JP3176649B2 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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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、コントラスト情報に基
づいて光学系をオートフォーカス制御可能な撮像装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】オートフォーカス方式においては、レン
ズ等の光学系を通して得られる被写体像を電気信号に変
換し、この電気信号からコントラスト情報を検出し、検
出されたコントラスト情報値が最大となるように光学系
の位置をフイードバック制御するものがある。かかる方
式によるオートフォーカス制御は、ビデオカメラ等に用
いられる。従来のスチルビデオカメラの構成が図5に示
されている。レンズ2は、レンズ駆動回路1により位置
が駆動制御され、被写体像を撮像素子であるCCD3に
結像する。CCD3で電気信号に変換された画像信号
は、撮像プロセス回路4において、γ補正や色分離等の
処理が施され、A/Dコンバータ(ADC)5によりデ
ジタルデータに変換された後、バッファメモリ6に記録
される。バッファメモリ6からは、周知のように、縦横
N画素(例えば、8画素)のブロックデータが読み出さ
れ、DCT(離散コサイン変換)回路8において直交変
換処理が施される。
【0003】DCT回路8により直交変換され、得られ
た直流(DC)変換係数は、量子化回路9に供給され、
一方、交流(AC)変換係数は、量子化回路10とレン
ズAF制御回路40とに供給される。レンズAF制御回
路40は、交流変換係数を受け、レンズ駆動回路1を制
御してレンズ2を移動させ、DCT回路8で得られる交
流変換係数が最大になるようにレンズ2の位置を制御、
合焦(フォーカス)制御する。尚、パルス発生(SS
G)回路7は、CCD3、撮像プロセス回路4、A/D
コンバータ5、バッファメモリ6およびレンズAF制御
回路40を制御するための水平、垂直同期信号等の各種
パルスを生成する。量子化回路9で量子化された直流変
換係数は、遅延回路11と減算回路12に供給され、減
算回路12の出力として予測誤差が得られる。この予測
誤差は、符号化回路14で符号化されて合成回路16に
出力される。一方、量子化回路10で量子化された交流
変換係数は、いわゆるジグザグ走査回路13で係数の並
べ替え処理が行われた後、符号化回路15で符号化され
て合成回路16に出力される。合成回路16で合成され
た直流変換係数の予測誤差および交流変換係数は記録装
置17に記録される。しかして、これらの各部構成
は、、システム制御回路18によって全体シーケンスが
制御される。DCT回路8は、画像符号化の際に用いら
れることが多く、コントラスト情報をDCT回路で検出
すれば、DCT回路の共用化が図れるので構成の簡易化
・コストダウンにつながる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
スチルビデオカメラ等におけるコントラスト情報の検出
は、画像データを直交変換して得られる交流変換係数に
基づいており、また、得られた交流変換係数を最大化す
るようにレンズ位置を制御してオートフォーカス制御し
ている。しかしながら、かかる従来の方式では、以下に
述べるとおり、被写体像の種類、パターン形状によって
は有効なコントラスト情報を得ることができず、したが
って、高精度且つ安定なオートフォーカス制御を実現す
ることができない。すなわち、例えば、図6に示すよう
な画像パターンが被写体である場合には、得られる画像
信号の水平方向の信号は、図9に示すようなレベル変化
をする。図9からわかるように、合焦時よりも非合焦時
の方がブロック内の信号レベル変化が存在する。言い換
えれば、非合焦時の方が交流変換係数が得られることに
なる。また、合焦時にはブロック内のレベル変化が0に
なってしまうので交流変換係数のレベルも0である。そ
して、合焦寸前ではブロック内のレベル変化が急になる
ので交流変換係数のレベルが最大になる。
【0005】被写体像が、図6を含め、図7や図8に示
すような、分割ブロックと一致するパターンをもつ画像
パターンであるときのレンズ位置と交流変換係数のレベ
ル、つまりコントラストとの関係は図10に示す如くな
る。図10から明らかなように、合焦点において有効な
コントラストピーク値が得られないので、合焦できな
い。また、ピーク値から0に急激に落ち込み、また急激
にピーク値に移るので、オートフォーカス制御が不安定
になってしまい、高精度且つ安定なオートフォーカスが
不可能となってしまう。
【0006】そこで、本発明の目的は、如何なるパター
ンの被写体像についても、常に高精度且つ安定なオート
フォーカスが可能な撮像装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明による撮像装置は、被写体像を光電変換して
画像データを得る撮像手段と、上記撮像手段に被写体像
を結像するレンズ手段と、複数個のブロックデータに分
割された画像データを各分割ブロックデータ毎に直交変
換する直交変換手段と、上記直交変換手段により得られ
た交流変換係数、および直流変換係数の分割ブロック間
のレベル差に対応する値の2つのデータの何れかを選択
して上記画像のコントラスト情報として用いて上記レン
ズ手段のオートフォーカス制御を行うオートフォーカス
制御手段とを備えて構成されている。
【0008】
【作用】本発明では、直交変換して得られる交流変換係
数、および直流変換係数の分割ブロック間のレベル差に
対応する値の2つのデータの何れかを選択して画像のコ
ントラスト情報として用いてレンズ手段のオートフォー
カス制御を行っている。」
【0009】
【実施例】次に、本発明について図面を参照しながら説
明する。図6〜図8に示すような画像パターンの場合、
直交変換して得られるブロックの直流変換係数は、隣接
ブロック間のレベル差は大きい。そこで、本発明は、前
のブロックの直流変換係数を予測値とした予測誤差を算
出する。予測誤差はブロック間のレベル差に相当するの
で本発明は、この予測誤差をコントラスト情報として用
いている。
【0010】図1は本発明によるコントラスト情報検出
方式を適用した撮像装置としてのスチルビデオカメラの
一実施例(オートフォーカス方式)を示すブロック図で
ある。図1において、図5と同一符号が付されている構
成部は同様な機能をもつ構成であるので、詳細な説明は
省略する。DCT回路8で得られた交流変換係数は、絶
対値回路20で絶対値が検出されて比較器22およびス
イッチ23に供給される。また、DCT回路8からの直
流変換係数は、量子化回路9に送出されるとともに、ス
イッチ19のa端子にも送出される。スイッチ19の他
端子bには量子化回路9で量子化された直流変換係数が
供給されている。スイッチ19からの出力は、遅延回路
11と減算回路12に供給され、減算器12からは、ス
イッチ19の出力信号から遅延回路11の出力信号を減
算した信号が予測誤差として符号化回路14および絶対
値回路21に供給される。量子化回路10で量子化され
た交流変換係数は、ジグザグ走査回路13によってジグ
ザグ走査処理が施された後、符号化回路15で符号化さ
れる。合成回路16は、符号化回路14と15からの符
号化出力を合成して記録装置17に記録する。絶対値回
路21は、減算器12からの予測誤差の絶対値を検出
し、比較器22およびスイッチ23の他入力に送出す
る。比較器22は、絶対値回路20と21からの出力信
号レベルを比較し、比較結果に応じて、スイッチ23へ
の2つの入力端子へのいずれかの入力信号を選択出力し
て、レンズAF制御回路24に供給する。レンズAF制
御回路24は、スイッチ23からの信号に基づいてレン
ズ駆動回路1を制御してレンズ2にオートフォーカス
(合焦)動作をさせる。オートフォーカス動作を行わせ
る際には、スイッチ19はa側に設定されており、直流
変換係数は量子化されずに減算回路12に入力され、遅
延回路11で水平方向に1ブロック分だけ遅延された信
号との減算信号が絶対値回路21に水平方向の予測誤差
信号として供給される。
【0011】以上のように、本実施例によれば、DCT
回路8からの交流変換係数と減算回路12からの直流変
換係数(予測誤差信号)との2種類のコントラスト情報
が得られる。これら2つのコントラスト情報とレンズ位
置との関係が図3に示されている。図3において、実線
カーブが交流変換係数を、点線カーブが減算回路12か
らの出力係数(予測誤差)の変化を示し、合焦点位置E
での両係数の変化が対照的である。したがって、比較回
路22で、両係数を比較し、予測誤差が交流変換係数よ
りも大きくなったとき、つまり、図3におけるE点のと
きには、直流変換係数の予測誤差の方が大きな値(ピー
ク値C)を示すので、直流変換係数の予測誤差をコント
ラスト情報として、スイッチ23により選択して、レン
ズAF制御回路24に供給している。その結果、図6〜
図8に示すような画像パターンに対しても問題なく合焦
動作可能となる。また、DCTを用いた符号化回路は、
一般に直流変換係数に対しての予測符号化を含むので、
遅延回路11、減算回路12等の回路は共用でき、回路
の簡素化を図ることができる。合焦後の画像の記録モー
ドでは、スイッチ19をb側に設定し、量子化回路9に
より量子化された直流変換係数を減算器12に出力す
る。
【0012】図2は、本発明によるコントラスト情報検
出方式を適用したスチルビデオカメラの他の実施例を示
すブロック図である。本実施例は、図1の実施例が水平
方向の予測誤差をコントラスト情報として用いているの
に対して、垂直方向の予測誤差をもコントラスト情報と
して用いる例である。そのため、本実施例においては、
遅延回路30、減算回路31、絶対値回路32、更には
3入力の比較回路33とスイッチ34を設けている。遅
延回路30は、水平方向のブロック数だけDCT回路8
からの直流変換係数を遅延させる。減算回路31には現
在処理しているブロックの直流変換係数と、そのブロッ
ク画面上で上の位置にあるブロックの直流変換係数とが
入力される。したがって、減算回路31の出力は、垂直
方向の予測誤差となる。水平方向の予測誤差と、交流変
換係数の処理は、図1の実施例と同様である。絶対値回
路32は、減算回路31からの予測誤差信号の絶対値を
検出し、比較回路33とスイッチ34の第3の入力端子
に供給される。
【0013】さて、図7に示すような画像パターンが入
力されたときの、DCT回路8からの出力K1、減算回
路31の出力K2および減算回路12の出力K3につい
てレンズ位置とコントラスト情報との関係が図4に示さ
れている。この場合には、水平方向の予測誤差K3は0
になるので、レンズ移動に対する数値の変化はないが、
垂直方向の予測誤差K2は、合焦点位置Eで最大(最大
値C)になるので、これらを比較回路33で比較し、最
大値を示す垂直方向予測誤差K2をスイッチ34で選択
してレンズAF制御回路35にコントラスト情報として
供給する。本実施例では、水平・垂直両方向の予測誤差
を用いるので、より確実なオートフォーカス動作が可能
となる。尚、以上の実施例では、水平方向の高精度な予
測誤差を得るために、AF動作時に、スイッチ19によ
り量子化回路9を経由しないDCT回路8の出力を用い
ているが、量子化回路9の出力から予測誤差を求めてA
F制御を行うようにすることもできることは勿論であ
る。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による撮像
装置は、直交変換して得られる交流変換係数、および直
流変換係数の分割ブロック間のレベル差に対応する値の
2つのデータの何れかを選択して画像のコントラスト情
報として用いてレンズ手段のオートフォーカス制御を行
うので、如何なる画像パターンに対しても常に最適なコ
ントラスト情報を検出することができ、より確実なオー
トフォーカス制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるコントラスト情報検出方式を適用
したスチルビデオカメラの一実施例を示すブロック図で
ある。
【図2】本発明によるコントラスト情報検出方式を適用
したスチルビデオカメラの他の実施例を示すブロック図
である。
【図3】図1の実施例におけるレンズ位置とコントラス
トとの関係を示す図である。
【図4】図2の実施例におけるレンズ位置とコントラス
トとの関係を示す図である。
【図5】従来のスチルビデオカメラのオートフォーカス
制御を含む構成ブロック図である。
【図6】コントラスト情報に基づくオートフォーカス制
御における従来方式によるコントラスト情報検出時の問
題を生ずる特定画像パターンを示す図である。
【図7】コントラスト情報に基づくオートフォーカス制
御における従来方式によるコントラスト情報検出時の問
題を生ずる他の特定画像パターンを示す図である。
【図8】コントラスト情報に基づくオートフォーカス制
御における従来方式によるコントラスト情報検出時の問
題を生ずる更に他の特定画像パターンを示す図である。
【図9】図6に示す画像パターンについてのブロックデ
ータに対する水平方向信号の変化を示す図である。
【図10】図6に示す画像パターンについて交流変換係
数をコントスト情報としたときのコントラストとレンズ
位置との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 レンズ駆動回路 2 レンズ 3 CCD 4 撮像プロセス
回路 5 A/Dコンバータ 6 バッファメモ
リ 7 パルス発生回路 8 DCT回路 9、10 量子化回路 11、30 遅延回
路 12、31 減算回路 13 ジグザグ走査
回路 14、15 符号化回路 16 合成回路 17 記録装置 18 システム制御
回路 19、23、34 スイッチ 20、21、32 絶対値回路 22、33 比較回路 24、35、40 レンズAF駆動回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−222271(JP,A) 特開 平4−298170(JP,A) 特開 平4−248769(JP,A) 特開 平2−222271(JP,A) 特開 平3−85891(JP,A) 特開 平3−214868(JP,A) 渡辺敏明他、「レート適応型DCT符 号化方式における符号化効率の改善」画 像符号化シンポジウム 第5回シンポジ ウム資料(PCSJ90)(1990年10月8 日〜10日)p.95〜98 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/222 - 5/257 G02B 7/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被写体像を光電変換して画像データを得る
    撮像手段と、 上記撮像手段に被写体像を結像するレンズ手段と、 複数個のブロックデータに分割された画像データを各分
    割ブロックデータ毎に直交変換する直交変換手段と、 上記直交変換手段により得られた交流変換係数、および
    直流変換係数の分割ブロック間のレベル差に対応する値
    の2つのデータの何れかを選択して上記画像のコントラ
    スト情報として用いて上記レンズ手段のオートフォーカ
    ス制御を行うオートフォーカス制御手段と、 を備えた ことを特徴とする撮像装置。
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JP2006301004A (ja) * 2005-04-15 2006-11-02 Sony Corp 制御装置および方法、プログラム、並びにカメラ
CN108574801A (zh) * 2017-03-10 2018-09-25 杭州萤石网络有限公司 一种图像采集方法及终端

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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渡辺敏明他、「レート適応型DCT符号化方式における符号化効率の改善」画像符号化シンポジウム 第5回シンポジウム資料(PCSJ90)(1990年10月8日〜10日)p.95〜98

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