JPH06245131A - カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡易な構成を維持するも高速且つ高精度な合焦
を動画についても可能とするカメラを提供する。 【構成】ＤＣＴ演算手段により得られたＤＣＴ係数につ
いての変化状況の認識に基づいて合焦評価対象領域を可
変設定し、合焦評価対象領域に対応するＤＣＴ係数のう
ち特定の周波数領域のＤＣＴ係数に基づいて合焦の程度
を認識し、認識結果に基づいてＡＦ制御する。

Description

【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。また、動画について高精度にＡ
Ｆ制御を行なうことができない。

【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動画についても可能と
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
基づいて上記画面内での合焦評価対象領域の形態を可変
設定し、該可変設定された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、を備えて構成される。

【０００８】

【作用】本発明では、ＤＣＴ演算手段により得られたＤ
ＣＴ係数についての変化状況の認識に基づいて合焦評価
対象領域を可変設定し、合焦評価対象領域に対応するＤ
ＣＴ係数のうち特定の周波数領域のＤＣＴ係数に基づい
て合焦の程度を認識し、認識結果に基づいてＡＦ制御す
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、本発明に関連するカメラの一
例を示す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ＡＦ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】本発明に関連する他の例においては、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】次に、本発明の実施例においては、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、本発明に関連する例としてフリッカ
による悪影響を軽減する例を説明する。この影響は、Ｄ
ＣＴ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】次に本発明に関連する例として、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、上述説明で
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。また、Ｄ
Ｃ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、ＤＣ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】

【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と
ともに特に、動画について高精度なＡＦ制御が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関連するカメラ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】変換係数の分布の一例を示す図である。

【図８】本発明の一実施例における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】フリッカ抑圧を行なう例について係数αとβ
との変換テーブルの一例を示す図である。

【図１１】本発明に関連する動作追尾方法を説明するた
めの図である。

【図１２】図１１に示す例の動作を説明するための図で
ある。

【図１３】図１１に示す例の動作を説明するための図で
ある。

【図１４】図１１に示す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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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
   識に基づいて上記画面内での合焦評価対象領域の形態を
   可変設定し、該可変設定された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。