KR101981438B1 - 촬상 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

포커스 렌즈에 의해 결상된 피사체 상을 촬상 소자에서 광전 변환하고, 얻어진 화상 신호에 포함되는 휘도 신호를 시간 미분해서 생성한 포커스 미분 신호치를 1 프레임 기간 내에 적분해서 AF 평가치를 산출하는 AF 평가치 산출부와, AF 평가치 산출부로부터 입력된 AF 평가치를 기본으로 해서 AF 평가치가 최대로 되도록 포커스 렌즈의 위치를 동작 제어하는 제어부를 구비한 촬상 장치로서, AF 평가치 산출부는, 각 화소치의 특징을 추출하고 어두운 곳에서의 역광 신인지 여부를 판단하는 고휘도 영역 판정부와, 피사체의 윤곽 성분의 대역 판정을 행하는 대역 판정부를 갖고, 대역 판정부에서는, 고휘도 영역 판정부가 어두운 곳에서의 역광 신으로 판단한 경우에 역광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분에서의 저휘도 영역측의 포커스 미분 신호치를 적분의 대상으로부터 제외하고, 고휘도 영역측의 포커스 미분 신호치만을 적분의 대상으로 해서 AF 평가치를 산출한다.

Description

촬상 장치
본 발명은 콘트라스트 검출 방식에 의한 오토 포커스 기능을 구비한 촬상 장치에 관한 것이다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 촬상 렌즈의 촬상한 피사체의 상을 촬상 소자에 투영해서 영상 신호를 얻는 것과 동시에, 촬상 렌즈의 포커스 위치를 제어해서 피사체에 대해서 포커싱 포인트를 얻도록 한 오토 포커스 방법에 있어서, 피사체가 역광인지 여부를 판별하고, 이 판별의 결과, 피사체에 대한 오토 포커스의 검출 에어리어를, 역광일 때와 역광이 아닐 때로 전환하고, 역광일 때에는, 촬상 소자의 출력 신호 중, 검출 에어리어에 있어서의 피사체의 에지로부터 피사체에 대한 포커싱 위치를 검출하도록 한 오토 포커스 방법이 개시되어 있다.
일본 공개 특허 공보 제 2009-020304호
그런데, 감시 용도에 있어서, 포커스해야 할 피사체의 근처에, 조명광 등의 강한 광원이 직접 비친 스폿 광이 존재하는 것과 같은, 야간 등의 어두운 곳에서의 역광 신(scene)을 맞이하는 경우가 있다. 일반적인 콘트라스트 검출 방식의 오토 포커스 방법에서는, 영상 신호의 고주파 성분(미분 성분)이 최대가 되는 위치로 포커스 렌즈를 이동시키고 있다.
그렇지만, 어두운 곳에서의 역광 신에서는, 조명광이 직접 비쳐서 생긴 스폿광 등의 고휘도(하이라이트) 영역과 주변 암부(暗部)와 같은 저휘도 영역 간의 콘트라스트 차분은, 본래 포커싱시에 보여지는 피사체의 윤곽 성분의 콘트라스트 차분보다 상대적으로 높아진다. 그 때문에, 특히, 피사체로부터의 미분 신호 성분이 비교적 적은 신에 있어, 미분 신호를 그대로 포커스 신호(AF 평가치)에 이용하면, 스폿 광의 영향을 강하게 받게 되어, 오토 포커스의 정상 동작이 어려워진다. 즉, 조명의 스폿 광은 포커싱 위치로부터 벗어날수록 퍼져서, 윤곽도 커져, 포커스 신호를 크게 한다.
그래서, 어두운 곳에서의 역광 신에 있어서, 어떻게 조명광 등에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역 간의 경계로부터의 미분 신호와, 본래 포커싱시에 보여지는 피사체의 윤곽 성분의 미분 신호를 구별해서, AF 평가치로서 가산 판정을 행할지가 과제가 된다.
본 발명은 이러한 종래의 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 촬상해야 할 피사체의 근처에 스폿 광 등의 조명광이 존재하는 어두운 곳에서의 역광 신을 촬상하는 경우에, 포커스 검파 성능의 향상을 도모하는 것이 가능한 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 촬상 장치는 포커스 렌즈에 의해 결상된 피사체 상을 촬상 소자에서 광전 변환하고, 얻어진 화상 신호에 포함되는 휘도 신호의 고주파수 성분을 취득하고, 취득한 휘도 신호를 시간 미분해서 생성한 포커스 미분 신호로부터 포커스 미분 신호치를 구하고, 상기 포커스 미분 신호치를 1 프레임 기간 내에 적분해서 AF 평가치를 산출하는 AF 평가치 산출부와, 상기 AF 평가치 산출부로부터 입력된 AF 평가치를 기본으로 해서, 상기 AF 평가치가 최대가 되도록 상기 포커스 렌즈의 위치를 동작 제어하는 제어부를 구비한 촬상 장치로서, 상기 AF 평가치 산출부는 각 화소치의 특징을 추출하고, 어두운 곳에서의 역광 신인지 여부를 판단하는 고휘도 영역 판정부와, 피사체의 윤곽 성분의 대역 판정을 행하는 대역 판정부를 가지며, 상기 대역 판정부에서는, 상기 고휘도 영역 판정부가 어두운 곳에서의 역광 신이라고 판단한 경우에, 역광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분에서의 저역측의 포커스 미분 신호치를 상기 적분의 대상으로부터 제외하고, 포커스해야 할 피사체의 윤곽 성분에서의 고역측의 포커스 미분 신호치만을 상기 적분의 대상으로 해서 상기 AF 평가치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 촬상 장치는, 상기 촬상 장치에 있어서, 상기 고휘도 영역 판정부는, 상기 포커스 렌즈의 위치 정보의 시간적 변화량과, 상기 역광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분의 시간적 변화량의 차분의 상관 관계에 근거해서, 어두운 곳에서의 역광 신인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 촬상 장치는, 상기 촬상 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 AF 평가치 산출부로부터 입력된 상기 AF 평가치를 상기 포커스 렌즈의 위치 정보와 함께 기억하는 기억부를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 촬상해야 할 피사체의 근처에 스폿 광 등의 조명광이 존재하는 어두운 곳에서의 역광 신을 촬상하는 경우에, 포커스 검파 성능의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 촬상 장치의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 형태에 따른 촬상 장치의 AF 평가치 산출부의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 포커스 렌즈를 소정의 스피드로 움직이면서 어두운 곳 역광 신을 촬상했을 때의 화상예이다.
도 4는 본 발명의 일실시 형태에 따른 촬상 장치의 AF 평가치 산출부에서의 신호 처리를 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일실시 형태에 따른 촬상 장치에 대해 설명한다.
본 발명의 일실시 형태에 따른 촬상 장치는, AF 평가치 산출부에, 고휘도 영역 판정부나 대역 판정부를 마련함으로써, 조명광 등에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역 간의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분(저역의 포커스 미분 신호 성분)의 검출을 저감하고, 포커스해야 할 피사체의 윤곽 성분(고역의 포커스 미분 신호 성분)이 AF 평가치로서 최대가 되도록 함으로써, 포커스 검파 성능의 향상을 도모할 수 있는 것이다.
[촬상 장치의 제어 구성]
본 발명의 일실시 형태에 따른 촬상 장치의 제어 구성에 대해, 도 1을 참조해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 촬상 장치의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다. 도 1에 나타내는 촬상 장치(1)는 예를 들면, 디지털 비디오 카메라이다.
본 발명의 일실시 형태에 따른 촬상 장치(1)는 줌 렌즈(10)와, 포커스 렌즈(20)와, 조리개 기구부(30)와, 촬상 소자(40)와, 촬상 소자 제어부(50)와, A/D 변환부(60)와, 조리개 구동부(70)와, 포커스 렌즈 구동부(80)와, 줌 렌즈 구동부(90)와, 화상 신호 처리부(100)와, AF 평가치 산출부(110)와, 표시부(120)와, CPU(130)와, 기억부(140)와, 화상 기록 매체(150)와, 조작부(160)로 구성되어 있다.
줌 렌즈(10)는 피사체를 확대하기 위한 렌즈이다. 포커스 렌즈(20)는 피사체에 핀트를 맞추기 위한 렌즈이다. 조리개 기구부(30)는 조리개·필터 등을 포함하고, 노광량을 조절하기 위한 기구부이다.
촬상 소자(40)는 줌 렌즈(10) 및 포커스 렌즈(20)를 통해서 입력된 화상을 전기 신호(화상 신호)로 광전 변환해서, A/D 변환부(60)에 출력한다. 또, 촬상 소자(40)는 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자이다.
A/D 변환부(60)는, 촬상 소자(40)가 CCD인 경우, 촬상 소자(40)로부터의 화상 신호(아날로그 화상 데이터)에 상관 이중 샘플링 처리를 실시하는 CDS(Correlated Double Sampling), 자동 게인 제어를 실시하는 AGC(Automatic Gain Control), A/D 변환을 실시하는 ADC(Analog Digital Conversion)로 이루어진다.
화상 신호 처리부(100)는 촬상 소자(40), A/D 변환부(60)를 통해서 디지털 변환된 화상 신호를 받고, 고정 패턴 노이즈 제거, 셰이딩(shading) 보정, 디모자이킹(베이어 필터의 센서의 경우), 시간/공간 필터 처리, 사이즈 변환, 색 보정, 감마 등의 처리를 해서 CPU(130)에 출력함과 동시에, AF 평가치 산출부(110)에 대해서 휘도 신호(Y)를 출력한다. 또한, 표시부(120)에 표시되는 화상 신호는 촬상 소자 제어부(50)에 의해 시계열적으로 변화하는 것으로 한다.
AF 평가치 산출부(110)는 화상 신호 처리부(100)로부터 입력된 휘도 신호(Y)를 토대로 AF(Automatic Focus) 평가치를 산출하고, 산출한 AF 평가치를 CPU(130)에 출력한다. 또한, 상세한 것에 대해서는 후술한다.
촬상 소자 제어부(50)는 촬상 소자(40)에 구동 신호를 주고, 노출 타이밍을 전기적으로 제어하는 전자 셔터 기능을 실현한다.
포커스 렌즈 구동부(80)는 CPU(130)로부터 공급되는 제어 신호에 따라, 도시하지 않은 펄스 모터를 구동해서, 포커스 렌즈(20)를 광축 방향을 따라 이동시킨다. 포커스 렌즈 구동부(80)는 포커스 렌즈(20)의 위치를 검출해서 CPU(130)에게 알릴 수 있는 것이지만, 그 절대 정밀도는 낮다.
줌 렌즈 구동부(90)는 CPU(130)로부터 공급되는 제어 신호에 따라, 도시하지 않은 펄스 모터를 구동해서, 줌 렌즈(10)를 광축 방향을 따라 이동시킨다.
조리개 구동부(70)는 CPU(130)로부터 공급되는 제어 신호에 따라, 조리개 기구부(30)를 구동하고, 예를 들면, 조리개 기구부(30)의 조리개 기구를 광량에 따라서 개폐한다.
또한, 각 구동부(70, 80, 90)는 기억부(140)로부터 CPU(130)에 로딩된 프로그램에 의해 제어된다.
CPU(130)는 기억부(140)로부터 로딩된 프로그램에 의해, 촬상 장치(1)의 신호 처리, 전체 제어를 행한다. 또, CPU(130)는 최대 AF 평가치 검출 수단(130a)을 갖고, 포커스 렌즈(20)를 소정의 AF 샘플링 범위 내에서 이동시키고, 1 프레임마다, AF 평가치 산출부(110)로부터 입력된 AF 평가치를 포커스 렌즈 위치 정보와 함께 기억하고, 기억한 AF 평가치 중에서, 최대 AF 평가치 검출 수단(130a)으로 검출한 최대 AF 평가치를 포커싱 포인트로 간주해서, 포커스 렌즈 구동부(80)를 통해서 포커싱시의 포커스 렌즈 위치에 포커스 렌즈(20)를 이동시킨다. 또, CPU(130)는 화상 신호 처리부(100)로부터 화상 신호의 휘도 데이터를 받아, 그것을 AE(Automatic Exposure) 평가치로서 판정하고, 조리개 구동부(70)에 지시해서, 조리개 기구부(30)의 조리개 기구를 개폐하고, 동시에 촬상 소자 제어부(50)에 지시해서, 셔터 스피드를 가변해서, 최적의 광량을 조정한다.
기억부(140)는 각종 프로그램을 기억하는 매체이다. 화상 기록 매체(150)는 촬영한 화상을 기록하는 매체이다. 조작부(160)는 셔터 버튼 입력 등을 외부로부터 지시하는 기구이다. 표시부(120)는 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display) 모니터나 유기 EL(Electro-Luminescence) 모니터가 사용된다. 또, 표시부(120)는 사람의 손가락의 접촉을 감지하는 터치 패널식이어도 상관없다.
[AF 평가치 산출부의 제어 구성]
다음으로, 본 발명의 일실시 형태에 따른 촬상 장치(1)의 AF 평가치 산출부(110)의 제어 구성에 대해, 도 2를 참조해서 설명한다. 도 2는 본 발명의 일실시 형태에 따른 촬상 장치의 AF 평가치 산출부의 구성의 일례를 나타내는 블럭도이다.
본 발명의 AF 평가치 산출부(110)는 HPF(High-pass filter)(111)와, 절대치화 처리부(112)와, 고휘도 영역 판정부(115)와, 대역 판정부(116)와, 시간 차분 추출부(118)와, 가산 판정부(117)와, 동일 프레임내 적분 회로(114)와, 포커스 게이트 신호 생성부(113)로 구성되어 있다.
HPF(111)는 화상 신호 처리부(100)로부터 입력된 1 프레임의 전체 화소의 휘도 신호(Y)에 대해서, 1 화소마다 수평 방향의 고주파 성분을 산출한다. 일례로서, 휘도 신호(Y)의 시간 미분에 의해, 수평 방향으로 인접하는 화소의 휘도의 차분을 얻어, 미분 신호(dY/dt)로서 출력한다.
절대치화 처리부(112)는 미분 신호 성분의 크기를 추출하기 위해, HPF(111)로부터 입력된 미분 신호(dY/dt)를 절대치화하고, 미분 신호치(|dY/dt|)로서 가산 판정부(117), 대역 판정부(116) 및 시간 차분 추출부(118)에 출력한다.
고휘도 영역 판정부(115)는 화상 신호 처리부(100)로부터 입력된 휘도 신호(Y)로부터, 역광 신에 있어서의 고휘도 영역으로 볼 수 있는 화소치의 특징을 추출해서, 고휘도 영역의 유무를 판정하고, 고휘도 영역 정보를 대역 판정부(116)에 출력한다. 예를 들면, 휘도가 (포화 레벨 부근의) 제 1 소정치 이상이고 또한 (수평 방향의) 인접 화소와의 차이가 제 2 소정치 이하인 화소의 덩어리(블랍; blob)이며, 그 주변의 휘도가 제 3 소정치 이하인 경우에, 고휘도 영역으로 판정한다. 포커스 이동중에 한번 판정한 고휘도 영역을 기억하고, 기억한 영역 주변에서 제 1 소정치를 조금씩 내림으로써, 비포커싱으로 이동해도 고휘도 영역의 검출을 유지할 수 있도록 하면 좋다.
고휘도 영역 판정부(115)는 보다 많은 스폿 광을 고휘도 영역으로서 검출하는 것이 바람직하지만, 고휘도 영역에 스폿 광 이외의 것(피사체)이 다소 포함되어도 문제없다. 또, 현재의 처리 프레임에서 리얼타임으로 고휘도 영역을 판정할 수 없는 경우는, 1개 이전의 프레임에 근거하는 판정 결과를 출력해도 좋다.
대역 판정부(116)는 절대치화 처리부(112)로부터의 미분 신호치를 토대로, 각 고휘도 영역의 윤곽 성분의 주파수 대역 판정을 행하여, 가산 판정부(117)에 출력한다. 대역 판정은, 대역 판정부(116) 내에 HPF나 미분 회로를 마련해서 입출력의 진폭을 비교하는 방법 외에, HPF(111)로부터의 미분 신호에 있어서 정(또는 부)의 값이 연속하는 횟수나, 미분 신호의 이동 평균치 등에 의해서도 판정할 수 있다. HPF(111)로부터 대역 판정부(116)까지는 화소마다 동작한다.
시간 차분 추출부(118)는 절대치화 처리부(112)로 입력된 미분 신호치를 1 프레임분 기억하는 메모리를 갖고, 미분 신호치의 프레임간의 시간적 변화량을 추출해서, 가산 판정부(117)에 출력한다. 이 시간적 변화량은 각 고휘도 영역의 윤곽에서만 추출할 수 있으면 충분하고, 메모리는 각 고휘도 영역 부근만을 기록하도록 해도 좋다.
포커스 게이트 신호 생성부(113)는 포커스 검파 에어리어를 나타내는 포커스 게이트 신호를 생성하고, 동일 프레임내 적분 회로(114)에 출력한다.
가산 판정부(117)는 대역 판정부(116)로부터의 대역 판정 정보에 근거해서, 절대치화 처리부(112)로부터 입력된 미분 신호치에 대해서, 피사체로부터 유래하는 고역의 미분 신호치는 가산하고, 하이라이트 영역의 윤곽으로부터 유래하는 저역의 미분 신호치는 가산하지 않도록 제어한다.
동일 프레임내 적분 회로(114)는 포커스 게이트 신호 생성부(113)로부터 입력된 포커스 게이트 신호에 근거해서, 가산 판정부(117)로부터 입력된 동일 프레임내의 미분 신호치를 적분해서, 프레임 기간마다 AF 평가치로서 CPU(130)에 출력한다.
[AF 평가치 산출부의 동작]
다음으로, AF 평가치 산출부(110)의 동작에 대해, 도 2 및 도 3을 참조해서 설명한다.
도 3은 포커스 렌즈를 소정의 스피드로 움직이면서 어두운 곳에서 역광 신을 촬상했을 때의 화상의 예이다.
도 3(a)은 촬상 장치(1)가 포커싱시에 어두운 곳에서 역광 신을 촬상한 화상(500)이며, 501은 조명광에 의한 고휘도 영역을, 502는 포커스해야 할 소정의 피사체를 나타내고 있다. 도 3(b)은 도 3(a)의 화상(500)을 HPF 처리한 미분 화상(510)이며, 511은 조명광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분을, 512는 포커스해야 할 소정의 피사체(502)에 의해 형성된 윤곽 성분을 나타내고 있다. 여기서, 조명광과 피사체는 촬상 장치(1)로부터 대략 동일 거리에 존재하고 있는 것으로 한다.
또, 도 3(c)은 촬상 장치(1)가 비포커싱시에 어두운 곳에서 역광 신을 촬상한 화상(520)이며, 521은 조명광에 의한 고휘도 영역을 나타내고 있고, 도 3(d)은 도 3(c)의 화상(520)을 HPF(111)에 의해 시간 미분한 화상(530)이며, 531은 조명광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분을 나타내고 있다.
또, 도 3(e)은 도 3(c)보다 포커싱 위치로부터 더 멀어진 비포커싱시에 어두운 곳에서 역광 신을 촬상한 화상(540)이며, 541은 조명광에 의한 고휘도 영역을 나타내고 있고, 도 3(f)은 도 3(e)의 화상(540)을 HPF(111)에 의해 시간 미분한 화상(550)이며, 551은 조명광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분을 나타내고 있다.
도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 조명광에 대해서 포커싱하면, 조명광에 의한 고휘도 영역(501)은 비교적 좁고, 또한, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 암부에 있어, 소정의 피사체에 의해 형성된 윤곽 성분(512)은 피사체가 갖는 디테일에 의해 비교적 고휘도 영역의 주파수 성분이 될 수 있다.
또, 촬상 장치(1)가 비포커싱시에는, 도 3(c) 및 도 3(e)에 나타내는 바와 같이, 조명광에 의한 고휘도 영역(521 및 541)은 원형으로 넓어진다. 어두운 곳 촬영시는 조리개 기구부(30)의 조리개는 최대로 열리기 때문에, 고휘도 영역(521)의 형상은 조리개의 형상에 관계없이 둥글게 되고(구슬 보케(bokeh)), 내부의 휘도는 비교적 일정하고, 윤곽에 있어서 영역(521)의 내측으로부터 외측을 향해 휘도가 최대치로부터 최소치 부근까지 크게 변화(감소)하지만, 그 변화는 비교적 완만(단조)하다. 또, 도 3(d) 및 도 3(f)에 나타내는 바와 같이, 조명광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분(531 및 551)은 폭이 넓고, 비교적 저휘도 영역의 주파수 성분으로 될 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 고휘도 영역 판정부(115)가 역광 신으로 볼 수 있는 화소치의 특징을 추출한다. 또, 본래 포커스 위치를 맞추고자 하는 소정의 피사체의 윤곽 성분(512)(도 3(b) 참조)은 비교적 고휘도 영역인데 대해, 오류 검출의 요인이 되는 조명광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분(511, 531 및 551)(도 3(b), (d), (f) 참조)은 비교적 저휘도 영역인 것에 착안해서, 대역 판정부(116)는 저휘도 영역측의 포커스 미분 신호치가 조명광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분(511, 531 및 551)으로 판정한다. 가산 판정부(117)에서는, 저역측의 포커스 미분 신호치를 AF 평가치로서의 가산 대상으로부터 제외하고, 포커스해야 할 피사체의 윤곽 성분인 고휘도 영역측의 포커스 미분 신호치만을 가산 대상으로 한다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 포커싱 위치로부터 포커스 위치의 어긋남량이 증대함에 따라, 조명광에 의한 고휘도 영역(501, 521 및 541)도 그 넓이가 확대하기 때문에, 상기 윤곽 성분(511, 531 및 551)도 증대한다. 즉, 본래의 포커스 평가치와 반대의 거동을 나타낸다.
이때, CPU(130)에서 포커스 렌즈(20)의 포커스 위치 정보의 시간적 변화량을 검출함과 동시에, 조명광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분의 시간적 변화량을 검출하면, 양자의 차분의 상관 관계로부터 (단조 증가인 경우) 어두운 곳에서의 역광 신인 것으로 추정할 수 있다고 생각된다. 시간 차분 추출부(118)가 이것에 관한 처리를 행한다.
[AF 평가치 산출부에서의 신호 처리]
다음으로, 본 발명의 일실시 형태에 따른 촬상 장치(1)의 AF 평가치 산출부(110)에서의 신호 처리에 대해, 도 4를 참조해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 일실시 형태에 따른 촬상 장치의 AF 평가치 산출부에서의 신호 처리를 나타내는 흐름도이다.
포커스 검파 에어리어(1 프레임)에 있어서, 1 화소마다 휘도 신호(Y)의 화소치가 최대치에 도달하고 있는지 여부의 판정을 행하고(스텝 S101), 화소치가 최대치에 도달하고 있는 경우(YES), 처리를 스텝 S102로 진행하고, 화소치가 최대치에 도달하지 않는 경우(NO), 처리를 스텝 S105로 진행한다.
다음으로, 스텝 S101에서 휘도 신호의 화소치가 최대치에 도달하는 경우에는, 최대 화소치의 화소에 인접하는 화소의 화소치도 최대 화소치인지(화소치의 차분이 0), 즉, 최대 화소치가 연속하고 있는지 여부의 판정을 행하고(스텝 S102), 해당하고 있으면(YES), 어두운 곳에서의 역광 신에서의 조명광에 의한 고휘도 영역의 특징으로서 추출한다.
통상의 자동 노광 제어에서는, 오토 포커스 검출 대상이 되는 화소 영역에 있어서의 휘도 신호의 화소치의 적산치는 적정치(적정한 영상 출력 레벨)로 설정되어 있는 것이 많기 때문에, 최대 화소치(명부·고휘도 영역)와 검출 화소 전체의 가산 평균치의 사이에 일정한 차이가 생기므로, 양자의 화소치를 비교하고, 화소치의 차분이 일정 이상인지 여부를 판정하고(스텝 S103), 해당하는 경우, 고휘도 영역과 저휘도 영역이 병존하고 있는 것으로 되고, 역광 신에서의 조명광에 의한 고휘도 영역과 주변 암부의 저휘도 영역이 존재하는 휘도 분포인 것으로 판단한다.
또한, 검출 정밀도를 높이는 수단으로서, 포커싱시의 어두운 곳에서의 역광 신의 시간 미분 화상에 있어서의 조명광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분(511 및 531)의 차분 및 윤곽 성분(531 및 551)의 차분을 비교하여, 항상 정(+)인지를 판정하고, 또한 해당 시각의 포커스 렌즈(20)의 포커스 위치 정보의 차분도 동시에 검출하고, 양자의 상관 관계로부터, 포커스 위치 정보의 차분에 대해서 상기 윤곽 성분의 차분량이 단조 증가인지를 판정한다(스텝 S104).
즉, “포커스 위치가 포커싱 포인트로부터 비포커싱 포인트로 이동하고 있을 때, 저휘도 영역측의 포커스 미분 신호치의 변화량이 항상 정(+)(단조 증가)이다”의 판단은 포커스 위치의 피크 위치(포커싱 위치) 정보와 포커스 위치의 변화량 정보로부터, 포커싱 위치에 접근하고 있는지, 또는 포커싱 위치로부터 멀어지고 있는지의 판단을 행한다.
또한, 피크 위치(포커싱 위치) 정보의 취득 수단에 대해서는, AF 실행전에 고휘도 영역측의 포커스 미분 신호치의 프레임내 적분치가 피크로 될 때 포커스 위치 정보로서 일단 CPU(130) 측에 기록해 둔다.
또한, 대역 판정부(116)에서 저휘도 영역 부근인 것으로 판정된 경우(스텝 S106), 해당 포커스 미분 신호치는 AF 평가치로서는 무효인 값으로서 취급하고 가산 대상으로부터 제외한다(스텝 S107). 한편, 해당하지 않는 경우는, 종래대로, 포커스 검파 에어리어 내이면, AF 평가치로서 가산한 후(스텝 S105), 동일 프레임내 적분 회로(114)에서 동일 프레임내의 포커스 미분 신호치를 적분하고, 프레임 기간마다 AF 평가치로서 CPU(130)에 출력한다(스텝 S108).
또한, 상술한 바와 같이, CPU(130)에서는, 포커스 렌즈(20)의 위치를 소정의 AF 샘플링 범위 내에서 변화시키고, 1 프레임마다, AF 평가치 산출부(110)로부터 입력된 AF 평가치를 포커스 렌즈 위치 정보와 함께 기억하고, 기억한 AF 평가치 중에서, 최대 AF 평가치 검출 수단(130a)에서 검출한 최대 AF 평가치를 포커싱 포인트로 간주해서, 포커스 렌즈 구동부(80)를 통해서 포커싱시의 포커스 렌즈 위치에 포커스 렌즈(20)를 이동시킨다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시 형태에 따른 촬상 장치에 의하면, 촬상해야 할 피사체의 근처에 스폿 광 등의 조명광이 존재하는 어두운 곳에서의 역광 신을 촬상하는 경우에, 피사체의 윤곽 성분의 포커스 미분 신호만이 적분 가산되고, AF 평가치의 극대치가 포커싱시에 보여지는 본래의 피사체의 윤곽 성분의 피크로 매우 근접할 수 있고, 조명광 등에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역간의 경계에 의한 콘트라스트 차분의 영향을 저감하고, 포커스 검파 성능의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태의 구성 및 동작은 예이며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경해서 실행할 수 있다. 예를 들면, 고휘도 영역의 윤곽으로부터 유래하는 미분 신호를 적분으로부터 제외하는 대신에, 고휘도 영역의 윤곽으로부터 유래하는 미분 신호만을 적분해서, 모든 윤곽 성분의 적분 결과로부터 감산해도, 계산으로서는 등가이다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명은 오토 포커스 기능을 갖는 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라를 제조하는 산업에서 이용된다.
1 : 촬상 장치 10 : 줌 렌즈
20 : 포커스 렌즈 30 : 조리개 기구부
40 : 촬상 소자 50 : 촬상 소자 제어부
60 : A/D 변환부 70 : 조리개 구동부
80 : 포커스 렌즈 구동부 90 : 줌 렌즈 구동부
100 : 화상 신호 처리부 110 : AF 평가치 산출부
111 : HPF 112 : 절대치화 처리부
113 : 포커스 게이트 신호 생성부 114 : 동일 프레임내 적분 회로
115 : 고휘도 영역 판정부 116 : 대역 판정부
117 : 가산 판정부 118 : 시간 차분 추출부
120 : 표시부 130 : CPU
130a : 최대 AF 평가치 검출 수단 140 : 기억부
150 : 화상 기록 매체 160 : 조작부
500 : 포커싱시의 어두운 곳에서의 역광 신 화상
501 : 조명광에 의한 고휘도 영역
502 : 포커스해야 할 소정의 피사체 510 : 시간 미분 화상
511 : 조명광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분
512 : 포커스해야 할 소정의 피사체(502)의 윤곽 성분
520 : 비포커싱시의 어두운 곳에서의 역광 신 화상
521 : 조명광에 의한 고휘도 영역 530 : 시간 미분 화상
531 : 조명광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분
540 : 추가로 비포커싱시(특히 Near단 부근)의 어두운 곳에서의 역광 신 화상
541 : 조명광에 의한 고휘도 영역 550 : 시간 미분 화상
551 : 조명광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분

Claims (3)

  1. 포커스 렌즈에 의해 결상된 피사체 상을 촬상 소자에서 광전 변환하고, 얻어진 화상 신호에 포함되는 휘도 신호의 고주파수 성분을 취득하고, 취득한 휘도 신호를 시간 미분해서 생성한 포커스 미분 신호로부터 포커스 미분 신호치를 구하고, 상기 포커스 미분 신호치를 1 프레임 기간 내에 적분해서 AF 평가치를 산출하는 AF 평가치 산출부와, 상기 AF 평가치 산출부로부터 입력된 AF 평가치를 기본으로 해서, 상기 AF 평가치가 최대로 되도록 상기 포커스 렌즈의 위치를 동작 제어하는 제어부를 구비한 촬상 장치로서,
    상기 AF 평가치 산출부는,
    각 화소치의 특징을 추출하고, 어두운 곳에서의 역광 신인지 여부를 판단하는 고휘도 영역 판정부와,
    피사체의 윤곽 성분의 대역 판정을 행하는 대역 판정부
    를 가지며,
    상기 대역 판정부에서는, 상기 고휘도 영역 판정부가 어두운 곳에서의 역광 신으로 판단한 경우에, 역광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분에서의 저휘도 영역측의 포커스 미분 신호치를 상기 적분의 대상으로부터 제외하고, 포커스해야 할 피사체의 윤곽 성분에서의 고휘도 영역측의 포커스 미분 신호치만을 상기 적분의 대상으로 해서 상기 AF 평가치를 산출하는
    것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고휘도 영역 판정부는, 상기 포커스 렌즈의 위치 정보의 시간적 변화량과, 상기 역광에 의한 고휘도 영역과 저휘도 영역의 경계에 의해 형성된 윤곽 성분의 시간적 변화량의 차분의 상관 관계에 근거해서, 어두운 곳에서의 역광 신인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 AF 평가치 산출부로부터 입력된 상기 AF 평가치를 상기 포커스 렌즈의 위치 정보와 함께 기억하는 기억부를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
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