JP2019061028A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカス制御の精度を向上させることができる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１００は、撮像素子１１１と画像データ縮小部１２２と映像信号処理部１３５及び１３６と自動設定部１５１としきい値判定部１５３と画像データ切り出し部１２３とオートフォーカス制御部１６０とを備える。しきい値判定部１５３はフォーカス領域ＦＡ１０１がしきい値よりも大きいか否かを判定し、しきい値よりも大きいと判定された場合に縮小画像データＲＤ１０５に基づいて設定領域信号ＹＳ１０６を生成する。画像データ切り出し部１２３はフォーカス領域ＦＡ１０１がしきい値よりも大きくないと判定された場合に原画像データＲＤ１００からフォーカス領域ＦＡ１０１を切り出し、フォーカス領域データＲＤ１０６を生成する。オートフォーカス制御部１６０は設定領域信号ＹＳ１０６またはＹＳ１０７に基づいてフォーカス制御を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、フォーカス機能を有する撮像装置に関する。

撮像装置は、撮像素子により撮像された画像からフォーカス領域を設定し、フォーカス領域における画像に基づいてレンズを駆動させ、フォーカス制御を実行する。特許文献１には、フォーカス機能を有する撮像装置の一例が記載されている。

国際公開２０１２／１６４８９６号

一般的に、撮像装置は撮像素子から出力された原画像データを縮小リサイズ処理し、縮小画像データを生成する。撮像装置は、縮小画像データに基づいてフォーカス領域を設定する。

縮小画像データは原画像データよりも画像の解像度が低く、フォーカス領域が所定の範囲よりも小さい範囲に設定されると、フォーカス領域の画像の解像度はさらに悪化するため、フォーカス制御を高精度に実行することが難しくなる。また、撮像装置を顕微鏡撮影に用いる場合では被写界深度が浅いため、画像の解像度が低いとフォーカス制御を高精度に実行することが難しくなる。

本発明は、フォーカス制御の精度を向上させることができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、被写体を撮像して、原画像データを生成する撮像素子と、前記原画像データを縮小リサイズ処理し、縮小画像データを生成する画像データ縮小部と、前記縮小画像データに基づいて縮小画像信号を生成する第１の映像信号処理部と、前記縮小画像信号に基づいてフォーカス領域を自動的に設定する自動設定部と、前記フォーカス領域がしきい値よりも大きいか否かを判定し、前記フォーカス領域がしきい値よりも大きいと判定された場合に、前記原画像データに基づいて第１の設定領域信号を生成するしきい値判定部と、前記フォーカス領域がしきい値よりも大きくないと判定された場合に、前記原画像データから前記フォーカス領域を切り出し、フォーカス領域データを生成する画像データ切り出し部と、前記フォーカス領域データに基づいて第２の設定領域信号を生成する第２の映像信号処理部と、前記第１または第２の設定領域信号に基づいてフォーカス制御を実行するオートフォーカス制御部とを備えることを特徴とする撮像装置を提供する。

本発明の撮像装置によれば、フォーカス制御の精度を向上させることができる。

第１実施形態の撮像装置を示すブロック図である。 原画像データと記録用画像データとの関係を示す図である。 原画像データと縮小画像データとの関係を示す図である。 第１実施形態の撮像装置におけるフォーカス制御方法の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態の撮像装置を示すブロック図である。 記録用画像データとフォーカス領域との関係を示す図である。 第２実施形態の撮像装置におけるフォーカス制御方法の一例を示すフローチャートである。 第３実施形態の撮像装置を示すブロック図である。 第４実施形態の撮像装置を示すブロック図である。 第４実施形態の撮像装置におけるフォーカス制御方法の一例を示すフローチャートである。 第５実施形態の撮像装置を示すブロック図である。 第５実施形態の撮像装置におけるフォーカス制御方法の一例を示すフローチャートである。 第６実施形態の撮像装置を示すブロック図である。 第６実施形態の撮像装置におけるフォーカス制御方法の一例を示すフローチャートである。 第７実施形態の撮像装置を示すブロック図である。 第７実施形態の撮像装置におけるフォーカス制御方法の一例を示すフローチャートである。

［第１実施形態］
図１〜図３を用いて、第１実施形態の撮像装置を説明する。図１に示すように、撮像装置１００は、カメラヘッド１１０と、画像データ処理部１２０と、映像信号処理部１３１〜１３６と、記録部１４１〜１４４と、フォーカス領域設定部１５０と、オートフォーカス制御部１６０とを備える。記録部１４１〜１４４は例えば半導体メモリである。

カメラヘッド１１０は、撮像素子１１１と、レンズ１１２と、レンズ駆動部１１３とを有する。画像データ処理部１２０は、画像データ分割部１２１と、画像データ縮小部１２２と、画像データ切り出し部１２３とを有する。フォーカス領域設定部１５０は、自動設定部１５１と、手動設定部１５２と、しきい値判定部１５３とを有する。

撮像素子１１１は被写体を撮像して、例えば水平方向が約８０００ピクセルであり、垂直方向が約４０００ピクセルである８Ｋ画像を動画または静止画で生成することができる。レンズ駆動部１１３がレンズ１１２を駆動することにより、撮像素子１１１はフォーカス調整された画像を生成することができる。

撮像素子１１１は被写体を撮像し、８ＫのＲＡＷデータを原画像データＲＤ１００として生成する。撮像素子１１１は原画像データＲＤ１００を、画像データ分割部１２１、画像データ縮小部１２２、及び、画像データ切り出し部１２３へ出力する。

画像データ分割部１２１は、図２に示すように、８Ｋの原画像データＲＤ１００を非縮小で分割し、水平方向が約４０００ピクセルであり、垂直方向が約２０００ピクセルである４ＫのＲＡＷデータを記録用画像データＲＤ１０１〜ＲＤ１０４として生成する。

画像データ分割部１２１は、記録用画像データＲＤ１０１〜ＲＤ１０４を映像信号処理部１３１〜１３４へ出力する。映像信号処理部１３１〜１３４は、記録用画像データＲＤ１０１〜ＲＤ１０４をＹＵＶ信号に変換して記録用画像信号ＹＳ１０１〜ＹＳ１０４を生成し、記録部１４１〜１４４に記録させる。

画像データ縮小部１２２は、図３に示すように、例えばベイヤ配列された８Ｋの原画像データＲＤ１００を縮小リサイズ処理し、縮小されたベイヤ配列の４ＫのＲＡＷデータを縮小画像データＲＤ１０５として生成する。図３におけるＲ，Ｇ，Ｂは、赤色画素、緑色画素、及び、青色画素を示している。縮小画像データＲＤ１０５は、原画像データＲＤ１００が縮小リサイズ処理されたフレーム全体の画像データである。なお、図３は原画像データＲＤ１００及び縮小画像データＲＤ１０５のフレームの一部を対応させて示している。

画像データ縮小部１２２は、縮小画像データＲＤ１０５を映像信号処理部１３５へ出力する。映像信号処理部１３５は、縮小画像データＲＤ１０５をＹＵＶ信号に変換して縮小画像信号ＹＳ１０５を生成し、自動設定部１５１へ出力する。なお、映像信号処理部１３５を第１実施形態における第１の映像信号処理部とする。

自動設定部１５１は、縮小画像信号ＹＳ１０５に対して顔認識等の画像パターン認識処理を実行し、フォーカス領域ＦＡ１０１を自動的に設定する。即ち、フォーカス領域ＦＡ１０１は縮小画像データＲＤ１０５に基づいて設定される。ユーザは、手動設定部１５２を操作してフォーカス領域ＦＡ１０２を設定することができる。ユーザが手動設定部１５２を操作した場合には、フォーカス領域ＦＡ１０１の代わりにフォーカス領域ＦＡ１０２が設定される。しきい値判定部１５３は、フォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２がしきい値よりも大きいか否かを判定する。しきい値はフォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２の面積、または、縦及び横の長さ等を規定するものである。

フォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２がしきい値よりも大きいと判定された場合、しきい値判定部１５３は、フォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、ＹＵＶ信号である設定領域信号ＹＳ１０６として生成し、オートフォーカス制御部１６０へ出力する。即ち、設定領域信号ＹＳ１０６は縮小画像データＲＤ１０５に基づいて生成される。なお、設定領域信号ＹＳ１０６を第１実施形態における第１の設定領域信号とする。

フォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２がしきい値よりも大きくないと判定された場合、しきい値判定部１５３は、設定領域信号ＹＳ１０６を画像データ切り出し部１２３へ出力する。画像データ切り出し部１２３は、設定領域信号ＹＳ１０６に基づいて、原画像データＲＤ１００からフォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２を切り出し、非縮小のＲＡＷデータをフォーカス領域データＲＤ１０６として生成する。

画像データ切り出し部１２３は、フォーカス領域データＲＤ１０６を映像信号処理部１３６へ出力する。映像信号処理部１３６は、フォーカス領域データＲＤ１０６をＹＵＶ信号に変換して設定領域信号ＹＳ１０７を生成し、オートフォーカス制御部１６０へ出力する。即ち、設定領域信号ＹＳ１０７は原画像データＲＤ１００に基づいて生成される。なお、映像信号処理部１３６を第１実施形態における第２の映像信号処理部とし、設定領域信号ＹＳ１０７を第１実施形態における第２の設定領域信号とする。

オートフォーカス制御部１６０は、設定領域信号ＹＳ１０６またはＹＳ１０７に基づいて制御信号ＣＳ１０１を生成し、レンズ駆動部１１３へ出力する。レンズ駆動部１１３は制御信号ＣＳ１０１に基づいてレンズ１１２を駆動し、フォーカス制御を実行する。

従って、オートフォーカス制御部１６０は、フォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２がしきい値よりも大きいと判定された場合には、縮小画像データＲＤ１０５に基づいてフォーカス制御を実行する。また、オートフォーカス制御部１６０は、フォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２がしきい値よりも大きくないと判定された場合には、非縮小のフォーカス領域データＲＤ１０６に基づいてフォーカス制御を実行する。

図４に示すフローチャートを用いて、撮像装置１００におけるフォーカス制御方法の一例を説明する。撮像素子１１１は、ステップＳ１０１にて、被写体を撮像し、原画像データＲＤ１００を生成する。画像データ縮小部１２２は、ステップＳ１０２にて、原画像データＲＤ１００を縮小リサイズ処理し、縮小画像データＲＤ１０５を生成する。映像信号処理部１３５は、ステップＳ１０３にて、縮小画像データＲＤ１０５をＹＵＶ信号に変換し、縮小画像信号ＹＳ１０５を生成する。

自動設定部１５１は、ステップＳ１０４にて、縮小画像信号ＹＳ１０５に基づいてフォーカス領域ＦＡ１０１を設定する。ユーザは、ステップＳ１０５にて、手動設定部１５２を操作してフォーカス領域ＦＡ１０２を設定してもよい。しきい値判定部１５３は、ステップＳ１０６にて、フォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２がしきい値よりも大きいか否かを判定する。

フォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２がしきい値よりも大きい（ＹＥＳ）と判定された場合、しきい値判定部１５３は、ステップＳ１０７にて、フォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを設定領域信号ＹＳ１０６として生成し、オートフォーカス制御部１６０へ出力する。

フォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２がしきい値よりも大きくない（ＮＯ）と判定された場合、しきい値判定部１５３は、ステップＳ１０８にて、設定領域信号ＹＳ１０６を画像データ切り出し部１２３へ出力する。画像データ切り出し部１２３は、ステップＳ１０９にて、設定領域信号ＹＳ１０６に基づいて、原画像データＲＤ１００からフォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２を切り出し、非縮小のフォーカス領域データＲＤ１０６を生成する。

映像信号処理部１３６は、ステップＳ１１０にて、フォーカス領域データＲＤ１０６をＹＵＶ信号に変換して設定領域信号ＹＳ１０７を生成し、オートフォーカス制御部１６０へ出力する。オートフォーカス制御部１６０は、ステップＳ１１１にて、設定領域信号ＹＳ１０６またはＹＳ１０７に基づいて制御信号ＣＳ１０１を生成する。レンズ駆動部１１３は、ステップＳ１１２にて、制御信号ＣＳ１０１に基づいてレンズ１１２を駆動し、フォーカス制御を実行する。

第１実施形態の撮像装置１００は、フォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２がしきい値よりも大きいと判定された場合には、縮小リサイズ処理された縮小画像データＲＤ１０５に基づいてフォーカス制御を実行する。第１実施形態の撮像装置１００は、フォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２がしきい値よりも大きくないと判定された場合には、原画像データＲＤ１００からフォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２を切り出して生成された非縮小のフォーカス領域データＲＤ１０６に基づいてフォーカス制御を実行する。

従って、第１実施形態の撮像装置１００によれば、フォーカス領域ＦＡ１０１またはＦＡ１０２がしきい値よりも大きくない場合には、縮小画像データＲＤ１０５よりも高い解像度を有する非縮小のフォーカス領域データＲＤ１０６に基づいてフォーカス制御が実行されるため、フォーカス制御の精度を向上させることができる。

［第２実施形態］
図５及び図６を用いて、第２実施形態の撮像装置を説明する。撮像装置２００は、カメラヘッド２１０と、画像データ処理部２２０と、映像信号処理部２３１〜２３５と、記録部２４１〜２４４と、フォーカス領域設定部２５０と、オートフォーカス制御部２６０と、読み出し制御部２７０とを備える。記録部２４１〜２４４は例えば半導体メモリである。

カメラヘッド２１０は、撮像素子２１１と、レンズ２１２と、レンズ駆動部２１３とを有する。画像データ処理部２２０は、画像データ分割部２２１と、画像データ縮小部２２２とを有する。フォーカス領域設定部２５０は、自動設定部２５１と、手動設定部２５２と、しきい値判定部２５３とを有する。

撮像素子２１１は被写体を撮像して、８Ｋ画像を動画または静止画で生成することができる。レンズ駆動部２１３がレンズ２１２を駆動することにより、撮像素子２１１はフォーカス調整された画像を生成することができる。撮像素子２１１は被写体を撮像し、８ＫのＲＡＷデータを原画像データＲＤ２００として生成する。撮像素子２１１は原画像データＲＤ２００を、画像データ分割部２２１、及び、画像データ縮小部２２２へ出力する。

画像データ分割部２２１は、図２に示すように、８Ｋの原画像データＲＤ２００を非縮小で分割し、４ＫのＲＡＷデータを記録用画像データＲＤ２０１〜ＲＤ２０４として生成する。画像データ分割部２２１は、記録用画像データＲＤ２０１〜ＲＤ２０４を映像信号処理部２３１〜２３４へ出力する。

映像信号処理部２３１〜２３４は、記録用画像データＲＤ２０１〜ＲＤ２０４をＹＵＶ信号に変換して記録用画像信号ＹＳ２０１〜ＹＳ２０４を生成し、記録部２４１〜２４４に記録させる。なお、映像信号処理部２３１〜２３４を第２実施形態における第１の映像信号処理部とする。

画像データ縮小部２２２は、図３に示すように、例えばベイヤ配列された８Ｋの原画像データＲＤ２００を縮小リサイズ処理し、縮小されたベイヤ配列の４ＫのＲＡＷデータを縮小画像データＲＤ２０５として生成する。縮小画像データＲＤ２０５は、原画像データＲＤ２００が縮小リサイズ処理されたフレーム全体の画像データである。なお、図３は原画像データＲＤ２００及び縮小画像データＲＤ２０５のフレームの一部を対応させて示している。

画像データ縮小部２２２は、縮小画像データＲＤ２０５を映像信号処理部２３５へ出力する。映像信号処理部２３５は、縮小画像データＲＤ２０５をＹＵＶ信号に変換して縮小画像信号ＹＳ２０５を生成し、自動設定部２５１へ出力する。なお、映像信号処理部２３５を第２実施形態における第２の映像信号処理部とする。

自動設定部２５１は、縮小画像信号ＹＳ２０５に対して顔認識等の画像パターン認識処理を実行し、フォーカス領域ＦＡ２０１を自動的に設定する。ユーザは、手動設定部２５２を操作してフォーカス領域ＦＡ２０２を設定することができる。ユーザが手動設定部２５２を操作した場合には、フォーカス領域ＦＡ２０１の代わりにフォーカス領域ＦＡ２０２が設定される。しきい値判定部２５３は、フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２がしきい値よりも大きいか否かを判定する。しきい値はフォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２の面積、または、縦及び横の長さ等を規定するものである。

フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２がしきい値よりも大きいと判定された場合、しきい値判定部２５３は、フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、ＹＵＶ信号である設定領域信号ＹＳ２０６として生成し、オートフォーカス制御部２６０へ出力する。即ち、設定領域信号ＹＳ２０６は縮小画像データＲＤ２０５に基づいて生成される。なお、設定領域信号ＹＳ２０６を第２実施形態における第１の設定領域信号とする。

フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２がしきい値よりも大きくないと判定された場合、しきい値判定部２５３は、設定領域信号ＹＳ２０６を読み出し制御部２７０へ出力する。読み出し制御部２７０は、設定領域信号ＹＳ２０６に基づいて、映像信号処理部２３１〜２３４のうちのいずれかに指示して、フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２を含む画像に対応する記録用画像信号を、記録部２４１〜２４４のうちのいずれかから読み出させる。

例えば、図６に示すように、フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２が記録用画像データＲＤ２０２及びＲＤ２０４に含まれる場合、読み出し制御部２７０は、映像信号処理部２３２及び２３４に指示して、記録部２４２及び２４４から記録用画像信号ＹＳ２０２及びＹＳ２０４を読み出させる。

映像信号処理部２３２及び２３４は、記録用画像データＲＤ２０２及びＲＤ２０４からフォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２を切り出し、ＹＵＶ信号であるフォーカス領域対応信号ＹＳ２１２及びＹＳ２１４を生成する。即ち、フォーカス領域対応信号ＹＳ２１２及びＹＳ２１４は、非縮小の記録用画像データＲＤ２０２及びＲＤ２０４から生成される。

読み出し制御部２７０は、フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２に対応するように、フォーカス領域対応信号ＹＳ２１２及びＹＳ２１４を統合させて設定領域信号ＹＳ２０７を生成し、オートフォーカス制御部２６０へ出力する。即ち、設定領域信号ＹＳ２０７は非縮小の記録用画像データＲＤ２０１〜ＲＤ２０４に基づいて生成される。なお、設定領域信号ＹＳ２０７を第２実施形態における第２の設定領域信号とする。

オートフォーカス制御部２６０は、設定領域信号ＹＳ２０６またはＹＳ２０７に基づいて制御信号ＣＳ２０１を生成し、レンズ駆動部２１３へ出力する。レンズ駆動部２１３は制御信号ＣＳ２０１に基づいてレンズ２１２を駆動し、フォーカス制御を実行する。

図７に示すフローチャートを用いて、撮像装置２００におけるフォーカス制御方法の一例を説明する。撮像素子２１１は、ステップＳ２０１にて、被写体を撮像し、原画像データＲＤ２００を生成する。画像データ分割部２２１は、ステップＳ２０２にて、原画像データＲＤ２００を非縮小で分割し、記録用画像データＲＤ２０１〜ＲＤ２０４を生成する。

映像信号処理部２３１〜２３４は、ステップＳ２０３にて、記録用画像データＲＤ２０１〜ＲＤ２０４をＹＵＶ信号に変換して記録用画像信号ＹＳ２０１〜ＹＳ２０４を生成し、記録部２４１〜２４４に記録させる。

画像データ縮小部２２２は、ステップＳ２０４にて、原画像データＲＤ２００を縮小リサイズ処理し、縮小画像データＲＤ２０５を生成する。映像信号処理部２３５は、ステップＳ２０５にて、縮小画像データＲＤ２０５をＹＵＶ信号に変換し、縮小画像信号ＹＳ２０５を生成する。

自動設定部２５１は、ステップＳ２０６にて、縮小画像信号ＹＳ２０５に基づいてフォーカス領域ＦＡ２０１を設定する。ユーザは、ステップＳ２０７にて、手動設定部２５２を操作してフォーカス領域ＦＡ２０２を設定してもよい。しきい値判定部２５３は、ステップＳ２０８にて、フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２がしきい値よりも大きいか否かを判定する。

フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２がしきい値よりも大きい（ＹＥＳ）と判定された場合、しきい値判定部２５３は、ステップＳ２０９にて、フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、設定領域信号ＹＳ２０６として生成し、オートフォーカス制御部２６０へ出力する。

フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２がしきい値よりも大きくない（ＮＯ）と判定された場合、しきい値判定部２５３は、ステップＳ２１０にて、設定領域信号ＹＳ２０６を読み出し制御部２７０へ出力する。読み出し制御部２７０は、ステップＳ２１１にて、設定領域信号ＹＳ２０６に基づいて、映像信号処理部２３１〜２３４のうちのいずれかに指示して、フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２を含む画像に対応する記録用画像信号を、記録部２４１〜２４４のうちのいずれかから読み出させる。

例えば、フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２が記録用画像データＲＤ２０２及びＲＤ２０４に含まれる場合、読み出し制御部２７０は、映像信号処理部２３２及び２３４に指示して、記録部２４２及び２４４から記録用画像信号ＹＳ２０２及びＹＳ２０４を読み出させる。

映像信号処理部２３２及び２３４は、ステップＳ２１２にて、記録用画像データＲＤ２０２及びＲＤ２０４からフォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２を切り出し、フォーカス領域対応信号ＹＳ２１２及びＹＳ２１４を生成する。読み出し制御部２７０は、ステップＳ２１３にて、フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２に対応するように、フォーカス領域対応信号ＹＳ２１２及びＹＳ２１４を統合させて設定領域信号ＹＳ２０７を生成し、オートフォーカス制御部２６０へ出力する。

オートフォーカス制御部２６０は、ステップＳ２１４にて、設定領域信号ＹＳ２０６またはＹＳ２０７に基づいて制御信号ＣＳ２０１を生成する。レンズ駆動部２１３は、ステップＳ２１５にて、制御信号ＣＳ２０１に基づいてレンズ２１２を駆動し、フォーカス制御を実行する。

第２実施形態の撮像装置２００は、フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２がしきい値よりも大きいと判定された場合には、縮小リサイズ処理された縮小画像データＲＤ２０５に基づいてフォーカス制御を実行する。第２実施形態の撮像装置２００は、フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２がしきい値よりも大きくないと判定された場合には、非縮小の記録用画像データＲＤ２０２及びＲＤ２０４からフォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２を切り出して生成された設定領域信号ＹＳ２０７に基づいてフォーカス制御を実行する。

従って、第２実施形態の撮像装置２００によれば、フォーカス領域ＦＡ２０１またはＦＡ２０２がしきい値よりも大きくない場合には、縮小画像データＲＤ２０５よりも高い解像度を有する非縮小の記録用画像データに基づいてフォーカス制御が実行されるため、フォーカス制御の精度を向上させることができる。

［第３実施形態］
図８を用いて、第３実施形態の撮像装置を説明する。撮像装置３００は、カメラヘッド３１０と、画像データ処理部３２０と、映像信号処理部３３１〜３３５と、記録部３４１〜３４４と、ＡＥホワイトバランス制御部３５０と、オートフォーカス制御部３６０と、輝度信号処理部３７０とを備える。記録部３４１〜３４４は例えば半導体メモリである。

カメラヘッド３１０は、撮像素子３１１と、レンズ３１２と、レンズ駆動部３１３とを有する。画像データ処理部３２０は、画像データ分割部３２１と、画像データ縮小部３２２と、Ｇデータ縮小部３２３とを有する。

撮像素子３１１は被写体を撮像して、８Ｋ画像を動画または静止画で生成することができる。レンズ駆動部３１３がレンズ３１２を駆動することにより、撮像素子３１１はフォーカス調整された画像を生成することができる。撮像素子３１１は被写体を撮像し、８ＫのＲＡＷデータを原画像データＲＤ３００として生成する。撮像素子３１１は原画像データＲＤ３００を、画像データ分割部３２１、画像データ縮小部３２２、及び、Ｇデータ縮小部３２３へ出力する。

画像データ分割部３２１は、図２に示すように、８Ｋの原画像データＲＤ３００を非縮小で分割し、４ＫのＲＡＷデータを記録用画像データＲＤ３０１〜ＲＤ３０４として生成する。画像データ分割部３２１は、記録用画像データＲＤ３０１〜ＲＤ３０４を映像信号処理部３３１〜３３４へ出力する。映像信号処理部３３１〜３３４は、記録用画像データＲＤ３０１〜ＲＤ３０４をＹＵＶ信号に変換して記録用画像信号ＹＳ３０１〜ＹＳ３０４を生成し、記録部３４１〜３４４に記録させる。

画像データ縮小部３２２は、図３に示すように、例えばベイヤ配列された８Ｋの原画像データＲＤ３００を縮小リサイズ処理し、縮小されたベイヤ配列の４ＫのＲＡＷデータを縮小画像データＲＤ３０５として生成する。なお、図３は原画像データＲＤ３００及び縮小画像データＲＤ３０５のフレームの一部を対応させて示している。

画像データ縮小部３２２は、縮小画像データＲＤ３０５を映像信号処理部３３５へ出力する。映像信号処理部３３５は、縮小画像データＲＤ３０５をＹＵＶ信号に変換して縮小画像信号ＹＳ３０５を生成し、ＡＥホワイトバランス制御部３５０へ出力する。

ＡＥホワイトバランス制御部３５０は、縮小画像信号ＹＳ３０５に基づいて、ＡＥ（自動露出補正）及びホワイトバランス制御を実行する。Ｇデータ縮小部３２３は、８Ｋの原画像データＲＤ３００からＧデータを切り出し、例えば４Ｋの非縮小のＲＡＷデータをＧ画像データＲＤ３０６として生成する。Ｇデータは緑色成分の画素データであり、Ｇ画像データＲＤ３０６は緑色成分の画像データである。Ｇ画像データＲＤ３０６は縮小画像データＲＤ３０５と同じ４Ｋであるが、非縮小の緑色成分のみであるから、ベイヤ配列の縮小画像データＲＤ３０５よりも解像度が高く、フォーカス制御に好適な画像データとなっている。

Ｇデータ縮小部３２３は、Ｇ画像データＲＤ３０６を輝度信号処理部３７０へ出力する。輝度信号処理部３７０は、Ｇ画像データＲＤ３０６を輝度データのみを含むＹＵＶ信号に変換して輝度信号ＹＳ３０６を生成し、オートフォーカス制御部３６０へ出力する。

オートフォーカス制御部３６０は、輝度信号ＹＳ３０６に基づいて制御信号ＣＳ３０１を生成し、レンズ駆動部３１３へ出力する。レンズ駆動部３１３は制御信号ＣＳ３０１に基づいてレンズ３１２を駆動し、フォーカス制御を実行する。

第３実施形態の撮像装置３００は、原画像データＲＤ３００からＧデータを切り出して非縮小のＧ画像データＲＤ３０６を生成し、Ｇ画像データＲＤ３０６に基づいてフォーカス制御を実行する。従って、第３実施形態の撮像装置３００によれば、非縮小のＧ画像データＲＤ３０６に基づいてフォーカス制御が実行されるため、フォーカス制御の精度を向上させることができる。

［第４実施形態］
図９を用いて、第４実施形態の撮像装置を説明する。撮像装置４００は、カメラヘッド４１０と、画像データ処理部４２０と、映像信号処理部４３１〜４３４と、記録部４４１〜４４４と、フォーカス領域設定部４５０と、オートフォーカス制御部４６０と、縮小信号処理部４７０と、表示部４８０とを備える。記録部４４１〜４４４は例えば半導体メモリである。

カメラヘッド４１０は、撮像素子４１１と、レンズ４１２と、レンズ駆動部４１３とを有する。画像データ処理部４２０は、画像データ分割部４２１と、画像データ縮小部４２２とを有する。フォーカス領域設定部４５０は、自動設定部４５１と、手動設定部４５２と、設定領域記憶部４５３と、設定領域読み出し部４５４とを有する。縮小信号処理部４７０は、画像データ切り出し部４７１と、映像信号処理部４７２及び４７３とを有する。

撮像素子４１１は被写体を撮像して、８Ｋ画像を動画または静止画で生成することができる。レンズ駆動部４１３がレンズ４１２を駆動することにより、撮像素子４１１はフォーカス調整された画像を生成することができる。撮像素子４１１は被写体を撮像し、８ＫのＲＡＷデータを原画像データＲＤ４００として生成する。撮像素子４１１は原画像データＲＤ４００を、画像データ分割部４２１、及び、画像データ縮小部４２２へ出力する。

画像データ分割部４２１は、図２に示すように、８Ｋの原画像データＲＤ４００を非縮小で分割し、４ＫのＲＡＷデータを記録用画像データＲＤ４０１〜ＲＤ４０４として生成する。画像データ分割部４２１は、記録用画像データＲＤ４０１〜ＲＤ４０４を映像信号処理部４３１〜４３４へ出力する。映像信号処理部４３１〜４３４は、記録用画像データＲＤ４０１〜ＲＤ４０４をＹＵＶ信号に変換して記録用画像信号ＹＳ４０１〜ＹＳ４０４を生成し、記録部４４１〜４４４に記録させる。

画像データ縮小部４２２は、図３に示すように、例えばベイヤ配列された８Ｋの原画像データＲＤ４００を縮小リサイズ処理し、縮小されたベイヤ配列の４ＫのＲＡＷデータを縮小画像データＲＤ４０５として生成する。なお、図３は原画像データＲＤ４００及び縮小画像データＲＤ４０５のフレームの一部を対応させて示している。

画像データ縮小部４２２は、縮小画像データＲＤ４０５を映像信号処理部４７２、及び、画像データ切り出し部４７１へ出力する。映像信号処理部４７２は、縮小画像データＲＤ４０５をＹＵＶ信号に変換して縮小画像信号ＹＳ４０５を生成し、自動設定部４５１、及び、表示部４８０へ出力する。なお、映像信号処理部４７２を第４実施形態における第１の映像信号処理部とする。

自動設定部４５１は、縮小画像信号ＹＳ４０５に対して顔認識等の画像パターン認識処理を実行してフォーカス領域ＦＡ４０１を自動的に設定し、設定領域記憶部４５３に記憶させる。ユーザは、手動設定部４５２を操作してフォーカス領域ＦＡ４０２を設定し、設定領域記憶部４５３に記憶させることができる。ユーザが手動設定部４５２を操作した場合には、フォーカス領域ＦＡ４０１の代わりにフォーカス領域ＦＡ４０２が設定される。

設定領域読み出し部４５４は、設定領域記憶部４５３に記憶されているフォーカス領域ＦＡ４０２の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを生成し、ＹＵＶ信号である設定領域信号ＹＳ４０６としてオートフォーカス制御部４６０へ出力する。設定領域読み出し部４５４は、設定領域記憶部４５３に記憶されているフォーカス領域ＦＡ４０１の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、ＹＵＶ信号であるフォーカス領域対応信号ＹＳ４０７として生成し、画像データ切り出し部４７１へ出力する。

画像データ切り出し部４７１は、フォーカス領域対応信号ＹＳ４０７に基づいて、縮小画像データＲＤ４０５からフォーカス領域ＦＡ４０１を切り出し、ＲＡＷデータであるフォーカス領域データＲＤ４０６を生成する。画像データ切り出し部４７１は、フォーカス領域データＲＤ４０６を映像信号処理部４７３へ出力する。

映像信号処理部４７３は、フォーカス領域データＲＤ４０６をハイパスフィルタ処理してフォーカス領域データＲＤ４０６から高周波成分を抽出し、ＹＵＶ信号である設定領域信号ＹＳ４０８を生成する。映像信号処理部４７３は、設定領域信号ＹＳ４０８をオートフォーカス制御部４６０、及び、表示部４８０へ出力する。なお、映像信号処理部４７３を第４実施形態における第２の映像信号処理部とする。

オートフォーカス制御部４６０は、設定領域信号ＹＳ４０６またはＹＳ４０８に基づいて制御信号ＣＳ４０１を生成し、レンズ駆動部４１３へ出力する。レンズ駆動部４１３は、制御信号ＣＳ４０１に基づいてレンズ４１２を駆動し、フォーカス制御を実行する。

表示部４８０は画像合成部を含む。表示部４８０は、縮小画像信号ＹＳ４０５に基づいて、縮小画像データＲＤ４０５に対応するフレーム全体の画像を表示し、設定領域信号ＹＳ４０８に基づいて、フォーカス領域データＲＤ４０６に対応するフォーカス領域ＦＡ４０１の画像をフレーム全体の画像に合成して表示する。

なお、表示部４８０の画像合成部に替えて、表示部４８０の前段に画像合成部を配置する構成としてもよい。この場合、画像合成部は、フォーカス領域データＲＤ４０６に対応するフォーカス領域ＦＡ４０１の画像を、縮小画像データＲＤ４０５に対応するフレーム全体の画像に合成して合成画像信号を生成し、表示部４８０へ出力する。表示部４８０は、合成画像信号に基づいて、フレーム全体の画像にフォーカス領域ＦＡ４０１の画像が合成された画像を表示する。

フォーカス領域ＦＡ４０１の画像はハイパスフィルタ処理されているため、表示部４８０はフォーカス領域ＦＡ４０１における被写体の輪郭の色または濃淡を、高調波成分に応じて変更させることにより強調表示させることができる。これにより、ユーザは、表示部４８０を見ながら手動で高精度にフォーカスを調整することができる。

図１０に示すフローチャートを用いて、撮像装置４００におけるフォーカス制御方法の一例を説明する。撮像素子４１１は、ステップＳ４０１にて、被写体を撮像し、原画像データＲＤ４００を生成する。画像データ縮小部４２２は、ステップＳ４０２にて、原画像データＲＤ４００を縮小リサイズ処理し、縮小画像データＲＤ４０５を生成する。映像信号処理部４７２は、ステップＳ４０３にて、縮小画像データＲＤ４０５を信号処理して縮小画像信号ＹＳ４０５を生成し、自動設定部４５１、及び、表示部４８０へ出力する。

自動設定部４５１は、ステップＳ４０４にて、縮小画像信号ＹＳ４０５に基づいてフォーカス領域ＦＡ４０１を設定し、設定領域記憶部４５３に記憶させる。設定領域読み出し部４５４は、ステップＳ４０５にて、設定領域記憶部４５３に記憶されているフォーカス領域ＦＡ４０１の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、フォーカス領域対応信号ＹＳ４０７として生成し、画像データ切り出し部４７１へ出力する。

画像データ切り出し部４７１は、ステップＳ４０６にて、フォーカス領域対応信号ＹＳ４０７に基づいて、縮小画像データＲＤ４０５からフォーカス領域ＦＡ４０１を切り出し、フォーカス領域データＲＤ４０６を生成する。映像信号処理部４７３は、ステップＳ４０７にて、フォーカス領域データＲＤ４０６をハイパスフィルタ処理し、フォーカス領域データＲＤ４０６の高周波成分を抽出して設定領域信号ＹＳ４０８を生成し、オートフォーカス制御部４６０、及び、表示部４８０へ出力する。

ユーザは、ステップＳ４０８にて、手動設定部４５２を操作してフォーカス領域ＦＡ４０２を設定してもよい。設定領域読み出し部４５４は、ステップＳ４０９にて、設定領域記憶部４５３に記憶されているフォーカス領域ＦＡ４０２の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、設定領域信号ＹＳ４０６として生成し、オートフォーカス制御部４６０へ出力する。

オートフォーカス制御部４６０は、ステップＳ４１０にて、設定領域信号ＹＳ４０６またはＹＳ４０８に基づいて制御信号ＣＳ４０１を生成する。レンズ駆動部４１３は、ステップＳ４１１にて、制御信号ＣＳ４０１に基づいてレンズ４１２を駆動し、フォーカス制御を実行する。

表示部４８０は、ステップＳ４０７の後のステップＳ４２１にて、縮小画像信号ＹＳ４０５に基づいて、縮小画像データＲＤ４０５に対応するフレーム全体の画像を表示し、設定領域信号ＹＳ４０８に基づいて、フォーカス領域データＲＤ４０６に対応するフォーカス領域ＦＡ４０１の画像をフレーム全体の画像に合成して表示する。ユーザは、ステップＳ４２２にて、表示部４８０を見ながら手動でフォーカス調整を実行してもよい。

第４実施形態の撮像装置４００は、ハイパスフィルタ処理によりフォーカス領域ＦＡ４０１における高周波成分が抽出されて生成された設定領域信号ＹＳ４０８に基づいてフォーカス制御を実行する。また、撮像装置４００は、表示部４８０に、高周波成分が抽出されたフォーカス領域ＦＡ４０１の画像をフレーム全体の画像に合成して表示させる。

これにより、撮像装置４００は、フォーカス領域ＦＡ４０１における被写体の輪郭の色または濃淡を変更させて強調表示させることができる。そのため、ユーザは表示部４８０を見ながら手動で高精度にフォーカスを調整することができる。従って、第４実施形態の撮像装置４００によれば、フォーカス制御の精度を向上させることができる。

［第５実施形態］
図１１を用いて、第５実施形態の撮像装置を説明する。撮像装置５００は、カメラヘッド５１０と、画像データ処理部５２０と、映像信号処理部５３１〜５３４と、記録部５４１〜５４４と、フォーカス領域設定部５５０と、オートフォーカス制御部５６０と、縮小信号処理部５７０と、表示部５８０とを備える。記録部５４１〜５４４は例えば半導体メモリである。

カメラヘッド５１０は、撮像素子５１１と、レンズ５１２と、レンズ駆動部５１３とを有する。画像データ処理部５２０は、画像データ分割部５２１と、画像データ縮小部５２２とを有する。フォーカス領域設定部５５０は、自動設定部５５１と、手動設定部５５２と、設定領域記憶部５５３と、設定領域読み出し部５５４とを有する。縮小信号処理部５７０は、画像データ切り出し部５７１と、映像信号処理部５７２及び５７３と、ハイパス画像データ縮小部５７４とを有する。

撮像素子５１１は被写体を撮像して、８Ｋ画像を動画または静止画で生成することができる。レンズ駆動部５１３がレンズ５１２を駆動することにより、撮像素子５１１はフォーカス調整された画像を生成することができる。撮像素子５１１は被写体を撮像し、８ＫのＲＡＷデータを原画像データＲＤ５００として生成する。撮像素子５１１は原画像データＲＤ５００を、画像データ分割部５２１、画像データ縮小部５２２、及び、画像データ切り出し部５７１へ出力する。

画像データ分割部５２１は、図２に示すように、８Ｋの原画像データＲＤ５００を非縮小で分割し、４ＫのＲＡＷデータを記録用画像データＲＤ５０１〜ＲＤ５０４として生成する。画像データ分割部５２１は、記録用画像データＲＤ５０１〜ＲＤ５０４を映像信号処理部５３１〜５３４へ出力する。映像信号処理部５３１〜５３４は、記録用画像データＲＤ５０１〜ＲＤ５０４をＹＵＶ信号に変換して記録用画像信号ＹＳ５０１〜ＹＳ５０４を生成し、記録部５４１〜５４４に記録させる。

画像データ縮小部５２２は、図３に示すように、例えばベイヤ配列された８Ｋの原画像データＲＤ５００を縮小リサイズ処理し、縮小されたベイヤ配列の４ＫのＲＡＷデータを縮小画像データＲＤ５０５として生成する。なお、図３は原画像データＲＤ５００及び縮小画像データＲＤ５０５のフレームの一部を対応させて示している。

画像データ縮小部５２２は、縮小画像データＲＤ５０５を映像信号処理部５７２へ出力する。映像信号処理部５７２は、縮小画像データＲＤ５０５をＹＵＶ信号に変換して縮小画像信号ＹＳ５０５を生成し、自動設定部５５１、及び、表示部５８０へ出力する。なお、映像信号処理部５７２を第５実施形態における第１の映像信号処理部とする。

自動設定部５５１は、縮小画像信号ＹＳ５０５に対して顔認識等の画像パターン認識処理を実行してフォーカス領域ＦＡ５０１を自動的に設定し、設定領域記憶部５５３に記憶させる。ユーザは、手動設定部５５２を操作してフォーカス領域ＦＡ５０２を設定し、設定領域記憶部５５３に記憶させることができる。ユーザが手動設定部５５２を操作した場合には、フォーカス領域ＦＡ５０１の代わりにフォーカス領域ＦＡ５０２が設定される。

設定領域読み出し部５５４は、設定領域記憶部５５３に記憶されているフォーカス領域ＦＡ５０２の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、ＹＵＶ信号である設定領域信号ＹＳ５０６として生成し、オートフォーカス制御部５６０へ出力する。設定領域読み出し部５５４は、設定領域記憶部５５３に記憶されているフォーカス領域ＦＡ５０１の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを生成し、フォーカス領域対応信号ＹＳ５０７として画像データ切り出し部５７１へ出力する。

画像データ切り出し部５７１は、フォーカス領域対応信号ＹＳ５０７に基づいて、原画像データＲＤ５００からフォーカス領域ＦＡ５０１を切り出し、フォーカス領域データＲＤ５０６を生成する。画像データ切り出し部５７１は、フォーカス領域データＲＤ５０６を映像信号処理部５７３へ出力する。

映像信号処理部５７３は、フォーカス領域データＲＤ５０６をハイパスフィルタ処理してフォーカス領域データＲＤ５０６から高周波成分を抽出し、ＹＵＶ信号である設定領域信号ＹＳ５０８を生成する。映像信号処理部５７３は、設定領域信号ＹＳ５０８をハイパス画像データ縮小部５７４、及び、オートフォーカス制御部５６０へ出力する。なお、映像信号処理部５７３を第５実施形態における第２の映像信号処理部とする。

ハイパス画像データ縮小部５７４は、設定領域信号ＹＳ５０８に基づいて、高周波成分が抽出されたフォーカス領域データＲＤ５０６を縮小リサイズ処理してＹＵＶ信号を表示画像信号ＹＳ５０９として生成し、表示部５８０へ出力する。オートフォーカス制御部５６０は、設定領域信号ＹＳ５０６またはＹＳ５０８に基づいて制御信号ＣＳ５０１を生成し、レンズ駆動部５１３へ出力する。レンズ駆動部５１３は、制御信号ＣＳ５０１に基づいてレンズ５１２を駆動し、フォーカス制御を実行する。

表示部５８０は画像合成部を含む。表示部５８０は、縮小画像信号ＹＳ５０５に基づいて、縮小画像データＲＤ５０５に対応するフレーム全体の画像を表示し、表示画像信号ＹＳ５０９に基づいて、フォーカス領域データＲＤ５０６に対応するフォーカス領域ＦＡ５０１の画像をフレーム全体の画像に合成して表示する。

なお、表示部５８０の画像合成部に替えて、表示部５８０の前段に画像合成部を配置する構成としてもよい。この場合、画像合成部は、フォーカス領域データＲＤ５０６に対応するフォーカス領域ＦＡ５０１の画像を、縮小画像データＲＤ５０５に対応するフレーム全体の画像に合成して合成画像信号を生成し、表示部５８０へ出力する。表示部５８０は、合成画像信号に基づいて、フレーム全体の画像にフォーカス領域ＦＡ５０１の画像が合成された画像を表示する。

フォーカス領域ＦＡ５０１の画像はハイパスフィルタ処理されているため、表示部５８０はフォーカス領域ＦＡ５０１における被写体の輪郭の色または濃淡を、高調波成分に応じて変更させることにより強調表示させることができる。これにより、ユーザは、表示部５８０を見ながら、手動で高精度にフォーカスを調整することができる。

図１２に示すフローチャートを用いて、撮像装置５００におけるフォーカス制御方法の一例を説明する。撮像素子５１１は、ステップＳ５０１にて、被写体を撮像し、原画像データＲＤ５００を生成する。画像データ縮小部５２２は、ステップＳ５０２にて、原画像データＲＤ５００を縮小リサイズ処理し、縮小画像データＲＤ５０５を生成する。映像信号処理部５７２は、ステップＳ５０３にて、縮小画像データＲＤ５０５を信号処理し、縮小画像信号ＹＳ５０５を生成する。

自動設定部５５１は、ステップＳ５０４にて、縮小画像信号ＹＳ５０５に基づいてフォーカス領域ＦＡ５０１を設定し、設定領域記憶部５５３に記憶させる。設定領域読み出し部５５４は、ステップＳ５０５にて、設定領域記憶部５５３に記憶されているフォーカス領域ＦＡ５０１の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、フォーカス領域対応信号ＹＳ５０７として生成し、画像データ切り出し部５７１へ出力する。

画像データ切り出し部５７１は、ステップＳ５０６にて、フォーカス領域対応信号ＹＳ５０７に基づいて、原画像データＲＤ５００からフォーカス領域ＦＡ５０１を切り出し、フォーカス領域データＲＤ５０６を生成する。

映像信号処理部５７３は、ステップＳ５０７にて、フォーカス領域データＲＤ５０６をハイパスフィルタ処理し、フォーカス領域データＲＤ５０６の高周波成分を抽出して設定領域信号ＹＳ５０８を生成する。映像信号処理部５７３は、設定領域信号ＹＳ５０８をハイパス画像データ縮小部５７４、及び、オートフォーカス制御部５６０へ出力する。

ユーザは、ステップＳ５０８にて、手動設定部５５２を操作してフォーカス領域ＦＡ５０２を設定してもよい。設定領域読み出し部５５４は、ステップＳ５０９にて、設定領域記憶部５５３に記憶されているフォーカス領域ＦＡ５０２の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、設定領域信号ＹＳ５０６として生成し、オートフォーカス制御部５６０へ出力する。

オートフォーカス制御部５６０は、ステップＳ５１０にて、設定領域信号ＹＳ５０６またはＹＳ５０８に基づいて制御信号ＣＳ５０１を生成する。レンズ駆動部５１３は、ステップＳ５１１にて、制御信号ＣＳ５０１に基づいてレンズ５１２を駆動し、フォーカス制御を実行する。

ハイパス画像データ縮小部５７４は、ステップＳ５０７の後のステップＳ５２１にて、高周波成分が抽出されたフォーカス領域データＲＤ５０６を縮小リサイズ処理して表示画像信号ＹＳ５０９を生成し、表示部５８０へ出力する。表示部５８０は、ステップＳ５２２にて、縮小画像信号ＹＳ５０５に基づいて、縮小画像データＲＤ５０５に対応するフレーム全体の画像を表示させ、表示画像信号ＹＳ５０９に基づいて、縮小画像データＲＤ５０５に対応するフォーカス領域ＦＡ５０１の画像をフレーム全体の画像に合成して表示させる。ユーザは、ステップＳ５２３にて、表示部５８０を見ながら手動でフォーカス調整を実行してもよい。

第５実施形態の撮像装置５００は、ハイパスフィルタ処理によりフォーカス領域ＦＡ５０１における高周波成分が抽出されて生成された設定領域信号ＹＳ５０８に基づいてフォーカス制御を実行する。また、第５実施形態の撮像装置５００は、表示部５８０に高周波成分が抽出されたフォーカス領域ＦＡ５１を全画面画像に合成して表示させる。これにより、ユーザは表示部５８０を見ながら、手動で高精度にフォーカスを調整することができる。従って、第５実施形態の撮像装置５００によれば、フォーカス制御の精度を向上させることができる。

［第６実施形態］
図１３を用いて、第６実施形態の撮像装置を説明する。撮像装置６００は、カメラヘッド６１０と、画像データ処理部６２０と、映像信号処理部６３１〜６３４と、記録部６４１〜６４４と、フォーカス領域設定部６５０と、オートフォーカス制御部６６０と、縮小信号処理部６７０と、表示部６８０とを備える。記録部６４１〜６４４は例えば半導体メモリである。

カメラヘッド６１０は、撮像素子６１１と、レンズ６１２と、レンズ駆動部６１３とを有する。画像データ処理部６２０は、画像データ分割部６２１と、画像データ縮小部６２２とを有する。フォーカス領域設定部６５０は、自動設定部６５１と、手動設定部６５２と、設定領域記憶部６５３と、設定領域読み出し部６５４とを有する。縮小信号処理部６７０は、画像データ切り出し部６７１と、映像信号処理部６７２及び６７３と、画像重畳部６７４とを有する。

撮像素子６１１は被写体を撮像して、８Ｋ画像を動画または静止画で生成することができる。レンズ駆動部６１３がレンズ６１２を駆動することにより、撮像素子６１１はフォーカス調整された画像を生成することができる。撮像素子６１１は被写体を撮像し、８ＫのＲＡＷデータを原画像データＲＤ６００として生成する。撮像素子６１１は原画像データＲＤ６００を、画像データ分割部６２１、画像データ縮小部６２２、及び、画像データ切り出し部６７１へ出力する。

画像データ分割部６２１は、図２に示すように、８Ｋの原画像データＲＤ６００を非縮小で分割し、４ＫのＲＡＷデータを記録用画像データＲＤ６０１〜ＲＤ６０４として生成する。画像データ分割部６２１は、記録用画像データＲＤ６０１〜ＲＤ６０４を映像信号処理部６３１〜６３４へ出力する。映像信号処理部６３１〜６３４は、記録用画像データＲＤ６０１〜ＲＤ６０４をＹＵＶ信号に変換して記録用画像信号ＹＳ６０１〜ＹＳ６０４を生成し、記録部６４１〜６４４に記録させる。

画像データ縮小部６２２は、図３に示すように、例えばベイヤ配列された８Ｋの原画像データＲＤ６００を縮小リサイズ処理し、縮小されたベイヤ配列の４ＫのＲＡＷデータを縮小画像データＲＤ６０５として生成する。なお、図３は原画像データＲＤ６００及び縮小画像データＲＤ６０５のフレームの一部を対応させて示している。

画像データ縮小部６２２は、縮小画像データＲＤ６０５を映像信号処理部６７２へ出力する。映像信号処理部６７２は、縮小画像データＲＤ６０５をＹＵＶ信号に変換して縮小画像信号ＹＳ６０５を生成し、自動設定部６５１、及び、画像重畳部６７４へ出力する。なお、映像信号処理部６７２を第６実施形態における第１の映像信号処理部とする。

自動設定部６５１は、縮小画像信号ＹＳ６０５に対して顔認識等の画像パターン認識処理を実行してフォーカス領域ＦＡ６０１を自動的に設定し、設定領域記憶部６５３に記憶させる。ユーザは、手動設定部６５２を操作してフォーカス領域ＦＡ６０２を設定し、設定領域記憶部６５３に記憶させることができる。ユーザが手動設定部６５２を操作した場合には、フォーカス領域ＦＡ６０１の代わりにフォーカス領域ＦＡ６０２が設定される。

設定領域読み出し部６５４は、設定領域記憶部６５３に記憶されているフォーカス領域ＦＡ６０２の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、ＹＵＶ信号である設定領域信号ＹＳ６０６として生成し、オートフォーカス制御部６６０へ出力する。設定領域読み出し部６５４は、設定領域記憶部６５３に記憶されているフォーカス領域ＦＡ６０１の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、フォーカス領域対応信号ＹＳ６０７として生成し、画像データ切り出し部６７１へ出力する。

画像データ切り出し部６７１は、フォーカス領域対応信号ＹＳ６０７に基づいて、原画像データＲＤ６００からフォーカス領域ＦＡ６０１を切り出し、フォーカス領域ＦＡ６０１を示すフォーカス領域データＲＤ６０６を生成する。画像データ切り出し部６７１は、フォーカス領域データＲＤ６０６を映像信号処理部６７３へ出力する。

映像信号処理部６７３は、フォーカス領域データＲＤ６０６をＹＵＶ信号に変換して設定領域信号ＹＳ６０８を生成し、画像重畳部６７４、及び、オートフォーカス制御部６６０へ出力する。なお、映像信号処理部６７３を第６実施形態における第２の映像信号処理部とする。

画像重畳部６７４は、縮小画像データＲＤ６０５に対応するフレーム全体の画像に、フォーカス領域データＲＤ６０６に対応するフォーカス領域ＦＡ６０１の画像を重畳させてＹＵＶ信号である表示画像信号ＹＳ６０９を生成し、表示部６８０へ出力する。

オートフォーカス制御部６６０は、設定領域信号ＹＳ６０６またはＹＳ６０８に基づいて制御信号ＣＳ６０１を生成し、レンズ駆動部６１３へ出力する。レンズ駆動部６１３は、制御信号ＣＳ６０１に基づいてレンズ６１２を駆動し、フォーカス制御を実行する。

表示部６８０は、縮小画像データＲＤ６０５に対応するフレーム全体の画像に、フォーカス領域データＲＤ６０６に対応するフォーカス領域ＦＡ６０１の画像が重畳された画像を表示する。表示部６８０は、フレーム全体の画像におけるフォーカス領域ＦＡ６０１の重心と、重畳されるフォーカス領域ＦＡ６０１の重心とが一致するように、フォーカス領域ＦＡ６０１の画像をフレーム全体の画像に重畳して表示させることが好ましい。

表示部６８０には、縮小リサイズ処理されたフレーム全体の画像に非縮小のフォーカス領域ＦＡ６０１の画像が重畳されるため、フォーカス領域ＦＡ６０１はフレーム全体の画像上にフレーム全体の画像よりも高い解像度で表示される。そのため、ユーザは、表示部６８０を見ながら、手動で高精度にフォーカスを調整することができる。

図１４に示すフローチャートを用いて、撮像装置６００におけるフォーカス制御方法の一例を説明する。撮像素子６１１は、ステップＳ６０１にて、被写体を撮像し、原画像データＲＤ６００を生成する。画像データ縮小部６２２は、ステップＳ６０２にて、原画像データＲＤ６００を縮小リサイズ処理し、縮小画像データＲＤ６０５を生成する。映像信号処理部６７２は、ステップＳ６０３にて、縮小画像データＲＤ６０５を信号処理して縮小画像信号ＹＳ６０５を生成し、自動設定部６５１、及び、画像重畳部６７４へ出力する。

自動設定部６５１は、ステップＳ６０４にて、縮小画像信号ＹＳ６０５に基づいてフォーカス領域ＦＡ６０１を設定し、設定領域記憶部６５３に記憶させる。設定領域読み出し部６５４は、ステップＳ６０５にて、設定領域記憶部６５３に記憶されているフォーカス領域ＦＡ６０１の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、フォーカス領域対応信号ＹＳ６０７として生成し、画像データ切り出し部６７１へ出力する。

画像データ切り出し部６７１は、ステップＳ６０６にて、フォーカス領域対応信号ＹＳ６０７に基づいて、原画像データＲＤ６００からフォーカス領域ＦＡ６０１を切り出し、フォーカス領域データＲＤ６０６を生成する。映像信号処理部６７３は、ステップＳ６０７にて、フォーカス領域データＲＤ６０６を信号処理して設定領域信号ＹＳ６０８を生成し、画像重畳部６７４、及び、オートフォーカス制御部６６０へ出力する。

ユーザは、ステップＳ６０８にて、手動設定部６５２を操作してフォーカス領域ＦＡ６０２を設定してもよい。設定領域読み出し部６５４は、ステップＳ６０９にて、設定領域記憶部６５３に記憶されているフォーカス領域ＦＡ６０２の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、設定領域信号ＹＳ６０６として生成し、オートフォーカス制御部６６０へ出力する。

オートフォーカス制御部６６０は、ステップＳ６１０にて、設定領域信号ＹＳ６０６またはＹＳ６０８に基づいて制御信号ＣＳ６０１を生成する。レンズ駆動部６１３は、ステップＳ６１１にて、制御信号ＣＳ６０１に基づいてレンズ６１２を駆動させ、フォーカス制御を実行する。

画像重畳部６７４は、ステップＳ６０７の後のステップＳ６２１にて、縮小画像データＲＤ６０５に対応するフレーム全体の画像に、フォーカス領域データＲＤ６０６に対応するフォーカス領域ＦＡ６０１の画像を重畳させて表示画像信号ＹＳ６０９を生成し、表示部６８０へ出力する。

表示部６８０は、ステップＳ６２２にて、表示画像信号ＹＳ６０９に基づいて、縮小画像データＲＤ６０５に対応するフレーム全体の画像に、フォーカス領域データＲＤ６０６に対応するフォーカス領域ＦＡ６０１の画像が重畳された画像を表示する。ユーザは、ステップＳ６２３にて、表示部６８０を見ながら、手動でフォーカス調整を実行してもよい。

第６実施形態の撮像装置６００は、原画像データＲＤ６００からフォーカス領域ＦＡ６０１が切り出された非縮小のフォーカス領域データＲＤ６０６に基づいてフォーカス制御を実行する。また、第６実施形態の撮像装置６００は、表示部６８０に、フレーム全体の画像に非縮小のフォーカス領域ＦＡ６０１の画像を重畳して表示させる。これにより、ユーザは、表示部６８０を見ながら、手動で高精度にフォーカスを調整することができる。従って、第６実施形態の撮像装置６００によれば、フォーカス制御の精度を向上させることができる。

［第７実施形態］
図１５を用いて、第７実施形態の撮像装置を説明する。撮像装置７００は、カメラヘッド７１０と、画像データ処理部７２０と、映像信号処理部７３１〜７３５と、記録部７４１〜７４４と、フォーカス領域設定部７５０と、オートフォーカス制御部７６０と、位相データ処理部７７０と、表示部７８０と、切り替え操作部７９０と、マニュアルフォーカス操作部７９１とを備える。記録部７４１〜７４４は例えば半導体メモリである。

カメラヘッド７１０は、撮像素子７１１と、レンズ７１２と、レンズ駆動部７１３とを有する。画像データ処理部７２０は、画像データ分割部７２１と、画像データ縮小部７２２とを有する。フォーカス領域設定部７５０は、自動設定部７５１と、手動設定部７５２と、設定領域記憶部７５３と、設定領域読み出し部７５４とを有する。位相データ処理部７７０は、位相データ縮小部７７１と、位相データ切り出し部７７２と、位相データ画像変換部７７３とを有する。

撮像素子７１１は被写体を撮像して、８Ｋ画像を動画または静止画で生成することができる。レンズ駆動部７１３がレンズ７１２を駆動することにより、撮像素子７１１はフォーカス調整された画像を生成することができる。撮像素子７１１は、画素ごとに２つのフォトダイオードを有する。撮像素子７１１は被写体を撮像し、画素ごとに２つのフォトダイオードにより生成された受光信号を加算し、８ＫのＲＡＷデータを原画像データＲＤ７００として生成する。

撮像素子７１１は原画像データＲＤ７００を、画像データ分割部７２１、及び、画像データ縮小部７２２へ出力する。撮像素子７１１は、画素ごとに２つのフォトダイオードによりそれぞれ生成された受光信号を、加算せずに８Ｋの位相データＰＤ７００として位相データ縮小部７７１、及び、位相データ切り出し部７７２へ出力する。

画像データ分割部７２１は、図２に示すように、８Ｋの原画像データＲＤ７００を非縮小で分割し、４ＫのＲＡＷデータを記録用画像データＲＤ７０１〜ＲＤ７０４として生成する。画像データ分割部７２１は、記録用画像データＲＤ７０１〜ＲＤ７０４を映像信号処理部７３１〜７３４へ出力する。映像信号処理部７３１〜７３４は、記録用画像データＲＤ７０１〜ＲＤ７０４をＹＵＶ信号に変換して記録用画像信号ＹＳ７０１〜ＹＳ７０４を生成し、記録部７４１〜７４４に記録させる。

画像データ縮小部７２２は、図３に示すように、例えばベイヤ配列された８Ｋの原画像データＲＤ７００を縮小リサイズ処理し、縮小されたベイヤ配列の４ＫのＲＡＷデータを縮小画像データＲＤ７０５として生成する。なお、図３は原画像データＲＤ７００及び縮小画像データＲＤ７０５のフレームの一部を対応させて示している。

画像データ縮小部７２２は、縮小画像データＲＤ７０５を映像信号処理部７３５へ出力する。映像信号処理部７３５は、縮小画像データＲＤ７０５をＹＵＶ信号に変換して縮小画像信号ＹＳ７０５を生成し、自動設定部７５１、及び、表示部７８０へ出力する。

自動設定部７５１は、縮小画像信号ＹＳ７０５に対して顔認識等の画像パターン認識処理を実行してフォーカス領域ＦＡ７０１を自動的に設定し、設定領域記憶部７５３に記憶させる。ユーザは、手動設定部７５２を操作してフォーカス領域ＦＡ７０２を設定し、設定領域記憶部７５３に記憶させることができる。ユーザが手動設定部７５２を操作した場合には、フォーカス領域ＦＡ７０１の代わりにフォーカス領域ＦＡ７０２が設定される。

設定領域読み出し部７５４は、設定領域記憶部７５３に記憶されているフォーカス領域ＦＡ７０１またはＦＡ７０２の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、ＹＵＶ信号であるフォーカス領域対応信号ＹＳ７０６として生成し、位相データ切り出し部７７２へ出力する。

位相データ切り出し部７７２は、フォーカス領域対応信号ＹＳ７０６に基づいて、位相データＰＤ７００からフォーカス領域ＦＡ７０１またはＦＡ７０２を切り出し、画素ごとに２つのフォトダイオードの受光信号を位相差法より処理し、非縮小のフォーカス領域位相データＰＤ７０１を生成する。位相データ切り出し部７７２は、フォーカス領域位相データＰＤ７０１をオートフォーカス制御部７６０へ出力する。

位相データ縮小部７７１は、８Ｋの位相データＰＤ７００に基づいて、画素ごとに２つのフォトダイオードの受光信号を別々に縮小リサイズ処理し、例えば４Ｋの縮小位相データＰＤ７０２を生成する。縮小リサイズ処理法として、画素ブロック内の画素値を加算する加算法、または、Ｇデータのみを切り出す間引き法を用いることができる。

位相データ縮小部７７１は、縮小位相データＰＤ７０２を位相データ画像変換部７７３へ出力する。位相データ画像変換部７７３は、縮小位相データＰＤ７０２を位相表示画像信号ＰＳ７００に変換し、表示部７８０へ出力する。

表示部７８０は画像合成部を含む。表示部７８０は、縮小画像信号ＹＳ７０５に基づいて、縮小画像データＲＤ７０５に対応するフレーム全体の画像を表示し、位相表示画像信号ＰＳ７００に基づいて、縮小位相データＰＤ７０２に対応する位相表示画像をフレーム全体の画像に合成して表示する。

なお、表示部７８０の画像合成部に替えて、表示部７８０の前段に画像合成部を配置する構成としてもよい。この場合、画像合成部は、縮小位相データＰＤ７０２に対応する位相表示画像を、縮小画像データＲＤ７０５に対応するフレーム全体の画像に合成して合成画像信号を生成し、表示部７８０へ出力する。表示部７８０は、合成画像信号に基づいて、フレーム全体の画像に位相表示画像が合成された画像を表示する。

ユーザは、切り替え操作部７９０を操作して、フォーカス制御を自動で実行するか手動で実行するかを選択することができる。自動でのフォーカス制御が選択された場合、オートフォーカス制御部７６０は、フォーカス領域位相データＰＤ７０１に基づいて制御信号ＣＳ７０１を生成し、レンズ駆動部７１３へ出力する。

レンズ駆動部７１３は、制御信号ＣＳ７０１に基づいてレンズ７１２を駆動し、フォーカス制御を実行する。手動でのフォーカス制御が選択された場合、ユーザは、マニュアルフォーカス操作部７９１を操作し、レンズ駆動部７１３にレンズ７１２を駆動させ、フォーカス制御を実行する。

表示部７８０は画像合成部を含む。表示部７８０は、縮小画像データＲＤ７０５に対応するフレーム全体の画像に、縮小位相データＰＤ７０２に対応する位相表示画像を合成して表示する。そのため、表示部７８０は、位相表示画像に基づいて、被写体の輪郭の色または濃淡を変更させて強調表示させることができる。これにより、ユーザは、表示部７８０を見ながら、手動で高精度にフォーカスを調整することができる。

なお、表示部７８０の画像合成部に替えて、表示部７８０の前段に画像合成部を配置する構成としてもよい。この場合、画像合成部は、縮小位相データＰＤ７０２に対応する位相表示画像を、縮小画像データＲＤ７０５に対応するフレーム全体の画像に合成して合成画像信号を生成し、表示部７８０へ出力する。表示部７８０は、合成画像信号に基づいて、フレーム全体の画像に位相表示画像が合成された画像を表示する。

図１６に示すフローチャートを用いて、撮像装置７００におけるフォーカス制御方法の一例を説明する。ユーザは、切り替え操作部７９０を操作して、フォーカス制御を自動で実行するか手動で実行するかを選択することができる。

自動でのフォーカス制御が選択された場合を説明する。撮像素子７１１は、ステップＳ７０１にて、被写体を撮像し、原画像データＲＤ７００、及び、位相データＰＤ７００を生成する。画像データ縮小部７２２は、ステップＳ７０２にて、原画像データＲＤ７００を縮小リサイズ処理し、縮小画像データＲＤ７０５を生成する。映像信号処理部７３５は、ステップＳ７０３にて、縮小画像データＲＤ７０５を信号処理して縮小画像信号ＹＳ７０５を生成し、自動設定部７５１、及び、表示部７８０へ出力する。

自動設定部７５１は、ステップＳ７０４にて、縮小画像信号ＹＳ７０５に基づいてフォーカス領域ＦＡ７０１を設定し、設定領域記憶部７５３に記憶させる。ユーザは、ステップＳ７０５にて、手動設定部７５２を操作してフォーカス領域ＦＡ７０２を設定し、設定領域記憶部７５３に記憶させてもよい。

設定領域読み出し部７５４は、ステップＳ７０６にて、設定領域記憶部７５３に記憶されているフォーカス領域ＦＡ７０１またはＦＡ７０２の位置及び範囲を含むフォーカス領域データを、フォーカス領域対応信号ＹＳ７０６として生成し、位相データ切り出し部７７２へ出力する。位相データ切り出し部７７２は、ステップＳ７０７にて、フォーカス領域対応信号ＹＳ７０６に基づいて、位相データＰＤ７００からフォーカス領域ＦＡ７０１またはＦＡ７０２を切り出し、非縮小のフォーカス領域位相データＰＤ７０１を生成してオートフォーカス制御部７６０へ出力する。

オートフォーカス制御部７６０は、ステップＳ７０８にて、フォーカス領域位相データＰＤ７０１に基づいて制御信号ＣＳ７０１を生成する。レンズ駆動部７１３は、ステップＳ７０９にて、制御信号ＣＳ７０１に基づいてレンズ７１２を駆動し、フォーカス制御を実行する。

手動でのフォーカス制御が選択された場合を説明する。撮像装置７００は、ステップＳ７０１〜ステップＳ７０３の処理を実行する。位相データ縮小部７７１は、ステップＳ７２１にて、位相データＰＤ７００に基づいて、縮小位相データＰＤ７０２を生成する。位相データ画像変換部７７３は、ステップＳ７２２にて、縮小位相データＰＤ７０２を位相表示画像信号ＰＳ７００に変換し、表示部７８０へ出力する。

表示部７８０は、ステップＳ７２３にて、縮小画像データＲＤ７０５に対応するフレーム全体の画像に、縮小位相データＰＤ７０２に対応する位相表示画像を合成して表示する。ユーザは、ステップＳ７２４にて、表示部７８０を見ながら手動でフォーカス調整を実行してもよい。

第７実施形態の撮像装置７００は、位相データＰＤ７００からフォーカス領域ＦＡ７０１または７０２が切り出された非縮小のフォーカス領域位相データＰＤ７０１に基づいてフォーカス制御を実行する。また、第７実施形態の撮像装置７００は、表示部７８０に、縮小画像データＲＤ７０５に対応するフレーム全体の画像に、縮小位相データＰＤ７０２に対応する位相表示画像を合成して表示する。これにより、ユーザは、表示部７８０を見ながら、手動で高精度にフォーカスを調整することができる。従って、第７実施形態の撮像装置７００によれば、フォーカス制御の精度を向上させることができる。

本発明は、上述した第１〜第７実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

第１〜第７実施形態では、原画像データを４つの記録用画像データに分割し、４つの記録部に記録しているが、原画像データを分割せずに１つの記録部に記録してもよい。

１００ 撮像装置
１１１ 撮像素子
１２２ 画像データ縮小部
１２３ 画像データ切り出し部
１３５，１３６ 映像信号処理部
１５１ 自動設定部
１５３ しきい値判定部
１６０ オートフォーカス制御部
ＲＤ１００ 原画像データ
ＲＤ１０５ 縮小画像データ
ＲＤ１０６ フォーカス領域データ
ＹＳ１０５ 縮小画像信号
ＹＳ１０６，ＹＳ１０７ 設定領域信号
ＦＡ１０１，ＦＡ１０２ フォーカス領域

Claims (1)

1. 被写体を撮像して、原画像データを生成する撮像素子と、
   前記原画像データを縮小リサイズ処理し、縮小画像データを生成する画像データ縮小部と、
   前記縮小画像データに基づいて縮小画像信号を生成する第１の映像信号処理部と、
   前記縮小画像信号に基づいてフォーカス領域を自動的に設定する自動設定部と、
   前記フォーカス領域がしきい値よりも大きいか否かを判定し、前記フォーカス領域がしきい値よりも大きいと判定された場合に、前記縮小画像データに基づいて第１の設定領域信号を生成するしきい値判定部と、
   前記フォーカス領域がしきい値よりも大きくないと判定された場合に、前記原画像データから前記フォーカス領域を切り出し、フォーカス領域データを生成する画像データ切り出し部と、
   前記フォーカス領域データに基づいて第２の設定領域信号を生成する第２の映像信号処理部と、
   前記第１または第２の設定領域信号に基づいてフォーカス制御を実行するオートフォーカス制御部と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。

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