JP2021096320A - 制御装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 被写体が移動している場合であっても精度良くピントを合わせること。【解決手段】 焦点検出範囲設定部１１７は、特定被写体の移動量が閾値より小さい場合は前記特定の被写体に対応する領域を含む複数の前記焦点検出領域から構成される前記焦点検出範囲を設定する。焦点検出範囲設定部１１７は、特定被写体の移動量が閾値以上であった場合には、特定の被写体に対応する領域を含む複数の焦点検出領域と、当該複数の焦点検出領域に対して前記移動方向にある焦点検出領域と、を含む前記焦点検出範囲を設定することを特徴とする制御装置。【選択図】 図９

Description

本発明は、移動している被写体への焦点検出範囲の設定に関する。

カメラ等の撮像装置で利用されるオートフォーカス（ＡＦ）方式の１つに、撮像素子から取得された信号を利用して位相差検出方式の焦点検出を行う撮像面位相差ＡＦがある。撮像面位相差ＡＦ可能な撮像素子の構成として、各画素部において１つのマイクロレンズに対応して複数のフォトダイオードを備えることにより、各フォトダイオードにおいて撮影光学系の異なる瞳領域を通過した光を受光する構成が知られている。この構成により、各フォトダイオードからの信号を用いて相関演算を行うことで焦点検出が可能となるとともに、複数のフォトダイオードの信号を合成して撮像信号を取得することができる。

一方、カメラ等の撮像装置は顔検出機能を備えるものがあり、顔の座標等を検出しＡＦの対象領域とする技術がある。

特開２０１７‐１２９７８８号公報 特開２００８‐１０９３３６号公報

しかしながら、顔検出処理は演算量が多く、処理遅延またはシステム上の制約により、顔検出処理をしたフレームと焦点検出領域を設定したフレームが一致しないことがある。焦点検出領域が顔の内側だけなど狭い範囲の場合、顔が画面上を移動していると顔検出処理をしたフレームと焦点検出領域を設定したフレーム間で顔の位置が異なるため、顔と異なる位置に焦点検出領域が設定されてしまう。逆に、焦点検出領域が広い場合は顔が画面上を移動して焦点検出領域と異なる位置にあったとしても顔の焦点検出を行えるが、顔以外の焦点検出結果も増加することで顔の焦点検出結果の選択が困難になってしまう。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、被写体が移動している場合であっても精度良くピントを合わせることができる制御装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面は、フォーカスレンズを含む被写体からの光を結像するための撮像光学系と、結像された光を光電変換して電気信号に変換して出力する撮像素子と、前記撮像素子から出力された電気信号に基づいての特定の被写体の座標を検出する被写体検出手段と、被写体の平面方向の移動量と移動方向とを算出する算出手段と、複数の焦点検出領域によって構成される焦点検出範囲を設定する設定手段と、前記焦点検出範囲に基づいて焦点検出結果を得る焦点検出手段と、前記焦点検出手段による焦点検出の結果に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段と、を有し、前記設定手段は、前記移動量が閾値より小さい場合は前記特定の被写体に対応する領域を含む複数の前記焦点検出領域から構成される前記焦点検出範囲を設定し、前記設定手段は、前記移動量が閾値以上であった場合には、前記特定の被写体に対応する領域を含む複数の焦点検出領域と、当該複数の焦点検出領域に対して前記移動方向にある焦点検出領域と、を含む前記焦点検出範囲を設定するよう構成したことを特徴とする。

本発明によれば、被写体が移動している場合であっても精度良くピントを合わせることができる。

焦点調節装置を含むビデオカメラの構成を示すブロック図 ビデオカメラで用いられる撮像素子の画素配列の概略図 ビデオカメラで用いられる撮像素子の画素構成の概略平面図と概略断面図 ビデオカメラで用いられる撮像素子の画素と瞳分割領域との対応を説明するための図 ビデオカメラで用いられる結像光学系と撮像素子における瞳分割を説明するための図 ビデオカメラで用いられる撮像素子からの画素信号から生成される第１の焦点検出信号および第２の焦点検出信号に基づく像の焦点検出結果と像ずれ量の関係を示す図 全体の処理を説明するフローチャート 顔の移動量と移動方向計算を説明するための図 焦点検出範囲設定処理を説明するフローチャート 顔の移動量に応じた焦点検出範囲設定を説明する図 焦点検出領域設定を説明するフローチャート 顔の移動量に応じて設定された焦点検出範囲と焦点検出領域との関係を説明する図 焦点検出結果選択処理を説明するフローチャート 焦点検出結果選択を説明する図 選択対象方向判断処理を説明するフローチャート

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

以下、本発明の第１の実施例を説明する。図１は、本実施例における焦点調節装置を含むビデオカメラ（撮像装置）の構成を示す。なお、本実施例では、撮像面位相差方式の焦点検出結果に応じて焦点検出領域を変更し焦点調節動作を行うビデオカメラについて説明するが、デジタルスチルカメラ等の他の撮像装置や、他の焦点検出方式も適用できる。

図１において、第１固定レンズ１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、第２固定レンズ１０４、及びフォーカスコンペンセータレンズ１０５により、被写体からの光を結像するための撮像光学系が構成されている。変倍レンズ１０２は光軸方向に移動して変倍動作を行う。また、フォーカスコンペンセータレンズ１０５（以下、フォーカスレンズ）は変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能と焦点調節機能とを兼ね備えている。

光電変換素子としての撮像素子１０６は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサと周辺部を備えて構成され、撮像光学系を通過した光が結像して形成された被写体像を光電変換して電気信号を出力する。

ここで、本実施例の撮像装置が有する撮像素子１０６の画素配列の概略図を図２に示す。同図は、本第１の実施例で用いられる撮像素子としての２次元ＣＭＯＳセンサの画素配列を、撮像画素の４列×４行の範囲で（焦点検出画素の配列としては８列×４行の範囲）で示している。本実施例では、図２に示した２列×２行の画素群２００は、Ｒ（赤）の分光感度を有する画素２００Ｒが図の左上の位置に、Ｇ（緑）の分光感度を有する画素２００Ｇが右上と左下の位置に、Ｂ（青）の分光感度を有する画素２００Ｂが右下の位置に配置されている。さらに、各画素は２列×１行に配列された第１の焦点検出画素２０１と第２の焦点検出画素２０２により構成されている。撮像素子１０６は、図２に示す４列×４行の撮像画素（８列×４行の焦点検出画素）を撮像面上に多数配置し、撮像画像信号および焦点検出信号の取得を可能としている。

図２に示す撮像素子の１つの画素２００Ｇを、撮像素子の受光面側（＋ｚ側）から見た平面図を図３（ａ）に示し、図３（ａ）のａ−ａ断面を−ｙ側から見た断面図を図３（ｂ）に示す。図３に示すように、本実施例の画素２００Ｇでは、各画素の受光面側に入射光を集光するためのマイクロレンズ３０５が形成され、ｘ方向にＮＨ分割（２分割）、ｙ方向にＮＶ分割（１分割）された光電変換部３０１と光電変換部３０２が形成される。光電変換部３０１と光電変換部３０２が、それぞれ、第１の焦点検出画素２０１と第２の焦点検出画素２０２に対応する。各画素には、マイクロレンズ３０５と、光電変換部３０１および光電変換部３０２との間に、カラーフィルター３０６が形成される。また、必要に応じて、副画素毎にカラーフィルターの分光透過率を変えても良いし、カラーフィルターを省略しても良い。

図３に示した画素２００Ｇに入射した光は、マイクロレンズ３０５により集光され、カラーフィルター３０６で分光されたのち、光電変換部３０１と光電変換部３０２で受光される。光電変換部３０１と光電変換部３０２では、光電変換により、受光量に応じて電子とホールが対生成し、空乏層で分離された後、負電荷の電子はｎ型層（不図示）に蓄積される。一方、ホールは定電圧源（不図示）に接続されたｐ型層を通じて撮像素子外部へ排出される。光電変換部３０１と光電変換部３０２のｎ型層（不図示）に蓄積された電子は、転送ゲートを介して、静電容量部（ＦＤ）（不図示）に転送され、電圧信号に変換されて画素信号として出力される。

図３に示した本実施例の画素構造と瞳分割との対応関係を図４に示す。図３（ａ）に示した本第１の実施例の画素構造のａ−ａ断面を＋ｙ側から見た断面図と結像光学系の射出瞳面を示す。図４では、射出瞳面の座標軸と対応を取るために、断面図のｘ軸とｙ軸を図３に対して反転させている。なお、図４において、図３と同様の部分は同じ符号を付して示す。図４に示すように、第１の焦点検出画素２０１の第１の瞳部分領域４０１は、重心が−ｘ方向に偏心している光電変換部３０１の受光面と、マイクロレンズによって、概ね、共役関係になっており、第１の焦点検出画素２０１で受光可能な瞳領域を表している。第１の焦点検出画素２０１の第１の瞳部分領域４０１は、瞳面上で＋ｘ側に重心が偏心している。図４で、第２の焦点検出画素２０２の第２の瞳部分領域４０２は、重心が＋ｘ方向に偏心している光電変換部３０２の受光面と、マイクロレンズによって、概ね、共役関係になっており、第２の焦点検出画素２０２で受光可能な瞳領域を表している。第２の焦点検出画素２０２の第２の瞳部分領域４０２は、瞳面上で−ｘ側に重心が偏心している。また、図４で、瞳領域４００は、光電変換部３０１と光電変換部３０２（第１の焦点検出画素２０１と第２の焦点検出画素２０２）とを合わせた際の画素２００Ｇ全体で受光可能な瞳領域である。

本実施例の撮像素子とマイクロレンズ（瞳分割手段）による瞳分割との対応関係の概略を図５に示す。射出瞳４１０の第１の瞳部分領域４０１と第２の瞳部分領域４０２の異なる瞳部分領域を通過した光束は、撮像素子の各画素に、それぞれ、異なる角度で入射し、２×１分割された第１の焦点検出画素２０１と第２の焦点検出画素２０２で受光される。なお、本実施例では、瞳領域が水平方向に２つに瞳分割されている例を示しているが、必要に応じて、垂直方向に瞳分割を行っても良い。

上述のように、本実施例で用いる撮像素子は、結像光学系の第１の瞳部分領域を通過する光束を受光する第１の焦点検出画素と、第１瞳部分領域と異なる結像光学系の第２の瞳部分領域を通過する光束を受光する第２の焦点検出画素を有する。また、結像光学系の第１の瞳部分領域と第２の瞳部分領域を合わせた瞳領域を通過した光束を受光する撮像画素の配列も有する。本実施例の撮像素子では、それぞれの撮像画素が第１の焦点検出画素と第２の焦点検出画素から構成されている。しかし、必要に応じて、撮像画素と第１の焦点検出画素、第２の焦点検出画素を個別の画素構成とし、撮像画素配列の一部に、第１の焦点検出画素と第２の焦点検出画素を部分的に配置する構成としても良い。

本実施例では、撮像素子の各画素の第１の焦点検出画素２０１の受光信号を集めて第１の焦点検出信号を生成し、各画素の第２の焦点検出画素２０２の受光信号を集めて第２の焦点検出信号を生成して焦点検出を行う。また、撮像素子の画素毎に、第１の焦点検出画素２０１と第２の焦点検出画素２０２の信号を加算することで、有効画素数Ｎの解像度の撮像信号（撮像画像）を生成する。

ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７は、撮像素子１０６の出力をサンプリングし、ゲインを調整する。カメラ信号処理回路１０８は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７からの出力信号に対して各種の画像処理を施し、撮像信号を生成する。モニタ１０９は、ＬＣＤ等により構成され、カメラ信号処理回路１０８からの撮像信号に加え、カメラの撮影モードに関する情報、焦点検出に用いられる領域（焦点検出領域）の目安となるＡＦ枠などの表示等を表示する。記録装置１１０は、カメラ信号処理回路１０８からの撮像信号を磁気テープ、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録する。

フォーカシング駆動源１１１は、焦点調節のためにフォーカスレンズ１０５を光軸方向に移動させるための駆動源であり、ステッピングモータ、ＤＣモータ、振動型モータ、及びボイスコイルモータ等のアクチュエータにより構成される。

ＡＦゲート１１２は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７からの全画素の出力信号のうち、後述する焦点検出範囲設定部１１７により設定された複数の焦点検出領域に対応する第１の焦点検出信号および第２の焦点検出信号を通す。ＡＦ信号処理回路１１３は、ＡＦゲート１１２を通過した２つの焦点検出信号を基に相関演算を行い、それぞれの焦点検出領域ごとに像ずれ量と信頼性情報（二像一致度、二像急峻度、コントラスト情報、飽和情報、キズ情報等）を算出する。そして、算出した像ずれ量と信頼性情報をカメラマイコン１１４内にある焦点検出演算部１１５へ出力する。カメラマイコン１１４は、後述する焦点検出演算部１１５、フォーカス制御部１１６、焦点検出範囲設定部１１７、被写体検出部１１８を備える。カメラマイコン１１４は、これら構成の動作及びカメラ全体の動作を、カメラマイコン１１４内の不図示のメモリに格納されたプログラムを実行することで制御する。

焦点検出演算部１１５では、後述する位相差方式の焦点検出方法を用いて、ＡＦ信号処理回路１１３にて算出された像ずれ量から、撮像面上での現在の焦点位置と合焦位置とのずれ量、つまり焦点検出結果を算出する。ここで、焦点検出結果はデフォーカス方向を含む。デフォーカス方向は、現在の焦点位置が合焦位置に対してずれている方向であり、焦点状態が至近方向へずれているのか、無限方向にずれているのかを示す情報である。焦点検出演算部１１５で算出された焦点検出結果はフォーカス制御部１１６に入力される。

ここで、本実施例で用いる撮像素子により取得される第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号の像ずれ量と焦点検出結果との関係について説明する。

図６に、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号の焦点検出結果と第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号間の像ずれ量の関係を示す。撮像面５００に本実施例の撮像素子（不図示）が配置され、図４、図５と同様に、結像光学系の射出瞳が、第１の瞳部分領域４０１と第２瞳部分領域４０２に２分割される。なお、図６において、図３から図５と同様な部分は同じ符号を付して示す。

焦点検出結果ｄは、被写体の結像位置から撮像面５００までの距離を大きさ｜ｄ｜としたとき、被写体の結像位置が撮像面より被写体側にある前ピン状態を負（ｄ＜０）、撮像面５００より被写体の反対側にある後ピン状態を正（ｄ＞０）として定義される。被写体の結像位置が撮像面５００（合焦位置）にある合焦状態はｄ＝０である。図６で、被写体６０１は合焦状態（ｄ＝０）の例を示しており、被写体６０２は前ピン状態（ｄ＜０）の例を示している。前ピン状態（ｄ＜０）と後ピン状態（ｄ＞０）を合わせて、デフォーカス状態（｜ｄ｜＞０）とする。

前ピン状態（ｄ＜０）では、被写体６０２からの光束のうち、第１の瞳部分領域４０１を通過した被写体光は、一度、集光した後、光束の重心位置Ｇ１を中心として幅Γ１に広がり、撮像面５００でボケた像となる。第２の瞳部分領域４０２を通過した被写体光についても同様であり、重心位置Ｇ２を中心として幅Γ２に広がったボケた像を形成する。ボケた像は、撮像素子に配列された各画素を構成する第１の焦点検出画素２０１（第２の焦点検出画素２０２）により受光され、第１の焦点検出信号（第２の焦点検出信号）が生成される。よって、第１の焦点検出信号（第２の焦点検出信号）は、撮像面５００上の重心位置Ｇ１（Ｇ２）に、被写体６０２が幅Γ１（Γ２）にボケた被写体像として記録される。被写体像のボケ幅Γ１（Γ２）は、焦点検出結果ｄの大きさ｜ｄ｜が増加するのに伴い、概ね、比例して増加していく。同様に、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号間の被写体像の像ずれ量ｐ（＝光束の重心位置の差Ｇ１−Ｇ２）の大きさ｜ｐ｜も、焦点検出結果ｄの大きさ｜ｄ｜が増加するのに伴い、概ね、比例して増加していく。後ピン状態（ｄ＞０）でも、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号間の被写体像の像ずれ方向が前ピン状態と反対となるが、同様である。

したがって、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号、もしくは、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号を加算した撮像信号の焦点検出結果の大きさが増加するのに伴い、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号間の像ずれ量の大きさが増加する。

本実施例では、上述した第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号の焦点検出結果と像ずれ量の関連性を用いて、位相差方式による焦点検出を行う。位相差方式による焦点検出では、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号を相対的にシフトさせて信号の一致度を表す相関量を計算し、相関（信号の一致度）が良くなるシフト量から像ずれ量を検出する。撮像信号の焦点検出結果の大きさが増加するのに伴い、第１の焦点検出信号と第２の焦点検出信号間の像ずれ量の大きさが増加する関連性から、像ずれ量を焦点検出結果に変換して焦点検出を行う。

フォーカス制御部１１６では、焦点検出演算部１１５で算出された焦点検出結果をフォーカスレンズの駆動量に変換し、フォーカシング駆動源１１１を制御してフォーカスレンズ１０５を移動させ、焦点調節を行うＡＦ制御を実行する。

焦点検出範囲設定部１１７は、撮像領域に対して第１および第２の焦点検出信号を取得する焦点検出範囲を設定する手段である。焦点検出範囲は複数の焦点検出領域によって構成され、焦点検出演算部１１５は各焦点検出領域に対応して焦点検出を実行する。焦点検出範囲設定部１１７は、焦点検出演算部１１５の演算結果に応じて設定する領域を変更する。また、焦点検出範囲設定部１１７は、後述の被写体検出部１１８の検出結果に応じて焦点検出範囲を設定する位置や、焦点検出領域のサイズ（幅・高さ）を設定する。焦点検出範囲設定部１１７は、設定手段の一例である。

被写体検出部１１８は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７からの出力信号に基づいて、被写体の平面方向（光軸方向と直行する平面の方向）の被写体の位置（例えば座標）を検出する。この検出は過去に得られた出力信号や予め記憶した画像との比較による公知のマッチング処理（例えばテンプレートマッチングやヒストグラムマッチング）によって行う。このマッチング処理の対象となる被写体を特定の被写体とも称する。予め顔や人体に対応する画像を記憶させておくことで、特定の被写体として顔や人体を検出することができる。また、被写体検出部１１８は、特定被写体のサイズ（幅・高さ）を検出する。また、被写体検出部１１８は、時系列的に検出し蓄積した被写体の平面方向の被写体の位置の情報を比較することで、被写体の平面方向の移動量を検出する。また、被写体検出部１１８は、焦点検出演算部１１５によって時系列的に得られた複数の焦点検出結果を比較することで、被写体の光軸方向の移動方向が至近方向か無限方向かを判別する。被写体検出部は、被写体検出手段、算出手段、判別手段の一例である。なお、被写体検出部１１８は、カメラ信号処理回路１０８から出力される撮像信号を用いる構成であっても良い。

次に、本実施例の全体の処理の流れについて、図７を用いて説明する。図７は本実施例の特徴とするところの、顔に対応する焦点検出範囲を設定しフォーカスレンズ駆動制御に用いる焦点検出結果を決定するまでの一連の処理の流れを表している。この処理は、カメラマイコン１１４内に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。

まずステップＳ７０１では被写体検出部１１８によって検出された顔の位置と、検出された顔の位置の時系列的な履歴から、顔の平面方向の移動量と移動方向を計算する。本実施例では図８のように最新の１つ前の顔８０１の座標と最新の顔８０２の座標の差分から移動量８０３と移動方向８０４を計算するが、これに限定されるものではない。たとえば複数の顔座標の履歴から移動量の予測曲線を生成し用いても良いし、複数の画像間で比較しベクトルを検出しても良い。

次にステップＳ７０２で焦点検出範囲設定処理を行う。その処理の流れを図９に示す。まずステップＳ９０１で顔の移動量が所定の閾値以上か否かを判断する。顔の移動量が所定の閾値より小さい場合はステップＳ９０２に進み、焦点検出範囲を顔の内側に対応するよう設定する。この場合、焦点検出範囲は図１０（ａ）のように設定されている。

顔の移動量が所定の閾値以上の場合、ステップＳ９０３の焦点検出範囲の計算処理に入る。本実施例では顔の移動量が大きいほど焦点検出範囲を被写体の移動方向へ広くなるよう設定しているが、これに限定するものではない。例えば顔の大きさや焦点距離、顔の移動速度、移動量の履歴から算出しても良い。

ステップＳ９０４ではステップＳ９０３で計算した焦点検出範囲を設定する。たとえば顔が画面上を左から右にある速度で移動している場合、焦点検出範囲は図１０（ｂ）のように顔の内側と、顔の移動方向である右側に設定されている。また、本実施例では顔の移動量と所定の閾値を比較して焦点検出範囲を決定しているが、たとえば複数の閾値から焦点検出範囲を決定しても良い。例として、顔の移動量と３つの閾値（閾値Ａ、閾値Ｂ、閾値Ｃ）を比較して焦点検出範囲を決定する処理の流れを図１１に示す。ここで、３つの閾値は以下の大小関係である。
閾値Ａ＜閾値Ｂ＜閾値Ｃ

また、３つの焦点検出範囲の面積は以下の大小関係である。
第一の焦点検出範囲＜第二の焦点検出範囲＜第三の焦点検出範囲

ここでは一例として、被写体が焦点検出範囲の幅方向に移動している場合を例示している。３つの焦点検出範囲は、被写体の移動方向に対応して、焦点検出範囲の幅が異なり、３つの焦点検出範囲の高さは固定としている。被写体の移動方向に対応する方向における焦点検出領域の幅を同様に変更すれば良く、焦点検出範囲の幅を変更する方向はこの例に限られない。

ステップＳ１１０１では顔の移動量が閾値Ａ以上か判断し、閾値Ａより小さい場合はステップＳ１１０２に進み、焦点検出範囲を顔の内側に対応するよう設定する。顔の移動量が閾値Ａ以上の場合はステップＳ１１０３で顔の移動量が閾値Ｂ以上か判断する。顔の移動量が閾値Ｂより小さい場合はステップＳ１１０４に進み、焦点検出範囲を第一の焦点検出範囲に決定する。顔の移動量が閾値Ｂ以上の場合はステップＳ１１０５で顔の移動量が閾値Ｃ以上か判断する。顔の移動量が閾値Ｃより小さい場合はステップＳ１１０６に進み、焦点検出範囲を第二の焦点検出範囲に決定する。顔の移動量が閾値Ｃ以上の場合はステップＳ１１０７で焦点検出範囲を第三の焦点検出範囲に決定する。ステップＳ１１０４、Ｓ１１０６、Ｓ１１０７に進んだ場合は各ステップで決定した焦点検出範囲をステップＳ１１０８で顔の内側と、外側の進行方向に設定する。

ステップＳ７０３では焦点検出範囲設定部１１７により、ステップＳ７０２で設定された焦点検出範囲に基づき焦点検出領域が設定される。焦点検出領域の設定数はシステムの制約に応じて決定しても良いが、本実施例では焦点検出領域の幅および高さが顔の幅および高さの半分を超えないように設定する。これにより顔と焦点検出領域の位置がずれても、顔のみを焦点検出する焦点検出領域を確保することができる。一例として、図１０（ａ）のように焦点検出範囲が設定された場合の焦点検出領域設定を図１２（ａ）、図１０（ｂ）のように焦点検出範囲が設定された場合の焦点検出領域設定を図１２（ｂ）に示す。

つづいてステップＳ７０４ではステップＳ７０３で設定された焦点検出領域に基づき、焦点検出演算部１１６によって焦点検出結果を取得する。

ステップＳ７０５では焦点検出結果選択処理を行う。処理の流れを図１３に示す。ステップＳ１３０１で焦点検出結果の平均を行う。図１４（ａ）の１４０１は１４０２の方向に動く顔に設定された焦点検出領域において、ステップＳ７０４で取得された３×７個の焦点検出結果を示しており、それぞれ対応する焦点検出領域の位置に対応するよう図示されている。本来は図１２（ｂ）のように顔が焦点検出範囲の左部にいるよう設定されているが、顔１４０３が移動により右に位置がずれ、焦点検出範囲の右部で顔の焦点検出を行っている。本実施例ではステップＳ９０１で顔の移動量が閾値以上と判断されたため、焦点計算対象範囲は移動量が閾値よりも小さい場合よりも小さい範囲である顔幅の１／３設定し、対応する焦点検出結果を平均する。平均した結果、図１４（ｂ）のように７つの平均焦点検出結果になる。計算対象となる焦点検出結果の数や位置関係は限定しないが、顔の移動量が閾値以上であるため、計算対象になった焦点検出結果に対応する焦点検出領域の端から端までの長さのうち、移動する方向に対して平行な方向に対応する長さが顔のサイズの半分以下とする。これは、焦点検出領域の端から反対側の端までの長さが顔のサイズの半分を超えてしまうと、焦点検出領域と顔の位置関係によっては顔以外の焦点検出結果を含む可能性があるからである。ステップＳ９０１で顔の移動量が閾値より小さい場合は焦点計算対象とする範囲を特に限定しない。この場合焦点検出範囲は顔の内側に設定されているため、ばらつきを排除した後の焦点検出結果を平均しても良い。なお、焦点検出結果の計算方法は平均に限定せず、重みづけによる計算や選択をしても良いし、計算を省略しても良い。

ステップＳ１３０２では焦点検出結果を選択する。本実施例では光軸方向に移動していると判断されている場合、その移動方向の焦点検出結果のみを選択対象とするが、必須ではない。光軸方向の移動方向判断については後述する。本実施例では前記判断された方向の焦点検出結果の中から最も合焦に近いものを選び、平均焦点検出結果１４０６が選択される。前記選択方法は必須ではなく、以前の焦点検出結果の履歴から予想曲線を生成して最も予想に近いものを選んでも良いし、以前の焦点検出結果に最も近いものを選んでも良い。

ステップＳ７０６ではフォーカスレンズ駆動用焦点検出結果を決定する。焦点検出範囲設定処理の時にステップＳ９０１で顔の移動量が所定の閾値以上と判断された場合、ステップＳ７０５で選択された平均焦点検出結果１４０６をフォーカス駆動用焦点検出結果とする。ステップＳ９０１で顔の移動量が所定の閾値より小さい場合、ステップＳ７０５で選択された焦点検出結果をフォーカス駆動用焦点検出結果としても良いし、他の手段で求めた焦点検出結果を用いても良い。

ステップＳ７０７における顔の光軸方向における移動方向判断の処理フローを図１５を用いて説明する。ステップＳ１５０１ではステップＳ７０６で選択された焦点検出結果が、所定の焦点深度Ａより至近側であれば至近方向、所定の焦点深度Ｂより無限側であれば無限方向、焦点深度ＡとＢの間であれば合焦付近であると分類する。所定の焦点深度ＡとＢは同じ値でも良いし、異なる値でも良い。ステップＳ１５０２ではステップＳ１５０１で分類された状態の連続性を判断する。至近方向が所定の回数以上連続している場合、ステップＳ１５０３に進み至近方向移動と判断し、無限方向が所定の回数以上連続している場合、ステップＳ１５０５に進み無限方向移動と判断する。前回と異なる状態や、状態の連続回数が所定の回数に満たない場合はステップＳ１５０４に進み方向判断なしとする。方向判断の方法はこれに限定せず、顔の大きさや被写体距離の変化傾向から判断しても良い。

ステップＳ７０８ではステップＳ７０６で決定されたフォーカス駆動用の焦点検出結果をフォーカス制御部１１６でフォーカスレンズの駆動量に変換する。そして当該駆動量でフォーカシング駆動源１１１を制御してフォーカスレンズ１０５を移動させ、焦点調節を行うＡＦ制御を実行する。

このように、顔の移動量に応じて焦点検出範囲を決定し、焦点検出結果の中から最も顔らしいものを選択することで、顔が画面上を移動して焦点検出範囲と顔の位置が意図した位置関係にならなくても顔の焦点検出結果をフォーカス駆動に用いることが出来る。

（その他の実施例）
前述の実施例でフローチャートを用いて説明した動作は、同様の目的を達成することができるように、適宜実行されるステップの順序を変更することが可能である。

本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワークあるいは記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上、本発明をその好適な実施例に基づいて詳述したが、本発明はこれら特定の実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

１０５ フォーカスコンペンセータレンズ
１０６ 撮像素子
１１５ 焦点検出演算部
１１６ フォーカス制御部
１１７ 焦点検出範囲設定部
１１８ 被写体検出部

Claims (10)

1. フォーカスレンズを含む被写体からの光を結像するための撮像光学系と、
   結像された光を光電変換して電気信号に変換して出力する撮像素子と、
   前記撮像素子から出力された電気信号に基づいての特定の被写体の座標を検出する被写体検出手段と、
   被写体の平面方向の移動量と移動方向とを算出する算出手段と、
   複数の焦点検出領域によって構成される焦点検出範囲を設定する設定手段と、
   前記焦点検出範囲に基づいて焦点検出結果を得る焦点検出手段と、
   前記焦点検出手段による焦点検出の結果に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段と、を有し、
   前記設定手段は、前記移動量が閾値より小さい場合は前記特定の被写体に対応する領域を含む複数の前記焦点検出領域から構成される前記焦点検出範囲を設定し、
   前記設定手段は、前記移動量が閾値以上であった場合には、前記特定の被写体に対応する領域を含む複数の焦点検出領域と、当該複数の焦点検出領域に対して前記移動方向にある焦点検出領域と、を含む前記焦点検出範囲を設定することを特徴とする制御装置。
2. 前記移動量が第２の移動量である場合に前記設定手段が設定する焦点検出範囲は、前記移動量が前記第２の移動量よりも小さい第１の移動量である場合に前記設定手段が設定する焦点検出範囲と比較して、前記移動方向に大きいことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記焦点検出手段は各焦点検出領域に対応する焦点検出結果を得ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置。
4. 前記算出手段で求めた移動量が閾値以上であった場合の、前記移動方向に対応する方向における前記焦点検出領域の幅は、そうでない場合の前記移動方向に対応する方向における焦点検出領域の幅よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 前記焦点検出手段が得た複数の焦点検出結果から、前記フォーカスレンズの駆動に用いられる焦点検出結果を選択する選択手段を有し、
   前記選択手段は、前記移動量が閾値以上であった場合には、過去の焦点検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの駆動に用いられる焦点検出結果を選択することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の制御装置。
6. 前記焦点検出手段が得た複数の焦点検出結果から、前記フォーカスレンズの駆動に用いられる焦点検出結果を選択する選択手段を有し、
   前記焦点検出手段は、前記複数の焦点検出結果のうち最も合焦に近い焦点検出結果を前記フォーカスレンズの駆動に用いられる焦点検出結果として選択することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の制御装置。
7. 前記焦点検出手段が得た複数の焦点検出結果から、前記フォーカスレンズの駆動に用いられる焦点検出結果を選択する選択手段と、
   前記特定の被写体の光軸方向における移動方向を判別する判別手段と、を有し、
   前記選択手段は、前記特定の被写体の光軸方向における移動方向が至近方向であると判別された場合には、前記複数の焦点検出結果のうち至近方向への焦点状態のずれに対応する焦点検出結果を前記フォーカスレンズの駆動に用いられる焦点検出結果を選択し、
   前記選択手段は、前記特定の被写体の光軸方向における移動方向が無限方向であると判別された場合には、前記複数の焦点検出結果のうち無限方向への焦点状態のずれに対応する焦点検出結果を前記フォーカスレンズの駆動に用いられる焦点検出結果を選択することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の制御装置。
8. 前記被写体検出手段は前記特定の被写体の高さと幅とを検出し、
   前記設定手段は、各焦点検出領域の幅と高さとが、被写体の幅と高さとの半分以下になるように焦点検出領域を設定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の制御装置。
9. 前記特定の被写体とは、顔または人体であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の制御装置。
10. フォーカスレンズを含む被写体からの光を結像するための撮像光学系と、
    結像された光を光電変換して電気信号に変換して出力する撮像素子と、を有する制御装置の制御方法であって、
    前記撮像素子から出力された電気信号に基づいての特定の被写体の座標を検出する被写体検出ステップと、
    被写体の平面方向の移動量と移動方向とを算出する算出ステップと、
    複数の焦点検出領域によって構成される焦点検出範囲を設定する設定ステップと、
    前記焦点検出範囲に基づいて焦点検出結果を得る焦点検出ステップと、
    前記焦点検出手段による焦点検出の結果に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御ステップと、を有し、
    前記設定ステップでは、前記移動量が閾値より小さい場合は前記特定の被写体に対応する領域を含む複数の前記焦点検出領域から構成される前記焦点検出範囲を設定し、
    前記設定ステップは、前記移動量が閾値以上であった場合には、前記特定の被写体に対応する領域を含む複数の焦点検出領域と、当該複数の焦点検出領域に対して前記移動方向にある焦点検出領域と、を含む前記焦点検出範囲を設定することを特徴とする制御装置の制御方法。

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