(57)【要約】【課題】高速・高精度な合焦動作が可能な自動焦点制御装置を提供すること。【解決手段】初期焦点レンズ位置において撮像して画像データを出力し、当該画像データに対して、記憶手段に記憶された、点像半径に対応した複数の復元フィルタを用いて画像データの復元を行って各復元フィルタ毎に復元された画像データ群について各々ＡＦ評価値を算出し、当該算出した各ＡＦ評価値を照合して合焦位置を決定する自動焦点制御装置において、記憶手段には、至近距離では遠距離に比して細かい点像半径の間隔で、対応する復元フィルタが格納されている。【選択図】　　図１
2004004923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
初期焦点レンズ位置において撮像して画像データを出力し、当該画像データに対して、記憶手段に記憶された、点像半径に対応した複数の復元フィルタを用いて画像データの復元を行って各復元フィルタ毎に復元された画像データ群について各々ＡＦ評価値を算出し、当該算出した各ＡＦ評価値を照合して合焦位置を決定する自動焦点制御装置において、前記記憶手段には、至近距離では遠距離に比して細かい点像半径の間隔で、対応する復元フィルタが格納されていることを特徴とする自動焦点制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動焦点制御装置に関し、詳細には、ビデオカメラ、スチルビデオカメラ等の撮像素子を用いた画像入力機器に適用される自動焦点制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動焦点制御装置における合焦位置決定方式には、赤外線や超音波を用いたＡＦ方式、外光パッシブや、山登りサーボ等のパッシブＡＦ方式がある。特に、デジタルスチルビデオカメラ（以下、「ＤＳＶＣ」と略す）などでは、特別な測距部品を必要としないパッシブＡＦ方式が多く採用されている。パッシブＡＦ方式においては、近時ワンショットで合焦位置を検出するものとして、特許文献１の「電子カメラの合焦位置検出装置」がある。かかる合焦位置検出装置は、ワンショットＡＦを用いており、すなわち、復元フィルタを用いてワンショットで合焦位置を検出するものである。
【０００３】
より具体的には、かかる合焦位置検出装置は、光学撮像系の点像分布関数又はそれを変換処理して得られる関数を焦点位置及びその前後のレンズ位置で複数点求めて記憶した特性値記憶手段と、１画面分又はその一部の撮像データを前記特性値記憶手段に記憶された特性値によって前記複数点のレンズ位置毎に画像復元する画像復元手段と、該画像復元された画像データからレンズ位置毎の合焦位置の評価値を求め各評価値を比較して合焦位置を推測する合焦位置推測手段と、を備えたことにより、合焦位置の検出をより早く、より正確に行うことを可能としている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１８１５３２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術においては、復元フィルタを用いたワンショットＡＦでは、高速・高精度な合焦点の特定において、疑似ピーク・輝度依存・演算量が大となる等の問題がある。
【０００６】
また、従来のワンショットＡＦでは、ＡＦ評価値は、復元画像データの負値積算値（本来存在することがない）の最小値を用いている。しかるに、かかる方法は負値積算値の疑似ピークが存在しない場合のみ適用でき、実際には、疑似ピークが存在することが多く、合焦点指標が本来の合焦点以外に捕らわれてしまうという問題がある。
【０００７】
また、従来のワンショットＡＦによって合焦点指標を算出する場合には、取り込んだＡＦエリアの輝度により合焦点指標がそれに追随してしまい、本来の合焦点からずれた位置を示すという問題がある。
【０００８】
また、ワンショットＡＦ処理を行う際には、通常フーリエ変換を行うが、このフーリエ変換（ＦＦＴ）処理をＡＦエリアについて行う場合に、ＡＦエリアの辺近傍がエッジとなり不要な高周波成分を生ずることがある。ワンショットＡＦでは、合焦点の特定に高周波成分積算値を利用することもあり、上記不要な高周波成分が混入すると合焦点特定の精度が低下するという問題がある。
【０００９】
また、ワンショットＡＦにおいては、合焦点の特定をする場合に、実際には、合焦点は１点のみではなく、被写界深度などを考慮すれば、ある範囲の幅を持った、すなわち、見かけ上合焦している範囲で決定される。特に、被写体が遠方にあるほどこの合焦許容範囲は広くなり、この範囲で対応する復元フィルタを複数配置しても意味はない。逆に、至近距離であればあるほど、合焦許容範囲は狭くなるため、より、多くの対応する復元フィルタを配置しなければならないという問題がある。
【００１０】
また、複数の被写体候補が存在し、撮影者がどの被写体を目標とするかを選考している場合、ＡＦエリアが１つしかないとき、順次、ＡＦエリアをその被写体候補に合わせ、その度にワンショットＡＦ合焦動作をしなければならず、冗長な動作が行われるという問題がある。
【００１１】
また、復元フィルタは、一般的に、多いほど高精度で多彩なレンズ対応が可能になるが、実際問題として、搭載されるＲＯＭ（メモリ）容量などの制限から、多数の復元フィルタを用意することは難しいという問題がある。
【００１２】
さらに、ワンショットＡＦでは、復元フィルタを用いた画像復元処理を伴うためその演算量は膨大となる。これらの一連の処理は全てソフトウエアで行った場合、アルゴリズムの変更や改善などの柔軟性は優れているが、ＣＰＵの処理速度は年々向上しているとはいえ、まだ速度の面からは十分とはいえないという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、高速・高精度な合焦動作が可能な自動焦点制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る自動焦点制御装置は、初期焦点レンズ位置において撮像して画像データを出力し、当該画像データに対して、記憶手段に記憶された、点像半径に対応した複数の復元フィルタを用いて画像データの復元を行って各復元フィルタ毎に復元された画像データ群について各々ＡＦ評価値を算出し、当該算出した各ＡＦ評価値を照合して合焦位置を決定する自動焦点制御装置において、前記記憶手段には、至近距離では遠距離に比して細かい点像半径の間隔で、対応する復元フィルタが格納されているものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る自動焦点制御装置をデジタルスチルカメラに適用した好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
（実施の形態共通部）
図１は、本実施の形態に共通して係るデジタルスチルカメラの構成図である。図１に示すデジタルスチルカメラは、大別すると、被写体像をＣＣＤに結像するレンズ系１、絞り２，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３，画像データの各種データ処理を行うイメージプリプロセッサ（Ｉｍａｇｅ　Ｐｒｅ−Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ以下、「ＩＰＰ」と称する）部４と、ＣＰＵＩ／Ｆ５と、デジタルスチルカメラの各部の動作を制御するＣＰＵ６と、レンズ系１を駆動制御する焦点レンズ制御部７と、絞り２の絞り値（ｆ値）を制御する絞り制御部８と、を備えている。
【００１７】
上記レンズ系１は撮像レンズと焦点レンズを備える。上記フロントエンド部３は、レンズ系１により結像された被写体像を電気信号（アナログ画像データ）に変換して出力するＣＣＤ３１と、ＣＣＤ３１から入力される電気信号のノイズ除去やゲイン調整等を行う信号処理部３２と、信号処理部３２を介してＣＣＤ３１から入力されるアナログ画像データをデジタル画像データに変換して、ＩＰＰ部４に出力するＡ／Ｄ変換器３３と、を備える。
【００１８】
上記ＩＰＰ部４は、フロントエンド部３から入力されるデジタル画像データを、Ｒ・Ｇ・Ｂの各成分（ＲＧＢデジタル信号）に分離するＲＧＢ分離部４１と、分離したＲＧＢデジタル信号の各色成分のゲインを夫々調整して、輝度値生成部４３に出力するＲＧＢゲイン調整部４２と、入力されるＲＧＢデジタル信号を輝度信号に変換してＦＦＴ（ＩＦＦＴ）演算部４４に出力する輝度値生成部４３と、輝度値生成部４３から入力される輝度信号の空間成分を周波数成分に変換してフィルタリング部４５に出力し、また、フィルタリング部４５を経た周波数成分をＩＦＦＴ変換して空間成分に逆変換して負値積算部４８に出力するＦＦＴ（ＩＦＦＴ）演算部４４と、を備える。
【００１９】
さらに、上記ＩＰＰ部４は、復元フィルタデータＲＯＭ４６に格納された復元フィルタに基づき、ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）演算部４４で周波数成分に変換された信号の復元処理を行うフィルタリング部４５と、複数の点像半径に各々対応した複数の復元フィルタのデータが格納された復元フィルタデータＲＯＭ４６と、周波数成分に変換された信号をフィルタリング処理を経た後、その特定の高周波成分を抽出して累積して得られる高周波成分積算値をＣＰＵ６に出力する高周波成分積算器４７と、ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）演算部４４から入力される空間周波数成分の負値を積算して得られる負値積算値をＣＰＵ６に出力する負値積算部４８と、を備える。尚、ＩＰＰ部４の各機能はソフトウエアでも実現可能であるが、図示の如くハードウエアで構成した方が、高速処理が可能となり好ましい。
【００２０】
ＣＰＵ６は、上記した如く、デジタルスチルカメラの各部の動作を制御を司るものであり、具体的には、例えば、ＣＰＵ６は、入力される高周波成分積算値及び／又は負値積算値に基づき、ＡＦ評価値を算出し（ＡＦ評価値の詳細な算出方法は後述する）、ＡＦ制御等を行う。
【００２１】
次に、上記構成のデジタルスチルカメラのＡＦ（ワンショットＡＦ）動作の概略を説明する。まず、ＣＣＤ３１からＡ／Ｄ変換器３３を通じて得られたＲＧＢデジタル色信号は、画像信号処理を行うＩＰＰ部４に入力する。ＩＰＰ部４においては、まず、輝度値生成部４３により、輝度信号に変換された後、ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）演算部４４によって空間成分から周波数成分に変換される。フィルタリング部４５では、この周波数成分に変換された信号に対し、復元フィルタデータＲＯＭ４６から読み込まれたデータ（１の復元フィルタ）に基づいて復元処理が行われる。このフィルタリング処理が施された信号は、高周波成分積算器４７に出力されると共に、ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）演算部４４に出力される。
【００２２】
高周波成分積算器４７では、入力される信号の特定の高周波成分が抽出され、この特定の高周波成分が累積された高周波成分積算値が、ＣＰＵＩ／Ｆ５を介してＣＰＵ６に出力される。
【００２３】
他方、フィルタリング処理されたデータは、再度ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）演算部４４に入力されて再び空間成分に変換され負値積算部４８に出力される。ここで、この再変換されたデータ（画像データ）には負値が含まれることがある。負値積算部４８では、再変換されたデータの負値の積算が行われ得られる負値積算値が、ＣＰＵＩ／Ｆ５を介してＣＰＵ６に出力される。すなわち、１の復元フィルタに対応する高周波成分積算値及び負値積算値がＣＰＵ６に入力されることになる。
【００２４】
これら、フィルタリング処理→高周波成分積算→ＩＦＦＴ→負値積算の一連の処理は復元フィルタの数だけ繰り返され、復元フィルタの数だけの高周波成分積算値と負値積算値がＣＰＵ６に出力される。
【００２５】
ＣＰＵ６では、入力される高周波成分積算値及び／又は負値積算値に基づき、ＡＦ評価値を算出し、例えばその最小値を検索する。そして、検索された最小値に対応する復元フィルタナンバーを合焦点指標として、対応する焦点レンズ位置（目標位置）が特定される。そして、ＣＰＵ６は、焦点レンズ制御部７に、焦点レンズを目標位置までの移動を指示する制御データを出力し、これに応じて、焦点レンズ制御部７は、焦点レンズを目標位置まで駆動する。以上の動作でＡＦ動作は終了する。
【００２６】
（実施の形態２（参考例））
実施の形態２（実施の形態１は欠番）について図２を参照して説明する。実施の形態２では、実施の形態共通部で示した構成のデジタルスチルカメラにおいて、合焦点を特定する第１の方法を説明する。
【００２７】
図２は、合焦点を特定する第１の方法を説明するための説明図であり、特に、各復元フィルタ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２）と負値積算値との関係の一例を示している。同図において、横軸は復元フィルタＮｏ、縦軸は各復元フィルタで復元された画像データの負値積算値を示す。合焦点を特定する場合には、まず、復元された画像データの各々においてＡＦエリアの負値積算値を算出しＡＦ評価値とする。
【００２８】
通常、合焦点特定においては、合焦点では負値積算値が最も小さくなるため、その点を合焦点とすることが多い。本実施の形態２においては、算出された負値積算値群からの最小値を探索し、最小値が１つの場合にはそれを合焦点とし、他方、図２に示すように、複数存在する場合には点像半径（フィルタナンバー）の最も大きいものを合焦点とする。
【００２９】
上記実施の形態２においては、ＡＦ評価値をＡＦエリアにおける負値積算値により算出し、この負値積算値の最小値の位置を合焦点とし、さらに、その最小値が複数存在する場合には、点像半径の最大のものを合焦点として合焦点を特定することとしたので、負値積算値に疑似ピークが存在する場合においても、高精度に合焦点を決定することが可能となる。
【００３０】
（実施の形態３（参考例））
実施の形態３について図３を参照して説明する。実施の形態３では、実施の形態共通部で示した構成のデジタルスチルカメラにおいて、合焦点を特定する第２の方法を説明する。
【００３１】
図３は、合焦点を特定する第２の方法を説明するための説明図であり、特に、各復元フィルタ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２）と、負値積算値と高周波成分積算値との比の関係の一例を示している。同図において、横軸は復元フィルタＮｏ、縦軸は各復元フィルタで復元された画像データの負値積算値と高周波成分積算値との比を示す。
【００３２】
同図において、合焦点を特定する場合には、まず、復元された画像の各々において、ＡＦエリアの負値積算値と特定域の高周波成分を各々算出する。ついで、算出された負値積算値群及び高周波成分積算値との比を算出しこれをＡＦ評価値とし、その最小値を探索しそれを合焦点とする。上記を合焦点としたのは、負値積算値に関しては前述の理由と同じであり、また、高周波成分積算値に関しては、合焦点では最も高周波成分が大きくなるためである。これらの比で見た場合、合焦点では、負値積算値が最小・高周波成分積算値が最大となるため、その比は最小となるからである。
【００３３】
ここで、負値積算値と高周波成分積算値との比は、例えば、下式（１）により算出することができる。
【００３４】
（負値積算値と高周波成分積算値との比）
＝｜１０００−（負値積算値）｜／（高周波成分積算値）・・・（１）
ただし、｜｜は絶対値を示す。
【００３５】
上記の如く、（負値積算値と高周波成分積算値との比）の最小値を探索する方法とすれば、最小値が複数ある場合が上記した第１の方法に比して少なくなり、精度が向上する。他方、計算量は第１の方法が少ないため、合焦位置の特定に要する時間は第１の方法の方が優れている。
【００３６】
尚、第２の方法において、負値積算値と高周波成分積算値との比の最小値が複数存在する場合には、点像半径（フィルタナンバー）の最も大きいものを合焦点とする。また、上記式（１）は、負値積算値と高周波成分積算値との比の定義の一例であり、本発明はこれに限られるものではない。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態３においては、ＡＦ評価値をＡＦエリアにおける負値積算値と高周波成分積算値との比により算出し、負値積算値と高周波成分積算値の比の最小値を合焦点とし、さらに、その最小値が複数存在する場合、点像半径の最大のものを合焦点とすることによって合焦点を特定することとしたので、負値積算値に疑似ピークがあっても高精度に合焦点を算出することが可能となる。
【００３８】
（実施の形態４（参考例））
実施の形態４について図４を参照して説明する。実施の形態４では、実施の形態共通部で示した構成のデジタルスチルカメラにおいて、合焦点を特定する第３の方法を説明する。
【００３９】
図４は、合焦点を特定する第４の方法を説明するための説明図を示し、特に、各復元フィルタ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２）と、負値積算値と高周波成分積算値との比の関係の一例を示している。同図において、横軸は復元フィルタＮｏ、縦軸は各復元フィルタで復元された画像データの負値積算値と高周波成分積算値との比を示す。
【００４０】
同図において、合焦点の特定は、まず、復元された画像データの各々において、ＡＦエリアの負値積算値と特定域の高周波成分の積算値を各々算出する。ついで、算出された負値積算値と高周波成分積算値との比を算出しこれをＡＦ評価値としてその最小値を探索して、その最小値に対応する位置を仮の合焦点とする（図中Ｆａ）。この第３の方法においても、負値積算値と高周波成分積算値との比の定義としては、上記式（１）を用いる。
【００４１】
次に、この仮の合焦点から点像半径（フィルタナンバー）の大きい方に向かい、再度走査する。このとき、負値積算値と高周波成分積算値との比が、特定閾値（Ｒｔｈ）以下となった場合（図中Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄ）には、仮の合焦点と、閾値（Ｒｔｈ）以下となったフィルタナンバーに基づき、例えば、下式（２）により合焦点を算出する。
【００４２】
（合焦点）
＝Ｆａ＋（ｃ１＊Ｆｂ＋ｃ２＊Ｆｃ＋ｃ３＊Ｆｄ）／Ｎｕｍ・・（２）
ただし、ｃ１、ｃ２，ｃ３：係数ｃ１＝ｃ２＝ｃ３＝１．０
Ｆａ：仮の合焦点（フィルタナンバー）
Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄ：閾値Ｒｔｈ以下となったフィルタナンバー
Ｎｕｍ：閾値Ｒｔｈ以下となった場合のフィルタナンバー数
上記式（２）は、合焦点を算出する際に、仮の合焦点に閾値Ｒｔｈ以下となったフィルタナンバーの加重平均値を加えたものである。尚、考慮する成分は、上記式（２）に限定されるものではなく、また、係数を、ｃ１＝ｃ２＝ｃ３＝１．０としているが、これに限定されるものではない。
【００４３】
以上説明したように、本実施の形態４においては、ＡＦ評価値を、ＡＦエリアにおける負値積算値と高周波成分積算値との比により算出し、負値積算値と高周波成分積算値との比の最小値を仮の合焦点とし、その仮の合焦点から点像半径が大きくなる方向に負値積算値と高周波成分積算値との比を再度走査し、その比が特定閾値以下になる場合、その時の点像半径分を重みとして仮の合焦点におり込むことによって真の合焦点を特定することとしたので、負値積算値に疑似ピークがあっても高精度に合焦点を算出することが可能となる。
【００４４】
（実施の形態５（参考例））
実施の形態５について図５を参照して説明する。実施の形態５では、実施の形態共通部で示した構成のデジタルスチルカメラにおいて、合焦点を特定する第４の方法を説明する。
【００４５】
図５は、合焦点を特定する第４の方法を説明するための説明図を示し、特に、各復元フィルタ（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２）と、負値積算値と高周波成分積算値との比の関係の一例を示している。同図において、横軸は復元フィルタＮｏ、縦軸は各復元フィルタで復元された画像データの負値積算値と高周波成分積算値との比を示す。
【００４６】
同図において、合焦点の特定は、まず、復元された画像データの各々において、ＡＦエリアの負値積算値と特定域の高周波成分の積算値を各々算出する。ついで、算出された負値積算値及び高周波積分値との比を算出しこれをＡＦ評価値とし、その最小値を探索しそれを仮の合焦点とする（図中Ｆａ）。本実施の形態５では、負値積算値及び高周波積分値との比を比の定義としては、上記式（１）を用いる。
【００４７】
次に、仮の合焦点から点像半径（フィルタナンバー）の大きい方に向かい、再度走査する。このとき、負値積算値及び高周波積分値との比と特定閾値（Ｒｔｈ）を比較し、負値積算値及び高周波積分値との比が特定閾値以下となるフィルタＮｏ（図中Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄ）を考慮して合焦点を算出する。具体的には、合焦点を算出する場合に、閾値Ｒｔｈ以下となったフィルタナンバーと、各々のフィルタナンバーにおける比の値と閾値との差、すなわち、深さ成分（図中Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ）をファクタとして入れ、例えば、下式（３）により合焦点を算出する。
【００４８】
（合焦点）
＝Ｆａ＋（ｃ１＊Ｆｂ＊Ｄｂ＋ｃ２＊Ｆｃ＊Ｄｃ＋ｃ３＊Ｆｄ＊Ｄｄ）／Ｎｕｍ・・・（３）
ただし、ｃ１、ｃ２，ｃ３：係数
ｃ１＝ｃ２＝ｃ３＝１．０
Ｆａ：仮の合焦点（フィルタナンバー）
Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄ：閾値Ｒｔｈ以下となったフィルタナンバー
Ｄｂ：閾値Ｒｔｈからの深さのファクタＤｂ＝１−Ｒｂ／Ｒｔｈ
Ｄｃ：閾値Ｒｔｈからの深さのファクタＤｃ＝１−Ｒｃ／Ｒｔｈ
Ｄｄ：閾値Ｒｔｈからの深さのファクタＤｄ＝１−Ｒｄ／Ｒｔｈ
Ｎｕｍ：閾値Ｒｔｈ以下となった場合のフィルタナンバー数
上記式（３）は、合焦点を算出する際に、仮の合焦点に閾値Ｒｔｈ以下となったフィルタナンバーと閾値Ｒｔｈからの深さのファクタとの加重平均値を加えたものである。尚、考慮する成分は、上記式（３）に限定されるものではなく、また、係数を、ｃ１＝ｃ２＝ｃ３＝１．０としているが、これに限定されるものではない。
【００４９】
以上説明したように、実施の形態５においては、ＡＦ評価値をＡＦエリアにおける負値積算値と高周波成分積算値との比により算出し、負値積算値と高周波成分積算値との比の最小値を仮の合焦位置とし、また、その仮の合焦点から点像半径が大きくなる方向に負値積算値と高周波成分積算値との比を再度走査し、その比が特定閾値以下になる場合、その時の点像半径分及びその比がどれくらい閾値以下になっているのかの程度分を重みとして仮の合焦点に付加することによって真の合焦点を特定しているので、負値積算値に疑似ピークがあっても高精度に合焦点を算出することが可能となる。
【００５０】
（実施の形態６（参考例））
実施の形態６について図６を参照して説明する。実施の形態５では、実施の形態共通部で示した構成のデジタルスチルカメラにおいて、合焦点を特定する第５の方法を説明する。図６は、合焦点を特定する第５の方法を説明するためのフローチャートであり、本実施の形態６のワンショットＡＦ動作の概略を示す。
【００５１】
図６において、まず、初期焦点レンズ位置において、撮影して画像データ（例えば、画像取り込み８ｂｉｔ／画素）を取り込み（ステップＳ１０）、ＡＦエリア（例えば、２５６×２５６画素のエリア）を切り出す（ステップＳ１１）。ついで、このＡＦエリアにおいて、平均輝度（Ｙａｖｅ）を算出し（ステップＳ１２）、この平均輝度（Ｙａｖｅ）が特定輝度範囲（適正輝度範囲）内にあるか否かを判断する。具体的には、Ｙｌｏｗ（例えば、１００）≦Ｙａｖｅ≦Ｙｈｉｇｈ（例えば、１３０）であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。この判断の結果、Ｙｌｏｗ≦Ｙａｖｅ≦Ｙｈｉｇｈである場合には、ステップＳ１４に移行して、ワンショットＡＦの実質的な処理を開始する。
【００５２】
他方、Ｙｌｏｗ≦Ｙａｖｅ≦Ｙｈｉｇｈでない場合にはステップＳ１５に移行して、平均輝度値（Ｙａｖｅ）が、特定輝度範囲（Ｙｌｏｗ≦Ｙａｖｅ≦Ｙｈｉｇｈ）に入るように調整を行う。具体的には、この調整は、ＡＦエリアの全画素について算術的に行う。すなわち、目標平均輝度値を１００とし、平均輝度が９５であったとき、差分の５をオフセットとして加（減）算する。尚、この実施の形態では、適正輝度範囲の閾値を、Ｙｌｏｗ＝１００、Ｙｈｉｇｈ＝１３０とし、適正輝度範囲を超えていたときの調整する目標平均輝度を１００としているが、Ａ／Ｄ変換される最高輝度設定基準に対し４０％〜５０％であれば、これらの値に限定されない。また、平均輝度値を算術演算により調整する方法に限らず、撮影条件等を変えて再度撮影（画像取り込み）して平均輝度値を算出することにしても良い。さて、この平均輝度値の調整が終了すると、処理はステップＳ１４に移行して、ワンショットＡＦの実質的な処理を開始する。
【００５３】
以下、ワンショットＡＦの実質的な処理について説明する。まず、ステップＳ１４では、ＡＦエリアの画像データに対応する輝度信号を、ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）演算部４４によって空間成分から周波数成分に変換する。そして、各復元フィルタ（例えば、ＦｉｌｔＮｏ．０〜１２０）について、合焦点の検索が行われる（ステップＳ１６）。具体的には、まず、フィルタリング部４５は、この周波数成分に変換された信号に対し、復元フィルタデータＲＯＭ４６から読み込まれたデータ（１の復元フィルタ）にアクセスし（ステップＳ２４）、復元処理を行う（ステップＳ１７）。そして、高周波成分積算器４７は、入力される信号の特定の高周波成分を抽出しこの特定の高周波成分を累積して高周波成分積算値を算出する（ステップＳ１８）。また、ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）演算部４４は、フィルタリング処理されたデータを空間成分に変換する（ステップＳ１９）。負値積算部４８は、再変換されたデータの負値を積算して負値積算値を算出する（ステップＳ２０）。この高周波成分積算値及び負値積算値の算出は、全ての復元フィルタ（ＦｉｌｔＮｏ．０〜１２０について行われる（ステップＳ２１）。
【００５４】
最後に、上記算出した高周波成分積算値群及び負値積算値群に基づき、合焦点位置を算出して（ステップＳ２２）、合焦点位置に焦点レンズを駆動する（ステップＳ２３）。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態６においては、一連のワンショットＡＦ動作を行うに先立ち、ＡＦエリア内の平均輝度を算出し、その平均輝度が特定輝度範囲からはずれている場合に、当該ＡＦエリア平均輝度が当該特定輝度範囲に入るように輝度調整し、その後ワンショットＡＦ動作に入ることによって、合焦点を特定しているので、ワンショットＡＦによって合焦点指標を算出する際、取り込んだＡＦエリアの輝度により起因した本来の合焦点からのずれを防止することができ、高精度に合焦点を決定することが可能となる。
【００５６】
（実施の形態７（参考例））
実施の形態７について図７及び図８を参照して説明する。実施の形態７では、実施の形態共通部で示した構成のデジタルスチルカメラにおいて、ワンショットＡＦを行うに先立ち、ＡＦエリアに対し窓関数処理を施して、ＡＦエリアの近傍の影響を少なくする例を説明する。
【００５７】
図７は、ＡＦエリア内の画素位置と相対強度の関係の一例を示す。同図において、横軸はＡＦエリア内の画素位置、縦軸は相対強度を示す。尚、同図では、説明を簡潔にするため一次元で示しているが、実際には２次元に拡張している。
【００５８】
まず、初期焦点レンズ位置において、撮影（画像取り込み）を行い、ＡＦエリアを切り出す。ここでは、２５６×２５６画素のサイズである。このＡＦエリアにおいて、下式（４）に示すような窓関数処理を２次元的に行う。
【００５９】
Ｖ［ｉ］
＝ｄａｔａ［ｉ］＊｛０．５４−０．４６＊　ｃｏｓ（２．０＊３．１４＊ｉ／Ｎ）｝・・・（４）
ただし、Ｖ：窓関数処理後の画素位置ｉの画素データ
ｉ：画素位置０〜２５５
ｄａｔａ：窓関数処理前の画素位置ｉの画素データ
Ｎ：窓サイズここではＮ＝２５６
この窓関数処理は、いわゆる画素位置による重み付けであって、図７に示されるとおり、ＡＦエリアのエッジ近くなるにしたがって画像情報としてのウェイトが落ちることを示している。そして、窓関数処理が終了した後、ワンショットＡＦの実質的な処理に入る。尚、この実施の形態では、窓関数としてハミング窓を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６０】
図８は、上記窓関数処理を行うための窓関数処理ユニットの構成例を示している。図８に示す窓関数処理ユニットは、セレクタ２１で選択された窓関数に基づいて窓関数処理を行う窓関数処理部２０と、複数種の窓関数１〜Ｍを記憶した窓関数データＲＯＭ２２と、複数の窓関数の中から最適な窓関数を選択するセレクタ２１とを備える。
【００６１】
次に、この窓関数処理ユニットの動作を簡単に説明する。まず、ＣＣＤから取り込まれた画像データはＡ／Ｄ変換された後、輝度データに変換される。そして、ＡＦエリアの画像データ（輝度データ）が抽出され、窓関数処理部２０に入力される。窓関数処理部２０は、窓関数データＲＯＭ２２から読み出された窓関数データと画像輝度データとを演算し、窓関数処理した画像データを出力する。このとき、窓関数データＲＯＭ２２には、複数の窓関数が格納されており、セレクタ２１により、どの窓関数処理を行うかが選択される。また、セレクタ２１は、例えば、交換レンズからの情報や復元フィルタからの情報に基づき、窓関数を選択することにしても良い。尚、本実施の形態７を実施するためには、上記図８に示した窓関数処理ユニットを、実施の形態共通部で示した構成のデジタルスチルカメラに付加すれば良い。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態７においては、一連のワンショットＡＦを行うに先立ち、ＡＦエリアに対し窓関数処理を施しているので、ＡＦエリアの近傍の影響を少なくすることが可能となる。付言すると、一般に、ワンショットＡＦ処理を行う際の処理の１つであるフーリエ変換（ＦＦＴ）処理をＡＦエリアについて行うとき、ＡＦエリアの辺近傍がエッジとなり、不要な高周波成分を生じることがあり、また、ワンショットＡＦでは、合焦点の特定に高周波成分積算値を利用することもあり、上記不要な高周波成分が混入すると合焦点特定の精度が低下するが、本実施の形態７では、ＡＦエリアに対し窓関数処理を施しているので、その影響を防止することができる。
【００６３】
（実施の形態８（本発明の実施の形態））
実施の形態８について図９を参照して説明する。実施の形態８では、実施の形態共通部で示した構成のデジタルスチルカメラにおいて、効率的な復元フィルタの配置例を説明する。
【００６４】
図９は、実施の形態８に係る復元フィルタを説明するための図を示し、（ａ）は従来の復元フィルタの配置例を示し、（ｂ）は本実施の形態８に係る復元フィルタの配置例を示す。また、図９は初期焦点レンズ位置を無限大としたときのものを示す。ただし、同図は、復元フィルタの構造を分かり易く示したものであり、実際の距離にこのフィルタが存在するわけではない。
【００６５】
図９（ａ）に示す従来の復元フィルタの構成では、１２０枚フィルタを使用し、図９（ｂ）に示す本実施の形態の復元フィルタの構成では、復元フィルタを６０枚使用しており、復元フィルタを３０［ｃｍ］〜３００［ｃｍ］∞の距離に割り付けている。
【００６６】
ところで、合焦点を特定する場合、実際には、合焦点は１点のみではなく、被写界深度などを考慮すればある範囲の幅を持った、すなわち、見かけ上合焦しているとみなされる範囲で決定される。特に、被写体が遠方にあればあるほど、この合焦許容範囲は広くなり、この範囲で対応する復元フィルタを複数配置しても意味はない。これに対して、至近距離であるほど合焦許容範囲は狭くなるため、より多くの対応する復元フィルタを配置しなければならない。
【００６７】
本実施の形態８では、図９（ｂ）に示されるように、復元フィルタを、至近側で密、遠方側で粗になるように配置する。これにより精度の高いワンショットＡＦが実現できるようにしている。尚、この実施の形態では、速度・コスト・実装の面から、復元フィルタの数をなるべく減らすようにして、復元フィルタ数を１２０枚〜６０枚にして各距離に割り振っているが、本発明はこれに限られるものではなく、復元フィルタ数を１２０枚のままで割り振っても良い。また、復元フィルタ数もここに列挙されたものに限られるものではない。
【００６８】
（実施の形態９（参考例））
実施の形態９について図１０を参照して説明する。実施の形態１０では、実施の形態共通部で示した構成のデジタルスチルカメラにおいて、複数のＡＦエリアを設けて合焦する動作例を説明する。
【００６９】
図１０は、本実施の形態９に係るＡＦエリアを説明するための説明図を示し、図１０（ａ）は画像フレームの中央付近の数カ所にＡＦエリアを設定した場合を示し、図１０（ｂ）は画像フレームの全体を均等に分割したＡＦエリアを示す。
【００７０】
図１０（ａ）は、画像フレームを１２８０×１０２４画素とし、画像フレームの中央近傍に、並列にＡＦエリア（２５６×２５６画素）３つ設定したものであり、便宜的に左から順に、左ＡＦエリア、中央ＡＦエリア、右ＡＦエリアとする。また、図１０（ｂ）は、画像フレームを１２８０×１０２４画素とし、画像フレームを均等に５×４に分割したＡＦエリアを設定したものであり、便宜的に、左上から右下に向かって、ＡＦエリア１１，ＡＦエリア１２，・・・、ＡＦエリア２１，ＡＦエリア２２，・・・ＡＦエリア４５とする。
【００７１】
図１０（ａ）において、複数の被写体候補が存在し、撮影者がどの被写体を目標とするかを選定する場合を想定する。まず、デジタルスチルビデオカメラでは、一回のワンショットＡＦ動作により、取り込まれた画像フレームから、左ＡＦエリア、中央ＡＦエリア、右ＡＦエリアに対応する領域を切り出し、各々のエリア毎に合焦指標値が算出される。
【００７２】
撮影者は、図示しない操作ボタンを操作し、目標とする被写体を含むＡＦエリアを選択する。これに応じて、デジタルスチルビデオカメラでは、選択されたＡＦエリアの合焦指標値を取り出し、その値を基に、焦点レンズを所定の位置に移動させるように制御する。これにより、ＡＦエリアが１つしかないとき、順次、ＡＦエリアをその被写体候補に合わせて、その度にワンショットＡＦ動作を繰り返すような冗長動作が避けられ、高速なワンショットＡＦ動作が得られる。
【００７３】
図１０（ｂ）においても、上記図１０（ａ）で説明したのと同様な動作が行われる。ただし、この場合は、合焦指標値を算出する場合には、全てのＡＦエリアでなくとも良く、撮影者によっていくつかのピックアップされたＡＦエリアについてのみ行うことにしても良い。また、全てのＡＦエリアについてその合焦指標値が算出される場合、その被写体距離情報が画像情報とともに格納されれば、ポスト処理として、パーソナルコンピュータとアプリケーションソフトウエアに代表される適当な画像処理手段により、至近から遠方に至るまで焦点の合った画像を生成することも可能となる。
【００７４】
尚、本発明においては、上記図１０に示すＡＦエリアのサイズ、形状、配置に限定されるものではなく、また、各ＡＦエリアに重複部分があっても良い。
【００７５】
（実施の形態１０（参考例））
実施の形態１０について図１１及び図１２を参照して説明する。実施の形態１０では、実施の形態共通部で示した構成のデジタルスチルカメラにおいて、ワンショットＡＦを粗調に使用し、山登りサーボ法を微調に使用する動作例を説明する。
【００７６】
本実施の形態１０では、まず、ワンショットＡＦを粗調に使用して、概略の被写体位置を決定し、その対応位置まで焦点レンズを移動させ、ついで、山登りサーボ法により微調を行って、最終的な合焦位置まで焦点レンズを移動させる。
【００７７】
図１１は、従来のワンショットＡＦ及び山登りサーボ法を説明するための説明図、図１２は、実施の形態１０に係るワンショットＡＦ及び山登りサーボ法を説明するための説明図を示す。また、図１１及び図１２は、ワンショットＡＦ動作を説明するための図（同図の上方に示す図）と山登りサーボ法を説明するための図（同図の下方に示す図）を対応づけて示す。
【００７８】
図１２において、上記ワンショットＡＦ動作を説明するための図は、レンズ位置、被写体位置、復元フィルタ、及びワンショットＡＦ評価値の関係を示している。同図に示す如く、焦点位置が∞〜Ｎｅａｒ（最至近）の間に、各々が各距離に対応した７つの復元フィルタＮｏ．１〜Ｎｏ．７（フィルタ群）を備えている。各々の復元フィルタＮｏ．１〜Ｎｏ．７によって画像を復元しＡＦ評価値を求める。ここで、合焦点はＡＦ評価値の最小値を示すフィルタナンバーであり、図１２に示す例の場合、被写体位置近傍のフィルタＮｏ．６において、ＡＦ評価値が合焦位置であることを出力する。この信号に基づき、焦点レンズをフィルタＮｏ．５に相当する位置に移動させる。尚、従来では、図１１に示すように、フィルタＮｏ．６に移動していた。
【００７９】
その後、山登りサーボ法の制御に切替えて微調を行う。従来では、図１１に示すように、合焦点の方向を検出するため、少なくとも２点を移動してデータをとり、ＡＦ評価値の傾き方向（くだりスロープか上がりスロープ）かを知る必要があった。これに対して、本実施の形態では、図１２に示すように、焦点レンズを粗調の合焦点指標値の１つ手前の指標値に移動し、続いて、山登りサーボ法により、Ｎｏ．５からＮｏ．６の方向に移動させ、最終的な合焦位置に移動させる。山登りサーボ法ではＡＦ評価値の最大となる位置が合焦位置として検出される。すなわち、山登りサーボ法で走査する方向は一方向（この実施例では、フィルタＮｏ．の大きくなる方向）に定まる。よって、従来のように、新たに合焦方向を検出するような冗長な動作が不必要となる。
【００８０】
尚、ワンショットＡＦ粗調用に７個の復元フィルタを具備しているがこれに限定されるものではない。
【００８１】
以上説明したように、本実施の形態１０においては、ワンショットＡＦにより仮の合焦位置を決定し、ついで、当該仮の合焦位置よりも手前の位置から山登りサーボ法により走査して最終的な合焦位置を決定することとしたので、復元フィルタの数を低減することが可能となりメモリコストを安価にすることができ、安価な構成で、高精度・高速なワンショットＡＦが可能となる。
【００８２】
また、本実施の形態１０においては、山登りサーボ法で使用する高周波成分は、ワンショットＡＦで使用するＦＦＴエンジン（ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）演算部４４及び高周波成分積算器４７等）を利用できるので、山登りサーボ法のための新たなデバイスを必要としない。
【００８３】
尚、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更可能である。
【００８４】
また、本発明の自動焦点制御装置は、ビデオカメラ、スチルビデオカメラ等の撮像素子を用いた画像入力機器に広く適用可能である。
【００８５】
【発明の効果】
また、請求項１に係る自動焦点制御装置は、初期焦点レンズ位置において撮像して画像データを出力し、当該画像データに対して、記憶手段に記憶された、点像半径に対応した複数の復元フィルタを用いて画像データの復元を行って各復元フィルタ毎に復元された画像データ群について各々ＡＦ評価値を算出し、当該算出した各ＡＦ評価値を照合して合焦位置を決定する自動焦点制御装置において、記憶手段には、至近距離では遠距離に比して細かい点像半径の間隔で、対応する復元フィルタが格納されていることとしたので、無駄なく効率良く復元フィルタを配置でき、精度の高いワンショットＡＦを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に共通して係る自動焦点制御装置を適用したデジタルスチルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態２（参考例）に係わり、合焦点を特定する第１の方法を説明するための説明図である。
【図３】実施の形態３（参考例）に係わり、合焦点を特定する第２の方法を説明するための説明図である。
【図４】実施の形態４（参考例）に係わり、合焦点を特定する第３の方法を説明するための説明図である。
【図５】実施の形態５（参考例）に係わり、合焦点を特定する第４の方法を説明するための説明図である。
【図６】実施の形態６（参考例）に係わり、合焦点を特定する第５の方法を説明するための説明図である。
【図７】実施の形態７（参考例）に係わり、ワンショットＡＦを行うに先立ち、ＡＦエリアに対し窓関数処理を施して、ＡＦエリアの近傍の影響を少なくした動作例を説明するための説明図である。
【図８】実施の形態７（参考例）に係わり、窓関数処理ユニットの構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態８（本発明の実施の形態）に係わり、復元フィルタの配置例を説明するための説明図である。
【図１０】本実施の形態９（参考例）に係わり、ＡＦエリアを説明するための説明図である。
【図１１】従来技術に係わり、ワンショットＡＦ及び山登りサーボ法を説明するための説明図である。
【図１２】本実施の形態１０（参考例）に係わり、ワンショットＡＦ及び山登りサーボ法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１　レンズ系（初期焦点レンズ）
【図１】
2004004923.tif 000003
【図２】
2004004923.tif 000004
【図３】
2004004923.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004004923.tif 000007
【図６】
2004004923.tif 000008
【図７】
2004004923.tif 000009
【図８】
2004004923.tif 000010
【図９】
2004004923.tif 000011
【図１０】
2004004923.tif 000012
【図１１】
2004004923.tif 000013
【図１２】
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