JP3125257B2 - 撮像装置の自動焦点装置 - Google Patents

撮像装置の自動焦点装置

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JP3125257B2
JP3125257B2 JP03109090A JP10909091A JP3125257B2 JP 3125257 B2 JP3125257 B2 JP 3125257B2 JP 03109090 A JP03109090 A JP 03109090A JP 10909091 A JP10909091 A JP 10909091A JP 3125257 B2 JP3125257 B2 JP 3125257B2
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裕明 荒川
成一 磯口
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勝也 永石
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置の自動焦点装
置に関し、特に、直交変換符号化による画像圧縮データ
を利用した自動焦点装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年の
撮像装置では、自動焦点装置を標準装備することが常識
となりつつある。従来の自動焦点装置としては、赤外線
や超音波等を用いて被写体までの距離を測定してレンズ
位置を制御する方法や、長さの異なる2種類の光路を通
過してきた被写体像の位相差から距離を測定してレンズ
位置を制御する方法等が一般的に採用されている。しか
し、これらの方法では、自動焦点機能を付加するために
専用の部品が必要であり、部品点数が増大しコストが高
くなる等の問題がある。
【0003】ところで、近年、半導体メモリ等の記憶装
置にディジタル画像を記録するディジタルスチルビデオ
カメラ等において、データ圧縮技術の1つである直交変
換符号化を用いて画像データの圧縮を行い、記憶装置の
容量の節約を図るようにしたものが多くなっている。前
記直交変換符号化では、撮像して得られたディジタル画
像データの表す全体画像を複数のブロックに分割し、各
ブロック毎に例えばディスクリート・コサイン変換(以
下DCTとする)を用いて直交変換を施し、得られた各
周波数情報(これを変換係数と呼ぶ)を量子化し符号化
することでデータ圧縮を行い記憶装置に記憶させる。こ
こで、DCTで得られた周波数情報は画像の鮮明度と相
関があり、細かく鮮明な画像部分は高周波成分が多く、
背景等の余り細かくない画像部分は高周波成分が少な
い。
【0004】このことから、焦点の合わないぼやけた粗
い画像は高周波成分が少なく、焦点の合った鮮明な画像
は高周波成分が多いと言えるので、直交変換符号化で得
られる圧縮画像データを用いて焦点を自動調整すること
が考えられる。本発明は上記の事情に鑑みなされたもの
で、直交変換符号化で得られる圧縮データを利用するこ
とにより、自動焦点装置専用の部品を設ける必要のない
撮像装置の自動焦点装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】このため本発明の自動焦
点装置は、撮像素子を介して入力した画像信号のA/D
変換後のディジタル画像データを一定サンプリング周期
で記憶する第1画像メモリと、該第1画像メモリのサン
プリング周期と同一のサンプリング周期で第1画像メモ
リ内の画像データが転送され記憶する第2画像メモリ
と、第1画像メモリに記憶された今回の画像データと第
2画像メモリに記憶された前回の画像データとを比較す
る比較手段と、該比較手段の比較結果に基づいて前回画
像データに対して変化のあった今回画像データのエリア
を検出する変化エリア検出手段と、第1画像メモリに記
憶された画像データを複数のブロックに分割した後各ブ
ロック毎に直交変換を行って画像データの圧縮を行う画
像圧縮手段と、前記変化エリア検出手段の検出された変
化エリアに含まれる全ブロックの高周波成分データの総
和を演算する高周波成分総和演算手段と、該高周波成分
総和演算手段で演算される値が最大となるようレンズ位
置を可変制御する制御手段とを備えて構成した。
【0006】
【作用】かかる構成において、第1画像メモリは、撮像
素子を介して入力される画像信号のA/D変換後のディ
ジタル画像データを一定サンプリング周期で記憶する。
第2画像メモリは、第1画像メモリの画像データの取り
込みと同じ周期で第1画像メモリ内の画像データが転送
され記憶する。従って、第2画像メモリに第1画像メモ
リ内の画像データが取り込まれ記憶されると同時に第1
画像メモリ内に新たな画像データが取り込まれ記憶され
る。第1画像メモリ内の新たな画像データと第2画像メ
モリ内の前回の画像データとを比較手段で比較する。変
化エリア検出手段は、比較手段からの比較結果に基づい
て前回画像データと今回の画像データとに変化があった
か否かを検出し変化があった場合に変化のあったエリア
を特定する。そして、画像データに変化がありそのエリ
アが特定されると、画像データを複数のブロックに分割
した後各ブロック毎に直交変換を行って画像データの圧
縮を行う画像圧縮手段は、特定されたエリアの画像デー
タの圧縮処理を行う。高周波成分総和演算手段は、圧縮
処理された特定エリアの全ブロックの高周波成分データ
の総和を演算する。制御手段は、高周波成分総和演算手
段の演算値に基づいてレンズ位置を制御し、高周波成分
の総和が最大となるようにする。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。本実施例の構成を示す図1において、光学系の
レンズ1を介して得られた被写体の光学画像は、CCD
等の撮像素子2上に結像される。撮像素子2は、図示し
ないCCDドライバからの転送パルスによって光学画像
をアナログの電気画像信号に変換してプロセス回路3に
出力する。プロセス回路3では、入力したアナログ画像
信号を輝度信号(Y)と色信号(C)の映像信号に変換
してA/D変換器4に出力する。A/D変換器4では、
アナログ画像信号をディジタル画像信号に変換する。こ
のディジタル画像信号は、システムコントローラ5から
の一定周期のサンプリング信号により第1画像メモリ6
に書き込まれる。第1画像メモリ6内の内容は、次のサ
ンプリング信号により第2画像メモリ7に転送される。
この転送と同時に同じサンプリング信号によって第1画
像メモリ6に新たなディジタル画像データが書き込まれ
る。即ち、第1画像メモリ6には、新しい画像が記憶さ
れ、第2画像メモリ7には、前回のサンプリング時に第
1画像メモリに書き込まれた内容と同一の画像データが
記憶されることになる。
【0008】比較手段としての比較回路8は、第1画像
メモリ6の内容と第2画像メモリ7の内容とを比較減算
する。変化エリア検出手段としての変化エリア検出回路
9は、前記比較回路8からの信号に基づいて第2画像メ
モリ7内の前回画像データに対して第1画像メモリ6内
の今回画像データが変化しているか否かを検出して変化
している場合は、その変化したエリアを示す信号をシス
テムコントローラ5に出力する。システムコントローラ
5は、変化エリア検出回路9からの信号に基づいて第1
画像メモリ6内の画像データの変化したエリアを指定し
て画像圧縮手段としてのDCT回路10に変化エリア部分
の画像データを出力する。DCT回路10は、画像全体を
所定画素(例えば8×8画素)のブロックに分割し、各
ブロック毎にDCTにより直交変換を行い、各ブロック
毎の周波数情報(変換係数)を得て量子化し符号化する
ことでデータの圧縮を行う。この際に、焦点調整用のデ
ータとして各ブロックの高周波成分データを分離してお
く。高周波成分抜取回路11では、変化エリア検出回路9
からの信号に基づいてDCT回路10で得られる変化エリ
アの各ブロックの高周波成分データを抜き取ってシステ
ムコントローラ5に送る。システムコントローラ5は、
入力された各ブロックの高周波成分データを加算してそ
の総和を演算し、この総和値が最大となる位置にレンズ
駆動回路12を介してレンズ1を移動させる所謂る山登り
制御を行って被写体に合焦させる。即ち、演算した総和
に基づいてレンズ1を微小距離移動させ、このレンズ位
置で入力された画像の特定されたエリアの高周波成分の
総和を再び演算し、前回値と今回の総和の大小を比較
し、総和のピーク値を求めるようにしている。カードメ
モリ13には、合焦した時点の画像が書き込まれる。
【0009】次に動作を説明する。まず、レンズ1を介
して入力される光学画像は、撮像素子2によって光電変
換されてプロセス回路3及びA/D変換器4を介して第
1画像メモリ6にディジタル画像データが記憶される。
以後の動作は図2のフローチャートに示すようになる。
【0010】まず、ステップ1(図中S1と記し以下同
様とする)では、サンプリング時間か否かを判定する。
YESであればサンプリング信号を発生する。このサン
プリング信号の発生により、第1画像メモリ6内の画像
データを第2画像メモリ7に転送し(ステップ2)、同
時に新たな画像データをA/D変換器4でディジタル信
号に変換し第1画像メモリ6に書き込む(ステップ
3)。
【0011】次にステップ4で、第1画像メモリ6に記
憶された今回の画像データと第2画像メモリ7に記憶さ
れた前回の画像データとを比較回路8で比較する。ステ
ップ5では、画像が変化したか否かを判定し、変化があ
ればステップ6に進む。ステップ6では、画像に変化が
あったエリアを特定する。
【0012】ステップ7では、特定された変化エリアの
みの画像情報を第1画像メモリ6に対して指定してDC
T回路10に出力しDCT回路10において圧縮処理を実行
する。この時に、高周波成分を分離する。ステップ8で
は、分離した高周波成分データを抜き取ってシステムコ
ントローラ5に入力する。
【0013】ステップ9では、変化エリアに含まれる全
ブロックの高周波成分データの総和を演算し記憶する。
ステップ10では、演算された高周波成分の総和値に応じ
て焦点調整用のレンズを微小量移動させる。ステップ11
では、新たなディジタル画像データを第1画像メモリ6
に書き込む。
【0014】ステップ12では、第1画像メモリ6に書き
込まれた新たな画像データに関し、既にステップ6で特
定されたエリアにおける圧縮処理を実行する。ステップ
13では、ステップ12の圧縮処理で得られた新たな画像の
高周波成分データの総和を演算する。ステップ14では、
ステップ13で得られた高周波成分の総和値がピークか否
か判定する。即ち、前回記憶されている総和値と今回演
算された総和値との大小を比較し、今回値が大きければ
この値を記憶すると共にステップ10〜13までの動作を繰
り返し、再び得られた総和値と記憶されている前回まで
の最大値との比較を行う。そして、新たに演算された総
和値が前回値より小さくなれば前回の値を最大値とす
る。
【0015】このようにして最大値が決定されると、ス
テップ15で、この最大値に対応するレンズ位置を合焦位
置として画像を第1画像メモリに取り込み、この画像を
DCT回路10で圧縮処理してカードメモリ13に書き込み
記憶させる。更に、具体的に図3を用いて説明する。撮
像素子2から最初に入力される映像信号が図3(a) のよ
うな風景であり、次のサンプリング周期で得られる画像
も(a) と同じ風景である時には、第1画像メモリ6と第
2画像メモリ7の内容には変化がなく変化エリアは存在
しない。しかし、あるサンプリング時点で第1画像メモ
リ6の内容が図3(b) になったとすると、人が画面に入
った部分で第1画像メモリ6と第2画像メモリ7の内容
に変化が生じ、比較出力が発生し変化エリアが検出さ
れ、この変化エリアに関してDCTによる圧縮処理が行
われる。
【0016】ここで、DCTによる圧縮処理では、1つ
の画面を複数画素(通常8×8画素)を有するブロック
に分割し、各ブロック毎にDCTを実行する。即ち、図
3(c) のように画面をブロック分けし、各ブロック毎に
DCTが行われる。従って、変化エリアの圧縮処理を行
う場合、変化エリアの検出をブッロク単位で行い、変化
した部分、即ち図3(d) に示すよう人が写っているブロ
ック部分を検出することで、図3(e) の斜線で示すエリ
アに含まれる各ブッロクについて圧縮処理を行うことに
なる。そして、図3(e)のエリアの各ブロックについて
得られる高周波成分の値を加算して総和を演算する。こ
の演算値を最初のデータとしてシステムコントローラ5
は記憶する。また、前記検出された変化エリアを特定
し、以後の焦点調整では、この特定したエリアについて
のみDCTを実行する。
【0017】システムコントローラ5は、記憶した前記
データに応じて焦点調整用レンズを微小量動かす。そし
て、レンズ移動後の画像を第1画像メモリ6に書き込
み、この新たな画像の前記特定したエリアに関してDC
Tを実行して高周波成分の総和を演算し、前回の記憶値
と比較する。DCT処理で得られる高周波成分は、細か
い鮮明な画像で大きな値となる。従って、かかる動作を
繰り返して高周波成分の総和が最大となる位置にレンズ
位置を合わせることにより、最も鮮明な画像、即ち焦点
の合った画像が得られることになる。
【0018】このように、DCTによる圧縮機能を利用
して自動焦点調整を行えば、従来のような自動焦点調整
用の専用の部品を付加する必要がなくなり、部品点数の
削減及び低コスト化等を図ることができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、直
交変化符号化による圧縮データの高周波成分が最大とな
るようにレンズ位置を制御して焦点調整を自動的に行う
構成としたので、自動焦点機能を付加するために専用の
部品を設ける必要がなく部品点数の削減及び低コスト化
等を達成できる。更に、動いた被写体に焦点調整を行う
等様々な応用が可能で、監視カメラ等への適用も考えら
れ、撮像装置としての使用範囲を広げるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概略構成図
【図2】同上実施例の焦点調整動作を説明するフローチ
ャート
【図3】同上実施例の動作を具体的に説明するための図
【符号の説明】
1 レンズ 2 撮像素
子 4 A/D変換器 5 システ
ムコントローラ 6 第1画像メモリ 7 第2画
像メモリ 8 比較回路 9 変化エ
リア検出回路 10 DCT回路 11 高周波
成分抜取回路 12 レンズ駆動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永石 勝也 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ 株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−293368(JP,A) 特開 平4−158322(JP,A) 特開 平4−158321(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/232 G02B 7/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像素子を介して入力した画像信号のA/
    D変換後のディジタル画像データを一定サンプリング周
    期で記憶する第1画像メモリと、該第1画像メモリのサ
    ンプリング周期と同一のサンプリング周期で第1画像メ
    モリ内の画像データが転送され記憶する第2画像メモリ
    と、第1画像メモリに記憶された今回の画像データと第
    2画像メモリに記憶された前回の画像データとを比較す
    る比較手段と、該比較手段の比較結果に基づいて前回画
    像データに対して変化のあった今回画像データのエリア
    を検出する変化エリア検出手段と、第1画像メモリに記
    憶された画像データを複数のブロックに分割した後各ブ
    ロック毎に直交変換を行って画像データの圧縮を行う画
    像圧縮手段と、前記変化エリア検出手段の検出された変
    化エリアに含まれる全ブロックの高周波成分データの総
    和を演算する高周波成分総和演算手段と、該高周波成分
    総和演算手段で演算される値が最大となるようレンズ位
    置を可変制御する制御手段とを備えて構成したことを特
    徴とする撮像装置の自動焦点装置。
JP03109090A 1991-05-14 1991-05-14 撮像装置の自動焦点装置 Expired - Lifetime JP3125257B2 (ja)

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JP4786734B2 (ja) * 2009-07-31 2011-10-05 オリンパス株式会社 カメラ

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