center of the optical axis in the vertical direction of the imaging surface changes depending on the roll angle that is the inclination of the
<撮影画角と仰角との関係>次に、図5及び図6を参照して、本実施形態のカメラ本体100の仰角変化に応じてレンズの撮影画角が変化する様子を説明する。
<Relationship Between Shooting Field Angle and Elevation Angle> Next, with reference to FIGS. 5 and 6, the manner in which the shooting field angle of the lens changes in accordance with the elevation angle change of the
図5は、カメラ本体100に広角レンズが装着されている場合にカメラ本体100の仰角を変化させたときの撮影画角の変化を示している。
FIG. 5 shows a change in the shooting angle of view when the elevation angle of the
図5(a)は、カメラ本体100を水平状態にして天体撮影を行う様子を示し、撮像面が9分割された焦点検出領域の中で、下側の6個の焦点検出領域に地平線が写り込んでいる。この場合、天体の光源としての星にピントを合わせるためには上側の3個の焦点検出領域の焦点評価情報を用いて星の合焦位置を検出する必要がある。
FIG. 5A shows a state where the
図5(b)は、図5(a)の水平状態からカメラ本体100の仰角をδ°に変化させた状態を示している。図6(b)では、9分割された焦点検出領域の中で、下側の3個の焦点検出領域に地平線が写り込んでいる。この場合、上側の6個の焦点検出領域の焦点評価情報を用いて星の合焦位置を検出するように各焦点検出領域の焦点評価値の重み付けを決定する。
FIG. 5B shows a state in which the elevation angle of the
図5(c)は、図5(a)の水平状態からカメラ本体100の仰角をε°に変化させた状態を示している(ε>δ)。この場合、いずれの焦点検出領域にも地平線が写り込まないため、すべての焦点検出領域の焦点評価情報を用いて星の合焦位置を検出するように各焦点検出領域の焦点評価情報の重み付けを決定する。
FIG. 5C shows a state where the elevation angle of the
図6は、カメラ本体100に望遠レンズが装着されている場合にカメラ本体100の仰角を0°からδ°まで変化させた様子を示している。
FIG. 6 shows a state in which the elevation angle of the
図6(a)は、カメラ本体100を水平状態にして天体撮影を行う様子を示し、撮像面が9分割された焦点検出領域の中で、下側の6個の焦点検出領域に地平線が写り込んでいる。この場合、天体の光源としての星にピントを合わせるためには上側の3個の焦点検出領域の焦点評価情報を用いて星の合焦位置を検出する必要がある。
FIG. 6A shows a state in which astronomical photography is performed with the
図6(b)は、図6(a)の水平状態からカメラ本体100の仰角をδ°に変化させた状態を示している。この場合、いずれの焦点検出領域にも地平線が写り込まないため、すべての焦点検出領域の焦点評価情報を用いて星の合焦位置を検出するように各焦点検出領域の焦点評価情報の重み付けを決定する。
FIG. 6B shows a state in which the elevation angle of the
図5及び図6から、広角レンズ装着時よりも望遠レンズ装着時の方が画角が小さい分だけカメラ本体100の仰角変化による撮像面の位置の移動量が大きいことがわかる。
5 and 6 that the amount of movement of the position of the imaging surface due to the elevation angle change of the
なお、重み付けの方法は、係数を用いて各焦点評価値を加工する方法や、閾値との比較により焦点評価値を決定する方法や、焦点検出領域ごとの相対的な比較により焦点評価値を決定する方法など、様々な方法が適用できる。 The weighting method is a method of processing each focus evaluation value using a coefficient, a method of determining a focus evaluation value by comparison with a threshold value, or a focus evaluation value by relative comparison for each focus detection area. Various methods, such as a method of performing, can be applied.
<焦点検出領域の判定方法>次に、図7を参照して、カメラ本体100の仰角が変化したときの地平線を含む焦点検出領域を判定する方法について説明する。
<Focus Detection Area Determination Method> Next, a method for determining the focus detection area including the horizon when the elevation angle of the
図7(a)は、カメラ本体100の仰角が0°のときの地平線と焦点検出領域の位置関係を示している。図7(a)では、地平線が光軸中心を通る位置にあるため、第2焦点検出領域内に地平線が存在する。この場合、地平線を含む第2焦点検出領域は、地上の夜景の光源の影響を受ける可能性が高い。このため、地上部を含むと推定される第2焦点検出領域とそれより下方の第3焦点検出領域の焦点評価情報の重み付けについて、第2焦点検出領域より上方にある第1焦点検出領域に比べて低く設定する。
FIG. 7A shows the positional relationship between the horizon and the focus detection area when the elevation angle of the
図7(b)は、図7(a)の水平状態からカメラ本体100の仰角を下側に変化させた状態を示している。図7(b)では、地平線が第1焦点検出領域の中に存在する。この場合、地平線を含むすべての焦点検出領域は、地上の夜景の光源の影響を受ける可能性が高いため、すべての焦点検出領域の焦点評価情報の重み付けを低く設定する。
FIG. 7B shows a state where the elevation angle of the
図7(c)は、図7(a)の水平状態からカメラ本体100の仰角を上側に変化させた状態を示している。図7(c)では、地平線が第3焦点検出領域の中に存在するため、地上部を含むと推定される第3焦点検出領域の焦点評価情報の重み付けについて、それより上方の第1焦点検出領域及び第2焦点検出領域に比べて低く設定する。
FIG. 7C shows a state in which the elevation angle of the
図7(d)は、図7(c)の状態からカメラ本体100の仰角をさらに上側に変化させた状態を示している。図7(d)では、地平線が最下部の第3焦点検出領域よりも下方に存在する。この場合、すべての焦点検出領域は、地上の夜景の光源の影響を受ける可能性が低いため、すべての焦点検出領域の焦点評価値の重み付けを高く設定する。
FIG. 7D shows a state in which the elevation angle of the
なお、図示の例では、第1焦点検出領域から第3焦点検出領域が上下方向に3つ設定された構成を例示したが、垂直方向と水平方向に複数に分割された焦点検出領域が設定された場合であっても同様である。また、カメラ本体100が光軸まわりに傾いた状態であっても、その傾き(ロール角)に応じて地上部がいずれかの焦点検出領域に存在するか否かを判定し、上記と同様に焦点評価情報の重み付けを決定すればよい。
In the illustrated example, a configuration in which three first focus detection areas to three third focus detection areas are set in the vertical direction is illustrated. However, a focus detection area divided into a plurality of vertical and horizontal directions is set. The same applies even if Further, even when the
<重み付け決定処理>次に、図8を参照して、本実施形態の撮像装置が焦点検出を行う際の焦点検出領域の焦点評価情報の重み付け決定処理について説明する。 <Weighting Determination Process> Next, with reference to FIG. 8, a description will be given of the weighting determination process for the focus evaluation information of the focus detection area when the imaging apparatus of this embodiment performs focus detection.
なお、本実施形態では、図7に示したように、撮像面上に、第1焦点検出領域、第2焦点検出領域、第3焦点検出領域が上下方向に3つ設定されているものとする。また、本実施形態では、地上部及び地上部に存在する被写体領域として地平線を用いるものとする。なお、本発明は、これらの実施形態に限られるものではないことは言うまでもない。 In the present embodiment, as shown in FIG. 7, three first focus detection areas, second focus detection areas, and third focus detection areas are set on the imaging surface in the vertical direction. . In the present embodiment, it is assumed that the horizon is used as the ground part and the subject area existing on the ground part. Needless to say, the present invention is not limited to these embodiments.
図8の処理は、天体撮影モードに設定された場合に、シャッタースイッチ160からの撮影準備指示をトリガーとしたAF処理時に実行される。そして、図8のフローチャートは、システム制御部150のCPUが不揮発性メモリ165から読み出したプログラムをシステムメモリ166に展開して実行することで実現する。後述の図9及び図10に示すフローチャートについても同様である。
The processing in FIG. 8 is executed during AF processing triggered by a shooting preparation instruction from the
ステップS800では、システム制御部150は、カメラ本体100の姿勢(仰角、ロール角)を検出する。
In step S800, the
ステップS801では、システム制御部150は、撮像面上における地平線の位置を検出する。
In step S801, the
ステップS802では、システム制御部150は、焦点検出領域判定ブロック155においてステップS801で検出した地平線の位置が第1焦点検出領域内に存在しているか否かを判定する。判定の結果、地平線が第1焦点検出領域内に存在している場合はステップS807に進み、そうでない場合はステップS803に進む。
In step S802, the
ステップS807では、システム制御部150は、重み付け決定ブロック156において第1焦点検出領域から第3焦点検出領域の各焦点評価情報の重み付けを低く設定して、処理を終了する。この処理は、図7(b)で説明した状態に対応する。
In step S807, the
ステップS803では、システム制御部150は、焦点検出領域判定ブロック155においてステップS801で検出した地平線が第2焦点検出領域内に存在しているか否かを判定する。判定の結果、地平線が第2焦点検出領域に存在している場合はステップS808に進み、そうでない場合はステップS804に進む。
In step S803, the
ステップS808では、システム制御部150は、重み付け決定ブロック156において第1焦点検出領域の焦点評価情報の重み付けを高く設定し、第2焦点検出領域及び第3焦点検出領域の各焦点評価情報の重み付けを低く設定して、処理を終了する。
In step S808, the
ステップS804では、システム制御部150は、焦点検出領域判定ブロック155においてステップS801で検出した地平線が第3焦点検出領域内に存在しているか否かを判定する。判定の結果、地平線が第3焦点検出領域内に存在している場合はステップS809に進み、そうでない場合はステップS805に進む。
In step S804, the
ステップS809では、システム制御部150は、重み付け決定ブロック156において第1焦点検出領域及び第2焦点検出領域の各焦点評価情報の重み付けを高く設定し、第3焦点検出領域の焦点評価情報の重み付けを低く設定して、処理を終了する。この処理は、図7(c)で説明した状態に対応する。
In step S809, the
ステップS805では、システム制御部150は、焦点検出領域判定ブロック155においてステップS801で検出した地平線が第3焦点検出領域より下方に存在しているか否かを判定する。判定の結果、地平線が第3焦点検出領域より下方に存在している場合はステップS810に進み、そうでない場合はステップS806に進む。
In step S805, the
ステップS810では、システム制御部150は、カメラ本体100の光軸が天頂方向に向いていると判定されるので、重み付け決定ブロック156において第1焦点検出領域から第3焦点検出領域の各焦点評価値情報重み付けを高く設定して、処理を終了する。この処理は、図7(d)で説明した状態に対応する。
In step S810, the
ステップS806では、システム制御部150は、地平線は第1焦点検出領域の上方に位置すると判定できるので、第1焦点検出領域から第3焦点検出領域の各焦点評価情報の重み付けを低く設定して、処理を終了する。
In step S806, since the
<姿勢検出処理>次に、図9を参照して、図8のステップS800におけるカメラ本体100の姿勢検出処理について説明する。
<Attitude Detection Process> Next, with reference to FIG. 9, the attitude detection process of the
本実施形態では、姿勢検出部163として加速度センサを用いたカメラ本体100の姿勢(仰角、ロール角)を検出する方法について説明するが、ジャイロ等の他の手段を用いてもよい。
In the present embodiment, a method for detecting the posture (elevation angle, roll angle) of the
ステップS900では、システム制御部150は、加速度センサによりカメラ本体100のZ軸方向の出力値を取得する。
In step S900, the
ステップS901では、システム制御部150は、仰角取得ブロック151においてステップS900で取得したZ軸方向の出力値を用いてカメラ本体100の仰角を算出する
ステップS902では、システム制御部150は、加速度センサによりカメラ本体100のX軸方向及びY軸方向の各出力値を取得する。
In step S901, the
ステップS903では、システム制御部150は、ロール角取得ブロック152においてステップS902で取得したX軸方向及びY軸方向の各出力値も用いて、カメラ本体100のロール角を算出する。
In step S903, the
<地平線位置検出処理>次に、図10を参照して、図8のステップS801における地平線の位置検出処理について説明する。 <Horizon Line Position Detection Processing> Next, the horizon position detection processing in step S801 in FIG. 8 will be described with reference to FIG.
ステップS1000では、システム制御部150は、画角検出ブロック154においてズームレンズ202の焦点距離情報を取得する。
In step S <b> 1000, the
ステップS1001では、システム制御部150は、図9の処理により得たカメラ本体100の姿勢情報(仰角やロール角)を取得する。
In step S1001, the
ステップS1002では、システム制御部150は、撮像素子114の撮像面の有効画素範囲として上下方向のサイズ情報(図4の距離B=av/2)を取得する。そして、画角検出ブロック154においてステップS1000で取得したズームレンズ202の焦点距離情報と撮像面のサイズ情報を用いて撮影画角情報を算出する。
In step S1002, the
ステップS1003では、システム制御部150は、地上部抽出ブロック153において、ステップS1001で取得したカメラ本体100の仰角とステップS1002で算出した撮影画角情報から撮像面上の地平線の位置(図4の距離A)を算出する。
In step S1003, the
以上のように、本実施形態によれば、天体撮影モードで星などの被写体を撮影する場合に、構図に星空や天体以外の地上の夜景が入ることにより、星などの光源ではなく、地上の夜景の光源に合焦してしまうような焦点検出が行われにくくなる。 As described above, according to the present embodiment, when shooting a subject such as a star in the astrophotography mode, a starry sky or a night view of the ground other than the celestial body enters the composition, so that the ground It is difficult to perform focus detection that causes the light source to focus on the night view.
なお、本実施形態では、カメラ本体100の仰角を用いて複数の焦点検出領域の焦点評価情報について重み付けを決定したが、GPS(全地球測位システム)による現在位置情報(撮影位置情報)や方位センサによる方角情報、地図情報等と組み合わせて、撮影画面内の地形や建物等の構造物の高さを推定することにより、焦点検出領域ごとに重み付けを決定する際の精度を高めることができる。
In the present embodiment, weighting is determined for the focus evaluation information of a plurality of focus detection areas using the elevation angle of the
また、本実施形態では、地平線が含まれる焦点検出領域の焦点評価情報の重み付けを低く設定しているが、当該焦点検出領域の焦点評価値をゼロとし、焦点検出に利用しないように構成してもよい。 In this embodiment, the weight of the focus evaluation information of the focus detection area including the horizon is set low, but the focus evaluation value of the focus detection area is set to zero and is not used for focus detection. Also good.
また、本実施形態では、地平線が含まれる焦点検出領域の焦点評価情報の重み付けを低くすることで天体以外の光源に合焦しにくくしているが、天体以外の光源の輝度値や露出値等の付加情報を考慮することで星等の所望の被写体の検出精度を高めてもよい。 In this embodiment, the focus evaluation information in the focus detection area including the horizon is reduced in weight so that it is difficult to focus on a light source other than the celestial body. The detection accuracy of a desired subject such as a star may be improved by considering the additional information.
また、本実施形態では、カメラ本体100の姿勢変化と撮影画角に応じて焦点検出領域の重み付けを決定しているが、撮影画面内の明るさの分布情報を用いて焦点評価情報の重み付けの信頼性を高めることができる。
In the present embodiment, the weight of the focus detection area is determined according to the posture change of the
また、本実施形態では、地上部の地平線を検出して焦点検出領域の焦点評価情報の重み付けを決定しているが、星空や天体を被写体領域として検出してもよい。この場合、星空や天体のみを含む焦点検出領域の焦点評価情報の重み付けを高くし、それ以外の地上部などの被写体を含む焦点検出領域の焦点評価情報の重み付けを低くなるようにすればよい。 In the present embodiment, the horizon of the ground part is detected and the weight of the focus evaluation information in the focus detection area is determined. However, a starry sky or a celestial body may be detected as the subject area. In this case, it is only necessary to increase the weight of the focus evaluation information of the focus detection area including only the starry sky and the celestial body, and to decrease the weight of the focus evaluation information of the focus detection area including the other subject such as the ground.
また、本実施形態では、カメラ本体100の姿勢や撮影画角の変化にかかわらず焦点検出領域が設定されているが、カメラ本体100の姿勢や撮影画角の変化に応じて焦点検出領域の大きさや形、個数、撮像面上の位置等を変化させてもよい。
In the present embodiment, the focus detection area is set regardless of changes in the posture of the
[その他の実施形態]
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
[Other Embodiments]
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
100…カメラ本体、150…システム制御部、163…姿勢検出部、151…仰角取得ブロック、152…ロール角取得ブロック、153…地上部抽出ブロック、154…画角検出ブロック、155…焦点検出領域判定ブロック、156…重み付け決定ブロック
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記撮像素子の出力から、前記設定手段によって設定された焦点検出領域内の被写体の合焦状態を示す評価情報を生成する処理手段と、
装置の姿勢情報を検出する姿勢検出手段と、
撮影画角情報を検出する画角検出手段と、
前記姿勢検出手段により得られた装置の姿勢情報と、前記画角検出手段により得られた撮影画角情報とに基づいて、前記設定手段により設定された複数の焦点検出領域のうち、地上部を含む焦点検出領域の評価情報とそれ以外の焦点検出領域の評価情報について、前記地上部を含む焦点検出領域の評価情報の方が重み付けが低くなるように、焦点検出を行う際の重み付けを決定する決定手段と、を有することを特徴とする撮像装置。 Setting means for setting a plurality of focus detection areas in the captured image output from the image sensor;
Processing means for generating evaluation information indicating an in-focus state of the subject in the focus detection area set by the setting means from the output of the imaging device;
Posture detection means for detecting posture information of the device;
Angle-of-view detecting means for detecting shooting angle-of-view information;
Based on the posture information of the apparatus obtained by the posture detection means and the shooting angle-of-view information obtained by the angle-of-view detection means , the ground portion is selected from the plurality of focus detection areas set by the setting means. Regarding the evaluation information of the focus detection area including the evaluation information and the evaluation information of the other focus detection areas, the weight for performing the focus detection is determined so that the evaluation information of the focus detection area including the ground portion has a lower weight. An imaging device comprising: a determination unit;
前記撮像素子の出力から、前記設定手段によって設定された焦点検出領域内の被写体の合焦状態を示す評価情報を生成する処理手段と、 Processing means for generating evaluation information indicating an in-focus state of the subject in the focus detection area set by the setting means from the output of the imaging device;
装置の姿勢情報を検出する姿勢検出手段と、 Posture detection means for detecting posture information of the device;
撮影画角情報を検出する画角検出手段と、 Angle-of-view detecting means for detecting shooting angle-of-view information;
前記姿勢検出手段により得られた装置の姿勢情報と、前記画角検出手段により得られた撮影画角情報とに基づいて、前記設定手段により設定された複数の焦点検出領域のうち、星空と天体の少なくとも一方を含む焦点検出領域の評価情報とそれ以外の焦点検出領域の評価情報について、前記星空と天体の少なくとも一方を含む焦点検出領域以外の評価情報の方が重み付けが低くなるように、焦点検出を行う際の重み付けを決定する決定手段と、を有することを特徴とする撮像装置。 Of the plurality of focus detection areas set by the setting means, based on the attitude information of the device obtained by the attitude detection means and the shooting angle-of-view information obtained by the angle-of-view detection means, the starry sky and the celestial body The focus detection area evaluation information including at least one of the focus detection area and the other focus detection area evaluation information is evaluated so that the evaluation information other than the focus detection area including at least one of the starry sky and the celestial body has a lower weight. And an deciding means for deciding a weight when performing detection.
前記仰角取得手段により得られた仰角情報と前記画角検出手段により得られた撮影画角情報とに基づいて、撮影画面内に含まれる地上部所定の被写体領域を抽出する抽出手段と、
前記設定手段によって設定された複数の焦点検出領域のうち、少なくとも前記抽出手段により得られた地上部所定の被写体領域が含まれる焦点検出領域を判定する判定手段と、をさらに有し、
前記決定手段は、前記判定手段により判定された焦点検出領域の評価情報について、焦点検出を行う際の重み付けを低く設定することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 Elevation angle acquisition means for obtaining elevation angle information of the apparatus at the time of photographing from the attitude information of the apparatus obtained by the attitude detection means;
Extraction means for extracting a predetermined subject area on the ground part included in the shooting screen based on the elevation angle information obtained by the elevation angle acquisition means and the shooting angle of view information obtained by the angle of view detection means;
A determination means for determining a focus detection area including at least the ground predetermined subject area obtained by the extraction means among the plurality of focus detection areas set by the setting means;
The determination unit, the evaluation information of the focus detection area determined by the determining means, the image pickup apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that setting the weighting at the time of performing the focus detection low.
前記判定手段は、前記傾き検出手段により得られた傾きに応じて、少なくとも前記抽出手段により得られた地上部所定の被写体領域が含まれる焦点検出領域を判定することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 Further comprising an inclination detecting means for obtaining an inclination around the optical axis of the apparatus at the time of photographing from the attitude information of the apparatus obtained by the attitude detecting means;
4. The determination unit according to claim 3 , wherein the determination unit determines a focus detection region including at least a predetermined subject region on the ground obtained by the extraction unit according to the inclination obtained by the inclination detection unit. The imaging device described.
撮像素子から出力された撮像画像に複数の焦点検出領域を設定する設定ステップと、
前記撮像素子の出力から、前記設定された焦点検出領域内の被写体の合焦状態を示す評価情報を生成する処理ステップと、
前記姿勢検出手段により得られた装置の姿勢情報と、前記画角検出手段により得られた撮影画角情報とに基づいて、前記設定された複数の焦点検出領域のうち、地上部を含む焦点検出領域の評価情報とそれ以外の焦点検出領域の評価情報について、前記地上部を含む焦点検出領域の評価情報の方が重み付けが低くなるように、焦点検出を行う際の重み付けを決定する決定ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 A control method for an image pickup apparatus, comprising: an attitude detection unit that detects an attitude of the device; and an angle-of-view detection unit that detects an angle of view during shooting,
A setting step for setting a plurality of focus detection areas in a captured image output from the image sensor;
A step of generating evaluation information indicating an in-focus state of a subject in the set focus detection area from the output of the image sensor;
Based on the posture information of the device obtained by the posture detection means and the shooting angle-of-view information obtained by the angle-of-view detection means, focus detection including the ground portion among the plurality of set focus detection areas. evaluation information and evaluation data of the other focus detection areas in the region, as it is weighted lower rating information of the focus detection area including the aerial part, a determination step of determining a weighting for performing focus detection And a method of controlling the imaging apparatus.
撮像素子から出力された撮像画像に複数の焦点検出領域を設定する設定ステップと、 A setting step for setting a plurality of focus detection areas in a captured image output from the image sensor;
前記撮像素子の出力から、前記設定された焦点検出領域内の被写体の合焦状態を示す評価情報を生成する処理ステップと、 A step of generating evaluation information indicating an in-focus state of a subject in the set focus detection area from the output of the image sensor;
前記姿勢検出手段により得られた装置の姿勢情報と、前記画角検出手段により得られた撮影画角情報とに基づいて、前記設定された複数の焦点検出領域のうち、星空と天体の少なくとも一方を含む焦点検出領域の評価情報とそれ以外の焦点検出領域の評価情報について、前記星空と天体の少なくとも一方を含む焦点検出領域以外の評価情報の方が重み付けが低くなるように、焦点検出を行う際の重み付けを決定する決定ステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。 Based on the posture information of the apparatus obtained by the posture detection means and the shooting angle of view information obtained by the angle of view detection means, at least one of the starry sky and the celestial body among the set focus detection areas. The focus detection is performed so that the weight of the evaluation information other than the focus detection area including at least one of the starry sky and the celestial body is lower than the evaluation information of the focus detection area including the focus information and the evaluation information of the other focus detection areas. And a determination step for determining the weighting at the time.
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