JP4949717B2

JP4949717B2 - 合焦位置決定装置及び方法

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Publication number: JP4949717B2
Application number: JP2006104830A
Authority: JP
Inventors: 充史三沢
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2026-04-06
Also published as: JP2007279333A

Description

本発明は、自動合焦機能を備えたデジタルカメラ等の合焦位置決定装置及び方法に関するものである。

従来、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮影装置において、撮影レンズを所定の被写体に自動的に合焦させるオートフォーカス（以下「ＡＦ」と表記する）機構が広く用いられている。この種のＡＦ機構としては、撮影装置から被写体に赤外線を照射し、被写体で反射して撮影装置に戻ってきた赤外線の角度を検出することによって被写体までの距離を測定して、その測定距離位置にある物体に合焦するように撮影レンズの位置を設定するようにしたもの（アクティブ方式）や、特許文献１に記載されているように、撮影装置の撮像手段が出力する画像信号を処理して合焦状態を検出し、最良の合焦状態が得られる位置に撮影レンズを設定するようにしたもの（パッシブ方式）が知られている。

上記パッシブ方式のＡＦ機構として、像のコントラストから合焦状態を判別するようにしたコントラスト検出方式が広く知られている。このコントラスト検出方式のＡＦ機構は、撮影レンズを合焦のための動作範囲内（例えば、至近側から無限遠側まで）でステップ駆動により移動させ、移動毎に撮像手段から画像データを取得し、取得された画像データの合焦評価値（コントラスト値）の極大値に対応する位置に撮像レンズを設定するようにしたものである。
平１１−１４６４０５号公報

上記したコントラスト検出方式の場合、合焦評価値の極大値に加え、画像データから人物の顔や目の検出結果を用いて合焦位置を決定する方法も知られている。この場合、多くは至近側から無限遠側に向かって撮像レンズを移動させ、移動毎に合焦評価値の算出と顔の検出を行っていた。そして、検出された合焦評価値のピーク値のうち最も至近側にあり、且つピーク値に対応する位置に顔の検出がなされたなら、その位置を合焦位置としていた。つまり、最も手前にいる人物に合焦することになる。しかしながら、手前に人物がいるが、遠くにいる人物を被写体として撮影したい場合に不便であった。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、遠方にいる被写体に対して簡単に合焦することができる合焦位置決定装置及び方法を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明における合焦位置決定装置は、被写体像を所定の結像面上に結像させる撮像光学系と、該撮像光学系を光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、前記結像された被写体像を画像データに変換する変換手段と、前記画像データから所定の対象物を検出する対象物検出手段と、を備え、該対象物検出手段により検出された前記所定の対象物に対する合焦位置を決定し、前記駆動手段が前記合焦位置に前記撮像光学系を移動させる合焦位置決定装置において、前記検出された所定の対象物が前記画像データの示す画像の中心領域に含まれているか否かを判別する判別手段と、前記中心領域に含まれていると判別された前記対象物のうち、最も前記画像の中心に近い対象物を抽出する抽出手段と、該抽出手段によって抽出された前記対象物に対する合焦位置を決定する決定手段と、を更に備えたことを特徴としている。

また、前記画像データに基づいて合焦評価値を算出する合焦評価値算出手段と、前記算出された合焦評価値から所定の閾値を超える極大値を検出する極大値検出手段と、
を更に備え、前記決定手段は、前記検出された極大値のうち、前記抽出手段によって抽出された前記対象物に対応する極大値の位置に基づいて前記合焦位置を決定するものであることとしてもよい。

更に、本発明における合焦位置決定装置は、被写体像を所定の結像面上に結像させる撮像光学系と、該撮像光学系を光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、前記結像された被写体像を画像データに変換する変換手段と、前記画像データから所定の対象物を検出する対象物検出手段と、を備え、該対象物検出手段により検出された前記所定の対象物に対する合焦位置を決定し、前記駆動手段が前記合焦位置に前記撮像光学系を移動させる合焦位置決定装置において、前記検出された所定の対象物が前記画像データの示す画像の中心領域に含まれているか否かを判別する判別手段と、該判別手段によって前記検出された所定の対象物が前記画像の中心領域に含まれていると判別された時の前記撮像光学系の位置を合焦位置とする決定手段と、を更に備え、前記駆動手段は、前記撮像光学系を無限遠側から至近側に向かって移動させるものであり、前記決定手段によって前記合焦位置の決定がなされた後、前記撮像光学系の移動を停止することを特徴としている。

また、前記画像データに基づいて合焦評価値を算出する合焦評価値算出手段と、前記算出された合焦評価値から所定の閾値を超える極大値を検出する極大値検出手段と、
を更に備え、前記決定手段は、前記検出された極大値に対応する位置近傍において、前記対象物検出手段が前記所定の対象物を検出して該所定の対象物が前記画像データの中心領域に含まれていると前記判別手段が判別した時の前記撮像光学系の位置に応じて前記合焦位置を決定することとしてもよい。

尚、上記では合焦位置の決定後、駆動手段によるは撮像光学系の移動を停止することとしたが、例えば具体的な方法としては、合焦評価値の極大値の検出後に合焦評価値が低下したことによって合焦位置を決定する方法の他、一定の閾値よりも合焦評価値が低下したことによって合焦位置を決定する方法、撮像光学系の移動量、合焦評価値の変化及び検出された所定の対象物が画像データの示す画像の中心領域に含まれているか否かを判別する判別手段の判別結果の組み合わせによって合焦位置を決定し、合焦位置の決定後、その時点で撮像光学系の移動を停止、又は前記合焦評価値の算出を中止するようにしても構わない。更には、撮像光学系の移動量、合焦評価値の変化及び検出された所定の対象物が画像データの示す画像の中心領域に含まれているかに応じて、実際の合焦前に合焦位置の決定を予測して、撮像光学系の移動の停止又は合焦評価値の算出を中止しても構わない。更に、合焦位置の決定がなされた後であればよく、合焦位置の決定に加えて他の条件を満たした時に撮像光学系の移動の停止、又は合焦評価値の算出を中止するようにしてもよい。

また、前記対象物は人物の顔又は目であることとしてもよい。

更に、本発明における合焦位置決定方法は、被写体像を所定の結像面上に結像させる撮像光学系を光軸方向に沿って移動し、前記結像された被写体像を画像データに変換し、前記画像データから所定の対象物を検出し、該検出された前記所定の対象物に対する合焦位置を決定し、前記合焦位置に前記撮像光学系を移動させる合焦位置決定方法において、前記検出された所定の対象物が前記画像データの示す画像の中心領域に含まれているか否かを判別し、前記中心領域に含まれていると判別された前記対象物のうち、最も前記画像の中心に近い対象物を抽出し、該抽出された前記対象物に対する合焦位置を決定して、前記撮像光学系を前記合焦位置に移動することを特徴としている。

更に、本発明における合焦位置決定方法は、被写体像を所定の結像面上に結像させる撮像光学系を光軸方向に沿って移動し、前記結像された被写体像を画像データに変換し、前記画像データから所定の対象物を検出し、該検出された前記所定の対象物に対する合焦位置を決定し、前記合焦位置に前記撮像光学系を移動させる合焦位置決定方法において、前記撮像光学系を無限遠側から至近側に向かって移動し、前記検出された所定の対象物が前記画像データの示す画像の中心領域に含まれているか否かを判別し、前記検出された所定の対象物が前記画像の中心領域に含まれていると判別された時の前記撮像光学系の位置を合焦位置とし、該合焦位置の決定がなされた後、前記撮像光学系の移動を停止することを特徴としている。

被写体像に基づいて変換された画像データから所定の対象物を検出し、画像の中心領域にある対象物のうち、最も画像の中心に近い対象物に対して合焦位置を決定することにより、画像の中心にある対象物に対して簡単にピントを合わせることができる。例えば、被写体は遠方にいるが、その手前に人物がたくさんいる場合、手前側にいる人物の顔に対してピントが合うように合焦位置の決定がなされるＡＦ機構が主流であるが、本発明のように、被写体が遠方にいる場合は、その被写体が画像の中心にくるように撮影者が画角等を設定することにより、手前側に人物がいても遠方にいる被写体に対して簡単にピントを合わせることができる。

また、撮像光学系を無限遠側から至近側に移動させて移動毎に画像データを取得し、その画像データから所定の対象物が検出され、且つその対象物が画像の中心領域にある場合はその時の撮像光学系の位置を合焦位置とし、以後の撮像光学系の移動を停止することにより、遠方にいる被写体に対して簡単に合焦させることができると共に、合焦位置の決定にかかる時間を短縮することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。尚、以下の実施の形態では、本発明における合焦位置決定装置を備えた電子機器としてデジタルカメラを例に説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話、カメラ付きＰＤＡ等、電子撮像機能を備えた他の電子機器に対しても適用可能である。

〔第１の実施の形態〕
図１及び２は、デジタルカメラの一例を示すものであり、それぞれ背面側及び前面側から見た外観図である。図１に示すように、デジタルカメラ１の本体１０の背面には、撮影者による操作のためのインターフェースとして、動作モードスイッチ１１、メニュー／ＯＫボタン１２、ズーム／上下レバー１３、左右ボタン１４、Ｂａｃｋ（戻る）ボタン１５、表示切替ボタン１６が設けられ、更に撮影のためのファインダ１７及び撮影並びに再生のためのモニタ１８が設けられている。また本体１０の上面には、シャッタボタン１９が設けられている。

動作モードスイッチ１１は、静止画撮影モード、動画撮影モード、再生モードの各動作モードを切り替えるためのスライドスイッチである。メニュー／ＯＫボタン１２は、押下される毎に撮影モード、フラッシュ発光モード、記録画素数や感度等の設定を行うための各種メニューをモニタ１８に表示させたり、モニタ１８に表示されたメニューに基づく選択・設定を決定するためのボタンである。

ズーム／上下レバー１３は、上下方向に倒すことによって、撮影時には望遠／広角の調整が行われ、各種設定時にはモニタ１８に表示されるメニュー画面中のカーソルが上下に移動して表示される。左右ボタン１４は、各種設定時にモニタ１８に表示されるメニュー画面中のカーソルを左右に移動して表示させるためのボタンである。

Ｂａｃｋ（戻る）ボタン１５は、押下されることによって各種設定操作を中止し、モニタ１８に１つ前の画面を表示するためのボタンである。表示切替ボタン１６は、押下することによってモニタ１８の表示のＯＮ／ＯＦＦ、各種ガイド表示、文字表示のＯＮ／ＯＦＦ等を切り替えるためのボタンである。ファインダ１７は、ユーザが被写体を撮影する際に構図やピントを合わせるために覗くためのものである。ファインダ１７から見える被写体像は、本体１０の前面にあるファインダ窓２３を介して映し出される。

以上説明した各ボタン及びレバーの操作によって設定された内容は、モニタ１８中の表示や、ファインダ１７内のランプ、スライドレバーの位置等によって確認可能となっている。また、モニタ１８には、撮影の際に被写体確認用のスルー画が表示される。これにより、モニタ１８は電子ビューファインダとして機能する他、撮影後の静止画や動画の再生表示、各種設定メニューの表示を行う。

更に、図２に示すように、本体１０の前面には、撮影レンズ（撮像光学系）２０、レンズカバー２１、電源スイッチ２２、ファインダ窓２３、フラッシュライト２４及びセルフタイマーランプ２５が設けられ、側面にはメディアスロット２６が設けられている。

撮影レンズ２０は、被写体像を所定の結像面上（本体１０内部にあるＣＣＤ等）に結像させるためのものであり、フォーカスレンズやズームレンズ等によって構成される。レンズカバー２１は、デジタルカメラ１の電源がオフ状態の時、再生モードであるとき等に撮影レンズ２０の表面を覆い、汚れやゴミ等から撮影レンズ２０を保護するものである。電源スイッチ２２は、デジタルカメラ１の電源のオン／オフを切り替えるためのスイッチである。フラッシュライト２４は、シャッタボタン１９が押下され、本体１０の内部にあるシャッタが開いている間に、撮影に必要な光を被写体に対して瞬間的に照射するためのものである。セルフタイマーランプ２５は、セルフタイマーによって撮影する際に、シャッタの開閉タイミングを被写体に知らせるためものである。メディアスロット２６は、メモリカード等の外部記録メディア７０が充填されるための充填口であり、外部記録メディア７０が充填されると、データの読み取り／書き込みが行われる。

図３は、デジタルカメラ１の機能構成を示すブロック図である。デジタルカメラ１の操作系として、前述の動作モードスイッチ１１、メニュー／ＯＫボタン１２、ズーム／上下レバー１３、左右ボタン１４、Ｂａｃｋ（戻り）ボタン１５、表示切替ボタン１６、シャッタボタン１９及び電源スイッチ２２と、これらのスイッチ、ボタン、レバー類の操作内容をＣＰＵ７５に伝えるためのインターフェースである操作系制御部７４が設けられている。

また、撮影レンズ２０を構成するものとして、フォーカスレンズ２０ａ及びズームレンズ２０ｂが設けられている。これらの各レンズは、モータとモータドライバからなるフォーカスレンズ駆動部（駆動手段）５１、ズームレンズ駆動部５２によってステップ駆動され、光軸方向に移動可能な構成となっている。フォーカスレンズ駆動部５１は、ＡＦ処理部６２から出力されるフォーカス駆動量データに基づいてフォーカスレンズ２０ａをステップ駆動する。ズームレンズ駆動部５２は、ズーム／上下レバー１３の操作量データに基づいてズームレンズ２０ｂのステップ駆動を制御する。

絞り５４は、モータとモータドライバとからなる絞り駆動部５５によって駆動される。この絞り駆動部５５は、ＡＥ（自動露出）／ＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理部６３から出力される絞り値データに基づいて絞り５４の絞り径の調整を行う。

シャッタ５６は、メカニカルシャッタであり、モータとモータドライバとからなるシャッタ駆動部５７によって駆動される。シャッタ駆動部５７は、シャッタボタン１９の押下信号と、ＡＥ／ＡＷＢ処理部６３から出力されるシャッタ速度データとに応じてシャッタ５６の開閉の制御を行う。

上記光学系の後方には、撮影素子であるＣＣＤ（変換手段）５８を有している。ＣＣＤ５８は、多数の受光素子が２次元状に配列されてなる光電面を有しており、光学系を通過した被写体光が光電面に結像され、光電変換される。光電面の前方には、各画素に光を集光させるためのマイクロレンズアレイ（不図示）と、ＲＧＢ各色のフィルタが規則的に配列されてなるカラーフィルタアレイ（不図示）とが配置されている。ＣＣＤ５８は、ＣＣＤ制御部５９から供給される垂直転送クロック信号及び水平転送クロック信号に同期して、画素毎に蓄積された電荷を１ラインずつシリアルのアナログ画像データとして出力する。各画素における電荷の蓄積時間（即ち露出時間）は、ＣＣＤ制御部５９から与えられる電子シャッタ駆動信号によって決定される。

ＣＣＤ５８が出力するアナログ画像データは、アナログ信号処理部６０に入力される。このアナログ信号処理部６０は、アナログ画像信号のノイズ除去を行う相関２重サンプリング回路（ＣＤＳ）と、アナログ画像信号のゲイン調整を行うオートゲインコントローラ（ＡＧＣ）と、アナログ画像データをデジタル画像データに変換するＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）とからなる。そしてデジタル画像データは、画素毎にＲＧＢの濃度値を持つＣＣＤ−ＲＡＷデータである。

タイミングジェネレータ７２は、タイミング信号を発生させるものであり、このタイミング信号がシャッタ駆動部５７、ＣＣＤ制御部５９、アナログ信号処理部６０に入力されて、シャッタボタン１９の操作と、シャッタ５６の開閉、ＣＣＤ５８の電荷取り込み、アナログ信号処理６０の処理の同期が取られる。フラッシュ制御部７３は、フラッシュライト２４の発光動作を制御する。

画像入力コントローラ６１は、上記アナログ信号処理部６０から入力されたＣＣＤ−ＲＡＷデータをフレームメモリ６８に書き込む。このフレームメモリ６８は、画像データに対して後述の各種デジタル画像処理（信号処理）を行う際に使用する作業用メモリであり、例えば、一定周期のバスクロック信号に同期してデータ転送を行うＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）から構成されている。

表示制御部７１は、フレームメモリ６８に格納された画像データをスルー画としてモニタ１８に表示させるためのものであり、例えば、輝度（Ｙ）信号と色（Ｃ）信号を一緒にして１つの信号としたコンポジット信号に変換して、モニタ１８に出力する。スルー画は、撮影モードが選択されている間、所定間隔で取得されてモニタ１８に表示される。また、表示制御部７１はフレームメモリ６８に格納された画像データや外部記録メディア７０に記憶され、メディア制御部６９によって読み出された画像ファイルに含まれる画像データに基づいた画像をモニタ１８に表示させる。

ＡＦ処理部（決定手段、合焦評価値算出手段、極大値検出手段）６２及びＡＥ／ＡＷＢ処理部６３は、プレ画像に基づいて撮影条件を決定する。プレ画像とは、シャッタボタン１９が半押しされることによって発生する半押し信号を検出したＣＰＵ７５がＣＣＤ５８にプレ撮影を実行させた結果、フレームメモリ６８に格納された画像データに基づいた画像である。

ＡＦ処理部６２は、上記プレ画像に基づいて焦点位置を検出し、フォーカス駆動量データを出力する。本実施の形態においては、焦点位置の検出方法として、ピントが合った状態では画像の合焦評価値が高くなるという特徴を利用して、合焦位置を検出するパッシブ方式が適用されている。

ＡＥ／ＡＷＢ処理部６３は、上記プレ画像に基づいて被写体輝度を測定し、絞り値やシャッタ速度等を決定し、絞り値データやシャッタ速度データを出力すると共に（ＡＥ）、撮影時のホワイトバランスを調整する（ＡＷＢ）。

画像処理部６４は、本画像の画像データに対してガンマ補正、シャープネス補正、コントラスト補正等の画質補正処理を施すと共に、ＣＣＤ−ＲＡＷデータを輝度信号であるＹデータと、青色色差信号であるＣｂデータ及び赤色色差信号であるＣｒデータとからなるＹＣデータに変換するＹＣ処理を行う。この本画像とは、シャッタボタン１９が全押しされることによって実行されることによってＣＣＤ５８からアナログ画像データが取り込まれ、アナログ信号処理部６０、画像入力コントローラ６１経由でフレームメモリ６８に格納された画像データに基づいた画像である。本画像の画素数の上限はＣＣＤ５８の画素数によって決定されるが、例えば、ユーザが設定可能な画質設定（ファイン、ノーマル等の設定）により、記録画素数を変更することができる。一方、スルー画やプレ画像の画素数は本画像より少なくてもよく、例えば、本画像の１／１６程度の画素数で取り込まれてもよい。

顔検出部（対象物検出手段）６５は、フレームメモリ６８に格納された画像データから人物の顔や目を検出するためのものである。本実施の形態では、顔を検出するものとして以下説明するが、人物の目を検出するようにしてもよい。また動物の顔や目等を検出するようにしてもよい。

圧縮／伸長処理部６７は、画像処理部６４によって画質補正等の処理が行われた画像データに対して、例えばＪＰＥＧ等の圧縮形式で圧縮処理を行って、画像ファイルを生成する。この画像ファイルには、各種データ形式に基づいて付帯情報が付加される。またこの圧縮／伸長処理部６７は、再生モードにおいては外部記録メディア７０から圧縮された画像ファイルを読み出し、伸長処理を行う。伸長後の画像データは表示制御部７１に出力され、表示制御部７１は画像データに基づいた画像をモニタ１８に表示する。

メディア制御部６９は、図２におけるメディアスロット２６に相当し、外部記録メディア７０に記憶された画像ファイル等の読み出し、又は画像ファイルの書き込みを行う。

ＣＰＵ（判別手段、抽出手段）７５は、各種ボタン、レバー、スイッチの操作や各機能ブロックからの信号に応じて、デジタルカメラ１の本体各部を制御する。またデータバス７６は、画像入力コントローラ６１、各種処理部６２〜６７、フレームメモリ６８、各種制御部６９、７１、及びＣＰＵ７５に接続されており、このデータバス７６を介して各種信号、データの送受信が行われる。

次に、デジタルカメラ１の簡単な一連の流れを図４のフローチャートを用いて説明する。まずＣＰＵ７５は、動作モードスイッチ１１の設定に従って、動作モードが撮影モードであるか再生モードであるか判別する（ステップＳ１）。再生モードの場合（ステップＳ１；再生）、再生処理が行われる（ステップＳ１１）。この再生処理は、メディア制御部６９が外部記録メディア７０に記憶された画像ファイルを読み出し、画像ファイルに含まれる画像データに基づいた画像をモニタ１８に表示させるための処理である。再生処理が終了したら、ＣＰＵ７５はデジタルカメラ１の電源スイッチ２２によってオフ操作がなされたか否かを判別し（ステップＳ１０）、オフ操作がなされていたら（ステップＳ１０；ＹＥＳ）、デジタルカメラ１の電源をオフし、処理を終了する。

一方、ステップＳ１において動作モードが撮影モードであると判別された場合（ステップＳ１；撮影）、ＣＰＵ７５はスルー画の表示制御を行う（ステップＳ２）。スルー画の表示とは、前述のプレ画像をモニタ１８に表示する処理である。次に、ＣＰＵ７５はシャッタボタン１９が半押しされたか否かを判別する（ステップＳ３）。半押しがされていない場合（ステップＳ３；ＮＯ）、ＣＰＵ７５はステップＳ２の処理を繰り返す。半押しされた場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）、ＡＥ／ＡＷＢ処理部６３が露出の決定を行う（ステップＳ４）。

続いて、合焦位置決定処理が行われる（ステップＳ５）。この合焦位置決定処理については、後に詳しく説明する。合焦位置決定処理が行われると、シャッタボタン１９の半押しが解除されたか否かが判別される（ステップＳ６）。半押しが解除された場合は（ステップＳ６；ＹＥＳ）、ＣＰＵ７５はステップＳ２へ処理を移行する。半押しが解除されていない場合は（ステップＳ６；ＮＯ）、ＣＰＵ７５はシャッタボタン１９が全押しされたか否かを判別する（ステップＳ７）。全押しされていない場合は（ステップＳ７；ＮＯ）ステップＳ６へ処理を移行する。全押しされた場合は（ステップＳ７；ＹＥＳ）ＣＰＵ７５は撮影処理を行う（ステップＳ８）。撮影処理とは、ＣＣＤ５８の光電面に結像された被写体像に基づいたアナログ画像データがＡ／Ｄ変換されて画像処理部６４によって各種信号処理が施されるまでの処理を言う。また、撮影処理として、更に信号処理が施された画像データに対して圧縮／伸長処理部６７によって圧縮処理が施されて画像ファイルが生成されてもよい。

撮影処理が終了すると、ＣＰＵ７５は撮影画像をモニタ１８に表示する処理を行い、またその撮影画像を外部記録メディア７０に記録する（ステップＳ９）。そしてＣＰＵ７５は電源スイッチ２２によってオフ操作がなされたか否かを判別し（ステップＳ１０）、オフ操作がなされていたら（ステップＳ１０；ＹＥＳ）、デジタルカメラ１の電源をオフし、処理を終了する。オフ操作がなされていなかったら（ステップＳ１０；ＮＯ）、ステップＳ１へ処理を移行する。

図５は合焦位置決定処理の流れを示したフローチャートであり、図６はラフサーチ処理の流れを示したフローチャートである。各処理について説明する前に、本実施の形態における顔検出及び合焦位置の決定方法について、図７を用いて詳しく説明する。図７は例えば学校等の運動会において、遠方にいる被写体（子供９１ａ）を撮影する際のモニタ１８に表示されるスルー画の一例である。図７に示すように、撮影したい子供９１ａの手前に人物９１ｄがいる場合、一般的なＡＦ機構では至近側において検出された顔に対して合焦が行われるため、合焦位置が例えば人物９１ｄの何れかに設定されてしまっていた。

そこで、ユーザは撮影した被写体（子供９１ａ）がモニタ１８内に表示される枠９００内の中心に位置するように画角等を調整する。そしてシャッタボタン１９が半押しされることによってフォーカスレンズ２０ａが移動し、移動毎に顔検出が行われるが、顔が検出されたら、その顔が枠９００の中にある場合のみ顔の位置及びフォーカスレンズ２０ａの位置を記憶する。図７の場合、子供９１ａの他に、子供９１ｂ及び９１ｃの顔が枠９００の中にあるため、この３つの顔のそれぞれの位置とその顔を検出したときのフォーカスレンズ２０ａの位置が記憶される。ここで、記憶される顔の位置とは、画像のＸ−Ｙ平面上の位置（例えば、ＸＹ座標値）のことである。更に、検出された顔のうち、枠９００の中心に最も近い顔を抽出する。図７の場合、枠９００の中心に最も近い顔は子供９１ａである。従って、子供９１ａを被写体と認識し、その顔の合焦位置を設定する。つまり、検出された顔が画像の中心領域にあるか否かを判別し、画像の中心領域にある顔のうち最も画像の中心に近い顔を抽出して、その顔にピントを合わせる。こうすることにより、遠方に撮影したい被写体がいる場合でも、その被写体を枠９００の中心に合わせることで、その被写体に対して簡単に合焦させることができる。

続いて、図５の合焦位置決定方法について説明する。まずＣＰＵ７５はラフサーチ処理を実行する（ステップＳ２１）。図６はラフサーチ処理の流れを示したフローチャートである。ＣＰＵ７５はフォーカスレンズ２０ａを初期位置に移動させるためにフォーカスレンズ駆動部５１に対して指示信号を出力する（ステップＳ３１）。そしてＣＣＤ５８が結像された被写体像を画像データに変換して出力し（ステップＳ３２）、顔検出部６５が出力された画像データから人物の顔を検出する（ステップＳ３３）。顔が検出され、且つその顔が画像データの示す画像の中心領域にある場合（ステップＳ３４；ＹＥＳ）、ＣＰＵ７５は検出された顔の位置と現在のフォーカスレンズ２０ａの位置を記憶する（ステップＳ３５）。ここで、画像の中心領域とは、上記枠９００のように予め設定された領域であってもよいし、例えば、ユーザが枠９００の位置や大きさを任意に設定可能なようにしてもよい。更に、例えば、枠９００から顔が検出されなかった場合、枠９００の位置を移動したり、領域面積を大きくする等して、検出結果に応じて枠９００の位置や大きさを変化させた後、枠９００内における顔検出を再度行うようにしてもよい。

そしてＣＰＵ７５はフォーカスレンズ２０ａが最後の位置にあるか否かを判別し（ステップＳ３６）、最後の位置でなければ（ステップＳ３６；ＮＯ）、フォーカスレンズ２０ａを次の位置に移動させるためにフォーカスレンズ駆動部５１に対して指示信号を出力する（ステップＳ３９）。最後の位置であり（ステップＳ３６；ＹＥＳ）、ステップＳ３５において顔の位置が記憶されている場合は（ステップＳ３７；ＹＥＳ）、ＣＰＵ７５は記憶された顔のうち最も画像の中心に近い顔を抽出し（ステップＳ３８）、抽出された顔に対応して記憶されたフォーカスレンズ２０ａの位置を仮合焦位置に設定する（ステップＳ３９）。そしてラフサーチ処理を終了する。一方、記憶された顔の位置がない場合（ステップＳ３７；ＮＯ）、ＣＰＵ７５はＡＦエラーとしてラフサーチ処理を終了する。

そして図５に戻り、ラフサーチ処理においてＡＦエラーとされていない場合（ステップＳ２２；ＮＯ）、ＣＰＵ７５は記憶されたフォーカスレンズ２０ａの仮合焦位置を含む所定の範囲について本サーチ処理を行う（ステップＳ２３）。本サーチ処理とは、フォーカスレンズ２０ａを設定された範囲において移動させ、移動毎に合焦評価値を算出して極大値を検出し、合焦位置を決定する処理である。そして、ＣＰＵ７５は検出された極大値に対応する位置にフォーカスレンズ２０ａを移動させ（ステップＳ２４）、合焦位置決定処理を終了する。

以上説明したように、ＣＣＤ５８より出力された画像データから顔を検出し、このうち画像の中心領域にある顔の位置とその顔を検出したときのフォーカスレンズ２０ａの位置を記憶し、その後画像の中心領域にある顔のうち最も画像の中心に近い顔を抽出して、その顔にピントを合わせることにより、遠方に撮影したい被写体がいる場合でも、その被写体に対して簡単に合焦させることができる。つまり、スルー画表示の段階において、遠方にいる被写体がモニタ１８の中心にくるように画角等を調整することにより、その被写体に対して簡単に合焦させることができる。

尚、本実施の形態における合焦位置決定方法は、遠方にいる被写体を撮影する際に効果を発揮する。しかし、近くにいる被写体を撮影したい場合も多いことから、図１〜３において説明した操作系を用いて、被写体が遠方にいるか、近くにいるか（通常モード）をユーザが設定可能なようにし、被写体が遠方にいると設定された場合は、本実施の形態において説明した合焦位置決定方法を用いて合焦位置の決定が行われるようにし、被写体が近くにいる（通常モード）と設定された場合は、公知の技術を用いて、最も至近側にある顔に対してピントが合うように合焦位置の決定が行なわれるようにしてもよい。

〔第２の実施の形態〕
第１の実施の形態では、所定の初期位置から動作範囲内についてフォーカスレンズ２０ａを移動させ、移動毎に画像データから顔検出を行い、合焦位置の決定を行っていた。第２の実施の形態では、フォーカスレンズ２０ａを無限遠側から至近側に移動させ、画像の中心領域において顔が検出された時のフォーカスレンズ２０ａの位置に基づいて合焦位置を決定し、以降のフォーカスレンズ２０ａの移動を停止する場合について説明する。尚、第２の実施の形態におけるデジタルカメラ１の全体図、機能構成図、主な処理の流れ及び合焦位置決定処理については、第１の実施の形態において説明したものと同一であるため説明を省略し、第１の実施の形態と異なるラフサーチ処理についてのみ説明する。

図８は、第２の実施の形態におけるラフサーチ処理の流れを示したフローチャートである。まずＣＰＵ７５はフォーカスレンズ２０ａを無限遠側に移動させるためにフォーカスレンズ駆動部５１に対して指示信号を出力する（ステップＳ４１）。そしてＣＣＤ５８が結像された被写体像を画像データに変換して出力し（ステップＳ４２）、顔検出部６５が出力された画像データから人物の顔を検出する（ステップＳ４３）。顔が検出され、且つその顔が画像データの示す画像の中心領域（例えば、図７に示した枠９００）にある場合（ステップＳ４４；ＹＥＳ）、ＣＰＵ７５は現在のフォーカスレンズ２０ａの位置を仮合焦位置とし（ステップＳ４５）、ラフサーチ処理を終了する。そして合焦位置決定処理において、仮合焦位置に基づいて本サーチ処理が行われる。

一方、検出された顔が画像の中心領域にない場合（ステップＳ４４；ＮＯ）、ＣＰＵ７５はフォーカスレンズ２０ａが最後の位置にあるか否かを判別し（ステップＳ４６）、最後の位置でなければ（ステップＳ４６；ＮＯ）、フォーカスレンズ２０ａを次の位置に移動させるためにフォーカスレンズ駆動部５１に対して指示信号を出力する（ステップＳ４７）。最後の位置である場合（ステップＳ４８；ＹＥＳ）、ＣＰＵ７５はＡＦエラーとして（ステップＳ４８）、ラフサーチ処理を終了する。

このように、フォーカスレンズ２０ａを無限遠側から至近側に向かって移動させ、画像の中心領域に顔が検出されたときのフォーカスレンズ２０ａの位置を仮合焦位置に決定した後はラフサーチ処理を行わないこととすることにより、遠方にいる被写体に対して簡単に合焦させることができると共に、遠方にいる被写体を撮影する際にかかる合焦位置の決定時間を短縮させることができる。その他、第１の実施の形態において説明した効果と同様の効果を奏する。

〔第３の実施の形態〕
第１及び第２の実施の形態では、顔の検出結果を用いて仮合焦位置を決定し、その仮合焦位置に基づいて本サーチを行って合焦位置を決定する方法について説明した。第３の実施の形態では、顔の検出結果と合焦評価値のピーク値に基づいて合焦位置を決定する方法について説明する。尚、第３の実施の形態におけるデジタルカメラ１の全体図、機能構成図、主な処理の流れ及び合焦位置決定処理については、第１の実施の形態において説明したものと同一であるため、説明を省略し、第１の実施の形態と異なるラフサーチ処理についてのみ説明する。

図９は、第３の実施の形態におけるラフサーチ処理の流れを示したフローチャートである。まずＣＰＵ７５はフォーカスレンズ２０ａを無限遠側に移動させるためにフォーカスレンズ駆動部５１に対して指示信号を出力する（ステップＳ５１）。そしてＣＣＤ５８が結像された被写体像を画像データに変換して出力し（ステップＳ５２）、顔検出部６５が出力された画像データから人物の顔を検出する（ステップＳ５３）。顔が検出され、且つその顔が画像データの示す画像の中心領域（例えば、図７に示した枠９００）にある場合（ステップＳ５４；ＹＥＳ）、ＡＦ処理部６２はＡＦ領域を中心領域又は顔の位置に設定し、合焦評価値を算出する（ステップＳ５５）。そしてＡＦ処理部６２は算出された合焦評価値からピーク値を検出する。ピーク値が検出され（ステップＳ５６；ＹＥＳ）、そのピーク値が所定の閾値以上であれば（ステップＳ５７；ＹＥＳ）、ＣＰＵ７５は現在のフォーカスレンズ２０ａの位置を仮合焦位置として設定し（ステップＳ５８）、ラフサーチ処理を終了する。そして合焦位置決定処理において、仮合焦位置に基づいて本サーチ処理が行われる。

一方、検出された顔が画像の中心領域にない場合（ステップＳ５４；ＮＯ）、ＡＦ処理部６２はＡＦ領域を多点ＡＦに設定して合焦評価値を算出し（ステップＳ５９）、ステップＳ６０へ処理を移行する。更に、合焦評価値のピーク値が検出されない（ステップＳ５６；ＮＯ）、又は検出されたピーク値が所定の閾値より小さい（ステップＳ５７；ＮＯ）場合もステップＳ６０へ処理が移行される。ステップＳ６０においてＣＰＵ７５はフォーカスレンズ２０ａが最後の位置にあるか否かを判別し、最後の位置でなければ（ステップＳ６０；ＮＯ）、フォーカスレンズ２０ａを次の位置に移動させるためにフォーカスレンズ駆動部５１に対して指示信号を出力し（ステップＳ６１）、ステップＳ５２へ処理を移行する。最後の位置である場合（ステップＳ６０；ＹＥＳ）、ＣＰＵ７５はＡＦエラーとして（ステップＳ６２）、ラフサーチ処理を終了する。

このように、画像の中心領域に顔が検出されると共に、所定の閾値を超えた合焦評価値のピーク値が検出されたときのフォーカスレンズ２０ａの位置に基づいて合焦位置の決定を行うことにより、合焦位置をより精度良く決定することができる。また、フォーカスレンズ２０ａを無限遠側より移動させ、更に仮合焦位置が決定したらラフサーチ処理を終了することにより、遠方にいる被写体を撮影する際にかかる合焦位置の決定時間を短縮させることができる。その他、第１の実施の形態において説明した効果と同様の効果を奏する。

尚、本実施の形態では、画像の中心領域に顔が検出されると共に、所定の閾値を超えた合焦評価値が検出されたときのフォーカスレンズ２０ａの位置を仮合焦位置とすることとし、以降のフォーカスレンズ２０ａの移動を行わないこととして説明したが、フォーカスレンズ２０ａを動作範囲内に渡って移動させ、移動毎に顔検出及び合焦評価値の算出を行い、フォーカスレンズ２０ａが限界位置に達したら、合焦評価値のピーク値のうち、顔に相当するピーク値を抽出し、抽出されたピーク値のうち、最も無限遠側にあるピーク値に対応する位置を仮合焦位置とするようにしてもよい。或いは、所定の位置より無限遠側にある顔に相当するピーク値のうち、最もピークの高いピーク値に対応する位置を仮合焦位置としてもよい。或いは、顔に相当するピーク値のうち、枠９００の中心に最も近い顔に相当するピーク値に対応する位置を仮合焦位置としてもよい。

デジタルカメラの背面図デジタルカメラの前面図デジタルカメラの機能ブロック図デジタルカメラの一連の動作を説明するためのフローチャート合焦位置決定処理の流れを説明するためのフローチャート第１の実施の形態におけるラフサーチ処理の流れを説明するためのフローチャートモニタ画面の表示例第２の実施の形態におけるラフサーチ処理の流れを説明するためのフローチャート第３の実施の形態におけるラフサーチ処理の流れを説明するためのフローチャート

符号の説明

１デジタルカメラ
１１動作モードスイッチ
１２メニューボタン
１３ズーム／上下レバー
１４左右ボタン
１５ＢＡＣＫ（戻り）ボタン
１６表示切替ボタン
１７ファインダ
１８モニタ
１９シャッタボタン
２０撮像レンズ
２１レンズカバー
２２電源スイッチ
２３ファインダ窓
２４フラッシュライト
２５セルフタイマーランプ
２６メディアスロット

Claims

被写体像を所定の結像面上に結像させる撮像光学系と、
該撮像光学系を無限遠側から至近側に向かって光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、
前記結像された被写体像を画像データに変換する変換手段と、
前記画像データから所定の対象物を検出する対象物検出手段と、
前記対象物検出手段により前記画像データから前記所定の対象物が検出されたとき、該検出された所定の対象物が前記画像データの示す画像の中心領域に含まれているか否かを判別する判別手段とを備え、
前記変換手段および前記対象物検出手段が、前記駆動手段による移動時に、前記結像面上に結像された被写体像を画像データに変換する変換処理および該画像データから前記所定の対象物を検出する検出処理を繰り返し行うものであり、
前記駆動手段が、前記判別手段によって前記検出された所定の対象物が前記画像の中心領域に含まれていると最初に判別されたとき、そのときの前記撮像光学系の位置を合焦位置としての該撮像光学系の移動を停止するものであることを特徴とする合焦位置決定装置。
前記対象物が人物の顔又は目であることを特徴する請求項１記載の合焦位置決定装置。
被写体像を所定の結像面上に結像させる撮像光学系を無限遠側から至近側に向かって光軸方向に沿って移動し、
該移動時に、前記結像された被写体像を繰り返し画像データに変換するとともに、前記画像データから所定の対象物を検出し、
前記検出された所定の対象物が前記画像データの示す画像の中心領域に含まれているか否かを判別し、
前記検出された所定の対象物が前記画像の中心領域に含まれていると最初に判別されたとき、そのときの前記撮像光学系の位置を合焦位置として、前記撮像光学系の移動を停止することを特徴とする合焦位置決定方法。
前記対象物が人物の顔又は目であることを特徴する請求項３記載の合焦位置決定方法。