JP2016114811A - フォーカス制御装置、撮像装置及びフォーカス制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図14は、撮像装置が低コントラスト被写体102を撮像するときに検波したコントラスト信号を示す。
駆動部は、被写体に対して合焦状態を得るためにフォーカスレンズを駆動する。信号生成部は、フォーカスレンズを通じて結像された被写体の光学像を撮像して撮像信号を出力する撮像部の撮像領域内に設定された複数の検波領域に対し、各々の検波領域に対応する撮像信号からコントラスト信号を生成する。制御部は、撮像領域内に複数の検波領域を設定する。次に、制御部は、複数の検波領域の内、算出された最大のコントラスト信号レベルと、最小のコントラスト信号レベルとの差を、所定のレベル差閾値と比較して、比較結果に基づいて被写体の被写体情報に優先度を付与する。また、制御部は、被写体情報に設定された優先度に従って、記憶部に被写体情報を記憶する。そして、制御部は、記憶部から読み出した被写体情報に基づいて駆動部を制御し、フォーカスレンズを合焦状態とする。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態例の説明により明らかにされる。
本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る撮像装置1の全体構成を示すブロック図である。
撮像装置1は、レンズユニット2、撮像素子8、ノイズ除去回路9、自動利得制御回路(AGC:Auto Gain Controller)10、アナログ/ディジタル変換回路(A/D)11及びオートフォーカス制御装置12を備える。また、撮像装置1は、モータドライバ回路41〜43、電子シャッタ47を備える。撮像装置1は、例えば監視カメラとして用いられるが、個人用のカメラとして用いられたり、携帯端末に内蔵されて用いられたりもする。図1では、自動利得制御回路10をAGCと記載し、アナログ/ディジタル変換回路11をA/Dと記載している。
カメラ信号処理部13は、信号変換処理回路14、コントラスト信号生成部15、AE(Auto Exposure)信号生成回路18、被写体情報信号生成回路19、及びAG(Auto Gain)信号生成回路20を備える。
撮像装置1から出力されるテレビジョン信号は、外部システムの表示装置の出力画面に表示される。撮像領域50に撮像される画像が、出力画面に表示されることとなる。撮像領域50の中心付近には、矩形枠の第1検波領域51が設けられている。コントラスト信号生成部15は、第1検波領域51内で被写体のコントラストを検波し、コントラスト信号を生成する。
コントラスト信号生成部15は、撮像領域50内に設定された9つの第2検波領域52a〜52i(複数の検波領域の一例)に対し、各々の検波領域に対応する撮像信号からコントラスト信号を生成する。そして、制御部30は、第2検波領域52a〜52i毎にコントラスト信号レベルを求める。第2検波領域52a〜52i毎のコントラスト信号レベルは、後述するように制御部30が、被写体を低コントラスト被写体であるかどうかを判別し、この被写体の優先度情報に所定の優先度を付与するために用いられる。そして、制御部30は、被写体情報に設定された優先度に従って、メモリ32に被写体情報を記憶する。
コントラスト信号生成部15は、信号変換処理回路14により生成されたテレビジョン信号(撮像画像)のうちの第1検波領域51における輝度信号の高周波成分を、HPF回路16によって抽出する。ある検波領域における輝度信号の高周波成分は、例えば、当該検波領域内のある画素が出力する輝度信号(輝度値)と隣接する画素又は所定の画素数分だけ離れた画素が出力する輝度信号との差分を取ることにより抽出される。この抽出処理を、第1検波領域51内の全画素について行う。そして、カメラ信号処理部13は、抽出した第1検波領域51内の全画素の輝度信号の高周波成分を、積分器17において積分処理することにより、コントラスト信号VFを生成して制御部30に送出する。
被写体情報信号生成回路19は、入力されたテレビジョン信号の全体、または任意の領域から色信号等を抽出し、被写体情報を制御部30に送出する。この被写体情報には、例えば、被写体のコントラスト値、色信号、被写体距離、輝度信号が含まれる。
AG信号生成回路20は、入力されたテレビジョン信号に基づき、自動利得制御回路10の利得を制御するためのAG信号を生成し、これを制御部30に送出する。
従来の監視用途において多くの撮像装置は、パンニング、チルティング、ズーム動作が可能であるが、ほとんどの撮像装置では撮影条件や撮影する被写体の種類が予め決まっている。そのため、撮像装置は、対象物の周りの明るさや対象物自体の明るさ、コントラスト値、倍率によって、監視対象を推測可能である。
次に、制御部30がメモリ32に被写体情報を記録する方法について説明する。
制御部30は、フォーカスレンズ群5が合焦状態にあると判定したことをトリガーとして、AF動作完了時に合焦している可能性を表す数値として、AF動作時にフォーカスレンズ群5が合焦しているかの度合いを表す信頼度を求める。この信頼度は、AF動作開始からAF動作停止までの制御部30より送信されたフォーカスレンズ群5への指示履歴とコントラスト信号レベルとに基づいて制御部30により算出される。制御部30が信頼度を算出する処理は既知である。
上述したように制御部30は、信頼度が信頼度閾値(r_th)以上である被写体を、それぞれ第1低コントラスト被写体、第2低コントラスト被写体、予備用コントラスト被写体に分類し、各被写体の被写体情報に第1〜第3優先度のいずれかを付与する。制御部30が第1〜第3優先度を決定するために、図7の数直線にはレベル閾値の一例として用いられる第1閾値(d_th1)と、第1閾値(d_th1)より大きい第2閾値(d_th2)が設けられる。
メモリ32は、撮像装置1が現在撮像する被写体の被写体情報を一時的に格納する一次被写体情報格納領域、過去に撮像した被写体情報の複数の被写体情報を格納する被写体情報格納領域、距離情報テーブルを有する。また、メモリ32には、信頼度閾値、第1〜第4閾値が記憶される。撮像装置1が被写体を撮像すると、制御部30がコントラスト信号生成部15から取得した新たな被写体情報(NI)を一次被写体情報格納領域に格納する。
制御部30は、第2検波領域52a〜52iから取得するコントラスト信号より、最大のコントラスト信号レベル(con_max)と最小のコントラスト信号レベル(con_min)とのコントラスト信号レベルの差(diff_pp)を求める。このコントラスト信号レベルの差(diff_pp)は、正負の符号が含まれる値であってもよいし、絶対値であってもよい。
図9は、被写体情報テーブルの例を示す。
上述したように、メモリ32には被写体情報を格納するための被写体情報格納領域が確保されている。そして、制御部30が過去にコントラスト信号生成部15から取得した複数の過去の被写体情報(OI_x)をテーブル形式で被写体情報格納領域に格納している。この被写体情報格納領域には、倍率ごとに番号情報、距離情報、色信号値情報、優先度情報が関連付けられた被写体情報テーブルが形成されている。番号情報には、倍率毎に5個までの番号が格納される。距離情報には被写体距離が格納され、色信号値情報には、RGBのそれぞれに対応する色信号値が格納される。また、優先度情報には、被写体毎に付与された優先度が格納される。図9では、倍率“1”、番号“1”である被写体情報(OI_x)が破線の枠内に示されている。この被写体情報テーブルに格納できる過去の被写体情報の個数には上限がある。本実施の形態例ではそれぞれの倍率ごとに5個の過去の被写体情報を格納できるものとする。
次に、一時被写体情報格納領域に新たな被写体情報(NI)が格納された場合における、制御部30が行う処理について説明する。
図10は、制御部30が被写体情報格納領域に格納する被写体情報を選出するために参照する第3閾値(th_3)と第4閾値(th_4)の関係を示す。以下の説明で第3閾値(th_3)を距離閾値の一例として示し、第4閾値(th_4)を距離差閾値の一例として示す。
次に、制御部30は、データ上の距離(d_I)が第3閾値(th_3)以上となる過去の被写体情報(OI2_x)を被写体情報格納領域から選出する。この選出処理は、図10に示す上段の数直線に表されている。この数直線には、新たな被写体情報(NI)の色信号値と、過去の被写体情報(OI_x)の色信号値とのデータ上の距離(d_I)に基づいて、被写体情報格納領域から被写体情報を選出するための第3閾値(th_3)が示されている。このように制御部30が、被写体情報(OI2_x)を被写体情報格納領域から選出する処理は、新たな被写体情報(NI)と過去の被写体情報(OI_x)の色の特徴の類似性を比較するために行われる。
次に、新たな被写体情報(NI)の色信号値に対する、過去の被写体情報(OI_x)の色信号値のデータ上の距離(d_I)の全てが第3閾値(th_3)未満である場合を検討する。このとき、制御部30は、新たな被写体情報(NI)に含まれる被写体距離と、過去の被写体情報(OI_x)に含まれる被写体距離との差(diff_o)をそれぞれ算出する。
図11と図12は、撮像装置1が行うAF動作の例を示すフローチャートである。この処理は、撮像装置1において制御部30がメモリ32に格納したプログラムを実行して得られる処理シーケンスを表している。
まず、制御部30は、電子シャッタ47を駆動させて撮像素子8の露光を行うことにより、撮像素子8に撮像信号を取り込ませる(S1)。その後、制御部30は、カメラ信号処理部13から与えられるコントラスト信号に基づき、コントラスト信号レベルを取得する(S2)。
なお、上述の実施の形態においては、本発明を図1のように構成された撮像装置1に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を有する撮像装置に広く適用することができる。
例えば、上述した実施の形態例は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細且つ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
Claims (10)
- 被写体に対して合焦状態を得るためにフォーカスレンズを駆動する駆動部と、
前記フォーカスレンズを通じて結像された前記被写体の光学像を撮像して撮像信号を出力する撮像部の撮像領域内に設定された複数の検波領域に対し、各々の前記検波領域に対応する前記撮像信号からコントラスト信号を生成する信号生成部と、
前記撮像領域内に前記複数の検波領域を設定し、前記複数の前記検波領域の内、算出された最大のコントラスト信号レベルと、最小のコントラスト信号レベルとのコントラスト信号レベルの差をレベル差閾値と比較して、比較結果に基づいて前記被写体の被写体情報に優先度を付与し、前記被写体情報に設定された前記優先度に従って、記憶部に前記被写体情報を記憶し、前記記憶部から読み出した前記被写体情報に基づいて前記駆動部を制御し、前記フォーカスレンズを合焦状態とする制御部と、を備える
フォーカス制御装置。 - 前記制御部は、前記コントラスト信号レベルの差が前記レベル差閾値未満であれば、前記被写体情報に高い前記優先度を付与し、前記コントラスト信号レベルの差が、前記レベル差閾値以上であれば、前記被写体情報に低い前記優先度を付与し、高い前記優先度が付与された前記被写体情報を優先して前記記憶部に記憶する
請求項1に記載のフォーカス制御装置。 - 前記レベル差閾値には、第1レベル差閾値と、前記第1レベル差閾値より大きい第2レベル差閾値とがあり、
前記制御部は、前記コントラスト信号レベルの差が前記第1レベル差閾値未満であれば、前記被写体情報に第1優先度を付与し、前記コントラスト信号レベルの差が、前記第2レベル差閾値以上であれば、前記被写体情報に前記第1優先度より低い第2優先度を付与し、前記コントラスト信号レベルの差が、前記第1レベル差閾値以上かつ前記第2レベル差閾値未満であれば、前記被写体情報に前記第2優先度より低い第3優先度を付与する
請求項2に記載のフォーカス制御装置。 - 前記記憶部には、前記制御部が新たに前記信号生成部から取得する前記被写体の前記被写体情報が格納される一時被写体情報格納領域と、前記制御部が過去に前記信号生成部から取得した前記被写体情報が格納される被写体情報格納領域とが設けられ、
前記制御部は、前記一時被写体情報格納領域から読み出した新たな前記被写体情報と、前記被写体情報格納領域から読み出した過去の前記被写体情報とが類似しない場合に、過去の前記被写体情報に代えて、新たな前記被写体情報を前記被写体情報格納領域に格納する
請求項3に記載のフォーカス制御装置。 - 前記制御部は、新たな前記被写体情報と過去の前記被写体情報とのデータ距離を算出し、前記データ距離が距離閾値以上であって、新たな前記被写体情報に付与された優先度が過去の前記被写体情報に付与された優先度以上である新たな前記被写体情報を、前記データ距離が最小となる過去の前記被写体情報に代えて、前記被写体情報格納領域に格納する
請求項4に記載のフォーカス制御装置。 - 前記制御部は、前記データ距離が距離閾値未満である場合に、新たな前記被写体情報の被写体距離と過去の前記被写体情報の被写体距離との差を算出し、前記被写体距離の差が距離差閾値以上であって、新たな前記被写体情報に付与された優先度が過去の前記被写体情報に付与された優先度以上である新たな前記被写体情報を、前記データ距離が最小となる過去の前記被写体情報に代えて、前記被写体情報格納領域に格納する
請求項4に記載のフォーカス制御装置。 - 前記被写体情報格納領域には、前記フォーカスレンズの過去の合焦履歴として、倍率毎に、色信号値又は輝度値、前記被写体距離、及び前記優先度が過去の前記被写体情報として所定数ずつ含まれ、前記フォーカスレンズが合焦した可能性が高く、かつ低コントラストである被写体の前記被写体情報が優先して格納される
請求項6に記載のフォーカス制御装置。 - 前記記憶部は、前記フォーカス制御装置が備え、又は、前記フォーカス制御装置の外部に設けられる
請求項1〜7のいずれか1項に記載のフォーカス制御装置。 - 被写体に対して合焦状態を得るためにフォーカスレンズを駆動する駆動部と、
前記フォーカスレンズを通じて結像された光学像を撮像して撮像信号を出力する撮像部と、
前記撮像部の撮像領域内に設定された複数の検波領域に対し、各々の前記検波領域に対応する前記撮像信号からコントラスト信号を生成する信号生成部と、
前記撮像領域内に前記複数の検波領域を設定し、前記複数の前記検波領域の内、算出された最大のコントラスト信号レベルと、最小のコントラスト信号レベルとのコントラスト信号レベルの差をレベル差閾値と比較して、比較結果に基づいて前記被写体の被写体情報に優先度を付与し、前記被写体情報に設定された前記優先度に従って、記憶部に前記被写体情報を記憶し、前記記憶部から読み出した前記被写体情報に基づいて前記駆動部を制御し、前記フォーカスレンズを合焦状態とする制御部と、を備える
撮像装置。 - フォーカス制御装置が備える信号生成部が、フォーカスレンズを通じて結像された被写体の光学像を撮像して撮像信号を出力する撮像部の撮像領域内に設定された複数の検波領域に対し、各々の前記検波領域に対応する前記撮像信号からコントラスト信号を生成するステップと、
前記複数の前記検波領域の内、算出された最大のコントラスト信号レベルと、最小のコントラスト信号レベルとのコントラスト信号レベルの差をレベル差閾値と比較して、比較結果に基づいて前記被写体の被写体情報に優先度を付与するステップと、
前記被写体情報に設定された前記優先度に従って、記憶部に前記被写体情報を記憶し、前記記憶部から読み出した前記被写体情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動し、前記被写体に対して前記フォーカスレンズを合焦状態とするステップと、を含む
フォーカス制御方法。
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