JP4906582B2 - 焦点調節装置及びその制御方法及び撮像装置及びプログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、被写界から合焦すべき被写体を検出し、検出結果に基づいてレンズの焦点を合わせる技術に関するものである。

従来より、主にコンパクトタイプのデジタルカメラでは、被写体にピントを合わせる場合に、コントラスト検出タイプのオートフォーカス（ＡＦ）方式が採用されている。コントラスト検出タイプのＡＦでは、撮影光学系中のフォーカスレンズを移動させながら、撮像素子から得られた画像のコントラストが最大となるフォーカスレンズの位置を合焦位置と判断している。このとき、一般には無限遠相当位置から至近相当位置（もしくは至近相当位置から無限遠相当位置）まで撮影光学系中のフォーカスレンズを移動させる。

一方、近年、被写界中から主たる被写体としての人物を検出する方法が提案されている。被写界中から人物を検出すると、検出された人物にフォーカス、露出、ホワイトバランス等を合わせたり、人物を撮影する場合の特殊効果を画像に加えたりすることができるなどの利点がある。

例えば、特許文献１には、次のような技術が記載されている。

撮像によって被写体像が得られ、その被写体像がデジタルスチルカメラの表示画面に表示される。被写体像の中から顔の画像が検出される。検出された顔の画像を囲むように顔枠が表示される。顔枠内の顔の画像を含む画像データを用いて自動合焦制御および自動露出制御が行われる。顔の画像についてピントが合い、かつ適正な明るさをもつ被写体像を表す画像データを記録できる。
特開２００５−２８６９４０号公報

しかしながら、上記の特許文献１では、撮影動作に先立って行われるＡＥ（自動露出制御）処理、ＡＦ（オートフォーカス）処理などが開始指示された後に顔の検出を行い、枠表示を行なっている。また、顔が検出できない場合は通常の焦点検出領域（位置・大きさ）でＡＦを行っている。

即ち、特許文献１では、カメラのレリーズボタンが押されてから顔の検出を行った後に、ＡＥ処理、ＡＦ処理を行っている。そのため、レリーズボタンが押されてから実際に撮影が行われるまでのタイムラグが、顔の検出に要する時間だけ延びてしまうという問題がある。また、顔が検出できない場合は通常の焦点検出領域でＡＦを行うため、顔が存在するにもかかわらず何からの理由で顔検出ができなかった場合には、ユーザの所望の被写体にピントを合わせることができないという問題もある。

従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、合焦すべき被写体の検出を行いつつも、レリーズボタンが押されてから実際に撮影が行われるまでのタイムラグを極力小さくできるようにすることである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる焦点調節装置は、被写体像を撮像素子により光電変換して得られた画像信号から被写体の特徴情報を検出する検出手段と、前記特徴情報を基に領域を設定し、レンズの移動にともなって得られた前記領域における画像信号に基づいて前記レンズの合焦状態を検出する焦点検出手段とを備え、前記検出手段は、レリーズスイッチが操作される前に被写体の特徴情報を検出できなかった場合、前記レリーズスイッチが操作されて前記レンズが前記移動の開始位置へ向けて動き始めてから前記移動の開始位置に停止するまでの間に被写体の特徴情報を検出し、前記焦点検出手段は、前記レリーズスイッチが操作されて前記レンズが前記移動の開始位置へ向けて動き始めてから前記移動の開始位置に停止するまでの間に検出された特徴情報を基に前記領域を設定し前記レンズの合焦状態を検出することを特徴とする。

また、本発明に係わる撮像装置は、被写体像を結像させるレンズと、被写体像を光電変換する撮像素子と、上記の焦点調節装置とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係わる焦点調節装置の制御方法は、被写体像を撮像素子により光電変換して得られた画像信号から被写体の特徴情報を検出する検出手段と、前記特徴情報を基に領域を設定し、レンズの移動にともなって得られた前記領域における画像信号に基づいて前記レンズの合焦状態を検出する焦点検出手段とを備える焦点調節装置を制御する方法であって、レリーズスイッチが操作される前に前記検出手段により被写体の特徴情報を検出できなかった場合、前記レリーズスイッチが操作されて前記レンズが前記移動の開始位置へ向けて動き始めてから前記移動の開始位置に停止するまでの間に前記検出手段により被写体の特徴情報を検出し、前記レリーズスイッチが操作されて前記レンズが前記移動の開始位置へ向けて動き始めてから前記移動の開始位置に停止するまでの間に検出された特徴情報を基に、前記焦点検出手段により前記領域を設定し前記レンズの合焦状態を検出するよう制御することを特徴とする。

本発明によれば、合焦すべき被写体の検出を行いつつも、レリーズボタンが押されてから実際に撮影が行われるまでのタイムラグを極力小さくすることが可能となる。

以下、本発明の好適な一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。

図１において、１はデジタルカメラ、２はズームレンズ群、３はフォーカスレンズ群、４は光束の量を制御する絞りである。３１はズームレンズ群２、フォーカスレンズ群３、絞り４等からなる撮影光学系を保持するレンズ鏡筒、５は撮影光学系を透過した被写体像が結像され、これを光電変換するＣＣＤ、もしくはＣＭＯＳセンサ等からなる撮像素子である。

６は撮像素子５によって光電変換された電気信号を受けて各種の画像処理を施すことにより所定の画像信号を生成する撮像回路、７はこの撮像回路６により生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路である。

８はＡ／Ｄ変換回路７の出力を受けてこの画像信号を一時的に記憶するバッファメモリ等のメモリ（ＶＲＡＭ）である。

９はＶＲＡＭ８に記憶された画像信号を読み出してこれをアナログ信号に変換するとともに再生出力に適する形態の画像信号に変換するＤ／Ａ変換回路、１０はこの画像信号を表示する液晶表示装置（ＬＣＤ）等の画像表示装置（以下ＬＣＤ）である。

１２は半導体メモリ等からなり画像データを記憶する記憶用メモリである。

１１はＶＲＡＭ８に一時記憶された画像信号を読み出して圧縮／伸長する圧縮／伸長回路である。圧縮／伸長回路１１は、画像データを記憶用メモリ１２への記憶に適した形態にするために、圧縮処理や符号化処理を行う圧縮回路を備える。また、記憶用メモリ１２に記憶された画像データを再生表示等をするのに適した形態とするための復号化処理や伸長処理を行う伸長回路も備える。

１３はＡ／Ｄ変換回路７からの出力を受けて自動露出（ＡＥ）処理を行うＡＥ処理回路、１４はＡ／Ｄ変換回路７からの出力を受けてＡＦ評価値を生成する自動焦点調節（ＡＦ）処理を行うためのスキャンＡＦ処理回路である。

１５は撮像装置の制御を行う演算用のメモリを内蔵したＣＰＵ、１６は所定のタイミング信号を発生するタイミングジェネレータ（以下ＴＧ）、１７は撮像素子ドライバーである。

２１は絞り４を駆動する絞り駆動モータ、１８は絞り駆動モータ２１を駆動制御する第１モータ駆動回路、２２はフォーカスレンズ群３を駆動するフォーカス駆動モータ、１９はフォーカス駆動モータ２２を駆動制御する第２モータ駆動回路である。

２３はズームレンズ群２を駆動するズーム駆動モータ、２０はズーム駆動モータ２３を駆動制御する第３モータ駆動回路、２４は各種のスイッチ群からなる操作スイッチである。

２５は各種制御等を行うプログラムや各種動作を行わせるために使用するデータ等が予め記憶されている電気的に書き換え可能な読み出し専用メモリであるＥＥＰＲＯＭ、２６は電池である。

２８はストロボ発光部、２７はストロボ発光部２８の閃光発光を制御するスイッチング回路、２９は警告表示などを行うＬＥＤなどの表示素子、３０は音声によるガイダンスや警告などを行うためのスピーカーである。

３３はＬＥＤなどの光源で構成されるＡＦ補助光、３２はＡＦ補助光３３を駆動するためのＡＦ補助光駆動回路、３４はＡ／Ｄ変換回路７からの出力を受けて被写体となる人物の顔の大きさ、画面上の位置、更には検出の信頼性を演算する顔検出回路である。

なお、画像データ等の記憶媒体である記憶用メモリとしては、フラッシュメモリ等の固定型の半導体メモリや、カード形状やスティック形状からなり装置に対して着脱自在に形成されるカード型フラッシュメモリ等の半導体メモリなどが用いられる。また、ハードディスクやフレキシブルディスク等の磁気記憶媒体などでもよい。

また、操作スイッチ２４としては、デジタルカメラ１を起動させ電源供給を行うための主電源スイッチや撮影動作（記憶動作）等を開始させるレリーズスイッチがある。また、再生動作を開始させる再生スイッチ、撮影光学系のズームレンズ群２を移動させズームを行わせるズームスイッチ等もある。

そしてレリーズスイッチは第１ストローク（以下ＳＷ１）と第２ストローク（以下ＳＷ２）との二段スイッチにより構成される。ここで、ＳＷ１は撮影動作に先立ち行われるＡＥ処理、ＡＦ処理などを開始させる指示信号を発生し、ＳＷ２は実際の露光動作を開始させる指示信号を発生する。

以上のように構成される本実施形態のデジタルカメラの動作について以下に説明する。

まず、デジタルカメラ１のレンズ鏡筒３１内のズームレンズ群２、フォーカスレンズ群３を透過した被写体光束は絞り４によってその光量が調整された後、撮像素子５の受光面に結像される。この被写体像は、撮像素子５により光電変換されて電気的な信号に変換され、撮像回路６に出力される。撮像回路６では、入力された信号に対して各種の信号処理が施され、所定の画像信号が生成される。この画像信号はＡ／Ｄ変換回路７に入力され、デジタル信号（画像データ）に変換された後、ＶＲＡＭ８に一時的に格納される。

ＶＲＡＭ８に格納された画像データは、Ｄ／Ａ変換回路９へ出力され、アナログ信号に変換されて、表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。一方ＶＲＡＭ８に格納された画像データは圧縮／伸長回路１１にも出力される。この圧縮／伸長回路１１における圧縮回路によって圧縮処理が行われた後、記憶に適した形態の画像データに変換され、記憶用メモリ１２に記憶される。

また、例えば操作スイッチ２４のうち不図示の再生スイッチが操作されオン状態になると、再生動作が開始される。すると記憶用メモリ１２に圧縮された形で記憶された画像データは圧縮／伸長回路１１に出力され、伸長回路において復号化処理や伸長処理等が施された後、ＶＲＡＭ８に出力され一時的に記憶される。更に、この画像データはＤ／Ａ変換回路９へ出力され、アナログ信号に変換されて表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。

他方、Ａ／Ｄ変換回路７によってデジタル化された画像データは、上述のＶＲＡＭ８とは別にＡＥ処理回路１３及びスキャンＡＦ処理回路１４に対しても出力される。まずＡＥ処理回路１３においては、入力されたデジタル画像信号を受けて、一画面分の画像データの輝度値に対して累積加算等の演算処理が行われる。これにより、被写体の明るさに応じたＡＥ評価値が算出される。このＡＥ評価値はＣＰＵ１５に出力される。

次に、スキャンＡＦ処理では、焦点調節レンズであるフォーカスレンズ群３をレンズ鏡筒３１の光軸に沿って、無限遠相当位置から至近相当位置へ向かって、あるいは至近相当位置から無限遠相当位置へ向かって移動させる。これにより、被写体像の撮像素子上への結像状態を変化させる。そして、このときの被写体像の撮像素子上への合焦状態をスキャンＡＦ処理回路１４で検出する。

即ち、スキャンＡＦ処理回路１４においては、入力されたデジタル画像信号を受けて、画像データの高周波成分がハイパスフィルター（ＨＰＦ）等を介して抽出され、更に累積加算等の演算処理が行われる。そして、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値信号が算出される。即ち、ＡＦ評価値は、画像のコントラストが高くなるほど大きい値となる。

具体的には、スキャンＡＦ処理はＡＦ領域として指定された画面の一部分の領域に相当する画像データの高周波成分をハイパスフィルター（ＨＰＦ）等を介して抽出し、更に累積加算等の演算処理を行う。これにより、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値信号が算出される。このＡＦ領域は中央部分の一箇所である場合や中央部分とそれに隣接する複数箇所である場合、離散的に分布する複数箇所である場合などがある。

このようにスキャンＡＦ処理回路１４は、ＡＦ処理を行う過程において、撮像素子５によって生成された画像信号から所定の高周波成分を検出する高周波成分検出装置の役割を担っている。

一方、ＴＧ１６からは所定のタイミング信号がＣＰＵ１５、撮像回路６、撮像素子ドライバー１７へ出力されており、ＣＰＵ１５はこのタイミング信号に同期させて各種の制御を行う。また撮像回路６は、ＴＧ１６からのタイミング信号を受け、これに同期させて色信号の分離等の各種画像処理を行う。さらに撮像素子ドライバー１７は、ＴＧ１６のタイミング信号を受けこれに同期して撮像素子５を駆動する。

またＣＰＵ１５は、第１モータ駆動回路１８、第２モータ駆動回路１９、第３モータ駆動回路２０をそれぞれ制御する。これにより、絞り駆動モータ２１、フォーカス駆動モータ２２、ズーム駆動モータ２３を介して、絞り４、フォーカスレンズ群３、ズームレンズ群２を駆動制御する。

すなわちＣＰＵ１５はＡＥ処理回路１３において算出されたＡＥ評価値等に基づき第１モータ駆動回路１８を制御して絞り駆動モータ２１を駆動し、絞り４の絞り量を適正になるように調整するＡＥ制御を行う。またＣＰＵ１５はスキャンＡＦ処理回路１４において算出されるＡＦ評価値信号に基づき第２モータ駆動回路１９を制御してフォーカス駆動モータ２２を駆動し、フォーカスレンズ群３を合焦位置に移動させるＡＦ制御を行う。また操作スイッチ２４のうち不図示のズームスイッチが操作された場合は、これを受けてＣＰＵ１５は、第３モータ駆動回路２０を制御してズームモータ２３を駆動制御することによりズームレンズ群２を移動させ、撮影光学系の変倍動作（ズーム動作）を行う。

次に本実施形態のデジタルカメラの実際の撮影動作を図２に示すフローチャートを参照して説明する。

なお、本実施形態の説明においては、フォーカスレンズ群３を無限遠相当位置から至近相当位置へ向けて、あるいは至近相当位置から無限遠相当位置へ向けて移動させながらＡＦ評価値を取得する動作をスキャンと呼ぶ。また、ＡＦ評価値を取得するフォーカスレンズの位置の間隔をスキャン間隔、ＡＦ評価値を取得する数をスキャンポイント数、ＡＦ評価値を取得する範囲をスキャン範囲と呼ぶのとする。

デジタルカメラ１の主電源スイッチがオン状態であり、かつ撮像装置の動作モードが撮影（録画）モードにあるときは、撮影処理シーケンスが実行される。

まずステップＳ１においてＣＰＵ１５は、レンズ鏡筒３１内の撮影光学系を透過し撮像素子５上に結像した像をＬＣＤ１０に画像として表示する。すなわち撮像素子５上に結像した被写体像は、撮像素子５により光電変換され、電気的な信号に変換された後、撮像回路６に出力される。そこで入力された信号に対して各種の信号処理が施され、所定の画像信号が生成された後、Ａ／Ｄ変換回路７に出力され、デジタル信号（画像データ）に変換されＶＲＡＭ８に一時的に格納される。ＶＲＡＭ８に格納された画像データはＤ／Ａ変換回路９へ出力され、アナログ信号に変換されて、表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。

次いでステップＳ２において、レリーズスイッチの状態を確認する。

ＳＷ１（レリーズスイッチの第１ストローク）がオフ状態の場合は、ステップＳ１０に進み、顔検出制御を行う。すなわち顔検出回路３４はＡ／Ｄ変換回路７からの出力を受けて、その画像中に顔の特徴を表す特徴点の有無やその位置関係から顔が存在するか否か判定する。そして特徴点の位置や大きさから顔の大きさ・画面上の位置を求める。更には特徴点の特徴点モデルとの類似性や特徴点の位置関係などから検出の信頼性を演算する。

その後ステップＳ１１に進み、表示枠（ＡＦを行う領域を示す枠）の設定を行う。

顔検出回路３４で検出された顔がひとつであるならば、その検出結果の信頼性を調べ、信頼性が規定値以上ならば顔検出成功と判断し、検出された顔の大きさ及び位置を基にＡＦを行う領域を決定する。すなわち検出された顔の中心を枠の中心とし、顔が全て枠内に入るように枠の大きさを決定する。

顔検出回路３４は複数の顔を検出する可能性がある。この場合は顔の位置・大きさ・検出の信頼性を基に第１優先とする顔を決定する。

具体的には以下の式で優先度を求め、それが最大のものを第１優先の顔とする。

優先度＝α１×Ａ＋α２×顔の大きさ＋α３×検出信頼性
ただし、
Ａ＝[Ｃ−｜顔の位置−中心位置｜] （Ａ＞０の場合）
Ａ＝０ （Ａ≦０の場合）
Ｃは顔の位置が中心から規定値以上離れるものは無効と見なすための定数、α１、α２、α３は重み付けを決める定数である。

そして第１優先の顔に対して顔の大きさ及び位置を基にＡＦを行う領域を決定する。

顔検出が失敗した場合は画面中央に所定の大きさのＡＦを行う枠を設定する。

なお一時的に顔検出に失敗しても、前回の顔検出成功から所定時間以内であれば、前回の顔検出結果を今回の顔検出結果として代用する。

ＡＦを行う領域を決定したならばＣＰＵ１５はＶＲＡＭ８に対して表示枠に相当するデータを書き込む。これによりＶＲＡＭ８に一時的に格納された画像に表示枠が重畳される。

再びステップＳ１に戻り処理が行なわれ、ＡＦ枠が表示された画像がＬＣＤに画像として表示される。

ステップＳ２において撮影者によってレリーズスイッチが操作され、ＳＷ１（レリーズスイッチの第１ストローク）がオン状態になったことをＣＰＵ１５が確認すると、次のステップＳ３に進み、通常のＡＥ処理が実行される。

続いてステップＳ４において合焦位置を検出するためのスキャンＡＦ処理を行う。

ステップＳ５においてはステップＳ４のスキャンＡＦの結果に応じた表示が行われる。

ＣＰＵ１５はステップＳ６において、ＳＷ１（レリーズスイッチの第１ストローク）のオン状態が保持されているかをチェックする。保持されていればステップＳ７に進む。保持されていなければ（ステップＳ６：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ７において、ＳＷ２（レリーズスイッチの第２ストローク）の確認を行い、ＳＷ２がオンになっていたならば、ステップＳ８に進み、実際の露光処理を実行する。

ステップＳ９では、実際に露光されて撮影され、処理された画像データが記憶用メモリ１２に記憶され、撮影動作を終了する。

ここでステップＳ４で行われるスキャンＡＦ処理の概略について図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、ＳＷ１（レリーズスイッチの第１ストローク）がオン状態になったことを確認する直前にステップＳ１０における顔検出処理で顔検出が成功しているか否かを調べる。

ＳＷ１がオンとなる直前の顔検出が成功していたならばステップＳ４０２へ進む。

ステップＳ４０２でＡＦ領域の設定を行う。具体的には、ＡＦを行う領域を前述のように設定する。すなわち、検出された顔の中心を枠の中心とし、顔が全て枠内に入るように枠の大きさを決定し、これをＡＦを行う領域とする。

ＣＰＵ１５は、このようにして設定されたＡＦを行う領域から得られる信号からＡＦ評価値をスキャンＡＦ処理回路１４に生成させる。

ＡＦ領域の設定を行ったならば、ステップＳ４０３に進みスキャン開始位置へフォーカスレンズ群３を駆動した後、ステップＳ４０４においてスキャンＡＦ処理を行う。

このステップＳ４０４で行うＡＦ評価値を用いて合焦位置を求めるスキャンＡＦ処理の概略を図３を用いて説明する。

スキャンＡＦは撮像素子５によって生成された画像信号から出力される高周波成分が最も多くなる（ＡＦ評価値が最も大きくなる）フォーカスレンズ群３の位置を求めることにより行われる。

ＣＰＵ１５は、第２モータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を制御し、フォーカスレンズ群３を無限遠に相当する位置（図３におけるＡ）から各々の撮影モードにおいて設定される至近距離に相当する位置（図３におけるＢ）まで駆動する。そして駆動しながらスキャンＡＦ処理回路１４の出力（ＡＦ評価値信号）を取得し、フォーカスレンズ群３の駆動が終了した時点で取得したＡＦ評価値信号から、それが最大になる位置（図３におけるＣ）を求め、その位置にフォーカスレンズ群３を移動させる。

このスキャンＡＦ処理回路１４の出力の取得はスキャンＡＦの高速化のために、全てのフォーカスレンズ群３の停止位置については行わず、所定のステップ毎に行う。この場合、図３に示すａ１、ａ２、ａ３点においてＡＦ評価値信号を取得することがありうる。このような場合はＡＦ評価値信号が最大値となった点とその前後の点から合焦位置Ｃを補間計算により求めている。このように補間計算を行いＡＦ評価値信号が最大値となる点（図３のＣ）を求める前にＡＦ評価値信号の信頼性を評価する。その信頼性が十分であれば、ＡＦ評価値信号が最大値となる点を求め、図２のステップＳ５においてＡＦ・ＯＫ表示を行う。これは表示素子２９を点灯することなどにより行うと同時にＬＣＤ１０上に緑の枠を表示するなどの処理を行う。

また、このステップにおいてＡＦ評価値信号の信頼性を評価した結果その信頼性が低い場合には、ＡＦ評価値信号が最大値となる点を求める処理は行わず、図２のステップＳ５ではＡＦ・ＮＧ表示を行う。これは表示素子２９を点滅表示することなどにより行うと同時にＬＣＤ１０上に黄色の枠を表示するなどの処理を行う。この場合はフォーカスレンズは定点と呼ばれるあらかじめ定められたフォーカスレンズ位置へ移動される。

ステップＳ４０１において、ＳＷ１がオンとなる直前の顔検出が成功していていなければ、ステップＳ４０１からステップＳ４１０へ進む。

ステップＳ４１０では、フォーカスレンズ群３をスキャン開始位置へ移動させる動作を開始する。

ステップＳ４１１では、このスキャン開始位置への移動中に顔検出を行う。この顔検出処理はステップＳ１０において行われる処理と同一である。

ステップＳ４１２でフォーカスレンズ群３をスキャン開始位置で停止させる。この間に顔検出は１回以上行われる。

この顔検出処理において顔検出が成功した場合はステップＳ４１３からステップＳ４１４へ進み、ＡＦ領域の設定を行う。この設定の仕方はステップＳ４０２と同一である。すなわち検出された顔の中心を枠の中心とし、顔が全て枠内に入るように枠の大きさを決定し、これをＡＦを行う領域とする。

ＣＰＵ１５は、このようにして設定されたＡＦを行う領域から得られる信号からＡＦ評価値をスキャンＡＦ処理回路１４に生成させる。

ＡＦ領域の設定を行ったならば、ステップＳ４１５に進みスキャンＡＦ処理を行う。この処理もステップＳ４０４の処理と同一の処理である。

ステップＳ４１１の顔検出処理において顔検出が失敗した場合は、ステップＳ４１３からステップＳ４２０へ進む。

ステップＳ４２０においてはＳＷ１がオンされる前の所定時間内において顔検出が成功しているか否かを調べる。

所定時間内に顔検出が成功している場合は、ステップ４２１に進みその検出結果をもとに図５に示すような９つのＡＦを行う領域を設定する。成功した顔検出結果を用い、その顔の中心を枠の中心とし、顔が全て枠内に入るように枠の大きさを決定し、これを中央のＡＦを行う領域とする。ＡＦを行う９つの領域の大きさは全て同じである。これは顔（人物）が存在しないのではなく一時的に顔検出に失敗していると考えられるからである。そのため、前回の顔検出結果を使用し、顔検出が成功した時点からの顔の移動を考慮することで、顔の画面上での位置を捉えて、顔（人物）に対して最適なＡＦが可能になると考えられる。

ＣＰＵ１５は、このようにして設定された９つのＡＦを行う領域から得られる信号から、９つの領域それぞれについてＡＦ評価値をスキャンＡＦ処理回路１４に生成させる。

ステップＳ４２２でスキャンＡＦ処理を開始するとともに、ステップＳ４２３で顔検出をスキャンＡＦ処理と並行して行う。ステップＳ４２４でスキャンＡＦ終了位置にフォーカスレンズ群３が到達したならばスキャンＡＦ処理ならびに顔検出処理を終了する。

次いでステップＳ４２５に進み、ステップＳ４２３の顔検出結果を用いて、ＡＦを行う領域を選択する処理へ進む。

ステップＳ４２５の処理ではスキャンＡＦと並行して行われる顔検出結果を用いて、最適なＡＦを行う領域の選択を行う。

そしてステップＳ４２６では選択されたＡＦを行う領域のＡＦ評価値からステップＳ４０４と同様にして合焦位置を求め、その位置へフォーカスレンズ群３を移動させる。

ステップＳ４２０において、ＳＷ１がオンされる前の所定時間内に顔検出が成功していない場合は、ステップ４３０に進み、中央に所定の大きさのＡＦを行う領域を９つ設定する。ＣＰＵ１５は、このようにして設定された９つのＡＦを行う領域から得られる信号から、９つの領域それぞれについてＡＦ評価値をスキャンＡＦ処理回路１４に生成させる。

ステップＳ４３１でスキャンＡＦ処理を開始するとともに、ステップＳ４３２で顔検出をスキャンＡＦ処理と並行して行う。ステップＳ４３３でスキャンＡＦ終了位置にフォーカスレンズ群３が到達したならばスキャンＡＦ処理ならびに顔検出処理を終了する。

その後ステップＳ４２５、ステップＳ４２６と進み、最適なＡＦを行う領域の選択を行い、その選択されたＡＦを行う領域のＡＦ評価値からステップＳ４０４と同様にして合焦位置を求め、その位置へフォーカスレンズ群３を移動させる。

ここで、ステップＳ４２５でスキャンＡＦと並行して行われる顔検出結果を用いた最適なＡＦを行う領域の選択について説明する。

前述のようにスキャンＡＦ中に顔検出を実行している。その回数はスキャンＡＦ処理を実行している時間に比例する。最低でもスキャンＡＦ中は４回程度はＡＦ評価値取得の処理を行うので、顔検出もそれと同等の回数行われると考えて良い。この最低４回程度の顔検出において最後に検出された顔検出の結果を用いて最適なＡＦ領域を選択する。

この最適なＡＦ領域を選択する手順を図６のフローチャートを参照して説明する。

まずステップＳ６００においてスキャンＡＦ処理中に顔検出が成功したか否かをチェックする。

成功していない場合はステップＳ６１０へ進む。ステップＳ６１０ではスキャンＡＦの結果のみを用いて、合焦位置を決定する。図４のステップＳ４２１もしくはステップＳ４３０で設定された９つのＡＦを行う領域それぞれから得られるＡＦ評価値から、それぞれのＡＦを行う領域におけるＡＦ評価値信号のピーク位置を求める。そしてそのピーク位置を比較して、最も近い距離に相当するピーク位置を合焦位置とする。

ステップＳ６００において、スキャンＡＦ処理中に顔検出に成功したならばステップＳ６０１へ進み、最後に成功した顔検出の結果を選択し、ステップＳ６０２で顔の中心座標を求める。

ステップＳ６０３において、９枠の中から顔の中心座標を含むＡＦを行う領域を選択する。

もし、顔の中心座標を含むＡＦを行う領域が存在しない場合はステップＳ６１０へ進み、９つのＡＦを行う領域それぞれから得られるＡＦ評価値からそのピーク位置を求め、最も近い距離に相当するピーク位置を合焦位置とする。

ステップＳ６０４において、顔の中心座標を含むＡＦを行う領域が存在する場合は、ステップＳ６０５で、合焦位置を求める際に使用する他のＡＦを行う領域を選択する。顔検出の結果から求められる顔の中心座標と水平・垂直方向の顔の大きさから求められる顔領域の４隅の座標と、ＡＦを行う領域の４隅の座標から、顔の領域とＡＦを行う領域の重なりの面積を求める。この面積がＡＦを行う領域の面積の２５％以上であれば、そのＡＦを行う領域を、合焦位置を求める際に使用する領域として選択する。

次いでステップＳ６０６でステップＳ６０５で顔の中心座標を含むＡＦを行う領域以外の領域が選択されたか否かを調べる。

選択されていればステップＳ６０７に進み、選択されたＡＦを行う領域から得られるＡＦ評価値からそのピーク位置を求め、最も近い距離に相当するピーク位置を合焦位置とする。

ステップＳ６０５で顔の中心座標を含むＡＦを行う領域以外の領域が選択されていなければステップＳ６０８に進み、顔の中心座標を含むＡＦを行う領域から得られるＡＦ評価値からそのピーク位置を求め、その位置を合焦位置とする。そして、図４のステップＳ４２６に戻る。

図４のステップＳ４２６で、フォーカスレンズ群３を上記のようにして求められた合焦位置へ移動させると、図２のステップＳ５に戻る。

図２のステップＳ５においては、ステップＳ４のスキャンＡＦの結果に応じた表示が行われる。

このようにすることにより、タイムラグを延ばすことなく顔検出結果に基づき適切なＡＦ領域を設定することで正確に顔にピントを合わせることが可能となる。

本実施形態においては 、ＡＥ処理、ＡＦ処理などを開始指示された時点で顔検出が失敗していた場合は、合焦位置を探索する動作（スキャン）を開始する位置へのフォーカスレンズ移動中に顔検出を行い、その検出結果に基づきＡＦ領域を設定する。更にここでも顔検出に失敗した場合は、ＡＥ処理、ＡＦ処理などを開始する指示以前に検出された顔検出情報に基づき複数のＡＦ領域を設定しスキャン中に顔検出を行う。そしてスキャン終了後に顔検出の結果から最適のＡＦ領域を選択する。

これにより、ＡＥ処理、ＡＦ処理などを開始する指示の直前に顔検出が失敗した場合でもスキャン開始位置へのフォーカスレンズ移動中に顔検出を行うのでレリーズのタイムラグを延ばすことなく顔検出結果に基づき適切なＡＦ領域を設定することができる。

また、フォーカスレンズの移動中の顔検出が失敗となった場合でも、ＡＥ処理、ＡＦ処理などを開始する指示以前に検出された顔検出情報に基づき複数のＡＦ領域を設定する。そして、スキャン中に顔検出を行い、スキャン終了後に顔検出の結果から設定された複数のＡＦ領域のうちから最適のＡＦ領域を選択する。これにより、レリーズのタイムラグを延ばすことなく顔検出結果に基づき適切なＡＦ領域を設定することができ、正確に顔にピントを合わせることが可能となる。なお、上記の実施形態では、被写体の特徴情報として顔情報を主に取り上げて説明した。しかしながら、顔情報に限るものではない。例えば、被写体全体の大きさや位置などの特徴情報でもよい。

（他の実施形態）
また、各実施形態の目的は、次のような方法によっても達成される。すなわち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、本発明には次のような場合も含まれる。すなわち、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。

さらに、次のような場合も本発明に含まれる。すなわち、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した手順に対応するプログラムコードが格納されることになる。

本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 一実施形態のデジタルカメラの実際の撮影動作を示すフローチャートである。 ＡＦ評価値を用いて合焦位置を求めるスキャンＡＦ処理の概略を示す図である。 図２のステップＳ４で行われるスキャンＡＦ処理の概略を示すフローチャートである。 ＡＦを行う領域の説明図である。 図４のステップＳ４２５におけるＡＦを行う領域の選択動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 撮像装置、
２ ズームレンズ群
３ フォーカスレンズ群
４ 絞り
５ 撮像素子
６ 撮像回路
７ Ａ／Ｄ変換回路
８ メモリ（ＶＲＡＭ）
９ Ｄ／Ａ変換回路
１０ 画像表示装置（ＬＣＤ）
１１ 圧縮／伸長回路
１２ 記憶用メモリ
１３ ＡＥ処理回路
１４ スキャンＡＦ処理回路
１５ ＣＰＵ
１６ タイミングジェネレータ
１７ 撮像素子ドライバー
１８ 第１モータ駆動回路
１９ 第２モータ駆動回路
２０ 第３モータ駆動回路
２１ 絞り駆動モータ
２２ フォーカス駆動モータ
２３ ズーム駆動モータ
２４ 操作スイッチ
２５ ＥＥＰＲＯＭ
２６ 電池
２７ スイッチング回路
２８ ストロボ発光部
２９ 表示素子
３０ スピーカー
３１ レンズ鏡筒
３２ ＡＦ補助光駆動回路
３３ ＡＦ補助光

Claims (7)

1. 被写体像を撮像素子により光電変換して得られた画像信号から被写体の特徴情報を検出する検出手段と、
   前記特徴情報を基に領域を設定し、レンズの移動にともなって得られた前記領域における画像信号に基づいて前記レンズの合焦状態を検出する焦点検出手段とを備え、
   前記検出手段は、レリーズスイッチが操作される前に被写体の特徴情報を検出できなかった場合、前記レリーズスイッチが操作されて前記レンズが前記移動の開始位置へ向けて動き始めてから前記移動の開始位置に停止するまでの間に被写体の特徴情報を検出し、前記焦点検出手段は、前記レリーズスイッチが操作されて前記レンズが前記移動の開始位置へ向けて動き始めてから前記移動の開始位置に停止するまでの間に検出された特徴情報を基に前記領域を設定し前記レンズの合焦状態を検出することを特徴とする焦点調節装置。
2. 前記検出手段は、前記被写体の特徴情報として人物の顔を表わす信号を検出することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
3. 前記検出手段は、前記レンズが前記移動の開始位置へ向けて動き始めてから前記移動の開始位置に停止するまでの間に前記被写体の特徴情報を検出できなかった場合、前記レンズを移動させながら画像信号を取得する間に前記被写体の特徴情報を検出し、前記特徴情報を基に前記レンズの合焦位置を制御する制御手段を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点調節装置。
4. 被写体像を結像させるレンズと、
   被写体像を光電変換する撮像素子と、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焦点調節装置とを備えることを特徴とする撮像装置。
5. 被写体像を撮像素子により光電変換して得られた画像信号から被写体の特徴情報を検出する検出手段と、前記特徴情報を基に領域を設定し、レンズの移動にともなって得られた前記領域における画像信号に基づいて前記レンズの合焦状態を検出する焦点検出手段とを備える焦点調節装置を制御する方法であって、
   レリーズスイッチが操作される前に前記検出手段により被写体の特徴情報を検出できなかった場合、前記レリーズスイッチが操作されて前記レンズが前記移動の開始位置へ向けて動き始めてから前記移動の開始位置に停止するまでの間に前記検出手段により被写体の特徴情報を検出し、前記レリーズスイッチが操作されて前記レンズが前記移動の開始位置へ向けて動き始めてから前記移動の開始位置に停止するまでの間に検出された特徴情報を基に、前記焦点検出手段により前記領域を設定し前記レンズの合焦状態を検出するよう制御することを特徴とする焦点調節装置の制御方法。
6. 請求項５に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
7. 請求項６に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。

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