JP5257969B2 - 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 - Google Patents

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。

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。
特開２００５−１２８１５６号公報

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。

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。

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。

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。

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被写体部分の領域であって、ＡＦ評価値の取得対象となる画像内の領域を示す領域情報を検出する検出処理を、画角内において検出すべき被写体部分の状態を示す所定のパラメータの値を変化させながら繰り返し実行することで、該領域情報を検出する検出手段と、この検出手段により検出された領域情報が示す画像内の領域のＡＦ評価値に基づき合焦位置を自動調整する調整手段と、前記検出手段が前記領域情報を検出する際の検出条件として、前記検出処理の実行対象となる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内に制限する検出条件を設定する検出条件設定手段と、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領域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と、を備えたことを特徴とする。

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領域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領域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。

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、前記撮影条件にはズーム倍率が含まれることを特徴とする。

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、前記撮影条件には絞り値が含まれることを特徴とする。

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、前記検出手段が前記領域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。

また、請求項７記載の発明に係る合焦位置制御方法にあっては、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被写体部分の領域であって、ＡＦ評価値の取得対象となる画像内の領域を示す領域情報を検出する検出処理を、画角内において検出すべき被写体部分の状態を示す所定のパラメータの値を変化させながら繰り返し実行することで、該領域情報を検出する検出工程と、前記検出された前記領域情報が示す画像内の領域のＡＦ評価値に基づき合焦位置を自動調整する調整工程と、前記領域情報を検出する際の検出条件として、前記検出処理の実行対象となる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内に制限する検出条件を設定する検出条件設定工程と、前記設定された検出条件に従った検出動作で前記領域情報が検出されなかった場合、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工程と、を含むことを特徴とする。

また、請求項８記載の発明に係る合焦位置制御プログラムにあっては、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被写体部分の領域であって、ＡＦ評価値の取得対象となる画像内の領域を示す領域情報を検出する検出処理を、画角内において検出すべき被写体部分の状態を示す所定のパラメータの値を変化させながら繰り返し実行することで、該領域情報を検出する検出手段と、この検出手段により検出された前記領域情報が示す画像内の領域のＡＦ評価値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、前記検出処理の実行対象となる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内に制限する検出条件を設定する検出条件設定手段と、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領域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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明に係るデジタルカメラのブロック図である。 人物撮影モードが設定された場合におけるＣＰＵの処理内容を示すフローチャートである。 図２に続くフローチャートである。 （ａ）はズーム倍率と被写界深度との関係、（ｂ）はズーム倍率と許容合焦範囲との関係をそれぞれ示した図である。 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。

符号の説明

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

Claims (8)

1. 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被写体部分の領域であって、ＡＦ評価値の取得対象となる画像内の領域を示す領域情報を検出する検出処理を、画角内において検出すべき被写体部分の状態を示す所定のパラメータの値を変化させながら繰り返し実行することで、該領域情報を検出する検出手段と、
   この検出手段により検出された領域情報が示す画像内の領域のＡＦ評価値に基づき合焦位置を自動調整する調整手段と、
   前記検出手段が前記領域情報を検出する際の検出条件として、前記検出処理の実行対象となる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内に制限する検出条件を設定する検出条件設定手段と、
   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領域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と、
   を備えたことを特徴とする合焦位置制御装置。
2. 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
   ことを特徴とする請求項１記載の合焦位置制御装置。
3. 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領域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領域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１または２記載の合焦位置制御装置。
4. 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請求項１乃至３いずれか記載の合焦位置制御装置。
5. 前記撮影条件には絞り値が含まれることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の合焦位置制御装置。
6. 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、前記検出手段が前記領域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請求項１乃至５いずれか記載の合焦位置制御装置。
7. 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被写体部分の領域であって、ＡＦ評価値の取得対象となる画像内の領域を示す領域情報を検出する検出処理を、画角内において検出すべき被写体部分の状態を示す所定のパラメータの値を変化させながら繰り返し実行することで、該領域情報を検出する検出工程と、
   前記検出された前記領域情報が示す画像内の領域のＡＦ評価値に基づき合焦位置を自動調整する調整工程と、
   前記領域情報を検出する際の検出条件として、前記検出処理の実行対象となる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内に制限する検出条件を設定する検出条件設定工程と、
   前記設定された検出条件に従った検出動作で前記領域情報が検出されなかった場合、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工程と、
   を含むことを特徴とする合焦位置制御方法。
8. 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被写体部分の領域であって、ＡＦ評価値の取得対象となる画像内の領域を示す領域情報を検出する検出処理を、画角内において検出すべき被写体部分の状態を示す所定のパラメータの値を変化させながら繰り返し実行することで、該領域情報を検出する検出手段と、
   この検出手段により検出された前記領域情報が示す画像内の領域のＡＦ評価値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、前記検出処理の実行対象となる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内に制限する検出条件を設定する検出条件設定手段と、
   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領域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と、
   して機能させるための合焦位置制御プログラム。

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