(57)【要約】【課題】小さいブロック単位（８×８）でのＤＣＴ処理結果をＡＦ処理に利用することによりＡＦ処理のための構成を簡略化するとともに、高周波成分の評価をその周波数に応じて適切に行うことによりＡＦ精度を向上する。【解決手段】画像データを所定のブロック毎に２次元ＤＣＴ部でＤＣＴ処理し、量子化係数に従って量子化処理を施し、圧縮画像データとして出力する。このデータ圧縮部を有する撮像装置において、２次元ＤＣＴ部で得られる変換画像データに、その周波数成分に対応して決定されている評価処理を施し、その評価処理された変換画像データを積算して、その積算値に基づいて前記ＡＦ制御信号を形成する。【選択図】　　　　図１
2004070226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ及びその駆動部を持つレンズ系と、
このレンズ系からの光によって被写体像を結像するイメージセンサと、
このイメージセンサからの被写体像に応じた画像データを出力するフロントエンド部と、
このフロントエンド部からの画像データを所定のブロック毎にＤＣＴ部でＤＣＴ処理を行って周波数成分毎に区分された変換画像データを得、この変換画像データに量子化部にてその周波数区分に対応して設定されている量子化係数に従って量子化処理を施し、圧縮画像データとして出力するデータ圧縮部とを有する撮像装置において、
さらに、前記ＤＣＴ部で得られる変換画像データに基づいて、ＡＦ制御信号を作成し、前記レンズ系に供給するＡＦ制御部を有し、
このＡＦ制御部は、前記変換画像データにその周波数成分に対応して決定されている評価処理を施し、その評価処理された変換画像データを積算して、その積算値に基づいて前記ＡＦ制御信号を形成することを特徴とする、撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタルスチルカメラ等の撮像装置に関し、特にそのカメラの焦点を自動的に合焦（オートフォーカス；ＡＦ）させるためのＡＦ制御部を有する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタルスチルカメラ等では、その焦点を自動的に位置合わせするために、赤外線や超音波を用いるアクティブ形式のＡＦ方式や、特別な測距部品を必要としないパッシブ形式のＡＦ方式としてイメージセンサからの画像入力の隣接する画素間の差分を求め、その差分値が最大になるように調節するＡＦ方式が用いられている。
【０００３】
また、パッシブ形式のＡＦ方式として、特開２０００−１６５７３４号公報に示されるように、レンズ位置において撮像して得られる画像データに対して、ＤＣＴ（ディスクリート・コサイン変換：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｃｏｓｉｎｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行って、その変換結果によりＡＦ制御を行うことが行われるようになってきている。
【０００４】
この従来のＤＣＴを用いたＡＦ制御は、初期焦点レンズ位置において撮像して得られる画像データに対してＤＣＴ処理を施し、変換された画像のＤＣＴ係数の平均値を波数毎に求めて波数昇順に整列し、その平均値列から局所最小値を持つ波数を探索し、探索された波数をデフォーカスパラメータとしてＡＦ位置をワンショットで決定している。また、このＡＦ位置に対して画像の高周波成分による山登り法を利用して、ＡＦ位置を更に細かく決定するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＤＣＴを用いたＡＦ制御は、上述のような処理を行うために、ＡＦ時にかなり大きなＡＦエリア（２５６×２５６画素分）についてＤＣＴ処理を行う必要がある。また、ＤＣＴ処理を行ったデータの高周波成分を単に積算しているのみであるから、高周波成分の評価が適切に行われない。
【０００６】
そこで、本発明は、撮影された画像データに対してＭＰＥＧ、ＪＰＥＧなどのデータ圧縮処理に用いられる小さいブロック単位（８×８画素分）でのＤＣＴ処理部からの信号をＡＦ処理に利用することによりＡＦ処理のための構成を簡略化するとともに、高周波成分の評価をその周波数に応じて適切に行うことによりＡＦ精度を向上するようにしたＡＦ制御部を有する撮像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の撮像装置は、レンズ及びその駆動部を持つレンズ系と、
このレンズ系からの光によって被写体像を結像するイメージセンサと、
このイメージセンサからの被写体像に応じた画像データを出力するフロントエンド部と、
このフロントエンド部からの画像データを所定のブロック毎にＤＣＴ部でＤＣＴ処理を行って周波数成分毎に区分された変換画像データを得、この変換画像データに量子化部にてその周波数区分に対応して設定されている量子化係数に従って量子化処理を施し、圧縮画像データとして出力するデータ圧縮部とを有する撮像装置において、
さらに、前記ＤＣＴ部で得られる変換画像データに基づいて、ＡＦ制御信号を作成し、前記レンズ系に供給するＡＦ制御部を有し、
このＡＦ制御部は、前記変換画像データにその周波数成分に対応して決定されている評価処理を施し、その評価処理された変換画像データを積算して、その積算値に基づいて前記ＡＦ制御信号を形成することを特徴とする。
【０００８】
本発明の撮像装置によれば、撮影された画像データに対してＭＰＥＧ、ＪＰＥＧなどの圧縮処理のために行われる小さいブロック単位（例えば、８×８画素分）でのＤＣＴ処理結果である変換画像データをＡＦ処理に利用することにより、ＡＦ処理のための構成を簡略化できる。また、変換画像データの評価をその周波数成分に対応して決定されている評価処理基準に基づいて、高周波成分毎の評価を適切に行うことによりＡＦ精度を向上することができる。
【０００９】
また、上述のように、圧縮処理の際のＤＣＴ処理結果をＡＦ制御に利用するから、ＡＦのために新たな構成を付加することがないとともに、画像エリア内の小さなブロック単位で焦点調節、即ちスポットフォーカスを行うことが、可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明のＡＦ制御部を有する撮像装置の実施の形態について、説明する。
【００１１】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を示す図である。図２は、２次元ＤＣＴ処理を施す小ブロック（８×８画素）の構成を示す図であり、図３は、２次元ＤＣＴ処理が施された小ブロック内の変換値を周波数成分毎に順次読み出す読み出し例を示す図である。また、図４は、重み値テーブルの例を示す図である。
【００１２】
図１において、レンズ１０は、撮像レンズと焦点レンズとを備えており、被写体からの光を収束し、イメージセンサ２０に被写体像を結像させる。その被写体像がイメージセンサ上で合焦するように、レンズ駆動部６０によりレンズ１０の位置が移動・調整される。
【００１３】
イメージセンサ２０は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）等の撮像素子を有し、結像された被写体像を電気信号のアナログ画像データに変換してフロントエンド３０に供給する。
【００１４】
フロントエンド３０は、イメージセンサ２０からのアナログ画像データに対して、まず、信号処理器３２によりそのノイズ除去やゲイン調整などの信号処理を行い、次いで、Ａ／Ｄ変換器３４によりアナログ画像データをディジタル画像データ（以下、元画像データ）に変換する。この元画像データ（例えば、１２８０×１０２４の画素分）が、データ圧縮部４０に供給される。
【００１５】
データ圧縮部４０は、２次元ＤＣＴ部４２と、量子化部４４とから構成され、２次元の画像データを、縦横所定数の画素の小ブロック（例えば８×８の、６４画素）ｄ（ｉ、ｊ）に区分し、このブロック毎にデータ圧縮処理を行い、圧縮画像データＦ（ｉ，ｊ）を出力する。この小ブロックの大きさは、変換効率の飽和傾向や装置規模の増大を考慮して、通常、８×８や、１６×１６程度の大きさに設定される。
【００１６】
このＤＣＴ部４２では、バタフライ演算により、加算、減算、及びＣＯＳ係数を用いた乗算が行われる。また、量子化部４４では、ＤＣＴ処理された変換画像データに、その各周波数成分をそれぞれ適当な量子化係数で除算して、画像データを量子化する。この量子化に用いる係数を変えることによって、データの圧縮の度合いを変更する。
【００１７】
まず、図２のように構成される、ある小ブロック中の画素ｄ（ｉ、ｊ）について、縦方向（ロー方向）にカラム毎に順次一次元ＤＣＴ処理を行い、処理されたデータが周波数成分毎に区分され、その結果が順次バッファに蓄積される。次に、バッファに蓄積されている縦方向に処理されているデータを、横方向（カラム方向）にロー毎に順次一次元ＤＣＴ処理を行い、この方向についても更に周波数成分毎に区分される。このように、縦方向、横方向の２次元にＤＣＴ処理され、周波数成分毎に区分された変換画像データｆ（ｉ，ｊ）が、図３に示されるように、得られる。
【００１８】
この変換画像データｆ（ｉ，ｊ）が、図３に矢印線で示されるように、低周波数側から高周波数側に向けて順次読み出され、量子化部４４に供給される。量子化部４４により、変換画像データｆ（ｉ，ｊ）がその周波数区分に対応して設定されている量子化係数にしたがって量子化される。
【００１９】
このようにして、元画像データが、小ブロック毎にデータ圧縮されて、圧縮画像データＦ（ｉ，ｊ）が、データ記憶装置に記憶されたり、通信先にデータ伝送される。
【００２０】
本発明では、ＡＦ制御部５０を設け、データ圧縮の途中における変換画像データｆ（ｉ，ｊ）に基づいて、ＡＦ制御信号を作成し、合焦するようにレンズ１０を移動させる。
【００２１】
ＡＦ制御部５０は、変換画像データｆ（ｉ，ｊ）が図３で矢印線により示されるような順序で重み値乗算部５２に入力され、またこれと同期して、変換画像データｆ（ｉ，ｊ）に対応して設定されている重み付け値ｋが供給される。
【００２２】
図４はこの重み付け値の例を示す図であり、水平周波数ｉ・垂直周波数ｊの高低に応じて、重み付け値ｋが高周波数側になるほど大きくなるように設定されている。この例では、周波数が低い側では重み付け値ｋは０であり、周波数が高くなるにしたがって１〜６の重み付け値ｋが設定されている。なお、この重み付け値ｋは例示であり、括弧内（１〜３）に記載しているように他の値に設定してもよい。
【００２３】
重み値乗算部５２からは、変換画像データｆ（ｉ，ｊ）と重み付け値ｋとの乗算された結果ｋ・ｆ（ｉ，ｊ）が順次出力される。この乗算結果が積算部５６で積算され、その積算値Σｋ・ｆ（ｉ，ｊ）が焦点調整部５８に供給される。
【００２４】
この積算部５６での積算は、小ブロックを複数集合させて行ってもよく、或いは小ブロックを複数箇所に分散させて行ってもよい。また、スポットフォーカスとするために、単一の小ブロックのみについて行ってもよい。
【００２５】
さて、このように構成される図１の撮像装置のＡＦ制御について、図５のフロー図をも参照して、説明する。
【００２６】
まず、ＡＦ制御を開始すると（ステップＳ１０１）、レンズ１０を初期位置に移動する（ステップＳ１０２）。初期位置としては、最至近端や、最遠端が想定されるが、ここでは最至近端として以下説明する。
【００２７】
この初期位置での画像データを取り込む（ステップＳ１０３）。次に、ＡＦ制御に利用する小ブロックを切り出し（ステップＳ１０４）、切り出した小ブロック内の画像データｄ（ｉ，ｊ）に対して２次元ＤＣＴ処理を施す（ステップＳ１０５）。
【００２８】
次に、ＤＣＴ処理された変換画像データｆ（ｉ，ｊ）からＤＣＴ係数の高域成分を抽出する（ステップＳ１０６）。このステップＳ１０６の高域成分の抽出は、図１の重み値乗算部５２、重み値テーブル５４、積算部５６での処理、即ち、積算値Σｋ・ｆ（ｉ，ｊ）の取得に相当する。
【００２９】
次に、抽出された高域成分が、前回より大きいか否かを判定し（ステップＳ１０７）、大きい場合（Ｙｅｓ）にはレンズ１０の位置を遠端側に１ステップ移動させ、ステップＳ１０３に戻って、その位置での画像データを取り込む。以下、これらの処理を、ステップＳ１０７での判断結果が「前回より大きくない（Ｎｏ）」になるまで繰り返す。
【００３０】
ステップＳ１０７での判断結果が「前回より大きくない（Ｎｏ）」になると、抽出された高域成分がピークを過ぎたことになるので、レンズ１０の位置を近端側に１ステップ戻す（ステップＳ１０９）。これにより、レンズ１０の位置は高域成分の最も多い合焦位置に設定されたことになるので、撮像装置のＡＦ制御を終了する（ステップＳ１１０）。このステップＳ１０９の処理は、必ずしも行う必要はなく、省略することができる。
【００３１】
なお、ステップＳ１０２を行うことなく、現在のレンズ位置からＡＦ制御を行うことも可能である。この場合、最初の２回のＤＣＴ係数の高域成分処理で抽出された高域成分の相互の大きさ比較に基づいて方向性を定めて、その後高域成分のピーク点を探索することになる。
【００３２】
この第１の実施の形態によれば、撮影された画像データに対してＭＰＥＧ、ＪＰＥＧなどの圧縮処理のために行われる、８×８画素分の小さいブロック単位でのＤＣＴ処理結果である変換画像データｆ（ｉ，ｊ）をＡＦ処理に利用するから、ＡＦ処理のための構成を簡略化できる。
【００３３】
また、変換画像データｆ（ｉ，ｊ）の評価を、水平周波数ｉ・垂直周波数ｊの高低に応じて、高周波数側になるほど大きくなるように設定されている重み付け値ｋを用いて行う。この周波数に応じた重み付け値ｋを評価処理基準として用いることにより、高周波成分毎の評価を適切に行い、ＡＦ精度を向上することができる。
【００３４】
また、ＭＰＥＧやＪＰＥＧ等の圧縮処理に用いられる小さいブロック単位でのＤＣＴ処理結果をＡＦ制御に利用するから、ＡＦのために新たな構成を付加することなく、画像エリア内の一領域もしくは複数の領域のデータを用いて焦点調節、即ちスポットフォーカスを行うことが可能である。なお、その領域としては、例えば、画像エリア中央部の一ＤＣＴ処理領域や、画像エリアの複数箇所に分散されたＤＣＴ処理領域や、画像エリアの中央部にある複数のＤＣＴ処理領域等、撮影画像の特性に応じて種々に設定できる。
【００３５】
図６は本発明の第２の実施の形態にかかる撮像装置、特にＡＦ制御部５０の構成を示す図である。
【００３６】
この図６においては、重み値乗算部５２に供給する重み値ｋを選択できるようにしており、第１の重み値テーブル５４と第２の重み値テーブル５５とを設けて、どちらのテーブルの重み値を用いるかを、選択できるようにしている。その選択は、選択信号ＣＳによって切替器５７をいずれかの重み値テーブル５４、５５側に切り替えることにより行っている。その他の構成は、図１の第１の実施の形態と同じである。
【００３７】
重み値テーブル５４、５５の重み値ｋは、図４に示されるように、同じ領域に重み値を設定し、その大きさを異ならせ（０〜６、０〜３）る。また、重み値を設定する領域を異ならせた重み値テーブルを設けてもよい。なお、その重み値テーブル数は２以上の任意の数でよい。
【００３８】
この図６の第２の実施の形態にかかる撮像装置では、重み値の異なる重み値テーブルを複数設けているから、撮影される画像データに応じて、それらを切り替えて利用することにより、良好なＡＦ制御が行える。
【００３９】
図７は本発明の第３の実施の形態にかかる撮像装置、特にＡＦ制御部５０の構成を示す図である。
【００４０】
この図７においては、図１の第１の実施の形態と比較して、図１の重み値乗算部５２に代えて選択部５１を設け、また図１の重み値テーブル５４に代えて選択ビットテーブル５３を設けている。その他の構成は、図１の第１の実施の形態と同じである。
【００４１】
選択ビットテーブル５３は、図８に示されるように、水平周波数ｉ・垂直周波数ｊの高低に応じて、低周波数側は選択しないように選択ビットを０にし、高周波数側の所定の領域を選択するように選択ビットを１に設定している。また、選択部５１は、順次入力される変換画像データｆ（ｉ，ｊ）を、対応する選択ビットｋ（０または１）によって開または閉に制御されるゲート回路に入力することにより、対応する選択ビットが１である変換画像データｆ（ｉ，ｊ）、即ち高周波数側の変換画像データｆ（ｉ，ｊ）のみが通過する。この通過した変換画像データｆ（ｉ，ｊ）が積算部５８で積算され、焦点調節部５８に供給される。
【００４２】
この図７の第３の実施の形態にかかる撮像装置では、選択部５１は選択ビットの０または１に応じて開または閉されるゲートで構成できるから、ＡＦ制御部５０の構成が簡単になる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の撮像装置によれば、撮影された画像データに対してＭＰＥＧ、ＪＰＥＧなどの圧縮処理のために行われる小さいブロック単位（例えば、８×８画素分）でのＤＣＴ処理結果である変換画像データをＡＦ処理に利用することにより、ＡＦ処理のための構成を簡略化できる。また、変換画像データの評価をその周波数成分に対応して決定されている評価処理基準に基づいて、高周波成分毎の評価を適切に行うことによりＡＦ精度を向上することができる。
【００４４】
また、ＭＰＥＧ、ＪＰＥＧなどの圧縮処理に用いられる小さいブロック単位でのＤＣＴ処理の処理結果をＡＦ制御に利用するから、ＡＦのために新たな構成を付加することなく、画像エリア内の一の小領域や複数の小領域のデータを用いて焦点調節、即ちスポットフォーカスを行うことが、可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる撮像装置の構成を示す図。
【図２】２次元ＤＣＴ処理を施す小ブロック（８×８画素）の構成を示す図。
【図３】小ブロックの周波数成分を順次読み出す読み出し例を示す図。
【図４】重み値テーブルの例を示す図。
【図５】図１の撮像装置のＡＦ制御のフロー図。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる、ＡＦ制御部の構成を示す図。
【図７】本発明の第３の実施の形態にかかる、ＡＦ制御部の構成を示す図。
【図８】図７の選択ビットテーブルの構成を示す図。
【符号の説明】
１０　レンズ
２０　イメージセンサ
３０　フロントエンド
３２　信号処理器
３４　Ａ／Ｄ変換器
４０　データ圧縮部
４２　２次元ＤＣＴ部
４４　量子化部
５０　ＡＦ制御部
５１　選択部
５２　重み値乗算部
５３　選択ビットテーブル
５４、５５　重み値テーブル
５６　積算部
５７　切替器
５８　焦点調整部
６０　レンズ駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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