JPH0483478A - 画像入出力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は画像情報を入出力するための画像入出力装置に
関する。

［従来の技術］ 一般に解像度にすぐれ、かつ倍率および明るさの大きな
画像を光学的に取込むためには、開口の大きな光学素子
を用いた結像光学系が必要である。

ところがレンズに代表される結像用光学素子は、一般に
開口が大きくなると焦点深度が浅くなる。

しかるに顕微鏡、カメラ、内視鏡等の画像機器を利用す
る分野においては、得られた画像が解像度や明るさに優
れていることが望ましいのは勿論であるが、同時に焦点
深度の深い画像であることが強く要求される。

そこで、本出願人の先願に係る特願平０１−０４４０２
１１号では、合焦点位置の異なる画像を入力し、これら
を加え合わせ、さらに適当な回復処理を施すことにより
、解像度や明るさを損うことなく焦点深度の深い画像を
再生する方法を提案した。この方法によれば簡便な装置
で上述した所期の目的を達成できる。しかも撮像部から
被写体までの距離を計測する手段と、この手段により計
測した測距データから、焦点の合った物体面の位置を変
化させる範囲の選択を行なう手段とを設けることによっ
て、より実用的な装置を構成できる利点をもっている。

また本出願人の別の先願に係る特願平０１−３０５２７
６号では、対象となる複数の被写体の各々について撮像
部と被写体との間の距離や明るさを計測し、その測定結
果から入力条件を最適化する方法を提案した。この方法
によれば任意の被写体の条件について、より好ましい明
瞭な処理画像を再生することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 前記した先願の方法は、対象とする被写体の諸条件を計
測することにより、入力条件を最適化する方法であるが
、計測する項目や被写体の数が増えるに従って、前処理
が煩雑になり、多くの時間を要する。このため実用上は
かえって不具合が生じる場合がある。

本発明の目的は、解像度や明るさを損うことなく焦点深
度の深い画像を得ることができるのは勿論、操作が極め
て簡便で、入力条件等を短い時間で設定することができ
、しかも画面内のすべての被写体に焦点の合った画像を
合成することのできる画像入出力装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決し目的を達成するために本発明では次の
ような手段を講じた。

（１）画像情報を入出力するための画像入出力装置にお
いて、 入力する画像を画面上で複数の領域に分割する手段と、 この手段により分割された各領域における部分画像の各
被写体に対して合焦するレンズの位置を検出するレンズ
位置検出手段と、 前記被写体の明るさを検出する明るさ検出手段と、 前記レンズ位置検出手段および明るさ検出手段により検
出した各被写体に合焦するレンズの位置。

被写体の明るさ、および被写体の数から、焦点を合わせ
るべき物体面の数および位置と露光量とを設定する手段
と、 この手段により数および位置を設定された各物体面に焦
点を合わせる手段と、 この手段により焦点を合わせられた各物体面の画像を前
記設定された露光量で入力する手段と、この手段により
入力した前記画像を加え合わせる手段と、 この手段により加え合わせた画像に対して空間周波数フ
ィルタリングによる回復処理を施す手段と、 を備えるようにした。

（２）前記被写体の明るさを検出する手段を、画像を複
数の領域に分割したときの各部分画像に対して明るさを
検出するものとした。

（３）前記焦点を合わせられた各物体面の画像を前記設
定された露光量で入力する手段と、この手段により入力
した前記画像を加え合わせる手段とは、各物体面に焦点
のあった複数の画像を、設定された露光量で入力すると
同時に加え合わせるものとした。

（４）前記数および位置を設定された各物体面に焦点を
合わせる手段を、設定された物体面の範囲にわたって連
続的に焦点面を移動させるものとした。

［作用〕 上記手段を講じた結果、次のような作用が生じる。

先願（特願平０１−０４４０２１号）に示した基本的作
用に加えて次のような作用が生じる。撮像素子で入力さ
れる画像が画面上で複数の領域に分割される。そして各
々の部分画像について、例えば所謂コントラスト方式Ａ
ｕｔｏ　　Ｆｏｃｕｓにより画像内の複数の被写体に対
する測距が行なわれる。また、同時に前記各部分画像の
明るさが測光されることにより、先願（特願平０１−３
０５２７６号）に示したような方法で最適な入力条件が
設定される。このような前処理が実行される結果、撮影
者にとっての操作が極めて簡便なものとなり、入力条件
等を速やかに設定することが可能となる。

［実施例］ （第１実施例） 第１図は本発明の第１実施例の構成を示すブロック図で
ある。図示の如く、本装置はカメラ１００、プロセッサ
２００、それにＴＶモニタ３００の三つの部分から構成
されている。本装置においては「前処理」と「本処理」
の２段階の動作が行なわれる。

そこでます「前処理」に関係する構成について説明する
。

レンズ１０１に入力された対象物の像は、撮像素子１０
２の受光面上に結像される。撮像素子１０２から出力さ
れた画像信号はＡ／Ｄ変換器１０３によりディジタル信
号に変換され、コントラスト検出部１１０に入力される
。コントラスト検出部１１０にはバンドパスフィルタ（
Ｂ　Ｐ　Ｆ）１１１が設けられており、所定の空間周波
数帯域のフィルタリングが行なわれる。しかるのち、二
乗器（Ｘ２）１１２によりパワー値に変換され、その出
力信号は加算器１１３に送り込まれる。加算器１１３に
送り込まれた上記信号は、加算器１１３においてバッフ
ァ１１４に保持されているパワー値と加算される。その
結果は再びバッファ１１４に保存される。こうしである
所定の区域にわたってＢＰＦｌｌｌを通った画像信号の
パワー値が累積加算される。その結果はメモリ１１５に
転送される。メモリ１１５に保存されている値は必要に
応じて読み出され、前記加算器１１３により、前記バッ
ファ１１４に記録されている値と加算される。その結果
は再びメモリ１１５に記録される。

以上のようなコントラスト検出部１１０の構成により、
画像内の所定領域におけるコントラストノ大きさ、つま
りＢＰＦＩＩＩに設定された通過帯域のパワー値が計測
され、その結果が前記メモリ１１５に記録されることに
なる。なおこの画像内の各領域におけるコントラスト値
は、レンズ１０１の合焦点位置を移動しながら各々数点
はど記録されていく。そして後述するコントラストカー
ブが測定される。また、同時に対象物の明るさが光量計
測回路１２０により測定される。それらの結果はＣＰＵ
Ｉ　３０に送られ、「本処理」時の入力条件、つまりレ
ンズ１０１の駆動法や撮像素子１０２のシャッタースピ
ード等が設定される。

次に「本処理」動作について説明する。「本処理」動作
では、「前処理」によって設定された条件に基づき、画
像入力動作が行なわれる。すなわちＣＰＵ１３０にはレ
ンズ位置センサ１４１で検出されたレンズの位置情報が
入力する。そこでＣＰＵ１３０では上記情報をモニター
しながらレンズ駆動部１４２に指令を送り、レンズ１０
１を設定条件に基づいて駆動制御する。

これと同時に撮像素子１０２は設定されたシャッタース
ピードでシャッター動作して画像を入力する。この入力
画像信号はＡ／Ｄ変換器１０３によりディジタル信号に
変換されて、加算器１５１に入力する。そしてメモリ１
５２との循還加算動作により同メモリ１５２に累積加算
される。このようにして、合焦点位置が適当に制御され
ながら、画像が入力加算される。そして最終的にメモリ
１５２に記録された画像信号はインターフェース１５３
を介して、プロセッサ２００に転送される。

プロセッサ２００では、インターフェース２０１を介し
て画像信号を受は入れる。受は入れた画像信号は画像メ
モリ２０２に記録される。この記録された画像信号は、
回復処理装置２０３により適当な空間周波数帯域を強調
するフィルタリング処理を施される。そして回復処理を
施された画像信号は、Ｄ／Ａ変換器２０４によりアナロ
グビデオ信号に変換されて、ＴＶモニタ３００に送込ま
れ表示される。なおプロセッサ２００の動作はコントロ
ーラ２０５により制御される。

上記の第１実施例においては、「前処理」において入力
画像をいくつかの部分画像に分割し、各々の部分画像に
対してコントラストカーブを計測することにより、画像
を入力する際の合焦点位置の範囲を自動的に設定できる
という作用がある。

例えば第２図に示すように入力画像を画面１６０上でＡ
−Ｅなる５つの領域に分割し、各々の部分画像のコント
ラストを、レンズの合焦点位置を移動しながらｙ＃Ｉ定
する。

その結果、第３図（ａ）〜（ｅ）に示すようなコントラ
ストカーブが得られる。第３図において！ 横軸Ｘは合焦点位置を示し、縦軸Ｙはコントラストを示
している。第３図に示すカーブにおいてコントラスト値
が最大になった位置が合焦位置と考えられる。従って各
部分画像においてコントラストカーブの最大ピークを検
出することにより測距を行ない、画像内に映っている被
写体の距離範囲を知ることができる。第３図のようなコ
ントラストカーブが得られた場合、焦点の合った物体面
がＸｉ、Ｘ２．Ｘ３の位置にあると考えられる。したが
ってこの場合はＸｌからＸ３の距離範囲にわたって合焦
させた画像が入力、加算されるように入力条件が設定さ
れる。また、これと同時に各部分画像の光量が計測され
、適正なシャッタースピードが設定される。具体的なレ
ンズ駆動法および露光ｊ１（シャッタースピード）の設
定法については先願である特願平０１−３０５２７６号
に記述されている通りであるが、ここでは説明を省略す
る。

このようにして、画面１６０内に映っている対象物のす
べての被写体に合焦させながら画像を入力し、かつ加算
することにより、全体的に一様にややぼけた状態の画像
が得られる。

この画像はプロセッサ２００において適当な回復処理が
施されることにより、全ての被写体に焦点の合った画像
が得られる。この画像はＴＶモニタ３００に表示される
。

かくして第１実施例によれば撮影者が煩雑な「前処理」
操作を行なわなくても、撮像範囲に映った全ての被写体
についての入力条件が自動的に設定されることになる。

（第２実施例） 第４図は本発明の第２実施例の構成を示すブロック図で
ある。なお本実施例の装置はカメラ４００の他に、第１
実施例と同様にプロセッサおよびＴＶモニタを備えてい
るが、プロセッサとＴＶモニタは第１図と同じなので図
示を省略する。

カメラ４００の画像入力光学系には、レンズ４０１の後
方に、ビームスプリッタ４０４が設けられている。この
ビームスプリッタ４０４は入力光の一部を測光センサ４
０５に送る。

「前処理」の時において、測光センサ４０５により対象
物の明るさが測定されると、その測定値はＣＰＯ４３０
に送られる。ＣＰＵ４３Ｃ１では、入力したｎＩ先値に
基づいて「本処理」の時における撮像素子４０２のシャ
ッタースピードの設定が行なわれる。

「本処理」ではレンズ駆動部４４２により無限遠から至
近までレンズ４０１の合焦点位置を移動させながら撮像
素子４０２で合焦点位置に対し離散的に画像を入力する
。撮像素子４０２からの画像信号はＡ／Ｄ変換器４０３
によりディジタル信号に変換され、メモリ４５０に入力
すると共に、第１図のコントラスト検出部１１０と全く
同様に構成されたコントラスト検出部４１０に入力する
。

コントラスト検出部４１０に入力したディジタル画像信
号は、第２図に示したような各画像領域Ａ〜Ｅごとのコ
ントラストが計算される。その結果はＣＰＵ４３０に送
られる。ＣＰＵ４３０では各部分画像のコントラスト値
が、あらかじめ設定したスレッショルド値を超えている
かどうかを判断する。そして超えている場合には、メモ
リ４５０に対して読み出し指令信号を送る。読み出され
た画像信号は加算器４５１により、メモリ４５２に記録
されている画像信号と加算される。その結果は再びメモ
リ４５１に記録される。なお、初段のメモリ４５０は例
えばデュアルポートメモリで構成されており、第５図に
示すようなタイミングで画像信号の入出力を行なうもの
となっている。

第５図に示すような■から■までの画像信号が次々とメ
モリ４５０に入力されてくるものとする。

モして■■■の画像のコントラストがスレッショルド値
を超え、加算されるものとする。今■の画像に着目する
と、画像信号がメモリ４５０に入力（Ｗｒｉｔｅ）され
るのと同時にコントラスト検出部４１０において各部分
画像のコントラストが測定される。各コントラスト値が
スレッショルド値より大きいか否かの判定は、■の画像
が入力される直前の垂直ブラシキング期間ＶＢＬの１　
ｍ５ｅｃ内に行なわれる。そして、条件が成立すると、
メモリ４５０の読み出しレジスタから■の画像が読み出
され（Ｒｅａｄ）　、これと同時に書き込みレジスタか
ら■の画像がメモリ４５０に書き込まれていく。

なお、各部分画像のコントラスト値がスレッショルド値
より小さい場合には、その画像は読み出されず、メモリ
４５０の画像は、次の画像に置きかえられる。

このようにして、画像内の所定領域の部分画像における
コントラスト値が、設定されたスレッショルド値を超え
るような場合にのみ、その画像が加算されることになる
。

第６図（ａ）〜（ｆ）は第２実施例の作用を具体的に示
す図である。第６図の（ａ）から（ｅ、）までは、第２
図に示すように画像の領域分割Ａ〜Ｅを行ない、各領域
の部分画像についてコントラストカーブを測定した結果
を示している。そして、合焦点位置Ｘを離散的に８ケ所
（１，２・・・８）設定し、各位置でそれぞれ画像を入
力したとする。

図に示すように、２番目の入力画像では（ｅ）に示す領
域Ｅの画像において、又３番目の入力画像では（ｂ）に
示す領域Ｂの画像において、７番目の入力画像では（ｃ
）、（ｄ）に示す領域ＣおよびＤの画像において、コン
トラスト値がスレッショルド値ＴＨを超えている。した
がって（ｆ）に示すように２．３．７番目の入力画像が
加算対象となる。このようにして、いずれかの部分画像
のコントラストが高い画像だけを選択して、加え合わせ
る。こうすることにより、全体的にぼけただけの画像で
あってどの部分にも焦点の合っていない画像を加算対象
から除外できる。かくして加算後の画像に回復処理を施
すことにより、−層鮮明で被写界深度の深い画像を得る
ことができる。しかも加算画像の選択は自動的に行なわ
れる。

かくして第２実施例によればレンズ４０１の駆動を１回
行なうだけで加算すべき入力画像が自動選択され加算動
作を完了できる。したがって、操作がより簡便になり、
処理を高速に行なうことができる。

（第３実施例） 本発明の第３実施例は、前記第１実施例における動作条
件を改良したものである。従って、ハード的な構成は第
１図と同様である為、図示は省略する。

第１実施例と同様に、第３図のようなコントラストカー
ブが得られたとする。「本処理」時のレンズ１０１の合
焦点位置Ｘの駆動範囲を、最も近い被写体位置Ｘ１から
最も遠い被写体位置Ｘ３までの間に設定し、この範囲に
わたってレンズ１０１の合焦点位置を移動させながら画
像を積算入力する。

第７図は、上記画像の積算入力の際のレンズ１０１の合
焦点位置Ｘと露光時間との関係例を示す図である。撮像
素子１０２の１フレ一ム時間内にレンズ１０１の駆動を
行ない、１画像に積算入力するようにしてもよいが、レ
ンズ１０１を少し遅く駆動しながら、数フレームに分け
て画像を入力し、これらをディジタル的に加え合わせる
ようにしても良い。

かくして第３実施例によればレンズ１０１の駆動法が簡
単になるので、ＣＰＵ１３０のプログラミングを含めた
装置の構成がより簡単化する。

（第４実施例） 第１図、第４図に示したように、カメラ１００゜４００
とプロセッサ２００をオンラインで接続するだけでな（
、記録媒体を用いてオフラインで接続するようにしても
良い。

第８図はその一例として本発明を電子カメラに適用した
第４実施例を示す図である。第８図において５００はカ
メラ本体、５１０は記録媒体、５２０は読み出し装置、
６００はプロセッサ、７００はＴＶモニタである。前記
カメラ本体５００は第１実施例に示したカメラの構成と
同様の構成を有する上、記録媒体５１０への書き込み装
置を有し、積算入力あるいは入力加算した画像を記録媒
体５１０に記憶する。記録媒体５１０としては、フロッ
ピーディスク、磁気テープ、光カード、光ディスク、半
導体ＩＣカードや強誘電体メモリ、有機メモリ等が用い
られる。この記録媒体５１０にはアナログ、ディジタル
のいずれかの方法で画像信号を記録可能である。この記
録媒体５１０に記録された画像信号は、前記読み出し装
置５２０により読み出され、前記プロセッサ６００内の
ディジタルメモリに記憶される。前記プロセッサ６００
は第１〜第３実施例に示したプロセッサの構成と同様の
構成を有している。かくして、前記積算画像もしくは入
力・加算画像は、適当な回復処理を施され、その結果は
前記ＴＶモニタ７００に表示される。

上記の第４実施例においては、操作する人が被写体を狙
いながら先ずブリ・シャッターボタンを押すと、レンズ
１０１は無限遠から至近まで合焦点位置が駆動され、「
前処理」の動作が行なわれる。次いでメイン・シャッタ
ーボタンが押されると、今度は至近から無限遠へ向かっ
てレンズ１０１が駆動される。その際に「前処理」によ
り設定された条件に基いて画像入力が行なわれる。

カメラ本体５００のシャッターボタンを、軽く押さえた
際、ブリ・シャッターがオンになり、さらに押し込むこ
とによりメイン・シャッターがオンになるように構成す
れば、簡単な操作で一連の動作を実行させ得る。

かくして第４実施例によれば、電子カメラを操作する撮
影者にとって、煩雑な操作が一切要求されず、しかも画
像内の被写体について全て焦点が合った画像を合成する
ことができる。

なお本発明は上記各実施例に限定されるものではない。

例えば前記実施例では本発明を一般のカメラおよび電子
カメラに適用した例を示したが、上述したもの以外にも
、例えば光学顕微鏡、内視鏡、複写機など様々な光学機
器にも広く適用可能であり、医療、産業、基礎研究、民
生などの広い分野に亙って有用なものである。

［発明の効果コ 本発明は合焦点位置の異なる画像を入力し、これらを加
え合せ、適当な回復処理を施すようにした画像入出力装
置において、画面内の分割された領域における部分画像
の各被写体までの距離および明るさを自動的に計測し、
入力および加算の条件を設定するようにしたものである
。したがって本発明によれば解像度や明るさを損うこと
なく焦点深度の深い画像を得ることができるのは勿論、
操作が極めて簡便で、入力条件等を短い時間で設定する
ことができ、しかも画面内のすべての被写体に焦点の合
った画像を合成することのできる画像入出力装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の第１実施例を示す図で、第１
図は構成を示すブロック図、第２図および第３図は作用
説明図である。 第４図〜第６図（ａ）〜（ｆ）は本発明の第２実施例を
示す図で、第４図は構成を示すブロック図、第５図およ
び第６図（ａ）〜（ｆ）は作用説明図である。 第７図は本発明の第３実施例を示す図であって、その作
用を説明するための図である。 第８図は本発明の第４実施例を示す概略的構成図である
。 １００・・・カメラ、１０１・・・レンズ、１０２・・
・撮像素子、１１０・・・コントラスト検出部、１３０
・・・ＣＰＵ、１４１・・・レンズ位置センサ、１４２
・・・レンズ駆動部、１５１・・・加算器、１５２・・
・メモリ、２００・・・プロセッサ、２０３・・・回復
処理装置、３００・・・ＴＶモニタ。 出願人代理人　弁理士　坪井　　淳 コＹ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像情報を入出力するための画像入出力装置にお
   いて、 入力する画像を画面上で複数の領域に分割する手段と、 この手段により分割された各領域における部分画像の各
   被写体に対して合焦するレンズの位置を検出するレンズ
   位置検出手段と、 前記被写体の明るさを検出する明るさ検出手段と、 前記レンズ位置検出手段および明るさ検出手段により検
   出した各被写体に合焦するレンズの位置、被写体の明る
   さ、および被写体の数から、焦点を合わせるべき物体面
   の数および位置と露光量とを設定する手段と、 この手段により数および位置を設定された各物体面に焦
   点を合わせる手段と、 この手段により焦点を合わせられた各物体面の画像を前
   記設定された露光量で入力する手段と、この手段により
   入力した前記画像を加え合わせる手段と、 この手段により加え合わせた画像に対して空間周波数フ
   ィルタリングによる回復処理を施す手段と、 を備えたことを特徴とする画像入出力装置。
2. （２）前記被写体の明るさを検出する手段は、画像を複
   数の領域に分割したときの各部分画像に対して明るさを
   検出する手段であることを特徴とする請求項１に記載の
   画像入出力装置。
3. （３）前記焦点を合わせられた各物体面の画像を前記設
   定された露光量で入力する手段と、この手段により入力
   した前記画像を加え合わせる手段とは、各物体面に焦点
   のあった複数の画像を、設定された露光量で入力すると
   同時に加え合わせるものであることを特徴とする請求項
   １に記載の画像入出力装置。
4. （４）前記数および位置を設定された各物体面に焦点を
   合わせる手段は、設定された物体面の範囲にわたって連
   続的に焦点面を移動させる手段であることを特徴とする
   請求項１に記載の画像入出力装置。