JP5458860B2

JP5458860B2 - 撮像装置

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Publication number: JP5458860B2
Application number: JP2009284204A
Authority: JP
Inventors: 直之大西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: JP2011130009A

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。

従来より、所定のパターンを有する照明光を照射して、撮像光学系の焦点状態の検出を行う撮像装置が知られている。このような撮像装置において、人物の顔などの特定被写体の検出を行い、特定被写体を検出した場合には、所定のパターンを有する照明光の照射を行なわずに、均一な強度の照明光を照射する技術が開示されている（特許文献１）。

特開２００９−６９４４１号公報

しかしながら、従来技術では、特定被写体が検出されなかった場合には、所定のパターンを有する照明光を照射するものであるが、ここで、特定被写体が検出されない場合には、実際に特定被写体が存在しない場合の他、特定被写体が存在するが特定被写体の輝度が低く特定被写体を検出できない場合が含まれる。このように特定被写体の輝度が低い場合に、所定のパターンを有する照射光が照射されると、被写体に照射されたパターンの影響により、特定被写体を認識することがさらに困難となり、特定被写体を適切に認識することができず、結果として、特定被写体に焦点を合わせることができない場合があった。

本発明が解決しようとする課題は、特定被写体の輝度が低い場合でも、特定被写体に焦点を適切に合わせることができる撮像装置を提供することである。

この発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。

［１］本発明の第１の観点に係る撮像装置は、光学系による対象の像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段（１１０）と、前記撮像信号に基づいて、前記対象を判別する判別手段（１７０）と、前記判別手段によって判別された前記対象に対する前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段（１６３）と、前記対象の輝度が所定値以下である状態で、前記焦点検出手段により前記光学系の焦点状態を検出する際に、所定のコントラストパターンを有する第１の光を照明する第１照明手段（３０３）と、前記判別手段により前記対象を判別する際に、コントラストパターンが無い第２の光を照明する第２照明手段（１４０）と、を備え、前記第２照明手段により、前記第２の光を照明して、前記判別手段による前記対象の判別を行った場合には、前記第２の光を照明した状態で、前記焦点検出手段による前記焦点状態の検出を行い、前記第２照明手段により前記第２の光を照明して、前記焦点検出手段による前記焦点状態の検出を行った結果に応じて、前記第１照明手段により前記第１の光を照明した状態で、前記焦点検出手段による前記焦点状態の検出を行うことを特徴とする。

［２］上記撮像装置に係る発明において、前記第２照明手段（１４０）により前記第２の光を照明しながら、前記判別手段（１７０）による前記対象の判別と、前記焦点検出手段（１６３）による前記焦点状態の検出とを同時に行うように構成することができる。

［３］本発明の第２の観点に係る撮像装置は、光学系による対象の像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段（１１０）と、前記撮像信号に基づいて、前記対象を判別する判別手段（１７０）と、前記判別手段によって判別された前記対象に対する前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段（１６３）と、前記対象の輝度が所定値以下である状態で、前記焦点検出手段により前記光学系の焦点状態を検出する際に、所定のコントラストパターンを有する第１の光を照明する第１照明手段（３０３）と、前記判別手段により前記対象を判別する際に、コントラストパターンが無い第２の光を照明する第２照明手段（１４０）と、を備え、前記第２照明手段（１４０）により前記第２の光を照明せずに、前記判別手段（１７０）による前記対象の判別を行った場合には、前記焦点検出手段（１６３）による前記焦点状態の検出を、前記第１照明手段（３０３）により前記第１の光を照明して行うことを特徴とする。
［４］上記撮像装置に係る発明において、前記第２照明手段（１４０）により、前記第２の光を照明して、前記判別手段（１７０）による前記対象の判別を行った場合には、前記第２の光を照明した状態で、前記焦点検出手段（１６３）による前記焦点状態の検出を行うように構成することができる。
［５］上記撮像装置に係る発明において、前記第２照明手段（１４０）により前記第２の光を照明しながら、前記判別手段（１７０）による前記対象の判別と、前記焦点検出手段（１６３）による前記焦点状態の検出とを同時に行うように構成することができる。
［６］上記撮像装置に係る発明において、前記第２照明手段（１４０）により前記第２の光を照明して、前記焦点検出手段（１６３）による前記焦点状態の検出を行った結果に応じて、前記第１照明手段（３０３）により前記第１の光を照明した状態で、前記焦点検出手段による前記焦点状態の検出を行うように構成することができる。

［７］上記撮像装置に係る発明において、前記第１照明手段（３０３）により前記第１の光を照明している際には、前記判別手段（１７０）による前記対象の判別を行わないように構成することができる。

［８］上記撮像装置に係る発明において、前記判別手段（１７０）による前記対象の判別と、前記焦点検出手段（１６３）による前記焦点状態の検出とを交互に繰り返し行うように構成することができる。

本発明によれば、特定被写体の輝度が低い場合でも、特定被写体に焦点を適切に合わせることができる。

図１は、本実施形態に係るカメラ１を示すブロック図である。図２は、焦点検出モジュール１６１の構成例を示す図である。図３は、撮像光学系の撮像画面内に設定された複数の焦点検出エリアの配置例を示す図である。図４は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。図５は、本実施形態に係る被写体認識処理を示すフローチャートである。図６は、本実施形態に係る第１焦点検出処理を示すフローチャートである。図７は、本実施形態に係る第２焦点検出処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るカメラ１を示すブロック図であり、本発明の撮像装置に関する構成以外のカメラの一般的構成については、その図示と説明を一部省略する。

図１に示すように、本実施形態のカメラ１は、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とストロボ装置３００とを備え、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とは着脱可能に結合され、カメラボディ１００とストロボ装置３００も着脱可能に結合される。

レンズ鏡筒２００には、レンズ２１１，２１２，２１３、および絞り２２０を含む撮影光学系が内蔵されている。

フォーカスレンズ２１２は、レンズ鏡筒２００の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ２６０によってその位置が検出されつつレンズ駆動モータ２３０によってその位置が調節される。

このフォーカスレンズ２１２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒２００に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ２１２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、レンズ駆動モータ２３０によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。なお、レンズ鏡筒２００にはフォーカスレンズ２１２以外のレンズ２１１，２１３が設けられているが、ここではフォーカスレンズ２１２を例に挙げて本実施形態を説明する。

上述したようにレンズ鏡筒２００に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのレンズ駆動モータ２３０がレンズ鏡筒２００に設けられている。レンズ駆動モータ２３０と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、レンズ駆動モータ２３０の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、レンズ駆動モータ２３０の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ２１２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。

フォーカスレンズ２１２の位置はエンコーダ２６０によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ２１２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒２００に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば、その位置を求めることができる。

本実施形態のエンコーダ２６０としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。

絞り２２０は、上記撮影光学系を通過して、カメラボディ１００に備えられた撮像素子１１０に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り２２０による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０を介して絞り駆動部２４０へ送信されることにより行われる。また、開口径の調節は、カメラボディ１００に設けられた操作部１５０を介したマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０を介して絞り駆動部２４０へ送信されることによっても行われる。なお、絞り２２０の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部２５０で現在の開口径が認識される。

また、図１に示すように、本実施形態のカメラ１はストロボ装置３００を備える。ストロボ装置３００にはメイン発光部３０１が設けられ、発光回路で構成されるストロボ駆動部３０２により発光駆動される。メイン発光部３０１の発光量や発光タイミングは、カメラ制御部１７０からの制御信号によって制御される。

さらに、ストロボ装置３００には、ＡＦ照明光発光部３０３が設けられ、発光回路で構成されるＡＦ照明光駆動部３０４により発光駆動される。ＡＦ照明光発光部３０３による発光は、測光センサ１３７の出力に基づくカメラ制御部１７０からの制御信号によって制御される。また、ＡＦ照明光発光部３０３により照射される照明光は、後述する位相差検出方式による焦点検出を容易にするため、例えば、縦方向、横方向、あるいは格子状のスリット（縞模様）からなる所定のコントラストパターンを有する照明光となっている。

一方、カメラボディ１００は、被写体からの光束を撮像素子１１０、ファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導くためのミラー系１２０を備える。このミラー系１２０は、回転軸１２３を中心にして被写体の観察位置と撮像位置との間で所定角度だけ回転するクイックリターンミラー１２１と、このクイックリターンミラー１２１に軸支されてクイックリターンミラー１２１の回動に合わせて回転するサブミラー１２２とを備える。図１においては、ミラー系１２０が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮像位置にある状態を二点鎖線で示す。

ミラー系１２０は、被写体の観察位置にある状態では光軸Ｌ１の光路上に挿入される一方で、被写体の撮像位置にある状態では光軸Ｌ１の光路から退避するように回転する。

クイックリターンミラー１２１はハーフミラーで構成され、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束（光軸Ｌ１）の一部の光束（光軸Ｌ２，Ｌ３）を当該クイックリターンミラー１２１で反射してファインダ１３５および測光センサ１３７に導き、一部の光束（光軸Ｌ４）を透過させてサブミラー１２２へ導く。これに対して、サブミラー１２２は全反射ミラーで構成され、クイックリターンミラー１２１を透過した光束（光軸Ｌ４）を焦点検出モジュール１６１へ導く。

したがって、ミラー系１２０が観察位置にある場合は、被写体からの光束（光軸Ｌ１）はファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導かれ、撮影者により被写体が観察されるとともに、露出演算やフォーカスレンズ２１２の焦点調節状態の検出が実行される。そして、撮影者がレリーズボタンを全押しするとミラー系１２０が撮影位置に回動し、被写体からの光束（光軸Ｌ１）は全て撮像素子１１０へ導かれ、撮影した画像データを図示しないメモリに保存する。

クイックリターンミラー１２１で反射された被写体からの光束（光軸Ｌ２）は、撮像素子１１０と光学的に等価な面に配置された焦点板１３１に結像し、ペンタプリズム１３３と接眼レンズ１３４とを介して観察可能になっている。このとき、透過型液晶表示器１３２は、焦点板１３１上の被写体像に焦点検出エリアマークなどを重畳して表示するとともに、被写体像外のエリアにシャッター速度、絞り値、撮影枚数などの撮影に関する情報を表示する。これにより、撮影者は、撮影準備状態において、ファインダ１３５を通して被写体およびその背景ならびに撮影関連情報などを観察することができる。

測光センサ１３７は、二次元カラーＣＣＤイメージセンサなどで構成され、撮影の際の露出値を演算するため、撮像画面を複数の領域に分割して領域ごとの輝度に応じた測光信号を出力する。測光センサ１３７で検出された信号はカメラ制御部１７０へ出力され、自動露出制御および被写体認識処理に用いられる。

また、本実施形態のカメラボディ１００には、被写体認識用の照明光を発光するボディ内蔵発光部１４０が備えられている。ボディ内蔵発光部１４０の発光は、測光センサ１３７の出力に基づくカメラ制御部１７０からの制御信号によって制御される。また、ボディ内蔵発光部１４０から照射される被写体認識用の照明光は、特定被写体の認識を容易にするため、全体にほぼ均一の強度を有する照明光となっている。

操作部１５０は、例えば、シャッターレリーズボタン、およびカメラ１の各種動作モードを設定するためのモード設定スイッチなどを備えており、操作部１５０により、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オートフォーカスモードのうち特定被写体を認識するための被写体認識モードの選択などが行えるようになっている。また、シャッターレリーズボタンのスイッチは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。

焦点検出モジュール１６１は、被写体光を用いた位相差検出方式による自動合焦制御を実行するための焦点検出素子であり、撮像素子１１０の撮像面と光学的に等価な位置に固定されている。

図２は、図１に示す焦点検出モジュール１６１の構成例を示す図である。本実施形態の焦点検出モジュール１６１は、コンデンサレンズ１６１ａ、一対の開口が形成された絞りマスク１６１ｂ、一対の再結像レンズ１６１ｃおよび一対のラインセンサ１６１ｄを有する。また、図示していないが、本実施形態のラインセンサ１６１ｄは、撮像光学系の予定焦点面近傍に配置されたマイクロレンズと、このマイクロレンズに対して配置された光電変換素子とを有する画素が複数配列された画素列を備えている。フォーカスレンズ２１２の射出瞳の異なる一対の領域を通る一対の光束を、一対のラインセンサ１６１ｄに配列された各画素で受光することで、一対の受光信号を取得することができる。そして、一対のラインセンサ１６１ｄで取得した一対の受光信号の位相ずれを、後述する周知の相関演算によって求めることにより焦点調節状態を検出することができる。

例えば、図２に示すように、被写体Ｐが撮像素子１１０の等価面（予定結像面）１６１ｅで結像すると合焦状態となるが、フォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１方向に移動することで、結像点が等価面１６１ｅより被写体側にずれたり（前ピンと称される）、カメラボディ側にずれたりすると（後ピンと称される）、ピントずれの状態となる。

なお、被写体Ｐの結像点が等価面１６１ｅより被写体側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｄで検出される一対の受光信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗと比べて短くなり、逆に被写体Ｐの結像点がカメラボディ１００側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｄで検出される一対の受光信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗに比べて長くなる。

すなわち、合焦状態では一対のラインセンサ１６１ｄで検出される受光信号が、それぞれのラインセンサ１６１ｄの中心に対して重なるが、非合焦状態ではラインセンサ１６１ｄの中心に対して受光信号がずれ、すなわち位相差が生じるので、この位相差（ずれ量）に応じた量だけフォーカスレンズ２１２を移動させることでピントを合わせることができる。

ここで、撮影光学系の撮像画面５０内に設定された複数の焦点検出エリアの配置例を図３に示す。図３に示すように、撮影光学系の撮像画面５０内には複数の焦点検出エリア５１が設定されており、本実施形態において、焦点検出モジュール１６１には、各焦点検出エリア５１に対応して、一対のラインセンサ１６１ｄが複数備えられており、これにより、各焦点検出エリア５１における像信号を取得できるようになっている。本実施形態では、図３に１〜３１の数字で示すように、３１点の焦点検出エリア５１が設けられ、それぞれの位置が撮像素子１１０の撮像範囲の所定位置に対応している。なお、焦点検出エリア５１の個数および配置は、図３に示す態様に限定されるものではない。

図１に戻り、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄにおけるゲインや蓄積時間を制御するもので、焦点検出モジュール１６１に備えられた複数対のラインセンサ１６１ｄにて検出された像信号を、撮像光学系の撮像画面５０内に設定された各焦点検出エリア５１に対応させて読み出し、デフォーカス演算部１６３へ出力する。

デフォーカス演算部１６３は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２から送られてきた各焦点検出エリア５１に対応した像信号のずれ量をデフォーカス量ｄｆに変換し、これをレンズ駆動量演算部１６４へ出力する。

レンズ駆動量演算部１６４は、デフォーカス演算部１６３から送られてきたデフォーカス量ｄｆに基づいて、当該デフォーカス量ｄｆに応じたレンズ駆動量Δｄを演算し、これをレンズ駆動制御部１６５へ出力する。

レンズ駆動制御部１６５は、レンズ駆動量演算部１６４から送られてきたレンズ駆動量Δｄに基づいて、レンズ駆動モータ２３０を駆動し、フォーカスレンズ２１２の位置を調整する。

撮像素子１１０は、カメラボディ１００の、被写体からの光束の光軸Ｌ１上であって、レンズ２１１，２１２，２１３を含む撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター１１１が設けられている。この撮像素子１１０は、複数の光電変換素子が二次元に配置されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどのデバイスから構成することができる。撮像素子１１０で光電変換された画像信号は、カメラ制御部１７０で画像処理されたのち図示しないメモリに保存される。なお、撮影画像を格納するメモリは内蔵型メモリやカード型メモリなどで構成することができる。

また、カメラボディ１００にはカメラ制御部１７０が設けられている。カメラ制御部１７０はマイクロプロセッサとメモリなどの周辺部品から構成され、撮像素子１１０から画像情報を読み出すとともに、必要に応じて所定の情報処理を施して、図示しないメモリに出力する。この他にも、カメラ制御部１７０は、撮影画像情報の補正や、レンズ鏡筒２００の焦点調節状態の検出、さらには、絞り調節状態の検出など、カメラ１全体の制御を司る。

さらに、本実施形態において、カメラ制御部１７０は、測光センサ１３７からの出力に基づいて、ＡＦ照明光発光部３０３による焦点検出用の照明光の照射の制御や、ボディ内蔵発光部１４０による被写体認識用の照明光の照射の制御を行う。また、カメラ制御部１７０は、測光センサ１３７からの画像信号を受信し、受信した画像信号に基づき、撮像画面中の特定被写体を認識する被写体認識処理を行う。

次に、図４を参照して、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図４は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。以下においては、オートフォーカスモードのうち、特定被写体を認識するための被写体認識モードが選択されている場合を例示して説明する。

まず、ステップＳ１では、カメラ制御部１７０により、シャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたか否か判断される。第１スイッチＳＷ１がオンであると判断された場合はステップＳ２へ進み、第１スイッチＳＷ１がオンではないと判断された場合はステップＳ１で待機する。

次に、ステップＳ２では、撮影画像中の特定の被写体を認識する被写体認識処理が行われる。以下において、図５を参照して、被写体認識処理について説明する。図５は、ステップＳ２の被写体認識処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２０１では、カメラ制御部１７０により、測光センサ１３７から被写体認識用の画像信号が取得され、取得された画像信号に基づいて、特定被写体の検出が行われる。例えば、特定被写体として人物の顔を認識する場合、カメラ制御部１７０は、人物の顔のテンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行ない、撮影画像中から人物の顔を、特定被写体として検出する。

ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１において特定被写体が検出されたか否か判断される。特定被写体が検出されたと判断された場合は、図５に示す被写体認識処理を終了し、図４に示すステップＳ３に進む。一方、特定被写体が検出されていないと判断された場合は、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、カメラ制御部１７０により、測光センサ１３７から出力された画像信号に基づいて、被写界の輝度値が所定値以下であるか否か判断される。被写界の輝度値が所定値以下であると判断された場合は、被写界の輝度が特定被写体を検出するために十分ではないと判断され、被写体認識用の照明光を照射するために、ステップＳ２０４に進む。一方、被写界の輝度値が所定値よりも大きいと判断された場合は、撮影画像中に特定被写体が存在しないものと判断され、図５に示す被写体認識処理を終了し、図４に示すステップＳ３に進む。

ステップＳ２０４では、被写界の輝度値が所定値以下であると判断されているため、カメラ制御部１７０により、被写体認識用の照明光を発光するための制御信号が、ボディ内蔵発光部１４０に送出される。これにより、ボディ内蔵発光部１４０が発光し、被写体認識用の照明光の照射が開始（被写体認識用の照射光の照射がオン）される。なお、ステップＳ２０４でボディ内蔵発光部１４０から照射される被写体認識用の照明光は、上述したように、全体にほぼ均一の強度を有する照明光である。

ステップＳ２０５では、ボディ内蔵発光部１４０により被写体認識用の照明光が照射されている状態で、再度、カメラ制御部１７０により、特定被写体の検出が行われる。なお、ステップＳ２０５における特定被写体の検出は、ステップＳ２０１と同様の方法で行うことができる。

このように、図５に示す被写体認識処理では、被写体の輝度が低いか否か判断され、被写体の輝度が低いと判断された場合には、被写体認識用の照明光が照射され、被写体認識用の照明光が照射された状態で、特定被写体の検出が行われる。これにより、被写界の輝度が低い場合でも、特定被写体を適切に認識することができる。なお、被写体の輝度が低く、ステップＳ２０４で被写体認識用の照明光の照射が開始された場合には、被写体認識用の照明光が照射された状態のまま、図４に示すステップＳ３に進むことになる。

次に、図４に戻り、ステップＳ３ではカメラ制御部１７０により、被写体認識用の照明光が照射されているか否か判断される。被写体認識用の照明光が照射されている場合は、ステップＳ４に進み、第１焦点検出処理が行われる。一方、被写体認識用の照明光が照射されていない場合は、ステップＳ４の第１焦点検出処理を行わずに、ステップＳ６に進み、第２焦点検出処理が行われる。

ステップＳ４では、第１焦点検出処理は、特定被写体の輝度が低い場合に、ボディ内蔵発光部１４０により被写体認識用の照明光を照射した状態で、撮像光学系の焦点状態の検出を行う処理である。以下において、図６を参照して、ステップＳ４における第１焦点検出処理について説明する。図６は、ステップＳ４の第１焦点検出処理を示すフローチャートである。

図６に示すように、まず、ステップＳ４０１では、ボディ内蔵発光部１４０により被写体認識用の照明光が照明されている状態で、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄによる電荷の蓄電が行われる。ラインセンサ１６１ｄで蓄電された信号情報は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２により、図３に示す撮像画面５０内に設定された各焦点検出エリア５１に対応させて読み出され、カメラ制御部１７０およびデフォーカス演算部１６３へと出力される。

ステップＳ４０２では、デフォーカス演算部１６３により、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２から各焦点検出エリア５１の画像信号が取得され、各焦点検出エリア５１について、位相差検出方式によるデフォーカス量ｄｆの演算が行われる。

そして、ステップＳ４０３では、デフォーカス演算部１６３により、撮像画面５０中の特定被写体に対応する画面領域に設定された焦点検出エリア５１の中から、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１が決定される。例えば、特定被写体として人物の顔を認識している場合、撮像画面中の人物の顔に対応する領域に設定された複数の焦点検出エリア５１のうち、コントラストの大きい人物の目の部分に対応する焦点検出エリア５１が、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１として決定される。なお、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１を決定する方法としては、上述した例に限定されず、例えば、特定被写体が検出された焦点検出エリア５１のデフォーカス量ｄｆの分布や信頼性に基づいて決定する方法や、特定被写体が検出された焦点検出エリア５１のうち、最も至近側に位置するエリアを選択する方法などが挙げられる。また、ステップＳ２の被写体認識処理において特定被写体を検出できなかった場合には、撮像光学系の撮像画面５０中に設定された全ての焦点検出エリア５１のうち、撮像画面５０の中心近傍に設定された焦点検出エリア５１を、焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１として決定してもよい。

そして、ステップＳ４０４では、レンズ駆動量演算部１６４により、ステップＳ４０３で決定された焦点調節に用いるための焦点検出エリア５１のデフォーカス量ｄｆが取得され、取得されたデフォーカス量ｄｆに基づいて、デフォーカス量ｄｆに応じたレンズ駆動量Δｄの演算が行われ、算出されたレンズ駆動量Δｄが、レンズ駆動制御部１６５に出力される。そして、続くステップＳ４０５では、レンズ駆動制御部１６５により、ステップＳ４０４で算出されたレンズ駆動量Δｄに基づいて、レンズ制御部２５０を介して、レンズ駆動モータ２３０が駆動され、フォーカスレンズ２１２が駆動される。

次いで、ステップＳ４０６では、カメラ制御部１７０により、合焦状態が判定される。例えば、本実施形態では、焦点調節用の焦点検出エリア５１のデフォーカス量ｄｆが所定値以下となった場合に、合焦と判定される。なお、このステップＳ４０６における判定結果は、後述する図４に示すステップＳ５で用いられることとなる。

ステップＳ４０７では、カメラ制御部１７０により、ボディ内蔵発光部１４０による被写体認識用の照明光の照射が終了（被写体認識用の照射光の照射がオフ）される。そして、図６に示す第１焦点検出処理を終了し、図４に示すステップＳ５に進む。

図４に戻り、ステップＳ５では、カメラ制御部１７０により、上述したステップＳ４０６で得た判定結果に基づいて、合焦状態であるか否か判断される。合焦状態であると判断された場合には、ステップＳ６の第２焦点検出処理を行わずに、ステップＳ７に進み、一方、合焦状態ではないと判断された場合には、再度、撮像光学系の焦点状態を検出するため、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、第２焦点検出処理が行われる。第２焦点検出処理は、特定被写体の輝度が低い場合に、ＡＦ照明光発光部３０３により焦点検出用の照明光を照射した状態で、撮像光学系の焦点状態の検出を行う処理である。以下において、図７を参照して、ステップＳ６における第２焦点検出処理について説明する。図７は、ステップＳ６の第２焦点検出処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ６０１では、ボディ内蔵発光部１４０により被写体認識用の照明光が照射されていない状態であり、かつ、ＡＦ照明光発光部３０３により焦点検出用の照明光が照射されていない状態で、カメラ制御部１７０により、測光センサ１３７からの出力に基づいて、被写体の輝度値が所定値以下であるか否か判断される。被写体の輝度値が所定値以下と判断された場合は、被写体の輝度が撮像光学系の焦点状態を検出するために十分ではないと判断され、ステップＳ６０２に進み、カメラ制御部１７０からＡＦ照明光駆動部３０４に対し、焦点検出用の照明光を照射するよう制御信号が送出される。これにより、ＡＦ照明光発光部３０３が発光され、所定のコントラストパターンを有する焦点検出用の照明光の照射が開始（焦点検出用の照射光の照射がオン）される。そして、ステップＳ６０３では、所定のコントラストパターンを有する焦点検出用の照明光が照射されている状態で、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄによる電荷の蓄電が行われ、続くステップＳ６０４〜Ｓ６０７では、図６に示すステップＳ４０２〜Ｓ４０５と同様に、焦点調節が行われる。一方、ステップＳ６０１で被写体の輝度値が所定値よりも大きいと判断された場合は、ステップＳ６０２で焦点検出用の照明光の照射を開始せずに、ステップＳ６０３に進み、被写体認識用の照明光が照射されていない状態であり、かつ、焦点検出用の照明光が照射されていない状態で、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄによる電荷の蓄電が行われ、続くステップＳ６０４〜Ｓ６０７において、図６に示すステップＳ４０２〜Ｓ４０５と同様に、焦点調節が行われる。

ステップＳ６０４〜Ｓ６０７において焦点調節が行われた後は、ステップＳ６０８に進み、カメラ制御部１７０により、合焦状態が判定され、続くステップＳ６０９では、ステップＳ６０８で得た判定結果に基づいて、合焦状態であるか否か判断される。合焦状態と判断された場合には、ステップＳ６１０に進み、焦点検出用の照明光の照射が終了（焦点検出用の照射光の照射がオフ）された後、図７に示す第２焦点検出処理を終了し、図４に示すステップＳ７に進む。一方、合焦状態ではないと判断された場合には、合焦状態になるまで、ステップＳ６０３〜ステップＳ６０９の処理が繰り返し行われる。

図４に戻り、ステップＳ７では、カメラ制御部１７０により、シャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたか否か判断される。第２スイッチＳＷ２がオンであると判断された場合はステップＳ８へ進み、撮像素子１１０により、画像の撮像が行われる。これにより、特定被写体に焦点の合った画像が撮像され、撮像された画像が、カメラ制御部１７０に送信されて所定の処理が施された後、画像データとして、図示しないメモリに記憶される。一方、シャッターレリーズボタンが全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）されていない場合（ステップＳ７＝ＮＯ）は、シャッターレリーズボタンが半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）されている限り（ステップＳ９＝ＮＯ）、シャッターレリーズボタンが全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）されるまで待機し、待機中に、シャッターレリーズボタンが全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）された場合（ステップＳ７＝ＹＥＳ）は、画像を撮影し（ステップＳ８）、シャッターレリーズボタンの半押しが解除（第１スイッチＳＷ１のオフ）された場合（ステップＳ９＝ＹＥＳ）は、本実施形態の処理を終了する。

以上のように、本実施形態では、被写体認識処理を行う際に、所定のコントラストパターンを有する焦点検出用の照明光の照射を禁止して、全体に均一な強度の被写体認識用の照明光を照射することで、特定被写体を良好に認識することができ、その結果、特定被写体に対する焦点状態の検出を適切に行うことができる。特に、本実施形態では、被写体の輝度が低い場合に、被写体認識用の照明光を照射して被写体認識処理を行うとともに、第１焦点検出処理において、被写体認識用の照明光を照射した状態で、特定被写体に対する焦点状態の検出を行うことにより、処理速度を向上し、処理負荷を軽減することができる。また、本実施形態によれば、被写体の輝度が低いため、第１焦点検出処理において、被写体認識用の照明光を照射した状態で、特定被写体に対する焦点状態を検出できない場合であっても、第２焦点検出処理において、所定のコントラストパターンを有する焦点検出用の照明光を照射して、特定被写体に対する焦点状態の検出を行うことにより、特定被写体に対する焦点状態を良好に検出することができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、本実施形態では、ステップＳ２の被写体認識処理を行った後に、ステップＳ３〜Ｓ６の焦点検出処理を行うことで、特定被写体に対する焦点状態の検出を行う構成となっているが、これに限定されるものではなく、例えば、ステップＳ２の被写体認識処理とステップＳ３〜Ｓ６の焦点検出処理とを交互に繰り返して、特定被写体に対する焦点状態の検出を行う構成としてもよい。例えば、合焦と判定されたが特定被写体に合焦していない場合や、合焦と判定されていない場合には、特定被写体に合焦するまで、ステップＳ２の被写体認識処理と、ステップＳ３〜Ｓ６の焦点検出処理とを交互に繰り返すことで、特定被写体を適切に認識することができ、これにより、特定被写体に対する焦点状態を適切に検出することができる。また、特定被写体の認識と特定被写体に対する焦点状態の検出とを適切に行うために、特定被写体を認識するまで、ステップＳ２の被写体認識処理とステップＳ４の第１焦点検出処理とを交互に繰り返し、特定被写体の認識後に、被写体認識用の照明光を照射している状態で特定被写体に対する焦点状態を検出することができない場合に、ステップＳ６の第２焦点検出処理を行う構成としてもよい。

また、本実施形態では、ステップＳ２で被写体認識処理を行った後に、ステップＳ３〜Ｓ６で焦点検出処理を行っているが、ステップＳ２の被写体認識処理と、ステップＳ３〜Ｓ６の焦点検出処理とを並行して行ってもよい。この場合において、被写体の輝度が低い場合には、ボディ内蔵発光部１４０による被写体認識用の照明光の照射を行い、被写体認識用の照明光が照射されている状態で、被写体認識処理と焦点検出処理とを並行して行う構成としてもよい。このように、ステップＳ２の被写体認識処理と、ステップＳ３〜Ｓ６の焦点検出処理とを並行して行うことで、特定被写体に対して焦点の合った撮影画像をより迅速に得ることができる。さらに、被写体認識処理と焦点検出処理とを並行して行う場合において、被写体の輝度が低く、被写体認識用の照明光を照射している状態においても、被写体に焦点を合わせることができない場合（ステップＳ５＝ＮＯ）には、図５に示す被写体認識処理における特定被写体の検出が行われるまで（ステップＳ２０１，Ｓ２０５）は、ＡＦ照明光発光部３０３による所定のコントラストパターンを有する焦点検出用の照明光の照射を開始せずに、焦点検出処理を待機する構成とすることが好適である。このように、特定被写体を検出する際に、所定のコントラストパターンを有する焦点検出用の照明光の照射を禁止することで、特定被写体の検出を行っている際に、特定被写体に所定のコントラストパターンが投影されることを防止し、特定被写体の認識を適切に行うことができる。

さらに、本実施形態では、被写体認識処理における被写体の輝度判定（ステップＳ２０３）、および、焦点検出処理における被写体の輝度判定（ステップＳ６０１）を測光センサ１３７からの出力に基づいて行っているが、これら輝度判定に用いられる信号は特に限定されず、例えば、撮像素子１１０で光束を受光して得られた信号に基づいて、焦点検出処理および被写体認識処理における輝度判定を行ってもよい。

加えて、本実施形態では、被写体認識用の照明光を、ボディ側発光部１４０により照射しているが、被写体認識用の照明光を照射する部材をカメラボディ１００以外の装置に設ける構成としてもよい。また、被写体認識用の照明光は、均一な強度の光に限定されず、コントラストパターンが無い光であればよい。さらに、本実施形態では、焦点検出用の照明光を、ＡＦ照明光発光部３０３により照射しているが、焦点検出用の照明光を照射する部材は、所定のコントラストパターンを有する照明光を照射可能な部材であれば特に限定されず、また、焦点検出用の照明光を照射する部材をストロボ装置３００以外の装置に設ける構成としてもよい。

なお、上述した実施形態では、撮影画像中から検出する特定被写体として、人物の顔を例に挙げて説明したが、検出対象となる撮影画像中の特定被写体は人の顔に限定されず、例えば、他の動物や各種の移動体などであってもよい。

また、本実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、一眼レフデジタルカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。

１…カメラ
１００…カメラボディ
１１０…撮像素子
１４０…ボディ内蔵発光部
１６１…焦点検出モジュール
１６２…ＡＦ−ＣＣＤ制御部
１６３…デフォーカス演算部
１６４…レンズ駆動量演算部
１６５…レンズ駆動制御部
１７０…カメラ制御部
２００…レンズ鏡筒
２１２…フォーカスレンズ
２３０…レンズ駆動モータ
２５０…レンズ制御部
３００…ストロボ装置
３０３…ＡＦ照明光発光部
３０４…ＡＦ照明光駆動部

Claims

光学系による対象の像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段と、
前記撮像信号に基づいて、前記対象を判別する判別手段と、
前記判別手段によって判別された前記対象に対する前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、
前記対象の輝度が所定値以下である状態で、前記焦点検出手段により前記光学系の焦点状態を検出する際に、所定のコントラストパターンを有する第１の光を照明する第１照明手段と、
前記判別手段により前記対象を判別する際に、コントラストパターンが無い第２の光を照明する第２照明手段と、を備え、
前記第２照明手段により、前記第２の光を照明して、前記判別手段による前記対象の判別を行った場合には、前記第２の光を照明した状態で、前記焦点検出手段による前記焦点状態の検出を行い、
前記第２照明手段により前記第２の光を照明して、前記焦点検出手段による前記焦点状態の検出を行った結果に応じて、前記第１照明手段により前記第１の光を照明した状態で、前記焦点検出手段による前記焦点状態の検出を行うことを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記第２照明手段により前記第２の光を照明しながら、前記判別手段による前記対象の判別と、前記焦点検出手段による前記焦点状態の検出とを同時に行うことを特徴とする撮像装置。
光学系による対象の像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段と、
前記撮像信号に基づいて、前記対象を判別する判別手段と、
前記判別手段によって判別された前記対象に対する前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、
前記対象の輝度が所定値以下である状態で、前記焦点検出手段により前記光学系の焦点状態を検出する際に、所定のコントラストパターンを有する第１の光を照明する第１照明手段と、
前記判別手段により前記対象を判別する際に、コントラストパターンが無い第２の光を照明する第２照明手段と、を備え、
前記第２照明手段により前記第２の光を照明せずに、前記判別手段による前記対象の判別を行った場合には、前記焦点検出手段による前記焦点状態の検出を、前記第１照明手段により前記第１の光を照明して行うことを特徴とする撮像装置。
請求項３に記載の撮像装置において、
前記第２照明手段により、前記第２の光を照明して、前記判別手段による前記対象の判別を行った場合には、前記第２の光を照明した状態で、前記焦点検出手段による前記焦点状態の検出を行うことを特徴とする撮像装置。
請求項４に記載の撮像装置において、
前記第２照明手段により前記第２の光を照明しながら、前記判別手段による前記対象の判別と、前記焦点検出手段による前記焦点状態の検出とを同時に行うことを特徴とする撮像装置。
請求項４または５に記載の撮像装置において、
前記第２照明手段により前記第２の光を照明して、前記焦点検出手段による前記焦点状態の検出を行った結果に応じて、前記第１照明手段により前記第１の光を照明した状態で、前記焦点検出手段による前記焦点状態の検出を行うことを特徴とする撮像装置。
請求項３〜６のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記第１照明手段により前記第１の光を照明している際には、前記判別手段による前記対象の判別を行わないことを特徴とする撮像装置。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記判別手段による前記対象の判別と、前記焦点検出手段による前記焦点状態の検出とを交互に繰り返し行うことを特徴とする撮像装置。