(57)【要約】【課題】合焦のためのＡＦレンズの移動方向を判定すること。【解決手段】制御装置１０４は、入力画像内からエッジを検出して、エッジを含んだエッジ領域画像を抽出し、抽出したエッジ領域画像を用いて、軸上色収差に基づいてＡＦレンズの移動方向を判定する。【選択図】図１
2011145345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸上色収差をもつ光学系が形成する被写体像を入力画像として入力する画像入力手段と、
前記画像入力手段により入力された前記入力画像内からエッジを検出するエッジ検出手段と、
前記入力画像内から前記エッジ検出手段により検出されたエッジを含んだエッジ領域画像を抽出するエッジ領域画像抽出手段と、
前記エッジ領域画像抽出手段により抽出された前記エッジ領域画像を用いて、前記軸上色収差に基づいて前記光学系が有する焦点調節用レンズの移動方向を判定するレンズ移動方向判定手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記エッジ領域画像抽出手段により抽出された前記エッジ領域画像を対象として、エッジの両側の色差を無くすように色補正を行う色補正手段をさらに備え、
前記レンズ移動方向判定手段は、前記色補正手段によって色補正が行なわれた後の前記エッジ領域画像を用いて前記焦点調節用レンズの移動方向を判定することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記色補正手段は、前記エッジの両側の領域における各色成分の色比が所定の値になるように正規化することによって、前記色補正を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の撮像装置において、
前記色補正手段によって色補正が行なわれた後の前記エッジ領域画像を対象として、倍率色収差の補正を行う倍率色収差補正手段をさらに備え、
前記レンズ移動方向判定手段は、前記倍率色収差補正手段によって倍率色収差の補正が行なわれた後の前記エッジ領域画像を用いて前記焦点調節用レンズの移動方向を判定することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置において、
前記倍率色収差補正手段は、前記エッジ領域画像内における各色成分のエッジ強度を示すチャートを、該チャートの各色成分間のずれ量を減少させるように移動させることによって、倍率色収差の補正を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記エッジ領域画像抽出手段により抽出された前記エッジ領域画像を前記焦点調節用レンズの移動方向の判定に利用することができるか否かを判定する利用可否判定手段をさらに備え、
前記レンズ移動方向判定手段は、前記利用可否判定手段によって利用可能と判定された前記エッジ領域画像を用いて前記焦点調節用レンズの移動方向を判定することを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像装置において、
前記利用可否判定手段は、前記エッジ領域画像内における各色成分のエッジ強度を示すチャートのずれ量が所定のずれ量よりも小さい場合に、そのエッジ領域画像を利用可能であると判定することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記レンズ移動方向判定手段は、前記エッジ領域画像を対象として前記焦点調節用レンズの移動方向を判定するために用いる指標値を算出し、前記指標値と設定された閾値とを比較することによって、前記焦点調節用レンズの移動方向を判定することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項８に記載の撮像装置において、
前記レンズ移動方向判定手段は、前記エッジ領域画像の各色成分のうち、前記軸上色収差が他の色成分とは異なる色成分についての色比に基づいて前記指標値を算出することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の撮像装置において、
過去の前記指標値の履歴を記録する履歴記録手段をさらに備え、
前記レンズ移動方向判定手段は、前記履歴記録手段により記録された前記指標値の履歴に基づいて、前記閾値を設定することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次のようなオートフォーカス装置が知られている。このオートフォーカス装置は、光の色収差を利用してレンズの焦点位置ズレを検出し、検出結果に基づいて焦点調整を行って各色光のぼけを修正する（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１３８３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のオートフォーカス装置では、ＡＦレンズの位置が合焦位置に対して光軸方向のどちらの方向にずれているかを検出することができず、合焦させるためのＡＦレンズの移動方向の判定精度が低かった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による撮像装置は、軸上色収差をもつ光学系が形成する被写体像を入力画像として入力する画像入力手段と、画像入力手段により入力された入力画像内からエッジを検出するエッジ検出手段と、入力画像内からエッジ検出手段により検出されたエッジを含んだエッジ領域画像を抽出するエッジ領域画像抽出手段と、エッジ領域画像抽出手段により抽出されたエッジ領域画像を用いて、軸上色収差に基づいて光学系が有する焦点調節用レンズの移動方向を判定するレンズ移動方向判定手段とを備えることを特徴とする。
本発明では、エッジ領域画像抽出手段により抽出されたエッジ領域画像を対象として、エッジの両側の色差を無くすように色補正を行う色補正手段をさらに備え、レンズ移動方向判定手段は、色補正手段によって色補正が行なわれた後のエッジ領域画像を用いて焦点調節用レンズの移動方向を判定するようにしてもよい。
色補正手段は、エッジの両側の領域における各色成分の色比が所定の値になるように正規化することによって、色補正を行うようにしてもよい。
色補正手段によって色補正が行なわれた後のエッジ領域画像を対象として、倍率色収差の補正を行う倍率色収差補正手段をさらに備え、レンズ移動方向判定手段は、倍率色収差補正手段によって倍率色収差の補正が行なわれた後のエッジ領域画像を用いて焦点調節用レンズの移動方向を判定するようにしてもよい。
倍率色収差補正手段は、エッジ領域画像内における各色成分のエッジ強度を示すチャートを、該チャートの各色成分間のずれ量を減少させるように移動させることによって、倍率色収差の補正を行うようにしてもよい。
エッジ領域画像抽出手段により抽出されたエッジ領域画像を焦点調節用レンズの移動方向の判定に利用することができるか否かを判定する利用可否判定手段をさらに備え、レンズ移動方向判定手段は、利用可否判定手段によって利用可能と判定されたエッジ領域画像を用いて焦点調節用レンズの移動方向を判定するようにしてもよい。
利用可否判定手段は、エッジ領域画像内における各色成分のエッジ強度を示すチャートのずれ量が所定のずれ量よりも小さい場合に、そのエッジ領域画像を利用可能であると判定するようにしてもよい。
レンズ移動方向判定手段は、エッジ領域画像を対象として焦点調節用レンズの移動方向を判定するために用いる指標値を算出し、指標値と設定された閾値とを比較することによって、焦点調節用レンズの移動方向を判定するようにしてもよい。
レンズ移動方向判定手段は、エッジ領域画像の各色成分のうち、軸上色収差が他の色成分とは異なる色成分についての色比に基づいて指標値を算出するようにしてもよい。
過去の前記指標値の履歴を記録する履歴記録手段をさらに備え、レンズ移動方向判定手段は、履歴記録手段により記録された指標値の履歴に基づいて、閾値を設定するようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ＡＦレンズの移動方向を高精度に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】カメラ１００の一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】焦点位置検出処理の流れを示すフローチャート図である。
【図３】エッジ領域とエッジ背景領域の設定例を示す図である。
【図４】各色成分ごとのエッジ強度と色比の具体例を示す図である。
【図５】ＡＦレンズの移動方向の判定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本実施の形態におけるカメラの一実施の形態の構成を示すブロック図である。カメラ１００は、操作部材１０１と、レンズ１０２と、撮像素子１０３と、制御装置１０４と、メモリカードスロット１０５と、モニタ１０６とを備えている。操作部材１０１は、使用者によって操作される種々の入力部材、例えば電源ボタン、レリーズボタン、ズームボタン、十字キー、決定ボタン、再生ボタン、削除ボタンなどを含んでいる。
【０００９】
レンズ１０２は、複数の光学レンズから構成されるが、図１では代表して１枚のレンズで表している。また、レンズ１０２を構成するレンズには、後述するＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ／自動焦点調整）のためのＡＦレンズ（焦点調節用レンズ）が含まれる。撮像素子１０３は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサーであり、レンズ１０２により結像した被写体像を撮像する。そして、撮像によって得られた画像信号を制御装置１０４へ出力する。
【００１０】
制御装置１０４は、撮像素子１０３から入力された画像信号に基づいて所定の画像形式、例えばＪＰＥＧ形式の画像データ（以下、「本画像データ」と呼ぶ）を生成する。また、制御装置１０４は、生成した画像データに基づいて、表示用画像データ、例えばサムネイル画像データを生成する。制御装置１０４は、生成した本画像データとサムネイル画像データとを含み、さらにヘッダ情報を付加した画像ファイルを生成してメモリカードスロット１０５へ出力する。
【００１１】
メモリカードスロット１０５は、記憶媒体としてのメモリカードを挿入するためのスロットであり、制御装置１０４から出力された画像ファイルをメモリカードに書き込んで記録する。また、メモリカードスロット１０５は、制御装置１０４からの指示に基づいて、メモリカード内に記憶されている画像ファイルを読み込む。
【００１２】
モニタ１０６は、カメラ１００の背面に搭載された液晶モニタ（背面モニタ）であり、当該モニタ１０６には、メモリカードに記憶されている画像やカメラ１００を設定するための設定メニューなどが表示される。また、制御装置１０４は、使用者によってカメラ１００のモードが撮影モードに設定されると、撮像素子１０３から時系列で取得した画像の表示用画像データをモニタ１０６に出力する。これによってモニタ１０６にはスルー画が表示される。
【００１３】
制御装置１０４は、ＣＰＵ、メモリ、およびその他の周辺回路により構成され、カメラ１００を制御する。なお、制御装置１０４を構成するメモリには、ＳＤＲＡＭやフラッシュメモリが含まれる。ＳＤＲＡＭは、揮発性のメモリであって、ＣＰＵがプログラム実行時にプログラムを展開するためのワークメモリとして使用されたり、データを一時的に記録するためのバッファメモリとして使用される。また、フラッシュメモリは、不揮発性のメモリであって、制御装置１０４が実行するプログラムのデータや、プログラム実行時に読み込まれる種々のパラメータなどが記録されている。
【００１４】
本実施の形態では、制御装置１０４は、撮像素子１０３からスルー画の入力が開始されると、ＡＦ（Ａｕｔｏフォーカス／自動焦点調節）処理を実行して、スルー画表示中に継続して焦点調節を行うことによって、スルー画表示中の常時ＡＦ制御を行う。具体的には、制御装置１０４は、入力画像であるフレーム内からエッジを検出し、検出したエッジに基づいて、レンズ１０２に含まれるＡＦレンズの現在の位置が合焦位置から光軸方向のどちらの方向にずれているかを判定する。そして、制御装置１０４は、上記判定結果に基づいてＡＦレンズを合焦位置方向へ移動させるように、ＡＦレンズの光軸方向の移動方向を決定する。
【００１５】
具体的には、撮像素子１０３から入力されるフレームは、ＲＧＢ表色系で表される画像である場合には、ＲＧＢの各色成分ごとの軸上色収差の違いにより、各色成分の光軸上の合焦位置は異なる。このような各色成分ごとの光軸上の合焦位置が軸上色収差によって異なることを加味して、入力画像内のエッジ画像に基づいて、現在のＡＦレンズ位置が合焦位置から光軸方向のどちらの方向にずれているかを判定し、スルー画表示中の常時ＡＦ制御を実現する。
【００１６】
図２は、本実施の形態におけるスルー画表示中に常時ＡＦ制御を行なうための焦点位置検出処理の流れを示すフローチャートである。図２に示す処理は、撮像素子１０３からスルー画の入力が開始されると起動するプログラムとして、制御装置１０４によって実行される。
【００１７】
ステップＳ１０において、制御装置１０４は、撮像素子１０３から入力される画像データ（入力画像）を読み込んで、ステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、制御装置１０４は、入力画像を対象としてエッジ検出を行なう。その後、ステップＳ３０へ進み、制御装置１０４は、ステップＳ２０におけるエッジ検出処理の結果、入力画像内からエッジが検出されたか否かを判断する。ステップＳ３０で否定判断した場合には、ステップＳ１５０へ進み、制御装置１０４は、ＡＦレンズの移動方向の判定は不可能であると判断して、処理を終了する。これに対して、ステップＳ３０で肯定判断した場合には、ステップＳ４０へ進む。
【００１８】
ステップＳ４０では、制御装置１０４は、入力画像内から、検出されたエッジを含んだ所定のエッジ領域の画像をエッジ領域画像として抽出する。ここで、入力画像内から複数のエッジが検出された場合には、複数のエッジ領域画像が抽出されることになる。その後、ステップＳ５０へ進み、制御装置１０４は、ステップＳ４０で抽出したエッジ領域画像を対象として色補正を行う。具体的には、制御装置１０４は、図３に示すように、エッジ領域３ａ内にエッジ背景領域３ｂおよび３ｃを設定し、エッジ背景領域３ｂとエッジ背景領域３ｃとにおいて、各色成分の比が所定の値になるように正規化を行なうことにより色補正を行う。すなわち、制御装置１０４は、エッジの両側の色差を無くすように色補正を行う。
【００１９】
例えば、エッジ領域３ａとエッジ背景領域３ｃの境界位置（横方向（Ｘ方向）の座標値＝６０）から、エッジ領域３ａとエッジ背景領域３ｂの境界位置（横方向（Ｘ方向）の座標値＝１４０）までのエッジ強度が図４（ａ）に示すように変化している場合について説明する。この場合、各色成分の比（色比）、すなわちＲ／Ｇ、Ｒ／Ｂ、Ｇ／Ｂは、図４（ｂ）に示すようになり、エッジ領域３ａとエッジ背景領域３ｂとの境界における色比（エッジ背景領域３ｂの色比）と、エッジ領域３ａとエッジ背景領域３ｃとの境界における色比（エッジ背景領域３ｃの色比）は、各色比ごとに異なった値となっている。本実施の形態では、例えば、エッジ背景領域３ｂの色比とエッジ背景領域３ｃの色比とがいずれも１になるように正規化を行う。これによって、各色比は図４（ｄ）に示すように正規化される。なお、図４（ｃ）は、色補正を行った後の各色成分のエッジ強度を示している。
【００２０】
その後、ステップＳ６０へ進み、制御装置１０４は、エッジ領域画像を対象として倍率色収差の補正を行う必要があるか否かを判断する。具体的には、制御装置１０４は、入力画像内におけるエッジの向きに応じて、そのエッジ領域画像に対して倍率色収差の補正を行う必要があるか否かを判断する。ステップＳ６０で否定判断した場合には、後述するステップＳ８０へ進む。これに対して、ステップＳ６０で肯定判断した場合には、ステップＳ７０へ進む。
【００２１】
ステップＳ７０では、制御装置１０４は、エッジ領域画像を対象とした倍率色収差の補正を行う。具体的には、制御装置１０４は、図４（ｅ）に示すように、図４（ｃ）に示した各色成分のエッジ強度を表すチャートをｘ軸方向にずれ量を減少させるように平行移動させることによって倍率色収差の補正を行う。その結果、図４（ｄ）に示した各色比は図４（ｆ）に示すように変化する。その後、ステップＳ８０へ進む。
【００２２】
ステップＳ８０では、制御装置１０４は、ステップＳ２０で検出した複数のエッジの中から、ＡＦレンズの移動方向を判定するために利用することができるエッジを選別する。具体的には、制御装置１０４は、倍率色収差を補正した後の図４（ｆ）に示したチャートにおいて、各色成分のエッジ強度を表すチャートのずれ量が所定のずれ量よりも小さい場合には、そのエッジ領域画像内のエッジは、ＡＦレンズの移動方向を判定するために利用することができると判定する。あるいは、制御装置１０４は、上述した各色比のうち、軸上色収差が他の色成分とは異なる色成分を含む少なくとも２種の色成分のエッジ強度にコントラストの差があれば、そのエッジ領域画像内のエッジは、ＡＦレンズの移動方向を判定するために利用することができると判定する。例えば、Ｒの軸上色収差が、ＧおよびＢの軸上色収差と異なる場合には、Ｒと、少なくともＧとＢのどちらかのエッジ強度にコントラストの差があれば、そのエッジは利用可能と判定する。
【００２３】
その後、ステップＳ９０へ進み、制御装置１０４は、ステップＳ８０での選別の結果、ＡＦレンズの移動方向を判定するために利用することができるエッジが存在するか否かを判断する。ステップＳ９０で否定判断した場合には、上述したステップＳ１５０へ進む。これに対して、ステップＳ９０で肯定判断した場合には、ステップＳ１００へ進む。
【００２４】
ステップＳ１００では、制御装置１０４は、ＡＦレンズの移動方向を判定するために用いる閾値を設定する。本実施の形態では、後述するように、判定に用いるエッジ領域画像内の一定範囲における色比の平均値と、閾値とを比較してＡＦレンズの移動方向を判定するため、ここでは閾値とする色比の設定を行う。なお、閾値は、あらかじめ所定の値、例えば０．０５が設定されており、これをそのまま用いるようにしてもよいし、エッジの色や明るさに基づいて設定するようにしてもよい。また、判定に用いるエッジ領域画像内の一定範囲における色比の積分値と、閾値とを比較してＡＦレンズの移動方向を判定することも可能であり、この場合には、比較対象が積分値であることを加味した閾値が設定される。
【００２５】
その後、ステップＳ１１０へ進み、上述した色補正処理や倍率色収差補正処理を行った後のエッジ領域画像に基づいて、ＡＦレンズの移動方向の判定に用いる指標値としての色比の平均値を算出する。具体的には、制御装置１０４は、図４（ｆ）に示した倍率色収差補正後の各色比のうち、軸上色収差が他の色成分とは異なる色成分についての色比について、ｘ軸方向の一定範囲、例えば８０≦ｘ≦１００の間を対象として色比を平均して指標値を算出する。例えば、制御装置１０４は、Ｒの軸上色収差が、ＧおよびＢの軸上色収差と異なる場合には、Ｒ／ＧとＲ／Ｂとについて指標値を算出する。
【００２６】
その後、ステップＳ１２０へ進み、制御装置１０４は、算出した指標値と閾値とを比較して、合焦させるためのＡＦレンズの移動方向を判定する。例えば、閾値として０．０５があらかじめ設定されている場合には、図５（ｂ）に示すように、指標値である色比の平均値が１±０．０５の範囲内にあれば、制御装置１０４は、合焦状態にあると判断してＡＦレンズを移動させないと判定する。これに対して、図５（ａ）に示すように、指標値である色比の平均値が、１．０５より大きければ、制御装置１０４は、後ピンであると判断してＡＦレンズを合焦方向へ移動させると判定する。また、図５（ｃ）に示すように、指標値である色比の平均値が、０．９５より小さければ、制御装置１０４は、前ピンであると判断してＡＦレンズを合焦方向へ移動させる。
【００２７】
その後、ステップＳ１３０へ進み、制御装置１０４は、ステップＳ１２０において、ＡＦレンズの移動方向を判定できたか否かを判断する。ステップＳ１３０で否定判断した場合には、上述したステップＳ１５０へ進む。これに対して、ステップＳ１３０で肯定判断した場合には、ステップＳ１４０へ進む。ステップＳ１４０では、制御装置１０４は、ＡＦレンズを駆動させるためのモータにステップＳ１２０で判定したＡＦレンズの移動方向を出力することによって、ＡＦレンズを合焦方向へ移動させる。その後、処理を終了する。
【００２８】
以上説明した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）制御装置１０４は、入力画像内からエッジを検出して、エッジを含んだエッジ領域画像を抽出し、抽出したエッジ領域画像を用いて、軸上色収差に基づいてＡＦレンズの移動方向を判定するようにした。これによって、ＡＦレンズの移動方向を高精度かつ高速に判定することができる。
【００２９】
（２）制御装置１０４は、エッジ領域画像を対象として、エッジの両側の色差を無くすように色補正を行い、色補正後のエッジ領域画像を用いてＡＦレンズの移動方向を判定するようにした。これによって、ＡＦレンズの移動方向を高精度に判定することができる。
【００３０】
（３）制御装置１０４は、色補正後のエッジ領域画像を対象として、倍率色収差の補正を行い、倍率色収差補正後のエッジ領域画像を用いてＡＦレンズの移動方向を判定するようにした。これによって、ＡＦレンズの移動方向を高精度に判定することができる。
【００３１】
（４）制御装置１０４は、エッジ領域画像内における各色成分のエッジ強度を示すチャートを、該チャートの各色成分間のずれ量を減少させるように移動させることによって、倍率色収差の補正を行うようにした。これによって、高速に倍率色収差の補正を行うことができる。
【００３２】
（５）制御装置１０４は、エッジ領域画像内における各色成分のエッジ強度を示すチャートのずれ量が所定のずれ量よりも小さい場合に、そのエッジ領域画像は、ＡＦレンズの移動方向の判定に利用可能であると判定するようにした。これによって、ＡＦレンズの移動方向の判定に用いることができるエッジを的確に選別することができる。
【００３３】
（６）制御装置１０４は、エッジ領域画像を対象としてＡＦレンズの移動方向を判定するために用いる指標値を算出し、指標値と閾値とを比較することによって、ＡＦレンズの移動方向を判定するようにした。これによって、ＡＦレンズの移動方向を精度高く判定することができる。
【００３４】
―変形例―
なお、上述した実施の形態のカメラは、以下のように変形することもできる。
（１）上述した実施の形態では、制御装置１０４は、エッジ領域画像内を対象として色比を算出することによってＡＦレンズの移動方向を判定する例について説明した。しかしながら、制御装置１０４は、色比に変えて色相や彩度を用いてＡＦレンズの移動方向を判定するようにしてもよい。あるいは、色比、色相、彩度のいずれか２つ以上を組み合わせてＡＦレンズの移動方向を判定するようにしてもよい。
【００３５】
（２）上述した実施の形態では、ＡＦレンズを移動方向を判定するために用いる閾値はあらかじめ設定されているものとした。しかしながら、制御装置１０４は、過去に算出した指標値の履歴を記録しておき、この指標値の履歴に基づいて閾値を算出するようにしてもよい。例えば、制御装置１０４は、過去に算出した指標値の平均値を算出し、これを閾値として用いるようにしてもよい。
【００３６】
（３）上述した実施の形態では、本発明をカメラ１００に適用する例について説明した。しかしながら、オートフォーカス機能を備えた他の撮影装置にも本発明を適用することができる。
【００３７】
なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における構成に何ら限定されない。また、上述の実施の形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１００  カメラ、１０１  操作部材、１０２  レンズ、１０３  撮像素子、１０４  制御装置、１０５  メモリカードスロット、１０６  モニタ
【図１】
2011145345.tif 000003
【図２】
2011145345.tif 000004
【図３】
2011145345.tif 000005
【図４】
2011145345.tif 000006
【図５】
2011145345.tif 000007