JP2010054607A - 自動合焦装置、その制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】撮影状況下に応じた焦点検出方式を選択することで、合焦精度を向上させる。
【解決手段】所定の測距領域の被写体のコントラストを示すＡＦ評価値を求め、ＡＦ評価値で焦点検出が可能である場合は、ＡＦ評価値が最大となる点を焦点位置として焦点検出を行う（ステップＳ３０７、Ｓ３０８）。また、ＡＦ評価値で焦点検出が不能と判断される場合は、顔検出手段により算出した顔信頼度を用いて焦点検出を行う（ステップＳ３０７、Ｓ３０９）。このような構成により、例えば、人物が被写体で、低照度時などのようにＡＦ評価値を用いて焦点検出を行うと合焦精度を低下させてしまうような場合に、顔検出による焦点検出を補助的に用いることができるため、合焦精度を向上させることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動合焦装置、その制御方法、プログラム及び撮像装置に関し、より詳しくは電子スチルカメラ及びビデオ等の撮像装置に利用されるオートフォーカスに関する技術である。

従来より、電子スチルカメラなどにおいてフォーカスレンズ位置を動かして被写体に焦点を合わせる方法として、ＣＣＤなどの撮像素子から得られる輝度信号を用いて自動的に合焦動作を行うオートフォーカス方式が用いられている。このようなオートフォーカス方式を用いた自動合焦装置では、各画面内に設定された測距領域内における信号の高周波成分を積分したＡＦ評価値に基づいて、最もコントラストの高いフォーカスレンズ位置を検出し、合焦点を求めることが一般的に行われている。しかし、このような自動合焦装置は、被写体の照度が低かったり、被写体のコントラストが低く高周波成分が少なかったりする場合には、ＡＦ評価値が小さくなり、さらに輝度信号に含まれるノイズ成分の割合が大きくなるため、合焦精度が悪くなる。

また、近年では撮像した画像から複数の人物の顔を検出し、複数の人物の顔の中から選択した人物の顔の位置に測距領域を設定して測距を行う自動合焦装置がある（特許文献１を参照のこと）。しかし、このような自動合焦装置でも、人物の顔のコントラストが低いことに起因し、上述と同様に合焦精度が悪くなったり、特に低照度時にはさらに合焦精度が悪くなってしまったり、といった問題があった。

また、その他の自動合焦装置として、検出した顔の顔らしさ(顔評価値)を算出し、ＡＦ評価値が閾値以上である範囲内で、顔評価値が最大となる位置にフォーカスレンズを駆動するものがある(特許文献２を参照のこと)。この自動合焦装置によれば、顔がくっきりと精細な被写体像が得られる。

特開２００３−１０７３３５号公報 特開２００５−２８４２０３号公報 特開２００２−２５１３８０号公報

しかしながら、特許文献２のような自動合焦装置においては、被写体が明るい場合等のＡＦ評価値の信頼性が高い場合にも顔評価値によって焦点検出を行うため、その場合には、逆に合焦精度を低下させてしまう場合があった。

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、撮影状況下に応じた焦点検出方式を選択することで、合焦精度を向上させる自動合焦装置等の提供を目的とする。

本発明の自動合焦装置は、フォーカスレンズを含む撮影光学系を備え、撮像素子を介して得られた映像出力信号に基づいて焦点検出を行い、前記フォーカスレンズの位置を調節することで自動合焦を行う自動合焦装置であって、前記映像出力信号に基づき、所定の測距領域の被写体のコントラストを示すＡＦ評価値を求め、前記ＡＦ評価値が最大となる点を焦点位置として焦点検出を行う第一の焦点検出手段と、前記映像出力信号に基づき、画像における人物の顔を検出して、顔位置、顔の大きさ及び顔の確からしさを示す顔信頼度を算出する顔検出手段と、前記顔検出手段により算出した前記顔信頼度を用いて焦点検出を行う第二の焦点検出手段と、前記第一の焦点検出手段と前記第二の焦点検出手段を選択的に切り替える切り替え手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明の自動合焦装置の制御方法は、フォーカスレンズを含む撮影光学系を備え、撮像素子を介して得られた映像出力信号に基づいて焦点検出を行い、前記フォーカスレンズの位置を調節することで自動合焦を行う自動合焦装置であり、前記映像出力信号に基づき、所定の測距領域の被写体のコントラストを示すＡＦ評価値を求め、前記ＡＦ評価値が最大となる点を焦点位置として焦点検出を行う第一の焦点検出手段と、前記映像出力信号に基づき、画像における人物の顔を検出して、顔位置、顔の大きさ及び顔の確からしさを示す顔信頼度を算出する顔検出手段と、前記顔検出手段により算出した前記顔信頼度を用いて焦点検出を行う第二の焦点検出手段とを備えた自動合焦装置の制御方法であって、前記第一の焦点検出手段と前記第二の焦点検出手段を選択的に切り替えて、前記フォーカスレンズの位置を調節するステップを有することを特徴とする。
また、本発明のプログラムは、フォーカスレンズを含む撮影光学系を備え、撮像素子を介して得られた映像出力信号に基づいて焦点検出を行い、前記フォーカスレンズの位置を調節することで自動合焦を行う自動合焦装置であり、前記映像出力信号に基づき、所定の測距領域の被写体のコントラストを示すＡＦ評価値を求め、前記ＡＦ評価値が最大となる点を焦点位置として焦点検出を行う第一の焦点検出手段と、前記映像出力信号に基づき、画像における人物の顔を検出して、顔位置、顔の大きさ及び顔の確からしさを示す顔信頼度を算出する顔検出手段と、前記顔検出手段により算出した前記顔信頼度を用いて焦点検出を行う第二の焦点検出手段とを備えた自動合焦装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記第一の焦点検出手段と前記第二の焦点検出手段を選択的に切り替えて、前記フォーカスレンズの位置を調節するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、人物が被写体で、低照度時などのようにＡＦ評価値を用いて焦点検出を行うと合焦精度を低下させてしまうような場合でも、顔検出による焦点検出を補助的に用いることで、合焦精度を向上させることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置である電子スチルカメラ（デジタルカメラ）の構成を示すブロック図である。

１０１はズーム機構を含む撮影レンズである。１０２は撮影レンズ１０１を介して入光する被写体光の光量を制御する絞り及びシャッターである。１０３は自動露出制御（ＡＥ；Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）を行うＡＥ処理部である。１０４は撮像素子１０８上に焦点をあわせるためのフォーカスレンズである。１０５はフォーカスレンズ１０４を駆動して自動合焦制御（ＡＦ；Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）を行うＡＦ処理部である。１０６は撮影の際に光を照射するストロボである。１０７はストロボ１０６を制御するＥＦ（フラッシュプリ発光）処理部である。１０８は撮影レンズ１０１などを介して入光した被写体光を電気信号に変換する受光手段又は光電変換手段としての撮像素子である。なお、撮影レンズ１０１、フォーカスレンズ１０４等により撮影光学系は構成される。

１０９はＡ／Ｄ変換部であり、撮像素子１０８の出力ノイズを除去するＣＤＳ回路及びＡ／Ｄ変換前に行う非線形増幅回路を含み、撮像素子１０８からのアナログ信号をデジタルの映像出力信号に変換する。１１０はＡ／Ｄ変換部１０９からの映像出力信号に対して、画素補間処理や色変換処理等の各種画像処理を施し、画像データを生成する画像処理部である。１１１はＷＢ（ホワイトバランス）処理部である。１１２は画像処理部１１０で画像処理された画像データをＪＰＥＧフォーマット等へ変換するフォーマット変換部である。

１１３は高速にデータを読み書き可能な内蔵メモリ(例えばランダムアクセスメモリなど、以下、ＤＲＡＭと記す)である。１１４は着脱可能なメモリカードなどの記憶媒体とそのインターフェースとからなる画像記録部である。

１１５は撮影シーケンスなどの処理を実行するために当該撮像装置全体を制御するシステム制御部である。１１６は画像表示用メモリ(ＶＲＡＭ)である。１２４は当該カメラに内蔵された記憶媒体であるメモリであり、システム制御部１１５の動作用の定数、変数、プログラム等を記憶する。

１１７は画像表示の他、操作補助のための表示やカメラ状態の表示、撮影時において撮影画面と測距領域を表示する操作表示部である。１１８は当該カメラを外部から操作するための操作部である。１１９は顔検出モードをＯＮ又はＯＦＦに切り替える等の設定を行う撮影モードスイッチ（撮影モードＳＷ）である。１２０は当該カメラのシステムに電源を投入するためのメインスイッチ（メインＳＷ）である。１２１はＡＦやＡＥ等の撮影スタンバイ動作を行うためのスイッチ(ＳＷ１)であり、１２２はＳＷ１の操作後、撮影を行うスイッチ(ＳＷ２)である。

１２３は画像処理部１１０で処理された画像データを用いて顔検出を行う顔検出モジュールである。本実施形態における顔検出には、公知の顔検出技術を利用できる。公知の顔検出技術としては、ニューラルネットワークなどを利用した学習に基づく手法、テンプレートマッチングを用いて目、鼻、口等の形状に特徴のある部位を画像から探し出し、類似度が高ければ顔とみなす手法などがある。また、他にも、肌の色や目の形といった画像特徴量を検出し、統計的解析を用いた手法等、多数提案されている。一般的にはこれらの手法を複数組み合わせ、顔検出の精度を向上させている。具体的な例としては特許文献３に記載のウェーブレット変換と画像特徴量を利用して顔検出する方法などが挙げられる。顔検出モジュール１２３は、検出した一つ又は複数の顔情報（位置・大きさ・信頼度）及び顔情報により決定された、画像における顔の位置、大きさ又は信頼度に係る優先順位をシステム制御部１１５に送る。なお、信頼度（以下、顔信頼度）とは、顔の確からしさを示す評価値であり、所定の基準に基づき決定される。係る評価値の決定については、上述の特許文献２に記載の方法を用いても構わない。本実施形態では、顔検出モジュール１２３は眉、目、鼻、頬、口、耳などの顔を構成する複数の部位の形状を示す基準データを予め備えている。そして、検出した顔から探し出したこれらの部位の個数と、各部位における基準データとのマッチングの高さから顔信頼度を決定する。もちろん、見つけた部位の個数が適正値（例えば、眉や目なら２つ、鼻や口なら１つ）に近いほど、かつ、基準データとのマッチングが高いほど、顔信頼度は高くなる。

また、上記で説明したＤＲＡＭ１１３は一時的な画像記憶手段としての高速バッファとして、あるいは画像データの圧縮伸張における作業用メモリなどにも使用される。また、操作部１１８は複数のスイッチ等が含まれており、例えば次のようなものが含まれる。当該カメラの撮影機能や画像再生時の設定などの各種設定を行うメニュースイッチ、撮影レンズ１０１のズーム動作を指示するズームレバー、撮影モードと再生モードの動作モード切換えスイッチなどである。

次に、上述のような構成を有する本実施の形態に係るデジタルカメラの動作について説明する。図２は、本実施の形態に係るデジタルカメラのメインルーチンを説明するフローチャートである。なお、以下で説明するデジタルカメラの動作は、システム制御部１１５がメモリ１２４に記録されたプログラムを実行することでなされる。

ユーザの操作によりメインスイッチ１２０がＯＮになると処理が開始され、まずステップＳ２０１へと進む。

ステップＳ２０１においてシステム制御部１１５は、撮影モードスイッチ１１９により顔検出モードがＯＮと設定されているかどうかを調べる。ここで顔検出モードがＯＮになっていればステップＳ２０２へ進み、ＯＮになっていなければステップＳ２０３へ進む。

ステップＳ２０２においては、システム制御部１１５は、顔検出モジュール１２３により顔検出処理を実行して、顔位置、顔の大きさ、顔の確からしさを示す顔信頼度を含む顔情報を取得し、ステップＳ２０３へ進む。

次にステップＳ２０３においてシステム制御部１１５は、ＳＷ１（１２１）の状態を調べる。ここでＳＷ１（１２１）がＯＮであればステップＳ２０４へ進み、ＳＷ１（１２１）がＯＮでなければステップＳ２０１へ戻る。

ステップＳ２０４においてシステム制御部１１５は、ステップＳ２０３でＳＷ１（１２１）がＯＮとなる直前のステップＳ２０２の顔検出処理(以下、この処理結果を最新の顔検出処理結果と記す)により顔情報が検出されたかどうかを調べる。ここで顔情報が検出されていればステップＳ２０５へ進み、顔情報が検出されていなければステップＳ２０７へ進む。

ステップＳ２０５においては、システム制御部１１５は、最新の顔検出処理結果に基づいて測距領域を設定して、ステップＳ２０６へ進む。ステップＳ２０６においては、後述する顔検出時のＡＦ動作を行い、ステップＳ２０９へ進む。

一方ステップＳ２０７においては、システム制御部１１５は、通常の測距領域を設定して、ステップＳ２０８へ進む。ここで、通常の測距領域は、中央付近等の主被写体が存在しそうな位置に設定する。ステップＳ２０８においては、後述する通常時のＡＦ動作を行い、ステップＳ２０９へ進む。

そしてステップＳ２０９においてシステム制御部１１５は、ＳＷ２（１２２）の状態を調べる。ＳＷ２（１２２）がＯＮであればステップＳ２１０へ進み、ＳＷ２（１２２）がＯＮでなければステップＳ２１１へ進む。

ステップＳ２１０においては、システム制御部１１５は、後述する撮影動作を行い、処理を終了する。一方、ステップＳ２１１においては、システム制御部１１５は、ＳＷ１（１２１）の状態を調べる。ＳＷ１（１２１）がＯＮであればステップＳ２０９へ進み、ＳＷ１（１２１）がＯＮでなければステップＳ２０１へ戻る。

次に、図２で示したステップＳ２０６における顔検出時ＡＦ動作について説明する。図３は、顔検出時ＡＦ動作を説明するフローチャートである。

まずステップＳ３０１においてシステム制御部１１５は、フォーカスレンズ１０４をＡＦ評価値取得のためのスキャン開始位置へ駆動してステップＳ３０２へ進む。

ステップＳ３０２においてシステム制御部１１５は、顔検出モジュール１２３により顔検出処理を実行して、顔位置や顔サイズ、顔信頼度等を含む顔情報を取得し、ステップＳ３０３へと進む。

ステップＳ３０３においてシステム制御部１１５は、図２のステップＳ２０５で設定した測距領域におけるＡＦ評価値を取得してステップＳ３０４へ進む。ここで、測距領域はステップＳ３０２で取得した顔情報に基づいて再設定してもよい。

ステップＳ３０４においてシステム制御部１１５は、スキャン終了位置かどうかを調べる。スキャン終了位置であればステップＳ３０６へ進み、スキャン終了位置でなければステップＳ３０５へ進む。

ステップＳ３０５においては、システム制御部１１５は、所定量だけフォーカスレンズ１０４を駆動してステップＳ３０２へ戻る。

なお、ここでまでのステップＳ３０２〜ステップＳ３０５では、「所定位置にフォーカスレンズ１０４を駆動して停止した後、ＡＦ評価値を取得する」という処理を繰り返してＡＦスキャンを行っている。これに代えて、フォーカスレンズ１０４を駆動しながらＡＦ評価値を取得する方法でもよい。

次にステップＳ３０６においてシステム制御部１１５は、焦点を検出する手段を判定（焦点検出手段判定）してステップＳ３０７へ進む。ここでの焦点検出手段判定の詳細は、図４を用いて後述する。

ステップＳ３０７においてシステム制御部１１５は、ステップＳ３０６における判定結果を基に、ＡＦ評価値で焦点検出するかどうかを調べる。ＡＦ評価値で焦点検出する場合はステップＳ３０８へ進み、ＡＦ評価値で焦点検出しない場合はステップＳ３０９へ進む。なお、ステップＳ３０７の処理は、本発明でいう切り替え手段の一処理例に対応する。

ステップＳ３０８においては、システム制御部１１５は、ＡＦ評価値が最大となる焦点位置であるＡＦ評価値ピーク位置へフォーカスレンズ１０４を駆動して、ステップＳ２０９（図２）へ進む。なお、ステップＳ３０８の処理は、本発明でいう第一の焦点検出手段の一処理例に対応する。

またステップＳ３０９においては、システム制御部１１５は、顔信頼度で焦点検出が可能かどうかを調べる。可能であればステップＳ３１０へ進み、可能でなければステップＳ３１１へ進む。顔信頼度で焦点検出可能かどうかの判定は、後述するステップＳ３０６の判定と同手法にしてもよい。

そしてステップＳ３１０においては、システム制御部１１５は、算出した顔信頼度のうちの最大値をとる位置である顔信頼度ピーク位置へフォーカスレンズ１０４を駆動して、ステップＳ２０９へと進む。顔がくっきりと精細であるほど、顔を構成する複数の部位の形状を認識できる確率が高くなり、見つけられる顔の部位の個数も基準データとのマッチングの高さも増加すると考えられる。そこで、顔信頼度ピーク位置へフォーカスを駆動することで、ＡＦ評価値ピーク位置へフォーカスレンズ１０４を駆動したことと同様の効果を得ることができる。またステップＳ３１１においては、システム制御部１１５は、定点位置へフォーカスを駆動して、ステップＳ２０９へ進む。ここで、定点については、例えばあらかじめ被写体の存在しそうな距離に設定してもよいし、検出した顔サイズより推定した距離に設定してもよい。なお、ステップＳ３１０の処理は、本発明でいう第二の焦点検出手段の一処理例に対応する。

ここで検出した顔サイズから距離を推定する方法（本発明でいう顔距離推定手段の一構成例に対応する）について説明する。まず、実際の人の標準顔サイズ（Ｌｓｔｄ）を想定する。検出した顔の像面上での検出サイズをＬｍとし、焦点距離をｆとする。この場合、検出した顔までの推定距離ｄｍは、次式（１）で求めることができる。

ｄｍ＝ｆ(１＋Ｌｓｔｄ／Ｌｍ)・・・（１）

次に、図３で示したステップＳ３０６の焦点検出手段判定について説明する。図４は、焦点検出手段判定に係る動作を説明するフローチャートである。

まずステップＳ４０１においてシステム制御部１１５は、ＡＦ評価値ピーク判定を行ってステップＳ４０２へと進む。このＡＦ評価値ピーク判定については、図６を用いて後述する。

次にステップＳ４０２においてシステム制御部１１５は、ステップＳ４０１におけるＡＦ評価値ピーク判定より、ＡＦ評価値ピークで合焦可能かどうかを調べる。合焦可能であればステップＳ４０３へ進み、合焦不能であればステップＳ４０７へ進む。

ステップＳ４０３においては、システム制御部１１５は、輝度が所定値以上かどうかを調べる。所定値以上であればステップＳ４０４へ進み、所定値以下であればステップＳ４０７へ進む。ここで輝度の所定値は、例えばあらかじめＡＦ評価値で合焦不能な輝度領域を調べておき、それに基づいて設定しておく。

ステップＳ４０４においては、システム制御部１１５は、ＡＦスキャン中（ＡＦ評価値の取得動作中）に顔検出位置または顔サイズが所定量以上変化（移動）したかどうかを調べる。所定量以上変化していればステップＳ４０７へ進み、所定量以上変化していなければステップＳ４０５へ進む。ここで、ＡＦスキャン中における顔検出位置の変化量は、例えば図３のステップＳ３０２で検出した、ＡＦスキャン中の複数回の顔検出処理結果のばらつき量を基に評価する。これにより、ＡＦスキャン中の被写体の動きの影響でＡＦ評価値の偽ピークが生じた場合に、偽ピークで焦点検出してしまうのを防ぐことができる。

ステップＳ４０５においては、システム制御部１１５は、ＡＦ評価値ピーク位置が上述した顔サイズ推定距離に対して深度内（所定の距離内）に入っているかどうかを調べる。深度内に入っていればステップＳ４０６へ進み、深度内に入っていなければステップＳ４０７へ進む。

そしてステップＳ４０６においては、システム制御部１１５は、「ＡＦ評価値で焦点検出する」と判定して、ステップＳ３０７へ進む。またステップＳ４０７においては、システム制御部１１５は、「顔信頼度で焦点検出する」と判定して、ステップＳ３０７へ進む。この判定に基づき図３のステップＳ３０７以降の処理が行われることになる。

次に、図２のステップＳ２０８における通常ＡＦ動作について説明する。図５は、通常ＡＦ動作を説明するフローチャートである。

まずステップＳ５０１においてシステム制御部１１５は、フォーカスレンズ１０４をＡＦ評価値取得のためのスキャン開始位置へ駆動してステップＳ５０２へ進む。

次にステップＳ５０２においてシステム制御部１１５は、図２のステップＳ２０７で設定した通常測距領域におけるＡＦ評価値を取得してステップＳ５０３へ進む。

ステップＳ５０３においてシステム制御部１１５は、スキャン終了位置かどうかを調べる。スキャン終了位置であればステップＳ５０５へ進み、スキャン終了位置でなければステップＳ５０４へ進む。

ステップＳ５０４においては、システム制御部１１５は、所定量だけフォーカスレンズ１０４を駆動してステップＳ５０２へ戻る。

なお、ここまでのステップＳ５０２〜ステップＳ５０４では、「所定位置にフォーカスレンズ１０４を駆動して停止した後にＡＦ評価値を取得する」という処理を繰り返してＡＦスキャンを行っている。これに代わる方法として、フォーカスレンズ１０４を駆動しながらＡＦ評価値を取得する方法でもよい。

次にステップＳ５０５においてシステム制御部１１５は、ＡＦ評価値ピーク判定を行ってステップＳ５０６へ進む。ＡＦ評価値ピーク判定の詳細については、図６を用いて後述する。

ステップＳ５０６においてシステム制御部１１５は、ステップＳ５０５での判定結果より、ＡＦ評価値のピークで合焦可能かどうかを調べる。合焦可能であればステップＳ５０７へ進み、合焦可能でなければステップＳ５０８へ進む。

ステップＳ５０７においては、システム制御部１１５は、ＡＦ評価値ピーク位置へフォーカスレンズ１０４を駆動して、ステップＳ２０９へ進む。またステップＳ５０８においては、システム制御部１１５は、定点位置へフォーカスレンズ１０４を駆動して、ステップＳ２０９へ進む。ここで、定点においては、例えばあらかじめ被写体の存在しそうな距離に設定する。

次に、図４のステップＳ４０１及び図５のステップＳ５０５における合焦可能かどうかの判断材料となるＡＦ評価値ピーク判定について、図６〜図９を用いて説明する。

ＡＦ評価値（焦点評価値）は遠近競合などの特殊な場合を除けば、横軸にフォーカスレンズ位置、縦軸にＡＦ評価値をとると、その形は図９に示すような山状になる。そこで本実施の形態では、焦点評価値が山状になっているか否かを、焦点評価値の最大値と最小値との差、一定値（ＳｌｏｐｅＴｈｒ）以上の傾きで傾斜している部分の長さ、傾斜している部分の勾配から判断することにより、合焦可能かどうかの判定を行う。また本実施の形態では、合焦判定における判定結果は、以下に示すように「○，×」で出力されるものとする。

○：焦点評価値のピーク位置から、被写体の焦点調節が可能である。
×：被写体のコントラストが不十分、もしくはスキャンした距離範囲外の距離に被写体が位置する。

ここで図９に示すように、山の頂上（Ａ点）から傾斜が続いていると認められる点をＤ点、Ｅ点とし、Ｄ点とＥ点の幅を山の幅Ｌ、Ａ点とＤ点の焦点評価値の差ＳＬ１と、Ａ点とＥ点の焦点評価値の差ＳＬ２の和ＳＬ１＋ＳＬ２をＳＬとする。以下、このように定めた値を用いつつ処理の流れを説明する。

図６は、図４のフローチャートのステップＳ４０１及び図５のフローチャートのステップＳ５０５における合焦可能かどうかのＡＦ評価値ピーク判定の動作を説明するフローチャートである。

まずステップＳ６０１においてシステム制御部１１５は、ＡＦ評価値の最大値と最小値、及び最大値を与えるスキャンポイント（点）ｉｏを求める。

次にステップＳ６０２においてシステム制御部１１５は、ＡＦ評価値の山の幅を表す変数Ｌ、山の勾配を表す変数ＳＬをともに零に初期化する。

次にステップＳ６０３においてシステム制御部１１５は、最大値を与えるスキャンポイントｉｏがスキャンを行った所定範囲における遠側端の位置か否かを調べる。遠側端位置でないならばステップＳ６０４へ進み、無限遠方向への単調減少を調べる。遠側端位置であったならばステップＳ６０５に進む。

ここでステップＳ６０４における無限遠方向への単調減少を調べる処理について説明する。図７は、係る処理を説明するフローチャートである。

まずステップＳ７０１においてシステム制御部１１５は、カウンタ変数ｉをｉｏに初期化する。

次にステップＳ７０２においてシステム制御部１１５は、スキャンポイントｉにおけるＡＦ評価値の値ｄ［ｉ］と、ｉより１スキャンポイント分無限遠よりのスキャンポイントｉ−１における焦点評価値の値ｄ［ｉ−１］の差を所定値ＳｌｏｐｅＴｈｒと比較する。
ここで、ｄ［ｉ］-ｄ［ｉ-1］＞＝ＳｌｏｐｅＴｈｒであれば、無限遠方向への単調減少が生じていると判断し、ステップＳ７０３に進む。一方、ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ−１］＞＝ＳｌｏｐｅＴｈｒでなかった場合は、無限遠方向への単調減少は生じていないと判断し、無限遠方向への単調減少をチェックする処理を終了し、ステップＳ６０５へ進む。

ステップＳ７０３においては、システム制御部１１５は、焦点評価値が一定値以上の傾きで傾斜している部分の長さ（山の幅）を表す変数Ｌ、単調減少区間における減少量を表す変数ＳＬを以下の式（２）、（３）に従い更新し、ステップＳ７０４へ進む。

Ｌ＝Ｌ＋１・・・（２）
ＳＬ＝ＳＬ＋（ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ−１］）・・・（３）

ステップＳ７０４においてシステム制御部１１５は、無限遠方向への単調減少をチェックする処理を継続するため、ｉ＝ｉ−１として、検出をする点を１スキャンポイント無限遠側に移し、ステップＳ７０５へ進む。

ステップＳ７０５においてシステム制御部１１５は、カウンタｉがスキャンを行った所定範囲における遠側端位置の値（＝０）になったかどうかをチェックする。カウンタｉの値が０、すなわち単調減少を検出する開始点がスキャンを行った所定範囲における遠側端位置に達したならば、無限遠方向への単調減少をチェックする処理を終了し、ステップＳ６０５へ進む。
以上のようにしてｉ＝ｉｏから無限遠方向への単調減少をチェックする。

図６に戻り、ステップＳ６０５においてシステム制御部１１５は、最大値を与えるスキャンポイントｉｏがスキャンを行った所定範囲における至近端の位置か否かを調べる。至近端位置でないならばステップＳ７０６へ進み、至近端方向への単調減少を調べる。至近端位置であったならば、この処理をスキップしステップＳ６０７に進む。

ここでステップＳ６０６における至近端方向への単調減少を調べる処理について説明する。図８は、係る処理を説明するフローチャートである。

まずステップＳ８０１においてシステム制御部１１５は、カウンタ変数ｉをｉｏに初期化する。

次にステップＳ８０２でシステム制御部１１５は、スキャンポイントｉにおけるＡＦ評価値の値ｄ［ｉ］と、ｉより１スキャンポイント分至近端よりのスキャンポイントｉ＋１における焦点評価値の値ｄ［ｉ＋１］との差を所定値ＳｌｏｐｅＴｈｒと比較する。ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ＋１］＞＝ＳｌｏｐｅＴｈｒであれば、至近端方向への単調減少が生じていると判断し、ステップＳ８０３に進む。一方、ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ＋１］＞＝ＳｌｏｐｅＴｈｒでなければ、至近端方向への単調減少は生じていないと判断し、至近端方向への単調減少をチェックする処理を終了し、ステップＳ６０７へ進む。

ステップＳ８０３においては、システム制御部１１５は、焦点評価値が一定値以上の傾きで傾斜している部分の長さ（山の幅）を表す変数Ｌ、単調減少区間における減少量を表す変数ＳＬを以下の式（４）、（５）に従い更新し、ステップＳ８０４へ進む。

Ｌ＝Ｌ＋１・・・（４）
ＳＬ＝ＳＬ＋（ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ＋１］）・・・（５）

ステップＳ８０４においてシステム制御部１１５は、至近端方向への単調減少をチェックする処理を継続するため、ｉ＝ｉ＋１として、検出をする点を１スキャンポイント至近端側に移し、ステップＳ８０５へ進む。

ステップＳ８０５においてシステム制御部１１５は、カウンタｉがスキャンを行った所定範囲における至近端位置の値（＝Ｎ）になったかどうかをチェックする。カウンタｉの値がＮ、すなわち単調減少を検出する開始点がスキャンを行った所定範囲における至近端位置に達したならば、至近端方向への単調減少をチェックする処理を終了し、ステップＳ６０７へ進む。
以上のようにしてｉ＝ｉｏから至近端方向への単調減少をチェックする。

無限遠方向および至近端方向への単調減少をチェックする処理（ステップＳ６０４，Ｓ６０６）が終了したならば、ステップＳ６０７〜Ｓ６０９に進む。ステップＳ６０７〜Ｓ６０９においては、得られた焦点評価値が山状になっているか否かや、諸係数をそれぞれのしきい値と比較し、上述した「○，×」の判定を行う。

ステップＳ６０７においては、システム制御部１１５は、ＡＦ評価値の最大値を与えるスキャンポイントｉｏがスキャンを行った所定範囲における至近端であり、かつ至近端スキャンポイントｎにおけるＡＦ評価値の値ｄ［ｎ］と、ｎより１スキャンポイント分無限遠よりのスキャンポイントｎ−１における焦点評価値の値ｄ［ｎ−１］との差が、所定値ＳｌｏｐｅＴｈｒ以上であるか調べる。当該差が所定値ＳｌｏｐｅＴｈｒ以上であればステップＳ６１１へ進み、そうでなければステップＳ６０８へ進む。

ステップＳ６０８においては、システム制御部１１５は、ＡＦ評価値の最大値を与えるスキャンポイントｉｏがスキャンを行った所定範囲における遠側端であり、かつ遠側端スキャンポイント０における焦点評価値の値ｄ［０］と、０より１スキャンポイント分至近端よりのスキャンポイント１における焦点評価値の値ｄ［１］との差が、所定値ＳｌｏｐｅＴｈｒ以上であるか調べる。当該差が所定値ＳｌｏｐｅＴｈｒ以上であればステップＳ６１１へ進み、そうでなければステップＳ６０９へ進む。

ステップＳ６０９においては、システム制御部１１５は、一定値以上の傾きで傾斜している部分の長さＬが所定値Ｌｏ以上であり、かつ傾斜している部分の傾斜の平均値ＳＬ／Ｌが所定値ＳＬｏ／Ｌｏ以上であり、かつ焦点評価値の最大値と最小値の差が所定値以上であるか調べる。これらの条件を満たす場合はステップＳ６１０へ進み、そうでなければステップＳ６１１へ進む。なお、所定値Ｌｏはあらかじめ定められた値であり、ＡＦ評価値ピークで焦点検出できるか否かを基準に決定される。

そしてステップＳ６１０においては、システム制御部１１５は、得られた焦点評価値が山状となっていて、かつ被写体の焦点調節が可能であると判断し、判定結果を上述した「○」とする。一方、ステップＳ６１１においては、システム制御部１１５は、得られた焦点評価値が山状となっておらず、かつ被写体の焦点調節が不可能であると判断し、判定結果を上述した「×」とする。
以上のようにして、ＡＦ評価値ピークで合焦可能又は不能かどうかの判定を行う。

ここまでの説明した処理により、本実施の形態に係るデジタルカメラは撮影状況下に応じた適切な焦点検出を選択的に切り替えることが可能となる。そして選択された焦点位置に応じてフォーカスレンズ１０４を駆動して撮影が行われることになる。次に、図２で示したステップＳ２１０の撮影動作を説明する。図１０は、撮影動作のサブルーチンを説明するフローチャートである。

まずステップＳ１００１においてシステム制御部１１５は、ＤＲＡＭ１１３がフルになっているかどうかを示すフラグである「ＢｆＦｌｇ」をＦＡＬＳＥと設定する。

次にステップＳ１００２においてシステム制御部１１５は、被写体輝度を測定する。被写体輝度は、輝度センサあるいは撮像素子１０８に取り込んだ映像出力信号に基づき測定することができる。

次にステップＳ１００３においてシステム制御部１１５は、ステップＳ１００２で測定した被写体輝度に応じて撮像素子１０８への露光を開始させる。ここで撮像素子面上に結像された像は光電変換されてアナログ信号となる。

次にステップＳ１００４においてシステム制御部１１５は、撮像素子１０８が生成したアナログ信号をＡ／Ｄ変換部１０９へ送り、撮像素子１０８の出力ノイズ除去や非線形処理などの前処理の後にデジタルの映像出力信号に変換する。

次にステップＳ１００５においてシステム制御部１１５は、Ａ／Ｄ変換部１０９からの映像出力信号をＷＢ処理部１１１により画像処理部１１０でホワイトバランス調整し、適正な画像データとする。

次にステップＳ１００６においてシステム制御部１１５は、画像処理部１１０からの画像データをフォーマット変換部１１２でＪＰＥＧフォーマット等への画像フォーマット変換を行い、ＤＲＡＭ１１３に一時的に記憶する。

続いてステップＳ１００７においてシステム制御部１１５は、ＤＲＡＭ１１３内のデータを画像記録部１１４にて当該カメラ内のメモリ、または当該カメラに装着されたメモリカードなどの外部記憶媒体へと転送し記憶する。

以上で説明したような構成により本実施の形態に係るデジタルカメラでは、ＡＦ評価値に基づいて焦点検出を行うモードと顔検出の信頼度に基づいて焦点検出を行うモードとを、撮影状況に応じて切り替え得るようにした。そして、撮影状況下において上記２つのモードのうちの信頼性の高い方のモードで焦点検出を行うようにすることで、合焦精度の向上を可能にした。具体的には例えば、人物が被写体で、低照度時などのようにＡＦ評価値を用いて焦点検出を行うと合焦精度を低下させてしまうような場合でも、顔検出による焦点検出を補助的に用いることで、合焦精度を向上させることができる。

なお、本発明の機能を実現するソフトウエアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムが記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行してもよい。

この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することとなり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤなどを用いることができる。

また、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施例の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、プログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボード等に備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る撮像装置のメインルーチンを説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る撮像装置の顔検出時ＡＦ動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る撮像装置の焦点検出手段判定に係る動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る撮像装置の通常ＡＦ動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る撮像装置において、ＡＦ評価値ピークで合焦可能かどうかを判定するためのＡＦ評価値ピーク判定の動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る撮像装置において、ＡＦ評価値ピークで合焦可能かどうかを判定するためのＡＦ評価値ピーク判定での詳細処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る撮像装置において、ＡＦ評価値ピークで合焦可能かどうかを判定するためのＡＦ評価値ピーク判定での詳細処理を説明するフローチャートである。 横軸にフォーカスレンズ位置、縦軸にＡＦ評価値をとった場合の、ＡＦ評価値の様子を示す図である。 本発明の実施の形態に係る撮像装置の撮影動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０１ 撮影レンズ
１０４ フォーカスレンズ
１０５ ＡＦ処理部
１０８ 撮像素子
１１５ システム制御部
１１９ 撮影モードスイッチ
１２０ メインスイッチ
１２１ スイッチ（ＳＷ１）
１２２ スイッチ（ＳＷ２）
１２３ 顔検出モジュール
１２４ メモリ

Claims (9)

1. フォーカスレンズを含む撮影光学系を備え、撮像素子を介して得られた映像出力信号に基づいて焦点検出を行い、前記フォーカスレンズの位置を調節することで自動合焦を行う自動合焦装置であって、
   前記映像出力信号に基づき、所定の測距領域の被写体のコントラストを示すＡＦ評価値を求め、前記ＡＦ評価値が最大となる点を焦点位置として焦点検出を行う第一の焦点検出手段と、
   前記映像出力信号に基づき、画像における人物の顔を検出して、顔位置、顔の大きさ及び顔の確からしさを示す顔信頼度を算出する顔検出手段と、
   前記顔検出手段により算出した前記顔信頼度を用いて焦点検出を行う第二の焦点検出手段と、
   前記第一の焦点検出手段と前記第二の焦点検出手段を選択的に切り替える切り替え手段とを備えることを特徴とする自動合焦装置。
2. 前記切り替え手段は、前記第一の焦点検出手段による焦点検出が不能と判定した場合に、前記第二の焦点検出手段を選択することを特徴とする請求項１に記載の自動合焦装置。
3. 前記切り替え手段は、輝度が所定値以下の場合に前記第二の焦点検出手段を選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の自動合焦装置。
4. 前記切り替え手段は、前記顔検出手段により算出した前記顔位置または前記顔の大きさが、前記ＡＦ評価値の取得動作中に所定量以上変化した場合に、前記第二の焦点検出手段を選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動合焦装置。
5. 前記顔の大きさに基づいて、顔までの距離を推定する顔距離推定手段をさらに備え、
   前記切り替え手段は、前記第一の焦点検出手段で検出した焦点位置が前記顔距離推定手段で推定した距離に対して所定の距離内にない場合に、前記第二の焦点検出手段を選択することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動合焦装置。
6. 前記第二の焦点検出手段は、前記顔信頼度が最大となる点を焦点位置として焦点検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動合焦装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の自動合焦装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
8. フォーカスレンズを含む撮影光学系を備え、撮像素子を介して得られた映像出力信号に基づいて焦点検出を行い、前記フォーカスレンズの位置を調節することで自動合焦を行う自動合焦装置であり、前記映像出力信号に基づき、所定の測距領域の被写体のコントラストを示すＡＦ評価値を求め、前記ＡＦ評価値が最大となる点を焦点位置として焦点検出を行う第一の焦点検出手段と、前記映像出力信号に基づき、画像における人物の顔を検出して、顔位置、顔の大きさ及び顔の確からしさを示す顔信頼度を算出する顔検出手段と、前記顔検出手段により算出した前記顔信頼度を用いて焦点検出を行う第二の焦点検出手段とを備えた自動合焦装置の制御方法であって、
   前記第一の焦点検出手段と前記第二の焦点検出手段を選択的に切り替えて、前記フォーカスレンズの位置を調節するステップを有することを特徴とする自動合焦装置の制御方法。
9. フォーカスレンズを含む撮影光学系を備え、撮像素子を介して得られた映像出力信号に基づいて焦点検出を行い、前記フォーカスレンズの位置を調節することで自動合焦を行う自動合焦装置であり、前記映像出力信号に基づき、所定の測距領域の被写体のコントラストを示すＡＦ評価値を求め、前記ＡＦ評価値が最大となる点を焦点位置として焦点検出を行う第一の焦点検出手段と、前記映像出力信号に基づき、画像における人物の顔を検出して、顔位置、顔の大きさ及び顔の確からしさを示す顔信頼度を算出する顔検出手段と、前記顔検出手段により算出した前記顔信頼度を用いて焦点検出を行う第二の焦点検出手段とを備えた自動合焦装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   前記第一の焦点検出手段と前記第二の焦点検出手段を選択的に切り替えて、前記フォーカスレンズの位置を調節するステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。

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