JP3280452B2 - カメラ - Google Patents

カメラ

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JP3280452B2
JP3280452B2 JP04860493A JP4860493A JP3280452B2 JP 3280452 B2 JP3280452 B2 JP 3280452B2 JP 04860493 A JP04860493 A JP 04860493A JP 4860493 A JP4860493 A JP 4860493A JP 3280452 B2 JP3280452 B2 JP 3280452B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、カメラに関し、特に合
焦特性を改善したカメラに関する。 【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。 【0003】従来のスチルビデオカメラの構成が図15
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CCD
3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。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と
レンズAF制御回路40に供給され、一方、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AC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(SSG)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。 【0004】量子化回路9で量子化されたDC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AC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D
C変換係数の予測誤差およびAC変換係数は記録装置1
7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。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
カメラの自動焦点(AF)制御は、画面全体エリアにつ
いてDCT演算を行い、得られたDCT係数(AC変換
係数やDC変換係数)に基づいてAF制御を実行してい
る(例えば、特開平3ー216078号公報記載の方
式)。しかしながら、全画面についてDCT演算する
と、演算に時間がかかり合焦速度が遅くなってしまうと
いう問題がある。また、演算量を低減するため、AF制
御に最低限必要なAFエリアの画像だけをDCT演算す
るようにした場合でも、、合焦速度の遅れはやはり残る
だけでなくAF制御に必要な情報量が少なくなる結果、
偽合焦する恐れもある。 【0006】そこで、本発明の目的は、簡易な構成を維
持するも高速且つ高精度な合焦を可能とするカメラを提
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、本発明によるカメラは、撮像素子の出力信号をA/
D変換してなるデジタル映像信号に該映像信号に係る画
面を複数ブロックに分割したときのブロック毎にDCT
演算を施してDCT係数を得るためのDCT演算手段
と、上記DCT演算手段によるDCT係数のうち特定の
周波数領域のものに基づいて合焦の程度を認識するため
の合焦認識手段と、上記DCT演算手段による演算実行
の範囲を、上記合焦認識手段で合焦の程度を認識するた
めに適用する特定の周波数領域のDCT係数の算出のた
めの演算に限定する演算範囲制限手段と、を備えて構成
される。 【0008】 【作用】本発明では、DCT変換係数を利用したAF制
御を行う際、各ブロックのDCT係数のうち特定の領域
に対応したDCT係数値を利用し、DCT演算はDCT
係数の領域上、特定した領域に対応した分だけを行い、
AF制御動作を高速化している。 【0009】 【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図1は、本発明によるカメラの一実施
例の構成ブロック図である。図1において、図15と同
一符号が付されている構成部は同様機能を有する構成部
を示す。本実施例では、バッファメモリ6から、全画面
について、またはAFエリア内について、例えば縦横8
画素のブロックデータをレンズAF演算制御回路30に
供給する。該演算制御回路30は、供給されたブロック
データをDCT演算して変換係数を求める。8画素×8
画素から成るブロックデータをDCT演算して得られる
変換係数Cuvの一例が図2に示されている。図2におい
て、uが大きくなるにつれて、より高い水平周波数成分
となり、vが大きくなるにつれて、より高い垂直周波数
成分となる。したがって、C00がDC成分の大きさを示
し(DC変換係数)、右方向(u:0から7)に向かっ
て水平方向の、より高い高周波成分が、また、C00より
下方向(v:0から7)に向かって垂直方向の、より高
い高周波成分が示されることになる。ここで、DC変換
係数を除いた残りの変換係数をAC変換係数と呼ぶ。 【0010】図3を参照すると、上記の如く得られた変
換係数値に基づくAF制御を、レンズ位置が略無限遠距
離にある場合と最至近距離にある場合とで係数値が小さ
く、合焦位置で係数値がピークを示す特徴を利用して行
なっている。 【0011】このように変換係数値の増減変化を利用し
てAF制御が行われるが、AF制御に利用する係数の領
域を固定して、利用する部分のみのAC変換係数をDC
T演算により求めれば合焦速度を向上させることができ
る。例えば、図4のように、斜線部領域(周波数領域を
示す)の変換係数だけをAF制御に利用するようにすれ
ば、斜線部のみのDCT演算で済むので、全領域DCT
演算する場合と比較して約4倍高速化できる。 【0012】上記実施例では、AF制御に利用する係数
の領域を固定させているが、任意に可変させれば、次の
ような利点も得られる。例えば、AF制御を行う場合、
合焦点が無限遠または最至近方向のどちらにあるのかわ
からないため、レンズを任意の方向に少し駆動し、係数
の増減変化状況を調べ、増方向にレンズを駆動させてA
F制御を行う前処理としての方向判断を行う。 【0013】大ボケ状態時は、レンズを多少駆動させて
も高周波側の変換係数の変化量が小さいため、方向判断
時には、図5(A)の斜線部に示すような低周波側の変
換係数を利用し、AF制御時には、同図(B)の斜線部
に示すような高周波側の変換係数を利用することができ
る。これは、図6に示すように、合焦位置から離れた
(無限遠と最至近に近い)状態では、レンズ位置変化に
対する高周波側変換係数の変化は小さいのに対して低周
波側変換係数の変化が比較的大きく、一方、合焦位置近
傍では高周波側の係数変化が大きいことに着眼してい
る。 【0014】本発明の他の実施例においては、AF制御
スタート時にAFエリア内のDCT演算を全て行い、変
換係数の分布を調べ、例えば、垂直側の周波数成分が多
く含まれているようであれば、図7の斜線部に示すよう
に、垂直側の変換係数を主にAF制御に利用する等、自
動的に可変させても良い。ここで、ROM等にある程度
の変換係数パターンを記憶させておき、AF制御毎に最
適のパターンを抽出したり、ファジィ理論を利用して変
換係数の値が高いところのみを抽出してAF制御に用い
ることもできる。 【0015】また、ムービー等、長時間にわたってAF
制御させる際には、DC及びAC変換係数の変化から被
写体像に変化があったとき、その都度AF制御に利用す
る係数の領域パターンを最適なものに可変させることも
できる。 【0016】図8には、上述AF制御動作と画像情報と
してのDCT係数の記録動作処理手順が示されている。
先ず、AF動作用の1段目のトリガ入力を待ち(ステッ
プS1)、AF制御に必要なDCT係数のみの演算でA
F制御を行なった後(ステップS2)、AF制御が終了
するのを待つ(ステップS3)。次に、記録動作指示用
の2段目トリガ入力を待ち(ステップS4)、全領域の
DCT係数を演算し(ステップS5)、メモリカード等
の記憶媒体に係数を記録して(ステップS6)、終了す
る。これによって、AF時は必要最小限の演算が行われ
るため、記録動作への移行が速やかに行われ、よってシ
ャッターチャンス等を逃す恐れが軽減できる。 【0017】上述DCT処理は、レンズAF演算制御回
路30内でソフトウェア処理されているが、DCT処理
をハードウェア構成することができることは勿論であ
る。 【0018】次に、本発明の更に他の実施例としてフリ
ッカによる悪影響を軽減する例を説明する。この影響
は、DCT演算で得られる係数が光源のフリッカにより
影響を受けることに起因する。前述のフリッカによる偽
合焦動作を図9を参照して説明する。同図の破線で示す
曲線がフリッカがないときのレンズ位置と係数値変化と
の関係を示す特性である。また、実線で示す特性曲線
は、フリッカが存在するときの特性を示すが、フリッカ
に起因して、特性曲線は凹凸が激しく正確な合焦位置か
らずれたレンズ位置で偽ピークが生じ、結果的に偽合焦
動作が生じてしまう。 【0019】本実施例では、光源の変化量をDC変換係
数を利用してフリッカを抑圧させている。つまり、DC
変換係数は明るいと大きく、暗いと小さくなることを利
用し、AF制御をDC係数の変化を反映させた次式で得
られる係数xを用いてAF制御を行う。 x=(AF制御に利用するAC変換係数)×(AF制御
スタート時のDC変換係数)/(現フィールドのDC変
換係数) このような係数xを用いたAF制御によれば、図9に点
線で示すようなフリッカのない滑らかな特性曲線が得ら
れ、安定且つ確実なAF制御が可能となる。また、xの
代わりにy=x×βで示す係数yを用いれば、更にフリ
ッカの影響を抑圧できる。ここで、βは下式で定義され
る係数αに基づいて、図10に示す一例としての変換テ
ーブルから求まる。 α={(AF制御スタート時のDC係数)−(現フィー
ルドのDC係数)}/(AF制御スタート時のDC係
数)×100 [%] βは、明るさに応じて変化するDC変換係数の変化に対
応してその比率どおりにAC係数も変化するとは限らな
いので、これを補償するものであり、実験的に求めるこ
とができる。 【0020】次に本発明の他の実施例として、DCTで
得られる変換係数を利用して動体追尾や手ぶれ補正のデ
ータを得る例を説明する。動体追尾方法としては、特公
昭59ー32743号に、追尾エリアの2次元の映像信
号を各々1次元に投影し、各画像毎の相関を調べ、相関
の高い部分に追尾する方法が開示されている。この方法
では、追尾エリアを大きくすると、相関に使用するデー
タ量が増大し、そのため相関演算の時間が長くなり、追
尾性が悪化する恐れがあったり、被写体の形が急激に変
化した場合に相関がとれなくなって追尾不可能となって
しまうこともある。 【0021】本実施例では、図11において、1画面の
映像をDCT演算し、追尾したい被写体に追尾エリアを
ロックする。次に、DCT係数中の全AC変換係数の絶
対値の総和を各ブロック毎に求め、この総和が予め定め
た閾値(Th)以上の部分を追尾したい被写体とみな
す。また、ノイズ抑圧のため、連続する領域のみを抽出
する。その結果、主要な被写体が抽出できる。 【0022】図12中の式に示す閾値Thとの関係を満
足するブロックが同図の斜線領域で示されている。これ
ら斜線領域の中で図11で示した追尾エリア内にあるも
のは、部分gであるから、次画面からは、部分gの被写
体を追尾すれば良い。また、gの被写体の大きさが変化
した場合には、その変化に伴い追尾エリアも逐次変化さ
せることもできる。更に、高速化のために全画面DCT
変換せずに、追尾エリアや追尾エリア周辺のみをDCT
演算するようにしても良い。また、上記閾値Thは、任
意の固定値としても良いし、追尾エリア内、外の全AC
変換係数の絶対値の総和の差分量を見て、例えば、ファ
ジィ等に基づく演算により、自動的に求め、逐次可変さ
せても良い。 【0023】図12の式では、全AC変換係数の絶対値
の総和としているが、各種条件(被写体の絵柄、背景、
被写体輝度、合焦度合等)を加味し、各条件に最適な領
域に係るAC変換係数のみの絶対値の総和としても良
い。また、AF制御時に使用する領域のAC変換係数の
絶対値の総和としても良い。この最適な領域に係るAC
変換係数は、AC変換係数の分布状況により演算で求め
たり、任意の固定係数を利用できる。更に、実施例で
は、閾値(Th)以上を被写体とみなしたが、条件によ
って(Th)以下を被写体とみなしても良い。ここで、
上記実施例では、DC係数を利用していないが、DC係
数の変化のみに着目して被写体を抽出しても良いし、D
C係数とAC係数の両変化を総合的に判断して被写体を
抽出しても良い。 【0024】以上のようにして、動体追尾や任意の被写
体の抽出が可能となる。このような被写体抽出を利用し
て、画面のズレ量(例えば、手ぶれ量)を検出すること
もできる。例えば、図13(A)のように、画面の4隅
に適切なエリアi,j,k,lを定めておき、図12の
式により各4隅の被写体を抽出し(同図(B)に示
す)、次画面(図14(A))でも同様な処理を行っ
て、図14(B)のような被写体パターンを得る。次
に、図13(B)と図14(B)の各4隅のパターンマ
ッチング処理を行い画面のズレ量を検出する。 【0025】上述実施例では、DCT対象エリアとして
4隅を設定したが、画像ズレ量検出のためには、最低1
つのエリアがあれば良いことは明らかであり、また、そ
の数やDCTを行うブロックのサイズ(本実施例では、
8×8画素)も任意であり、コストや精度を考慮して設
定することができる。 【0026】以上本実施例によれば、特別なハードウェ
アを追加することなく、高速且つ正確な合焦制御が可能
となる。本発明は電子スチルカメラは勿論、ムービー用
カメラ等の他のカメラにも適用できることは明らかであ
る。 【0027】上述実施例をまとめると、AF動作に当た
って、各ブロックの特定の周波数領域のDCT係数を利
用し、撮影時は全ての周波数領域のDCT係数を利用
し、これらを切り換え可能と為したカメラ構成は、撮像
素子の出力信号をA/D変換してなるデジタル映像信号
に該映像信号に係る画面を複数ブロックに分割したとき
のブロック毎にDCT演算を施してDCT係数を得るた
めのDCT演算手段と、上記DCT演算手段によるDC
T係数のうち特定の周波数領域のものに基づいて合焦の
程度を認識するための合焦認識手段と、上記DCT演算
手段による演算実行の範囲を、上記合焦認識手段で合焦
の程度を認識するために適用する特定の周波数領域のD
CT係数の算出のための演算に限定された範囲にするか
またはこの制限を行わない範囲にするかを選択切換する
ための演算範囲切換手段と、を備える。 【0028】また、AF動作時の方向判断時は、低周波
側のDCT係数を利用し、ピーク判断時は、高周波側の
DCT係数を利用するカメラ構成は、撮像素子の出力信
号をA/D変換してなるデジタル映像信号に該映像信号
に係る画面を複数ブロックに分割したときのブロック毎
にDCT演算を施してDCT係数を得るためのDCT演
算手段と、上記DCT演算手段によるDCT係数のうち
比較的低周波領域のものに基づいて当該合焦調節手段に
よる光学要素の駆動方向を判定し、比較的高周波領域の
ものに基づいて合焦の程度を判定するようになされた合
焦判定手段と、を備える。 【0029】更に、各ブロック内のDCT係数の分布を
検出し、この分布状態に応じて利用するDCT係数を適
応的に抽出するカメラ構成は、撮像素子の出力信号をA
/D変換してなるデジタル映像信号に該映像信号に係る
画面を複数ブロックに分割したときのブロック毎にDC
T演算を施してDCT係数を得るためのDCT演算手段
と、上記DCT演算手段により得たDCT係数について
それらの周波数域に対応した分布状況を認識する係数分
布認識手段と、上記DCT演算手段によるDCT係数の
うち上記係数分布認識手段により認識された分布が比較
的密である周波数域のDCT係数を優位的に用いて合焦
の程度を認識するための合焦認識手段と、を備える。 【0030】更にまた、動画撮影時に、DCT係数の特
定領域パターンを可変とするカメラ構成は、撮像素子の
出力信号をA/D変換してなるデジタル映像信号に該映
像信号に係る画面を複数ブロックに分割したときのブロ
ック毎にDCT演算を施してDCT係数を得るためのD
CT演算手段と、上記DCT演算手段により得たDCT
係数についてそれらの変化状況を認識する係数変化認識
手段と、上記係数変化認識手段によるDCT係数の変化
状況の認識に基づいて合焦評価対象領域に対応する上記
DCT演算手段によるDCT係数のうち特定の周波数領
域のものに基づいて合焦の程度を認識するための合焦認
識手段と、を備えたことを特徴とするカメラ。 【0031】また、フリッカーキャンセル機能をもつカ
メラ構成は、撮像素子の出力信号をA/D変換してなる
デジタル映像信号に該映像信号に係る画面を複数ブロッ
クに分割したときのブロック毎にDCT演算を施してD
CT係数を得るためのDCT演算手段と、上記DCT演
算手段により得たDCT係数について直流域に対応する
係数の変化状況を認識する直流係数変化認識手段と、上
記DCT演算手段によるDCT係数のうち特定の周波数
領域のものに上記直流係数変化認識手段による直流係数
の変化状況の認識に依拠した補正を施した値に基づいて
合焦の程度を認識するための合焦認識手段と、を備え
る。 【0032】更に、動体追尾機能をもつカメラ構成は、
撮像素子の出力信号をA/D変換してなるデジタル映像
信号に該映像信号に係る画面を複数ブロックに分割した
ときのブロック毎にDCT演算を施してDCT係数を得
るためのDCT演算手段と、上記DCT演算手段により
得たDCT係数について交流域に対応する全係数の総和
を上記ブロック毎に算出するための交流係数総和演算手
段と、上記交流係数総和演算手段による交流係数の総和
が所定の閾値を越える上記ブロックの集合であって上記
画面内に設定された特定領域内に在るものが対応する被
写体を特定被写体として認識するための特定被写体認識
手段と、を備える。 【0033】更にまた、手振れ補正機能に適したカメラ
構成は、撮像素子の出力信号をA/D変換してなるデジ
タル映像信号に該映像信号に係る画面を複数ブロックに
分割したときのブロック毎にDCT演算を施してDCT
係数を得るためのDCT演算手段と、上記DCT演算手
段により得たDCT係数について交流域に対応する全係
数の総和を上記ブロック毎に算出するための交流係数総
和演算手段と、上記交流係数総和演算手段による交流係
数の総和が所定の閾値を越える上記ブロック乃至その集
合であって上記画面内に設定された複数の特定領域内に
在るもののパターンを特定パターンとして認識するため
の特定パターン認識手段と、上記特定パターン認識手段
によって認識される特定パターンに関する時系列でのパ
ターンマッチングによって手ぶれの状況如何を認識する
手ぶれ認識手段と、を備える。 【0034】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によるカメ
ラによれば合焦動作の高速化及び高精度化が図られる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明によるカメラの一実施例の構成ブロック
図である。 【図2】縦横8画素のブロックデータについてDCT演
算して得られる変換係数を示す図である。 【図3】DCTにより得られた変換係数に基づくAF制
御を説明するための図である。 【図4】本発明の実施例におけるAF制御に利用する係
数領域を固定する例を示す図である。 【図5】本発明の実施例におけるAF制御の際のレンズ
駆動方向判断時とAF制御時の利用する変換係数領域を
示す図である。 【図6】レンズ位置と、高周波変換係数及び低周波変換
係数との関係を示す図である。 【図7】本発明の実施例における変換係数の分布の一例
を示す図である。 【図8】本発明の実施例におけるAF制御動作と画像情
報の記録動作処理手順を示す図である。 【図9】フリッカの有無によるAF制御におけるレンズ
位置と変換係数との関係を示す図である。 【図10】本発明の他の実施例における係数αとβとの
変換テーブルの一例を示す図である。 【図11】本発明の更に他の実施例における動作追尾方
法を説明するための図である。 【図12】図11に示す実施例の動作を説明するための
図である。 【図13】図11に示す実施例の動作を説明するための
図である。 【図14】図11に示す実施例の動作を説明するための
図である。 【図15】従来のAF制御に基づくカメラの一構成ブロ
ック図である。 【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、21 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 遅延回路 12 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 30、40 レンズAF制御回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−332269(JP,A) 特開 平4−293368(JP,A) 特開 平4−158322(JP,A) 特開 平4−158321(JP,A) 特開 平4−154380(JP,A) 特開 平4−405(JP,A) 特開 平3−273770(JP,A) 特開 平3−216078(JP,A) 特開 平3−214868(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/232 G02B 7/28

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 撮像素子の出力信号をA/D変換してなるデジタル映像
    信号に該映像信号に係る画面を複数ブロックに分割した
    ときのブロック毎にDCT演算を施してDCT係数を得
    るためのDCT演算手段と、 上記DCT演算手段によるDCT係数のうち特定の周波
    数領域のものに基づいて合焦の程度を認識するための合
    焦認識手段と、 上記DCT演算手段による演算実行の範囲を、上記合焦
    認識手段で合焦の程度を認識するために適用する特定の
    周波数領域のDCT係数の算出のための演算に限定する
    演算範囲制限手段と、 を備えたことを特徴とするカメラ。
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Cited By (1)

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