JP2782556B2

JP2782556B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP2782556B2
Application number: JP2297081A
Authority: JP
Inventors: 正沖野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-11-05
Filing date: 1990-11-05
Publication date: 1998-08-06
Anticipated expiration: 2013-08-06
Also published as: JPH04170872A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は撮像装置、特に周波数域に変換した画像情報
により焦点合せを行う撮像装置に関するものである。

〔関連の技術〕

最近技術の進歩とともに画像信号もディジタル処理す
ることがさかんになされるようになってきた。信号処理
をディジタルで行う場合、画像情報のもっている冗長性
を利用し、これを圧縮することにより記録に要するメモ
リの容量や伝送に要する時間を大幅に節約できる。圧縮
のやり方にはいろいろあるが、DCT（ディスクリート・
コサイン変換：高速フーリエ変換の実数部）を利用した
ものが多くなってきている。

DCTを行う場合、これは像のもつ空間周波数分析をし
ている、すなわち像のシャープさを分析しているわけ
で、これを使用すれば焦点合せができ、本出願人はこれ
を別途提案している。

〔発明が解決しようとする課題〕

周波数分析を行うにあたって、画面の全てのブロック
単位について演算を行ったのでは、演算に要するエネル
ギ（消費電力）は膨大なものになってしまう。

本発明はこのような問題を解決するためになされたも
ので、焦点合せについての演算量が少なく消費電力が少
なくてすむ撮像装置を提供することを目的とするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る撮像装置は被写体像を撮像系により入力
し、画像データを生成する撮像手段と、前記画像データ
を複数のブロックに分割する分割手段と、前記分割手段
によって分割されたブロック毎に画像データを直交変換
係数データに変換する直交変換手段と、前記分割手段に
よって分割された複数のブロックから高周波成分を多く
含むブロックを、前記直交変換手段によって変換された
直交変換係数データに基づいて抽出する抽出手段と、前
記抽出手段によって抽出されたブロックの直交変換係数
データに基づいて前記撮像系の焦点を合焦位置に調節す
る調節手段と、前記直交変換手段によって変換された直
交変換係数データを圧縮符号化する符号化手段とを有す
ることを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明を実施例により詳しく説明する。

第２図は本発明の第１実施例である“撮像装置”の構
成図である。図中、１は被写体の光学像を後述する撮像
素子３に結ばせるための光学系、２は光学系１の焦点調
節部を電気的に駆動するための焦点ドライバ、３はCCD
（charge−coupled device）（MOS,撮像管等でもよい）
で構成される撮像素子、４は撮像素子３を駆動して読み
出すためのドライバである。５は撮像素子３を光軸方向
で前後に変位させるための圧電素子である。圧電素子５
に電圧V₀を印加すると撮像素子３は撮像位置にあり、圧
電素子５に電圧V₁を印加すると撮像素子３は電圧V₀を印
加したときより前方に変位し（これは被写体が遠いとき
の合焦点に相当）、圧電素子５に電圧V₂を印加すると撮
像素子３は電圧V₀を印加したときより後方に変位（これ
は被写体が近い時の合焦点に相当）する。なお、電圧
V₁,V₂は電圧V₀で合焦のとき、ボケの量が等しくなるよ
うな値に設定する。６は撮像素子３から得られた被写体
像の光学情報（アナログ信号）をディジタル信号に変換
するためのA/D（アナログ−ディジタル）変換器、７はD
CT等の直交変換を利用した画像情報圧縮回路、８は圧縮
回路７で得られた周波数成分（フーリエ係数等）を抽出
する回路（周波数成分抜取回路と呼ぶ）であり、９は圧
縮回路７で圧縮された被写体像情報を記録媒体のICカー
ド（光ディスク，ハードディスク等でもよい）10に記録
するための記録回路である。11は撮像装置全体を制御す
るためのコントローラである。また12は後程の説明で明
らかになるが、ブロック単位で圧縮回路７を作動させる
際に高域成分を多く含むブロックの座標を記憶しておく
ためのメモリである。

以上が本実施例の構成であり、以下第１図のフローチ
ャートも参照しながらその動作について説明する。

撮像素子３の画面は、第３図に示した如く例えば８画
素×８画素のブロック（全部でｍ×ｎ個）に分割され、
その各々に対して本撮影時には圧縮回路７が作動しブロ
ック単位で圧縮を行う。例えばまず（1,1）に対して圧
縮し、次に（1,2），（1,3）……（1,n），（2,1），
（2,2）……，（2,n）……（m,1），（m,2）……（m,
n）の順に各ブロックに圧縮動作を行う。

一方焦点合せ時は、ブロック分けは同様になされ、こ
の各々に対して周波数分析のみ行い、圧縮までは行わな
い。

一方周波数分析をやりながら、高域を多く含んだブロ
ックをさがしていき（例えば第３図で示した斜線図：
（1,2），（2,3）……）、そのブロックの座標をメモリ
12に記憶しておき、何回目か以降は高域を多く含んだブ
ロックについてのみ周波数分析を行う様にする。

以下第１図を参照しながら第２図の動作を具体的に説
明する。

まず、第３図のとおりにブロック分けしてある撮像素
子３の画像に対して何回目の周波数分析を行っているか
を示すパラメータＮを１とおく（第２図ステップ10
1）。つぎにＮが規定値Ｊ以上であるか否かを判別する
（ステップ102）。もしも規定値Ｊ以下であった場合
（ステップ102 NO）、周波数分析は第３図で（1,1）
（1,2）……（1,n），（2,1）（2,2）……（2,n）……
（m,1），（m,2）……，（m,n）の順序で行う（ステッ
プ103）。今の場合、まず（1,1）のブロックに対して行
う。

次にコントローラ11より圧電素子５に電圧V₁をかけて
（ステップ105）、撮像素子３のうち（1,1）相当の画素
に対してA/D変換器６を作動させそのディジタルデータ
を圧縮回路７に入力し周波数変換する。そしてその結果
得られた空間周波数に対する周波数成分を、周波数成分
抜取回路８を用いて抽出する（ステップ106）。次にコ
ントローラ11より圧電素子５に電圧V₂をかけて（ステッ
プ107）撮像素子３のうち（1,1）相当の画素に対してA/
D変換器６を作動させ、そのディジタルデータを圧縮回
路７に入力し周波数変換する。そして、その結果得られ
た空間周波数に対する周波数成分を周波数成分抜取回路
８を用いて抽出する（ステップ108）。次に、Ｎが規定
値Ｊに対してＪ−１に等しいか否か判別する（ステップ
109）。等しくない（ステップ109 NO）とすると、次に
全てのブロックに対してステップ105〜108のステップの
処理を行ったか否か判別する（ステップ112）。今の場
合まだ（1,1）の処理を行っただけで全てのブロックに
ついて処理しているわけではないため、ステップ112はN
Oである。従ってフローチャート（第１図）に従ってス
テップ102にもどりＮ＝１のままなので前と同じくステ
ップ102 NOとなり、ブロック選択（ステップ103）で前
回が（1,1）であったため今回（1,2）を選び、それに対
して上で述べたと同じ処理（ステップ105〜112）を行
い、このループをまわって同様の処置を（1,3）……
（1,n），（2,1）……（2,n）……（m,1）……（m,n）
まで行う。（m,n）まで行った際には全てのブロックに
対する計算をしたため、ステップ112がYESとなり、ステ
ップ113に進む。ステップ113では各ブロックの空間周波
数成分がであったとすると、例えば等を求めて評価関数とし、これが大きい程高域成分が多
いとみなす。

次に圧電素子５に電圧V₁を印加した場合について求め
た前記Ｆと、圧電素子５に電圧V₂を印加した場合につい
て求めたＦを比較し（ステップ114）、電圧V₂印加時の
Ｆの方が大きければ（ステップ114 YES）被写体は現在
のピント調整位置より近くにあるため、コントローラ11
は焦点ドライバ２を駆動してピント位置を所定量だけ近
側に移す（ステップ115）。ステップ114で電圧V₂印加時
のＦの方が電圧V₁印加時のＦよりも大きくはなかった場
合（ステップ114 NO）、V₁印加とV₂印加でＦが等しい
かを判定する（ステップ116）。もしも等しくなければ
（ステップ116 NO）、電圧V₁印加時のＦの方が大きい
ことになり被写体は現在のピント調整位置より遠くにあ
るため、コントローラ11は焦点ドライバ２を駆動してピ
ント位置を所定量だけ遠側に移す（ステップ117）。す
なわち、ステップ115,ステップ117は、一画面に対する
周波数分析を行った結果、まだピントが合っていないた
め、現在よりも少し合焦に近い方に焦点調整をする処理
である。

次にパラメータＮを１だけ増して（ステップ120）、
再びステップ102にもどり前述の処理をくりかえす。
（ステップ102→103→105→106→107→108→109→112の
ループをまわったあと→113→114→115（→116→117）
→120→102）これをくりかえすと、Ｎ＝Ｊ−１になった所でステッ
プ109がYESとなるため、次にステップ110に進み、各ブ
ロックが高域成分を多く含むか否かを判定する。そのた
めには、例えば周波数分析結果に対してがあるしきい値F₀より大きいか否かで判定することがで
きる。

Ｆ（ij）＞F₀ （３）のとき（ステップ110 YES）このブロック（i,j）は高
域を多く含むのでコントローラ11はメモリ12にこのブロ
ックアドレス（i,j）を記憶（ステップ111）した上で次
のステップ112に進む。逆にＦ（ij）≦F₀ （４）のとき（ステップ110 NO）はそのまま何もせず次のス
テップ112に進む。

こうしてすべてのブロックに対する計算が終わったら
ステップ113以降に進みそれでも焦点が合っていなかっ
たらＮを再び１進めてステップ102にもどる。するとこ
れは以降Ｎは常にＪ以上になるため、ステップ102はYES
となりステップ104を経てステップ105に進むことにな
る。ステップ104では前述のステップ110,111で高域が多
いと判定されたブロックのみを選択する。そしてこれら
のブロックに対してステップ105〜108で圧電素子５に電
圧V₁およびV₂を印加した場合の周波数分析をし、ステッ
プ109ではＮ≧ＪのためＮ＝Ｊ−１になることはないか
ら（ステップ109はNO）ただちにステップ112に飛び、再
びステップ102にもどるループをまわって高域の多く含
む全てのブロックに対する周波数解析が終った所でステ
ップ112がYESとなるためステップ113に進みただし（i,j）は高域を多くもつブロックを圧電素子
５に印加する電圧V₁,V₂に対して計算し、次にステップ1
14→115又は114→116に進む。こうしているうちに焦点
がしだいに合っていき、しまいには圧電素子５に印加す
る電圧V₁,V₂に対する前述のＦの値が等しくなる（ステ
ップ116 YES）。そうすればピントは十分に合っている
ことになるため圧電素子５に電圧V₀を印加し、撮像素子
３を正しく結像位置にもってきて（ステップ118）、撮
像素子３を露出し、その出力をA/D変換器６によりディ
ジタル変化し、圧縮回路７によってこのディジタル情報
を圧縮した上で記録回路９を介して記録媒体10に記録し
（ステップ119）作動を終了する。

以上の説明に対して補足すると、高域を含むブロック
の選定にあたっては、高域の多い順に一定個数（例えば
Ｋ値）選定してもよい。そのためには第１図の〜の
部分を第４図の如くすればよい。第４図において第１図
と同じ作用をするステップに対しては第１図と同じステ
ップ番号がつけてある。第１図と違う部分のみについて
説明すると、Ｎ＝Ｊ−１回目（ステップ109 YES）の周
波数分析においては全てのブロックに対してコントロー
ラ11が（２）式の高域量の評関数を計算して（ステップ
201）、ブロックアドレス（i,j）とともにメモリ12に記
憶する（ステップ202）。

このようにして全てのブロックに対する処理がおわる
とステップ112がYESとなり、ステップ203に進む。今の
場合Ｎ＝Ｊ−１だからステップ203 YESとなり、ステッ
プ204に進みコントローラ11はメモリ12に格納された各
ブロックに対する（２）式の値を比較し、大きい方から
Ｋ個選び、そのブロックアドレス（i,j）をメモリ12に
記憶する。その上で次に進み、以降の処理は第１図と全
く同様にして行う。この場合Ｎ≧Ｊで周波数分析を行う
のはＫ個に限定されるため、高域を含むブロック数に影
響されず１回の分析に要するエネルギーはほぼ一定であ
る。なお、第４図において201,202,204はＮ＝Ｊ−１の
とき以外は飛ばされるため何の作用もしない。被写体に
よっては高域をもつ部分が極端に少ない場合も存在する
ため、第１図と第４図の併用的な考え方、すなわち第４
図のステップ204で（２）式でしきい値F₀より大きく、
すなわち（３）式が成立し、しかもＫ個以内のブロック
を選択してもよい。

次に第５図を参照しながらファインダ表示に関する本
発明の第２実施例を説明する。第５図は第１実施例の光
学系に対応する。第２図と同じ要素には第２図と同じ符
号を付している。本実施例の撮像装置は図示の如くTTL
（through the taking lens）ファインダをもち、レン
ズ１を経た被写体からの光はビームスプリッタ301を経
て一部透過したものが撮像素子３に結像する。またビー
ムスプリッタ301によって被写体からの光の一部は反射
され、撮像素子３と光学的に等価な位置にあるファイン
ダスクリーン302にも結像する。303は撮像素子３に対し
て第３図の如くブロック分けしたものに対応して分割さ
れた各領域に対して透過率が制御可能な液晶であり、30
4はペンタプリズムの反射面であり、これによってファ
インダスクリーン上の倒立左右逆像を正立の正しい像に
変換し接眼レンズ305を通して目306に導く。

これに相当する電気回路図を第６図に示す。第６図は
第２図と１部分を除いて同じであり、第２図と同じ部分
には第２図と同じ符号を付してある。唯一異なる部分
は、第５図303の液晶に対してコントローラ11を介して
駆動する液晶ドライバ310が付加されていることであ
る。

第７図は第６図の作用を示すフローチャートであり、
これは第１図とほとんど同じであり、第１図と同じもの
には第１図と同じ符号がついている。唯一違うのはステ
ップ111の後にステップ320が付加されていることであ
り、これについて説明すると、Ｎ＝Ｊ−１ステップで高
域を含むブロックの抽出にあたり、ステップ110で高域
を含むブロックが見つかったならば（ステップ110 YE
S）ステップ111でブロックアドレス（i,j）をメモリ12
に記憶するとともにステップ320でアドレス（i,j）相当
の液晶の領域を液晶ドライバ310を介してコントローラ1
1が駆動することによりその領域の液晶の透過率を変
え、撮影者に被写界のどの部位に対して撮像装置が焦点
合わせしようとしているのかを知らせることができる。
こうすることにより撮影者は被写界内のどこに焦点合わ
せをしようとしているか確認できる。

一方撮影者がこのファインダ内の表示を見て自分の考
えていた対象と異なっていた場合は次の如くして対処で
きる。これを本発明の第３実施例として以下説明する。
本実施例の構成を第８図に、その作用を説明するための
フローチャートを第９図に示す。第８図は第６図とほと
んど構成が同じであり、同じ要素には同じ符号を付して
ある。唯一異なるのはコントローラ11に対してリセット
スイッチ401が追加されている点である。撮影者はファ
インダ内に液晶表示が出された段階で自分が意図してい
たものと違う対象に対して焦点を合わせようとしている
ことが判明したらこのリセットスイッチ410をオンさせ
る。具体的な作用は第９図に従うが、第９図は第７図と
ほとんど同じであり、同じステップには同じ番号を示し
てある。第７図と異なる点についてのみ説明すると、ス
テップ330でファインダに液晶表示をした後、リセット
スイッチ401がオンしているか否かをコントローラ11が
判別する（ステップ410）。もしもリセットスイッチ401
がオンしていない場合（ステップ410 NO）、使用者と
してはこれで良いと思っている訳であるから次のステッ
プに進む。

もしもステップ410においてリセットスイッチ401がオ
ンしていた場合（ステップ410 YES）、これまで選択し
たブロックは焦点合わせの対象として好ましくないこと
がわかるので、これまで選択したブロックを全て除外し
た上（ステップ411）でステップ101に戻って再び始めか
らやり直す。これを行うにあたってステップ103,104の
ブロック選択ステップにおいて上で除外したブロックは
全て選択の対象から外した上でなされる。こうすること
により万一撮影者の意図していたものと異なる対象に焦
点合わせしようとしたとしても軌道修正を加えることが
できる。

なお、以上の各実施例では、全ブロックについての周
波数分析にもとづいて複数回焦点合せの判定を行ってい
るが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば
全ブロックの周波数分析にもとづく焦点合せの判定を１
回限りにして直ちに高域成分の多いブロックについての
周波数分析にもとづく焦点合せの判定を行うとか、或は
全ブロックの周波数分析にもとづく焦点合せの判定を行
わず、高域成分の多いブロックについての周波数分析の
みにもとづき焦点合わせの判定を行うといった形で実施
することができる。

また、各実施例では、各ブロック毎に圧電素子５を付
勢して撮像素子３を前後に駆動しているが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えば、各画面毎に圧電
素子５を付勢し、所要の各ブロックをアクセスしてその
画面情報を得るという形で実施することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、高周波成分を
多く含むブロックの画像データを用いて焦点合わせを行
っているので、焦点合わせの計算量を大幅に減らすこと
ができ、特に電池駆動時には撮影枚数を増加させること
ができる。

また、撮像された画像データの符号化を行うために使
用される直交変換手段を、撮像系の焦点合わせの画像デ
ータの周波数成分を得るための手段として兼用している
ので、従来のように焦点合わせの画像データの周波数成
分を得るための回路を別に設ける必要がないので、回路
規模の小規模化及び低コスト化を達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のフローチャート、第２図
は同実施例の構成図、第３図は同実施例の説明図、第４
図は第１図の１部変形を示す図、第５図は本発明の第２
実施例の概念図、第６図は同実施例の構成図、第７図は
同実施例のフローチャート、第８図は本発明の第３実施
例の構成図、第９図は同実施例のフローチャートであ
る。２……焦点ドライバ７……圧縮回路８……周波数成分抜取 11……コントローラ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体像を撮像系により入力し、画像デー
タを生成する撮像手段と、前記画像データを複数のブロックに分割する分割手段
と、前記分割手段によって分割されたブロック毎に画像デー
タを直交変換係数データに変換する直交変換手段と、前記分割手段によって分割された複数のブロックから高
周波成分を多く含むブロックを、前記直交変換手段によ
って変換された直交変換係数データに基づいて抽出する
抽出手段と、前記抽出手段によって抽出されたブロックの直交変換係
数データに基づいて前記撮像系の焦点を合焦位置に調節
する調節手段と、前記直交変換手段によって変換された直交変換係数デー
タを圧縮符号化する符号化手段とを有することを特徴と
する撮像装置。