JPH04336883A - 撮像装置の自動焦点装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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１
４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ＤＣＴ
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

Claims (1)

【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。