JP3632134B2

JP3632134B2 - Automatic focusing device

Info

Publication number: JP3632134B2
Application number: JP23056492A
Authority: JP
Inventors: 光春峯吉; 清文井立; 昭宏笛木
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: JPH0678202A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は自動合焦装置に関し、詳しくは、画像信号から直交変換を用いてデジタル的に特定の周波数成分を抽出し、該抽出された周波数成分に基づいて合焦評価を行って自動合焦調節を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラ等における自動合焦装置として、撮像素子から出力される電気画像信号からバンドパスフィルタを用いて高周波成分を抽出し、該高周波成分が最大となるように、焦点調節のためのレンズを移動させる方式が知られている（ＮＨＫ技術研究報告（昭和４０年）の第１７巻，第１号，通巻第８６号の第２１頁〜第３７頁「山登りサーボ方式によるテレビカメラの自動焦点調整」等参照）。
【０００３】
また、近年では、画像信号の生成部をデジタル化し、電気的な変倍や画像の加工などの処理を行う例もあり、画像信号の処理をデジタル的に行うことによって、高画質化，高性能化が図られている。
このようなデジタル技術の中で、前記バンドパスフィルタをデジタルフィルタによって実現する方法が、特開昭６２−１４６０８１号公報等に開示されており、また、デジタル画像データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）等によって処理することによって特定の周波数成分を抽出し、該抽出された周波数成分に基づいて焦点調節する方式が特開平３−４８８０６号公報に開示されている。
【０００４】
上記の自動焦点調節方式によれば、画面の上下・左右方向共に高周波成分を抽出でき、走査線毎にフィルタリングを行う方法に比べ、水平方向にのみコントラストを持つ被写体に対しても自動焦点調節が行える。
また、特開平３−２１４８６８号公報には、フーリエ変換と共に直交変換の一種であり、データ圧縮の符号化などに用いられるＤＣＴ（離散コサイン変換）を用いた例が開示されている。
【０００５】
前記特開平３−２１４８６８号公報に開示されるＤＣＴでは、図４（ａ），（ｂ）に示すように、１ブロックｎ×ｎ画素（図４では８×８画素）からなる複数ブロックに分割し、各ブロック毎にＤＣＴを施して各周波数成分に分解しており、例えば１ブロック８×８画素の画像データ（輝度信号）に２次元ＤＣＴを施して、８×８マトリクスの変換係数Ｆ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１，２，３，・・・８）を得ている（図４（ｃ））。図４（ｃ）に示す８×８マトリクスの変換係数Ｆ_ｉｊでは、左上の成分に直流成分の画像に含まれる相対度合いが表され、また、右下に最も高い周波成分の画像に含まれる相対度合いが表されるから、適当な成分を選択することで、バンドパスフィルタを構成することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなデジタル画像信号からの周波数成分抽出においては、２次元画像データの直交変換器が不可欠であるが、一般に周波数解析に用いられるフーリエ変換や画像圧縮のための符号化手段として用いられる離散コサイン変換（ＤＣＴ）を行う場合、多数回の乗算が必要であり、これを高速に行おうとするとデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等の高価な信号処理回路が必要となる。
【０００７】
前記特開平３−２１４８６８号公報では、画像データ圧縮を行うデジタル電子スチルカメラで、同じＤＣＴ符号化部をデータ圧縮と自動合焦制御のための周波数解析とで共用することによって、回路の簡略化と低価格化を図れるとしている。しかしながら、現在普及しているアナログ記録方式のビデオカメラに適用しようとすると、符号化部の新設によってコストアップとなるという問題があり、フーリエ変換やＤＣＴによって特定の周波数成分を抽出させることはコスト的に困難であった。
【０００８】
また、フーリエ変換のように周波数情報と位相情報とが分離された形で得られる場合以外の直交変換においては、手振れやパンニング等による画面の移動、即ち、位相変化による変換データの変動が、焦点ずれによる変化と区別できないため、自動合焦制御の誤動作を引き起こす惧れがある。
更に、特開平３−２１４８６８号公報に開示されるように、画面を縦横同数のブロックによって格子状に分割する構成であると、図５（ａ），（ｂ）に示すように、直交変換を行う複数画素からなるブロックの境界線にコントラスト（暗部と明部との境界）が存在する場合には、これを検出することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、大幅なコストアップとなることがなく、高精度なデジタル信号処理による自動合焦調節を可能にし、また、画像を複数ブロックに区分して行われる直交変換において、ブロックの境界にコントラストが入り込むことによる合焦検出性の悪化を回避できるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１にかかる自動合焦装置は、被写体の光学像を電気画像信号に変換する撮像手段と、この撮像手段に被写体の光学像を結像させる光学系と、撮像手段で得られた電気画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記デジタル画像信号にアダマール変換処理を施すアダマール変換手段と、このアダマール変換手段で変換された信号に基づいて画像に含まれる特定の周波数成分を抽出する特定成分抽出手段と、この特定成分抽出手段で抽出された特定の周波数成分に基づいて前記光学系を合焦位置へ移動させる合焦制御手段と、を含んで構成されると共に
前記アダマール変換手段が、前記デジタル画像信号を、縦横同数の画素からなる複数のブロックを格子状に並べて複数ブロックに分割する分割パターンとして、格子位置が相互に縦横方向にずれた複数の分割パターンを設け、前記複数のブロック毎のアダマール変換処理をそれぞれの分割パターンについて行うものであり、
同一の画素データを重複して、前記複数のブロック毎のアダマール変換処理に用いる構成とした。
【００１２】
また、請求項２にかかる自動合焦装置では、前記特定成分抽出手段が、少なくとも注目する周波数成分を含む複数の周波数成分を抽出する構成とした。
【００１３】
【作用】
かかる構成の自動合焦装置によると、被写体の光学像を電気画像信号に変換し、更に、この電気画像信号がデジタル画像信号にＡ／Ｄ変換される。そして、前記デジタル画像信号にアダマール変換処理を施し、アダマール変換された信号に基づいて画像に含まれる特定の周波数成分を抽出し、この特定の周波数成分に基づいて合焦調節がなされる。
【００１４】
前記アダマール変換は、加算及び減算のみの簡素なハードウェア構成で実現できる変換であることが知られており、デジタル信号処理による特定の周波数成分の抽出を、容易に実現し得る。
また、デジタル画像信号を複数ブロックに区分して、それぞれのブロック毎にアダマール変換を施すときに、縦横同数の画素からなる複数のブロックを格子状に並べて複数ブロックに分割する分割パターンとして、格子位置が相互に縦横方向にずれた複数の分割パターンを設け、前記複数のブロック毎のアダマール変換処理をそれぞれの分割パターンについて行い、同一の画素データを重複して、前記複数のブロック毎のアダマール変換処理に用いることにより、ブロック区分によってコントラストを検知できない死角が生じることが抑止される。
【００１５】
更に、特定の周波数成分を抽出するときに、注目する周波数成分を含む複数の周波数成分を抽出することで、入力位相の変化による影響を抑えることが可能となる。
【００１６】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。
図１は本発明に係る自動合焦装置の実施例のシステムブロック図である。
この図１において、合焦レンズ１（光学系）を介して結ばれた被写体からの光学像は、２次元カラーＣＣＤ２（撮像手段）によって電気画像信号に光電変換される。
【００１７】
前記カラーＣＣＤ２からの電気画像信号は、プリアンプ３及びＹ／Ｃ分離器４を通った後、Ａ／Ｄ変換器５（Ａ／Ｄ変換手段）によってＡ／Ｄ変換されてデジタル画像信号となる。
Ａ／Ｄ変換器５によって得られたデジタル画像信号（輝度信号Ｙ）は、メモリ６に一時記憶される。尚、前記メモリ６に記憶されるデータ量としては、一画面分である必要はなく、自動合焦の対象領域が例えば画面中央部（画面状の縦１／３，横１／３の範囲）などに限定される場合には、その領域内のデータのみを記憶させれば良い。
【００１８】
前記メモリ６に記憶された画素毎の輝度レベルを表すデジタル画像信号（デジタル輝度信号）は、ＣＰＵ９によって順次読み出されてアダマール変換器７に出力され、アダマール変換器７（アダマール変換手段）において画像に含まれる周波数成分を示すデータに変換される。
前記アダマール変換は、種々ある直交変換の中で最も簡易な加減算のみの計算で直交変換処理が行える変換として知られている。
【００１９】
例えば縦８画素×横８画素の入力画像データ（輝度信号）ｇにアダマール変換処理を行うと、８×８行列の形で周波数成分の重みに対応するアダマール変換係数Ｇ_Ｗが得られる。
ここで、アダマール変換行列をＷ_８、該アダマール変換行列Ｗ_８の転置行列をＷ_８ ^ｔとすると、前記アダマール変換係数Ｇ_Ｗは、Ｇ_Ｗ＝Ｗ_８ｇＷ_８ ^ｔとして表され、８×８画素の入力画像データに対応するアダマール変換行列Ｗ_８は、次式で与えられる。
【００２０】
【数１】

【００２１】
尚、入力画像データｇは、正方行列の形であって同規模の変換行列〔Ｗ〕が用意されれば、縦８画素×横８画素に限らずアダマール変換が行える。更に、上記に示したアダマール変換行列は一例であり、各列の順序が異なる行列も存在するが、いずれを用いても同様の効果が得られる。
また、アダマール変換の規模（アダマール行列の大きさ）は、計算速度等を考慮して設定されることになるが、一般に合焦対象領域内の画素を縦横同数であるｎ×ｎ画素（上記では８×８画素）のブロックに分割し、各ブロック毎にアダマール変換処理を行わせることになる。このブロック分割は、ＣＰＵ９が、メモリ６内の画像データの番地を一定のルールに従って順次指定し、該指定に従って読み出された画像データをアダマール変換器７へ送ることで行われる。
【００２２】
ブロック毎にアダマール変換されたデータは、焦点信号検出器８（特定成分抽出手段）で焦点ずれに対応した信号に変換される。即ち、焦点信号検出器８に入力されるデータは、他の直交変換によって得られるデータと同様に入力画像データに含まれる周波数成分の重みが、上述の例では８×８行列の形で表現されており、これらの中の適当な成分のみをブロック毎に抽出し、各ブロック毎に得られたデータを足し合わせることによって、合焦対象領域内に含まれる特定の周波数成分（高周波数成分）の重みを得ることができる。そして、前記特定の周波数成分の重みが最も大きくなるように、ＣＰＵ９（合焦制御手段）はレンズ駆動回路１０を制御して合焦レンズ１を移動させることで、ＣＣＤ２に合焦像を結ばせることができる。
【００２３】
上述したように、アダマール変換器７は、加算及び減算のみにて構成できるので、回路構成が簡単であり、また、演算速度も他の変換方式に比べて速いという利点があり、直交変換のためにＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等の高価な回路部品は特に必要なく、安価にデジタル画像信号を用いた自動合焦システムを実現できる。
【００２４】
ところで、直交変換による画像データの変換は、原理的には、変換行列のもついくつかの周波数のパターン（基底ベクトル）と入力画像データとの符合の度合いを求めることであり、この基底ベクトルの基本となる波形が、複素三角関数の場合がフーリエ変換であり、余弦関数の場合がコサイン変換であり、更に、矩形波（ウォルシュ関数）の場合がアダマール変換である。
【００２５】
ここで、変換の対象となる画像パターンが、手振れ或いはパンニングによって画面上を移動した場合を想定する。入力の位相が変化した場合、フーリエ変換は複素数で得られたデータから周波数成分と位相成分との情報が得られるが、離散コサイン変換やアダマール変換では、位相によって周波数成分の重み分布が変化してしまう。図２は、簡略化するため一方向の画像パターンのみを想定した場合の例で、同じ波形パターンが入力されても、図２（ａ）と位相のずれた図２（ｂ）とでは、変換後のデータ、即ち、周波数成分の重み分布が異なり、Ｇ_１が入力波形の周波数成分のうち最も大きなものであったとしても、位相がずれるとそのまわりの周波数成分の合成の形に分散してしまう。従って、焦点ずれ検出のためにＧ_１の成分のみを用いた場合には、図２（ｂ）は図２（ａ）より焦点がずれているかのような結果をもたらす。
【００２６】
本実施例の焦点信号検出器８では、注目する周波数に対して幅をもって複数の周波数成分を抽出し、これら周波数の異なる複数の成分の加算又は平均化により焦点ずれに対応した信号を作成するようにし、上記の影響を抑え、誤動作のない焦点調節を行えるようにしている。
また、図３（ａ），（ｂ）は、ブロック単位でアダマール変換を行わせるために、画像データをｎ×ｎ画素のブロックに分割する場合の配列を示している。ここで、図３（ａ）は、相互に縦横方向にｎ／２画素ずれた２種類の格子状配列でｎ×ｎ画素からなるブロックを配列区分し、同じ画像を格子位置の異なる２種類の分割パターンで複数ブロックに分割し、各ブロック毎にアダマール変換を行わせる実施例を示している。この場合、２種類の分割パターン毎に得られるアダマール変換後の検出データを足し合わせ、同一の画素データを重複してアダマール変換に用いる構成とする。これにより、ブロック境界がコントラスト検出の死角となって、前記境界に入り込んだコントラストを検知しなくなることがなく、焦点ずれ検出を高精度に行うことができる。
【００２７】
図３（ｂ）は、前記ブロック境界が死角となることを回避できる別の分割パターンを示す図であり、この実施例では、縦横同数の画素からなるブロックを相互に縦横方向にずらして配列している。この場合、ブロック間に間隙が生じ、検出対象にならない領域が生じるが、計算を複雑化させることなくブロック境界が死角となることを回避できる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる自動合焦装置によると、直交変換としてアダマール変換を用いて焦点ずれ検出を行うことにより、高精度な焦点調節を安価に実現できると共に、ブロックへの区分を、ブロック境界による死角が生じないように行うことができ、ブロック境界にコントラストが入り込むことによる精度の悪化を回避できる。
また、請求項２にかかる自動合焦装置によると、周波数成分の抽出を、注目する周波数成分を含む複数の周波数成分について行わせるので、画像パターンの移動に対して誤動作の発生を抑止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のシステム概要を示すブロック図。
【図２】画像パターンの移動による周波数特性の変化を説明する図。
【図３】ブロック区分の実施例を示す図。
【図４】従来の直交変換の様子を示す図。
【図５】ブロック境界による死角発生の様子を示す図。
【符号の説明】
１合焦レンズ
２ＣＣＤ
３プリアンプ
４Ｙ／Ｃ分離器
５Ａ／Ｄ変換器
６メモリ
７アダマール変換器
８焦点信号検出器
９ＣＰＵ
１０レンズ駆動回路[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an automatic focusing device, and more specifically, a specific frequency component is digitally extracted from an image signal using orthogonal transformation, and focus evaluation is performed based on the extracted frequency component to perform automatic focusing adjustment. It is related with the apparatus which performs.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an automatic focusing device in a video camera or the like, a high-frequency component is extracted from an electrical image signal output from an image sensor using a band-pass filter, and a lens for focus adjustment so that the high-frequency component is maximized Is known (NHK Technical Research Report (Showa 40), Vol. 17, No. 1, Vol. 86, pages 21-37, “Automatic Focusing of TV Cameras Using a Mountain-Climbing Servo System” Adjustment "etc.)
[0003]
Also, in recent years, there are cases where the image signal generator is digitized to perform processing such as electrical scaling and image processing. By performing image signal processing digitally, high image quality and high performance can be achieved. It is planned.
Among such digital techniques, a method for realizing the band-pass filter with a digital filter is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-146081, etc., and digital image data is converted into FFT (Fast Fourier Transform) or the like. Japanese Patent Laid-Open No. 3-48806 discloses a method of extracting a specific frequency component by processing according to the above and adjusting the focus based on the extracted frequency component.
[0004]
According to the above automatic focus adjustment method, high-frequency components can be extracted in both the vertical and horizontal directions of the screen, and automatic focus adjustment is possible even for subjects with contrast only in the horizontal direction, compared to the method of filtering for each scanning line. Yes.
Japanese Patent Laid-Open No. 3-214868 discloses an example using DCT (discrete cosine transform) which is a kind of orthogonal transform as well as Fourier transform, and is used for data compression encoding.
[0005]
In the DCT disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-214868, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), it is divided into a plurality of blocks each consisting of 1 block n × n pixels (8 × 8 pixels in FIG. 4). Each block is subjected to DCT and decomposed into each frequency component. For example, image data (luminance signal) of one block 8 × 8 pixels is subjected to two-dimensional DCT, and an 8 × 8 matrix conversion coefficient F _ij (I, j = 1, 2, 3,... 8) is obtained (FIG. 4C). In the conversion coefficient F _ij of the 8 × 8 matrix shown in FIG. 4C, the relative degree included in the DC component image is represented in the upper left component, and the relative frequency included in the highest frequency component image in the lower right component. Since the degree is expressed, a bandpass filter can be configured by selecting an appropriate component.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the frequency component extraction from the digital image signal as described above, an orthogonal transformer of two-dimensional image data is indispensable. However, a discrete transform generally used as an encoding means for Fourier transform or image compression used for frequency analysis. When performing cosine transform (DCT), a large number of multiplications are required, and an expensive signal processing circuit such as a digital signal processor (DSP) is required to perform this at high speed.
[0007]
In Japanese Patent Laid-Open No. 3-214868, a digital electronic still camera that performs image data compression simplifies the circuit by sharing the same DCT encoding unit for data compression and frequency analysis for automatic focusing control. It is said that the price can be reduced. However, there is a problem that if it is applied to a video camera of an analog recording system that is currently popular, there is a problem that the cost is increased by newly installing an encoding unit, and it is costly to extract a specific frequency component by Fourier transform or DCT. It was difficult.
[0008]
In addition, in orthogonal transforms other than the case where frequency information and phase information are obtained in a separated form such as Fourier transform, the movement of the screen due to camera shake, panning, etc., that is, fluctuations in the converted data due to phase changes are not focused. Since it cannot be distinguished from a change due to deviation, there is a possibility of causing a malfunction of the automatic focusing control.
Further, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-214868, when the screen is divided into a grid pattern by the same number of blocks in the vertical and horizontal directions, as shown in FIGS. 5A and 5B, orthogonal transformation is performed. When there is a contrast (boundary between a dark part and a bright part) on the boundary line of a block composed of a plurality of pixels, there is a problem that this cannot be detected.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described problems, does not increase the cost significantly, enables automatic focusing adjustment by high-precision digital signal processing, and divides an image into a plurality of blocks. An object of the present invention is to avoid the deterioration of focus detectability due to the contrast entering the block boundary in the orthogonal transform.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, an automatic focusing apparatus according to claim 1 includes an imaging unit that converts an optical image of a subject into an electrical image signal, an optical system that forms an optical image of the subject on the imaging unit, and an electrical device obtained by the imaging unit. A / D conversion means for converting an image signal into a digital image signal, Hadamard conversion means for performing a Hadamard conversion process on the digital image signal, and a specific frequency included in the image based on the signal converted by the Hadamard conversion means Specific component extraction means for extracting a component, and focusing control means for moving the optical system to a focus position based on the specific frequency component extracted by the specific component extraction means, and Hadamard transforming means, as a division pattern that divides the digital image signal into a plurality of blocks by arranging a plurality of blocks consisting of the same number of pixels in the vertical and horizontal directions in a grid pattern A plurality of division pattern child position is shifted in the vertical and horizontal directions to each other is provided, the Hadamard transform of each of the plurality of blocks and performs for each of the division patterns,
The same pixel data is duplicated and used for Hadamard transform processing for each of the plurality of blocks .
[0012]
In the automatic focusing device according to a second aspect , the specific component extraction unit extracts a plurality of frequency components including at least the frequency component of interest.
[0013]
[Action]
According to the automatic focusing apparatus having such a configuration, an optical image of a subject is converted into an electric image signal, and this electric image signal is A / D converted into a digital image signal. The digital image signal is subjected to Hadamard transform processing, a specific frequency component included in the image is extracted based on the Hadamard-transformed signal, and focus adjustment is performed based on the specific frequency component.
[0014]
The Hadamard transform is known to be a transform that can be realized with a simple hardware configuration of only addition and subtraction, and extraction of a specific frequency component by digital signal processing can be easily realized.
Also, when dividing the digital image signal into multiple blocks and performing Hadamard transform for each block, the grid position is divided into multiple blocks by arranging multiple blocks of the same number of pixels vertically and horizontally into a plurality of blocks. Are provided with a plurality of division patterns that are shifted in the vertical and horizontal directions, and the Hadamard transform process for each of the plurality of blocks is performed for each of the division patterns, and the same pixel data is overlapped to perform the Hadamard transform process for each of the plurality of blocks. By using this , it is possible to suppress the occurrence of a blind spot in which contrast cannot be detected depending on the block section.
[0015]
Furthermore, when extracting a specific frequency component, by extracting a plurality of frequency components including the frequency component of interest, it is possible to suppress the influence due to the change of the input phase.
[0016]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
FIG. 1 is a system block diagram of an embodiment of an automatic focusing apparatus according to the present invention.
In FIG. 1, an optical image from a subject connected via a focusing lens 1 (optical system) is photoelectrically converted into an electric image signal by a two-dimensional color CCD 2 (imaging means).
[0017]
The electric image signal from the color CCD 2 passes through the preamplifier 3 and the Y / C separator 4 and is then A / D converted by the A / D converter 5 (A / D conversion means) to become a digital image signal.
The digital image signal (luminance signal Y) obtained by the A / D converter 5 is temporarily stored in the memory 6. The amount of data stored in the memory 6 does not need to be for one screen, and the target area for automatic focusing is, for example, the center of the screen (screen-like vertical 1/3 horizontal 1/3 range). In such a case, only the data in the area may be stored.
[0018]
The digital image signal (digital luminance signal) representing the luminance level for each pixel stored in the memory 6 is sequentially read out by the CPU 9 and output to the Hadamard transformer 7, and the image is output by the Hadamard transformer 7 (Hadamard transform means). Is converted into data indicating the frequency component included in the.
The Hadamard transform is known as a transform that can perform an orthogonal transform process by the simplest addition / subtraction calculation among various orthogonal transforms.
[0019]
For example, when performing a Hadamard transform on the 8 vertical input image data (luminance signal) of pixels × 8 horizontal pixels g, Hadamard transform coefficients G _W corresponding to the weight of the frequency components are obtained in the form of 8 × 8 matrix.
Here, when the Hadamard transform matrix is W ₈ and the transposed matrix of the Hadamard transform matrix W ₈ is W ₈ ^t , the Hadamard transform coefficient G _W is expressed as G _W = W ₈ g W ₈ ^t , and 8 × 8. A Hadamard transform matrix W ₈ corresponding to the input image data of the pixel is given by the following equation.
[0020]
[Expression 1]

[0021]
If the input image data g is in the form of a square matrix and a transformation matrix [W] having the same scale is prepared, the input image data g can be subjected to Hadamard transformation, not limited to vertical 8 pixels × horizontal 8 pixels. Further, the Hadamard transform matrix shown above is an example, and there are matrices in which the order of each column is different, but the same effect can be obtained by using any of them.
Further, the scale of the Hadamard transform (the size of the Hadamard matrix) is set in consideration of the calculation speed and the like, but in general, n × n pixels (in the above, the number of pixels in the in-focus target region is the same number in the vertical and horizontal directions). 8 × 8 pixels) and Hadamard transform processing is performed for each block. This block division is performed by the CPU 9 sequentially specifying the address of the image data in the memory 6 according to a certain rule, and sending the image data read in accordance with the specification to the Hadamard transformer 7.
[0022]
Data subjected to Hadamard transform for each block is converted into a signal corresponding to the defocus by the focus signal detector 8 (specific component extraction means). That is, in the data input to the focus signal detector 8, the weights of the frequency components included in the input image data are expressed in the form of an 8 × 8 matrix in the above example, as with the data obtained by other orthogonal transforms. By extracting only the appropriate components of each block and adding the data obtained for each block, the specific frequency components (high frequency components) included in the in-focus target region are extracted. Weight can be obtained. Then, the CPU 9 (focusing control means) controls the lens driving circuit 10 to move the focusing lens 1 so that the weight of the specific frequency component is maximized, thereby forming a focused image on the CCD 2. be able to.
[0023]
As described above, since the Hadamard transformer 7 can be configured only by addition and subtraction, the circuit configuration is simple, and there is an advantage that the calculation speed is faster than that of other conversion methods. In addition, expensive circuit components such as a DSP (digital signal processor) are not particularly necessary, and an automatic focusing system using digital image signals can be realized at low cost.
[0024]
By the way, in principle, the transformation of image data by orthogonal transformation is to obtain the degree of agreement between the input image data and some frequency patterns (basis vectors) of the transformation matrix. When the waveform is a complex trigonometric function, it is a Fourier transform, a cosine function is a cosine transform, and a rectangular wave (Walsh function) is a Hadamard transform.
[0025]
Here, it is assumed that the image pattern to be converted has moved on the screen due to camera shake or panning. When the phase of the input changes, the Fourier transform can obtain information on the frequency component and phase component from the data obtained as complex numbers, but in the discrete cosine transform and Hadamard transform, the frequency component weight distribution changes depending on the phase. End up. FIG. 2 shows an example in which only one-direction image pattern is assumed for the sake of simplification. Even if the same waveform pattern is input, conversion between FIG. 2A and FIG. after the data, i.e., different weight distribution of frequency components, even though the most significant ones among the frequency components of G ₁ is input waveform, and dispersed the phase shifts in the form of a synthesis of the frequency components of the surrounding End up. Therefore, in the case of using only the components in G ₁ for defocus detection, FIG. 2 (b) leads to a result as if the focus from FIGS. 2 (a) are offset.
[0026]
The focus signal detector 8 of the present embodiment extracts a plurality of frequency components with a width with respect to the frequency of interest, and creates a signal corresponding to the defocus by adding or averaging a plurality of components having different frequencies. Thus, the above-mentioned influence is suppressed and focus adjustment without malfunction can be performed.
FIGS. 3A and 3B show an arrangement when image data is divided into blocks of n × n pixels in order to perform Hadamard transform on a block basis. Here, FIG. 3 (a) shows two types of grid-like arrays that are shifted by n / 2 pixels in the vertical and horizontal directions from each other, and divides blocks of n × n pixels into two different types of grid positions. An embodiment is shown in which a division pattern is divided into a plurality of blocks and Hadamard transform is performed for each block. In this case, the detection data after Hadamard transformation obtained for each of the two types of division patterns is added, and the same pixel data is used in duplicate for Hadamard transformation. As a result, the block boundary becomes a blind spot for contrast detection, so that the contrast that enters the boundary is not detected, and defocus detection can be performed with high accuracy.
[0027]
FIG. 3B is a diagram showing another division pattern that can prevent the block boundary from becoming a blind spot. In this embodiment, blocks having the same number of vertical and horizontal pixels are arranged so as to be shifted in the vertical and horizontal directions. ing. In this case, a gap is generated between the blocks, and an area that is not a detection target is generated. However, it is possible to avoid the block boundary from becoming a blind spot without complicating the calculation.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the automatic focusing apparatus according to claim 1 , by performing defocus detection using Hadamard transform as orthogonal transform, high-precision focus adjustment can be realized at low cost, and division into blocks is performed. Can be performed so as not to cause blind spots due to block boundaries, and deterioration in accuracy due to contrast entering the block boundaries can be avoided.
In addition, according to the automatic focusing device of the second aspect , since the frequency component is extracted for a plurality of frequency components including the frequency component of interest, it is possible to suppress the occurrence of malfunction with respect to the movement of the image pattern. There is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a system according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram for explaining a change in frequency characteristics due to movement of an image pattern.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of block division.
FIG. 4 is a diagram showing a state of conventional orthogonal transform.
FIG. 5 is a diagram showing how a blind spot is generated by a block boundary.
[Explanation of symbols]
1 Focusing lens 2 CCD
3 Preamplifier 4 Y / C Separator 5 A / D Converter 6 Memory 7 Hadamard Transformer 8 Focus Signal Detector 9 CPU
10 Lens drive circuit

Claims

Imaging means for converting an optical image of a subject into an electrical image signal;
An optical system for forming an optical image of a subject on the imaging means;
A / D conversion means for converting an electrical image signal obtained by the imaging means into a digital image signal;
Hadamard transform means for performing Hadamard transform processing on the digital image signal;
Specific component extraction means for extracting a specific frequency component contained in the image based on the signal transformed by the Hadamard transform means;
Focusing control means for moving the optical system to a focusing position based on the specific frequency component extracted by the specific component extracting means;
And comprising
The Hadamard transforming means, as a division pattern for dividing the digital image signal into a plurality of blocks by arranging a plurality of blocks of the same number of pixels in the vertical and horizontal directions into a plurality of blocks, a plurality of division patterns whose lattice positions are shifted from each other in the vertical and horizontal directions. Providing the Hadamard transform process for each of the plurality of blocks for each division pattern ,
An automatic focusing device , wherein the same pixel data is used in duplicate for the Hadamard transform processing for each of the plurality of blocks .

2. The automatic focusing apparatus according to claim 1 , wherein the specific component extracting unit extracts a plurality of frequency components including at least a frequency component of interest.