(57)【要約】      （修正有）【課題】自動焦点調節のために、好適な画像位置合わせ合成および評価値演算を行う撮像装置を提供する。【解決手段】撮像素子の撮像画像を処理する画像処理手段とからなり、該画像処理手段は、前記撮像素子が撮像する撮像領域のうち、少なくとも一部の領域を占める焦点検出領域に関して所定期間内に複数の画像をメモリするメモリ部と、前記撮像素子の読み出し方向に対して直交する方向のみ前記メモリ部の複数画像を位置合わせする位置合わせ部と、前記位置合わせ部で位置合わせした複数画像各々に対応する複数の第１のコントラスト評価値を算出する第１のコントラスト生成部と、前記複数の第１のコントラスト評価値を演算処理して、第２のコントラスト評価値を求める第２のコントラスト評価値生成部とで構成され、前記第２のコントラスト評価値に基づいて前記焦点調節光学系の焦点調節を行う。【選択図】図１
2013083863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系と、
該撮像光学系に含まれ、焦点調節を行う焦点調節光学系と、
前記撮像光学系により結像された光学像を撮像する撮像素子と、
該撮像素子の撮像画像を処理する画像処理手段とからなり、
該画像処理手段は、
前記撮像素子が撮像する撮像領域のうち、少なくとも一部の領域を占める焦点検出領域に関して所定期間内に複数の画像をメモリするメモリ部と、
前記撮像素子の読み出し方向に対して直交する方向のみ前記メモリ部の複数画像を位置合わせする位置合わせ部と、
前記位置合わせ部で位置合わせした複数画像各々に対応する複数の第１のコントラスト評価値を算出する第１のコントラスト生成部と、
前記複数の第１のコントラスト評価値を演算処理して、第２のコントラスト評価値を求める第２のコントラスト評価値生成部とで構成され、
前記第２のコントラスト評価値に基づいて前記焦点調節光学系の焦点調節を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１のコントラスト評価値は、画像取得毎に算出された前記読み出し方向のコントラスト値における各行最大値を、読み出しライン数だけ羅列したベクトル配列であり、前記第２のコントラスト評価値は、前記第１のコントラスト評価値を加算し、前記位置合わせによって発生する無効領域に相当する配列要素を除去したベクトル配列であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特にデジタルカメラやデジタルビデオカメラにおける画像のコントラスト評価によるオートフォーカス（ＡＦ）機能に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のデジタルビデオカメラやデジタルカメラなどの撮像装置において、撮像素子が取得する画像のフレームレートが高速化しており、高速に撮像した画像の特徴点をもとに、位置合わせ合成を行って手振れや被写体振れなどの振れ成分を低減する技術が実用化されている。（たとえば特許文献１）。
【０００３】
また、デジタルビデオカメラやデジタルカメラなどの撮像装置において、撮像素子から取得した画像のコントラスト評価値を算出し、焦点情報として焦点調節を行う、コントラストＡＦ方式と呼ばれる自動焦点調節方式が広く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８６６９５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された従来の位置合わせ合成技術によって振れ補正がなされた画像を、コントラスト評価値算出に用いる場合、画像の位置合わせ合成のための演算に負荷がかかったり、演算による遅れが大きくなるなどの影響を受けたりと、必ずしも好適な焦点検出方法とならない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、自動焦点調節のために、好適な画像位置合わせ合成および評価値演算を行う撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、
撮像光学系と、該撮像光学系に含まれ、焦点調節を行う焦点調節光学系と、前記撮像光学系により結像された光学像を撮像する撮像素子と、該撮像素子の撮像画像を処理する画像処理手段とからなり、該画像処理手段は、前記撮像素子が撮像する撮像領域のうち、少なくとも一部の領域を占める焦点検出領域に関して所定期間内に複数の画像をメモリするメモリ部と、前記撮像素子の読み出し方向に対して直交する方向のみ前記メモリ部の複数画像を位置合わせする位置合わせ部と、前記位置合わせ部で位置合わせした複数画像各々に対応する複数の第１のコントラスト評価値を算出する第１のコントラスト生成部と、前記複数の第１のコントラスト評価値を演算処理して、第２のコントラスト評価値を求める第２のコントラスト評価値生成部とで構成され、前記第２のコントラスト評価値に基づいて前記焦点調節光学系の焦点調節を行う。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、自動焦点調節のために、好適な画像位置合わせ合成および評価値演算を行う撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例である撮像装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例である撮像装置１の画像処理手段１０４の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例である撮像装置１が実施する撮像動作全体のフローチャートである。
【図４】本発明の実施例である撮像装置１が実施する焦点検出動作のフローチャートである。
【図５】本発明の実施例である撮像装置１が実施する焦点検出動作を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
［実施例］
図１は、本発明の実施例である撮像装置１の構成を示すブロック図である。
【００１２】
撮像光学系１０１は、焦点調節光学系１０２を有しており、撮像光学系１０１を通った光束が、不図示の被写体像を撮像素子１０３上に形成する。所定時間の蓄積の後、ＣＰＵ１０５に含まれる画像処理手段１０４は、撮像素子１０３から画像信号を受け取り、後述の焦点調節動作を含む画像処理を行う。撮像素子１０３が所定の撮像動作を完了すると、画像処理手段１０４は、不図示の記憶部に画像情報を記憶させる。撮像装置１は、高速サンプリング撮影を行うことができる。すなわち、撮像素子１０３が実施する蓄積時間は（たとえば数ミリ秒程度と）非常に短く、短時間に多数枚の画像を取得することが可能である。
【００１３】
図２は、本発明の実施例である撮像装置１のうち、前述の画像処理手段１０４内部の構成を示すブロック図である。
【００１４】
画像処理手段１０４は、高速サンプリングされた複数の画像が一時記憶されるメモリ部１０６、メモリ部１０６に記憶された複数画像を、撮像素子１０３の読み出し方向に対して直交する方向についてのみ位置合わせを行う位置合わせ部１０７、位置合わせ部１０７で位置合わせされた複数画像のそれぞれに関してコントラスト評価値（これを第１のコントラスト評価値と称する）を算出する第１のコントラスト評価値生成部１０８、さらには複数の第１のコントラスト評価値を加算し、無効領域（後述）を削除した第２のコントラスト評価値を算出する第２のコントラスト評価値生成部１０９とからなる。
【００１５】
次に図３を用いて、本発明の実施例である撮像装置１が実施する撮像動作を説明する。フローは撮像装置１の電源が投入され、撮像準備が整った状態をスタートとしている。ステップＳ１０１において、ユーザーが図1中には不図示のレリーズボタンを半分押し下げる動作（ＳＷ１押し下げ動作）を行ったかどうかを判定する。ＳＷ１押し下げ動作がなされたと判定された場合には、ステップＳ１０２において、ＡＥ動作が行われる。ＡＥ動作とは、撮像装置１が撮影しようとする被写体の明るさなどから、適正な露出条件を算定する動作である。続いて、ステップＳ１０３において、後述の焦点検出動作が行われ、焦点調節光学系１０２が合焦位置へと移動される。ステップＳ１０４で、レリーズボタンを全て押し下げる動作（ＳＷ２押し下げ動作）を行ったかどうかを判定する。ＳＷ２押し下げ動作は、ユーザーが現在捉えている被写体を撮像する指示を行う動作であるため、ＳＷ２押し下げ動作がなされたと判定された場合には、ステップＳ１０５において撮像動作が行われる。撮像動作は、撮像素子１０３での蓄積データを画像処理手段１０４にて画像処理した後に、不図示の記憶部に画像情報として記録するまでを示す。本フローはこれにて終了する。
【００１６】
次に、本発明の実施例である撮像装置１が実施する焦点検出動作について図４および図５を用いて説明する。図４は、焦点検出動作を示すフロー図である。また図５は本発明の実施例である撮像装置１が実施する焦点検出動作を模式的に示す説明図である。焦点検出動作は、図３の撮像動作フローにおけるステップＳ１０３を示している。一連の動作は全て、画像処理手段１０４が、撮像素子１０３の撮像領域（図５（ａ）の４０１に示す実線で囲まれる領域）のうち焦点検出領域（図５（ａ）の４０２に示す点線で囲まれる領域）の画像信号を取得し、画像処理することによって実施されている。ステップ２０１において、ループ（ｉ）としてサーチ動作が開始される。サーチ動作とは、焦点調節光学系１０２を駆動し合焦位置を判定するために焦点調節光学系１０２を光軸方向に駆動しながら、第２のコントラスト評価値を取得する動作のことである。第２のコントラスト評価値については後述する。この動作のうち、第２のコントラスト評価値の取得はループ（ｉ）内でＭ回繰り返されるため、ループ出口において、Ｍ個の第２のコントラスト評価値が得られることとなる。また、サーチ動作におけるサーチ駆動については、従来のコントラストＡＦ方式で見られるような一方向への駆動を継続的に行うものであっても良いし、小振幅で往復動作を行うウォブリング動作であっても良い。
【００１７】
ステップＳ２０２において、１回目の蓄積が実施される。これにより、図５（ｂ）のような１回目蓄積画像が得られる。前述の通り、撮像装置１は高速サンプリング撮影が可能であるため、この蓄積にかかる時間は（たとえば数ミリ秒と）極めて短い。すなわちこの１回目の蓄積で得られる画像信号のみでは、露出不足となる。しかしながら蓄積にかかる時間が短いことで、被写体や撮影者の振れ動作の影響は極めて小さいものとなり、像の振れがほとんどない画像が得られ、メモリ部１０６に記憶される。ステップＳ２０３は第１のコントラスト評価値生成部において第１のコントラスト評価値の算出が行われるステップである。第１のコントラスト評価値は、ステップＳ２０１で得られメモリ部１０６に記憶された１回目の画像信号に対して、撮像装置１の読み出し方向である横方向（ライン方向）にバンドパスフィルタ処理を行い、各ラインでのピーク値を成分に持つベクトル配列で与えられる評価値である。１回目の画像信号から得られる第１のコントラスト評価値は、ライン数と同じ長さのベクトル配列となっている。図５（ｃ）の１回目蓄積画像の右にプロットされた横棒グラフ４０３−（１）は、この１回目の画像信号に対する第１のコントラスト評価値を示している。
【００１８】
続いてステップＳ２０４において、ループ（ｉｉ）であるＮ回の蓄積動作ループが開始される。ループ（ｉｉ）ではステップＳ２０５において、Ｎ回目の蓄積が実施され、画像処理手段１０４は撮像素子１０３から画像信号を取得しメモリ部１０６に記憶させる。図５（ｂ）および（ｃ）においては、簡単のためにＮ＝２として、ループ（ｉ）１回分（つまりＭ＝１）として描いている。ステップＳ２０６は、位置合わせ部１０７において、Ｎ回目蓄積において取得した画像と、ステップＳ２０２で取得した１回目の画像との位置ずれのうち、縦方向（行方向）のずれ成分のみを算出し、位置合わせを実施するステップである。（図５（ｃ）の中央および右側）ここで、横方向（ライン方向）のずれ成分は無視する理由について説明する。前述の通り、第１のコントラスト評価値は、各ラインのピーク値を取り出し、行方向に加算する。そのため、たとえば被写体の持つエッジ部（コントラスト値が最も高くなる輝度差の大きな部分）が純粋に横方向（ライン方向）に移動した場合であっても、その移動量がピーク値としては同じ値となるためである。
【００１９】
さて、位置合わせ部１０７において縦方向の位置合わせを実施すると、図５（ｃ）のＨ２やＨ３のように、上下方向にはみだして利用されない部分が存在するとともに、焦点検出領域に含まれなかった部分については、存在しないこととなり、有効な範囲が上下方向に制限された状態となる。そのため、ステップＳ２０７で２回目、３回目、・・・、Ｎ回目と算出される第１のコントラスト評価値のベクトル配列は、ステップＳ２０６において焦点検出領域の外に出たライン数Ｈ２、Ｈ３・・・ＨＮだけ有効な成分を失い、その分無効領域が発生する（図５（ｃ）の無効領域）。
【００２０】
ここでループ（ｉｉ）が終了し、ステップＳ２０８へと続く。ステップＳ２０８は、第２のコントラスト評価値生成部において、ループ（ｉｉ）で生成されたＮ個の第１のコントラスト評価値を加算合成し、第２のコントラスト評価値を算出するステップである。しかしながら、前述の通り、ステップＳ２０６で実施した縦方向位置合わせにより、画像の上下が失われている部分については、ピーク値をプロットできていない。このため単純加算で生成したベクトル配列のうち、Ｎ回の撮像画像のうち、もっとも下方向に位置合わせした行数Ｈｍａｘ１（図５（ｃ）ではＨ２）およびもっとも上方向に位置合わせした行数Ｈｍａｘ２（図５（ｃ）ではＨ３）だけ、それぞれ上方、および下方からベクトル成分を切り捨て、有効行数Ｈｅｆfのベクトル配列として第２のコントラスト評価値ＶＭ（図５（ｃ）中の４０４）が生成される。このＮ個の第２のコントラスト評価値生成がサーチ駆動を行うループ（ｉ）が継続する間にＭ回繰り返され、ループ（ｉ）が終了する。次にステップＳ２０９において、公知の内挿補間処理が行われ、合焦位置が特定され、ステップＳ２１０において焦点調節光学系が合焦位置へと駆動される。これにて一連の焦点検出動作が完了する。
【００２１】
このように、本発明の実施例である撮像装置１は、高速サンプリング撮影と、画像の縦方向（行方向）の位置合わせを組み合わせ、コントラストＡＦ方式の焦点検出を行うことにより、たとえば手振れや被写体振れなどの多い条件下などであっても、的確な合焦動作が可能となる。また、位置合わせにおいては、縦方向（行方向）のみの位置合わせを行うことで、演算負荷を低減可能であるとともに、高速な処理が可能となる。
【００２２】
尚、本実施例では画像の読み出し方向が横方向（ライン方向）であったが、本発明はこれに制限されず、読み取り方向と垂直な方向に位置合わせの処理を行うことでも実現可能である。
【００２３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１・・・撮像装置
１０１・・・撮像光学系
１０２・・・焦点調節光学系
１０３・・・撮像素子
１０４・・・画像処理手段
１０６・・・メモリ部
１０７・・・位置合わせ部
１０８・・・第１のコントラスト評価値生成部
１０９・・・第２のコントラスト評価値生成部
【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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