JP2009092961A - Focusing position control device, focusing position control method, and focusing position control program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばオートフォーカス機能を備えたデジタルカメラに用いて好適な合焦位置制御装置、及び合焦位置制御方法、合焦位置制御プログラムに関するものである。 The present invention relates to an in-focus position control device, an in-focus position control method, and an in-focus position control program suitable for use in, for example, a digital camera having an autofocus function.
従来、被写体をCCDやMOS型の固体撮像素子を用いて撮像するデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置においては、通常オートフォーカス機能が設けられており、オートフォーカス方式としてはコントラスト検出方式が一般的である。また、例えば下記特許文献1には、オートフォーカス制御(AF制御)に際して、逐次撮像されるフレーム画像において人物の眼を検出するとともに、検出した位置にフォーカス枠、つまりフォーカス検出エリアを設定する技術が記載されている。
しかしながら、コントラスト検出方式によるAF制御では、周知のように、画角内に所定のフォーカス枠を設定し、フォーカスレンズを所定のステップ幅で光軸方向に移動させながら、上記フォーカス枠内の画像情報に基づき位置毎にAF評価値(高周波数成分の積分値等)を取得するといった繰り返し処理が必要である。 However, in AF control using the contrast detection method, as is well known, a predetermined focus frame is set within the angle of view, and the image information in the focus frame is moved while moving the focus lens in the optical axis direction with a predetermined step width. It is necessary to perform an iterative process such as obtaining an AF evaluation value (such as an integrated value of a high-frequency component) for each position based on.
また、前述したようにフォーカス枠の設定を目的として、フレーム画像において人物の眼等の特定の対象物を検出する際にも、検出すべき対象物の数や大きさが決まっていないため、対象物のサイズを小さなサイズから徐々に大きなサイズへ変化させながら、かつフレーム画像内におけるサーチ位置を変化させながら対象物を検出するといった繰り返し処理が必要である。 Further, as described above, when detecting a specific target object such as a human eye in a frame image for the purpose of setting a focus frame, the number and size of the target objects to be detected are not determined. It is necessary to perform an iterative process of detecting an object while changing the search position in the frame image while gradually changing the size from a small size to a large size.
係ることから画像情報に基づいたフォーカス制御によるピント合わせには時間が係るという問題があった。 Therefore, there is a problem that it takes time to focus by focus control based on image information.
本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、画像情報に基づいたフォーカス制御によるピント合わせの高速化を図ることが可能な合焦位置制御装置、及び合焦位置制御方法、合焦位置制御プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an in-focus position control device, an in-focus position control method, an in-focus position control apparatus, and an in-focus position control method capable of achieving high-speed focusing by focus control based on image information. An object is to provide a focal position control program.
前記課題を解決するため請求項1記載の発明に係る合焦位置制御装置にあっては、被写体を撮像し画像情報を取得する撮像手段と、この撮像手段により取得される画像情報に基づき、合焦位置の制御に要する所定情報を、所定のパラメータの値を変化させながら繰り返し検出する検出手段と、この検出手段により検出された所定情報に基づき合焦位置を自動調整する調整手段と、前記検出手段が所定情報を検出する際の検出条件として、前記所定のパラメータの値の変化範囲を、光学特性を決める現在の撮影条件に応じた範囲とする検出条件を設定する検出条件設定手段とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the in-focus position control apparatus according to the first aspect of the present invention is based on an image capturing unit that captures an image of a subject and acquires image information, and an image information acquired by the image capturing unit. Detection means for repeatedly detecting predetermined information required for controlling the focal position while changing the value of a predetermined parameter, adjustment means for automatically adjusting the in-focus position based on the predetermined information detected by the detection means, and the detection As a detection condition when the means detects the predetermined information, a detection condition setting means is provided for setting a detection condition in which a change range of the value of the predetermined parameter is a range corresponding to a current photographing condition for determining optical characteristics. It is characterized by that.
また、請求項2記載の発明に係る合焦位置制御装置にあっては、前記検出条件設定手段は、前記検出条件として、撮影条件により変化する被写界深度が深くなるほど前記所定のパラメータの値の変化範囲が狭くなる検出条件を設定することを特徴とする。 In the in-focus position control apparatus according to the second aspect of the invention, the detection condition setting means may be configured such that, as the detection condition, the value of the predetermined parameter increases as the depth of field that changes according to the shooting condition increases. A detection condition for narrowing the change range is set.
また、請求項3記載の発明に係る合焦位置制御装置にあっては、前記検出条件設定手段により設定された検出条件に従った前記検出手段による検出動作で前記所定情報が検出されなかった場合、前記調整手段に、所定の合焦精度が得られる無限遠を含む撮影距離範囲を前記撮影条件において確保する所定位置へフォーカスレンズを移動させる調整動作を行わせる制御手段を備えたことを特徴とする。 In the in-focus position control device according to the third aspect of the invention, when the predetermined information is not detected by the detection operation by the detection unit in accordance with the detection condition set by the detection condition setting unit. The adjustment means includes control means for performing an adjustment operation of moving the focus lens to a predetermined position that secures a shooting distance range including infinity at which the predetermined focusing accuracy is obtained under the shooting conditions. To do.
また、請求項4記載の発明に係る合焦位置制御装置にあっては、前記検出手段が、前記検出条件設定手段により設定された検出条件に従い前記所定情報を検出した時点で設定していた所定のパラメータの値に基づき被写体距離を特定する特定手段を更に備え、前記制御手段は、前記検出条件設定手段により設定された検出条件に従った前記検出手段による検出動作で前記所定情報が検出された場合、前記特定手段により特定される被写体距離に応じた位置へフォーカスレンズを移動させる合焦位置の調整動作を前記調整手段に行わせることを特徴とする。
Further, in the in-focus position control apparatus according to the invention of
また、請求項5記載の発明に係る合焦位置制御装置にあっては、前記撮影条件にはズーム倍率が含まれることを特徴とする。 In the in-focus position control apparatus according to the fifth aspect of the invention, the photographing condition includes a zoom magnification.
また、請求項6記載の発明に係る合焦位置制御装置にあっては、前記撮影条件には絞り値が含まれることを特徴とする。 In the in-focus position control apparatus according to the sixth aspect of the invention, the photographing condition includes an aperture value.
また、請求項7記載の発明に係る合焦位置制御装置にあっては、前記検出条件設定手段は、前記撮影条件においてフォーカスレンズを所定位置へ移動することにより確保可能な、所定の合焦精度が得られる無限遠を含む撮影距離範囲に基づいて、前記検出手段が所定情報を検出する際の検出条件を設定することを特徴とする。
In the in-focus position control device according to
また、請求項8記載の発明に係る合焦位置制御装置にあっては、前記検出手段は、前記撮像手段により取得された画像情報に基づいて画像内における人物の顔部分に対応する領域を示す領域情報を前記所定情報として検出し、前記調整手段は、前記検出手段により検出された前記領域情報により示される顔部分に対応する領域をフォーカス検出エリアとして合焦位置を自動調整し、前記検出条件設定手段は、前記検出手段が前記領域情報を検出する際の検出条件として、画角内において検出すべき顔部分に対応する領域の大きさの範囲を設定することを特徴とする。 また、請求項9記載の発明に係る合焦位置制御装置にあっては、前記検出手段は、フォーカスレンズを移動させながら、前記撮像手段により取得された画像情報に基づくAF評価値を前記所定情報として検出し、前記調整手段は、前記フォーカスレンズの位置を前記検出手段により検出されたAF評価値がピークとなる特定位置に制御することにより合焦位置を自動調整し、前記検出条件設定手段は、前記検出手段が前記AF評価値を検出する際の検出条件として、前記フォーカスレンズの移動範囲を設定することを特徴とする。 In the in-focus position control apparatus according to the eighth aspect of the invention, the detection means indicates an area corresponding to a human face portion in the image based on the image information acquired by the imaging means. The area information is detected as the predetermined information, and the adjustment means automatically adjusts the in-focus position using the area corresponding to the face portion indicated by the area information detected by the detection means as a focus detection area, and the detection condition The setting means sets a size range of an area corresponding to a face portion to be detected within an angle of view as a detection condition when the detection means detects the area information. In the in-focus position control apparatus according to the ninth aspect of the present invention, the detection means uses the AF evaluation value based on the image information acquired by the imaging means while moving the focus lens as the predetermined information. The adjustment means automatically adjusts the in-focus position by controlling the position of the focus lens to a specific position where the AF evaluation value detected by the detection means reaches a peak, and the detection condition setting means The moving range of the focus lens is set as a detection condition when the detection unit detects the AF evaluation value.
また、請求項10記載の発明に係る合焦位置制御装置にあっては、前記検出条件設定手段は、前記フォーカスレンズの移動範囲の遠点側の限界位置を、前記撮影条件において前記フォーカスレンズを所定位置へ移動することにより確保可能な、所定の合焦精度が得られる無限遠を含む撮影距離範囲の近距離側の限界位置以遠の所定の撮影距離に対応する位置に設定することを特徴とする。
In the in-focus position control apparatus according to
また、請求項11記載の発明に係る合焦位置制御方法にあっては、光学特性を決める現在の撮影条件に応じて検出条件を設定する工程と、設定した検出条件に従って、撮像手段により取得された画像情報に基づき合焦位置の制御に要する所定情報を、所定のパラメータの値を変化させながら繰り返し検出する工程と、検出した所定情報に基づき合焦位置を自動調整する工程とを備えたことを特徴とする。 In the in-focus position control method according to the eleventh aspect of the present invention, the step of setting the detection condition in accordance with the current photographing condition for determining the optical characteristic and the image pickup means are obtained according to the set detection condition. A step of repeatedly detecting predetermined information required for controlling the in-focus position based on the image information while changing a value of a predetermined parameter, and a step of automatically adjusting the in-focus position based on the detected predetermined information. It is characterized by.
また、請求項12記載の発明にあっては、コンピュータを、撮像手段により取得された画像情報に基づき、合焦位置の制御に要する所定情報を、所定のパラメータの値を変化させながら繰り返し検出する検出手段と、この検出手段により検出された所定情報に基づき合焦位置を自動調整する調整手段と、前記検出手段が所定情報を検出する際の検出条件を、光学特性を決める現在の撮影条件に応じて設定する検出条件設定手段として機能させるための合焦位置制御プログラムとした。 In the twelfth aspect of the invention, the computer repeatedly detects the predetermined information required for controlling the in-focus position while changing the value of the predetermined parameter based on the image information acquired by the imaging means. Detection means, adjustment means for automatically adjusting the in-focus position based on the predetermined information detected by the detection means, and detection conditions when the detection means detects the predetermined information as current imaging conditions for determining optical characteristics An in-focus position control program for functioning as detection condition setting means that is set accordingly is provided.
本発明によれば、画像情報に基づいたフォーカス制御によるピント合わせの高速化を図ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to increase the speed of focusing by focus control based on image information.
以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。図1は、本発明に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。本実施形態のデジタルカメラはコントラスト検出方式によるオートフォーカス(AF)機能、自動露出(AE)機能、顔検出機能とを備えたものであって、以下の構成を有している。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a digital camera according to the present invention. The digital camera of this embodiment includes an autofocus (AF) function, an automatic exposure (AE) function, and a face detection function based on a contrast detection method, and has the following configuration.
すなわちレンズブロック1には、カメラ本体の鏡筒2内に設けられたシャッター3、絞り4、ズームレンズ5及びフォーカスレンズ6を含むレンズ群からなる光学系が設けられている。ズームレンズ5及びフォーカスレンズ6は、鏡筒2内の図示しない駆動機構により機械的に光軸方向に移動可能となっている。
That is, the
レンズブロック1には、シャッター3を開閉駆動するシャッター用アクチュエータ7と、絞り4を駆動する絞り用アクチュエータ8、前記駆動機構によりズームレンズ5及びフォーカスレンズ6を駆動するズームモータ9及びフォーカスモータ10、ズームレンズ5及びフォーカスレンズ6の移動位置をそれぞれ検出するためのズーム位置検出センサ11及びフォーカス位置検出センサ12が設けられている。
The
上記の各アクチュエータ7,8及び各モータ9,10は、ドライバーブロック13に設けられた絞り用(Iris)、シャッター用(Shutter)、ズーム用(ZOOM)、フォーカス用(Focus)の各ドライバー14〜17によって駆動される。
The
また、デジタルカメラは、前述した光学系の光軸後方に配置された撮像手段であるCCD19と、CDS(Correlated Double Sampling)/ADブロック20、TG(Timing Generator)21とからなるCCD撮像系ブロック18を有している。
The digital camera has a CCD
CCD19は、動作モードが記録モードに設定されているとき、光学系により結像された被写体の光像を光電変換するとともに、TG21によって走査駆動され所定のフレームレートで1画面分の光電変換出力を出力する。CDS/ADブロック20は、CCD19から出力された後、RGBの色成分毎に適宜ゲイン調整されたアナログの出力信号に対する相関二重サンプリングによるノイズ除去、及びデジタル信号への変換を行い、カラープロセス回路22に出力する。
When the operation mode is set to the recording mode, the
カラープロセス回路22は、入力した撮像信号に対し画素補間処理を含むカラープロセス処理を施し、デジタル値の輝度信号(Y)及び色差信号(Cb,Cr)を生成し、デジタルカメラ全体を制御するCPU23へ出力する。なお、CPU23は、実際には内部メモリや各種の演算処理回路、データの入出力インターフェース等を備えたマイクロプロセッサーである。
The
CPU23に送られたデジタル信号(画像信号)は、画像データとしてDRAM24に一時保存された後、画像表示部25に送られる。画像表示部25はビデオエンコーダー、VRAM、液晶モニタ及びその駆動回路を含み、CPU23を介して送られたデジタル信号に基づき前記ビデオエンコーダーによりビデオ信号が生成され、それに基づく表示画像、すなわちCCD19に撮像されるとともに所定の画素数に間引きされた後の被写体のスルー画像が前記液晶モニタに表示される。
The digital signal (image signal) sent to the
キー入力部26は電源キー、記録/再生のモード切替スイッチ、シャッターキー、ズームキー、メニューキー等の各種キーにより構成され、ユーザーによるキー操作に応じた操作信号をCPU23に送る。例えば記録モードでシャッターキーが押された撮影操作時には、それを示すトリガー信号をCPU23に出力する。なお、シャッターキーは、半押し操作と全押し操作との2段階操作が可能な所謂ハーフシャッター機能を備えたものであり、半押し操作はAFロックやAEロックに使用され、全押し操作は実際の撮影指示に使用される一般的な構成である。
The
CPU23はトリガー信号が入力すると、それに応じてCCD19から取り込んだ1画面分の画像データをY,Cb,Crのコンポーネント毎に縦8画素×横8画素の基本ブロックと称する基本単位毎にDRAM24から読み出してJPEG回路27に送り、JPEG回路27によりDCT(離散拡散変換)、符号化によって圧縮された1画像分の圧縮データを画像記録部28に記憶する。
When the trigger signal is input, the
画像記録部28は、具体的にはカードインターフェース、及びそれを介してCPU23に接続され、かつカメラ本体に着脱自在に装着される不揮発性の各種メモリカードから構成される。画像記録部28に記録された画像データは、再生モードにおいてはCPU23により読み出され、JPEG回路27によって伸張された後、画像表示部25の液晶表示モニタに表示される。
Specifically, the
また、CPU23は、記録モードにおいては、レンズコントロールブロック29に、前述したドライバーブロック13の各ドライバー14〜17へ送る駆動信号を生成させ、それにより絞り4の開度やズームレンズ5及びフォーカスレンズ6の位置、シャッター3の開閉動作を制御する。また、フォーカスモードとしてオートフォーカス・モードが設定されているときには、コントラスト検出方式によりフォーカスレンズ6を合焦位置へ制御する。また、CPU23には、ズーム位置検出センサ11及びフォーカス位置検出センサ12によって検出された各レンズ5,6の位置検出情報がレンズコントロールブロック29を介して逐次入力する。
Further, in the recording mode, the
顔検出部30は、記録モードにおいて一定周期で撮像された画像において任意の人物の顔部分を検出し、検出した顔部分に対応する領域(顔領域)の座標情報を取得し、それをCPU23へ出力する。すなわち顔検出部30は本発明の検出手段であり、具体的には画像データの一時記憶メモリや、画像処理回路、顔検出動作に際して使用するパラメータを記憶する複数のレジスタ等から構成されている。なお、本実施形態において顔部分の検出方法は、予め用意(記憶)されている人物の顔に関する輪郭や色等のモデルパターンと特徴が近い顔部分を検出するパターンマッチングによる公知の方法である。
The
フラッシュメモリ31は、記憶内容の書き換えが可能な不揮発性のメモリであり、フラッシュメモリ31には、CPU23に上述した各部を制御させるとともに、記録モードで後述する処理を行わせることによりCPU23を本発明の検出手段、調整手段、検出条件設定手段、制御手段として機能させるための合焦位置制御プログラムや各種データ、さらにユーザーにより設定されたデジタルカメラの各種機能に関する設定情報等も記憶されている。
The
次に、以上の構成からなるデジタルカメラにおいて、記録モードの下位モードとして予め用意されている人物撮影用のモード(以下、人物撮影モード)が設定されている場合の動作を説明する。 Next, in the digital camera having the above-described configuration, an operation in a case where a human photographing mode (hereinafter, human photographing mode) prepared in advance as a lower mode of the recording mode is set will be described.
図2及び図3は、人物撮影モードが設定された場合におけるCPU23の処理内容を示すフローチャートであって、図2に示したように、CPU23は、人物撮影モードが設定されると、まず予めユーザーにより設定されている被写界深度レベルをフラッシュメモリ31から読み出す(ステップS1)。この被写界深度レベルについては後述する。その後、シャッターが半押しされたら(ステップS2でYES)、現在のズーム倍率、絞り値、許容する被写界深度レベルに応じた、無限遠を含む許容合焦範囲の近点を取得する(ステップS3)。
2 and 3 are flowcharts showing the processing contents of the
ここで、上記の被写界深度レベル、及び許容合焦範囲について説明する。すなわち図4(a)は、デジタルカメラにおけるズーム倍率と被写界深度Dとの関係を示した図である。周知のように被写界深度Dはズーム倍率が小さく広角になるほど深く、任意の撮影距離にある特定の被写体Aにピントが合った状態においては被写体Aの手前に浅く、かつ奥に深い特性がある。また、被写界深度Dは撮影距離が長くなるに従い深くなり、さらに絞りの開度を小さくするほど深くなる特性がある。 Here, the depth-of-field level and the allowable focus range will be described. That is, FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the zoom magnification and the depth of field D in the digital camera. As is well known, the depth of field D becomes deeper as the zoom magnification becomes smaller and the wide angle is increased. In a state where a specific subject A at an arbitrary shooting distance is in focus, the depth of field D is shallow in front of the subject A and deep in the back. is there. In addition, the depth of field D has a characteristic that it becomes deeper as the shooting distance becomes longer, and becomes deeper as the aperture of the diaphragm becomes smaller.
したがって、被写界深度Dよりも手前、または奥にずれた範囲の被写体ではピントが合わずボケが生じることとなるが、その度合は被写界深度Dの手前側、及び奥側の限界位置からの距離に依存しており、限界位置に近いほど小さくなる。つまり限界位置からある程度の範囲内であれば、ピントが完全に合わなくとも(合焦精度が低くとも)、撮影された画像の使用目的によっては何ら問題は生じることがない。 Accordingly, the subject in the range shifted to the front or back of the depth of field D will be out of focus and blur will occur. However, the extent of this is the limit position on the near side and the far side of the depth of field D. Depends on the distance from, and the closer to the limit position, the smaller. In other words, as long as it is within a certain range from the limit position, no problem occurs depending on the purpose of use of the photographed image even if the focus is not completely achieved (even if the focusing accuracy is low).
前述した被写界深度レベルは、上記観点に基づき撮影画像の主要被写体(人物)部分に最低限確保すべき合焦精度を示すものであって、例えば記録する画像サイズに応じて自動的に設定しておいたり、設定可能な複数のレベルの中からユーザーに撮影画像の使用目的に応じて選択させておいたりする。許容合焦範囲dは、上記の被写界深度レベルに応じた撮影距離範囲であり、図4(b)に示したように被写界深度Dよりも深い範囲である。 The depth-of-field level described above indicates the focusing accuracy that should be ensured at the minimum in the main subject (person) portion of the photographed image based on the above viewpoint, and is automatically set according to the size of the image to be recorded, for example. The user can select from a plurality of levels that can be set according to the purpose of use of the photographed image. The allowable focus range d is a shooting distance range corresponding to the above-mentioned depth of field, and is a range deeper than the depth of field D as shown in FIG.
そして、ステップS3では、現在のズーム倍率、絞り値、許容する被写界深度レベルに対応するとともに、撮影距離を近距離から遠距離に変化させたとき、その奥側の限界位置が図示したように無限遠となる許容合焦範囲dの手前側の限界位置に相当する撮影距離である近点Lを所定の演算式を用いて演算により取得する。 In step S3, the current zoom magnification, aperture value, and allowable depth of field level, as well as the limit position on the far side when the shooting distance is changed from a short distance to a long distance, are illustrated. The near point L, which is the photographing distance corresponding to the limit position on the near side of the allowable focusing range d at infinity, is obtained by calculation using a predetermined calculation formula.
引き続き、ステップS4では、現在のズーム倍率と許容合焦範囲dの近点Lとに基づき、フレーム毎に撮像される画像(以下、フレーム画像)から前記顔検出部30によって検出すべき顔の最小サイズ、つまり顔部分に対応する領域の最小サイズを決定する。ここで決定する最小サイズは、撮影対象である人物までの距離が許容合焦範囲dの近点Lであると仮定したときのフレーム画像内における顔の最小サイズであり、具体的には以下のようにして決定する。
Subsequently, in step S4, based on the current zoom magnification and the near point L of the allowable focusing range d, the minimum face to be detected by the
すなわち一般的な人物の顔の大きさの最小サイズは既知である一方、フレーム画像内における顔のサイズは、ズーム倍率が大きいほど、また撮影距離が短い(近い)ほど大きくなり、逆にズーム倍率が小さいほど、また撮影距離が長い(遠い)ほど小さくなる。図5はそれを示した図であって、ズーム倍率が最大(図の例では5倍)で、かつ撮影距離が最短(最短撮影距離、図の例では1m)のときのフレーム画像内における顔のサイズを基準(100%)とした場合における、任意のズーム倍率と撮影距離との組合せに応じたフレーム画像内における顔のサイズの変化を示した図である。 That is, while the minimum size of a general human face is known, the face size in a frame image increases as the zoom magnification increases and the shooting distance decreases (closer), and conversely the zoom magnification. Is smaller and the shooting distance is longer (far). FIG. 5 shows this, and the face in the frame image when the zoom magnification is the maximum (5 in the example in the figure) and the shooting distance is the shortest (the shortest shooting distance, 1 m in the example in the figure). FIG. 6 is a diagram showing a change in the size of a face in a frame image according to a combination of an arbitrary zoom magnification and a shooting distance when the size of the image is used as a reference (100%).
そして、ステップS4では、上記の関係に基づき用意されている、一般的な人物の顔の大きさの最小サイズを固定値とし、かつ現在のズーム倍率と許容合焦範囲dの近点Lを変数とする所定の関数式を用いて前述した顔の最小サイズを決定(演算)する。 In step S4, the minimum size of the general human face size prepared based on the above relationship is set as a fixed value, and the current zoom magnification and the near point L of the allowable focusing range d are set as variables. The minimum face size described above is determined (calculated) using a predetermined function formula.
その後、CPU23は、逐次取得されるフレーム画像から検出すべき顔のカレントサイズを設定可能な最大サイズに設定した後(ステップS5)、前述したパターンマッチングによる顔検出を行わせる。すなわち、前記顔検出部30にフレーム画像の各部を対象とし、顔パターン情報との特徴点の一致度を取得させる(ステップS6)。そして、上記一致度が基準以上でなければ(ステップS7でNO)、検出すべき顔のカレントサイズを減少させるとともに(ステップS8)、カレントサイズがステップS4で決定した最小サイズ以上であれば(ステップS9でNO)、そのカレントサイズで前記一致度を再び取得する。
Thereafter, the
これ以後、顔検出部30に、検出すべき顔のカレントサイズの減少、及び特徴点の一致度の取得を繰り返し行わせるとともに(ステップS6〜S8)、その間に検出すべき顔のカレントサイズを減少させたとき、それがステップS4で決定した最小サイズよりも小さくなった場合には(ステップS9でYES)、その時点で直ちに顔検出動作を打ち切り、図3のステップS18へ進む。
Thereafter, the
ステップS18では、フォーカスレンズ6を、前述した現在のズーム倍率、絞り値、許容する被写界深度レベルに対応するとともに、奥側の限界位置が無限遠となる許容合焦範囲dが得られる位置、つまり許容合焦範囲dの近点Lから無限遠までの範囲内の全ての被写体にピントが合うようになる位置へ移動する。
In step S18, the
その後、シャッターキーが全押しされることなく、その半押し状態が解除された場合には(ステップS19がNO、ステップS20でYES)、前述したステップS2へ戻り、前述した処理を繰り返す。また、シャッターキーが全押しされたら(ステップS19でYES)、それに応答して撮影及び、撮影画像の記録処理を行い(ステップS21)、人物撮影モードによる1回の撮影動作を完了する。 Thereafter, when the half-pressed state is released without fully pressing the shutter key (NO in step S19, YES in step S20), the process returns to the above-described step S2 and the above-described processing is repeated. If the shutter key is fully pressed (YES in step S19), in response to this, shooting and shooting image recording processing are performed (step S21), and one shooting operation in the person shooting mode is completed.
一方、検出すべき顔のカレントサイズがステップS4で決定した最小サイズよりも小さくなる以前の段階で前記一致度が基準以上となったら(ステップS7でYES)、つまりフレーム画像内のいずれかの位置に、その時点で設定されているカレントサイズの顔部分が検出できたら、その顔部分に、後述するAF動作に際してコントラスト情報に基づくAF評価値の取得対象となるフォーカス枠、つまりフォーカス検出エリアを設定する(ステップS10)。なお、このときには、フォーカス枠を前記液晶モニタに表示中のスルー画像上にも表示させる。 On the other hand, if the degree of coincidence exceeds a reference level before the current size of the face to be detected becomes smaller than the minimum size determined in step S4 (YES in step S7), that is, any position in the frame image If a face portion of the current size set at that time can be detected, a focus frame, that is, a focus detection area, for which an AF evaluation value based on contrast information is acquired in the AF operation described later is set for the face portion. (Step S10). At this time, the focus frame is also displayed on the through image being displayed on the liquid crystal monitor.
引き続き、図3に示したようにCPU23は、まず、フォーカスサーチ範囲(フォーカスレンズ6の移動範囲)の遠点側の限界位置を、前述した許容合焦範囲dの近点Lに応じた位置に設定する(ステップS11)。次に、フォーカスレンズ6をフォーカスサーチ範囲の近点側の初期位置へ移動し(ステップS12)、前述した顔部分に設定したフォーカス枠、または画面中央部に設定したフォーカス枠を対象としてAF評価値を取得する(ステップS13)。
Subsequently, as shown in FIG. 3, the
そして、AF評価値のピークが確認できなければ(ステップS14でNO)、フォーカスレンズ6を遠点側へ1ステップ分移動させるとともに(ステップS15)、移動後の位置がステップS12で設定した限界位置を超えていなければ(ステップS16でNO)、AF評価値を再び取得する(ステップS13)。
If the AF evaluation value peak cannot be confirmed (NO in step S14), the
これ以後は、フォーカスレンズ6の移動、及びAF評価値の取得、AF評価値のピーク確認を繰り返し(ステップS13〜S15)、その間にAF評価値のピークが確認できたら(ステップS14でYES)、つまり検出した人物の顔部分にピントがあったと判断できたら、フォーカスレンズ6をその位置に固定する(ステップS17)。
Thereafter, the movement of the
また、フォーカスレンズ6を遠点側へ1ステップ分移動させたとき、その位置がステップS12で設定した遠点側の限界位置を超える場合には(ステップS16でYES)、その時点で直ちに通常のAF処理を打ち切り、フォーカスレンズ6を、前述した現在のズーム倍率、絞り値、許容する被写界深度レベルに対応するとともに、奥側の限界位置が無限遠となる許容合焦範囲dが得られる位置へ移動し、許容合焦範囲dの近点Lから無限遠までの範囲内の全ての被写体にピントが合う状態とする(ステップS18)。
When the
その後は、前述したようにシャッターキーが全押しされることなく、その半押し状態が解除された場合には(ステップS19がNO、ステップS20でYES)、前述したステップS2へ戻り、前述した処理を繰り返す。また、シャッターキーが全押しされたら(ステップS19でYES)、それに応答して撮影及び、撮影画像の記録処理を行い(ステップS21)、人物撮影モードによる1回の撮影動作を完了する。 Thereafter, as described above, when the shutter key is not fully pressed and the half-pressed state is released (step S19 is NO, step S20 is YES), the process returns to the above-described step S2, and the processing described above is performed. repeat. If the shutter key is fully pressed (YES in step S19), in response to this, shooting and shooting image recording processing are performed (step S21), and one shooting operation in the person shooting mode is completed.
以上のように人物撮影モードでは、逐次撮像されるフレーム画像において任意の人物の顔を検出し、検出した顔部分にフォーカス枠を設定してコントラスト検出方式によるAF処理を行うことにより、人物の顔部分に自動的にピント合わせを行うことができる。 As described above, in the human photographing mode, a human face is detected by detecting an arbitrary human face in sequentially captured frame images, setting a focus frame on the detected face portion, and performing AF processing using a contrast detection method. You can focus automatically on the part.
その際、顔検出処理においては、前述したようにフレーム画像において検出すべき顔の最小サイズを、撮影対象である人物までの距離が無限遠を含む許容合焦範囲dの近点Lであると仮定したときの、フレーム画像内におけるズーム倍率に応じた顔の最小サイズに設定するようにした。つまり検出すべき顔の最小サイズをそのときの撮影条件に応じた光学特性に基づき決めたサイズに制限するようにした。よって、フレーム画像から必要以上に小さな顔を検出するための処理を削減することにより、顔検出に要する処理時間を短縮することができ、その結果、ピント合わせを高速に行うことができる。 At that time, in the face detection process, as described above, the minimum size of the face to be detected in the frame image is the near point L of the allowable in-focus range d including the infinite distance to the person to be photographed. The minimum face size is set according to the zoom magnification in the frame image. In other words, the minimum size of the face to be detected is limited to a size determined based on the optical characteristics according to the photographing conditions at that time. Therefore, by reducing the processing for detecting a face smaller than necessary from the frame image, the processing time required for face detection can be shortened, and as a result, focusing can be performed at high speed.
また、フォーカス枠を設定した後のAF処理においては、前述したようにフォーカスサーチ範囲(フォーカスレンズ6の移動範囲)の遠点側の限界位置を、奥側の限界位置が無限遠となる許容合焦範囲dの近点Lに応じた位置に設定して通常のAF制御を実施し、つまりフォーカスサーチ範囲の遠点側の限界位置をそのときの撮影条件に応じた光学特性に基づき決めた制限した状態でピント合わせを行う一方、ピントが合った状態が確認できない場合(AF評価値のピークが確認できない場合)には、フォーカスレンズ6を、奥側の限界位置が無限遠となる許容合焦範囲dが得られる位置へ移動することにより、許容合焦範囲dの近点Lから無限遠までの範囲の被写体の全てにピントが合った状態を確保するようにした。よって、AF処理時におけるフォーカスサーチ範囲を削減することにより、AF処理それ自体に要する時間を短縮することができ、これによってもピント合わせを高速に行うことができる。
Further, in the AF processing after setting the focus frame, as described above, the limit position on the far point side of the focus search range (the movement range of the focus lens 6) is set as the allowable limit at which the limit position on the far side becomes infinity. A normal AF control is performed by setting the position in accordance with the near point L of the focus range d, that is, the limit position determined based on the optical characteristics according to the shooting conditions at that time in the far point side of the focus search range. While focusing is performed in the focused state, if the focused state cannot be confirmed (when the peak of the AF evaluation value cannot be confirmed), the
ここで、本実施形態においては、前述したフォーカスサーチ範囲の遠点側の限界位置を、奥側の限界位置が無限遠となる許容合焦範囲dの近点Lに応じた位置に設定したが、これに限らず、上記近点Lよりも無限遠側の撮影距離であれば任意の撮影距離に対応する位置に設定してもよい。ただし、その場合には、AF処理それ自体に要する時間の短縮効果は、本実施形態に比べて低下することとなる。 Here, in the present embodiment, the limit position on the far point side of the focus search range described above is set to a position corresponding to the near point L of the allowable focusing range d where the limit position on the back side is infinity. However, the present invention is not limited to this, and a position corresponding to an arbitrary shooting distance may be set as long as the shooting distance is at infinity from the near point L. In this case, however, the effect of shortening the time required for the AF process itself is reduced as compared with the present embodiment.
また、本実施形態においては、顔検出処理において検出すべき顔の最小サイズや、通常のAF制御時におけるフォーカスサーチ範囲の遠点側の限界位置を、奥側の限界位置が無限遠となる許容合焦範囲dであって、現在のズーム倍率と絞り値と許容する被写界深度レベルに応じた撮影処理範囲の近点Lに基づいて設定するようにしたが、許容合焦範囲dについては、それに代えて現在のズーム倍率と絞り値とに応じた被写界深度Dを用いることもできる。つまり許容する被写界深度レベルを最大レベルとしてもよい。 In the present embodiment, the minimum size of the face to be detected in the face detection process, the limit position on the far point side of the focus search range during normal AF control, and the limit position on the far side are allowed to be infinite. The in-focus range d is set based on the near point L of the imaging processing range in accordance with the current zoom magnification, aperture value, and allowable depth of field. Alternatively, the depth of field D according to the current zoom magnification and aperture value can be used. That is, the allowable depth of field may be set to the maximum level.
ただし本実施形態のように許容合焦範囲dを用いた方が、顔検出処理において検出すべき顔のサイズ幅をより狭くすることができ、また通常のAF制御時におけるフォーカスサーチ範囲をより狭くすることができるため、ピント合わせをより高速に行うことができる。 However, using the allowable focus range d as in this embodiment can narrow the face size width to be detected in the face detection process, and the focus search range during normal AF control is narrower. Therefore, focusing can be performed at a higher speed.
また、本実施形態においては、顔検出処理と、顔検出処理により検出した顔部分をフォーカス枠とするAF処理との双方に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、顔検出を伴わないコントラスト検出方式によるAF処理のみを行う場合にも適用することができ、その場合であっても、AF処理それ自体に要する時間を短縮することができ、任意の主要被写体に対するピント合わせを高速に行うことが可能となる。 In the present embodiment, the case where the present invention is applied to both the face detection process and the AF process using the face portion detected by the face detection process as a focus frame has been described. The present invention can also be applied to the case where only AF processing using a contrast detection method that is not accompanied is performed, and even in such a case, the time required for AF processing itself can be reduced, and focusing on an arbitrary main subject can be performed at high speed. Can be performed.
また、顔検出処理を行い、検出した顔部分をフォーカス枠とするAF処理を行う場合については以下のようにしてもよい。すなわち顔検出処理のみを本実施形態と同様に行い、AF処理についてはフォーカスサーチ範囲を制限しない通常のAF処理を行うようにしたり、顔検出処理については検出すべき顔の最小サイズを特に制限しない通常の処理を行うものとし、AF処理のみを本実施形態と同様の処理とするようにしたりしても構わない。すなわち前者の場合には顔検出処理の高速化によってピント合わせを高速に行うことができ、後者の場合にはAF処理それ自体の高速化によってピント合わせを高速に行うことができる。 In addition, the face detection process may be performed and the AF process using the detected face portion as a focus frame may be performed as follows. That is, only face detection processing is performed in the same manner as in the present embodiment, and normal AF processing that does not limit the focus search range is performed for AF processing, and the minimum size of the face to be detected is not particularly limited for face detection processing. Ordinary processing may be performed, and only AF processing may be the same processing as in the present embodiment. That is, in the former case, focusing can be performed at high speed by increasing the speed of the face detection process, and in the latter case, focusing can be performed at high speed by increasing the speed of the AF process itself.
また、本実施形態においては、顔検出処理において検出すべき顔のサイズを変化させる繰り返し処理と、AF処理においてフォーカスレンズの位置を変化させる繰り返し処理とを別々のタイミングで実行し、顔検出処理により顔部分をいったん検出した後、検出した顔部分をフォーカス検出エリアに設定してAF動作を行うものについて説明したが、これとは別に以下のようにしてもよい。 In this embodiment, the iterative process for changing the size of the face to be detected in the face detection process and the iterative process for changing the position of the focus lens in the AF process are executed at different timings. In the above description, the face portion is detected once, and then the detected face portion is set as a focus detection area and the AF operation is performed. Alternatively, the following may be performed.
すなわち、AF処理と顔検出処理とを同時に実行し、AF処理においてフォーカスレンズの位置を変化させる繰り返し処理の中において、フォーカスレンズを各位置に移動する毎に、検出すべき顔のサイズを指定された全範囲で変化させる顔検出処理を行い、その間、AF評価値がピークとなる以前であっても顔検出に成功したら、その時点における顔のカレントサイズとズーム倍率とに基づいて撮影距離(被写体距離)を特定し、特定した撮影距離に対応する位置にフォーカスレンズ6を直ちに移動させ、その位置にフォーカスレンズ6を固定させるようにしてもよい。その場合、予め任意のズーム倍率と任意の顔サイズとに対応する撮影距離を示す距離取得テーブルを用意しておくとともに、CPU23を本発明の特定手段として機能させ、CPU23に上記距離取得テーブルから撮影距離を特定させるようにすればよい。
That is, the AF process and the face detection process are executed at the same time, and in the repetitive process of changing the position of the focus lens in the AF process, the face size to be detected is designated each time the focus lens is moved to each position. In the meantime, if face detection is successfully performed even before the AF evaluation value reaches its peak, the shooting distance (subject) is determined based on the current face size and zoom magnification. Distance) is specified, the
また、本実施形態では、シャッターキーが半押しされたことに応答し顔検出処理を行う場合について説明したが、顔検出処理はシャッターキーが半押しされる以前から繰り返し行うようにしても構わない。 In the present embodiment, the case where the face detection process is performed in response to the shutter key being half-pressed has been described. However, the face detection process may be repeatedly performed before the shutter key is half-pressed. .
また、本実施形態においては、フォーカス枠の設定に先立つ顔検出処理において任意の人物の顔部分を検出するようにしたが、これに限らず、予め特定人物の顔画像を記憶しておき、フォーカス枠の設定に先立つ顔検出処理では上記顔画像とのパターンマッチングによる個体識別を含む顔検出を行うようにしてもよい。 In the present embodiment, the face portion of an arbitrary person is detected in the face detection process prior to the setting of the focus frame. However, the present invention is not limited to this. In face detection processing prior to frame setting, face detection including individual identification by pattern matching with the face image may be performed.
また、ここでは本発明を一般的な構成を有するデジタルカメラに適用する場合について説明したが、これに限らず、本発明はコントラスト検出方式のように画像情報に基づいたフォーカス制御が可能であれば、例えば携帯電話端末等の他の情報機器に内蔵されたデジタルカメラや、デジタルビデオカメラ等の他のカメラ装置にも適用することができる。 Although the present invention has been described with reference to a case where the present invention is applied to a digital camera having a general configuration, the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited to this as long as focus control based on image information is possible as in a contrast detection method. For example, the present invention can also be applied to other camera devices such as a digital camera built in another information device such as a mobile phone terminal or a digital video camera.
1 レンズブロック
5 ズームレンズ
6 フォーカスレンズ
19 CCD
23 CPU
28 画像記録部
29 レンズコントロールブロック
30 顔検出部
31 フラッシュメモリ
A 被写体
D 被写界深度
d 許容合焦範囲
L 近点
1
23 CPU
28
Claims (12)
この撮像手段により取得される画像情報に基づき、合焦位置の制御に要する所定情報を、所定のパラメータの値を変化させながら繰り返し検出する検出手段と、
この検出手段により検出された所定情報に基づき合焦位置を自動調整する調整手段と、
前記検出手段が所定情報を検出する際の検出条件として、前記所定のパラメータの値の変化範囲を、光学特性を決める現在の撮影条件に応じた範囲とする検出条件を設定する検出条件設定手段と
を備えたことを特徴とする合焦位置制御装置。 Imaging means for imaging a subject and acquiring image information;
Detection means for repeatedly detecting predetermined information required for controlling the in-focus position while changing the value of a predetermined parameter based on image information acquired by the imaging means;
Adjusting means for automatically adjusting the in-focus position based on the predetermined information detected by the detecting means;
A detection condition setting means for setting a detection condition in which the change range of the value of the predetermined parameter is set to a range according to a current photographing condition for determining optical characteristics as a detection condition when the detection means detects the predetermined information; An in-focus position control device comprising:
前記制御手段は、前記検出条件設定手段により設定された検出条件に従った前記検出手段による検出動作で前記所定情報が検出された場合、前記特定手段により特定される被写体距離に応じた位置へフォーカスレンズを移動させる合焦位置の調整動作を前記調整手段に行わせることを特徴とする請求項3記載の合焦位置制御装置。 The detecting means further comprises a specifying means for specifying a subject distance based on a value of a predetermined parameter set when the predetermined information is detected according to the detection condition set by the detection condition setting means;
When the predetermined information is detected by the detection operation by the detection unit according to the detection condition set by the detection condition setting unit, the control unit focuses on a position corresponding to the subject distance specified by the specifying unit. The in-focus position control apparatus according to claim 3, wherein the adjusting means performs an adjustment operation of an in-focus position for moving the lens.
前記調整手段は、前記検出手段により検出された前記領域情報により示される顔部分に対応する領域をフォーカス検出エリアとして合焦位置を自動調整し、
前記検出条件設定手段は、前記検出手段が前記領域情報を検出する際の検出条件として、画角内において検出すべき顔部分に対応する領域の大きさの範囲を設定する
ことを特徴とする請求項1乃至7いずれか記載の合焦位置制御装置。 The detection means detects, as the predetermined information, area information indicating an area corresponding to a human face part in an image based on the image information acquired by the imaging means,
The adjustment means automatically adjusts the in-focus position using a region corresponding to the face portion indicated by the region information detected by the detection unit as a focus detection area,
The detection condition setting means sets a size range of an area corresponding to a face portion to be detected within an angle of view as a detection condition when the detection means detects the area information. Item 8. The focusing position control device according to any one of Items 1 to 7.
前記調整手段は、前記フォーカスレンズの位置を前記検出手段により検出されたAF評価値がピークとなる特定位置に制御することにより合焦位置を自動調整し、
前記検出条件設定手段は、前記検出手段が前記AF評価値を検出する際の検出条件として、前記フォーカスレンズの移動範囲を設定する
ことを特徴とする請求項2乃至7いずれか記載の合焦位置制御装置。 The detection means detects an AF evaluation value based on image information acquired by the imaging means as the predetermined information while moving a focus lens,
The adjusting means automatically adjusts the in-focus position by controlling the position of the focus lens to a specific position where the AF evaluation value detected by the detecting means reaches a peak,
The in-focus position according to any one of claims 2 to 7, wherein the detection condition setting unit sets a moving range of the focus lens as a detection condition when the detection unit detects the AF evaluation value. Control device.
設定した検出条件に従って、撮像手段により取得された画像情報に基づき合焦位置の制御に要する所定情報を、所定のパラメータの値を変化させながら繰り返し検出する工程と、
検出した所定情報に基づき合焦位置を自動調整する工程と
を備えたことを特徴とする合焦位置制御方法。 A step of setting detection conditions according to the current shooting conditions for determining optical characteristics;
A step of repeatedly detecting predetermined information required for controlling the in-focus position based on the image information acquired by the imaging means according to the set detection condition while changing the value of the predetermined parameter;
And a step of automatically adjusting the in-focus position based on the detected predetermined information.
撮像手段により取得された画像情報に基づき、合焦位置の制御に要する所定情報を、所定のパラメータの値を変化させながら繰り返し検出する検出手段と、
この検出手段により検出された所定情報に基づき合焦位置を自動調整する調整手段と、
前記検出手段が所定情報を検出する際の検出条件を、光学特性を決める現在の撮影条件に応じて設定する検出条件設定手段と
して機能させるための合焦位置制御プログラム。 Computer
Detecting means for repeatedly detecting predetermined information required for controlling the in-focus position based on image information acquired by the imaging means while changing a value of a predetermined parameter;
Adjusting means for automatically adjusting the in-focus position based on the predetermined information detected by the detecting means;
An in-focus position control program for causing detection conditions when the detection means detects predetermined information to function as detection condition setting means for setting the detection conditions according to the current shooting conditions that determine optical characteristics.
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