(57)【要約】【課題】ＡＦ装置の構成を簡略化する。【解決手段】ＡＦ装置（１）は、イメージセンサ（１１）からの撮影画像における輝度の高周波成分を抽出するＨＰＦ部（１４）・（１５）と、第２ＨＰＦ部（１５）が抽出した高周波成分に基づいてコントラストＡＦを行うようにフォーカスレンズ１０の駆動を制御する制御部（１８）と、を備える。制御部（１８）は、第１ＨＰＦ部（１４）が抽出した高周波成分に基づいて、第２ＨＰＦ部（１５）のカットオフ周波数を設定する。【選択図】図１
2016206414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光が光学系を介して撮像素子に集束するように、前記光学系の焦点を自動的に調節する自動焦点調節装置であって、
前記撮像素子により得られた画像データから、該画像データの高周波成分を抽出する高域通過フィルタと、
該高域通過フィルタが抽出した高周波成分に基づいて、評価値を算出する算出部と、
該算出部が算出した評価値が最大となるように、前記光学系を駆動する駆動部と、を備えており、
前記高域通過フィルタが抽出した高周波成分に基づいて、前記高域通過フィルタのカットオフ周波数を設定する設定部をさらに備えることを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項２】
前記高域通過フィルタは、前記カットオフ周波数が固定である第１の高域通過フィルタと、前記カットオフ周波数が可変である第２の高域通過フィルタと、を備えており、
前記設定部は、第１の高域通過フィルタが抽出した高周波成分に基づいて、第２の高域通過フィルタのカットオフ周波数を設定し、
前記算出部は、第２の高域通過フィルタが抽出した高周波成分に基づいて、評価値を算出することを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調節装置。
【請求項３】
第１の高域通過フィルタのカットオフ周波数は、第２の高域通過フィルタにて設定可能なカットオフ周波数よりも低いことを特徴とする請求項２に記載の自動焦点調節装置。
【請求項４】
前記高域通過フィルタは、
前記画像データに対し鮮鋭化処理を行う鮮鋭化部と、
該鮮鋭化部が処理したデータに対し、前記カットオフ周波数に対応する数値以下の数値をゼロとする高域通過部と、を備えており、
該高域通過部が処理したデータを前記高周波成分のデータとすることを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調節装置。
【請求項５】
前記高域通過部は、前記カットオフ周波数に対応する数値が固定である第１の高域通過部と、前記数値が可変である第２の高域通過部と、を備えており、
前記設定部は、第１の高域通過部からの高周波成分のデータに基づいて、第２の高域通過部の前記数値を設定し、
前記算出部は、第２の高域通過部からの高周波成分のデータに基づいて、前記評価値を算出することを特徴とする請求項４に記載の自動焦点調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの光が光学系を介して撮像素子に集束するように、前記光学系の焦点を自動的に調節する自動焦点調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラに利用されているオートフォーカス（Auto Focus、以下「ＡＦ」と略称する。）として、コントラストＡＦがある。このコントラストＡＦとは、撮像素子により得られた画像信号から、コントラストに基づくＡＦ評価値を算出し、算出したＡＦ評価値が最大となるようにフォーカスレンズを駆動して、焦点調節を行うものである。
【０００３】
一般に、撮影画像に含まれる被写体の輪郭部分は、フォーカスが合うほど明瞭となり、輝度レベルの差、すなわちコントラストが大きくなる。従って、フォーカスが合うほど、画像信号の高周波成分が多くなる。このことから、上記コントラストに基づくＡＦ評価値は、上記画像信号の高周波成分を高域通過フィルタ（High Pass Filter、以下「ＨＰＦ」と略称する。）により抽出し、抽出した高周波成分から算出できる。
【０００４】
また、上記フォーカスレンズの位置に対する上記ＡＦ評価値のグラフは、山の形状となる。従って、上記焦点調節は、上記ＡＦ評価値が最大となる点、すなわち上記山の頂点に対応する位置に上記フォーカスレンズを移動させるものである。従って、上記コントラストＡＦは、山登り方式のＡＦとも呼ばれる。上記コントラストＡＦは、焦点調節用のセンサを別途設ける必要が無いので、カメラ本体の小型化が可能となる。このため、上記コントラストＡＦは、コンパクト型のデジタルカメラにて広く利用されている。
【０００５】
上記コントラストＡＦの精度は、撮影条件と上記ＨＰＦのフィルタ特性（カットオフ周波数）に依存する。また、上記山の形状が急峻であるほど上記精度が高い。具体的には、上記ＨＰＦのカットオフ周波数が比較的低い場合、被写体のコントラストが低い撮影画像では、上記山の形状がなだらかとなるので、上記コントラストＡＦの精度が低くなる。この場合、上記カットオフ周波数を高くすると、上記山の形状が急峻となるので、上記コントラストＡＦの精度が高くなる。しかしながら、上記カットオフ周波数を高くし過ぎると、上記ＡＦ評価値が算出されなくなり、上記山自体が得られなくなる。
【０００６】
従って、撮影条件に応じて、上記ＨＰＦのカットオフ周波数を変更することが望ましい。例えば、特許文献１に記載の自動焦点調節装置では、撮像手段からの映像信号における所定の周波数成分が焦点信号としてフィルタ手段を介して抽出され、該焦点信号からコントラスト成分が抽出され、該コントラスト成分に応じて上記フィルタ手段の周波数特性が制御されている。これにより、被写体の明るさに関係無く、焦点調節を安定的に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−０２６５６３１号公報（１９９６年１０月１１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の場合、焦点信号からコントラスト成分を抽出する構成を設ける必要がある。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成を簡略化できる自動焦点調節装置などを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る自動焦点調節装置は、被写体からの光が光学系を介して撮像素子に集束するように、前記光学系の焦点を自動的に調節する自動焦点調節装置であって、上記課題を解決するために、前記撮像素子により得られた画像データから、該画像データの高周波成分を抽出する高域通過フィルタと、該高域通過フィルタが抽出した高周波成分に基づいて、評価値を算出する算出部と、該算出部が算出した評価値が最大となるように、前記光学系を駆動する駆動部と、を備えており、前記高域通過フィルタが抽出した高周波成分に基づいて、前記高域通過フィルタのカットオフ周波数を設定する設定部をさらに備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、構成を簡略化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るＡＦ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】上記ＡＦ装置におけるフォーカスレンズのレンズ位置とＡＦ評価値との関係を示すグラフである。
【図３】上記ＡＦ装置における鮮鋭化部およびカットオフ部における処理を具体的に示すための説明図である。
【図４】上記構成のＡＦ装置におけるコントラストＡＦの処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】上記ＡＦ装置におけるＨＰＦ部の変形例の概要を示すブロック図である。
【図６】上記ＡＦ装置に設定されたフォーカスウィンドウに含まれる各副領域における輝度の高周波成分の度数分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、適宜その説明を省略する。
【００１４】
〔実施形態１〕
まず、本発明の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１５】
（ＡＦ装置の概要）
図１は、本実施形態に係るＡＦ装置（自動焦点調節装置）の概略構成を示すブロック図である。本実施形態のＡＦ装置１は、デジタルカメラなどの撮影装置に利用されるものであり、コントラストＡＦを行うものである。図示のように、ＡＦ装置１は、フォーカスレンズ（光学系）１０、イメージセンサ（撮像素子）１１、信号処理部１３、ＨＰＦ部（高域通過フィルタ）１４・１５、積分回路１６・１７、制御部１８、およびフォーカス駆動部（駆動部）１９を備える構成である。
【００１６】
（コントラストＡＦの詳細）
ここで、コントラストＡＦの詳細について説明する。イメージセンサ１１からの撮影画像には、フォーカスの対象となる領域（例えば上記撮影画像の中央部を占める全体の５０％程度の長方形領域）を示すフォーカスウィンドウＦＷが設定される。さらに、フォーカスウィンドウＦＷは、複数の副領域ｊ（例えば１００×１００画素）に分割されている。なお、フォーカスウィンドウＦＷおよび副領域ｊの大きさ、形状などの寸法は、撮影条件に応じて適宜変更できる。
【００１７】
まず、フォーカスウィンドウＦＷに含まれる画素ｉごとに、撮影画像の輝度データＹから、その高周波成分を示す高周波成分値ｐ(ｉ)がＨＰＦにて算出（抽出）される。次に、算出された高周波成分値ｐ(ｉ)について、副領域ｊごとに平均値が算出される。この平均値をコントラスト値Ｃｖ(ｊ)とする。そして、全ての副領域ｊにおけるコントラスト値Ｃｖ(ｊ)の平均値をＡＦ評価値とする。なお、平均値以外の代表値（中間値、最頻値など）を利用してもよいが、平均値の場合、数値を積算して数値の数で除算すればよく、容易に算出できる。
【００１８】
図２は、フォーカスレンズ１０のレンズ位置とＡＦ評価値との関係を示すグラフである。図示のように、各グラフは、山の形状となっており、最大点におけるレンズ位置が合焦位置ｘ0となっている。従って、上記最大点を目指して上記レンズ位置を移動させることにより焦点調節を自動的に行うことができる。このことから、コントラストＡＦは、山登り方式のＡＦとも呼ばれている。
【００１９】
図２では、３種類のグラフが示されており、一点鎖線、実線、および破線の順に、高周波成分値ｐ(ｉ)を算出するＨＰＦのカットオフ周波数が高くなっている。或る撮影条件に対し上記カットオフ周波数が低すぎる場合、同図の一点鎖線のグラフのように、山の傾斜が緩やかとなる。このため、ＡＦ評価値の最大値からの変化量に対するレンズ位置の合焦位置ｘ0からの変化量が大きくなり、その結果、焦点調節の精度が悪化する。上記の場合は、例えば、被写体のコントラストが低い場合、イメージセンサ１１のセンサ感度を高く設定した場合などが該当する。
【００２０】
一方、或る撮影条件に対し上記カットオフ周波数が高すぎる場合、図２の破線のグラフのように、山の傾斜が急峻となる。このため、ＡＦ評価値の最大値からの変化量に対するレンズ位置の合焦位置ｘ0からの変化量が小さくなり、その結果、焦点調節の精度が良好となる。しかしながら、レンズ位置が例えば図示のｘ1である場合、ＡＦ評価値がほぼ０であるため、フォーカスレンズ１０を合焦位置ｘ0に移動させることが困難であり、その結果、焦点調節が困難となる。上記の場合は、例えば、被写体のコントラストが著しく高い場合などが該当する。
【００２１】
従って、撮影条件に応じて、適当な上記カットオフ周波数を選択することが望ましい。この場合、図２の実線のグラフのように、山の傾斜が適当なものとなり、焦点調節の精度が適当なものとなる。また、レンズ位置がｘ1であっても、フォーカスレンズ１０を合焦位置ｘ0に移動させることが可能であり、その結果、焦点調節が可能となる。
【００２２】
そこで、本実施形態では、低いカットオフ周波数に固定された第１ＨＰＦ部１４と、カットオフ周波数が可変である第２ＨＰＦ部１５とを利用している。まず、第１ＨＰＦ部１４にて算出された高周波成分値ｐ(ｉ)（具体的には、当該高周波成分値ｐ(ｉ)から算出されるコントラスト値Ｃｖ(ｊ)）に基づいて、第２ＨＰＦ部１５のカットオフ周波数が設定される。そして、第２ＨＰＦ部１５にて算出された高周波成分値ｐ(ｉ)（具体的には、当該高周波成分値ｐ(ｉ)から算出されるコントラスト値Ｃｖ(ｊ)）に基づいてＡＦ評価値が算出され、算出されたＡＦ評価値に基づいて、焦点調節が行われる。
【００２３】
このように、第２ＨＰＦ部１５のカットオフ周波数の設定には、上記焦点調節に利用される、画像データの高周波成分値ｐ(ｉ)が利用される。従って、画像データからコントラスト成分を新たに抽出する必要が無く、その結果、ＡＦ装置の構成を簡略化できる。また、上記コントラスト成分に基づいて上記カットオフ周波数を設定する場合に比べて、上記焦点調節の精度を向上できると考えられる。
【００２４】
また、第１ＨＰＦ部１４のカットオフ周波数が固定であるので、当該カットオフ周波数の変化が第２ＨＰＦ部１５のカットオフ周波数に影響することは無い。従って、上記設定の精度を向上でき、その結果、コントラストＡＦの精度を向上できる。なお、第１ＨＰＦ部１４のカットオフ周波数は、どのような撮影条件であっても、算出されるＡＦ評価値がゼロとはならない程度に低いもののうち、最大値であることが望ましい。
【００２５】
（ＡＦ装置の詳細）
図１に示すように、フォーカスレンズ１０は、外部からの光をイメージセンサ１１に集束させるためのものである。フォーカスレンズ１０は、フォーカス駆動部１９によって光軸方向に駆動される。なお、ズームレンズなど、フォーカスレンズ１０以外の光学系がＡＦ装置１に設けられていてもよい。
【００２６】
イメージセンサ１１は、フォーカスレンズ１０を含むレンズ群を介して外部からの光を受光し、受光した光をデジタルの画像データに変換し、変換した画像データをフレームごとに信号処理部１３に送信するものである。イメージセンサ１１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor）等を用いた撮像素子、ゲイン調整回路、Ａ／Ｄ（Analog-to-Digital）変換回路、ノイズ消去回路、などを備える構成である。
【００２７】
信号処理部１３は、イメージセンサ１１からの画像データに対し信号処理を施して、輝度データＹを生成するものである。信号処理部１３は、生成した輝度データをＨＰＦ部１４・１５に送信する。
【００２８】
ＨＰＦ部１４・１５は、信号処理部１３からの輝度データＹに対し、その高周波成分を抽出するものである。上述のように、第１ＨＰＦ部１４は、カットオフ周波数が低い値に固定される一方、第２ＨＰＦ部１５は、カットオフ周波数が可変であり、制御部１８からの指示によって設定される。ＨＰＦ部１４・１５は、抽出した各画素ｉの高周波成分ｐ(i)のデータを積分回路１６・１７にそれぞれ送信する。なお、ＨＰＦ部１４・１５の詳細については後述する。
【００２９】
積分回路１６・１７は、それぞれ、ＨＰＦ部１４・１５からの高周波成分のデータｐ(i)に対し、上述のように、フォーカスウィンドウＦＷにおける複数の副領域ｊごとに積算（積分）を行うものである。これにより、副領域ｊごとに、積算データΣｐ(i)、すなわち、コントラスト値Ｃｖ(ｊ)と画素数Ｍとの積が算出される。積分回路１６・１７は、各副領域ｊの積算データＣｖ(ｊ)×Ｍを制御部１８に送信する。
【００３０】
制御部１８は、コントラストＡＦを行うために、第２積分回路１７からの積算データＣｖ(ｊ)×Ｍに基づいてフォーカス駆動部１９を制御するものである。さらに、本実施形態では、制御部１８は、第１積分回路１６からの積算データＣｖ(ｊ)×Ｍに基づいて第２ＨＰＦ部１５のカットオフ周波数を決定し、決定したカットオフ周波数を設定するように第２ＨＰＦ部１５に指示している。なお、制御部１８の詳細については、後述する。
【００３１】
（ＨＰＦ部の詳細）
図１に示すように、第１ＨＰＦ部１４は、第１鮮鋭化部２０および第１カットオフ部（高域通過部）２１を備え、第２ＨＰＦ部１５は、第２鮮鋭化部２２および第２カットオフ部（高域通過部）２３を備える構成である。
【００３２】
鮮鋭化部２０・２２は、信号処理部１３からの輝度データＹに対し鮮鋭化処理を行うものである。鮮鋭化部２０・２２は、鮮鋭化処理されたデータをカットオフ部２１・２３にそれぞれ送信する。
【００３３】
第１カットオフ部２１は、第１鮮鋭化部２０からのデータのうち、所定値以下のものをゼロとする（カットオフする）ものである。一方、第２カットオフ部２３は、第２鮮鋭化部２２からのデータのうち、設定値以下のものをゼロとするものである。当該設定値は、可変であり、制御部１８からの指示により設定される。カットオフ部２１・２３は、処理されたデータを、高周波成分ｐ(i)のデータとして、積分回路１６・１７にそれぞれ送信する。
【００３４】
図３は、鮮鋭化部２０・２２およびカットオフ部２１・２３における処理を具体的に示すための説明図である。同図の（ａ）は、或る撮影画像の輝度データＹの一例を示している。同図の（ｂ）は、上記鮮鋭化処理に利用される３行×３列のフィルタＳＦの一例を示している。ここで、上記撮影画像における左上隅の画素の座標を（０，０）とし、図面の右方向をｙ方向とし、図面の下方向をｘ方向とする。
【００３５】
鮮鋭化部２０・２２における鮮鋭化処理は、図３の（ａ）に示す注目画素を中心とした例えば３行×３列の画素の輝度データＹ1・Ｙ2に対し、同図の（ｂ）に示すフィルタＳＦを乗算し（同図の（ｃ））、各画素の積Ｐ1・Ｐ2の総和の絶対値ｓ1・ｓ2を算出し（同図の（ｄ））、これを各画素ｉについて繰り返すことにより行われる。この計算処理は、畳み込み積分と呼ばれている。上記フィルタＳＦは、注目画素と周辺画素との輝度差が小さいと小さい値を算出し、上記輝度差が大きいと大きい値を算出するものである。従って、輝度データＹにフィルタＳＦを施すことにより、注目画素の周囲におけるコントラストの大きさ（鮮鋭さ）を算出できる。
【００３６】
カットオフ部２１・２３におけるカットオフ処理は、それぞれ、鮮鋭化部２０・２２からのデータ（図３の（ｄ））のうち、所定値および設定値（例えば１０）以下の値を０とするものであり、所定値および設定値よりも大きい値のみを有効とするものである（同図の（ｅ））。上記カットオフ処理後のデータが、高周波成分のデータｐ(i)となる。
【００３７】
このように、本実施形態では、任意のカットオフ周波数について、該カットオフ周波数に対応する上記所定値および上記設定値を設定できる。これにより、カットオフ部２３では、上記設定値を連続的に設定できるので、最適な設定値を設定できる。従って、カットオフ周波数を離散的にしか設定できない従来のＨＰＦに比べて、ＡＦ評価値を精度良く算出でき、焦点調節を精度良く実行できる。
【００３８】
（制御部の詳細）
図１に示すように、制御部１８は、評価値決定部（算出部）３０、駆動制御部（駆動部）３１、およびカットオフ値決定部（設定部）３２を備える構成である。
【００３９】
評価値決定部３０は、第２積分回路１７からの各副領域ｊの積算データＣｖ(ｊ)×Ｍに基づき、ＡＦ評価値を決定するものである。評価値決定部３０は、決定したＡＦ評価値を駆動制御部３１に送信する。本実施形態では、全ての副領域ｊにおけるコントラスト値Ｃｖ(ｊ)の平均値をＡＦ評価値として決定しているが、これに限定されるものではない。例えば、全ての副領域ｊから、高周波成分がカットオフされる画素数が全画素数Ｍの８０％以上である副領域ｊを除外し、残りの副領域ｊにおけるコントラスト値Ｃｖ(ｊ)の平均値をＡＦ評価値として決定してもよい。
【００４０】
駆動制御部３１は、評価値決定部３０からのＡＦ評価値が最大値となるようなレンズ位置、すなわち合焦位置ｘ0にフォーカスレンズ１０を移動させるようにフォーカス駆動部１９に指示するものである。具体的には、駆動制御部３１は、ＡＦ評価値の傾き、すなわち、レンズ位置の変化量に対するＡＦ評価値の変化量の正負に応じて、フォーカスレンズ１０を移動させ、上記傾きが０となる、すなわちＡＦ評価値が最大値になると、フォーカスレンズ１０を停止するようにフォーカス駆動部１９に指示する。
【００４１】
カットオフ値決定部３２は、第１積分回路１６からの各副領域ｊの積算データＣｖ(ｊ)×Ｍに基づき、第２ＨＰＦ部１５のカットオフ部２３におけるカットオフ値（設定値）を決定するものである。カットオフ値決定部３２は、決定したカットオフ値を設定するように、カットオフ部２３に指示する。本実施形態では、全ての副領域ｊにおけるコントラスト値Ｃｖ(ｊ)の中の最大値をカットオフ値としている。
【００４２】
（コントラストＡＦの処理）
図４は、上記構成のＡＦ装置１におけるコントラストＡＦの処理の流れを示すフローチャートである。図示のように、イメージセンサ１１が撮影画像（映像信号）を生成すると（Ｓ１０）、各画素ｉにおける輝度の高周波成分ｐ(i)を第１および第２ＨＰＦ部１４・１５が抽出し（Ｓ１１）、上記高周波成分ｐ(i)を用いて、各副領域ｊにおける積算データＣｖ(ｊ)×Ｍを第１および第２積分回路１６・１７が算出する（Ｓ１２）。
【００４３】
次に、制御部１８は、上記コントラストＡＦの実行中であるか否かを判断し（Ｓ１３）、上記コントラストＡＦの実行中ではない場合（Ｓ１３にてＮＯ）、下記の前処理を行う。すなわち、カットオフ値決定部３２は、第１積分回路１６が算出した積算データＣｖ(ｊ)×Ｍを用いて、各副領域ｊのコントラスト値Ｃｖ(ｊ)の最大値を第２ＨＰＦ部１５のカットオフ値（カットオフ周波数）として決定する（Ｓ１４）。次に、カットオフ値決定部３２は、決定したカットオフ値を設定するように第２ＨＰＦ部１５に指示する（Ｓ１５）。その後、ステップＳ１０に戻って上記動作を繰り返す。
【００４４】
一方、上記コントラストＡＦの実行中である場合（Ｓ１３にてＹＥＳ）、下記のＡＦ処理を行う。すなわち、評価値決定部３０は、第２積分回路１７が算出した積算データＣｖ(ｊ)×Ｍを用いて、各副領域ｊのコントラスト値Ｃｖ(ｊ)の平均値をＡＦ評価値として決定する（Ｓ１６）。次に、駆動制御部３１は、決定したＡＦ評価値の最大値を探索するまで（Ｓ１７にてＮＯ）、フォーカスレンズ１０のレンズ位置を移動するようにフォーカス駆動部１９に指示し（Ｓ１８）、その後、ステップＳ１０に戻って上記動作を繰り返す。
【００４５】
そして、上記ＡＦ評価値の最大値を探索すると（Ｓ１７にてＹＥＳ）、該最大値に対応するレンズ位置にフォーカスレンズ１０を移動するようにフォーカス駆動部１９に指示する（Ｓ１９）。その後、上記コントラストＡＦの処理を終了する。
【００４６】
（ＨＰＦ部の変形例）
なお、本実施形態では、ＨＰＦ部１４・１５を別々に設けているが、これに限定されるものではなく、一体に設けてもよい。
【００４７】
図５は、ＡＦ装置１におけるＨＰＦ部の変形例の概要を示すブロック図である。図示のＨＰＦ部４０は、図１に示すＨＰＦ部１４・１５を一体とし、鮮鋭化部２０・２２を共通の鮮鋭化部４１に変更したものに相当する。
【００４８】
鮮鋭化部４１は、信号処理部１３からの輝度データＹに対し鮮鋭化処理を行うものである。鮮鋭化部４１は、鮮鋭化処理されたデータをカットオフ部２１・２３に送信する。上記構成のＨＰＦ部４０は、図１に示すＨＰＦ部１４・１５に比べて、鮮鋭化部の特性の違いによるコントラスト値Ｃｖ(j)の誤差が生じることが無く、従って、第２カットオフ部２３におけるカットオフ周波数の設定の誤差が生じることが無い。その結果、ＡＦ評価値を精度良く算出でき、コントラストＡＦを精度良く実行できる。
【００４９】
さらに、カットオフ部２１・２３を統合してもよい。この場合、ＡＦの実行前には、カットオフ値をデフォルト値とし、ＡＦの実行時に、カットオフ値決定部３２が決定したカットオフ値に変更すればよい。上記の場合、積分回路１６・１７が１つで済み、装置の規模をさらに小さくできる。
【００５０】
（カットオフ値の決定の変形例）
なお、本実施形態では、カットオフ値決定部３２は、全ての副領域ｊにおけるコントラスト値Ｃｖの中の最大値をカットオフ値としているが、これに限定されるものではない。
【００５１】
図６は、カットオフ値を決定する種々の例を説明するためのグラフであり、各副領域ｊにおける輝度の高周波成分ｐ(i)の度数分布を示している。同図では、副領域ｊが３つの場合（ａ・ｂ・ｃ）を示しており、各副領域ａ〜ｃにおける上記度数分布を、それぞれ、実線、一点鎖線、および破線のグラフで示している。また、各副領域ａ〜ｃにおける上記度数分布の平均値であるコントラスト値Ｃｖ(ａ)〜Ｃｖ(ｃ)が示されている。なお、理想的な撮影画像では、図６の（ａ）に示すように、高周波成分ｐ(i)のうちの低周波部分の無い分布となるが、実際の撮影画像では、同図の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、上記低周波部分が或る程度残った分布となる。
【００５２】
図６の（ａ）では、本実施形態と同様に、コントラスト値Ｃｖ(ａ)〜Ｃｖ(ｃ)のうち、最大のコントラスト値Ｃｖ(ａ)をカットオフ値ｆcとしている。この場合、副領域ｂ・ｃにおける高周波成分ｐ(i)を利用して、ＡＦ評価値が算出されることになる。
【００５３】
ところで、上記副領域ｃが偶然にもコントラストの著しく強い領域である場合、図６の（ｂ）に示すようなグラフとなり、当該副領域ｃ以外の副領域ａ・ｂにおける高周波成分ｐ(i)が利用されなくなる。この場合、コントラストＡＦの精度が悪化する虞がある。
【００５４】
そこで、図６の（ｂ）では、コントラスト値Ｃｖ(ａ)〜Ｃｖ(ｃ)のうち、２番目に大きいコントラスト値Ｃｖ(ｂ)をカットオフ値ｆcとしている。この場合、副領域ｂ・ｃにおける高周波成分ｐ(i)を利用して、ＡＦ評価値が算出されることになり、上記コントラストＡＦの精度の悪化を防止できる。従って、最低でもＮ個の副領域ｊにおける高周波成分ｐ(i)がコントラストＡＦに利用されるようにするために、Ｎ番目（Ｎは２以上Ｍ−１未満の整数）に大きいコントラスト値Ｃｖ(ｊ)をカットオフ値ｆcとしてもよい。
【００５５】
図６の（ｃ）は、同図の（ｂ）と同様に、最大のコントラスト値Ｃｖ(ａ)と２番目に大きいコントラスト値Ｃｖ(ｂ)との差が著しく大きい場合を示している。この場合、高周波成分ｐ(i)が著しく大きい領域が撮影画像に局所的に含まれていたと考えられる。そこで、この場合、最大のコントラスト値Ｃｖ(ａ)よりも小さい値をカットオフ値ｆcとすることが望ましい。
【００５６】
一方、図６の（ｄ）は、最大のコントラスト値Ｃｖ(ａ)と２番目に大きいコントラスト値Ｃｖ(ｂ)との差が著しく小さい場合を示している。この場合、高周波成分ｐ(i)が大きい領域が撮影画像に多数含まれていると考えられる。そこで、この場合、最大のコントラスト値Ｃｖ(ａ)よりも大きい値をカットオフ値ｆcとすることが望ましい。
【００５７】
従って、次式（１）に基づいて、カットオフ値ｆcを選択することが考えられる。ここで、αは正の変数であり、βは負の変数であり、Ｃｖ(ａ)＞Ｃｖ(ｂ)である。
ｆc＝Ｃｖ(ａ)＋（Ｃｖ(ａ)−Ｃｖ(ｂ)）−１×α＋β  ・・・（１）。
なお、Ｃｖ(ａ)をＮ番目に大きいコントラスト値Ｃｖ(ｊ)とし、Ｃｖ(ｂ)をＬ番目（ＬはＮ＜Ｌを満たす整数）に大きいコントラスト値Ｃｖ(ｊ)としてもよい。
【００５８】
（カットオフ値の決定の他の変形例）
ところで、フォーカスウィンドウＦＷにおいて、コントラストの高い被写体が存在する副領域ｊは、コントラスト値Ｃｖ(ｊ)の高い領域であり、コントラストＡＦに利用することが望ましい。一方、コントラストの高い被写体が存在しない副領域ｊは、コントラスト値Ｃｖ(ｊ)の低い領域であり、コントラストＡＦに利用しないことが望ましい。
【００５９】
そこで、フォーカスウィンドウＦＷに含まれる副領域ｊを、公知の判別分析法などを利用して、コントラスト値Ｃｖ(ｊ)の高い副領域のグループと、コントラスト値Ｃｖ(ｊ)の高い副領域のグループとに分離し、両グループの閾値となるコントラスト値Ｃｖ(ｊ)をカットオフ値ｆcとしてもよい。さらに、このカットオフ値ｆcを用いて、図６に示す手法にて算出されたカットオフ値ｆcを修正してもよい。
【００６０】
（第１ＨＰＦ部のカットオフ周波数について）
なお、第１ＨＰＦ部１４にて固定されるカットオフ値ｆcは、例えば、「空」「空と雲」「夕焼けのグラデーション」「無地のカーテン」など、コントラストの低い被写体であって、ＡＦの対象となり得る被写体のコントラスト値Ｃｖ(ｊ)よりも小さい値とすることが望ましい。このようなカットオフ値ｆcは、例えば、最もコントラストの低い被写体である輝度箱（一面均一な被写体）を撮影しながら決定すればよい。但し、上記輝度箱の場合は如何にカットオフ値を最適化してもフォーカスが合焦することはないため、上記輝度箱を用いた値以上の値にカットオフ値ｆcを決定することが望ましい。
【００６１】
また、上述のように、イメージセンサ１１のセンサ感度が高いほど、カットオフ周波数を高くし、上記センサ感度が低いほど、カットオフ周波数を低くすることが望ましい。このセンサ感度は、デジタルカメラシステムにおいて既知の値である。
【００６２】
そこで、第１ＨＰＦ部１４は、カットオフ値ｆcを固定とする代わりに、イメージセンサ１１のセンサ感度を取得し、取得したセンサ感度が高くなるにつれて、上記カットオフ値ｆcが高くなるように、設定してもよい。この場合、上記センサ感度に応じて、第１ＨＰＦ部１４のカットオフ値ｆcを設定でき、コントラストＡＦの精度を向上できる。なお、このようなカットオフ値ｆcは、上記センサ感度を複数段階（例えば４段階）に分けて、各段階にて上述の輝度箱を撮影することにより決定すればよい。
【００６３】
〔ソフトウェアによる実現例〕
ＡＦ装置１の制御ブロック（特にＨＰＦ部１４・１５・４０及び制御部１８）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【００６４】
後者の場合、ＡＦ装置１は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【００６５】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係るＡＦ装置（自動焦点調節装置）（１）は、被写体からの光が光学系（フォーカスレンズ１０）を介して撮像素子（イメージセンサ１１）に集束するように、前記光学系の焦点を自動的に調節するＡＦ装置であって、前記撮像素子により得られた画像データから、該画像データの高周波成分を抽出するＨＰＦ（高域通過フィルタ）（ＨＰＦ部１４・１５）と、該ＨＰＦが抽出した高周波成分に基づいて、評価値を算出する算出部（評価値決定部３０）と、該算出部が算出した評価値が最大となるように、前記光学系を駆動する駆動部（フォーカス駆動部１９・駆動制御部３１）と、を備えており、前記ＨＰＦが抽出した高周波成分に基づいて、前記ＨＰＦのカットオフ周波数を設定する設定部（カットオフ値決定部３２）をさらに備える構成である。
【００６６】
上記の構成によると、ＨＰＦにより抽出された画像データの高周波成分に基づいて、当該ＨＰＦのカットオフ周波数が設定される。すなわち、上記ＨＰＦのカットオフ周波数の設定には、焦点調節に利用される、画像データの高周波成分が利用されるので、画像データからコントラスト成分を新たに抽出する必要が無い。従って、ＡＦ装置の構成を簡略化できる。
【００６７】
本発明の態様２に係るＡＦ装置は、上記態様１において、前記ＨＰＦは、前記カットオフ周波数が固定である第１のＨＰＦ（第１ＨＰＦ部１４）と、前記カットオフ周波数が可変である第２のＨＰＦ（第２ＨＰＦ部１５）と、を備えており、前記設定部は、第１のＨＰＦが抽出した高周波成分に基づいて、第２のＨＰＦのカットオフ周波数を設定し、前記算出部は、第２のＨＰＦが抽出した高周波成分に基づいて、評価値を算出してもよい。
【００６８】
この場合、第１のＨＰＦのカットオフ周波数が固定であるので、当該カットオフ周波数の変化が第２のＨＰＦのカットオフ周波数に影響することは無い。従って、上記設定の精度を向上でき、その結果、コントラストＡＦの精度を向上できる。なお、第１および第２のＨＰＦは、別々に設けられてもよいし、一体に設けられてもよい。また、上記設定部は、設定すべきカットオフ周波数が、第１のＨＰＦのカットオフ周波数と同じとなる場合があり得る。この場合、上記設定部は上記算出部に指示し、該指示により、該算出部は、第１のＨＰＦが抽出した高周波成分に基づいて評価値を算出するようにしてもよい。
【００６９】
ところで、第１の高域通過フィルタのカットオフ周波数が高い場合、ピントが合っていない撮影画像の画像データから抽出される高周波成分が少なすぎて、第２の高域通過フィルタのカットオフ周波数の設定の精度が悪化する可能性がある。そこで、本発明の態様３に係るＡＦ装置は、上記態様２において、第１のＨＰＦのカットオフ周波数は、第２のＨＰＦにて設定可能なカットオフ周波数よりも低いことが好ましい。この場合、上記設定の精度が悪化する可能性を低減できる。
【００７０】
本発明の態様４に係るＡＦ装置は、上記態様１において、前記ＨＰＦは、前記画像データに対し鮮鋭化処理を行う鮮鋭化部（２０・２２・４１）と、該鮮鋭化部が処理したデータに対し、前記カットオフ周波数に対応する数値以下の数値をゼロとする高域通過部（カットオフ部２１・２３）と、を備えており、該高域通過部が処理したデータを前記高周波成分のデータとしてもよい。この場合、任意のカットオフ周波数について、該カットオフ周波数に対応する数値を設定できる。これにより、上記設定部は、上記ＨＰＦのカットオフ周波数を連続的に設定できるので、最適なカットオフ周波数を設定できる。従って、カットオフ周波数を離散的にしか設定できないＨＰＦに比べて、評価値を精度良く算出でき、焦点調節を精度良く実行できる。
【００７１】
本発明の態様５に係るＡＦ装置は、上記態様４において、前記高域通過部は、前記カットオフ周波数に対応する数値が固定である第１の高域通過部と、前記数値が可変である第２の高域通過部と、を備えており、前記設定部は、第１の高域通過部からの高周波成分のデータに基づいて、第２の高域通過部の前記数値を設定し、前記算出部は、第２の高域通過部からの高周波成分のデータに基づいて、前記評価値を算出してもよい。この場合、第１および第２の高域通過部は、同じ鮮鋭化部からのデータを利用するので、２つの鮮鋭化部からのデータをそれぞれ利用する場合に比べて、該鮮鋭化部の特性の違いによる上記設定の誤差が生じることが無い。従って、評価値を精度良く算出でき、焦点調節を精度良く実行できる。
【００７２】
本発明の態様６に係るＡＦ装置の制御方法は、被写体からの光が光学系を介して撮像素子に集束するように、前記光学系の焦点を自動的に調節するＡＦ装置の制御方法であって、前記撮像素子により得られた画像データから、該画像データの高周波成分を抽出するＨＰＦが抽出した高周波成分に基づいて、評価値を算出する算出ステップと、該算出ステップにて算出された評価値が最大となるように、前記光学系を駆動する駆動ステップと、を含んでおり、前記ＨＰＦが抽出した高周波成分に基づいて、前記ＨＰＦのカットオフ周波数を設定する設定ステップをさらに含む方法である。上記の方法によると、上記態様１と同様の効果を奏することができる。
【００７３】
本発明の各態様に係るＡＦ装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記ＡＦ装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより上記ＡＦ装置をコンピュータにて実現させるＡＦ装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【００７４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、ＨＰＦにより抽出された画像データの高周波成分に基づいて、当該ＨＰＦのカットオフ周波数が設定されることにより、ＡＦ装置の構成を簡略化できるので、コントラストＡＦを利用する任意の撮影装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  ＡＦ装置（自動焦点調節装置）
１０  フォーカスレンズ（光学系）
１１  イメージセンサ（撮像素子）
１３  信号処理部
１４・１５・４０  ＨＰＦ部（高域通過フィルタ）
１６・１７  積分回路
１８  制御部
１９  フォーカス駆動部（駆動部）
２０・２２・４１  鮮鋭化部
２１・２３  カットオフ部（高域通過部）
３０  評価値決定部（算出部）
３１  駆動制御部（駆動部）
３２  カットオフ値決定部（設定部）
【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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