JP5938268B2 - Imaging apparatus and control method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置およびその制御方法に関し、特には自動焦点調節技術に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus and a control method thereof, and more particularly to an automatic focus adjustment technique.
位置および大きさが固定された複数の焦点検出領域のうち、人物の顔のような特定の被写体を含む焦点検出領域のコントラスト評価値に基づいて自動焦点検出することにより、特定の被写体に合焦させる撮像装置が知られている(特許文献1)。   Focusing on a specific subject by automatic focus detection based on the contrast evaluation value of the focus detection region including a specific subject such as a human face among a plurality of focus detection regions with fixed positions and sizes An imaging device is known (Patent Document 1).
特開2010−39200号公報JP 2010-39200 A
しかし、コントラスト評価値に基づく自動焦点検出を、位置と大きさが固定された焦点検出領域に適用する場合、検出された被写体の領域に応じて焦点検出領域の位置および大きさを設定する場合と異なり、被写体に合焦させることは必ずしも容易でない。これは、1つの焦点検出領域に距離の大きく異なる複数の被写体が含まれる場合、コントラスト評価値の遠近競合が生じるからである。   However, when automatic focus detection based on the contrast evaluation value is applied to a focus detection region whose position and size are fixed, the position and size of the focus detection region are set according to the detected subject region, and In contrast, it is not always easy to focus on the subject. This is because when a single focus detection area includes a plurality of subjects having greatly different distances, a distance conflict between contrast evaluation values occurs.
特に、合焦させたい被写体が焦点検出領域に少ししか含まれていない場合に、正しい焦点検出ができない可能性が高くなる。このような状況は、例えば、背景よりずっと近距離に位置する人物の顔に合焦させたい場合で、顔領域のごく一部だけが含まれる焦点検出領域に対してコントラスト評価値に基づく自動焦点検出(コントラストAF)を実施した場合に発生しうる。   In particular, there is a high possibility that correct focus detection cannot be performed when a subject to be focused is included in the focus detection area. Such a situation is, for example, when it is desired to focus on the face of a person located far away from the background, and the automatic focus based on the contrast evaluation value for a focus detection area that includes only a small part of the face area. This may occur when detection (contrast AF) is performed.
特許文献1では、このような問題を緩和するため、焦点検出領域に優先度を付け、優先度の高い焦点検出領域の焦点検出結果を用いて最終的に合焦させる焦点検出領域を選択するようにしている。しかし、優先度の分類を行う必要があるほか、優先度に関わらず、顔を含んでいる全ての焦点検出領域について焦点検出を行う構成であるため、焦点検出に要する時間が長くなる。   In Patent Document 1, in order to alleviate such a problem, priority is given to the focus detection area, and the focus detection area to be finally focused is selected using the focus detection result of the focus detection area having a high priority. I have to. However, it is necessary to classify the priorities, and the focus detection is performed for all focus detection areas including the face regardless of the priorities, so that the time required for focus detection becomes long.
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされたものである。本発明は、位置及び大きさが固定された複数の焦点検出領域におけるコントラスト評価値に基づいて自動焦点検出を行う撮像装置およびその制御方法において、遠近競合の影響を軽減しつつ、焦点検出に要する時間を短縮することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems of the prior art. The present invention relates to an imaging apparatus that performs automatic focus detection based on contrast evaluation values in a plurality of focus detection areas whose positions and sizes are fixed, and a control method thereof, which requires focus detection while reducing the influence of perspective conflict. The purpose is to shorten the time.
上述の目的は、焦点検出領域に含まれる画像のコントラスト評価値に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、画像から特定の被写体の領域を検出する被写体検出手段と、予め設定された、位置および大きさが固定の複数の焦点検出領域のうち、焦点検出手段によって焦点検出を行う焦点検出領域を選択する選択手段と、を有し、選択手段は、前記特定の被写体の領域が検出され、かつ特定の被写体の領域に内包される焦点検出領域が複数の焦点検出領域に存在すれば、特定の被写体の領域に内包される焦点検出領域を選択し、特定の被写体の領域が検出され、かつ前記特定の被写体の領域に内包される焦点検出領域が複数の焦点検出領域に存在しない場合には、複数の焦点検出領域のうち1つ以上の予め定められた焦点検出領域を選択することを特徴とする撮像装置によって達成される。 The above-described object is achieved by a focus detection unit that performs focus detection based on a contrast evaluation value of an image included in the focus detection region, a subject detection unit that detects a region of a specific subject from the image, a preset position and out of the plurality of focus detection areas of the fixed size has a selection means for selecting a focus detection area for focus detection by the focus detecting means, the selecting means, region before Symbol specific subject is detected, And if a focus detection area included in the specific subject area exists in the plurality of focus detection areas, the focus detection area included in the specific subject area is selected, and the specific subject area is detected, and when the focus detection area is included in an area of the previous SL specific subject is not present in the plurality of focus detection areas, selects one or more focus detection areas set in advance among the plurality of focus detection areas It is achieved by an imaging device, wherein the door.
本発明によれば、位置及び大きさが固定された複数の焦点検出領域におけるコントラスト評価値に基づいて自動焦点検出を行う撮像装置およびその制御方法において、遠近競合の影響を軽減しつつ、焦点検出に要する時間を短縮することができる。   According to the present invention, in an imaging apparatus that performs automatic focus detection based on contrast evaluation values in a plurality of focus detection areas whose positions and sizes are fixed, and a control method thereof, focus detection is performed while reducing the influence of perspective conflict. Can be shortened.
本発明の実施形態に係る撮像装置の一例としてのデジタルカメラの機能構成例を示すブロック図1 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a digital camera as an example of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1におけるカメラDSPの機能構成例を示すブロック図1 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the camera DSP in FIG. 本発明の実施形態に係るデジタルカメラに設定されている複数の焦点検出領域の例を模式的に示す図The figure which shows typically the example of the several focus detection area set to the digital camera which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るデジタルカメラにおける焦点検出動作を説明するためのフローチャートFlowchart for explaining a focus detection operation in a digital camera according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の変形例に係る焦点検出動作を説明するためのフローチャートThe flowchart for demonstrating the focus detection operation | movement which concerns on the modification of embodiment of this invention.
以下、図面を参照して、本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。
<デジタルカメラの構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る撮像装置の一例としてのデジタルカメラの機能構成例を示すブロック図である。なお本発明は、大きさおよび位置が固定された複数の焦点検出領域と、コントラストAFとを用いる任意の撮像装置およびそのような撮像装置を備える任意の機器(カメラを備えた、携帯電話機、携帯情報端末、コンピュータ機器など)に適用可能である。
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<Configuration of digital camera>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration example of a digital camera as an example of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. Note that the present invention relates to an arbitrary imaging device using a plurality of focus detection areas whose sizes and positions are fixed and contrast AF, and an arbitrary device including such an imaging device (a mobile phone including a camera, a mobile phone, It can be applied to information terminals, computer equipment, and the like.
図1に示すように、デジタルカメラ100は、CPUやMPU等によって構成されカメラ動作全体を制御するシステムコントローラ129と、システムコントローラ129の配下で光学系全体を制御するレンズコントローラ107を有する。図1には光学系を構成するレンズのうち合焦距離を可変するフォーカスレンズ101のみを示しているが、このほか不図示の変倍レンズや固定レンズが設けられている。本実施形態において、レンズコントローラ107には、フォーカスレンズ101の駆動命令、停止命令、駆動量、要求駆動速度がシステムコントローラ129から送信される。また、レンズコントローラ107には、絞り102の開口制御の駆動量および駆動速度や、レンズ側の各種データの送信要求がシステムコントローラ129から送信される。なお、光学系(101〜108の構成要素)はデジタルカメラ100に内蔵されている構成に限らず、交換レンズの形態であってもよい。   As shown in FIG. 1, the digital camera 100 includes a system controller 129 that is configured by a CPU, an MPU, and the like and controls the entire camera operation, and a lens controller 107 that controls the entire optical system under the system controller 129. FIG. 1 shows only the focus lens 101 that can change the in-focus distance among the lenses constituting the optical system, but a variable magnification lens and a fixed lens (not shown) are also provided. In the present embodiment, a drive command, a stop command, a drive amount, and a required drive speed for the focus lens 101 are transmitted from the system controller 129 to the lens controller 107. Further, the lens controller 107 receives from the system controller 129 a drive amount and drive speed for aperture control of the aperture 102 and a transmission request for various data on the lens side. The optical system (components 101 to 108) is not limited to the configuration built in the digital camera 100, and may be in the form of an interchangeable lens.
自動焦点検出動作においてシステムコントローラ129は、レンズコントローラ107に対してフォーカスレンズ101の駆動方向、駆動量、および駆動速度について指示するレンズ駆動命令を発行する。レンズコントローラ107は、システムコントローラ129からのレンズ駆動命令を受信すると、レンズ駆動制御部104を通じてレンズ駆動機構103を制御する。レンズ駆動機構103は、例えばステッピングモータを駆動源として有し、フォーカスレンズ101を光軸に沿って駆動する。   In the automatic focus detection operation, the system controller 129 issues a lens drive command that instructs the lens controller 107 about the drive direction, drive amount, and drive speed of the focus lens 101. When the lens controller 107 receives a lens driving command from the system controller 129, the lens controller 107 controls the lens driving mechanism 103 through the lens driving control unit 104. The lens drive mechanism 103 has, for example, a stepping motor as a drive source, and drives the focus lens 101 along the optical axis.
フォーカスレンズ101の移動量は、例えばステッピングモータの回転量を検出するパルスエンコーダ等により構成されるレンズ位置情報検出部109を通じてレンズコントローラ107に送られる。レンズ位置情報検出部109の出力は、レンズコントローラ107内の不図示のハードウェアカウンタに接続される。これにより、フォーカスレンズ101が駆動されると、その駆動量に応じた数のパルスがレンズ位置情報検出部109から出力され、レンズコントローラ107のカウンタでパルスが計数される。レンズコントローラ107は、内部のハードウェアカウンタのレジスタにアクセスして、記憶されているカウンタ値をフォーカスレンズ101の位置情報として読み取ることができる。   The amount of movement of the focus lens 101 is sent to the lens controller 107 through a lens position information detection unit 109 configured by, for example, a pulse encoder that detects the amount of rotation of the stepping motor. The output of the lens position information detection unit 109 is connected to a hardware counter (not shown) in the lens controller 107. As a result, when the focus lens 101 is driven, a number of pulses corresponding to the driving amount is output from the lens position information detection unit 109, and the pulses are counted by the counter of the lens controller 107. The lens controller 107 can access the internal hardware counter register and read the stored counter value as the position information of the focus lens 101.
レンズコントローラ107は、システムコントローラ129からの絞り制御命令を受信すると、絞り駆動制御部106を介して、絞り102を駆動する絞り駆動機構105を制御し、絞り制御命令で受信した駆動量に従って絞り102を制御する。 Upon receiving the aperture control command from the system controller 129, the lens controller 107 controls the aperture drive mechanism 105 that drives the aperture 102 via the aperture drive control unit 106, and the aperture 102 according to the drive amount received by the aperture control command. To control.
レンズコントローラ107には、少なくとも一部の領域が不揮発性であるメモリ108が接続されている。メモリ108は、不図示の変倍レンズの焦点距離(画角)、絞り102の開放絞り値、設定可能な絞り駆動速度といった性能情報を記憶する。   The lens controller 107 is connected to a memory 108 in which at least a part of the area is nonvolatile. The memory 108 stores performance information such as a focal length (angle of view) of a variable magnification lens (not shown), an open aperture value of the aperture 102, and an aperture drive speed that can be set.
絞り102の開口から入射した光線は、機械シャッタであるフォーカルプレーンシャッタ110の開口から光学フィルタ111を介して撮像素子112に至る。光学フィルタ111は、入射光線から赤外線をカットして可視光線を撮像素子112へ導く赤外線除去フィルタ機能と、光学ローパスフィルタ機能とを有する。   A light beam incident from the aperture of the diaphragm 102 reaches the image sensor 112 through the optical filter 111 from the aperture of the focal plane shutter 110 that is a mechanical shutter. The optical filter 111 has an infrared filter function that cuts infrared light from incident light and guides visible light to the image sensor 112, and an optical low-pass filter function.
フォーカルプレーンシャッタ110は、例えばバネを駆動源とする先幕および後幕を備え、撮像素子112の露光、遮光を制御する。シャッタ制御部114は、システムコントローラ129からの制御信号に応じて、フォーカルプレーンシャッタ110の先幕および後幕の走行駆動を制御する。シャッタチャージ機構113は、フォーカルプレーンシャッタ110の走行後、次の動作のためのバネチャージを行う。   The focal plane shutter 110 includes, for example, a front curtain and a rear curtain that use a spring as a drive source, and controls exposure and light shielding of the image sensor 112. The shutter control unit 114 controls the driving of the front and rear curtains of the focal plane shutter 110 according to a control signal from the system controller 129. The shutter charge mechanism 113 performs spring charge for the next operation after the focal plane shutter 110 travels.
また、システムコントローラ129は、撮像素子112における所定の測光領域の出力から得られる被写体輝度と、撮像素子112の電荷蓄積時間、露光感度および絞り値との関係が定められたプログラム線図を、例えばEEPROM122に記憶している。   Further, the system controller 129 displays a program diagram in which the relationship between the subject brightness obtained from the output of a predetermined photometric area in the image sensor 112 and the charge accumulation time, exposure sensitivity, and aperture value of the image sensor 112 is determined, for example. It is stored in the EEPROM 122.
タイミングジェネレータ118は、タイミング信号を生成し、撮像系全体の駆動タイミングを決定している。ドライバ117は、タイミングジェネレータ118からのタイミング信号に基づいて、撮像素子112の各画素の駆動信号を生成する。撮像素子112は、露光時に各画素に入射した光線を電荷に変換し、画素単位の電気信号(画像信号)を生成する。   The timing generator 118 generates a timing signal and determines the drive timing of the entire imaging system. The driver 117 generates a drive signal for each pixel of the image sensor 112 based on the timing signal from the timing generator 118. The image sensor 112 converts a light beam incident on each pixel at the time of exposure into an electric charge, and generates an electric signal (image signal) for each pixel.
撮像素子112が生成した画像信号は相関二重サンプリング/自動利得制御(CDS/AGC)回路115で増幅され、A/Dコンバータ116でデジタル画像信号へ変換される。A/Dコンバータ116から出力されたデジタル画像信号は、セレクタ121に入力される。セレクタ121は、システムコントローラ129からの信号に基づいて、デジタル画像信号の出力先をカメラDSP126、ビデオメモリ120、メモリコントローラ127の間で切り替える。   An image signal generated by the image sensor 112 is amplified by a correlated double sampling / automatic gain control (CDS / AGC) circuit 115 and converted into a digital image signal by an A / D converter 116. The digital image signal output from the A / D converter 116 is input to the selector 121. The selector 121 switches the output destination of the digital image signal among the camera DSP 126, the video memory 120, and the memory controller 127 based on a signal from the system controller 129.
メモリコントローラ127へ入力されたデジタル画像信号は、フレームメモリであるDRAM128に全て転送される。DRAM128へ転送したデジタル画像信号をセレクタ121を介してビデオメモリ120へ定期的に(所定のフレームレートで)転送することで、モニタ表示部119を電子ビューファインダとして機能させることができる。   All the digital image signals input to the memory controller 127 are transferred to the DRAM 128 which is a frame memory. By periodically transferring the digital image signal transferred to the DRAM 128 to the video memory 120 via the selector 121 (at a predetermined frame rate), the monitor display unit 119 can function as an electronic viewfinder.
カメラDSP126には、システムコントローラ129のほか、タイミングジェネレータ118と、セレクタ121を通じてA/Dコンバータ116と、ビデオメモリ120、ワークメモリ125とが接続されている。   In addition to the system controller 129, the camera DSP 126 is connected to a timing generator 118, an A / D converter 116, a video memory 120, and a work memory 125 through a selector 121.
記録用画像の撮影時、システムコントローラ129は1フレーム分のデジタル信号をDRAM128から読み出し、カメラDSP126で画像処理を行ってから、一旦、ワークメモリ125に記憶する。そして、システムコントローラ129は、ワークメモリ125に記憶した画像データを、圧縮・伸張回路124で例えばJPEG形式など所定の形式でデータ圧縮し、外部の不揮発性メモリ123に記録する。通常、不揮発性メモリ123には半導体メモリカード、磁気ディスク、光ディスクなどの着脱可能な記録媒体が用いられるが、任意の不揮発性記録媒体を用いることができる。また、着脱可能な記録媒体と、着脱不能な記録媒体の両方が用いられてもよい。   At the time of capturing an image for recording, the system controller 129 reads a digital signal for one frame from the DRAM 128, performs image processing with the camera DSP 126, and then temporarily stores it in the work memory 125. Then, the system controller 129 compresses the image data stored in the work memory 125 in a predetermined format such as the JPEG format by the compression / decompression circuit 124 and records it in the external nonvolatile memory 123. Usually, a detachable recording medium such as a semiconductor memory card, a magnetic disk, or an optical disk is used for the non-volatile memory 123, but any non-volatile recording medium can be used. Moreover, both a detachable recording medium and a non-detachable recording medium may be used.
システムコントローラ129と接続されている操作スイッチ131は、ユーザーがデジタルカメラ100に設定値や指示などを入力するための入力デバイス群であり、任意の入力デバイスが含まれる。表示部130は、液晶パネル、LED(発光ダイオード)、有機ELパネルなどの表示装置であり、デジタルカメラ100の動作状態に関する情報を表示する。SW1 132およびSW2 133はレリーズスイッチに内包された2つのスイッチであり、レリーズボタンが半押し(1段押下)された際にSW1 132が、全押し(2段押下)された際にSW2 133が、それぞれオンする。   The operation switch 131 connected to the system controller 129 is an input device group for a user to input setting values, instructions, and the like to the digital camera 100, and includes an arbitrary input device. The display unit 130 is a display device such as a liquid crystal panel, an LED (light emitting diode), or an organic EL panel, and displays information related to the operating state of the digital camera 100. SW1 132 and SW2 133 are two switches included in the release switch. SW1 132 is pressed when the release button is pressed halfway (pressed one step), and SW2 133 is pressed when pressed fully (pressed two steps). , Turn on each.
SW1 132がオンすると、システムコントローラ129は測光(露出条件の決定)や焦点検出などの撮影準備動作を開始する。SW2 133がオンすると、システムコントローラ129は静止画記録のための撮影動作(電荷蓄積および電荷読み出し動作)を開始させる。ライブビューモードスイッチ134は、モニタ表示部119をEVFとして機能させるライブビュー表示のオン/オフを制御する。動画スイッチ135は、動画撮影の開始を指示するためのスイッチである。動画撮影時、システムコントローラ129は、電荷蓄積および電荷読み出しを所定のフレームレート(例えば30フレーム/秒)で繰り返し実行する。なお、動画撮影時の動作はライブビュー表示時の撮影動作と基本的には同じである。   When SW1 132 is turned on, the system controller 129 starts photographing preparation operations such as photometry (determination of exposure conditions) and focus detection. When SW2 133 is turned on, the system controller 129 starts a photographing operation (charge accumulation and charge readout operation) for recording a still image. The live view mode switch 134 controls on / off of the live view display that causes the monitor display unit 119 to function as an EVF. The moving image switch 135 is a switch for instructing the start of moving image shooting. During moving image shooting, the system controller 129 repeatedly executes charge accumulation and charge readout at a predetermined frame rate (for example, 30 frames / second). Note that the operation during moving image shooting is basically the same as the shooting operation during live view display.
本実施形態におけるデジタルカメラ100は、電源投入時は初期設定として静止画を記録する設定(静止画モード)であるが、動画スイッチ135の操作により動画を記録する設定(動画モード)に切り替わる。動画モードで動画スイッチ135が操作されると、静止画モードに設定が戻される。   The digital camera 100 according to the present embodiment is set to record a still image as an initial setting when the power is turned on (still image mode), but is switched to a setting to record a moving image (moving image mode) by operating the moving image switch 135. When the moving image switch 135 is operated in the moving image mode, the setting is returned to the still image mode.
次に、カメラDSP126の機能構成例と動作について、図2のブロック図を用いて説明する。
撮像素子112から読み出された画像信号は、上述のようにCDS/AGC回路115で増幅され、A/Dコンバータ116でデジタル画像信号に変換され、セレクタ121を介してカメラDSP126へ入力される。
Next, a functional configuration example and operation of the camera DSP 126 will be described using the block diagram of FIG.
The image signal read from the image sensor 112 is amplified by the CDS / AGC circuit 115 as described above, converted into a digital image signal by the A / D converter 116 , and input to the camera DSP 126 via the selector 121.
カメラDSP126は、デジタル画像信号から、コントラストAFに用いられるコントラスト評価値の算出と、特定の被写体の検出を行う。ここでは、特定の被写体が人物の顔であるものとする。ただし、画像からパターンマッチング等の公知の技術によって検出可能な任意の被写体を特定の被写体とすることができる。   The camera DSP 126 calculates a contrast evaluation value used for contrast AF and detects a specific subject from the digital image signal. Here, it is assumed that the specific subject is a human face. However, an arbitrary subject that can be detected from an image by a known technique such as pattern matching can be set as a specific subject.
コントラスト評価値を算出するため、カメラDSP126に入力されたデジタル画像信号は、DSP内部メモリ201を経て、焦点検出領域抽出部202に入力される。焦点検出領域抽出部202は、全画面分のデジタル画像信号から焦点検出領域内の画像を抽出して、コントラスト評価値算出部203に供給する。   In order to calculate the contrast evaluation value, the digital image signal input to the camera DSP 126 is input to the focus detection area extraction unit 202 via the DSP internal memory 201. The focus detection area extraction unit 202 extracts an image in the focus detection area from the digital image signals for the entire screen, and supplies the image to the contrast evaluation value calculation unit 203.
本実施形態のデジタルカメラ100は、位置と大きさが固定の、複数の焦点検出領域が予め設定されている。焦点検出領域の位置や大きさは、予めシステムコントローラ129より焦点検出領域抽出部202に対して設定される。コントラスト評価値算出部203は、複数の焦点検出領域の各々について、焦点検出領域内の画像に対してデジタルフィルタ演算により所定の周波数成分を抽出し、コントラスト評価値としてシステムコントローラ129に出力する。被写体検出手段としての顔領域検出部204は、DSP内部メモリ201を経て入力された全画面分のデジタル画像信号から、人物の顔の特徴点を抽出することで、人物の顔と思われる画像領域(顔領域)を検出する。画像から人物の顔等の特定の被写体を検出する技術は一般的に用いられており、本実施形態においても公知の技術を用いて顔領域を検出することができる。顔領域検出部204は、検出された顔領域の情報(位置、大きさなど)をシステムコントローラ129に出力する。   In the digital camera 100 of the present embodiment, a plurality of focus detection areas whose positions and sizes are fixed are set in advance. The position and size of the focus detection area are set in advance for the focus detection area extraction unit 202 by the system controller 129. The contrast evaluation value calculation unit 203 extracts a predetermined frequency component by digital filter calculation for the image in the focus detection region for each of the plurality of focus detection regions, and outputs it to the system controller 129 as a contrast evaluation value. The face area detection unit 204 serving as a subject detection unit extracts an image area that appears to be a person's face by extracting feature points of the person's face from the digital image signals for the entire screen input via the DSP internal memory 201. (Face region) is detected. A technique for detecting a specific subject such as a person's face from an image is generally used, and a face area can also be detected using a known technique in this embodiment. The face area detection unit 204 outputs information (position, size, etc.) of the detected face area to the system controller 129.
次に、焦点検出領域について説明する。
図3は、本実施形態のデジタルカメラ100が用いる複数の焦点検出領域の例を模式的に示す図である。図3では、全画面(撮像視野)301の中に、主被写体である人物302、主被写体より遠くに位置する樹木303、主被写体より手前に位置する生垣304が含まれている。また、複数の焦点検出領域として、画面の周縁部を除く領域を水平方向に6等分、垂直方向に4等分した計24の焦点検出領域305が設定されている。複数の焦点検出領域305の各々は位置と大きさが固定であり、焦点検出領域ごとに焦点検出を行うことができる。最終的にどの焦点検出領域に対して合焦させるかはシステムコントローラ129が決定する。図3の例では、人物302、樹木303、および生垣304のそれぞれについて、全体を包含する焦点検出領域は存在せず、複数の焦点検出領域が、1つ以上の被写体の領域を部分的に包含している。
Next, the focus detection area will be described.
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of a plurality of focus detection areas used by the digital camera 100 of the present embodiment. In FIG. 3, the full screen (imaging field of view) 301 includes a person 302 as a main subject, a tree 303 positioned far from the main subject, and a hedge 304 positioned in front of the main subject. As a plurality of focus detection areas, a total of 24 focus detection areas 305 are set by dividing the area excluding the peripheral portion of the screen into six equal parts in the horizontal direction and four equal parts in the vertical direction. Each of the plurality of focus detection areas 305 has a fixed position and size, and focus detection can be performed for each focus detection area. The system controller 129 determines which focus detection area is finally focused. In the example of FIG. 3, for each of the person 302, the tree 303, and the hedge 304, there is no focus detection area that encompasses the entirety, and the plurality of focus detection areas partially include one or more subject areas. doing.
なお、本明細書において、被写体もしくは被写体の領域を「含む」とは、被写体の領域と重なりを有する(すなわち、被写体もしくは被写体の領域を少なくとも一部含んでいる)ことを意味する。   In the present specification, “including” a subject or a subject region means overlapping with the subject region (that is, including at least a part of the subject or the subject region).
デジタルカメラ100が起動されると、静止画モードで撮影スタンバイ状態となり、システムコントローラ129はライブビュー表示動作を開始する。撮影スタンバイ状態でレリーズボタンが半押しされてSW1 131がオンになると、撮影準備動作の一環として、システムコントローラ129は24の焦点検出領域に対する焦点検出動作を実行する。   When the digital camera 100 is activated, it enters a shooting standby state in the still image mode, and the system controller 129 starts a live view display operation. When the release button is pressed halfway in the shooting standby state and the SW1 131 is turned on, the system controller 129 executes a focus detection operation for 24 focus detection areas as part of the shooting preparation operation.
<焦点検出動作>
次に、本実施形態における焦点検出動作について、図4のフローチャートを用いて説明する。特に説明しない限り、以下の動作はシステムコントローラ129の制御に基づいて実行される。
<Focus detection operation>
Next, the focus detection operation in the present embodiment will be described using the flowchart of FIG. Unless specifically described, the following operations are executed based on the control of the system controller 129.
上述の通り、焦点検出動作は、静止画モードの撮影スタンバイ状態においてSW1 131がオンになることで開始される撮影準備動作の1つとして実行される。撮影準備動作では、露出条件の決定など他の動作も実行されるが、本発明と直接関連せず、また公知の技術を適用可能であるため説明を省略し、ここでは本発明に特徴的な焦点検出動作についてのみ説明する。   As described above, the focus detection operation is executed as one of the shooting preparation operations started when the SW1 131 is turned on in the shooting standby state of the still image mode. In the shooting preparation operation, other operations such as determination of exposure conditions are also performed. However, the operations are not directly related to the present invention, and the description thereof is omitted because a known technique can be applied. Only the focus detection operation will be described.
なお、上述の通り、撮影スタンバイ状態では30〜60フレーム/秒のフレームレートでライブビュー表示動作が実行されており、撮影、表示はもちろん、画像処理など表示用の画像を生成するために必要な処理が実行されているものとする。   As described above, in the shooting standby state, the live view display operation is executed at a frame rate of 30 to 60 frames / second, and it is necessary for generating images for display such as image processing as well as shooting and display. Assume that processing is being performed.
S401で顔領域検出部204が、ライブビュー表示用に撮影された画像信号に対して顔領域の検出処理を適用する。システムコントローラ129は例えば顔領域検出部204からの出力を受信すると、処理をS402に進める。   In step S <b> 401, the face area detection unit 204 applies face area detection processing to an image signal captured for live view display. For example, when the system controller 129 receives an output from the face area detection unit 204, the process proceeds to S402.
S402でシステムコントローラ129は、顔領域が検出されたか否かを、例えば顔領域検出部204からの出力に基づいて判定する。システムコントローラ129は、顔領域が検出されたと判定された場合はS403へ、検出できなかったと判定された場合はS408へ、それぞれ処理を進める。   In step S <b> 402, the system controller 129 determines whether a face area has been detected based on, for example, an output from the face area detection unit 204. The system controller 129 proceeds to S403 if it is determined that a face area has been detected, and proceeds to S408 if it is determined that it has not been detected.
S403でシステムコントローラ129は、S401で検出された顔領域と、複数の焦点検出領域305の各々の位置および大きさから、顔領域に内包される焦点検出領域(顔内包枠)の有無を判定する。そしてシステムコントローラ129は、顔内包枠があると判定された場合はS404へ、顔内包枠がないと判定された場合はS408へ、それぞれ処理を進める。   In S403, the system controller 129 determines the presence or absence of a focus detection area (face inclusion frame) included in the face area from the position and size of each of the face area detected in S401 and the plurality of focus detection areas 305. . The system controller 129 proceeds to S404 if it is determined that there is a face inner frame, and proceeds to S408 if it is determined that there is no face inner frame.
S404でシステムコントローラ129は、既に顔内包枠が設定済か否かを判定し、設定済みであればフォーカススキャンを続行するよう制御する。具体的には、システムコントローラ129は、既に顔内包枠が設定済であればS409へ、顔内包枠が設定されていなければS405へ、それぞれ処理を進める。   In step S <b> 404, the system controller 129 determines whether or not the face inclusion frame has already been set. If it has been set, the system controller 129 controls to continue the focus scan. Specifically, the system controller 129 advances the process to S409 if the face inner frame has already been set, and advances to S405 if the face inner frame has not been set.
S405でシステムコントローラ129は、顔内包枠を、着目焦点検出領域(着目AF枠)に設定し、処理をS406に進める。上述の通り、顔領域の一部と背景領域とが混在した焦点検出領域についてコントラスト評価値に基づいて焦点検出すると、遠近競合により非合焦や偽合焦に至る可能性がある。しかし、顔内包枠は顔領域しか含まないので、このような問題は回避できる。特に、顔の輪郭部分を含む焦点検出領域では、逆光シーンなどにおいて輪郭部分のコントラストが上昇し、輪郭部分に合焦する場合があるが、顔内包枠は輪郭部分を含まないので、このような問題も回避できる。   In step S405, the system controller 129 sets the face inclusion frame to the focus detection area (focus AF frame), and advances the process to step S406. As described above, if focus detection is performed based on the contrast evaluation value for a focus detection region in which a part of the face region and the background region are mixed, there is a possibility that non-focusing or false focusing may occur due to perspective conflict. However, such a problem can be avoided because the face inner frame only includes the face region. In particular, in the focus detection region including the contour portion of the face, the contrast of the contour portion increases in a backlight scene or the like, and the focus may be focused on the contour portion. However, the face inner frame does not include the contour portion. Problems can also be avoided.
S406でシステムコントローラ129は、コントラスト評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を探索するためにフォーカスレンズ101を所定のステップずつ駆動させるスキャン動作中かどうか判断する。システムコントローラ129は、スキャン動作中と判断されればS407へ、スキャン動作中でないと判断されればS409へ、それぞれ処理を進める。   In step S <b> 406, the system controller 129 determines whether a scan operation for driving the focus lens 101 by a predetermined step is performed in order to search for a focus lens position where the contrast evaluation value is maximized. If it is determined that the scan operation is being performed, the system controller 129 proceeds to S407, and if it is determined that the scan operation is not being performed, the system controller 129 proceeds to S409.
S407でシステムコントローラ129は、それまで行っていたスキャン結果をリセットし、新たに設定された着目AF枠に基づくスキャン設定を行い、処理をS409に進める。   In step S407, the system controller 129 resets the scan results that have been performed so far, performs scan settings based on the newly set AF frame of interest, and advances the process to step S409.
S408でシステムコントローラ129は、全ての焦点検出領域、あるいは24の焦点検出領域のうち特定の一部の複数の焦点検出領域(いわゆるゾーンAF枠)を、着目AF枠に設定し、処理をS409へ進める。   In S408, the system controller 129 sets all the focus detection areas or a plurality of specific focus detection areas (so-called zone AF frames) among the 24 focus detection areas as focus AF frames, and the process proceeds to S409. Proceed.
S409でシステムコントローラ129は、設定された着目AF枠の各々に対してスキャン動作を実行し、着目AF枠ごとに合焦位置を検出して、処理をS410へ進める。
具体的には、システムコントローラ129は、レンズコントローラ107に対してレンズ駆動コマンドを順次発行して、フォーカスレンズ101を、予め定められたスキャン範囲内で順次所定量ずつ移動させながら撮影を行う。そして、システムコントローラ129は、個々のフォーカスレンズ位置で得られた画像の着目AF枠についてコントラスト評価値算出部203で得られたコントラスト評価値を例えばDRAM128に記憶する。スキャン範囲の終わりまでフォーカスレンズ101が移動したら、システムコントローラ129は、コントラスト評価値が最大になったフォーカスレンズ位置を着目AF枠ごとに検出する。
In step S409, the system controller 129 performs a scanning operation for each of the set target AF frames, detects a focus position for each target AF frame, and advances the process to step S410.
Specifically, the system controller 129 sequentially issues lens drive commands to the lens controller 107, and performs imaging while sequentially moving the focus lens 101 by a predetermined amount within a predetermined scan range. Then, the system controller 129 stores the contrast evaluation value obtained by the contrast evaluation value calculation unit 203 for the target AF frame of the image obtained at each focus lens position, for example, in the DRAM 128. When the focus lens 101 moves to the end of the scan range, the system controller 129 detects the focus lens position at which the contrast evaluation value is maximized for each focus AF frame.
S410でシステムコントローラ129は、着目AF枠それぞれについての焦点検出結果(合焦距離)から、所定の条件(例えば、近い合焦距離を優先する)に従って最終合焦距離を決定可能か判定する。なお、着目AF枠が1つであればそこで検出された合焦距離を最終合焦距離とする。システムコントローラ129は、最終合焦距離が決定可能と判定されればS411へ処理を進め、決定可能でないと判定されれば処理をS401へ戻して再度顔検出から処理を繰り返す。   In S410, the system controller 129 determines whether the final focus distance can be determined according to a predetermined condition (for example, giving priority to a close focus distance) from the focus detection result (focus distance) for each AF frame of interest. If there is only one AF frame of interest, the focus distance detected there is set as the final focus distance. If it is determined that the final in-focus distance can be determined, the system controller 129 advances the process to S411. If it is determined that the final focus distance cannot be determined, the system controller 129 returns the process to S401 and repeats the process from the face detection again.
S411でシステムコントローラ129は、決定した最終合焦距離に対応する位置へフォーカスレンズ101を移動させるコマンドをレンズコントローラ107に発行するとともに、表示部130へ合焦を示す表示を行い、焦点検出動作を終了する。   In step S411, the system controller 129 issues a command for moving the focus lens 101 to a position corresponding to the determined final focus distance to the lens controller 107, and displays the focus on the display unit 130 to perform a focus detection operation. finish.
このように、本実施形態では、特定の被写体の領域に包含された焦点検出領域がある場合には、特定の被写体の領域に包含された焦点検出領域で検出された合焦距離に基づいて最終的な合焦距離を決定する。これにより、位置と大きさが固定された複数の焦点検出領域とコントラストAFを用いる撮像装置において、遠近競合の問題を回避しつつ所望の被写体に対する合焦制御を行うことができる。
また、特定の被写体の領域に包含された焦点検出領域がある場合には、他の焦点検出領域については焦点検出を行わないので、焦点検出に要する時間を短縮することができる。
As described above, in the present embodiment, when there is a focus detection area included in the specific subject area, the final detection is performed based on the focus distance detected in the focus detection area included in the specific subject area. Determine the correct focus distance. As a result, in an imaging apparatus using a plurality of focus detection areas whose positions and sizes are fixed and contrast AF, it is possible to perform focus control on a desired subject while avoiding the problem of perspective conflict.
In addition, when there is a focus detection area included in a specific subject area, focus detection is not performed for the other focus detection areas, so that the time required for focus detection can be shortened.
(変形例1)
本実施形態では、顔内包枠を設定可能な場合に限り、着目AF枠を顔内包枠に設定して、顔領域のみに着目した多点焦点検出を行っていた。しかし、これに限らず、顔サイズが小さく顔内包枠が設定できない場合は、顔中心を含む多点焦点検出領域を着目AF枠に設定して、他の焦点検出領域の影響を排除するよう動作させても差し支えない。このような構成にすることで、さらに顔サイズが小さく顔内包枠が設定できない場合でも、できるだけ顔に着目した焦点検出を行うことができるようになる。
(Modification 1)
In the present embodiment, only when the face inner frame can be set, the focus AF frame is set as the face inner frame, and the multipoint focus detection focusing on only the face area is performed. However, the present invention is not limited to this, and when the face size is small and the face inclusion frame cannot be set, the multipoint focus detection area including the face center is set as the focus AF frame, and the influence of the other focus detection areas is eliminated. It does not matter if you let them. By adopting such a configuration, even when the face size is smaller and the face inner frame cannot be set, focus detection can be performed while paying attention to the face as much as possible.
(変形例2)
また、本実施形態では、特定の被写体の領域に包含された焦点検出領域がある場合には、その焦点検出領域のみで焦点検出を行うものであった。しかし、特定の被写体と距離が等しいと考えられる他の被写体の領域に包含された焦点検出領域を検出し、そのような焦点検出領域についても焦点検出を行うようにしてもよい。
(Modification 2)
In the present embodiment, when there is a focus detection area included in a specific subject area, focus detection is performed only in the focus detection area. However, it is also possible to detect a focus detection area included in a region of another subject that is considered to have the same distance as a specific subject, and perform focus detection for such a focus detection region.
例えば、図3に示した場合のように、特定の被写体が人物の顔である場合、人物の顔に連続する胴体部分も顔とほぼ同じ距離に存在する。そのため、胴体領域に包含される焦点検出領域(胴体内包枠)についても、焦点検出を行うようにする。図3において、焦点検出領域306が胴体内包枠である。通常、顔と胴体の両方が画面内に含まれる場合、体領域の方が大きいことが多い。そのため、顔内包枠がない場合でも胴体内包枠は存在する可能性があり、胴体内包枠で焦点検出することで顔に正しく合焦させることが可能になる。また、顔内包枠と胴体内包枠の両方で焦点検出を行うことで、焦点検出領域の選択精度を高めることができる。 For example, as shown in FIG. 3, when the specific subject is a person's face, the body part continuous to the person's face is also present at substantially the same distance as the face. For this reason, focus detection is also performed for the focus detection region (body frame) included in the body region. In FIG. 3, a focus detection area 306 is a body envelope. Normally, if both of the face and the body is included in the screen, it is often greater in torso region. Therefore, even if there is no face inner frame, the body inner frame may exist, and it is possible to focus on the face correctly by detecting the focus with the body inner frame. Further, by performing focus detection on both the face inner frame and the body inner frame, the selection accuracy of the focus detection region can be improved.
図5は、本変形例に係る焦点検出動作を説明するためのフローチャートであり、図4と同様の工程には同じ参照数字を付して重複する説明を省略する。図5では、S501〜S504が追加され、顔内包枠に加えて胴体内包枠も焦点検出の対象とする点において図4と異なる。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the focus detection operation according to this modification. The same steps as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. 5 is different from FIG. 4 in that S501 to S504 are added, and in addition to the face inner frame, the body inner frame is a target for focus detection.
S501でシステムコントローラ129は、胴体内包枠の有無を判定する。まずシステムコントローラ129は、顔検出の結果から、顔領域の位置から胴体領域を推定し、胴体領域に内包される焦点検出領域(胴体内包枠)を検出する。胴体内包枠が検出された場合、システムコントローラ129はS502で、既に顔内包枠または胴体内包枠が設定済か否かを判定し、設定済みであればフォーカススキャンを続行するよう制御する。具体的には、既に顔内包枠または胴体内包枠が設定済であればS409へ、未設定であればS503へ、それぞれ処理を進める。
S503でシステムコントローラ129は、胴体内包枠を焦点検出対象として追加する。
In step S501, the system controller 129 determines the presence / absence of a torso envelope. First, the system controller 129 estimates the body area from the position of the face area based on the face detection result, and detects a focus detection area (body body frame) included in the body area. If a body envelope is detected, the system controller 129 determines in S502 whether the face envelope or the body envelope has already been set, and if it has been set, controls to continue the focus scan. Specifically, the process proceeds to S409 if the face inner frame or the body inner frame is already set, and to S503 if not set.
In step S503, the system controller 129 adds the body envelope as a focus detection target.
一方、S501で胴体内包枠が検出されなかった場合、システムコントローラ129は既に顔内包枠が設定済か否かをS504で判定し、設定済みであればS409へ、未設定であればS408へ、それぞれ処理を進める。   On the other hand, if the body envelope is not detected in S501, the system controller 129 determines in S504 whether or not the face envelope has already been set. If it has been set, the process proceeds to S409. If it has not been set, the process proceeds to S408. Proceed with each process.
胴体内包枠と顔内包枠が存在する場合、システムコントローラ129は顔内包枠における焦点検出結果を優先させて最終的な合焦位置を決定してもよい。   In the case where there is a torso frame and a face frame, the system controller 129 may prioritize the focus detection result in the face frame to determine the final focus position.
(その他の実施形態)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
(Other embodiments)
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.

Claims (6)

  1. 焦点検出領域に含まれる画像のコントラスト評価値に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、
    画像から特定の被写体の領域を検出する被写体検出手段と、
    予め設定された、位置および大きさが固定の複数の焦点検出領域のうち、前記焦点検出手段によって焦点検出を行う焦点検出領域を選択する選択手段と、
    を有し、
    前記選択手段は
    記特定の被写体の領域が検出され、かつ前記特定の被写体の領域に内包される焦点検出領域が前記複数の焦点検出領域に存在すれば、該特定の被写体の領域に内包される焦点検出領域を選択し
    前記特定の被写体の領域が検出され、かつ前記特定の被写体の領域に内包される焦点検出領域が前記複数の焦点検出領域に存在しない場合には、前記複数の焦点検出領域のうち1つ以上の予め定められた焦点検出領域を選択することを特徴とする撮像装置。
    A focus detection means for performing focus detection based on a contrast evaluation value of an image included in the focus detection area;
    Subject detection means for detecting a specific subject region from the image;
    A selection unit that selects a focus detection region in which focus detection is performed by the focus detection unit from among a plurality of focus detection regions that are preset in position and size;
    Have
    It said selection means,
    Is detected regions before Symbol specific subject, and if the focus detection area is included in an area of the specific subject exists in said plurality of focus detection areas, focus detection area is included in an area of said specific object select,
    The region of the specific subject is detected, and if the focus detection area is included in an area of the previous SL specific subject is not present in the plurality of focus detection regions, one or more of the plurality of focus detection areas An imaging apparatus characterized by selecting a predetermined focus detection area.
  2. 前記被写体検出手段がさらに、前記特定の被写体と距離が等しいと考えられる別の被写体の領域を検出し、
    前記選択手段は
    記別の被写体の領域が検出され、かつ前記別の被写体の領域に内包される焦点検出領域が前記複数の焦点検出領域に存在すれば、該別の被写体の領域に内包される焦点検出領域をさらに選択し
    前記特定の被写体の領域が検出され、かつ前記特定の被写体の領域に内包される焦点検出領域および前記別の被写体の領域に内包される焦点検出領域のいずれもが前記複数の焦点検出領域に存在しない場合には、前記複数の焦点検出領域のうち1つ以上の予め定められた焦点検出領域を選択することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
    The subject detection means further detects a region of another subject that is considered to be equal in distance to the specific subject;
    It said selection means,
    Is detected regions before Symbol another object, and if the focus detection area is included in an area of the further object exists in the plurality of focus detection areas, focus detection area is included in an area of the subject of said another a further selection,
    Wherein the detection region of the specific subject, and the focus detection area any of the plurality of previous SL specific focus detection area is included in an area of the subject and the focus detection area is included in an area of the further object 2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein if there is no focus detection area, one or more predetermined focus detection areas are selected from the plurality of focus detection areas.
  3. 前記被写体検出手段が、人物の顔を前記特定の被写体として検出し、該人物の胴体を前記別の被写体として検出することを特徴とする請求項2記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 2, wherein the subject detection unit detects a person's face as the specific subject and detects the person's torso as the other subject.
  4. 前記選択手段が選択した焦点検出領域に対する焦点検出結果に基づき、前記選択された焦点検出領域の1つを、合焦させる焦点検出領域として決定する決定手段をさらに有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の撮像装置。   2. The apparatus according to claim 1, further comprising a determining unit that determines one of the selected focus detection regions as a focus detection region to be focused based on a focus detection result for the focus detection region selected by the selection unit. The imaging device according to any one of claims 3 to 3.
  5. 前記焦点検出手段は、
    前記特定の被写体の領域に内包される焦点検出領域が設定されていない場合に、
    前記特定の被写体の領域に内包される焦点検出領域が前記複数の焦点検出領域に存在すれば、前記特定の被写体の領域に内包される焦点検出領域が設定されずに行われていた焦点検出の結果をリセットし、前記選択手段により選択された特定の被写体の領域に内包される焦点検出領域に含まれる画像のコントラスト評価値に基づいて焦点検出を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置。
    The focus detection means includes
    When the focus detection area included in the area of the specific subject is not set,
    If a focus detection region included in the specific subject region exists in the plurality of focus detection regions, the focus detection performed without setting the focus detection region included in the specific subject region is performed. The focus detection is performed based on a contrast evaluation value of an image included in a focus detection area included in a specific subject area selected by the selection unit after resetting the result. 5. The imaging device according to any one of 4.
  6. 画像から特定の被写体の領域を検出する被写体検出工程と、
    予め設定された、位置および大きさが固定の複数の焦点検出領域のうち、焦点検出を行う焦点検出領域を選択する選択工程と、
    前記選択工程で選択された焦点検出領域に含まれる画像のコントラスト評価値に基づいて焦点検出を行う焦点検出工程と、を有し、
    前記選択工程では
    記特定の被写体の領域が前記被写体検出工程において検出され、かつ前記特定の被写体の領域に内包される焦点検出領域が前記複数の焦点検出領域に存在すれば、該特定の被写体の領域に内包される焦点検出領域を選択し
    前記特定の被写体の領域が前記被写体検出工程において検出され、かつ前記特定の被写体の領域に内包される焦点検出領域が前記複数の焦点検出領域に存在しない場合には、前記複数の焦点検出領域のうち1つ以上の予め定められた焦点検出領域を選択することを特徴とする撮像装置の制御方法。
    A subject detection step of detecting a specific subject area from the image;
    A selection step of selecting a focus detection area for performing focus detection among a plurality of focus detection areas having a fixed position and size,
    A focus detection step of performing focus detection based on a contrast evaluation value of an image included in the focus detection region selected in the selection step,
    In the selection step ,
    The detection area of the previous SL particular object in the object detection step, and the if present focus detection area is included in an area of the specific subject the plurality of focus detection areas, included in an area of said specific object select focus detection area is,
    The region of the specific subject is detected in the subject detecting process, and when the focus detection area is included in an area of the previous SL specific subject is not present in the plurality of focus detection areas, wherein the plurality of focus detection areas A method for controlling an imaging apparatus, wherein one or more predetermined focus detection areas are selected.
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