JP5169563B2 - 焦点検出装置、カメラ - Google Patents

Description

本発明は、撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置と、その焦点検出装置を備えたカメラに関する。

従来、撮影画面内に設定された複数の焦点検出位置に対する撮影レンズの焦点調節状態、すなわちデフォーカス量を検出してグループ分けし、そのグループの中から、焦点調節の対象とすべき主要被写体の像を捕捉していると予想されるグループを選択して撮影レンズの焦点調節を行うカメラが知られている（特許文献１参照）。

特開平２−１７８６４１号公報

特許文献１に開示されるカメラにおいて、設定された複数の焦点検出位置のいずれもが主要被写体に対応していない場合は、その主要被写体に対するデフォーカス量が検出されない。したがって、焦点調節の対象とすべき被写体に対する焦点調節状態を得ることができない。

本発明による焦点検出装置は、光学系による像面内に設定された複数の焦点検出位置に対して光学系の複数の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、光学系による像面内の顔を判別する顔判別手段と、顔判別手段により判別された顔の信頼度を求める信頼度算出手段と、顔判別手段により判別された顔の顔エリア内に焦点検出位置が存在するかを判定する位置判定手段と、信頼度算出手段で求められた顔の信頼度が高い場合であって、位置判定手段により顔エリア内に焦点検出位置が存在すると判定された場合に、顔エリア内に存在する焦点検出位置に対する焦点調節状態を選択する第１選択手段と、位置判定手段により顔エリア内に焦点検出位置が存在しないと判定された場合であって、顔エリアの下方に隣接する焦点検出位置が有る場合に、当該焦点検出位置に対する焦点調節状態を選択する第２選択手段と、信頼度算出手段で求められた顔の信頼度が低い場合に、および位置判定手段により顔エリア内に焦点検出位置が存在しないと判定された場合であって、顔エリアの下方に隣接する焦点検出位置が無い場合に、焦点検出手段によって検出された複数の焦点調節状態に基づいて該複数の焦点調節状態の少なくとも１つを選択する第３選択手段とを備える。

本発明によれば、焦点調節の対象とすべき被写体像の位置に焦点検出位置が存在しない場合であっても、その被写体に対する焦点調節状態を得ることができる。

本発明の焦点調節装置を一眼レフカメラに適用した一実施の形態を説明する。なお、本発明は一眼レフカメラに限定されない。図１は一実施の形態のカメラの断面図である。このカメラには、撮影光学系を構成する撮影レンズ１が装着されている。撮影レンズ１を透過した被写体からの光はメインミラー２のハーフミラー部を透過し、サブミラー３で反射されて焦点検出装置４に導かれる。また、撮影レンズ１を透過した被写体からの光はメインミラー２で反射されてカメラ上部のファインダー５へ導かれ、ファインダースクリーン９上に被写体像が結像される。この被写体像が撮影者によって視認される。なお、メインミラー２およびサブミラー３は、撮影前は図示するように撮影光路中に置かれ、撮影時は上方に跳ね上げられて撮影光路から退避され、撮影レンズ１による像が撮像素子１０で撮像される。撮像素子１０は、撮影レンズ１による像面の位置に設けられている。

ファインダー５へ導かれた被写体からの光の一部は、測光装置８へと導かれる。測光装置８は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の各画素が所定の配列パターンで配列された受光素子を有しており、この受光素子上に結像される撮影レンズ１による像を検出して、被写体の色情報を取得する。この色情報は、測光装置８から制御装置６へと出力され、制御装置６において後述する顔判別を行う際などに利用される。すなわち、測光装置８は、撮影レンズ１による像のうち人物の顔に対応する像の色情報を検出し、その色情報を制御装置６へ出力する。

制御装置６は、図示しないマイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から構成され、様々な処理や制御を行う。たとえば、測光装置８から出力される色情報に基づいて、撮影レンズ１による像から人物の顔部分を判別する顔判別を行う。また、焦点検出装置４から出力される焦点検出信号に基づいて撮影レンズ１の焦点調節状態（デフォーカス量）を求め、求めた焦点調節状態に基づいてレンズ駆動装置７を駆動制御し、撮影レンズ１の焦点調節を行う。

測光装置８において、撮影レンズ１による像面内には、図２に示すように７７点の顔判別エリアが設定されている。この顔判別エリアを、図２に示すように左上から右下に順に、a1〜a77とそれぞれ表す。また、焦点検出装置４において、撮影レンズ１による像面内には、１１点の焦点検出エリア（焦点検出位置）が設定されている。各焦点検出エリアの設定位置は、上記の顔判別エリアa1〜a77のうち図２において太線の枠で囲って示した各エリア、すなわち、a11,a24,a25,a26,a37,a39,a41,a52,a53,a54およびa67の各エリアにそれぞれ対応している。

以下の説明では、顔判別エリアa11に対応する焦点検出エリアを左外エリアと、顔判別エリアa24に対応する焦点検出エリアを左上エリアと、顔判別エリアa25に対応する焦点検出エリアを左エリアと、顔判別エリアa26に対応する焦点検出エリアを左下エリアと、顔判別エリアa37に対応する焦点検出エリアを天エリアと、顔判別エリアa39に対応する焦点検出エリアを中央エリアと、顔判別エリアa41に対応する焦点検出エリアを地エリアと、顔判別エリアa52に対応する焦点検出エリアを右上エリアと、顔判別エリアa53に対応する焦点検出エリアを右エリアと、顔判別エリアa54に対応する焦点検出エリアを右下エリアと、顔判別エリアa67に対応する焦点検出エリアを右外エリアと、それぞれ称する。

各焦点検出エリアには、図３に２００〜６００で示すような焦点検出光学系が備えられている。図３において、図１の撮影レンズ１に対応する撮影光学系１００の領域１０１を介して入射した光束は、視野マスク２００、フィールドレンズ３００、絞り開口部４０１および再結像レンズ５０１を通り、イメージセンサーアレイ６００のＡ列上に結像する。このイメージセンサーアレイ６００のＡ列は、入射強度に応じた出力を発生する複数の光電変換画素を一次元状に並べたものである。また同様に、撮影光学系１００の領域１０２を介して入射した光束は、視野マスク２００、フィールドレンズ３００、絞り開口部４０２および再結像レンズ５０２を通り、イメージセンサーアレイ６００のＢ列上に結像する。このイメージセンサーアレイ６００のＢ列は、入射強度に応じた出力を発生する複数の光電変換画素を一次元状に並べたものである。

これらイメージセンサーアレイ６００のＡ列、Ｂ列上に結像した一対の被写体像は、撮影光学系１００が予定焦点面よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに遠ざかり、逆に予定焦点面より後に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに近づき、ちょうど予定焦点面に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる合焦時にはイメージセンサーアレイ６００のＡ列、Ｂ列上の被写体像は所定の間隔になる。したがって、この一対の被写体像をイメージセンサーアレイ６００のＡ列、Ｂ列で光電変換して電気信号に変え、これらの信号を制御装置６により演算処理して一対の被写体像の相対位置ずれ量を求めることにより、撮影光学系１００の焦点調節状態、ここでは予定焦点面と結像面とのずれ量とその方向（以後、デフォーカス量と呼ぶ）が分かる。

次に、各焦点検出エリアにおいて求められたデフォーカス量から、撮影レンズ１の焦点調節を行う方法について説明する。本実施形態のカメラでは、制御装置６は、測光装置８において像面内に設定された顔判別エリアa1〜a77の各々について、測光装置８から出力される色情報に基づいて、人物の顔が存在するか否かを判定する顔判別を行う。すなわち、顔判別エリアa1〜a77の各々に対して、対応する色情報が人物の顔としての特徴を表しているか否かを判別することで、人物の顔が存在するか否かを判定する。このようにして撮影レンズ１による像において人物の顔部分を判別することで、像面内での人物の顔の位置を特定する。なお、以下の説明では、顔判別によって人物の顔が存在すると判定された顔判別エリアを顔エリアと称する。

上記のような顔判別によって顔エリアを特定したら、次に制御装置６は、その顔エリアに対応する焦点検出エリアの有無を判定する。顔エリアに対応する焦点検出エリアがある場合、すなわち図２に示したa11,a24,a25,a26,a37,a39,a41,a52,a53,a54およびa67の各顔判別エリアのいずれか少なくとも一つが顔エリアとして特定された場合には、制御装置６は、当該焦点検出エリアに対して検出されたデフォーカス量を選択し、これを採用デフォーカス量とする。こうして採用デフォーカス量が決定された場合、当該採用デフォーカス量が検出された顔エリアに対応する焦点検出エリアを、以下では顔ＡＦエリアと称する。

たとえば図４に示すように、網掛けされたa32,a33,a39,a40,a46およびa47の各顔判別エリアが顔エリアであると判断された場合を考える。この場合、顔判別エリアa39が中央エリアに対応しているため、制御装置６は、中央エリアを顔ＡＦエリアとする。そして、顔ＡＦエリアに設定された中央エリアに対して検出されたデフォーカス量を採用デフォーカス量とする。

また、たとえば図５に示すように、網掛けされたa52,a53,a59,a60,a66およびa67の各顔判別エリアが顔判別によって顔エリアであると判断された場合を考える。この場合、顔判別エリアa52,a53およびa67は、右上エリア、右エリア、右外エリアにそれぞれ対応している。したがって制御装置６は、右上エリア、右エリアおよび右外エリアを顔ＡＦエリアとして、その各顔ＡＦエリアに対してそれぞれ検出されたデフォーカス量を採用デフォーカス量とする。このように複数の顔ＡＦエリアを設定して複数のデフォーカス量を採用デフォーカス量とすることもできる。

一方、顔ＡＦエリアが存在しない場合、すなわち焦点検出エリアにそれぞれ対応する顔判別エリアa11,a24,a25,a26,a37,a39,a41,a52,a53,a54およびa67のいずれもが顔エリアとして特定されなかった場合には、制御装置６は、顔エリアの直下に存在する焦点検出エリア、すなわち顔エリアの下方に隣接または近接する焦点検出エリアの有無を判定する。顔エリアの下方に隣接（近接）する焦点検出エリアがある場合、制御装置６は、その焦点検出エリアに対して検出されたデフォーカス量を選択し、これを採用デフォーカス量とする。こうして採用デフォーカス量が決定された場合、当該採用デフォーカス量が検出された焦点検出エリアを、以下では仮想人物ＡＦエリアと称する。

上記のようにして特定された仮想人物ＡＦエリアは、顔エリアの直下に位置しているため、人物の体の一部、たとえば首や胴体などである可能性が高いと考えられる。したがって制御装置６は、仮想人物ＡＦエリアに対して検出されたデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択することができる。

たとえば図６に示すように、網掛けされた顔判別エリアa38が顔判別によって顔エリアであると判断された場合を考える。この場合、制御装置６は、顔判別エリアa38の下方に隣接する焦点検出エリア、すなわち顔判別エリアa39に対応する中央エリアを仮想人物ＡＦエリアに設定する。そして、仮想人物ＡＦエリアとされた中央エリアに対して検出されたデフォーカス量を採用デフォーカス量とする。

ところで、顔エリアの直下に位置する焦点検出エリアは、カメラの姿勢によって変化する。したがって制御装置６は、カメラの姿勢、すなわち焦点検出装置４の姿勢に応じて、仮想人物ＡＦエリアとする焦点検出エリアを変更する。なお、カメラの姿勢は、カメラに内蔵された図示しないモーションセンサ等によって検出される。

たとえば、撮影者がカメラを右方向に９０°傾けた姿勢（左上縦姿勢）で構えると、図７に示すように像面が右方向に９０°回転された状態となる。この状態で、網掛けされたa17,a18およびa19の各顔判別エリアが顔エリアであると判断された場合を考える。この場合、制御装置６は、顔判別エリアa17〜a19の下方にそれぞれ隣接する焦点検出エリア、すなわち顔判別エリアa24に対応する左上エリア、顔判別エリアa25に対応する左エリア、および顔判別エリアa26に対応する左下エリアを仮想人物ＡＦエリアに設定する。そして、これらの各仮想人物ＡＦエリアに対してそれぞれ検出されたデフォーカス量を採用デフォーカス量とする。

以上説明したようにして、顔ＡＦエリアのデフォーカス量、または仮想人物ＡＦエリアのデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択したら、制御装置６は、選択した採用デフォーカス量に基づいて撮影レンズ１の焦点調節を行う。すなわち、採用デフォーカス量に基づいて焦点調節制御量を決定し、その焦点調節制御量に応じてレンズ駆動装置７を駆動制御することにより、撮影レンズ１の焦点調節を行う。

なお、上記のようにして採用デフォーカス量を選択する際には、制御装置６は、当該焦点検出エリアにおいて求められたデフォーカス量に対して、所定の信頼性判定基準により信頼性の有無を判断する。この信頼性の判断方法については、後で詳しく説明する。そして、デフォーカス量に信頼性がないと判断した場合、制御装置６は、そのデフォーカス量を採用デフォーカス量から除外する。

すなわち、顔ＡＦエリアが存在する場合であっても、その顔ＡＦエリアのデフォーカス量に信頼性がなければ、制御装置６は、顔ＡＦエリアが存在しないものとして当該デフォーカス量を選択しないようにする。同様に、仮想人物ＡＦエリアが存在する場合であっても、その仮想人物ＡＦエリアのデフォーカス量に信頼性がなければ、制御装置６は、仮想人物ＡＦエリアが存在しないものとして当該デフォーカス量を選択しないようにする。このようにして、制御装置６は、顔ＡＦエリアや仮想人物ＡＦエリアに対するデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択するか否かを決定する。

ところで、前述のように複数の採用デフォーカス量を選択した場合、制御装置６は、その複数の採用デフォーカス量に基づいて最終的なデフォーカス量を決定する。たとえば、最小の採用デフォーカス量、最至近を示す採用デフォーカス量、複数の採用デフォーカス量の平均値などを最終的なデフォーカス量とする。こうして決定した最終的なデフォーカス量に基づいて、制御装置６は撮影レンズ１の焦点調節を行う。

顔ＡＦエリアが存在せず、かつ仮想人物ＡＦエリアも存在しない場合、制御装置６は、顔判別の結果を利用せずに撮影レンズ１の焦点調節を行う。すなわち、顔判別によって判断された顔エリアの位置に関わらず、各焦点検出エリアに対してそれぞれ検出された複数のデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択し、その採用デフォーカス量に基づいて最終的なデフォーカス量を決定する。こうして決定した最終的なデフォーカス量に基づいて、制御装置６は撮影レンズ１の焦点調節を行う。

なお、以上説明したようにしていずれかの焦点検出エリアに対するデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択する際には、所定の基準を満たすデフォーカス量を有効でないデフォーカス量として除外する。たとえば、以下の式（１）を満たす場合はデフォーカス量に信頼性があるとして採用し、満たさない場合はデフォーカス量に信頼性がないとして除外する。
Ｅ＞Ｅ１、Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１ ・・・（１）

上記の式（１）におけるＥ１、Ｇ１は所定のしきい値である。数値Ｅは、デフォーカス量を検出する際の相関量の変化の様子を表しており、被写体のコントラストに依存する値である。この値が大きいほどコントラストが高く、したがってデフォーカス量の信頼性が高いことになる。また、Ｃｅｘは検出された一対のデータが最も一致したときの差分を表しており、本来は０となるものである。しかし、ノイズの影響や、図３の領域１０１と領域１０２の間の視差によって生じる一対の被写体像の微妙な差によって、実際にはＣｅｘは０とならない。ここで、ノイズや被写体像の差の影響は被写体のコントラストが高いほど小さくなるため、式（１）では一対のデータの一致度を表す数値としてＣｅｘ／Ｅを用いている。当然ながら、Ｃｅｘ／Ｅが０に近いほど一対のデータの一致度が高く、したがって信頼性が高いことになる。なお、数値Ｅの代わりに一対のデータの一方に関するコントラストを算出し、それを用いて信頼性判定を行うようにしてもよい。これ以外にも、様々な方法により除外するデフォーカス量を決定することができる。

上記のようにしてデフォーカス量を除外された焦点検出エリアが顔ＡＦエリアや仮想人物ＡＦエリアである場合、制御装置６は、当該焦点検出エリアは存在しないものとして扱う。すなわち、顔ＡＦエリアが存在する場合であっても、当該顔ＡＦエリアに対して有効なデフォーカス量が検出されない場合、制御装置６は、顔ＡＦエリアが存在しないと判断する。同様に、仮想人物ＡＦエリアが存在する場合であっても、当該仮想人物ＡＦエリアに対して有効なデフォーカス量が検出されない場合、制御装置６は、仮想人物ＡＦエリアが存在しないと判断する。

以上説明したようにして、制御装置６は、測光装置８により検出された色情報に基づいて、各焦点検出エリアに対して検出された複数のデフォーカス量の少なくとも一部を採用デフォーカス量として選択する。このとき、顔エリアに対応する顔ＡＦエリアが存在しない場合、像面内において顔エリアの下方に隣接する仮想人物ＡＦエリアに対するデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択する。そして、選択した採用デフォーカス量に基づいて焦点調節制御量を決定し、その焦点調節制御量に応じてレンズ駆動装置７を駆動制御することにより、撮影レンズ１の焦点調節を行う。これにより、顔判別によって求められた人物の顔の位置が焦点検出エリアから外れている場合であっても、撮影レンズ１の焦点調節を正しく行うことができる。

図８および９は一実施の形態の焦点調節動作を示すフローチャートである。制御装置６のマイクロコンピューターは、カメラの電源が投入されている間、この動作を繰り返し実行する。ステップ１０において、制御装置６は、カメラに設けられたシャッターボタン（不図示）がユーザによって半押し操作されたか否かを判定する。シャッターボタンの半押し操作が行われた場合は、次のステップＳ２０へ進む。

ステップＳ２０において、制御装置６は、焦点検出装置４から出力される焦点検出信号に基づいて、図２に示した１１点の焦点検出エリアに対するデフォーカス量をそれぞれ演算し、焦点検出を行う。これにより、撮影レンズ１による像面内に設定された複数の焦点検出エリアに対して、撮影レンズ１の複数の焦点調節状態を示すデフォーカス量を検出する。

ステップＳ３０において、制御装置６は、顔判別処理を実行する。このとき制御装置６は、測光装置８から出力される色情報に基づいて、顔判別エリアa1〜a77の各々について人物の顔としての特徴を表しているか否かを判別し、顔エリアを特定する。

ステップＳ４０において、制御装置６は、測光装置８から出力される色情報に基づいて、ステップＳ３０の顔判別処理に対する信頼度を算出する。この信頼度は、ステップＳ３０で行った各顔判別エリアに対する顔判別処理の結果に対する正確性を表しており、予め設定されたテンプレートとの一致度合いや、撮影レンズ１による像の輝度などに応じて求められる。

なお、撮影レンズ１による像の輝度が所定の値よりも低いときには、ステップＳ４０において顔判別の信頼度を０などの小さい値とすることが好ましい。このときの判定に用いる輝度の値は、たとえばカメラにおいて自動的にフラッシュを使用すると判定する際の状況に応じて設定される。このようにすれば、後で説明するステップＳ１００やステップＳ１１０の処理が実行されるのを避けることができるため、顔ＡＦエリアや仮想人物ＡＦエリアのデフォーカス量が採用デフォーカス量として選択されるのを禁止できる。これにより、顔判別が困難な暗い撮影環境において誤って顔ＡＦエリアや仮想人物ＡＦエリアが決定された場合に、その誤った顔ＡＦエリアや仮想人物ＡＦエリアのデフォーカス量に応じて撮影レンズ１の焦点調節が行われるのを防ぐことができる。

ステップＳ５０において、制御装置６は、ステップＳ３０の顔判別処理の結果に基づいて、顔ＡＦエリアがあるか否かを判定する。顔ＡＦエリアがある場合、すなわちステップＳ３０の顔判別処理によって特定された顔エリアに対応する焦点検出エリアが存在する場合には、制御装置６はステップＳ６０へ進む。一方、顔ＡＦエリアがない場合には、制御装置６はステップＳ７０へ進む。なお、ステップＳ２０で有効なデフォーカス量が検出されなかった焦点検出エリアについては、顔ＡＦエリアの対象から除外される。

ステップＳ６０において、制御装置６は、ステップＳ４０で算出した顔判別の信頼度を所定のしきい値Ａと比較する。このしきい値Ａは、顔判別の結果が十分信頼できるような状態に応じて、たとえば２００のような値が予め設定されている。顔判別の信頼度をしきい値Ａと比較した結果、顔判別の信頼度がしきい値Ａよりも大きい場合には、制御装置６はステップＳ１００へ進む。一方、顔判別の信頼度がしきい値Ａ以下である場合には、制御装置６は図９のステップＳ１４０へ進む。

ステップＳ７０において、制御装置６は、ステップＳ３０の顔判別処理の結果に基づいて、仮想人物ＡＦエリアがあるか否かを判定する。仮想人物ＡＦエリアがある場合、すなわちステップＳ３０の顔判別処理によって特定された顔エリアの下方に隣接する焦点検出エリアが存在する場合には、制御装置６はステップＳ８０へ進む。一方、仮想人物ＡＦエリアがない場合には、制御装置６はステップＳ１２０へ進む。なお、このとき前述のように、カメラの姿勢、すなわち焦点検出装置４の姿勢に応じて、仮想人物ＡＦエリアとする焦点検出エリアを変更する。また、ステップＳ２０で有効なデフォーカス量が検出されなかった焦点検出エリアについては、仮想人物ＡＦエリアの対象から除外される。

ステップＳ８０において、制御装置６は、ステップＳ７０で特定した仮想人物ＡＦエリアに対する信頼度を表す仮想信頼度を算出する。この仮想信頼度は、ステップＳ４０で算出した顔判別信頼度に基づいて求められる。なお、仮想人物ＡＦエリアは顔ＡＦエリアがない場合に設定されるものであるため、仮想信頼度は顔判別信頼度よりも小さな値とすることが好ましい。たとえば、顔判別信頼度に所定値αを乗算して得られる値を仮想信頼度とする。ここで、αはたとえば０．７以上１未満である。

ステップＳ９０において、制御装置６は、ステップＳ８０で算出した仮想信頼度を所定のしきい値Ａと比較する。このしきい値Ａは、前述のステップＳ６０において顔判別信頼度との比較に用いたものと同じである。仮想信頼度をしきい値Ａと比較した結果、仮想信頼度がしきい値Ａよりも大きい場合には、制御装置６はステップＳ１１０へ進む。一方、仮想信頼度がしきい値Ａ以下である場合には、制御装置６は図９のステップＳ１７０へ進む。

ステップＳ１００において、制御装置６は、ステップＳ５０で特定した顔ＡＦエリアのデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択する。これにより、人物の顔の位置に対応する焦点検出エリアのデフォーカス量が選択される。

ステップＳ１１０において、制御装置６は、ステップＳ７０で特定した仮想人物ＡＦエリアのデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択する。これにより、人物の顔の位置の下方に隣接する焦点検出エリアのデフォーカス量が選択される。

ステップＳ１２０において、制御装置６は、ステップＳ２０で各焦点検出エリアに対して検出した複数のデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択する。なお、このとき制御装置６は、検出した複数のデフォーカス量のうちで有効でないデフォーカス量を除いて、有効なデフォーカス量のみを採用デフォーカス量として選択する。これにより、顔判別の結果に関係なく、検出された全ての有効なデフォーカス量が選択される。

上記のステップＳ１００、Ｓ１１０またはＳ１２０のいずれかにおいて採用デフォーカス量を選択したら、制御装置６はステップＳ１３０へ進む。ステップＳ１３０において、制御装置６は、選択した採用デフォーカス量に基づいて撮影レンズ１の焦点調節を行う。ステップＳ１３０を実行したら、制御装置６は、図８および図９のフローチャートを終了する。

ステップＳ６０から図９のステップＳ１４０へ進んだ場合、ステップＳ１４０において制御装置６は、ステップＳ４０で算出した顔判別の信頼度を所定のしきい値Ｂと比較する。このしきい値Ｂは、顔判別の結果があまり信頼できないような状態に応じて、たとえば５０のような値が予め設定されている。顔判別の信頼度をしきい値Ｂと比較した結果、顔判別の信頼度がしきい値Ｂよりも小さい場合には、制御装置６は図８のステップＳ１２０へ進み、顔判別の結果に関わらず有効なデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択する。一方、顔判別の信頼度がしきい値Ｂ以上である場合には、制御装置６はステップＳ１５０へ進む。

ステップＳ６０とＳ１４０のいずれにおいても否定判定された場合、すなわちステップＳ４０で算出した顔判別の信頼度がしきい値Ｂからしきい値Ａまでの範囲内にある場合は、上記のようにしてステップＳ１５０へ進む。この場合、ステップＳ１５０において制御装置６は、顔ＡＦエリアのデフォーカス量を選択するか否かを決定するためのＡＦ選択信頼値を決定する。このＡＦ選択信頼値は、カメラの姿勢および顔ＡＦエリアの位置に応じて、たとえば次のようにして決定される。

ステップＳ１５０において決定されるＡＦ選択信頼値の一覧表の例を図１０に示す。ステップＳ１５０では、この一覧表に示された値のうち、現在のカメラの姿勢と顔ＡＦエリアの位置に該当する部分の値により、ＡＦ選択信頼値が決定される。たとえば、カメラの姿勢が通常の横姿勢であり、顔判別エリアa53に対応する右エリアが顔ＡＦエリアであったとすると、図１０の一覧表により、このときのＡＦ選択信頼値が175と決定される。なお、図１０の例では、主要被写体が存在する可能性が高い位置にある顔ＡＦエリアほど高いＡＦ選択信頼値となるように、一覧表の各値が設定されている。

以上説明した図１０の一覧表によるＡＦ選択信頼値の決定方法は一例であるため、本発明はこの内容に限定されない。制御装置６は、ステップＳ１５０において、カメラの姿勢と顔ＡＦエリアの位置に応じた任意の値をＡＦ選択信頼値として決定することができる。

ステップＳ１６０において、制御装置６は、ステップＳ４０で算出した顔判別の信頼度を、ステップＳ１５０で決定したＡＦ選択信頼値と比較する。その結果、顔判別の信頼度がＡＦ選択信頼値より大きい場合には、制御装置６は図８のステップＳ１００へ進み、顔ＡＦエリアのデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択する。一方、顔判別の信頼度がＡＦ選択信頼値以下である場合には、制御装置６は図８のステップＳ１２０へ進み、顔判別の結果に関わらず有効なデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択する。

以上説明したように、制御装置６は、ステップＳ４０において顔判別の信頼度を算出する。この顔判別の信頼度に基づいて、ステップＳ６０およびステップＳ１４０〜Ｓ１６０の処理により、顔ＡＦエリアに対するデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択するか否かを決定する。

また、ステップＳ９０から図９のステップＳ１７０へ進んだ場合、ステップＳ１７０において制御装置６は、ステップＳ８０で算出した仮想信頼度を所定のしきい値Ｂと比較する。このしきい値Ｂは、前述のステップＳ１４０において顔判別信頼度との比較に用いたものと同じである。仮想信頼度をしきい値Ｂと比較した結果、仮想信頼度がしきい値Ｂよりも小さい場合には、制御装置６は図８のステップＳ１２０へ進み、顔判別の結果に関わらず有効なデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択する。一方、仮想信頼度がしきい値Ｂ以上である場合には、制御装置６はステップＳ１８０へ進む。

ステップＳ９０とＳ１７０のいずれにおいても否定判定された場合、すなわちステップＳ８０で算出した仮想信頼度がしきい値Ｂからしきい値Ａまでの範囲内にある場合は、上記のようにしてステップＳ１８０へ進む。この場合、ステップＳ１８０において制御装置６は、ＡＦ選択信頼値を決定する。このとき前述のステップＳ１５０と同様に、カメラの姿勢および仮想人物ＡＦエリアの位置に応じて、図１０の一覧表などによりＡＦ選択信頼値を決定する。

ステップＳ１９０において、制御装置６は、ステップＳ８０で算出した仮想信頼度を、ステップＳ１８０で決定したＡＦ選択信頼値と比較する。その結果、仮想信頼度がＡＦ選択信頼値より大きい場合には、制御装置６は図８のステップＳ１１０へ進み、仮想人物ＡＦエリアのデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択する。一方、仮想信頼度がＡＦ選択信頼値以下である場合には、制御装置６は図８のステップＳ１２０へ進み、顔判別の結果に関わらず有効なデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択する。

以上説明したように、制御装置６は、ステップＳ８０において、仮想人物ＡＦエリアについての信頼度を表す仮想信頼度を求める。この仮想信頼度に基づいて、ステップＳ９０およびステップＳ１７０〜Ｓ１９０の処理により、仮想人物ＡＦエリアに対するデフォーカス量を採用デフォーカス量として選択するか否かを決定する。

以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態のカメラにおいて、制御装置６は、焦点検出装置４からの焦点検出信号に基づいて、撮影レンズ１による像面内に設定された複数の焦点検出エリアに対して、撮影レンズ１の複数のデフォーカス量を検出する（ステップＳ２０）。測光装置８は、撮影レンズ１による像面内の人物の顔に対応する像の色情報を検出する。また制御装置６は、測光装置８により検出された色情報に基づいて、焦点検出装置４により検出された複数のデフォーカス量の少なくとも一部を選択する（ステップＳ１００、Ｓ１１０）。このために制御装置６は、顔ＡＦエリアが存在するか否かを判断し（ステップＳ５０）、顔ＡＦエリアが存在しない場合、ステップＳ１１０により、撮影レンズ１による像面内において顔エリアの下方に隣接する焦点検出エリアを仮想人物ＡＦエリアとして、その仮想人物ＡＦエリアのデフォーカス量を選択する。このようにしたので、焦点調節の対象とすべき像の位置に対して焦点検出位置が存在しない場合であっても、その像について焦点調節状態を得ることができる。

（２）制御装置６は、仮想人物ＡＦエリアが存在するか否かを判断し（ステップＳ７０）、仮想人物ＡＦエリアが存在しない場合、ステップＳ２０で検出した複数のデフォーカス量を選択する（ステップＳ１２０）。このようにしたので、仮想人物エリアが存在しない場合であっても、焦点調節状態を得ることができる。

（３）制御装置６は、仮想人物ＡＦエリアについての信頼度を表す仮想信頼度を求め（ステップＳ８０）、その仮想信頼度に基づいて、ステップＳ１１０において仮想人物ＡＦエリアに対するデフォーカス量を選択するか否かを決定する（ステップＳ９０、ステップＳ１７０〜Ｓ１９０）。このようにしたので、仮想人物ＡＦエリアが存在する場合であっても、そこに人物が写っている可能性が低いときには、仮想人物ＡＦエリアのデフォーカス量を選択しないようにすることができる。

（４）制御装置６は、ステップＳ５０において顔ＡＦエリアの有無を判断する際に、当該顔ＡＦエリアに対して有効なデフォーカス量が検出されない場合は、顔ＡＦエリアが存在しないと判断する。このようにしたので、誤って検出された不適切なデフォーカス量が選択されるのを防ぐことができる。

（５）制御装置６は、撮影レンズ１による像の輝度が所定の値よりも低いときには、ステップＳ４０において顔判別の信頼度を０などの小さい値とすることで、ステップＳ１００またはＳ１１０が実行されないようにする。これにより、色情報に基づいて決定された顔ＡＦエリアや仮想人物ＡＦエリアのデフォーカス量が採用デフォーカス量として選択されるのを禁止する。このようにしたので、顔判別が困難な暗い撮影環境において誤って顔ＡＦエリアや仮想人物ＡＦエリアが決定された場合に、その誤った顔ＡＦエリアや仮想人物ＡＦエリアのデフォーカス量に応じて撮影レンズ１の焦点調節が行われるのを防ぐことができる。

（６）制御装置６は、ステップＳ７０において仮想人物ＡＦエリアの有無を判定する際に、カメラの姿勢すなわち焦点検出装置４の姿勢に応じて、仮想人物ＡＦエリアとする焦点検出エリアを変更する。このようにしたので、カメラの姿勢が変化しても、仮想人物ＡＦエリアを正しく決定することができる。

なお、上記の実施の形態では、撮像素子１０とは独立した焦点検出装置４によって撮影レンズ１の焦点調節状態を検出するようにしたが、撮像素子１０の撮像画素配列中に焦点検出用の画素を混在して設けたものの出力に基づいて焦点検出してもよい。すなわち、撮像素子１０は、撮影レンズ１を介した光を受光して画像信号を出力する撮像画素と、撮影レンズ１を介した光を受光して焦点検出信号を出力する焦点検出画素とを含む複数の画素を有する。そして、制御装置６は、複数の焦点検出画素からそれぞれ出力される焦点検出信号に基づいて、各焦点検出画素に対応して設定された複数の焦点検出エリアについて複数のデフォーカス量を検出する。このようにしてもよい。なお、この場合に撮像素子１０の焦点検出画素は、たとえばマイクロレンズと一つまたは複数の光電変換部からなり、撮影レンズ１の瞳の異なる領域を通過した一対の光束を受光するよう構成されている。そしてこの一対の光束の受光信号により、瞳分割方式の焦点検出を行うものである。

また、以上説明した実施の形態では、図２のように１つの焦点検出エリアに１つの顔判別エリアが対応する例を示した。しかし、焦点検出エリアと顔判別エリアはこのように一対一で必ずしも対応しなくてよい。たとえば、１つの焦点検出エリアに複数の顔判別エリアが対応してもよい。あるいは反対に、複数の焦点検出エリアに１つの顔判別エリアが対応してもよい。

上記の実施の形態では、人物の顔に対応する像の色情報を検出することにより顔判定を行う例としたが、判定する対象は人物の顔に限らず、動物、植物、工業製品などであっても良いことは言うまでもない。いずれの場合も、特定の対象に対応する像の色情報を検出することにより対象を検出するものである。

一実施の形態のカメラの構成を示す図である。 像面内に設定された顔判別エリアの配置図である。 焦点検出光学系を示す図である。 顔ＡＦエリアの設定例を示す図である。 顔ＡＦエリアの別の設定例を示す図である。 仮想人物ＡＦエリアの設定例を示す図である。 カメラの姿勢に応じて仮想人物ＡＦエリアを変更する様子を示す図である。 一実施の形態の焦点調節動作を示すフローチャートである。 一実施の形態の焦点調節動作を示すフローチャートである。 ＡＦ選択信頼値の一覧表の例である。

符号の説明

１ 撮影レンズ
４ 焦点検出装置
６ 制御装置
７ レンズ駆動装置
８ 測光装置
１０ 撮像素子

Claims (6)

1. 光学系による像面内に設定された複数の焦点検出位置に対して前記光学系の複数の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
   前記光学系による像面内の顔を判別する顔判別手段と、
   前記顔判別手段により判別された顔の信頼度を求める信頼度算出手段と、
   前記顔判別手段により判別された顔の顔エリア内に前記焦点検出位置が存在するかを判定する位置判定手段と、
   前記信頼度算出手段で求められた顔の信頼度が高い場合であって、前記位置判定手段により前記顔エリア内に前記焦点検出位置が存在すると判定された場合に、前記顔エリア内に存在する前記焦点検出位置に対する焦点調節状態を選択する第１選択手段と、
   前記位置判定手段により前記顔エリア内に前記焦点検出位置が存在しないと判定された場合であって、前記顔エリアの下方に隣接する焦点検出位置が有る場合に、当該焦点検出位置に対する焦点調節状態を選択する第２選択手段と、
   前記信頼度算出手段で求められた顔の信頼度が低い場合に、および前記位置判定手段により前記顔エリア内に前記焦点検出位置が存在しないと判定された場合であって、前記顔エリアの下方に隣接する焦点検出位置が無い場合に、前記焦点検出手段によって検出された複数の焦点調節状態に基づいて該複数の焦点調節状態の少なくとも１つを選択する第３選択手段とを備えたことを特徴とする焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記顔エリアの下方に隣接する焦点検出位置についての信頼度を求める信頼度決定手段をさらに備え、
   前記選択手段は、前記信頼度決定手段により求められた信頼度に基づいて、第２選択手段により前記顔エリアの下方に隣接する焦点検出位置に対する焦点調節状態を選択するか否かを決定することを特徴とする焦点検出装置。
3. 請求項１または２に記載の焦点検出装置において、
   前記第１選択手段、および前記第２選択手段は、前記光学系による像の輝度が所定の値よりも低いときには、前記焦点調節状態の選択を禁止することを特徴とする焦点検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
   前記２選択手段は、前記焦点検出装置の姿勢に応じて、前記顔エリアの下方に隣接する焦点検出位置を変更することを特徴とする焦点検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の焦点検出装置において、
   前記像面の位置に設けられ、前記光学系を介した光を受光して画像信号を出力する撮像画素と、前記光学系を介した光を受光して焦点検出信号を出力する焦点検出画素とを含む複数の画素を有する撮像手段をさらに備え、
   前記焦点検出信号に基づいて前記複数の焦点調節状態を検出することを特徴とする焦点検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の焦点検出装置と、
   前記１選択手段、第２選択手段、第３選択手段により選択された焦点調節状態に基づいて前記光学系の焦点調節を行う焦点調節手段とを備えることを特徴とするカメラ。
   

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