JP2007065290A - オートフォーカス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出した顔領域に対して行うフォーカス調節回数を抑制したオートフォーカス装置を提供する。
【解決手段】オートフォーカス装置は、フォーカスレンズ３１を含む撮影レンズ３と、撮影レンズ３を通して被写体像を撮像する撮像装置８と、撮像装置８からの画像信号から人物の顔を検出する顔検出装置２と、撮像装置８からの画像信号のコントラストが最大となるようにフォーカスレンズ３１を駆動させる制御装置１とを備える。制御装置１は、顔検出装置２に人物の顔の検出を繰り返し行わせ、検出された顔エリアが移動したと判断した場合、あるいは検出された顔エリアの面積が変化したと判断した場合に、顔エリアを対象にコントラスト検出オートフォーカス動作を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、オートフォーカス装置に関する。

撮影画像の中から人物の顔を検出し、検出した顔にピントを合わせるようにオートフォーカス調節を行う技術が知られている（特許文献１、特許文献２）。特許文献１によれば、画像データの中から人物の顔を検出し、検出した顔の少なくとも一部を含む領域を測距エリアとしてオートフォーカス調節が行われる。特許文献２によれば、画像から顔の両目を表す画像領域を検出し、両目の間隔を示す画素間の距離が求められる。この画素間距離に基づいて被写体までの距離が算出され、この距離に位置する被写体に合焦するようにフォーカスレンズが移動される。

特開２００３−１０７３３５号公報 特開２００３−２８９４６８号公報

従来技術では、顔（もしくは目）を検出するたびにフォーカス調節動作が行われ、電池の消耗の要因となる。

請求項１に記載の発明によるオートフォーカス装置は、撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像装置と、撮像装置からの画像信号を用いて人物の顔を検出する顔検出装置と、画像信号のコントラストを最大にするようにフォーカスレンズを駆動し、撮影レンズによる焦点位置を調節するフォーカス調節装置と、顔検出装置によって検出される顔の位置が移動した場合、移動した顔に対応する画像信号を用いて焦点位置を調節するようにフォーカス調節装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とする。
請求項１に記載のオートフォーカス装置において、制御装置は、顔検出装置によって検出される顔の位置が撮影画面を所定数に分割した領域間を移動し、移動後の分割領域において所定回数継続して顔が検出された場合に顔の位置が移動したと判定すると好ましい。
請求項３に記載の発明によるオートフォーカス装置は、撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像装置と、撮像装置からの画像信号を用いて人物の顔を検出する顔検出装置と、画像信号のコントラストを最大にするようにフォーカスレンズを駆動し、撮影レンズによる焦点位置を調節するフォーカス調節装置と、顔検出装置によって検出される顔の面積が変化した場合、変化した顔に対応する画像信号を用いて焦点位置を調節するようにフォーカス調節装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とする。
請求項３に記載のオートフォーカス装置において、制御装置は、顔検出装置が所定増加率以上の顔の面積の増加を検出し、その後顔の面積が略変化しない状態を所定回数継続して検出した場合に顔の面積が変化したと判定すると好ましい。
請求項３に記載のオートフォーカス装置において、制御装置は、顔検出装置が所定減少率以下の顔の面積の減少を検出し、その後顔の面積が略変化しない状態を所定回数継続して検出した場合に顔の面積が変化したと判定すると好ましい。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、レリーズ操作部材から操作信号が出力される前に焦点位置を調節することもできる。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、制御装置は、顔検出装置によって顔が検出されない場合は、フォーカス調節装置にフォーカス調節させないことも可能である。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、制御装置は、起動時にフォーカスレンズを一旦所定位置へ駆動するようにフォーカス調節装置を制御し、顔検出装置は、フォーカスレンズが所定位置へ駆動されると顔の検出を開始することもできる。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、制御装置は、顔検出装置によって所定回数継続して顔が検出されない場合にフォーカスレンズを一旦所定位置へ駆動するようにフォーカス調節装置を制御し、顔検出装置は、フォーカスレンズが所定位置へ駆動されると顔の検出を再開することもできる。
請求項８または９に記載のオートフォーカス装置において、制御装置は、フォーカスレンズが所定位置へ駆動された後に顔検出装置によって最初に顔が検出された場合はフォーカス調節装置にフォーカス調節させることが好ましい。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、フォーカス調節装置は、顔検出装置によって複数の顔が検出された場合に面積が最大の顔に対応する画像信号を用いて焦点位置を調節することもできる。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、フォーカス調節装置は、顔検出装置によって検出された顔のうち、目を中心とする所定領域に対応する画像信号を用いて焦点位置を調節することもできる。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、フォーカス調節装置は、顔検出装置によって検出された顔のうち、目から所定距離を顔の中央方向にずらした位置を中心とする所定領域に対応する画像信号を用いて焦点位置を調節することもできる。
請求項１４に記載の発明によるオートフォーカス装置は、撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像装置と、撮像装置からの画像信号を用いてオートフォーカス調節の対象とする画像信号の範囲を決定するＡＦエリア決定装置と、画像信号のコントラストを最大にするようにフォーカスレンズを駆動し、撮影レンズによる焦点位置を調節するフォーカス調節装置と、ＡＦエリア決定装置によって決定される画像信号の範囲が移動した場合、移動後の範囲の画像信号を用いて焦点位置を調節するようにフォーカス調節装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とする。
請求項１５に記載の発明によるオートフォーカス装置は、撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像装置と、撮像装置からの画像信号を用いてオートフォーカス調節の対象とする画像信号の範囲を決定するＡＦエリア決定装置と、画像信号のコントラストを最大にするようにフォーカスレンズを駆動し、撮影レンズによる焦点位置を調節するフォーカス調節装置と、ＡＦエリア決定装置によって決定される画像信号の範囲が変化した場合、変化後の範囲の画像信号を用いて焦点位置を調節するようにフォーカス調節装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とするオートフォーカス装置。

本発明によれば、フォーカス調節回数を必要最低限に抑えたオートフォーカス装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態によるカメラのオートフォーカス装置の構成を説明するブロック図である。図１において、カメラは、制御装置１と、撮影レンズ３と、ズームレンズ駆動装置４と、ズームレンズ位置検出装置５と、フォーカスレンズ駆動装置６と、フォーカスレンズ位置検出装置７と、撮像装置８と、表示装置９と、半押しスイッチ１０と、撮影モード選択スイッチ１１とを有する。

制御装置１はマイクロプロセッシングユニットによって構成され、プログラムに基づいてカメラ動作を制御する。制御装置１には、後述する顔検出装置２も含まれている。撮影レンズ３はフォーカスレンズ３１およびズームレンズ３２を含み、撮影光学系を構成する。フォーカスレンズ３１が光軸方向に進退駆動されることにより、撮影レンズ３のフォーカス調節が行なわれる。また、ズームレンズ３２が光軸方向に進退駆動されることにより、撮影レンズ３の焦点距離が変更される。

ズームレンズ駆動装置４は、制御装置１からの指令に応じてズームレンズ３２を光軸方向に駆動する。ズームレンズ位置検出装置５は、ズームレンズ３２の光軸方向の位置を検出し、検出信号を制御装置１へ送信する。

フォーカスレンズ駆動装置６は、制御装置１からの指令に応じてフォーカスレンズ３１を光軸方向に駆動する。フォーカスレンズ位置検出装置７は、フォーカスレンズ３１の光軸方向の位置を検出し、検出信号を制御装置１へ送信する。

撮像装置８は、撮影レンズ３を通過した光束が結ぶ被写体像を撮像し、撮像した画像信号を制御装置１へ送る。制御装置１は、入力される画像信号に所定の信号処理を行い、表示装置９に撮影画像を表示させるための表示用信号を生成したり、撮影画像を不図示の記録媒体に記録するための記録用データを生成したりする。

半押しスイッチ１０は、レリーズ釦（不図示）の押下操作に連動してオン／オフするスイッチであり、レリーズ釦が半押し操作されるとオン信号を発し、半押し操作が解除されるとオフ信号を発する。半押しスイッチ１０から発生される操作信号は、制御装置１へ入力される。なお、レリーズ釦の押下操作に連動するスイッチとして全押しスイッチ（不図示）も備えられている。全押しスイッチは、レリーズ釦が半押し操作よりさらに深く押下される（全押し）とオン信号を発し、全押し操作が解除されるとオフ信号を発する。

制御装置１は、半押しスイッチ１０がオンされると撮像装置８を駆動して露出準備動作を開始させ、全押しスイッチがオンされると撮影を開始させる。

撮影モード選択スイッチ１１は、操作に応じてオン／オフするスイッチである。制御装置１は、撮影モード選択スイッチ１１がオンされると顔検出装置２による顔検出を行う撮影モードに切り替え、撮影モード選択スイッチ１１がオフされると顔検出を行わない撮影モードに切替える。

表示装置９は、制御装置１の指令により、表示用信号による再生画像を表示したり、顔検出装置２によって検出された「顔」に対応するエリアを示す表示をしたり、顔検出装置２が「顔」を検出中であることを示す表示をしたりする。

＜顔検出＞
顔検出装置２は、制御装置１からの指令に応じて、撮像装置８から入力される画像信号から被写体の「顔」を構成する信号を抽出する。制御装置１は、抽出結果に基づいて、画像の「顔」を示す領域（顔エリアと呼ぶ）の位置（撮影画面における座標）、顔エリアの面積（顔エリアを構成する画素数）、および被写体の目（目を示す領域）の位置（撮影画面における座標）を求める。人物の「顔」の抽出方法としては、たとえば、特開平９−１３８４７０号公報に開示される、特定色を抽出する方法、特定形状パターンを抽出する方法、背景に相当すると推定される領域を除去する方法等、複数の異なる抽出方法をあらかじめ評価して重みを定め、各抽出方法で主要な被写体像（主要部）を抽出して、抽出された主要部を定めた重みで重み付けし、その結果に応じて主要部を判定、抽出する。

＜オートフォーカス調節＞
制御装置１は、撮像装置８から入力された画像信号のうち、顔検出装置２によって検出された顔エリアに対応する信号を用いて周知のコントラスト方式のＡＦ（オートフォーカス）動作を行う。具体的には、上記顔エリアに対応する画像信号についての高周波数成分の積算値（いわゆる焦点評価値）を算出し、この積算値を最大にするように、フォーカスレンズ駆動指令をフォーカスレンズ駆動装置６へ送る。焦点評価値を最大にするフォーカスレンズ３１の位置は、撮像装置８によって撮像される被写体像のエッジのぼけをなくし、画像のコントラストを最大にする（尖鋭度を高める）合焦位置である。

本実施の形態の制御装置１は、後述する所定の場合にのみ、フォーカスレンズ位置検出装置７で位置検出しながらフォーカスレンズ３１を光軸方向へ移動させ、フォーカスレンズ３１の異なる位置ごとに順次得られる上記顔エリアに対応する画像信号を解析し、当該顔エリアの画像（すなわち顔画像）のコントラストを最大にする位置へフォーカスレンズ３１を移動させる。制御装置１、フォーカスレンズ駆動装置６、およびフォーカスレンズ位置検出装置７はフォーカス調節装置を構成する。

上記カメラの制御装置１が行う顔検出ＡＦ処理の流れについて、図２のフローチャートを参照して説明する。図２による処理は、カメラのメインスイッチがオンされた状態で撮影モード選択スイッチ１１がオンされると起動され、レリーズ操作部材からの操作信号（この場合は半押しスイッチ１０からのオン信号）が入力されるまで継続される。カメラは、図２の処理を行う際、表示装置９にスルー画像を表示するように構成されている。スルー画像は、撮影指示（全押しスイッチからのオン信号）前に繰り返し行われる撮像動作によって得られる画像であり、最新の撮像画像が逐次表示装置９に表示される。

図２のステップＳ２０１において、制御装置１は、顔検出装置２によって顔検出中であることを示す表示を表示装置９に行わせてステップＳ２０２へ進む。これにより、顔検出中を示すマークがスルー画像に重ねて表示される。

ステップＳ２０２において、制御装置１はフォーカスレンズ駆動装置６へ指令を送り、フォーカスレンズ３１を所定位置へ駆動させる。所定位置は、たとえばポートレート撮影に適したフォーカスレンズ位置であり、カメラから１〜２ｍ離れた人物に合焦させるフォーカスレンズ位置とする。

ステップＳ２０３において、制御装置１は、顔検出装置２に顔検出処理（図３）を開始させてステップＳ２０４へ進む。顔検出処理の流れについては後述する。ステップＳ２０４において、制御装置１は、顔検出が成功か否かを判定する。制御装置１は、顔検出結果フラグが「成功」を示す場合にステップＳ２０４を肯定判定してステップＳ２０５へ進み、フラグが「失敗」を示す場合にはステップＳ２０４を否定判定し、ステップＳ２０３へ戻る。ステップＳ２０３へ戻る場合は再び顔検出処理が開始される。

ステップＳ２０５において、制御装置１は表示装置９へ指令を送り、顔検出装置２によって検出された顔エリアを示す表示を行わせてステップＳ２０６へ進む。これにより、顔エリアを示すラインがスルー画像に重ねて表示される。

制御装置１は、検出された顔が１つの場合、その顔エリアについてラインを表示させる。検出された顔が複数存在する場合は、複数の顔エリアについてそれぞれラインを表示させる。ステップＳ２０６において、制御装置１は、ＡＦエリアを設定してステップＳ２０７へ進む。ＡＦエリアは、撮影画面の中でオートフォーカス調節の対象とする領域である。制御装置１は、顔エリアが１つの場合は当該顔エリアをＡＦエリアとし、顔エリアが複数ある場合には最大面積の顔エリアをＡＦエリアとする。制御装置１は、表示装置９に設定したＡＦエリアを示す表示をさせる。たとえば、白ラインで表示されている複数の顔エリアの中で、ＡＦエリアを緑色で表示する。

ステップＳ２０７において、制御装置１は上記ＡＦ動作を行ってステップＳ２０８へ進む。ステップＳ２０８において、制御装置１は、顔検出装置２に顔検出処理（図３）を開始させてステップＳ２０９へ進む。

ステップＳ２０９において、制御装置１は、顔検出結果履歴更新処理（図４）を行ってステップＳ２１０へ進む。顔検出結果履歴更新処理については後述する。

ステップＳ２１０において、制御装置１は、顔検出エリア中心履歴更新処理（図６）を行ってステップＳ２１１へ進む。顔検出エリア中心履歴更新処理については後述する。

ステップＳ２１１において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴更新処理（図８）を行ってステップＳ２１２へ進む。顔検出エリア面積履歴更新処理については後述する。

ステップＳ２１２において、制御装置１は、顔検出連続失敗判定処理（図１１）を行ってステップＳ２１３へ進む。顔検出連続失敗判定処理については後述する。

ステップＳ２１３において、制御装置１は、顔検出エリア移動判定処理（図１２）を行ってステップＳ２１４へ進む。顔検出エリア移動判定処理については後述する。

ステップＳ２１４において、制御装置１は、顔検出エリア面積変化判定処理（図１３）を行ってステップＳ２１５へ進む。顔検出エリア面積変化判定処理については後述する。

ステップＳ２１５において、制御装置１は、顔検出が成功か否かを判定する。制御装置１は、顔検出結果フラグが「成功」を示す場合にステップＳ２１５を肯定判定してステップＳ２２１へ進み、フラグが「失敗」を示す場合にはステップＳ２１５を否定判定し、ステップＳ２１６へ進む。

ステップＳ２２１において、制御装置１は表示装置９へ指令を送り、顔検出装置２によって検出された顔エリアを示す表示を行わせてステップＳ２２２へ進む。表示態様はステップＳ２０５の場合と同様である。

ステップＳ２２２において、制御装置１は、顔検出エリアが移動したか否かを判定する。制御装置１は、顔検出エリア移動判定フラグが「移動」を示す場合にステップＳ２２２を肯定判定してステップＳ２２６へ進み、顔検出エリア移動判定フラグが「移動中」を示す場合にはステップＳ２２２を否定判定し、ステップＳ２２３へ進む。

ステップＳ２２６において、制御装置１は、顔検出結果履歴クリア処理（図５）を行ってステップＳ２２７へ進む。顔検出結果履歴クリア処理については後述する。

ステップＳ２２７において、制御装置１は、顔検出エリア中心履歴クリア処理（図７）を行ってステップＳ２２８へ進む。顔検出エリア中心履歴クリア処理については後述する。

ステップＳ２２８において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴クリア処理（図９）を行ってステップＳ２２９へ進む。顔検出エリア面積履歴クリア処理については後述する。

ステップＳ２２９において、制御装置１は、ＡＦエリアを設定してステップＳ２３０へ進む。設定したＡＦエリアは表示装置９に表示される。表示態様はステップＳ２０６の場合と同様である。ステップＳ２３０において、制御装置１は上記ＡＦ動作を行ってステップＳ２０８へ戻る。

ステップＳ２２２を否定判定して進むステップＳ２２３において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴が再更新でないか否かを判定する。制御装置１は、顔検出エリア面積履歴判定フラグが「非再更新」を示す場合にステップＳ２２３を肯定判定してステップＳ２２５へ進み、顔検出エリア面積履歴判定フラグが「再更新」を示す場合にはステップＳ２２３を否定判定し、ステップＳ２２４へ進む。

ステップＳ２２４において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴再更新処理（図１０）を行ってステップＳ２２５へ進む。顔検出エリア面積履歴再更新処理については後述する。

ステップＳ２２５において、制御装置１は、顔検出エリア面積が変化したか否かを判定する。制御装置１は、顔検出エリア面積変化判定フラグが「変化」を示す場合にステップＳ２２５を肯定判定してステップＳ２２６へ進み、顔検出エリア面積変化判定フラグが「変化中」を示す場合にはステップＳ２２５を否定判定し、ステップＳ２０８へ戻る。ステップＳ２０８へ戻る場合は、顔検出エリアが移動せず、かつ顔検出エリア面積が変化していない。この場合の制御装置１は、ＡＦ処理を行わずにステップＳ２０８へ戻る。

ステップＳ２１５を否定判定して進むステップＳ２１６において、制御装置１は表示装置９へ指令を送り、顔検出装置２によって顔検出中であることを示す表示を行わせてステップＳ２１７へ進む。表示態様はステップＳ２０１の場合と同様である。

ステップＳ２１７において、制御装置１は、顔検出連続失敗回数が所定回数に到達したか否かを判定する。制御装置１は、顔検出連続失敗判定フラグが「到達」を示す場合にステップＳ２１７を肯定判定してステップＳ２１８へ進み、フラグが「未到達」を示す場合にはステップＳ２１７を否定判定し、ステップＳ２０８へ進む。

ステップＳ２１８において、制御装置１は、顔検出結果履歴クリア処理（図５）を行ってステップＳ２１９へ進む。顔検出結果履歴クリア処理については後述する。

ステップＳ２１９において、制御装置１は、顔検出エリア中心履歴クリア処理（図７）を行ってステップＳ２２０へ進む。顔検出エリア中心履歴クリア処理については後述する。

ステップＳ２２０において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴クリア処理（図９）を行ってステップＳ２０２へ戻る。顔検出エリア面積履歴クリア処理については後述する。ステップＳ２０２へ戻る場合は、顔検出を連続して所定回数失敗している。この場合の制御装置１は、フォーカスレンズ３１を所定位置に駆動して顔検出を最初からやり直す。

以上説明した図２の処理によれば、オートフォーカス装置は、顔検出エリアが移動した場合、もしくは顔検出エリア面積が変化した場合にＡＦ動作を行う。

顔検出処理の流れについて、図３のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ３０１において、制御装置１は、顔検出装置２に顔検出を指示してステップＳ３０２へ進む。これにより、顔検出装置２がスルー画像を対象に顔検出を行う。ステップＳ３０２において、制御装置１は顔検出が成功か否かを判定する。制御装置１は、顔検出装置２によってスルー画像から顔エリアが抽出されている場合にステップＳ３０２を肯定判定してステップＳ３０３へ進み、顔エリアが抽出されていない場合にはステップＳ３０２を否定判定し、ステップＳ３０７へ進む。

ステップＳ３０３において、制御装置１は、顔検出結果フラグを「成功」にセットしてステップＳ３０４へ進む。ステップＳ３０４において、制御装置１は、顔検出装置２による抽出結果に応じて顔検出エリア（顔エリア）を設定してステップＳ３０５へ進む。ステップＳ３０５において、制御装置１は、顔検出エリアを構成するデータの中心座標を算出し、算出結果を顔エリア中心としてステップＳ３０６へ進む。ステップＳ３０６において、制御装置１は、顔検出エリアを構成するデータ数（画素数）をカウントし、カウント結果を顔エリア面積とした上で図３による処理を終了する。

一方、ステップＳ３０２を否定判定して進むステップＳ３０７において、制御装置１は、顔検出結果フラグを「失敗」にセットしてステップＳ３０８へ進む。ステップＳ３０８において、制御装置１は、顔エリアの設定内容をクリアしてステップＳ３０９へ進む。ステップＳ３０９において、制御装置１は、顔エリア中心についての設定内容をクリアしてステップＳ３１０へ進む。ステップＳ３１０において、制御装置１は、顔エリア面積についての設定内容をクリアした上で図３による処理を終了する。

顔検出結果履歴更新処理の流れについて、図４のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ４０１において、制御装置１は、顔検出結果履歴の（今回）に設定されていた内容を顔検出結果履歴の（前回）に移動してステップＳ４０２へ進む。ステップＳ４０２において、制御装置１は、顔検出結果フラグの内容を顔検出結果履歴の（今回）に移動して図４による処理を終了する。

顔検出結果履歴クリア処理の流れについて、図５のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ４１１において、制御装置１は、顔検出結果履歴の（前回）の設定内容をクリアしてステップＳ４１２へ進む。ステップＳ４１２において、制御装置１は、顔検出結果履歴の（今回）の設定内容をクリアして図５による処理を終了する。

顔検出エリア中心履歴更新処理の流れについて、図６のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ５０１において、制御装置１は、顔検出エリア中心履歴の（今回）に設定されていた内容を顔検出エリア中心履歴の（前回）に移動してステップＳ５０２へ進む。ステップＳ５０２において、制御装置１は、顔検出処理による顔エリア中心の設定内容を顔検出エリア中心履歴の（今回）に移動して図６による処理を終了する。

顔検出エリア中心履歴クリア処理の流れについて、図７のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ５１１において、制御装置１は、顔検出エリア中心履歴の（前回）の設定内容をクリアしてステップＳ５１２へ進む。ステップＳ５１２において、制御装置１は、顔検出エリア中心履歴の（今回）の設定内容をクリアして図７による処理を終了する。

顔検出エリア面積履歴更新処理の流れについて、図８のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ６０１において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴の（今回）に設定されている内容を顔検出エリア面積履歴の（前回）に移動してステップＳ６０２へ進む。ステップＳ６０２において、制御装置１は、顔検出処理による顔検出エリア面積を顔検出エリア面積履歴の（今回）に移動して図８による処理を終了する。

顔検出エリア面積履歴クリア処理の流れについて、図９のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ６１１において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴の（前回）の設定内容をクリアしてステップＳ６１２へ進む。ステップＳ６１２において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴の（今回）の設定内容をクリアして図９による処理を終了する。

顔検出エリア面積履歴再更新処理の流れについて、図１０のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ６２１において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴の（前回）に設定されていた内容を顔検出エリア面積履歴の（今回）に移動し、図１０による処理を終了する。

顔検出連続失敗判定処理の流れについて、図１１のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ７０１において、制御装置１は、顔検出結果履歴の（今回）の設定内容が失敗か否かを判定する。制御装置１は、顔検出結果履歴の（今回）の設定内容が失敗でなければステップＳ７０１を否定判定してステップＳ７０２へ進み、顔検出結果履歴の（今回）の設定内容が失敗の場合にはステップＳ７０１を肯定判定し、ステップＳ７０４へ進む。

ステップＳ７０２において、制御装置１は、顔検出連続失敗回数を０にリセットしてステップＳ７０３へ進む。ステップＳ７０３において、制御装置１は、顔検出連続失敗判定フラグを「未到達」にセットして図１１による処理を終了する。

ステップＳ７０１を肯定判定して進むステップＳ７０４において、制御装置１は、顔検出結果履歴の（前回）の設定内容が失敗か否かを判定する。制御装置１は、顔検出結果履歴の（前回）の設定内容が失敗でなければステップＳ７０４を否定判定してステップＳ７１０へ進み、顔検出結果履歴の（前回）の設定内容が失敗の場合にはステップＳ７０４を肯定判定し、ステップＳ７０５へ進む。

ステップＳ７０５において、制御装置１は、顔検出連続失敗回数をインクリメントしてステップＳ７０６へ進む。ステップＳ７０６において、制御装置１は、顔検出連続失敗回数が所定回数Ｎ＿ｆａｉｌｕｒｅに達したか否かを判定する。制御装置１は、所定回数に達していればステップＳ７０６を肯定判定してステップＳ７０７へ進み、所定回数に達していない場合にはステップＳ７０６を否定判定してステップＳ７０９へ進む。

ステップＳ７０７において、制御装置１は、顔検出連続失敗回数を０にリセットしてステップＳ７０８へ進む。ステップＳ７０８において、制御装置１は、顔検出連続失敗判定フラグを「到達」にセットして図１１による処理を終了する。ステップＳ７０９において、制御装置１は、顔検出連続失敗判定フラグを「未到達」にセットして図１１による処理を終了する。

ステップＳ７０４を否定判定して進むステップＳ７１０において、制御装置１は、顔検出連続失敗回数を０にリセットしてステップＳ７１１へ進む。ステップＳ７１１において、制御装置１は、顔検出連続失敗判定フラグを「未到達」にセットして図１１による処理を終了する。

顔検出エリア移動判定処理の流れについて、図１２のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ８０１において、制御装置１は、顔検出結果履歴の（今回）の設定内容が成功か否かを判定する。制御装置１は、顔検出結果履歴の（今回）の設定内容が成功でなければステップＳ８０１を否定判定してステップＳ８０２へ進み、顔検出結果履歴の（今回）の設定内容が成功の場合にはステップＳ８０１を肯定判定し、ステップＳ８０４へ進む。

ステップＳ８０２において、制御装置１は、顔検出連続成功回数１を０にリセットしてステップＳ８０３へ進む。ステップＳ８０３において、制御装置１は、顔検出エリア移動判定フラグを「移動中」にセットして図１２による処理を終了する。

ステップＳ８０１を肯定判定して進むステップＳ８０４において、制御装置１は、顔検出結果履歴の（前回）の設定内容が成功か否かを判定する。制御装置１は、顔検出結果履歴の（前回）の設定内容が成功でなければステップＳ８０４を否定判定してステップＳ８１３へ進み、顔検出結果履歴の（前回）の設定内容が成功の場合にはステップＳ８０４を肯定判定し、ステップＳ８０５へ進む。

ステップＳ８０５において、制御装置１は、顔検出エリア中心履歴の（今回）の設定内容と顔検出エリア中心履歴の（前回）の設定内容とが等しいか否かを判定する。等しいか否かの判定は、たとえば、座標空間を直交する２直線で仕切った４つの象限に分割して判定する。制御装置１は、顔検出エリア中心履歴の（今回）の設定内容と顔検出エリア中心履歴の（前回）の設定内容とが共通の象限に含まれる場合、ステップＳ８０５を肯定判定してステップＳ８０６へ進む。一方、顔検出エリア中心履歴の（今回）の設定内容と顔検出エリア中心履歴の（前回）の設定内容とが異なる象限に含まれる場合には、ステップＳ８０５を否定判定してステップＳ８１１へ進む。

ステップＳ８０６において、制御装置１は、顔検出連続成功回数１をインクリメントしてステップＳ８０７へ進む。ステップＳ８０７において、制御装置１は、顔検出連続成功回数１が所定回数Ｎ＿ｓｕｃｃｅｓｓ１に達したか否かを判定する。制御装置１は、所定回数に達していればステップＳ８０７を肯定判定してステップＳ８０８へ進み、所定回数に達していない場合にはステップＳ８０７を否定判定してステップＳ８１０へ進む。

ステップＳ８０８において、制御装置１は、顔検出連続成功回数１を０にリセットしてステップＳ８０９へ進む。ステップＳ８０９において、制御装置１は、顔検出エリア移動判定フラグを「移動」にセットして図１２による処理を終了する。ステップＳ８１０において、制御装置１は、顔検出エリア移動判定フラグを「移動中」にセットして図１２による処理を終了する。

ステップＳ８０５を否定判定して進むステップＳ８１１において、制御装置１は、顔検出連続成功回数１を０にリセットしてステップＳ８１２へ進む。ステップＳ８１２において、制御装置１は、顔検出エリア移動判定フラグを「移動中」にセットして図１２による処理を終了する。

ステップＳ８０４を否定判定して進むステップＳ８１３において、制御装置１は、顔検出連続成功回数１を０にリセットしてステップＳ８１４へ進む。ステップＳ８１４において、制御装置１は、顔検出エリア移動判定フラグを「移動中」にセットして図１２による処理を終了する。

顔検出エリア面積変化判定処理の流れについて、図１３のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ９０１において、制御装置１は、顔検出結果履歴の（今回）の設定内容が成功か否かを判定する。制御装置１は、顔検出結果履歴の（今回）の設定内容が成功でなければステップＳ９０１を否定判定してステップＳ９０２へ進み、顔検出結果履歴の（今回）の設定内容が成功の場合にはステップＳ９０１を肯定判定し、ステップＳ９０６へ進む。

ステップＳ９０２において、制御装置１は、顔検出連続成功回数２を０にリセットしてステップＳ９０３へ進む。ステップＳ９０３において、制御装置１は、顔検出連続成功回数３を０にリセットしてステップＳ９０４へ進む。ステップＳ９０４において、制御装置１は、顔検出エリア面積変化判定フラグを「変化中」にセットしてステップＳ９０５へ進む。ステップＳ９０５において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴判定フラグを「非再更新」にセットして図１３による処理を終了する。

ステップＳ９０１を肯定判定して進むステップＳ９０６において、制御装置１は、顔検出結果履歴の（前回）の設定内容が成功か否かを判定する。制御装置１は、顔検出結果履歴の（前回）の設定内容が成功でなければステップＳ９０６を否定判定してステップＳ９２８へ進み、顔検出結果履歴の（前回）の設定内容が成功の場合にはステップＳ９０６を肯定判定し、ステップＳ９０７へ進む。

ステップＳ９０７において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴(今回)の設定内容が、顔検出エリア面積履歴（前回）の設定内容と所定係数（Ｒａｔｉｏ１）との積以上であるか否かを判定する。制御装置１は、上記関係が成立すればステップＳ９０７を肯定判定してステップＳ９０８へ進み、上記関係が成立しない場合にはステップＳ９０７を否定判定し、ステップＳ９１６へ進む。

ステップＳ９０８において、制御装置１は、顔検出連続成功回数３を０にリセットしてステップＳ９０９へ進む。ステップＳ９０９において、制御装置１は、顔検出連続成功回数２をインクリメントしてステップＳ９１０へ進む。ステップＳ９１０において、制御装置１は、顔検出連続成功回数２が所定回数Ｎ＿ｓｕｃｃｅｓｓ２に達したか否かを判定する。制御装置１は、所定回数に達していればステップＳ９１０を肯定判定してステップＳ９１１へ進み、所定回数に達していない場合にはステップＳ９１０を否定判定してステップＳ９１４へ進む。

ステップＳ９１１において、制御装置１は、顔検出連続成功回数２を０にリセットしてステップＳ９１２へ進む。ステップＳ９１２において、制御装置１は、顔検出エリア面積変化判定フラグを「変化」にセットしてステップＳ９１３へ進む。ステップＳ９１３において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴判定フラグを「非再更新」にセットして図１３による処理を終了する。

ステップＳ９１０を否定判定して進むステップＳ９１４において、制御装置１は、顔検出エリア面積変化判定フラグを「変化中」にセットしてステップＳ９１５へ進む。ステップＳ９１５において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴判定フラグを「再更新」にセットして図１３による処理を終了する。

ステップＳ９０７を否定判定して進むステップＳ９１６において、制御装置１は、顔検出連続成功回数２を０にリセットしてステップＳ９１７へ進む。ステップＳ９１７において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴（今回）の設定内容が、顔検出エリア面積履歴（前回）の設定内容と所定係数（Ｒａｔｉｏ２）との積以上であるか否かを判定する。制御装置１は、上記関係が成立すればステップＳ９１７を肯定判定してステップＳ９１８へ進み、上記関係が成立しない場合にはステップＳ９１７を否定判定し、ステップＳ９２５へ進む。

ステップＳ９１８において、制御装置１は、顔検出連続成功回数３をインクリメントしてステップＳ９１９へ進む。ステップＳ９１９において、制御装置１は、顔検出連続成功回数３が所定回数Ｎ＿ｓｕｃｃｅｓｓ３に達したか否かを判定する。制御装置１は、所定回数に達していればステップＳ９１９を肯定判定してステップＳ９２０へ進み、所定回数に達していない場合にはステップＳ９１９を否定判定してステップＳ９２３へ進む。

ステップＳ９２０において、制御装置１は、顔検出連続成功回数３を０にリセットしてステップＳ９２１へ進む。ステップＳ９２１において、制御装置１は、顔検出エリア面積変化判定フラグを「変化」にセットしてステップＳ９２２へ進む。ステップＳ９２２において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴判定フラグを「非再更新」にセットして図１３による処理を終了する。

ステップＳ９１９を否定判定して進むステップＳ９２３において、制御装置１は、顔検出エリア面積変化判定フラグを「変化中」にセットしてステップＳ９２４へ進む。ステップＳ９２４において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴判定フラグを「再更新」にセットして図１３による処理を終了する。

ステップＳ９１７を否定判定して進むステップＳ９２５において、制御装置１は、顔検出連続成功回数３を０にリセットしてステップＳ９２６へ進む。ステップＳ９２６において、制御装置１は、顔検出エリア面積変化判定フラグを「変化中」にセットしてステップＳ９２７へ進む。ステップＳ９２７において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴判定フラグを「非再更新」にセットして図１３による処理を終了する。

ステップＳ９０６を否定判定して進むステップＳ９２８において、制御装置１は、顔検出連続成功回数２を０にリセットしてステップＳ９２９へ進む。ステップＳ９２９において、制御装置１は、顔検出連続成功回数３を０にリセットしてステップＳ９３０へ進む。ステップＳ９３０において、制御装置１は、顔検出エリア面積変化判定フラグを「変化中」にセットしてステップＳ９３１へ進む。ステップＳ９３１において、制御装置１は、顔検出エリア面積履歴判定フラグを「非再更新」にセットして図１３による処理を終了する。

上述した顔エリアの面積変化判定の変化率は、顔エリアが大きくなる場合の変化判定（Ｓ９０７）の変化率を、 顔エリアが小さくなる場合の変化判定（Ｓ９１７）の変化率より小さくすることが好ましい。たとえば、拡大方向の変化率を５％とし、縮小方向の変化率を１０％とする。これにより、とくにカメラの近傍で人物の顔がカメラに近づく状況においてフォーカス調節の頻度を高め、ＡＦ処理の応答性を向上させることができる。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）顔検出処理を行ってＡＦエリアを設定する撮影モードに切り替えられた場合（撮影モード選択スイッチ１１からオン信号が入力される）、オートフォーカス装置は、フォーカスレンズ３１をポートレート撮影に適した初期位置へ一旦移動（ステップＳ２０２）してから顔検出を行う（ステップＳ２０３）ようにした。人物撮影で頻繁に撮影されるであろう撮影距離の被写体にピントが合うように初期設定することにより、１回目の顔検出（ステップＳ２０３）に用いられるスルー画像のピント調節状態が大きく外れることがない。この結果、顔検出（ステップＳ２０３）が容易になり、処理時間の短縮につながる。

（２）１回目の顔検出（ステップＳ２０３）結果を用いて設定したＡＦエリアに関してＡＦ処理（ステップＳ２０７）を行ってから、ステップＳ２０８以降の通常処理へ進むようにした。これにより、ピントを合わせたスルー画像を素早く表示装置９に表示させることができる。

（３）ステップＳ２０８以降では、顔検出処理によって検出された顔検出エリア（顔エリア）が移動せず（ステップＳ２２２を否定判定）、かつ顔エリアの面積（範囲）が変化しない（ステップＳ２２５を否定判定）場合は、ＡＦ処理（ステップＳ２３０）を行わずにステップＳ２０８へ戻るようにした。これにより、撮影画面における人物の位置や大きさが変わらない状況において、顔検出処理ごとにＡＦ処理する場合に比べてＡＦ処理回数を抑制できる。

（４）顔検出エリアの移動判定（ステップＳ８０９）は、顔検出エリア中心が前回と等しい象限に含まれ（ステップＳ８０５を肯定判定）、顔検出連続成功回数が所定回数に達した場合（ステップＳ８０７を肯定判定）に行うようにしたので、象限間を移動中の場合や、象限にとどまる回数が少ない場合には移動判定を行わず、移動した状態を確実に判定することができる。

（５）顔エリアの面積変化判定（ステップＳ９１２）は、増加率が所定係数（Ｒａｔｉｏ１）以上であり、（ステップＳ９０７を肯定判定）、顔検出連続成功回数２が所定回数に達した場合（ステップＳ９１０を肯定判定）に行うようにしたので、増加率が小さい場合や、面積増加が継続されない場合には変化判定を行わず、面積が広がる状態を確実に判定することができる。

（６）顔エリアの面積変化判定（ステップＳ９２１）は、減少率が所定係数（Ｒａｔｉｏ２）以下であり、（ステップＳ９１７を肯定判定）、顔検出連続成功回数３が所定回数に達した場合（ステップＳ９１９を肯定判定）に行うようにしたので、減少率が小さい場合や、面積減少が継続されない場合には変化判定を行わず、面積が狭くなる状態を確実に判定することができる。

（７）ステップＳ２０８以降へ進んだ後でも、顔検出連続失敗回数が所定回数に達した場合（ステップＳ２１７を肯定判定）にはステップＳ２０２へ戻ってから顔検出を再開するようにした。これにより、１回目と同様にフォーカスレンズ３１が初期位置へ駆動され、スルー画像のピント調節状態が大きく外れることがなくなる。この結果、顔検出（ステップＳ２０３）が容易になり、処理時間の短縮につながる。

（８）検出された顔が複数存在する場合は、最大面積の顔エリアをＡＦエリアとするようにしたので、最も近い人物の顔にピントを合わせることができる。

（変形例１）
顔エリアの動きを判定する例として、４分割領域（象限）を用いる例を説明したが、分割領域数は８分割でも１６分割でもよい。分割数を増やすことによって、さらに細かい動きを判定することができる。

（変形例２）
顔エリアの動きを判定する他の例として、周知の動きベクトルを用いてもよい。この場合の制御装置１は、各フレームの画像信号から「顔」を抽出したら、フレーム間で動きベクトルを算出する。算出した動きベクトルは、フレーム間の顔エリアの動き量を表す。

（変形例３）
上述したＡＦエリアの設定では、検出した顔エリアをそのままＡＦエリアとしたが、次のようにしてもよい。顔エリアに対応する画像信号から目を示す画像信号を抽出し、抽出した目を中心とする所定範囲の領域をＡＦエリアとする。これにより、人物の顔の中で、とくに目にピント合わせを行うことができる。

（変形例４）
変形例３に代えて次のようにしてもよい。顔エリアに対応する画像信号から目を示す画像信号を抽出し、抽出した目から所定距離を顔の中央方向にずらした位置を中心とする所定範囲の領域をＡＦエリアとする。これにより、撮影者が意図するピント合わせを行うことができる。

以上の説明では、ＡＦエリア決定装置（制御装置１）がＡＦエリアを設定する（決める）際に顔検出技術を用いる例を説明したが、特定色領域のみを検出する技術を用いてもよい。また、画像信号の信号値が所定輝度以上を示す領域を抽出することによってＡＦエリアを設定してもよい。

以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

本発明の一実施の形態によるカメラのオートフォーカス装置の構成を説明するブロック図である。 顔検出ＡＦ処理の流れを説明するフローチャートである。 顔検出処理の流れを説明するフローチャートである。 顔検出結果履歴更新処理の流れを説明するフローチャートである。 顔検出結果履歴クリア処理の流れを説明するフローチャートである。 顔検出エリア中心履歴更新処理の流れを説明するフローチャートである。 顔検出エリア中心履歴クリア処理の流れを説明するフローチャートである。 顔検出エリア面積履歴更新処理の流れを説明するフローチャートである。 顔検出エリア面積履歴クリア処理の流れを説明するフローチャートである。 顔検出エリア面積履歴再更新処理の流れを説明するフローチャートである。 顔検出連続失敗判定処理の流れを説明するフローチャートである。 顔検出エリア移動判定処理の流れを説明するフローチャートである。 顔検出エリア面積変化判定処理の流れを説明するフローチャートである。

符号の説明

１…制御装置
２…顔検出装置
３…撮影レンズ（３１…フォーカスレンズ、３２…ズームレンズ）
４…ズームレンズ駆動装置
５…ズームレンズ位置検出装置
６…フォーカスレンズ駆動装置
７…フォーカスレンズ位置検出装置
８…撮像装置
９…表示装置
１０…半押しスイッチ
１１…撮影モード選択スイッチ

Claims (15)

1. 撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置からの画像信号を用いて人物の顔を検出する顔検出装置と、
   前記画像信号のコントラストを最大にするようにフォーカスレンズを駆動し、前記撮影レンズによる焦点位置を調節するフォーカス調節装置と、
   前記顔検出装置によって検出される顔の位置が移動した場合、移動した顔に対応する画像信号を用いて焦点位置を調節するように前記フォーカス調節装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とするオートフォーカス装置。
2. 請求項１に記載のオートフォーカス装置において、
   前記制御装置は、前記顔検出装置によって検出される顔の位置が撮影画面を所定数に分割した領域間を移動し、移動後の分割領域において所定回数継続して前記顔が検出された場合に顔の位置が移動したと判定することを特徴とするオートフォーカス装置。
3. 撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置からの画像信号を用いて人物の顔を検出する顔検出装置と、
   前記画像信号のコントラストを最大にするようにフォーカスレンズを駆動し、前記撮影レンズによる焦点位置を調節するフォーカス調節装置と、
   前記顔検出装置によって検出される顔の面積が変化した場合、変化した顔に対応する画像信号を用いて焦点位置を調節するように前記フォーカス調節装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とするオートフォーカス装置。
4. 請求項３に記載のオートフォーカス装置において、
   前記制御装置は、前記顔検出装置が所定増加率以上の顔の面積の増加を検出し、その後顔の面積が略変化しない状態を所定回数継続して検出した場合に顔の面積が変化したと判定することを特徴とするオートフォーカス装置。
5. 請求項３に記載のオートフォーカス装置において、
   前記制御装置は、前記顔検出装置が所定減少率以下の顔の面積の減少を検出し、その後顔の面積が略変化しない状態を所定回数継続して検出した場合に顔の面積が変化したと判定することを特徴とするオートフォーカス装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、
   レリーズ操作部材から操作信号が出力される前に前記焦点位置を調節することを特徴とするオートフォーカス装置。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、
   前記制御装置は、前記顔検出装置によって顔が検出されない場合は、前記フォーカス調節装置にフォーカス調節させないことを特徴とするオートフォーカス装置。
8. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、
   前記制御装置は、起動時に前記フォーカスレンズを一旦所定位置へ駆動するように前記フォーカス調節装置を制御し、
   前記顔検出装置は、前記フォーカスレンズが前記所定位置へ駆動されると前記顔の検出を開始することを特徴とするオートフォーカス調節装置。
9. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、
   前記制御装置は、前記顔検出装置によって所定回数継続して顔が検出されない場合に前記フォーカスレンズを一旦所定位置へ駆動するように前記フォーカス調節装置を制御し、
   前記顔検出装置は、前記フォーカスレンズが前記所定位置へ駆動されると前記顔の検出を再開することを特徴とするオートフォーカス調節装置。
10. 請求項８または９に記載のオートフォーカス装置において、
    前記制御装置は、前記フォーカスレンズが所定位置へ駆動された後に前記顔検出装置によって最初に顔が検出された場合は前記フォーカス調節装置にフォーカス調節させることを特徴とするオートフォーカス装置。
11. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、
    前記フォーカス調節装置は、前記顔検出装置によって複数の顔が検出された場合に面積が最大の顔に対応する画像信号を用いて焦点位置を調節することを特徴とするオートフォーカス装置。
12. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、
    前記フォーカス調節装置は、前記顔検出装置によって検出された顔のうち、目を中心とする所定領域に対応する画像信号を用いて焦点位置を調節することを特徴とするオートフォーカス装置。
13. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、
    前記フォーカス調節装置は、前記顔検出装置によって検出された顔のうち、目から所定距離を前記顔の中央方向にずらした位置を中心とする所定領域に対応する画像信号を用いて焦点位置を調節することを特徴とするオートフォーカス装置。
14. 撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像装置と、
    前記撮像装置からの画像信号を用いてオートフォーカス調節の対象とする画像信号の範囲を決定するＡＦエリア決定装置と、
    前記画像信号のコントラストを最大にするようにフォーカスレンズを駆動し、前記撮影レンズによる焦点位置を調節するフォーカス調節装置と、
    前記ＡＦエリア決定装置によって決定される画像信号の範囲が移動した場合、移動後の範囲の画像信号を用いて焦点位置を調節するように前記フォーカス調節装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とするオートフォーカス装置。
15. 撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像装置と、
    前記撮像装置からの画像信号を用いてオートフォーカス調節の対象とする画像信号の範囲を決定するＡＦエリア決定装置と、
    前記画像信号のコントラストを最大にするようにフォーカスレンズを駆動し、前記撮影レンズによる焦点位置を調節するフォーカス調節装置と、
    前記ＡＦエリア決定装置によって決定される画像信号の範囲が変化した場合、変化後の範囲の画像信号を用いて焦点位置を調節するように前記フォーカス調節装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とするオートフォーカス装置。

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