JPH0614241A - 電子ズーム装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】横線や斜線状を含むいかなる被写体に対しても
高精度な自動合焦を可能とする電子ズーム装置を提供す
る。 【構成】実効的に通常の水平走査方向と交差する方向に
走査する走査軌跡上の仮想画素情報を、当該ラスタ中の
実画素情報に基づいて算出する。こうして得られた仮想
画素情報を用いて、上記方向の走査により得られた映像
情報中の高域成分に係る情報を合焦評価値として適用し
た自動合焦動作及び電子ズーム動作を行わせている。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は電子ズーム装置に関し、
特にズーム動作時、いかなる被写体に対しても高精度な
自動合焦を可能とする電子ズーム装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、別途のセンサを用いずにイメージ
ャから得られた映像信号に基づいて自動合焦（ＡＦ）、
自動露出調整（ＡＥ）、自動ホワイトバランス（ＡＷ
Ｂ）等をデジタル処理で行う技術が一般的になってい
る。このような自動合焦方式としては、合焦対象領域内
での映像信号の高域成分をデジタル積分し、得られた値
を合焦の度合を示す評価値として用い、この評価値が最
大となるようにＡＦ用モータを駆動制御する方式があ
る。映像信号の高域成分の抽出はバンドパスフィルタを
用いて行われる。 【０００３】このように従来の自動合焦制御は、イメー
ジャから得られた映像信号の高域成分の積分値に基づい
て行われている。しかしながら、かかる自動合焦方式で
は、水平方向の画素の映像信号の高域成分を抽出するも
のであるため、被写体が縦線であるときには高レベルの
高域成分が得られるが、斜め線のときには高域成分レベ
ルが低下するし、横線の場合には高域成分が得られず、
高精度な合焦制御ができない。例えば、被写体が図１４
に示す縦線Ａである場合には、イメージャから得られる
映像信号は図１５（Ａ）のＡ１に示すように立ち下がり
と立ち上がりが急峻となり、バンドパスフィルタ通過後
の信号もＡ２のように高レベルとなる。しかしながら、
被写体が図１４のＢのように斜線であるときには、イメ
ージャ出力は図１５（Ｂ）のＢ１のようにレベル変化が
急峻とはならずに、なだらかな変化となるため、バンド
パスフィルタ通過後の信号レベルが低下し、合焦精度が
低下してしまう。また、図１４の（Ｃ）のような横線被
写体ではイメージャ出力は直流成分のみＣ１となり、図
１５におけるＣ２のようにバンドパスフィルタには出力
は現れなくなる。上記は電子ズーム動作機能を有する装
置においても同様である。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
自動合焦方式では、被写体が斜線や横線に近い場合に
は、高精度な合焦制御ができない。横線被写体に対して
は、高域成分抽出のためのバントパスフィルタを垂直フ
ィルタで構成し、図１４のＤ１のように急峻なレベル変
化を得て、バンドパスフィルタ出力としてＤ２のような
高レベルを得ることにより解決できるが、その場合には
１Ｈ遅延手段が必要となるため回路構成規模が大きくな
ってしまうだけでなく、斜線被写体には対応できないと
いう問題が生ずる。また、斜線や横線被写体に対して光
学系全体を最適角度だけ回転させる技術も提案されてい
るが（特公昭58ー708号）、光学系の回転用機構部が複
雑、大型化してしまうという問題も生ずる。上述の問題
は電子ズーム機能を有する電子ズーム装置でも同様であ
り、電子ズームのための機能部を備えた上に、更に回路
等の規模が増大してしまうことは特に顕著な問題となっ
てしまう。 【０００５】そこで、本発明の目的は、横線や斜線状を
含むいかなる被写体に対しても高精度な自動合焦を可能
とする電子ズーム装置を簡単な構成により実現すること
にある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明による電子ズーム装置は、当該合焦対象領域
を実効的に通常の水平走査方向と交差する方向に走査す
るために、実質的にこの走査軌跡上に位置する仮想画素
を表す仮想画素情報を、上記合焦対象領域乃至この領域
を少なくとも部分的に含む当該ラスタ中の実画素情報に
基づいて算出する仮想画素情報算出手段と、上記仮想画
素情報算出手段による仮想画素情報を少なくとも部分的
に用いて当該合焦対象領域を実効的に通常の水平走査方
向と交差する方向に走査して得た映像情報中の高域成分
に係る情報を合焦評価値として用いる自動合焦手段と、
上記仮想画素情報算出手段による仮想画素情報を少なく
とも部分的に用いて電子ズームを行う電子ズーム手段
と、を備えて構成される。 【０００７】 【作用】本発明では、実効的に通常の水平走査方向と交
差する方向に走査する走査軌跡上の仮想画素情報を、当
該ラスタ中の実画素情報に基づいて算出する。こうして
得られた仮想画素情報を用いて、上記方向の走査により
得られた映像情報中の高域成分に係る情報を合焦評価値
として適用した自動合焦動作及び電子ズーム動作を行わ
せている。 【０００８】 【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は、本発明による電子ズー
ム装置の一実施例を示すブロック図である。本実施例
は、傾きのある被写体像映像信号を電気的に最適角度
（縦方向）まで回転して、常に高精度な高域成分抽出を
可能とする。例えば、図２（Ａ）に示す原画を適当な角
度回転させて所望角度の像（Ｂ）〜（Ｆ）を得る。
（Ｂ）では、原画（Ａ）を回転させ、太枠で囲まれた角
度をもつ被写体像原画を得る。このとき、斜線部は原画
にない部分であるが、被写体像は略中央部に存在するか
ら問題は生じない。また、太枠からはみ出る原画部分は
削除される。本実施例は、電子ズーム用回路を用いて、
縦や斜め線に対しても好適な合焦評価値を得るため上記
回転処理を施し、合焦動作を行わせている。 【０００９】図１において、光学系１を介してＣＣＤ等
のイメージャ２に結像された被写体像は、電気信号に変
換されて撮像プロセス回路３に入力される。撮像プロセ
ス回路３は、イメージャ２からの信号に対して、周知の
信号処理が施され、映像信号をスイッチ４の端子４ａを
介して記録系へ出力する。撮像プロセス回路３からの輝
度Ｙ信号は、Ａ／Ｄコンバータ５でデジタル信号に変換
されてフィールドメモリ６に書き込まれる。ＳＳＧ回路
１０からは各種同期信号が発生され、タイミングジェネ
レータ回路９を駆動してイメージャ２の動作を制御し、
撮像プロセス回路３の動作タイミングを制御するととも
にフィールドメモリ６の書き込みタイミングをライトコ
ントロール回路１１を介して制御する。フィールドメモ
リ６からは、リードコントロール回路１５から、アドレ
ス信号Ａｄｄの制御の下、後述するように所定角度だけ
回転された映像信号が読み出され、補間係数Ｋにより補
間処理が施された後、Ｄ／Ａコンバータ８でアナログ信
号に変換され、切換スイッチ４の端子４ｂを介して記録
系に出力される。 【００１０】補間処理回路７で補間処理された信号は、
バンドパスフィルタ１３により高域成分が抽出され、積
分回路１４で得られた積分値が前述の合焦度合を示す評
価値としてマイコン１２に供給される。マイコン１２
は、該評価値に基づいて、ＡＦモータドライバ１７を駆
動して合焦動作を行わせる。マイコン１２は、イメージ
ャ２からの被写体像を所定角度だけ回転させるための制
御信号をリードコントロール回路１５に送出する。 【０００１１】上記被写体像の回転制御を行うためのア
ドレス変換の原理を図３を参照して説明する。図３は、
細線で示される原画を、θだけ回転して斜め走査による
太線画像を得る際のアドレス位置関係を示している。図
中、白丸はメモリに記憶された実画素を示し、黒丸はメ
モリから読み出す仮想画素を示す。各アドレス位置Ｐ
（００），Ｐ（１０），Ｐ（２０），Ｐ（０１），Ｐ
（１１），Ｐ（２１），Ｐ（０２），Ｐ（１２），Ｐ
（２２）対応の画素データがフィールドメモリ６に書き
込まれており、これらアドレス位置の画素データを用い
て、位置Ｐ（００）を中心にしてθだけ回転した後の太
線で示す対応アドレス位置Ｑ（１０），Ｑ（２０），Ｑ
（０１），Ｑ（１１），Ｑ（２１），…を求め、アドレ
ス信号Ａｄｄとしてフィールドメモリ６に送出する。 【００１２】例えば、図３におけるアドレス位置Ｑ（１
０），Ｑ（２０），Ｑ（０１），Ｑ（１１）仮想画素ア
ドレスは、図示の関係から次のようにして求まる。 Ｑ（１０）：ｘ…Ｐ（００）＋ｃｏｓθ ｙ…Ｐ（００）＋ｓｉｎθ Ｑ（２０）：ｘ…Ｐ（００）＋２ｃｏｓθ ＝Ｐ（１０）＋２ｃｏｓθ−１ ｙ…Ｐ（００）＋２ｓｉｎθ ＝Ｐ（１０）＋２ｓｉｎθ Ｑ（０１）：ｘ…Ｐ（００）−ｓｉｎθ ｙ…Ｐ（００）＋ｃｏｓθ Ｑ（１１）：ｘ…Ｐ（００）−ｓｉｎθ＋ｃｏｓθ ＝Ｐ（０１）−ｓｉｎθ＋ｃｏｓθ ｙ…Ｐ（００）＋ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ ＝Ｐ（０１）＋ｃｏｓθ＋ｓｉｎθ−１ 【００１３】図４には、上述Ｘアドレスを発生する回路
例が示されている。ＸＳＴレジスタ１５１Ｘには、最初
に読み出す画素アドレス、本例では０が設定され、ＸＷ
レジスタ１５２Ｘからは、図３に示すＸＷ＝ｃｏｓθが
発生され、Ｘ０レジスタ１５３Ｘからは、図３に示すＸ
０＝−ｓｉｎθが発生されている。加算器１５４Ｘの出
力は、遅延器１５６Ｘで１クロック（１画素分）遅延さ
れる。加算器１５４Ｘは、ＸＷレジスタ１５２Ｘからの
ｃｏｓθと、遅延器１５６Ｘからの出力とを加算する。
遅延器１５６Ｘの出力は、ＸＳＴレジスタ１５１Ｘから
の出力（本例では０）と、加算器１５８Ｘにおいて加算
される。遅延器１５７Ｘは、加算器１５５Ｘの出力を１
Ｈだけ遅延する。加算器１５５Ｘは、Ｘ０レジスタ１５
３Ｘからの−ｓｉｎθと、遅延器１５７Ｘからの出力と
を加算する。加算器１５９Ｘは、遅延器１５７Ｘの出力
と、加算器１５８Ｘの出力とを加算してＸアドレス信号
として出力する。 【００１４】図５は、図４と同様なＹアドレス信号を発
生する回路例が示されている。ＹＳＴレジスタ１５１Ｙ
は、０が設定され、ＹＷレジスタ１５２Ｙからは、図３
に示すＹＷ＝ｓｉｎθが発生され、Ｙ０レジスタ１５３
Ｙからは、図３に示すＹ０＝ｃｏｓθが発生されてい
る。加算器１５４Ｙの出力は遅延器１５６Ｙで１クロッ
ク（１画素分）遅延される。加算器１５４Ｙは、ＹＷレ
ジスタ１５２Ｙからのｓｉｎθと、遅延器１５６Ｙから
の出力とを加算する。遅延器１５６Ｙの出力は、ＹＳＴ
レジスタ１５１Ｙからの出力（本例では０）と、加算器
１５８Ｙにより加算される。遅延器１５７Ｙは、加算器
１５５Ｙの出力を１Ｈだけ遅延する。加算器１５５Ｙ
は、Ｙ０レジスタ１５３Ｙからのｃｏｓθと、遅延器１
５７Ｙからの出力とを加算する。加算器１５９Ｙは、遅
延器１５７Ｙの出力と、加算器１５８Ｙの出力とを加算
してＹアドレス信号として出力する。 【００１５】図６には、図３に示すアドレス変換原理図
を、図７に示す３対４のアスペクト比（７６８画素，２
４０ライン）に適用した場合で、３０度だけ回転した場
合のアドレス変換図が示されている。この場合、図７に
示す如く、１画素は縦横が２．４対１の大きさとなる。 このとき、ＸＳＴ＝０ ＸＷ＝０．８６６ Ｘ
０＝−２．４×０．５ ＹＳＴ＝０ ＹＷ＝０．５／２．４ Ｙ０＝０．８
６６ であり、図からも明らかなように、画素数ｍ、ライン数
ｎにおけるＸアドレスＸｍｎとＹアドレスＹｍｎを表す
一般式は次のようになる。 Ｘｍｎ＝ＸＳＴ＋ｍ・ＸＷ＋ｎ・Ｘ０ Ｙｍｎ＝ＹＳＴ＋ｍ・ＹＷ＋ｎ・Ｙ０ 例えば、０ライン目（ｎ＝０）のアドレス（座標）は、 （ＸＹ）＝（０，０），（０．８６６，０．２０８），
（１．７３２，０．４１７），… １ライン目（ｎ＝１）では、 （ＸＹ）＝（−１．２，０．８６６），（−０．３３
４，１．０７４），（０．５３２，１．２８），…とな
る。ここで、各アドレスの整数部がアドレスＡｄｄを、
小数部が補間係数Ｋを示していることは図から明らかで
ある。尚、上述した仮想画素を表す情報の算出は、当該
合焦対象領域乃至この領域を少なくとも部分的に含む当
該ラスタ中の実画素情報に基づいてなされればよい。 【００１６】さて、図１の実施例において、画面を実効
的に水平走査方向と交差する方向に走査すべく仮想画素
情報を算出するための機能部は、ズ−ムスイッチ１８の
操作を受けてズ−ムモ−タドライバ１６を駆動したとき
の電子ズ−ム動作のための機能部でもある。図８には電
子ズ−ム動作時の白丸で示す実画素アドレスＰ（０
０），Ｐ（１０），Ｐ（２０），Ｐ（３０），Ｐ（０
１），Ｐ（１１），Ｐ（２１），Ｐ（３１）と、ズーム
後の仮想画素アドレスＱ（００），Ｑ（１０），Ｑ（２
０），Ｑ（３０），Ｑ（４０），Ｑ（０１），Ｑ（１
１），Ｑ（２１），Ｑ（３１），Ｑ（４１）が示されて
いる。このとき、ＸＷとＹ０は一定値で、Ｘ０とＹＷは
０である。 【００１７】図１におけるバンドパスフィルタを用い
て、より高精度に高周波成分を抽出するために行う補間
処理、すなわち仮想画素情報の算出は、例えば図９に示
すような４点加重平均方式が好ましい。メモリから読み
出すべきアドレス位置Ｑは、図のように、Ｘ１とＸ２を
定めると、周囲の４点Ｐ（１１），Ｐ（２１），Ｐ（１
２），Ｐ（２２）の加重平均を用いて、下式により求め
る。 Ｑ＝（１−Ｋｙ）Ｘ１＋Ｋｙ・Ｘ２ Ｘ１＝（１−Ｋｘ）Ｐ（１１）＋ＫｘＰ（２１） Ｘ２＝（１−Ｋｘ）Ｐ（１２）＋ＫｘＰ（２２） したがって、 Ｑ＝（１−Ｋｘ）（１−Ｋｙ）Ｐ（１１）＋Ｋｘ（１−Ｋｙ）Ｐ（２１） ＋Ｋｙ（１−Ｋｘ）Ｐ（１２）＋Ｋｘ・Ｋｙ・Ｐ（２２）…（１） （１）式の演算は、１サイクル内に４画素アドレスＰ
（１１），Ｐ（２１），Ｐ（１２），Ｐ（２２）を同時
に読み出すことにより実現できる。上記４画素の同時読
み出しは、例えば図１０に示すようなメモリ構成を用い
て行うことができる。 【００１８】図１０に示す例では、一度のアドレス供給
により４画素を読み出すことができるように、偶数列、
偶数行専用メモリ（Ａ）、奇数列、偶数行専用メモリ
（Ｂ）、偶数列、奇数行専用メモリ（Ｃ）及び奇数列、
奇数行専用メモリ（Ｄ）の４個の独立メモリを設けてい
る。 【００１９】図１１は、上述４点加重平均回路による演
算を行うためにメモリからのデータ読み出し用アドレス
発生回路を示し、列アドレス０〜９ビットと行アドレス
０〜７ビットから奇数列メモリ用列アドレス、偶数列メ
モリ用列アドレス、奇数行メモリ用行アドレスおよび偶
数行メモリ用行アドレスが生成される。列アドレスの０
ビットはセレクト信号ＨＳＥＬとして出力されるととも
に、加算器２５１で、１〜９ビットと加算される。１〜
９ビットが奇数列メモリ用列アドレスとなり、加算器２
５１の出力が偶数列メモリ用列アドレスとなる。同様
に、行アドレスの０ビットはセレクト信号ＶＳＥＬとし
て出力されるとともに、加算器２５２で、１〜７ビット
と加算される。１〜７ビットが奇数行メモリ用行アドレ
スとなり、加算器２５２の出力が偶数行メモリ用行アド
レスとなる。 【００２０】図１２にはメモリから読み出したリードデ
ータを用いて（１）式に示す４点加重平均演算を行うた
めの回路例が示されている。図１２において、セレクタ
２５３と２５４は、図１１で得られたセレクト信号ＨＳ
ＥＬが“Ｈ”のときは“Ｈ”端子が、“Ｌ”のときは
“Ｌ”端子が選択され、セレクタ２６１は、同様にセレ
クト信号ＶＳＥＬにより対応する端子が選択される。セ
レクタ２５３には、偶数列偶数行リードデータと奇数列
偶数行リードデータが入力され、セレクタ２５４には、
偶数列奇数行リードデータと奇数列奇数行リードデータ
が入力されている。セレクタ２５３からの２つの出力
は、それぞれ乗算器２５５，２５６により係数（１−Ｋ
ｘ），Ｋｘが乗算される。乗算器２５５と２５６の出力
は、加算器２５７で加算され、セレクタ２６１の２入力
端子（Ｌ，Ｈ）に出力される。一方、セレクタ２５４か
らの２つの出力は、それぞれ乗算器２５８，２５９によ
り係数（１−Ｋｘ），Ｋｘが乗算される。乗算器２５８
と２５９の出力は、加算器２６０で加算され、セレクタ
２６１の他の２入力端子（Ｌ，Ｈ）に出力される。セレ
クタ２６１からの２つの出力は、上記Ｘ１とＸ２であ
り、それぞれ乗算器２６２，２６３により係数（１−Ｋ
ｘ），Ｋｘが乗算される。乗算器２６２と２６３の出力
は、加算器２６４で加算されて補間後のデータＱが得ら
れる。 【００２１】図１１と図１２の例において、セレクト信
号が必要なのは、図１３に示すように、選択すべき４点
のアドレスが、パターン＃１〜＃４の４通りに応じて生
成されるからであり、本例ではパターン＃２の例を示し
ている。 【００２２】 【発明の効果】以上説明したように、本発明による電子
ズーム装置によれば、電子ズーム動作に係る機能部と、
いかなる傾き状態にある被写体像であっても常に高精度
な合焦制御を可能とするための機能部が兼用され、双方
の機能を満たしつつ、構成が大幅に簡素化される。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による電子ズーム装置の一実施例を示す
ブロック図である。 【図２】本発明による電子ズーム装置における自動合焦
方式の原理を説明するための図である。 【図３】本発明の実施例における画像回転原理を示すア
ドレス生成原理図である。 【図４】図３に示す原理図によりＸアドレスを生成する
ための回路図である。 【図５】図３に示す原理図によりＹアドレスを生成する
ための回路図である。 【図６】図３に示す原理を実際の画像回転に適用した場
合のアドレス生成原理を示す図である。 【図７】図６に示す原理図の基本となる画像構成図であ
る。 【図８】本発明の実施例における電子ズーム動作の原理
を示す図である。 【図９】本発明の実施例における補間処理回路７での補
間処理を４点加重平均演算により行う原理図である。 【図１０】図９に示す補間処理を行うのに用いられるメ
モリ構成図である。 【図１１】図９に示す補間処理で用いられるメモリ読み
出し用のアドレス生成回路の一例を示す回路図である。 【図１２】図９に示す補間処理の一例を示す回路図であ
る。 【図１３】図９に示す補間処理における選択される４点
の偶、奇組み合わせ例を示す図である。 【図１４】縦、横及び斜めの被写体像を示す図である。 【図１５】図１４に示す各被写体について従来装置にお
けるバンドパスフィルタから得られる高域成分の変化を
示す図である。 【符号の説明】 １ 光学系 ２ イメー
ジャ ３ 撮像プロセス回路 ４ 切換ス
イッチ ５ Ａ／Ｄコンバータ ６ フィー
ルドメモリ ７ 補間処理回路 ８ Ｄ／Ａ
コンバータ ９ タイミングジェネレータ回路 １０ ＳＳＧ回路 １１ ライトコントロール回路 １２ マイコン １３ バンド
パスフィルタ １４ 積分回路 １５ リード
コントロール回路 １６ ズームモータドライバ １７ ＡＦモータドライバ １８ ズームスイッチ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 当該合焦対象領域を実効的に通常の水平走査方向と交差
   する方向に走査するために、実質的にこの走査軌跡上に
   位置する仮想画素を表す仮想画素情報を、上記合焦対象
   領域乃至この領域を少なくとも部分的に含む当該ラスタ
   中の実画素情報に基づいて算出する仮想画素情報算出手
   段と、 上記仮想画素情報算出手段による仮想画素情報を少なく
   とも部分的に用いて当該合焦対象領域を実効的に通常の
   水平走査方向と交差する方向に走査して得た映像情報中
   の高域成分に係る情報を合焦評価値として用いる自動合
   焦手段と、 上記仮想画素情報算出手段による仮想画素情報を少なく
   とも部分的に用いて電子ズームを行う電子ズーム手段
   と、 を有してなることを特徴とする電子ズーム装置。