JP2010078810A - Automatic focusing device and focus adjustment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば電子スチルカメラ等に利用されるオートフォーカスを行う自動合焦装置および焦点調節方法に関する。 The present invention relates to an automatic focusing device and a focus adjustment method for performing autofocus used for an electronic still camera or the like, for example.
電子カメラでは、ＣＣＤで撮像した被写体像のコントラスト値の積分値（以下、ＡＦ評価値）が最も高くなるフォーカス位置にフォーカスレンズを駆動させることによって焦点調節を行う、コントラスト検出方式の焦点調節装置が採用されることが多い。 In an electronic camera, there is a contrast detection type focus adjustment device that performs focus adjustment by driving a focus lens to a focus position where an integral value (hereinafter referred to as AF evaluation value) of a contrast value of a subject image captured by a CCD is the highest. Often adopted.
コントラスト検出方式では、被写体が低照度時に、ＡＦ評価値が小さくなり、さらに撮像信号に含まれるノイズ成分の割合が大きくなるためにＡＦ合焦性能が低下する、という問題がある。 The contrast detection method has a problem that the AF evaluation value decreases when the subject has low illuminance, and the AF focusing performance decreases because the ratio of the noise component included in the imaging signal increases.
この問題に対し、特許文献１では、レンズの走査領域内の画像データのノイズが少ない方からの探索により所定閾値を越えた最初の位置をエッジ位置として検出し、エッジ位置でのコントラスト値から焦点調節を行う方法が提案されている。この方法によって、ノイズの影響を軽減し、低照度時のＡＦ合焦性能を向上させることができる。
With respect to this problem, in
また、特許文献２では、各画素について周辺画素とのコントラスト値の高低関係よりノイズ領域を判別し、ノイズ領域以外の領域に測距領域を限定してＡＦ評価値を算出する方法が提案されている。この方法によって、ノイズの影響を軽減し、低照度時のＡＦ合焦性能を向上させることができる。
しかしながら、上記従来の自動合焦装置では、以下に掲げる問題があった。すなわち、特許文献１では、ノイズによる偽のコントラスト値の方が被写体のコントラスト値よりも大きくなる場合、ノイズによる偽のコントラスト値からエッジ位置を判断して焦点調節を行ってしまい、被写体に合焦させることができなかった。
However, the conventional automatic focusing device has the following problems. That is, in
また、特許文献２では、ノイズが固まりで存在するような状況において、ノイズによって形成された領域が合焦判定のために選ばれてしまい、ノイズの影響を避けることはできなかった。 Further, in Patent Document 2, in a situation where noise exists in a lump, an area formed by noise is selected for focus determination, and the influence of noise cannot be avoided.
低照度時のような、つまり被写体の位置でコントラスト値が小さくかつノイズが多いような状況下では、特許文献１，２で示された、１画像内の輝度信号からノイズの影響を緩和させる方法には限界があった。
Under low illuminance conditions, that is, in a situation where the contrast value is small and there is a lot of noise at the position of the subject, the method of reducing the influence of noise from the luminance signal in one image shown in
そこで、本発明は、被写体が低照度や低コントラストの場合でもＡＦ合焦性能を向上させることができる自動合焦装置および焦点調節方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an automatic focusing device and a focus adjustment method that can improve AF focusing performance even when a subject has low illuminance or low contrast.
上記目的を達成するために、本発明の技術的特徴としては、フォーカスレンズを含む撮影光学系を介して撮像素子にて得られた画像に基づき、前記画像の測距領域での被写体の合焦状態を示す焦点評価値が最大になるように前記フォーカスレンズの位置を制御する焦点調節方法であって、前記撮像素子によって撮影される画像に複数の判別領域を設定するステップと、前記設定された判別領域ごとに、複数の前記フォーカスレンズの位置で前記画像のコントラスト値を取得するステップと、前記複数のフォーカスレンズの位置で取得された前記コントラスト値に基づき、前記判別領域を前記測距領域にするか否かを判断するステップとを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the technical feature of the present invention is that the subject is focused in the distance measurement area of the image based on the image obtained by the imaging device via the imaging optical system including the focus lens. A focus adjustment method for controlling a position of the focus lens so that a focus evaluation value indicating a state is maximized, wherein a plurality of determination regions are set in an image photographed by the imaging device, and the set For each discrimination region, acquiring the contrast value of the image at a plurality of focus lens positions; and, based on the contrast value acquired at the plurality of focus lens positions, the discrimination region as the distance measurement region. And determining whether or not to do.
また、その他の技術的特徴としては、フォーカスレンズを含む撮影光学系を介して撮像素子にて得られた画像に基づき、前記画像の測距領域での被写体の合焦状態を示す焦点評価値が最大になるように前記フォーカスレンズの位置を制御する焦点調節方法であって、前記撮像素子によって撮影される画像に複数の判別領域を設定するステップと、前記設定された判別領域ごとに、複数の前記フォーカスレンズの位置で前記画像の輝度値を取得するステップと、前記複数のフォーカスレンズの位置で取得された前記輝度値に基づき、前記判別領域を前記測距領域にするか否かを判断するステップとを有することを特徴とする。 Further, as another technical feature, a focus evaluation value indicating a focus state of a subject in a distance measurement area of the image based on an image obtained by an imaging device via a photographing optical system including a focus lens is provided. A focus adjustment method for controlling the position of the focus lens so as to be maximized, the step of setting a plurality of determination regions in an image photographed by the image sensor, and a plurality of determination regions for each of the set determination regions Based on the step of acquiring the brightness value of the image at the position of the focus lens and the brightness value acquired at the positions of the plurality of focus lenses, it is determined whether or not the determination area is to be the distance measurement area. And a step.
本発明によれば、被写体が低照度や低コントラストの場合でもノイズの影響を軽減し、AF合焦能力を向上させることができる。 According to the present invention, even when the subject has low illuminance or low contrast, the influence of noise can be reduced and the AF focusing ability can be improved.
本発明の自動合焦装置および焦点調節方法の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の自動合焦装置は電子スチルカメラ(単に、電子カメラという)に適用される。 Embodiments of an automatic focusing apparatus and a focus adjustment method of the present invention will be described with reference to the drawings. The automatic focusing device of the present embodiment is applied to an electronic still camera (simply referred to as an electronic camera).
図１は実施の形態における電子カメラの構成を示すブロック図である。電子カメラは、ズーム機構を含む撮影レンズ１０１、光量を制御する絞り及びシャッタ１０２、および後述する撮像素子上に焦点を合わせるためのフォーカスレンズ１０４からなる撮影光学系を有する。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an electronic camera according to an embodiment. The electronic camera has a photographic optical system including a
また、電子カメラは、ＡＥ処理部１０３、ＡＦ処理部１０５、ストロボ１０６、ＥＦ処理部１０７、および被写体からの反射光を電気信号に変換して画像出力信号を出力する撮像素子１０８を有する。また、電子カメラは、撮像素子１０８の出力ノイズを除去するＣＤＳ回路やＡ／Ｄ変換前に行う非線形増幅回路を含むＡ／Ｄ変換部１０９、画像処理部１１０、ＷＢ処理部１１１、フォーマット変換部１１２および高速な内蔵メモリ１１３を有する。内蔵メモリ１１３として、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）が用いられる。
The electronic camera also includes an
また、電子カメラは、メモリカードなどの記録媒体とそのインターフェースからなる画像記録部１１４、撮影シーケンスなどのシステムを制御するシステム制御部１１５、および画像表示用メモリ(以下、ＶＲＡＭという) １１６を有する。また、電子カメラは、画像表示、操作補助のための表示やカメラ状態の表示の他、撮影時に撮影画面と測距領域を表示する操作表示部１１７、カメラを外部から操作するための操作部１１８、および撮影のモードを設定する撮影モードＳＷ１１９を有する。
The electronic camera also includes an
また、電子カメラは、システムに電源を投入するためのメインスイッチ１２０、ＡＦやＡＥ等の撮影スタンバイ動作を行うためのスイッチ(以下、ＳＷ１という) １２１、およびＳＷ１の操作後、撮影を行う撮影スイッチ(以下、ＳＷ２という) １２２を有する。
The electronic camera also includes a
内蔵メモリ（ＤＲＡＭ）１１３は、一時的に画像を記憶する高速バッファ、あるいは画像の圧縮・伸張に際して作業用メモリなどに使用される。操作部１１８には、例えば、撮像装置の撮影機能や画像再生時の設定などの各種設定を行うメニュースイッチ、撮影レンズのズーム動作を指示するズームレバー、撮影モードと再生モードを切り換える動作モード切換えスイッチなどが含まれる。
The built-in memory (DRAM) 113 is used as a high-speed buffer for temporarily storing an image, or a working memory for image compression / decompression. The
上記構成を有する電子カメラの合焦動作（ＡＦ動作）について説明する。図２および図３は電子カメラのＡＦ動作手順を示すフローチャートである。この動作に関する制御プログラムはシステム制御部１１５内のＲＯＭに格納されており、システム制御部１１５内のＣＰＵによって実行される。
The focusing operation (AF operation) of the electronic camera having the above configuration will be described. 2 and 3 are flowcharts showing the AF operation procedure of the electronic camera. A control program relating to this operation is stored in the ROM in the
システム制御部１１５は、ＡＦ動作を開始すると、まず、被写体のエッジ位置を判別するための領域であるエッジ判別領域を設定する（ステップＳ１）。このステップＳ１の処理では、画像内にＭ = ｍ_ｈ×ｍ_ｖ 個（ｍ_ｈ ＝ １，２，… 、ｍ_ｖ = １，２，…）からなる複数のエッジ判別領域が設定される。
When the AF operation is started, the
図４はエッジ判別領域の設定を示す図である。図４では、例として画面中央にＭ＝５×５個のエッジ判別領域が設定されている。後に、これらの各領域が被写体のエッジ位置を含む領域（以下、エッジ領域という）であるか否かの判別を行う。ここで、エッジ判別領域の位置、大きさおよび数は、ユーザが任意に設定したものでもよい。 FIG. 4 is a diagram showing the setting of the edge discrimination area. In FIG. 4, as an example, M = 5 × 5 edge discrimination areas are set at the center of the screen. Later, it is determined whether each of these areas is an area including the edge position of the subject (hereinafter referred to as an edge area). Here, the position, size, and number of the edge determination regions may be arbitrarily set by the user.
システム制御部１１５は、ＡＦスキャン開始位置にフォーカスレンズ１０４を駆動する（ステップＳ２）。システム制御部１１５は、ステップＳ１で設定したエッジ判別領域内のコントラスト値Ｃ［ｎ］［ｍ］（但し、ｎ＝０，１，２，…，Ｎ−１、ｍ＝０，１，２，…，Ｍ−１）および輝度信号を求め、メモリ（例えば、ＤＲＡＭ１１３）に記憶する（ステップＳ３）。
The
ここで、Ｃ［ｎ］［ｍ］は、ＡＦスキャン開始位置からn番目のフォーカスレンズの位置でのm番目のエッジ判別領域のコントラスト値を表す。また、ＡＦスキャン開始から終了までスキャン点数をN点とする。なお、コントラスト値および輝度信号（輝度値）の求め方としては、フォーカスレンズを移動しながら求める方法でもよい。 Here, C [n] [m] represents the contrast value of the mth edge discrimination region at the position of the nth focus lens from the AF scan start position. Further, the number of scan points is N points from the start to the end of AF scan. As a method of obtaining the contrast value and the luminance signal (luminance value), a method of obtaining the contrast value and moving the focus lens may be used.
ステップＳ２で記憶されたコントラスト値Ｃ［ｎ］［ｍ］は、ステップＳ６でのＡＦ評価値算出領域の決定、およびステップＳ８、Ｓ９でのＡＦ評価値の算出に使用される。また、輝度信号はステップＳ６で使用される。 The contrast value C [n] [m] stored in step S2 is used to determine the AF evaluation value calculation area in step S6 and to calculate the AF evaluation value in steps S8 and S9. The luminance signal is used in step S6.
システム制御部１１５は、あらかじめ設定された一定のスキャン間隔分、フォーカスレンズ１０４を駆動させる（ステップＳ４）。そして、システム制御部１１５は、スキャン終了位置までフォーカスレンズ１０４を駆動したか否かを確認する（ステップＳ５）。
The
スキャン終了位置まで駆動していない場合、システム制御部１１５は、再びステップＳ３の処理に戻る。一方、スキャン終了位置まで駆動した場合、システム制御部１１５は、各フォーカスレンズの位置における各エッジ判別領域内のコントラスト値Ｃ［ｎ］［ｍ］に基づき、各エッジ判別領域がエッジ領域であるか否かの判別を行う。そして、システム制御部１１５は、エッジ領域であると判別されたエッジ判別領域のみを、ＡＦ評価値を算出する測距領域としての対象領域（以下、ＡＦ評価値算出領域という）に決定する（ステップＳ６）。なお、このＡＦ評価値算出領域の決定の仕方の詳細については後述する。
If it is not driven to the scan end position, the
システム制御部１１５は、ＡＦ評価値算出領域に決定されたエッジ判別領域があるか否かを判断する（ステップＳ７）。このエッジ判別領域がある場合、システム制御部１１５は、ＡＦ評価値算出領域ごとに、各フォーカスレンズの位置におけるコントラスト値の積分値をＡＦ評価値として算出する（ステップＳ８）。この際、フォーカスレンズを再駆動させることなく、ステップＳ３で取得したコントラスト値を利用することによって、ＡＦ評価値が算出される。
The
ここで、Ａｒｅａ＿ＮｕｍはＡＦ評価値算出領域として選ばれたエッジ判別領域の数を表す変数である。また、Ａｒｅａ＿Ｎｏ［ｉ］（ｉ＝０，１，２，…）はｉ番目のＡＦ評価値算出領域に対応するエッジ判別領域の番号を表すデータ配列である。 Here, Area_Num is a variable representing the number of edge discriminating areas selected as the AF evaluation value calculation area. Area_No [i] (i = 0, 1, 2,...) Is a data array that represents the number of the edge determination area corresponding to the i-th AF evaluation value calculation area.
また、n番目のフォーカスレンズの位置における各ＡＦ評価値算出領域でのコントラスト値は、Ｃ［ｎ］［Ａｒｅａ＿Ｎｏ［０］］，…，Ｃ［ｎ］［Ａｒｅａ＿Ｎｏ［Ａｒｅａ＿Ｎｕｍ−１］と表される。よって、n番目のフォーカスレンズの位置でのＡＦ評価値は、これらのコントラスト値の総和をＡＦ評価値算出領域数Ａｒｅａ＿Ｎｕｍによって正規化した値として、数式（１）に従って算出される。 The contrast value in each AF evaluation value calculation area at the position of the nth focus lens is expressed as C [n] [Area_No [0]],..., C [n] [Area_No [Area_Num−1]. . Therefore, the AF evaluation value at the position of the nth focus lens is calculated according to Equation (1) as a value obtained by normalizing the sum of these contrast values by the number of AF evaluation value calculation areas Area_Num.
一方、ステップＳ７でエッジ判別領域がない場合、システム制御部１１５は、中央に位置する所定の領域においてＡＦ評価値の算出を行う（ステップＳ９）。図５はエッジ判別領域からＡＦ評価値算出領域の決定の仕方を示す図である。例として、５×５個のエッジ判別領域の内、中央に位置する３×３個のエッジ判別領域（図５の斜線領域）からＡＦ評価値を算出する場合を示す。
On the other hand, if there is no edge determination area in step S7, the
ここで、この中央の領域のエッジ判別領域数をＣｅｎｔｅｒ＿Ｎｕｍで表す。また、中央の領域に対応するエッジ判別領域の番号を表すデータ配列をＣｅｎｔｅｒ＿Ｎｏで表す。n番目のフォーカスレンズの位置でのＡＦ評価値は、数式（２）に従って算出される。 Here, the number of edge discriminating areas in the center area is represented by Center_Num. A data array representing the number of the edge discrimination area corresponding to the center area is represented by Center_No. The AF evaluation value at the position of the nth focus lens is calculated according to Equation (2).
ステップＳ８、Ｓ９の処理後、システム制御部１１５は、ステップＳ８またはＳ９で求めたＡＦ評価値に基づき、合焦判定を行う（ステップＳ１０）。なお、合焦判定の詳細については後述する。
After the processing in steps S8 and S9, the
合焦判定の結果、システム制御部１１５は合焦可能であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。合焦可能であると判定された場合、システム制御部１１５は、ＡＦ評価値に基づいてピーク位置を演算する（ステップＳ１２）。システム制御部１１５は、ステップＳ１２で演算したピーク位置にフォーカスレンズ１０４を駆動する（ステップＳ１３）。そして、システム制御部１１５は、合焦表示を行い（ステップＳ１４）、本ＡＦ動作を終了する。
As a result of the focusing determination, the
一方、ステップＳ１１で合焦可能であると判定されなかった場合、システム制御部１１５は、あらかじめ設定された定点と呼ばれる被写体の存在確率が高い位置にフォーカスレンズ１０４を駆動する（ステップＳ１５）。そして、システム制御部１１５は、非合焦表示を行い（ステップＳ１６）、本ＡＦ動作を終了する。
On the other hand, if it is not determined in step S11 that the in-focus state is possible, the
図６および図７はステップＳ６におけるＡＦ評価値算出領域決定の動作手順を示すフローチャートである。システム制御部１１５は、まず、各エッジ判別領域がエッジ領域であるか否かを判別するための評価値（以下、エッジ判別評価値という）Ｓｕｍ［ｍ］（ｍ＝０，１，２，…，Ｍ−１）を算出する（ステップＳ３１）。ここで、エッジ判別評価値は、ステップＳ３で求めた各フォーカスレンズ位置でのコントラスト値をエッジ判別領域ごとに加算し、総和をとった値（総和値）として算出される。例えば、ｍ番目のエッジ判別領域でのエッジ判別評価値は、数式（３）に従って算出される。
6 and 7 are flowcharts showing the operation procedure for determining the AF evaluation value calculation area in step S6. First, the
システム制御部１１５は、全てのエッジ判別領域についてエッジ判別評価値の算出を行ったか否かを判断する（ステップＳ３２）。まだエッジ判別評価値の算出を行っていないエッジ判別領域がある場合、システム制御部１１５はステップＳ３１に戻って同様の処理を繰り返す。
The
一方、全てのエッジ判別領域でエッジ判別評価値の算出を行った場合、システム制御部１１５は、ステップＳ３５で各エッジ判別領域がエッジ領域であるか否かを判別する際の閾値を、ステップＳ３で求めた輝度信号の大きさに基づいて設定する（ステップＳ３３）。なお、この閾値（所定値）は、輝度信号の大きさの代わりに、ステップＳ３で求めたコントラスト値の大きさに基づいて設定されてもよいし、あらかじめ決められた固定値に設定されてもよい。
On the other hand, when the edge discrimination evaluation values are calculated in all the edge discrimination areas, the
システム制御部１１５は、エッジ判別領域の番号を示す変数ｉ、およびエッジ領域として判別したエッジ判別領域数を示す変数Ｅｄｇｅ＿Ｎｕｍを値０に初期化する。さらに、システム制御部１１５は、エッジ領域として判別したエッジ判別領域の番号を示すデータ配列Ｅｄｇｅ＿Ｎｏを値０に初期化する（ステップＳ３４）。
The
システム制御部１１５は、エッジ判別評価値Ｓｕｍ［ｉ］とステップＳ３３で設定した閾値を比較する（ステップＳ３５）。エッジ判別評価値Ｓｕｍ［ｉ］が閾値未満である場合、システム制御部１１５は、ステップＳ３７の処理に進む。
The
一方、エッジ判別評価値Ｓｕｍ［ｉ］が閾値以上である場合、システム制御部１１５は、ｉ番目のエッジ判別領域をエッジ領域として判別する。そして、システム制御部１１５は、変数ｉを変数Ｅｄｇｅ＿Ｎｕｍ番目のエッジ領域に対応するエッジ判別領域番号としてデータ配列Ｅｄｇｅ＿Ｎｏ［Ｅｄｇｅ＿Ｎｕｍ］に追加する（ステップＳ３６）。さらに、システム制御部１１５は、変数Ｅｄｇｅ＿Ｎｕｍを値１インクリメントする。
On the other hand, when the edge discrimination evaluation value Sum [i] is equal to or greater than the threshold value, the
システム制御部１１５は、変数ｉをインクリメントする（ステップＳ３７）。システム制御部１１５は、全てのエッジ判別領域でエッジ領域であるか否かの判別を行ったか否かを判断する（ステップＳ３８）。
The
まだエッジ領域であるか否かの判別を行っていないエッジ判別領域がある場合、システム制御部１１５は、ステップＳ３５に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、ステップＳ３８で全てのエッジ判別領域で判別を行ったと判断した場合、システム制御部１１５は、初期化処理を行う（ステップＳ３９）。この初期化処理では、エッジ判別領域の番号を示す変数ｉ、ＡＦ評価値算出領域数を示す変数Ａｒｅａ＿Ｎｕｍ、およびＡＦ評価値算出領域として決定したエッジ判別領域の番号を示すデータ配列Ａｒｅａ＿Ｎｏがそれぞれ値０で初期化される。
If there is an edge determination area that has not yet been determined whether it is an edge area, the
つぎに、隣接した領域にあるエッジ領域同士を連結していくことによって構成されるエッジ領域のグループを考える。ここで、隣接した領域とは、対象とするエッジ領域に対して上下左右の４方向に位置する領域、または斜め方向も加えた８方向に位置する領域を指す。本実施形態では、８方向に位置する領域を指す場合を示す。 Next, consider a group of edge regions formed by connecting edge regions in adjacent regions. Here, the adjacent region refers to a region located in four directions (up, down, left and right) with respect to the target edge region, or a region located in eight directions including an oblique direction. In this embodiment, the case where the area | region located in 8 directions is shown is shown.
システム制御部１１５は、ｉ番目のエッジ領域（Ｅｄｇｅ＿Ｎｏ［ｉ］番目のエッジ判別領域）を含むグループ内の構成領域数があらかじめ設定された所定数を越えているか否かを判断する（ステップＳ４０）。
The
所定数を越えていない場合、システム制御部１１５は、エッジ領域ではないと判断し、ステップＳ４２の処理に進む。一方、所定数を越えている場合、システム制御部１１５は、エッジ領域であると判別し、ｉ番目のエッジ領域をＡＦ評価値算出領域として決定し、変数Ａｒｅａ＿Ｎｕｍおよびデータ配列Ａｒｅａ＿Ｎｏをそれぞれ更新する（ステップＳ４１）。
If the predetermined number is not exceeded, the
図８は隣接するエッジ領域を含むグループを示す図である。図には、２つのエッジ領域グループＧｒ１、Ｇｒ２が示されている。エッジ領域グループＧｒ１では、１１個のエッジ領域が隣接することによってグループが構成されている。一方、エッジ領域グループＧｒ２では、隣接した領域にエッジ領域が存在せずに１個のエッジ領域が孤立している。従って、グループを構成する領域数は値１である。 FIG. 8 is a diagram showing groups including adjacent edge regions. In the figure, two edge region groups Gr1 and Gr2 are shown. In the edge region group Gr1, a group is formed by adjoining 11 edge regions. On the other hand, in the edge region group Gr2, there is no edge region in an adjacent region, and one edge region is isolated. Therefore, the number of areas constituting the group is 1.
グループの構成領域数があらかじめ設定された所定数を越えているか否かを判断する際の所定数を値１に設定した場合、エッジ領域グループＧｒ２はエッジ領域ではないと判断される。この判別方法により、エッジ領域として誤判別した可能性のあるエッジ領域を除き、エッジ領域としての信頼性の高い領域のみを決定することができる。
When the predetermined number for determining whether or not the number of constituent areas of the group exceeds a predetermined number set in advance is set to a
システム制御部１１５は、変数ｉを値１増加（インクリメント）させる（ステップＳ４２）。システム制御部１１５は、まだ参照すべきエッジ領域があるか否かを判断する（ステップＳ４３）。まだ参照すべきエッジ領域がある場合、システム制御部１１５は、ステップＳ４０に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、参照すべきエッジ領域がない場合、システム制御部１１５は本ＡＦ評価値算出領域決定の動作を終了する。
The
このように、ＡＦ評価値算出領域を決定する際、まず各エッジ判別領域がエッジ領域であるか否かを判別し、さらに、所定数以上のエッジ領域同士が隣接しているエッジ領域のグループに含まれるエッジ領域を選ぶことが行われる。これにより、ノイズの影響を軽減してＡＦ評価値算出領域を決定することができる。 As described above, when determining the AF evaluation value calculation area, first, it is determined whether or not each edge determination area is an edge area, and further, a predetermined number or more of edge areas are adjacent to a group of edge areas. It is done to select the edge regions to be included. Thereby, the influence of noise can be reduced and the AF evaluation value calculation area can be determined.
ここで、このエッジ領域判別方法は、フォーカス位置におけるコントラスト値の変化の傾向が図９のようにみられることに基づいている。図９はフォーカス位置におけるコントラスト値の変化を示すグラフである。被写体エッジ位置では合焦（フォーカス）位置を中心としてコントラスト値が大きくなる（図９の実線ａ）。一方、ノイズ位置ではフォーカス位置とは無関係にランダムにコントラスト値が変化する（図９の点線ｂ）。 Here, this edge area discrimination method is based on the tendency of the change in contrast value at the focus position as seen in FIG. FIG. 9 is a graph showing a change in contrast value at the focus position. At the subject edge position, the contrast value increases with the focus position as the center (solid line a in FIG. 9). On the other hand, the contrast value randomly changes at the noise position regardless of the focus position (dotted line b in FIG. 9).
つぎに、合焦判定について説明する。図１０はフォーカスレンズ位置に対する焦点評価値の変化を示すグラフである。グラフの横軸にフォーカスレンズ位置、その縦軸に焦点評価値をとると、焦点評価値は、遠近競合などの特殊な場合を除き、図１０に示すような山状になる。 Next, focusing determination will be described. FIG. 10 is a graph showing changes in the focus evaluation value with respect to the focus lens position. If the focus lens position is taken on the horizontal axis of the graph and the focus evaluation value is taken on the vertical axis, the focus evaluation value has a mountain shape as shown in FIG. 10 except for special cases such as perspective conflict.
そこで、本実施形態では、合焦状態を示す焦点評価値が山状になっているか否かを、焦点評価値の最大値と最小値の差、一定値（ＳｌｏｐｅＴｈｒ）以上の傾きで傾斜している部分の長さ、および傾斜している部分の勾配から判断する。これにより、合焦判定を行うことができる。 Therefore, in the present embodiment, whether or not the focus evaluation value indicating the in-focus state has a mountain shape is inclined with a difference between the maximum value and the minimum value of the focus evaluation value, with a slope equal to or greater than a certain value (SlopeThr). Judgment from the length of the portion and the slope of the inclined portion. Thereby, focus determination can be performed.
合焦判定における判定結果は、「○」、「×」で出力される。ここで、「○」は、焦点評価値のピーク位置から被写体の焦点調節が可能であることを表す。「×」は、被写体のコントラストが不十分である、もしくはスキャンした距離範囲外の距離に被写体が位置することを表す。 The determination result in the focus determination is output as “◯” or “×”. Here, “◯” indicates that the focus of the subject can be adjusted from the peak position of the focus evaluation value. “X” indicates that the contrast of the subject is insufficient or the subject is located at a distance outside the scanned distance range.
図１０では、山の頂上（Ａ点）から傾斜が続いていると認められる点をＤ点、Ｅ点とし、Ｄ点とＥ点の幅を山の幅Ｌとする。また、Ａ点とＤ点の焦点評価値の差ＳＬ１と、Ａ点とＥ点の焦点評価値の差ＳＬ２との和ＳＬ１＋ＳＬ２をＳＬ（＝ＳＬ１＋ＳＬ２）とする。 In FIG. 10, points D and E are assumed to be inclined from the top of the mountain (point A), and the width of points D and E is the width L of the mountain. Also, the sum SL1 + SL2 of the difference SL1 between the focus evaluation values at the points A and D and the difference SL2 between the focus evaluation values at the points A and E is defined as SL (= SL1 + SL2).
図１１はステップＳ１０における合焦判定処理手順を示すフローチャートである。システム制御部１１５は、焦点評価値の最大値ｍａｘと最小値ｍｉｎ、および最大値を与えるスキャンポイント（点）ｉｏを求める（ステップＳ６１）。
FIG. 11 is a flowchart showing the focus determination processing procedure in step S10. The
システム制御部１１５は、焦点評価値の山の幅を表す変数Ｌ、および山の勾配を表す変数ＳＬをともに値０（零）に初期化する（ステップＳ６２）。システム制御部１１５は、最大値を与えるスキャンポイントｉｏがスキャンを行った所定範囲における遠側端の位置であるか否かを調べる（ステップＳ６３）。
The
遠側端位置でない場合、システム制御部１１５は、無限遠方向への単調減少を調べる（ステップＳ６４）。この後、システム制御部１１５はステップＳ６５の処理に進む。一方、遠側端位置であった場合、システム制御部１１５は、ステップＳ６４の処理をスキップし、ステップＳ６５の処理に進む。
When the position is not the far end position, the
図１２はステップＳ６４における無限遠方向への単調減少を調べる処理手順を示すフローチャートである。システム制御部１１５は、まず、カウンタ変数ｉをスキャンポイントｉｏに初期化する（ステップＳ８１）。システム制御部１１５は、カウンタ変数ｉにおける焦点評価値の値ｄ［ｉ］と、このカウンタ変数ｉより１スキャンポイント分無限遠寄りのカウンタ変数ｉ−１における焦点評価値の値ｄ［ｉ−１］との差を所定値ＳｌｏｐｅＴｈｒと比較する（ステップＳ８２）。
FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure for checking the monotonic decrease in the infinity direction in step S64. The
ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ−１］≧ＳｌｏｐｅＴｈｒである場合、システム制御部１１５は、無限遠方向への単調減少が生じていると判断する。そして、システム制御部１１５は、焦点評価値が一定値以上の傾きで傾斜している部分の長さ（山の幅）を表す変数Ｌ、単調減少区間における減少量を表す変数ＳＬを数式（４）に従って更新する（ステップＳ８３）。
When d [i] −d [i−1] ≧ SlopeThr, the
Ｌ ＝ Ｌ＋１
ＳＬ＝ ＳＬ＋（ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ−１］） …… （４）
一方、ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ−１］≧ＳｌｏｐｅＴｈｒでない場合、システム制御部１１５は、無限遠方向への単調減少が生じていないと判断し、無限遠方向への単調減少をチェックする処理を終了する。この後、システム制御部１１５は元のステップＳ６５の処理に復帰する。
L = L + 1
SL = SL + (d [i] -d [i-1]) (4)
On the other hand, if d [i] −d [i−1] ≧ SlopeThr is not satisfied, the
無限遠方向への単調減少をチェックする処理を継続する場合、システム制御部１１５は、カウンタ変数ｉをｉ＝ｉ−１として減じる（ステップＳ８４）。すなわち、システム制御部１１５は、焦点評価値を検出する点を１スキャンポイント分無限遠側に移す。
When continuing the process of checking the monotonic decrease toward the infinity direction, the
システム制御部１１５は、カウンタ変数ｉがスキャンを行った所定範囲における遠側端位置の値（＝０）になったか否かを判別する（ステップＳ８５）。カウンタ変数ｉの値が「０」である場合、つまり、単調減少を検出する開始点がスキャンを行った所定範囲における遠側端位置に達した場合、システム制御部１１５は、無限遠方向への単調減少をチェックする処理を終了する。この後、システム制御部１１５は元のステップＳ６５の処理に復帰する。このようにして、ｉ＝ｉｏから無限遠方向への単調減少をチェックする処理が行われる。
The
つづいて、システム制御部１１５は、最大値を与えるスキャンポイントｉｏがスキャンを行った所定範囲における至近端の位置であるか否かを調べる（ステップＳ６５）。至近端位置でない場合、システム制御部１１５は至近端方向への単調減少を調べる（ステップＳ６６）。この後、システム制御部１１５はステップＳ６７の処理に進む。一方、至近端位置であった場合、システム制御部１１５は、ステップＳ６６の処理をスキップし、ステップＳ６７の処理に進む。
Subsequently, the
図１３はステップＳ６６における至近端方向への単調減少を調べる処理手順を示すフローチャートである。システム制御部１１５は、まず、カウンタ変数ｉをスキャンポイントｉｏに初期化する（ステップＳ９１）。システム制御部１１５は、カウンタ変数ｉにおける焦点評価値の値ｄ［ｉ］と、このカウンタ変数ｉより１スキャンポイント分至近端寄りのカウンタ変数ｉ＋１における焦点評価値の値ｄ［ｉ＋１］との差を所定値ＳｌｏｐｅＴｈｒと比較する（ステップＳ９２）。
FIG. 13 is a flowchart showing a processing procedure for checking a monotonic decrease toward the closest end in step S66. First, the
ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ＋１］≧ＳｌｏｐｅＴｈｒである場合、システム制御部１１５は、至近端方向への単調減少が生じていると判断する。そして、システム制御部１１５は、焦点評価値が一定値以上の傾きで傾斜している部分の長さ（山の幅）を表す変数Ｌ、単調減少区間における減少量を表す変数ＳＬを数式（５）に従って更新する（ステップＳ９３）。
When d [i] −d [i + 1] ≧ SlopeThr, the
Ｌ ＝ Ｌ＋１
ＳＬ＝ ＳＬ＋（ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ＋１］） …… （５）
一方、ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ＋１］≧ＳｌｏｐｅＴｈｒでない場合、システム制御部１１５は、至近端方向への単調減少が生じていないと判断し、至近端方向への単調減少をチェックする処理を終了する。この後、システム制御部１１５は元のステップＳ６７の処理に復帰する。
L = L + 1
SL = SL + (d [i] -d [i + 1]) (5)
On the other hand, if d [i] −d [i + 1] ≧ SlopeThr is not satisfied, the
至近端方向への単調減少をチェックする処理を継続する場合、システム制御部１１５は、カウンタ変数ｉをｉ＝ｉ＋１として増加させる（ステップＳ９４）。すなわち、システム制御部１１５は、焦点評価値を検出する点を１スキャンポイント分至近端側に移す。
When continuing the process of checking the monotonic decrease in the near end direction, the
システム制御部１１５は、カウンタ変数ｉがスキャンを行った所定範囲における至近端位置の値（＝Ｎ）になったか否かを判別する（ステップＳ９５）。カウンタ変数ｉの値が「Ｎ」である場合、つまり、単調減少を検出する開始点がスキャンを行った所定範囲における至近端位置に達した場合、システム制御部１１５は、至近端方向への単調減少をチェックする処理を終了する。この後、システム制御部１１５は元のステップＳ６７の処理に復帰する。このようにして、ｉ＝ｉｏから至近端方向への単調減少をチェックする処理が行われる。
The
無限遠方向および至近端方向への単調減少をチェックする処理が終了すると、システム制御部１１５は、得られた焦点評価値が山状になっているか否か、つまり諸係数をそれぞれのしきい値と比較し、「○」、「×」の判定を行う。
When the process of checking the monotonic decrease in the infinity direction and the near end direction is completed, the
システム制御部１１５は、つぎのような判別を行う（ステップＳ６７）。焦点評価値の最大値を与えるスキャンポイントｉｏがスキャンを行った所定範囲における至近端であり、かつ焦点評価値の差が所定値ＳｌｏｐｅＴｈｒ以上であるか否かが判別される。この焦点評価値の差は、至近端スキャンポイントｎにおける焦点評価値の値ｄ［ｎ］と、ｎより１スキャンポイント分無限遠寄りのスキャンポイントｎ−１における焦点評価値の値ｄ［ｎ−１］との差である。この判別がＹＥＳである場合、システム制御部１１５はステップＳ７１の処理に進む。一方、この判別がＮＯである場合、システム制御部１１５はステップＳ６８の処理に進む。
The
システム制御部１１５は、さらに、つぎのような判別を行う（ステップＳ６８）。焦点評価値の最大値を与えるスキャンポイントｉｏがスキャンを行った所定範囲における遠側端であり、かつ焦点評価値の差が所定値ＳｌｏｐｅＴｈｒ以上であるか否かが判別される。この焦点評価値の差は、遠側端スキャンポイント０における焦点評価値の値ｄ［０］と、０より１スキャンポイント分至近端寄りのスキャンポイント１における焦点評価値の値ｄ［１］の差である。この判別がＹＥＳである場合、システム制御部１１５はステップＳ７１の処理に進む。一方、この判別がＮＯである場合、システム制御部１１５はステップＳ６９の処理に進む。
Further, the
システム制御部１１５は、さらに、つぎのような判別を行う（ステップＳ６９）。すなわち、一定値以上の傾きで傾斜している部分の長さＬが所定値Ｌｏ以上であり、かつ傾斜している部分の傾斜の平均値ＳＬ／Ｌが所定値ＳＬｏ／Ｌｏ以上であり、かつ焦点評価値の最大値と最小値の差が所定値以上であるかが判別される。この判別がＮＯである場合、システム制御部１１５はステップＳ７１の処理に進む。一方、この判別がＹＥＳである場合、システム制御部１１５はステップＳ７０の処理に進む。
Further, the
システム制御部１１５は、得られた焦点評価値が山状となっており、被写体の焦点調節が可能であるので、判定結果を「○」としている（ステップＳ７０）。一方、システム制御部１１５は、得られた焦点評価値が山状となっておらず、被写体の焦点調節が不可能であるので、判定結果を「×」としている（ステップＳ７１）。こうして、合焦可能か否かの判定が行われる。
Since the obtained focus evaluation value has a mountain shape and the focus of the subject can be adjusted, the
以上示したように、本実施形態の自動合焦装置によれば、低照度時でもノイズ位置と被写体のエッジ位置を判別し、被写体のエッジ位置を含む領域に限定してＡＦ評価値を算出することができる。従って、ノイズの影響を緩和し、ＡＦ合焦性能を向上させることができる。 As described above, according to the automatic focusing device of the present embodiment, the noise position and the edge position of the subject are discriminated even at low illuminance, and the AF evaluation value is calculated only in the region including the edge position of the subject. be able to. Therefore, the influence of noise can be reduced and AF focusing performance can be improved.
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。 The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and any configuration can be used as long as the functions shown in the claims or the functions of the configuration of the present embodiment can be achieved. Is also applicable.
例えば、上記実施形態では、撮像素子によって撮像される画像のコントラスト値に基づいて焦点評価値を算出していたが、コントラスト値の代わりに、輝度値（輝度信号）に基づいて焦点評価値を算出するようにしてもよく、本発明は同様に適用可能である。 For example, in the above embodiment, the focus evaluation value is calculated based on the contrast value of the image captured by the image sensor, but the focus evaluation value is calculated based on the luminance value (luminance signal) instead of the contrast value. The present invention can be similarly applied.
また、上記実施形態では、撮像素子としてＣＣＤ素子が用いられたがＣＭＯＳ素子が用いられてもよいことは勿論である。 In the above embodiment, a CCD element is used as the image pickup element, but it is needless to say that a CMOS element may be used.
また、上記実施形態では、コンパクトタイプのデジタルカメラを例に説明したが、本発明は、デジタルビデオカメラ、デジタルＳＬＲ（一眼レフカメラ）等にも適用可能である。 In the above embodiment, a compact digital camera has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a digital video camera, a digital SLR (single-lens reflex camera), and the like.
１０４ フォーカスレンズ
１０８ 撮像素子
１１５ システム制御部
104
Claims (9)
前記撮像素子によって撮影される画像に複数の判別領域を設定する設定手段と、
前記設定された判別領域ごとに、複数のフォーカスレンズの位置で得られたそれぞれの前記画像のコントラスト値を取得する取得手段と、
前記複数のフォーカスレンズの位置で取得された前記コントラスト値に基づき、前記判別領域を前記測距領域にするか否かを判断する判断手段とを有し、
前記焦点調節手段は、前記判断手段により前記測距領域にすると判断された前記判別領域で取得された焦点評価値に基づき、前記フォーカスレンズの位置を制御することを特徴とする自動合焦装置。 The position of the focus lens so that the focus evaluation value indicating the in-focus state of the subject in the distance measurement area of the image is maximized based on the image obtained by the imaging device via the photographing optical system including the focus lens. Focusing means for controlling
Setting means for setting a plurality of determination regions in an image photographed by the image sensor;
Acquisition means for acquiring the contrast value of each of the images obtained at the positions of a plurality of focus lenses for each of the set discrimination regions;
Determining means for determining whether or not to set the determination area as the distance measurement area based on the contrast values acquired at the positions of the plurality of focus lenses;
The automatic focusing device, wherein the focus adjustment unit controls the position of the focus lens based on a focus evaluation value acquired in the determination area determined to be the distance measurement area by the determination unit.
前記焦点調節手段は、前記記憶されたコントラスト値を用いて前記焦点評価値を算出することを特徴とする請求項１記載の自動合焦装置。 Storage means for storing a plurality of contrast values acquired at the positions of the plurality of focus lenses;
The automatic focusing apparatus according to claim 1, wherein the focus adjustment unit calculates the focus evaluation value using the stored contrast value.
前記撮像素子によって撮影される画像に複数の判別領域を設定する設定手段と、
前記設定された判別領域ごとに、複数のフォーカスレンズの位置で得られたそれぞれの前記画像の輝度値を取得する取得手段と、
前記複数のフォーカスレンズの位置で取得された前記輝度値に基づき、前記測距領域にするか否かを判断する判断手段とを有し、
前記焦点調節手段は、前記判断手段により前記測距領域にすると判断された判別領域で取得された焦点評価値に基づき、前記フォーカスレンズの位置を制御することを特徴とする自動合焦装置。 The position of the focus lens so that the focus evaluation value indicating the in-focus state of the subject in the distance measurement area of the image is maximized based on the image obtained by the imaging device via the photographing optical system including the focus lens. Focusing means for controlling
Setting means for setting a plurality of determination regions in an image photographed by the image sensor;
Acquisition means for acquiring the brightness value of each of the images obtained at the positions of a plurality of focus lenses for each of the set discrimination regions;
Determination means for determining whether or not to set the distance measurement area based on the luminance values acquired at the positions of the plurality of focus lenses;
The automatic focusing apparatus, wherein the focus adjustment unit controls the position of the focus lens based on a focus evaluation value acquired in a determination area determined to be the distance measurement area by the determination unit.
前記撮像素子によって撮影される画像に複数の判別領域を設定するステップと、
前記設定された判別領域ごとに、複数の前記フォーカスレンズの位置で前記画像のコントラスト値を取得するステップと、
前記複数のフォーカスレンズの位置で取得された前記コントラスト値に基づき、前記判別領域を前記測距領域にするか否かを判断するステップと、を有することを特徴とする焦点調節方法。 The position of the focus lens so that the focus evaluation value indicating the in-focus state of the subject in the distance measurement area of the image is maximized based on the image obtained by the imaging device via the photographing optical system including the focus lens. A focus adjustment method for controlling
Setting a plurality of discriminating regions in an image photographed by the image sensor;
Obtaining a contrast value of the image at a plurality of positions of the focus lens for each of the set discrimination regions;
And a step of determining whether or not to make the determination area the distance measurement area based on the contrast values acquired at the positions of the plurality of focus lenses.
前記撮像素子によって撮影される画像に複数の判別領域を設定するステップと、
前記設定された判別領域ごとに、複数の前記フォーカスレンズの位置で前記画像の輝度値を取得するステップと、
前記複数のフォーカスレンズの位置で取得された前記輝度値に基づき、前記判別領域を前記測距領域にするか否かを判断するステップと、を有することを特徴とする焦点調節方法。 The position of the focus lens so that the focus evaluation value indicating the focus state of the subject in the distance measurement area of the image is maximized based on the image obtained by the imaging device via the photographing optical system including the focus lens. A focus adjustment method for controlling
Setting a plurality of discriminating regions in an image photographed by the image sensor;
Obtaining a luminance value of the image at a plurality of positions of the focus lens for each of the set discrimination regions;
And a step of determining whether or not to make the determination area the distance measurement area based on the luminance values acquired at the positions of the plurality of focus lenses.
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