(57)【要約】【課題】  この発明の課題は、簡単な構成でカメラの任意のピント状態を検出できるピント状態検出装置を提供する。【解決手段】このピント状態検出装置は、カメラの撮像画像Ｇに映った放射線模様のテストパターン３の放射線中央に生じるぼやけ領域３ａの面積が前記カメラのピント状態に応じて増減変化することを利用して、前記カメラのピント状態を検出するものであって、前記カメラにより撮像されたテストパターン３の映った撮像画像Ｇ内から、輝度信号に基づきぼやけ領域３ａを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出されたぼやけ領域３ａの面積を算出する算出手段と、前記算出手段により算出されたぼやけ領域３ａの面積の大きさに基づき、前記カメラのピント状態を検出する検出手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラの撮像画像に映った所定模様のテストパターンの所定範囲に生じるぼやけ領域の面積が前記カメラのピント状態に応じて増減変化することを利用して、前記カメラのピント状態を検出するピント状態検出装置であって、
前記テストパターンは、高輝度色領域と低輝度色領域とが、それらの少なくとも一方の幅が徐々に増大する様に交互に繰り返された模様を有しており、
前記カメラにより撮像された前記テストパターンの映った撮像画像内から、輝度信号に基づき前記ぼやけ領域を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された前記ぼやけ領域の面積を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記ぼやけ領域の面積の大きさに基づき、前記カメラのピント状態を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とするピント状態検出装置。
【請求項２】
前記抽出手段は、前記撮像画像に対して順に輪郭抽出処理、２値化処理および膨張処理を行って、前記撮像画像中から前記ぼやけ領域を抽出することを特徴とする請求項１に記載のピント状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラのピント状態を検出するピント状態検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オートフォーカス機能を持たないカメラ（例えば車載カメラ）においては、その組立段階でピント調整が必要とされる。
【０００３】
従来のピント調整装置では、カメラでテストパターンを撮像してその撮像画像の映像信号から所定帯域の周波数成分を抽出し、その周波数成分における電圧レベルが画像の精細度と対応していることに着目して、その周波数成分における電圧レベルが最大となるように、カメラのアジャスタを調整してカメラのレンズ位置を調整することで、カメラのピント状態をジャストピントに調整している。
【０００４】
この様なピント調整に関連する先行技術として特許文献１が知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９２７７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のピント調整装置では、撮像画像の映像信号中に前記所定帯域の周波数成分があまり含まれていない場合には、改めて前記所定帯域の周波数成分を撮像画像の映像信号中から抽出し直す必要があるという欠点があった。
【０００７】
この欠点の解決策として、複数の帯域の周波数成分を抽出するフィルタ回路を備えておき、そのフィルタ回路により予め複数の帯域の周波数成分を抽出し、そのうち周波数成分が十分含まれている帯域の周波数成分を用いてピント調整させる案が考えられる。
【０００８】
従来のピント調整装置および上記の案では、いずれにしても、周波数成分抽出フィルタ（即ち複雑な回路）を用いるので、装置が複雑になるという欠点があった。
【０００９】
また従来のピント調整装置では、ジャストピント以外のピント状態を検出することができなかったので、カメラのピント状態を任意のピント状態に調整することができないという欠点もあった。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、簡単な構成でカメラの任意のピント状態を検出できるピント状態検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する為に、請求項１に記載の発明は、カメラの撮像画像に映った所定模様のテストパターンの所定範囲に生じるぼやけ領域の面積が前記カメラのピント状態に応じて増減変化することを利用して、前記カメラのピント状態を検出するピント状態検出装置であって、前記テストパターンは、高輝度色領域と低輝度色領域とがそれらの少なくとも一方の幅が徐々に増大するように交互に繰り返された模様を有しており、前記カメラにより撮像された前記テストパターンの映った撮像画像内から、輝度信号に基づき前記ぼやけ領域を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された前記ぼやけ領域の面積を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記ぼやけ領域の面積の大きさに基づき、前記カメラのピント状態を検出する検出手段と、を備えるものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記抽出手段は、前記撮像画像に対して順に輪郭抽出処理、２値化処理および膨張処理を行って、前記撮像画像中から前記ぼやけ領域を抽出するものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、カメラにより撮像された放射線模様のテストパターンの映った撮像画像内から輝度信号に基づきぼやけ領域を抽出してその面積を算出し、その面積の大きさに基づきカメラのピント状態を検出するので、その面積の大きさに基づきジャストピント以外のピント状態を簡単に検出できる。
【００１４】
また、撮像画像の輝度信号に基づきぼやけ領域の面積を求めてカメラのピント状態を検出するので、即ち撮像画像の周波数成分を用いないので、従来の様に周波数成分抽出フィルタを用いずに済み、装置を簡単な構成で構成できる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、撮像画像に対して順に輪郭抽出処理、２値化処理および膨張処理を行って、撮像画像中からぼやけ領域を抽出するので、周知の画像処理技術を利用して簡単に撮像画像中からぼやけ領域を抽出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、この実施の形態に係るピント状態検出装置を用いたピント調整装置の構成概略図である。
【００１７】
このピント調整装置１は、図１の様に、オートフォーカス機能を持たないカメラ（例えば車載カメラ）５に対し、例えばその組立段階において、そのピント状態を所定のピント状態に調整するものである。
【００１８】
このピント調整装置１は、所定模様のテストパターン３と、カメラ５のレンズ位置を光軸方向に沿って前後に調整する駆動装置７と、カメラ５の撮像画像に映ったテストパターン３に基づきカメラ５のピント状態を検出するピント状態検出部（ピント状態検出装置）９と、ピント状態検出部９の検出結果に基づき、カメラ５のピント状態が所定のピント状態になる様に駆動装置７を駆動制御する制御部１１とを備える。
【００１９】
ここでは、カメラ５は、例えば、略円筒形のホルダ部５ａと、ホルダ部５ａの一端から挿入配置された光学系のレンズユニット５ｂと、ホルダ部５ａの他端から挿入配置されたＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の撮像素子５ｃとを有しており、予め定められた撮像範囲からの光をレンズユニット５ｂによって撮像素子５ｃの受光面上に結像して像を得るものである。
【００２０】
レンズユニット５ｂは、アジャスタ部５ｄによって、ホルダ部５ａに結合されている。アジャスタ部５ｄを回転させることで、ホルダ部５ａの軸方向に沿ってレンズユニット５ｂが移動する構成となっている。そして、このレンズユニット５ｂの移動によりカメラ５のピント状態が調整される。またアジャスタ部５ｄは、その外周部に駆動装置７によって従動回転可能なように従動歯車部５ｅを有している。
【００２１】
テストパターン３は、高輝度色領域と低輝度色領域とが、それらの少なくとも一方の幅が徐々に増大する様に交互に繰り返された模様を有している。具体的にはここでは、テストパターン３は、例えば図２の様に、低輝度色（例えば、黒色）領域である線状の黒色領域３Ｂと、高輝度色（例えば、白色）領域である線状の白色領域３Ｗとが放射線状に配置された放射線模様（即ちそれらの両方の幅が中心点から径方向外側に向かって徐々に増大する様に周方向に交互に繰り返された模様）をしている。
【００２２】
ピント状態検出部９は、図３の様に、カメラ５の撮像画像Ｇに映った所定模様（ここでは放射線模様）のテストパターン３の所定範囲（ここでは放射線中央）に生じるぼやけ領域３ａの面積が、カメラ５のピント状態に応じて増減変化する（即ち、カメラ５のピント状態がジャストピントに近づくほど、ぼやけ領域３ａの面積は小さくなる）ことを利用して、カメラ５のピント状態を検出する。
【００２３】
尚、テストパターン３として一般に、高輝度色領域と低輝度色領域とがそれらの少なくとも一方の幅が同方向に徐々に増大する様に交互に繰り返された模様のものを用いた場合は、カメラ５のピント状態に応じて、当該テストパターンの前記幅の比較的狭い部分にぼやけ領域が生じる。
【００２４】
このピント状態検出部９は、図１の様に、カメラ５により撮像されたテストパターン３の映った撮像画像Ｇ内から、輝度信号に基づきぼやけ領域３ａを抽出する抽出手段９ａと、抽出手段９ａにより抽出されたぼやけ領域３ａの面積を算出する算出手段９ｂと、算出手段９ｂにより算出されたぼやけ領域３ａの面積の大きさに基づき、カメラ５のピント状態を検出する検出手段９ｃとを備える。
【００２５】
抽出手段９ａは、撮像画像Ｇに対して順に切出処理、輪郭抽出処理、２値化処理および膨張処理を行って、撮像画像Ｇ中からぼやけ領域３ａを抽出する。
【００２６】
より詳細には、上記の切出処理では、図４の様に、撮像画像Ｇ中からテストパターン３の映った部分が切り出される。そして上記の輪郭抽出処理では、図５の様に、その切り出された部分の輝度信号に対して微分フィルタ（例えばPrewittフィルタ）が施されてテストパターン３の放射線模様の輪郭が抽出される。そして上記の２値化処理では、図６の様に、各画素において輝度が所定値以上の画素は白にされ、所定値未満の画素は黒にされる。そして上記の膨張処理では、図７の様に、各画素においてその画素の近傍に一つでも白があればその画素が白にされ、この結果、撮像画像Ｇに映ったテストパターン３（放射線模様）は、ぼやけていない領域３ｂは白色になり、ぼやけた領域（ぼやけ領域）３ａは黒色になる。この様にして撮像画像Ｇ中からぼやけ領域３ａが黒色領域として抽出される。
【００２７】
算出手段９ｂは、抽出手段９ａにより抽出処理された画像の所定範囲（例えば中央部分）３ｃ（図７参照）内の黒色領域（ぼやけ領域）３ａの面積を算出することで（ここでは所定範囲３ｃ内の黒色領域３ａの画素数を算出することで）、ぼやけ領域３ａの面積を算出する。
【００２８】
検出部９ｃは、算出手段９ｂのその算出結果に基づきカメラ５のピント状態を数値（ぼやけ領域３ａの面積に応じて定まる数値）として検出する。
【００２９】
駆動装置７は、図１の様に、カメラ５のアジャスタ部５ｄの従動歯車部５ｅと噛み合わせてアジャスタ部５ｄを回転させる駆動歯車部７ａと、駆動歯車部７ａを回転駆動させる駆動部７ｂとを備える。
【００３０】
制御部１１は、ピント状態検出部９の検出結果と予め設定された所定の閾値（前記所定のピント状態に対応する閾値）とを比較し、両者の値が一致する様に駆動装置７の駆動部７ｂを駆動制御することで、カメラ５のレンズユニット５ｂのレンズ位置（撮像素子５ｃの受光面からの光軸方向の相対的な位置）を調整する。尚、上記の所定の閾値を所望の閾値に設定することで、カメラ５のピント状態は所望のピント状態に調整される。
【００３１】
次に、このピント調整装置１の動作を説明する。
【００３２】
まず図１の様に、カメラ５を、そのアジャスタ部５ｄの従動歯車部５ｅに駆動装置７の駆動歯車部７ａが噛み合うようにして所定の固定台（不図示）に設置する。そしてこの状態で、カメラ５の正面にテストパターン３を配置して、そのテストパターン３をカメラ５により撮像させる。
【００３３】
撮像されたその撮像画像Ｇ（図３参照）は、ピント状態検出部９に出力され、上述の様に、抽出手段９ａによりそのテストパターン３の映った撮像画像Ｇ内から、輝度信号に基づきぼやけ領域３ａが抽出され、そして算出手段９ｂによりその抽出されたぼやけ領域３ａの面積が算出され、そして検出手段９ｃによりそのぼやけ領域３ａの面積の大きさに基づきカメラ５のピント状態が検出される。
【００３４】
そして制御部１１により、ピント状態検出部９の前記検出結果と予め設定された所定の閾値（前記所定のピント状態に対応する閾値）とが比較される。そして両者が一致している場合は、カメラ５のピント状態は前記所定のピント状態になっているとしてピント調整が終了され、他方、両者が一致してない場合は、両者の値が一致する様に駆動装置７の駆動部が駆動制御されて、カメラ５のレンズユニット５ｂのレンズ位置が調整される。こうして、カメラ５のピント状態が所定のピント状態に調整される。
【００３５】
以上の様に構成されたピント調整装置１によれば、カメラ５により撮像された所定模様（ここでは放射線模様）のテストパターン３の映った撮像画像Ｇ内から、輝度信号に基づきぼやけ領域３ａを抽出してその面積を算出し、その面積の大きさに基づきカメラ５のピント状態を検出するので、その面積の大きさに基づきジャストピント以外のピント状態を簡単に検出できる。
【００３６】
また、撮像画像の輝度信号に基づきぼやけ領域３ａの面積を求めてピント状態を検出するので、即ち撮像画像の周波数成分を用いないので、従来の様に周波数成分抽出フィルタを用いずに済み、ピント状態検出装置（従ってピント調整装置１）を簡単な構成で構成できる。
【００３７】
また、撮像画像に対して順に輪郭抽出処理、２値化処理および膨張処理を行って、撮像画像中からぼやけ領域３ａを抽出するので、周知の画像処理技術を利用して簡単に撮像画像中からぼやけ領域３ａを抽出できる。
【００３８】
尚、この実施の形態では、テストパターン３として放射線模様のテストパターンを用いたが、その代わりに、図８の様な同心円模様のテストパターン３’や、図９の様な同心矩形模様のテストパターン３''や、図１０の様な縞模様のテストパターン３'''を用いても良い。
【００３９】
より詳細には、図８の同心円模様のテストパターン３’は、環状の黒色領域３Ｂ’と環状の白色領域３Ｗ’とがそれらの両方の幅が中心部３ｓ’から径方向外側に向かって徐々に増大する様に径方向に交互に繰り返された模様をしている（尚、黒色領域３Ｂ’については、幅を増大させずに一定幅の線にしてもよい）。このテストパターン３’では、カメラ５のピント状態に応じて、中心部３ｓ’を含む幅の比較的狭い中央部分にぼやけ領域が生じる。
【００４０】
また図９の同心矩形模様のテストパターン３''は、矩形状の黒色領域３Ｂ''と矩形状の白色領域３Ｗ''とがそれらの両方の幅が中心部３s''から径方向外側に向かって徐々に増大する様に径方向に交互に繰り返された模様をしている（尚、黒色領域３Ｂ''については、幅を増大させずに一定幅の線にしてもよい）。このテストパターン３''では、カメラ５のピント状態に応じて、中心部３ｓ''を含む幅の比較的狭い中央部分にぼやけ領域が生じる。
【００４１】
また図１０の縞模様のテストパターン３'''は、線状の黒色領域３Ｂ'''と線状の白色領域３Ｗ'''とがそれらの両方の幅が中心線（ここでは斜め線）３ｓ'''からその中心線３ｓ'''の直交方向外側に向かって徐々に増大する様にその中心線３ｓ'''の直交方向に交互に繰り返された模様をしている（尚、中心線３ｓ'''は縦線でも横線でも構わない）。このテストパターン３'''では、カメラ５のピント状態に応じて、中心線３ｓ'''を含む幅の比較的狭い中央部分にぼやけ領域が生じる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係るピント調整装置の構成図である。
【図２】テストパターン（放射線模様）の一例図である。
【図３】ピント状態とぼやけ領域の関係を説明する図である。
【図４】撮像画像内からテストパターンの映った部分を切り出した図である。
【図５】図４の切り出した部分に輪郭抽出処理を行った図である。
【図６】図５の輪郭抽出処理された画像に２値化処理を行った画像の一例図である。
【図７】図６の２値化処理された画像に膨張処理を行った画像の一例図である。
【図８】テストパターンの変形例（同心円模様）の一例図である。
【図９】テストパターンの他の変形例（同心矩形模様）の一例図である。
【図１０】テストパターンの更に他の変形例（縞模様）の一例図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ピント調整装置
３  テストパターン
３ａ  ぼやけ領域
５  カメラ
７  駆動装置
９  ピント状態検出部
９ａ  抽出手段
９ｂ  算出手段
９ｃ  検出手段
１１  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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