JP5098259B2 - カメラ - Google Patents

Description

本発明は、カメラに関する。

例えば特許文献１に示すように、従来から撮影画面内の被写体の顔を検出して自動合焦制御（ＡＦ）を行うカメラが公知である。特に、近年では顔検出によるＡＦを一眼レフタイプのカメラで実現することも検討されている。
特開２００５−８６６８２号公報

ここで、一眼レフタイプのカメラで顔検出のＡＦを行う場合には以下の問題が指摘されている。一眼レフタイプのカメラでは、高速なＡＦを行うために位相差検出方式の焦点検出装置を採用する機種が多数を占めている。しかし、位相差検出方式の焦点検出装置は、撮影画面の全域で焦点検出を行うことが困難であるとともに、その装置構成が顔検出処理に不向きである。

一方、顔検出ＡＦを行う場合には、顔検出を行うための撮像素子でコントラスト検出方式の像面ＡＦを行う構成も考えられる。コントラスト検出方式のＡＦでは、撮影画面の全域でＡＦを行うことが可能である。しかし、コントラスト検出方式のＡＦでは、前回の焦点評価値との比較で合焦位置を探索するので合焦動作に時間がかかる。したがって、特に一眼レフタイプのカメラでは、実用性の高い顔検出ＡＦの実現が強く要望されている。なお、特許文献１には上記課題に関する解決手段の開示はない。

本発明の目的は、顔検出の結果に基づいて最適なＡＦ動作を実現する実用性の高いカメラを提供することである。

本発明の一態様であるカメラは、撮像素子と、顔検出部と、焦点検出部と、第１合焦制御部と、第２合焦制御部と、制御部とを備える。撮像素子は被写体像を撮影する。顔検出部は、撮像素子の出力に基づいて撮影画面内の顔領域を検出する。焦点検出部は、撮影画面内に複数の候補エリアを有するとともに、各々の候補エリアにおいて撮影レンズを通過した光束に基づく一対の像の相対間隔からデフォーカス量を演算する。第１合焦制御部は、顔検出部の出力に基づいて候補エリアのうちから焦点検出エリアを指定するとともに、焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて撮影レンズの合焦動作を行う。第２合焦制御部は、撮像素子の出力に基づいて顔領域における焦点評価値を演算するとともに、該焦点評価値が極大値となるレンズ位置を探索して合焦動作を行う。制御部は、第１合焦制御部および第２合焦制御部の少なくとも一方に合焦動作を実行させる。制御部は、デフォーカス量を演算可能な範囲の内側で顔領域が検出された場合に、指定された焦点検出エリアを基準として第１合焦制御部に合焦動作を実行させた後、第２合焦制御部に合焦動作をさらに実行させる。また、制御部は、デフォーカス量を演算可能な範囲の外側で顔領域が検出された場合に、前記顔領域を基準として第２合焦制御部に合焦動作を実行させる。

本発明のカメラは、位相差検出方式のＡＦを行う第１合焦制御部と、コントラスト検出方式のＡＦを行う第２合焦制御部との少なくとも一方によって、顔検出の結果に基づき最適なＡＦ動作を実現する。

（第１実施形態の説明）
図１は第１実施形態の電子カメラの構成を示すブロック図である。図２は第１実施形態の電子カメラの撮影機構を示す概要図である。
まず、図２を参照しつつ電子カメラの撮影機構を説明する。第１実施形態の電子カメラは、カメラ本体１１と、撮影光学系を収容したレンズユニット１２とを有している。

ここで、カメラ本体１１およびレンズユニット１２には、雄雌の関係をなす一対のマウント（不図示）がそれぞれ設けられている。レンズユニット１２は、上記のマウントをバヨネット機構等で結合させることで、カメラ本体１１に対して交換可能に接続される。また、上記のマウントにはそれぞれ電気接点が設けられている。カメラ本体１１とレンズユニット１２との接続時には、電気接点間の接触で両者の電気的な接続が確立するようになっている。

レンズユニット１２は、合焦位置調節用のフォーカシングレンズ１３と、絞り１４とを有している。フォーカシングレンズ１３は不図示のモータにより光軸方向に移動可能に構成されている。絞り１４は、カメラ本体１１への入射光量を絞り羽根の開閉で調整する。
カメラ本体１１は、メインミラー１５と、メカニカルシャッタ１６と、第１撮像素子１７と、サブミラー１８と、焦点検出部１９と、ファインダ光学系（２０〜２５）とを有している。メインミラー１５、メカニカルシャッタ１６および第１撮像素子１７は、撮影光学系の光軸に沿って配置される。メインミラー１５の後方にはサブミラー１８が配置される。また、カメラ本体１１の上部領域にはファインダ光学系が配置されている。さらに、カメラ本体１１の下部領域には焦点検出部１９が配置されている。

メインミラー１５は、不図示の回動軸によって回動可能に軸支されており、観察状態と退避状態とを切り替え可能となっている。観察状態のメインミラー１５は、メカニカルシャッタ１６および第１撮像素子１７の前方で傾斜配置される。この観察状態のメインミラー１５は、撮影光学系を通過した光束を上方へ反射してファインダ光学系に導く。また、メインミラー１５の中央部はハーフミラーとなっている。そして、メインミラー１５を透過した一部の光束はサブミラー１８によって下方に屈折されて焦点検出部１９に導かれる。一方、退避状態のメインミラー１５は、サブミラー１８とともに上方に跳ね上げられて撮影光路から外れた位置にある。メインミラー１５が退避状態にあるときは、撮影光学系を通過した光束がメカニカルシャッタ１６および第１撮像素子１７に導かれる。

ファインダ光学系は、拡散スクリーン（焦点板）２０と、コンデンサレンズ２１と、ペンタプリズム２２と、ビームスプリッタ２３と、第２撮像素子２４と、接眼レンズ２５とを有している。拡散スクリーン２０はメインミラー１５の上方に位置し、観察状態のメインミラー１５で反射された光束を一旦結像させる。拡散スクリーン２０で結像した光束はコンデンサレンズ２１およびペンタプリズム２２を通過し、ペンタプリズム２２の入射面に対して９０°の角度を有する射出面からビームスプリッタ２３に導かれる。ビームスプリッタ２３は入射光束を２方向に分岐させる。ビームスプリッタ２３を通過する一方の光束は二次結像レンズ（不図示）を介して第２撮像素子２４に導かれる。また、ビームスプリッタ２３を通過する他方の光束は、接眼レンズ２５を介してユーザーの目に到達することとなる。

次に、図１を参照しつつ電子カメラの回路構成を説明する。カメラ本体１１は、焦点検出部１９と、記録用撮像部３１と、解析用撮像部３２と、第１メモリ３３と、記録Ｉ／Ｆ３４と、表示Ｉ／Ｆ３６と、モニタ３７と、ファインダ内表示パネル３７ａと、操作部３８と、ＣＰＵ３９と、第２メモリ４０およびシステムバス４１とを有している。ここで、記録用撮像部３１、第１メモリ３３、記録Ｉ／Ｆ３４、表示Ｉ／Ｆ３６およびＣＰＵ３９はシステムバス４１を介して接続されている。なお、図１では、ＣＰＵ３９からレンズユニット１２側への入出力の図示は省略する。

焦点検出部１９は、撮影画面内に予め設定された候補エリアでの合焦状態を検出する。第１実施形態の焦点検出部１９は、撮影画面内に１１箇所の候補エリアを有している。図３に撮影画面内における候補エリア（Ａ１〜Ａ１１）の配置を示す。撮影画面内の中央部には、候補エリアＡ２からＡ１０が３×３の格子状に配置されている。また、撮影画面内の左側および右側には、上記の格子状に配置された候補エリアを隔てて候補エリアＡ１とＡ１１とが配置されている。

また、図４に第１実施形態の焦点検出部１９の光学系の概要を示す。この焦点検出部１９は５組の焦点検出光学系を備えている。図４で右側および左側の焦点検出光学系は候補エリアＡ１およびＡ１１に対応する。そして、中央３つの焦点検出光学系は候補エリアＡ２からＡ１０に対応する。各々の焦点検出光学系は、視野マスク１９ａと、コンデンサレンズ１９ｂと、絞りマスク１９ｃと、セパレータレンズ１９ｄと、ラインセンサ１９ｅとを有している。図４で中央３つの焦点検出光学系の視野マスク１９ａには王字状の開口部が形成されている。また、左右両側の焦点検出光学系の視野マスク１９ａには垂直方向に延長する長方形状の開口部が形成されている。そして、各々の焦点検出光学系は、被写体からの光束をコンデンサレンズ１９ｂおよびセパレータレンズ１９ｄで分割するとともに、各候補エリアに対応するラインセンサ１９ｅで２像間隔から被写体像の像ズレ量を検出する。

記録用撮像部３１は、第１撮像素子１７と、第１アナログ処理部３１ａと、第１デジタル処理部３１ｂを有している。
第１撮像素子１７は、記録用の撮影画像を生成するためのセンサである。この第１撮像素子１７は、レリーズ時に撮影光学系を通過して結像した被写体像を光電変換して撮影画像のアナログ信号を生成する。第１撮像素子１７の出力信号は、第１アナログ処理部３１ａに入力される。

第１アナログ処理部３１ａは、ＣＤＳ回路、ゲイン回路、Ａ／Ｄ変換回路などを有するアナログフロントエンド回路である。ＣＤＳ回路は、相関二重サンプリングによって第１撮像素子１７の出力のノイズ成分を低減する。ゲイン回路は入力信号の利得を増幅して出力する。このゲイン回路では、ＩＳＯ感度に相当する撮像感度の調整を行うことができる。Ａ／Ｄ変換回路は第１撮像素子１７の出力信号のＡ／Ｄ変換を行う。なお、図１では、第１アナログ処理部３１ａの各々の回路の図示は省略する。

第１デジタル処理部３１ｂは、第１アナログ処理部３１ａの出力信号に対して各種の画像処理（欠陥画素補正、色補間、階調変換処理、ホワイトバランス調整、エッジ強調など）を実行して撮影画像のデータを生成する。また、第１デジタル処理部３１ｂは、撮影画像のデータの圧縮伸長処理なども実行する。この第１デジタル処理部３１ｂはシステムバス４１と接続されている。

解析用撮像部３２は、第２撮像素子２４と、第２アナログ処理部３２ａと、第２デジタル処理部３２ｂとを有している。なお、解析用撮像部３２の構成は記録用撮像部３１の構成にほぼ対応するので、両者の重複部分については説明を一部省略する。
第２撮像素子２４は、撮影待機時において撮影画面内の被写体の状況を解析するためのセンサである。第２撮像素子２４は、ファインダ光学系を通過して結像した被写体像を所定間隔毎に光電変換してスルー画像のアナログ信号を生成する。このスルー画像のデータは、後述の自動露出（ＡＥ）演算および顔検出処理などに使用される。第２撮像素子２４の出力信号は、第２アナログ処理部３２ａに入力される。

第２アナログ処理部３２ａは、ＣＤＳ回路、ゲイン回路、Ａ／Ｄ変換回路などを有するアナログフロントエンド回路である。第２デジタル処理部３２ｂは、スルー画像の色補間処理などを実行する。なお、第２デジタル処理部３２ｂから出力されたスルー画像のデータはＣＰＵ３９に入力される。
第１メモリ３３は、第１デジタル処理部３１ｂによる画像処理の前工程や後工程などで撮影画像のデータを一時的に記録するためのバッファメモリである。

記録Ｉ／Ｆ３４には記録媒体３５を接続するためのコネクタが形成されている。そして、記録Ｉ／Ｆ３４は、コネクタに接続された記録媒体３５に対して撮影画像のデータの書き込み／読み込みを実行する。上記の記録媒体３５は、ハードディスクや半導体メモリを内蔵したメモリカードなどで構成される。なお、図１では記録媒体３５の一例としてメモリカードを図示する。

表示Ｉ／Ｆ３６は、ＣＰＵ３９の指示に基づいてモニタ３７の表示を制御する。モニタ３７は、ＣＰＵ３９および表示Ｉ／Ｆ３６の指示に応じて各種の画像を表示する。第１実施形態でのモニタ３７は液晶モニタで構成されている。モニタ３７には、撮影画像の再生画像や、ＧＵＩ(Graphical User Interface)形式の入力が可能なメニュー画面などを表示できる。また、モニタ３７には、解析用撮像部３２のスルー画像に基づいて撮影待機時に被写界の状態を動画表示することも可能である（なお、上記の各画像の図示は省略する）。

ファインダ内表示パネル３７ａは、ファインダ光学系を覗いているユーザーに対して、電子カメラの情報（撮影条件や各種の警告表示）を提示するためのパネルである。このファインダ内表示パネル３７ａは、複数の表示セグメントの点灯／消灯の切り替えによって撮影画面に対応するファインダ像の周囲に上記の情報を表示する。なお、ファインダ内表示パネル３７ａの表示の制御はＣＰＵ３９によって行われる。

操作部３８は、レリーズ釦や操作釦などを有している。操作部３８のレリーズ釦は露光動作開始の指示入力をユーザーから受け付ける。操作部３８の操作釦は、上記のメニュー画面等での入力や、電子カメラの撮影モードの切り換え入力などをユーザーから受け付ける。
ＣＰＵ３９は、電子カメラの各部動作を制御するとともに、撮影に必要となる各種演算を実行する。例えば、ＣＰＵ３９は、撮影時にメインミラー１５およびメカニカルシャッタ１６などを駆動させる。また、ＣＰＵ３９は、レンズユニット１２のフォーカシングレンズ１３および絞り１４の動作をマウントを介して制御する。

また、ＣＰＵ３９は、不図示のＲＯＭに格納されたプログラムによって、ＡＥ演算部３９ａ、第１ＡＦ演算部３９ｂ、顔検出部３９ｃ、第２ＡＦ演算部３９ｄ、顔認識部３９ｅとして機能する。
ＡＥ演算部３９ａは、解析用撮像部３２の出力に基づいて公知のＡＥ演算を実行し、撮影時の撮影条件（露光時間、絞り値、撮像感度）を決定する。

第１ＡＦ演算部３９ｂは、焦点検出部１９の候補エリアから焦点検出エリアを選択する。そして、第１ＡＦ演算部３９ｂは、焦点検出部１９における焦点検出エリアの出力に基づいてフォーカスレンズのデフォーカス量（合焦位置からのズレ量およびズレ方向）を演算する。また、第１ＡＦ演算部３９ｂは、顔検出部３９ｃによる顔検出処理の結果に基づいて焦点検出エリアの選択を行う。なお、第１ＡＦ演算部３９ｂは、レンズ駆動部１２から合焦時のフォーカスレンズの位置を取得し、各々の候補エリアにおける被写体距離を演算することもできる。

顔検出部３９ｃは、スルー画像のデータから被写体の顔領域、顔の大きさ等を検出する。例えば、顔検出部３９ｃは、特開２００１−１６５７３号公報などに記載された顔の特徴点の抽出処理によって顔領域を抽出する。また、上記の特徴点としては、例えば、眉、目、鼻、唇の各端点、顔の輪郭点、頭頂点や顎の下端点などが挙げられる。
第２ＡＦ演算部３９ｄは、スルー画像のデータに基づいてコントラスト検出方式での公知のＡＦ演算を実行する。すなわち、第２ＡＦ演算部３９ｄは、スルー画像の高周波成分の絶対値を積分して、所定の被写体像に関する焦点評価値を生成する。また、第２ＡＦ演算部３９ｄは、フォーカシングレンズ１３の移動前後の焦点評価値を比較して、焦点評価値が極大値となるレンズ位置を探索して合焦動作を行う。また、第２ＡＦ演算部３９ｄも、合焦時のフォーカスレンズの位置に基づいて被写体距離を演算できる。

顔認識部３９ｅは、顔検出部３９ｃで検出した特徴点に基づいて顔認識データを生成する。例えば、顔認識部３９ｅは、検出した顔の特徴点の位置、特徴点から求まる顔パーツの大きさ、各特徴点の相対距離などから認識対象となる登録人物の顔認識データを生成する。
また、顔認識部３９ｅは、撮影画面内の人物の顔が顔認識データの人物の顔か否かを判定する顔認識処理を行う。具体的には、まず顔認識部３９ｅは検出された顔の特徴点に基づいて、撮影人物の顔の特徴点の位置、各顔パーツの大きさ、各特徴点の相対距離などを演算する。次に顔認識部３９ｅは、上記の演算結果と顔認識データとを比較して、顔認識データの人物の顔と撮影人物の顔との相似度を求める。そして、顔認識部３９ｅは上記の相似度が閾値を上回る場合に撮影人物が顔認識データの人物に合致すると判定する。

第２メモリ４０はＣＰＵ３９と接続されている。第２メモリ４０には、顔認識部３９ｅで生成された顔認識データが記録される。この第２メモリ４０には登録した人物（登録人物）ごとにグループフォルダを生成することができ、グループフォルダによって顔認識データを登録人物ごとにグループ化できる。例えば、グループフォルダには、同一の登録人物に関して、顔の向きや撮影条件などが異なる複数の顔認識データを記録することができる。

次に、図５の流れ図を参照しつつ、第１実施形態の電子カメラの撮影動作の一例を説明する。なお、以下の説明では、電子カメラの顔検出機能が予めオンに設定された状態であるとともに、ユーザーがファインダ光学系でフレーミングを行うことを前提として説明を行う。
ステップ１０１：操作部３８が撮影モードの起動操作をユーザーから受け付けると、ＣＰＵ３９は解析用撮像部３２に対してスルー画像の取得開始を指示する。ＣＰＵ３９は、第２撮像素子２４を所定間隔ごとに駆動してスルー画像を順次取得する。なお、Ｓ１０１の段階ではメインミラー１５は観察状態の位置にある。

ステップ１０２：ＣＰＵ３９はレリーズ釦が半押しされたか否かを判定する。レリーズ釦が半押しされた場合（ＹＥＳ側）にはＳ１０３に移行する。一方、レリーズ釦に入力がない場合（ＮＯ側）には、ＣＰＵ３９はレリーズ釦の半押しを待機する。
ステップ１０３：ＣＰＵ３９の顔検出部３９ｃは、スルー画像のデータに顔検出処理を施して撮影画面内の顔領域を検出する。なお、第１実施形態では、顔検出部３９ｃは撮影画面の全ての範囲を対象として顔検出処理を実行する。

ステップ１０４：ＣＰＵ３９は、Ｓ１０３の顔検出処理によって顔領域が検出されたか否かを判定する。上記条件を満たす場合（ＹＥＳ側）にはＳ１０５に移行する。一方、上記条件を満たさない場合（ＮＯ側）にはＳ１１２に移行する。
ステップ１０５：ＣＰＵ３９の顔検出部３９ｃは、Ｓ１０３の顔検出結果に基づいて、主要被写体の顔領域を指定する。このＳ１０５での主要被写体の選択のアルゴリズムについては後述する。

ステップ１０６：ＣＰＵ３９は、Ｓ１０５で設定された主要被写体の顔領域が、いずれかの候補エリアと重なっているか否かを判定する。なお、第１実施形態における焦点検出部１９の焦点検出範囲の例を図６に模式的に示す。勿論、被写体がいずれかの候補エリアと重なっていない場合には焦点検出部１９での焦点検出を行うことはできない。上記条件を満たす場合（ＹＥＳ側）にはＳ１０７に移行する。一方、上記条件を満たさない場合（ＮＯ側）にはＳ１１１に移行する。

ステップ１０７：ＣＰＵ３９の第１ＡＦ演算部３９ｂは、焦点検出部１９から各々の候補エリアのデフォーカス量を取得する。
ステップ１０８：ＣＰＵ３９の第１ＡＦ演算部３９ｂは、主要被写体の顔領域（Ｓ１０５）に対応する候補エリアから焦点検出エリアを指定する。ここで、主要被写体の顔領域に対応する候補エリアが１つの場合、第１ＡＦ演算部３９ｂはその候補エリアを焦点検出エリアに指定する。一方、主要被写体の顔領域に対応する候補エリアが複数ある場合、第１ＡＦ演算部３９ｂは以下の（１）または（２）の方法で焦点検出エリアとなる候補エリアを選択する。

（１）第１ＡＦ演算部３９ｂは、選択対象の顔領域の中心に最も近い候補エリアを焦点検出エリアに指定する。この顔領域の中心は顔の向きによって変化する。例えば、正面の顔では鼻の近傍が顔の中心となり、横向きの顔では耳の近傍が顔の中心となる。
具体的には、第１ＡＦ演算部３９ｂは顔の輪郭や顔とみなせる肌色領域を基準として顔の中心を求めて焦点検出エリアを指定する。あるいは、第１ＡＦ演算部３９ｂは、顔を構成するパーツ（目、鼻、口など）の相対関係から顔の中心を求めるようにしてもよい。この場合には、第１ＡＦ演算部３９ｂは比較的容易に焦点検出エリアを指定することができる。

（２）第１ＡＦ演算部３９ｂは、選択対象の顔領域において目の位置に対応する候補エリアを焦点検出エリアに指定する。人物を撮影する場合には目にピントを合わせることが好ましいからである。具体的には、第１ＡＦ演算部３９ｂは顔領域の特徴点に基づいて目の位置を求めて焦点検出エリアを指定する。
ここで、顔領域において目の位置に対応する候補エリアが２つある場合、第１ＡＦ演算部３９ｂはさらに以下のいずれかの方法で焦点検出エリアを指定する。

第１に第１ＡＦ演算部３９ｂは撮影画面の中央により近い候補エリアを焦点検出エリアに指定する。この場合には、ユーザーの一般的な撮影意図に沿ったＡＦを電子カメラが実現できる。
第２に第１ＡＦ演算部３９ｂは、上記の目に対応する候補エリアの出力を比較して、被写体が至近側にある方の候補エリアを焦点検出エリアに指定する。この場合には、例えば、カメラに対して斜め向きの人物を撮影するシーンなどでより適切なＡＦを電子カメラが実現できる。

ステップ１０９：第１ＡＦ演算部３９ｂは、Ｓ１０８で指定された焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいてＡＦを実行する。なお、このＳ１０９における第１ＡＦ演算部３９ｂのＡＦは、第２ＡＦ演算部３９ｄによるＡＦのサーチ範囲を絞り込むために行われる。
ステップ１１０：第２ＡＦ演算部３９ｄは、Ｓ１０８の焦点検出エリアを基準としてコントラスト検出方式のＡＦを実行する。その後、Ｓ１１３に移行する。

ステップ１１１：第２ＡＦ演算部３９ｄは、主要被写体の顔領域（Ｓ１０５）の位置を基準としてコントラスト検出方式のＡＦを実行する。なお、このＳ１１１では、上記の焦点検出部１９の候補エリアと重なる範囲の外側にある顔に対してＡＦが実行される。その後、Ｓ１１３に移行する。
ステップ１１２：この場合には、ＣＰＵ３９は通常撮影時のアルゴリズムで顔以外の被写体を主要被写体としてＡＦを実行する。例えば、ＣＰＵ３９は、中央優先または至近優先で焦点検出エリアを選択するとともに、第１ＡＦ演算部３９ｂによるＡＦを実行する。勿論、ＣＰＵ３９は、第１ＡＦ演算部３９ｂおよび第２ＡＦ演算部３９ｄの両方を動作させてハイブリッド方式のＡＦを実行するようにしてもよい。

ステップ１１３：ＣＰＵ３９のＡＥ演算部３９ａは、スルー画像に基づいてＡＥ演算を実行して撮影条件を調整する。
ここで、Ｓ１０３で顔領域が検出されている場合、ＡＥ演算部３９ａは被写体距離に基づいて絞り値を制御して被写界深度を調整することが好ましい。
具体的には、ＡＥ演算部３９ａは、第１ＡＦ演算部３９ｂまたは第２ＡＦ演算部３９ｄから顔領域の被写体距離を取得する。そして、ＡＥ演算部３９ａは、これらの被写体距離に基づいて絞り値を大きくして被写界深度を深くする。これにより、顔領域のすべてにピントが合っている状態にすることができる。また、複数の人物を撮影するシーンでは、すべての人物にピントを合わせることが可能となる。

ステップ１１４：ＣＰＵ３９はレリーズ釦が全押しされたか否かを判定する。レリーズ釦が全押しされた場合（ＹＥＳ側）にはＳ１１５に移行する。一方、レリーズ釦に入力がない場合（ＮＯ側）には、ＣＰＵ３９はレリーズ釦の全押しを待機する。
ステップ１１５：ＣＰＵ３９は、メインミラー１５を撮影光路から退避させるとともに、第１撮像素子１７を駆動させて被写体像を撮影する。

ステップ１１６：ＣＰＵ３９は、記録用撮像部３１に対して撮影画像のデータの生成を指示する。そして、撮影画像のデータは最終的に記録媒体３５に記録される。以上で、一連の撮影動作が終了する。なお、撮影を継続する場合には、ＣＰＵ３９はＳ１０２に戻って上記動作を繰り返す。
次に、図５のＳ１０５における主要被写体の選択動作を、図７の流れ図を参照しつつ詳細に説明する。

ステップ２０１：ＣＰＵ３９は、Ｓ１０３の顔検出処理で検出されている顔領域が１つか否かを判定する。検出された顔領域が１つの場合（ＹＥＳ側）にはＳ２０２に移行する。一方、複数の顔領域が検出されている場合（ＮＯ側）にはＳ２０３に移行する。
ステップ２０２：ＣＰＵ３９は、検出されている顔領域を主要被写体に指定する。
ステップ２０３：ＣＰＵ３９の顔認識部３９ｄは、Ｓ１０３の顔検出処理で取得した特徴点のデータと、第２メモリ４０の顔認識データとに基づいて、上記の顔領域のうちから認識対象となる登録人物の顔を検出する顔認識処理を実行する。

ステップ２０４：ＣＰＵ３９は、Ｓ２０３の顔認識処理で登録人物の顔を検出したか否かを判定する。登録人物の顔を検出した場合（ＹＥＳ側）にはＳ２０５に移行する。一方、顔領域を検出していない場合（ＮＯ側）にはＳ２０６に移行する。
ステップ２０５：ＣＰＵ３９は、登録人物の顔領域を主要被写体に指定する。また、Ｓ２０３で登録人物の顔が複数検出されている場合には、ＣＰＵ３９は登録人物の顔のうちで、撮影画面の中央に近い顔または至近側の顔を主要被写体に指定する。

ここで、至近側の顔を主要被写体に指定する場合、第１の方法としてＣＰＵ３９は顔の面積が最も大きくて至近側にあると考えられる顔を主要被写体に指定する。あるいは、第２の方法として、ＣＰＵ３９は第１ＡＦ演算部３９ｂから被写体距離を取得して至近側の顔を主要被写体に指定してもよい。なお、上記の第２の方法では、ＣＰＵ３９は顔領域の目の位置を基準にして至近側の顔を判断することが好ましい。

ステップ２０６：ＣＰＵ３９は、撮影画面内で焦点検出部１９の候補エリアと重複する顔領域があるか否かを判定する。上記条件を満たす場合（ＹＥＳ側）にはＳ２０７に移行する。一方、上記条件を満たさない場合（ＮＯ側）にはＳ２０８に移行する。
ステップ２０７：ＣＰＵ３９は、焦点検出部１９の候補エリアと重複する顔領域から主要被写体を指定する。また、上記の条件に当てはまる顔領域が複数ある場合、ＣＰＵ３９は最も至近側にある顔領域を主要被写体に指定する。至近側の顔の選択方法についてはＳ２０５と同様であるので重複説明を省略する。

ステップ２０８：ＣＰＵ３９は、検出されている複数の顔領域から最も至近側にある顔領域を主要被写体に指定する。至近側の顔の選択方法についてはＳ２０５と同様であるので重複説明を省略する。なお、このＳ２０８の場合には、焦点検出部１９の候補エリアと重なる範囲の外側から主要被写体の顔領域が選択されることとなる。
以下、第１実施形態の電子カメラの効果を述べる。

第１実施形態の電子カメラは、焦点検出部１９の候補エリアと重なる範囲で主要被写体の顔を検出した場合にはハイブリッド方式のＡＦを実行する。すなわち、上記の場合において、電子カメラは位相差検出方式のＡＦでサーチ範囲を限定した後に、コントラスト検出方式のＡＦで合焦位置の微調整を行う（Ｓ１０６〜Ｓ１１０）。したがって、第１実施形態の電子カメラは、焦点検出部１９の候補エリアと重なる被写体の顔を対象として、高い合焦精度を確保しつつも合焦までの所要時間を短縮したＡＦを実現できる。

また、第１実施形態の電子カメラは、焦点検出部１９の候補エリアと重ならない範囲で主要被写体の顔を検出した場合には、解析用撮像部３２の出力に基づいてコントラスト検出方式のＡＦを実行する（Ｓ１０６、Ｓ１１１）。したがって、第１実施形態の電子カメラでは、焦点検出部１９の候補エリアと重なる範囲の外側で検出された顔に対してもＡＦを実行できるので、ユーザーの意図に沿ったピント合わせを柔軟に行うことが可能となる。

（第２実施形態の説明）
図８は第２実施形態における電子カメラの撮影動作例を示す流れ図である。ここで、以下の実施形態の電子カメラの基本構成は第１実施形態と共通であるので重複説明は省略する。
第２実施形態は第１実施形態の変形例であって、図８のＳ３０１からＳ３１０は第１実施形態のＳ１０１からＳ１１０にそれぞれ対応する。また、図８のＳ３１４からＳ３１８は第１実施形態のＳ１１２からＳ１１６にそれぞれ対応する。そのため、図８に示す上記の各ステップについては重複説明を省略する。

ステップ３１１：ＣＰＵ３９は、ファインダ内表示パネル３７ａに対して警告表示の実行を指示する。ファインダ内表示パネル３７ａは、所定の表示セグメントを点灯させて、焦点検出部１９の候補エリアと重なる範囲の外側に主要被写体の顔領域があることを示す警告表示を行う。
ステップ３１２：ＣＰＵ３９は、レリーズ釦の半押しが解除されたか否かを判定する。レリーズ釦の半押しが解除された場合（ＹＥＳ側）にはＳ３０２に戻って、ＣＰＵ３９は半押し操作を待機する。一方、レリーズ釦の半押しが継続している場合（ＮＯ側）にはＳ３１３に移行する。

ステップ３１３：ＣＰＵ３９は主要被写体に再指定してＡＦを実行する。その後、Ｓ３１５（第１実施形態のＳ１１３に対応する）に移行する。
ここで、Ｓ３１３では、ＣＰＵ３９は焦点検出部１９の候補エリアと重なる被写体を主要被写体に指定する。例えば、ＣＰＵ３９は、通常撮影時のアルゴリズムによって顔以外の被写体を主要被写体に再指定する。あるいは、顔認識処理によって上記の候補エリアと重なる範囲の外側にある顔が主要被写体が指定された場合（図７に示すＳ２０５の場合）には、ＣＰＵ３９は登録人物以外の顔から主要被写体を再指定する。なお、Ｓ３１３では、ＣＰＵ３９は第１ＡＦ演算部３９ｂによるＡＦを実行する。勿論、ＣＰＵ３９は、第１ＡＦ演算部３９ｂおよび第２ＡＦ演算部３９ｄの両方を動作させてハイブリッド方式のＡＦを実行するようにしてもよい。

第２実施形態の電子カメラは、焦点検出部１９の候補エリアと重なる範囲の外側に主要被写体の顔がある場合には警告表示を行うとともに、主要被写体を再指定してＡＦを実行する（Ｓ３１１〜Ｓ３１３）。したがって、第２実施形態の電子カメラでは、ハイブリッド方式のＡＦを実行できない状況を警告表示によってユーザーが容易に把握することができる。

（第３実施形態の説明）
図９は第３実施形態における電子カメラの撮影動作例を示す流れ図である。
第３実施形態は第１実施形態の変形例であって、図９のＳ４０１からＳ４０８は第１実施形態のＳ１０１からＳ１０８にそれぞれ対応する。また、図９のＳ４１４からＳ４１９は第１実施形態のＳ１１１からＳ１１６にそれぞれ対応する。そのため、図９に示す上記の各ステップについては重複説明を省略する。

ステップ４０９：ＣＰＵ３９の第１ＡＦ演算部３９ｂは、焦点検出エリアのデフォーカス量から第１の被写体距離を演算する。
ステップ４１０：ＣＰＵ３９は、主要被写体の顔領域のサイズから第２の被写体距離を演算する。例えば、顔領域のサイズと被写体距離との対応関係を示すテーブルや換算式に基づいて、ＣＰＵ３９は顔領域のサイズから第２の被写体距離を取得できる。

ステップ４１１：ＣＰＵ３９は、第１の被写体距離（Ｓ４０９）と第２の被写体距離（Ｓ４１０）との差が許容誤差の範囲内か否かを判定する。上記条件を満たす場合（ＹＥＳ側）にはＳ４１２に移行する。一方、上記条件を満たさない場合（ＮＯ側）にはＳ４１３に移行する。
ステップ４１２：第１ＡＦ演算部３９ｂは、Ｓ４０８で指定された焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいてＡＦを実行する。その後、Ｓ４１６（第１実施形態のＳ１１３に対応する）に移行する。

ステップ４１３：第２ＡＦ演算部３９ｄは、Ｓ４０８の焦点検出エリアを基準としてコントラスト検出方式のＡＦを実行する。その後、Ｓ４１６（第１実施形態のＳ１１３に対応する）に移行する。
第３実施形態の電子カメラは、第１および第２の被写体距離の差が小さい場合には位相差検出方式のＡＦを実行する一方で、第１および第２の被写体距離の差が大きい場合にはコントラスト検出方式のＡＦを実行する。したがって、第３実施形態の電子カメラでは焦点検出部１９による被写体距離の信頼性に応じて、撮影するシーン毎に顔検出によるＡＦをより適切に使い分けることが可能となる。

（第４実施形態の説明）
図１０は第４実施形態における電子カメラの撮影動作例を示す流れ図である。
第４実施形態は第１実施形態の変形例であって、図１０のＳ５０１からＳ５０９は第１実施形態のＳ１０１からＳ１０９にそれぞれ対応する。また、図１０のＳ５１１からＳ５１７は第１実施形態のＳ１１０からＳ１１６にそれぞれ対応する。そのため、図１０に示す上記の各ステップについては重複説明を省略する。

ステップ５１０：ＣＰＵ３９は、主要被写体の顔領域の大きさが閾値以上か否かを判定する。顔領域の大きさが閾値以上である場合（ＹＥＳ側）にはＳ５１１に移行する。この場合には、第１ＡＦ演算部３９ｂによる位相差検出方式のＡＦが行われた後に、さらに第２ＡＦ演算部３９ｄによってコントラスト検出方式のＡＦ（Ｓ５１１）が実行されることとなる。一方、顔領域の大きさが閾値未満である場合（ＮＯ側）にはＳ５１４に移行する。この場合には、第１ＡＦ演算部３９ｂによる位相差検出方式のＡＦが行われた後に、コントラスト検出方式のＡＦが行われることなく処理が進行する。

第４実施形態の電子カメラは、主要被写体の顔領域の大きさが閾値以上であればハイブリッド方式のＡＦを実行する。そのため、例えば、ポートレート撮影や、人物を主体としたクローズアップ撮影のように主要被写体の顔を大きく写したいシーンでは、主要被写体の顔への合焦精度をより向上させることができる。
その一方で、主要被写体の顔が候補エリアと重なるが、顔領域の大きさが閾値未満で小さい場合には、電子カメラは位相差検出方式のＡＦのみを実行する。そのため、例えば風景撮影のように、主要被写体の顔の写りがさほど重視されないシーンなどでは、迅速にＡＦを実行できるようになる。

（実施形態の補足事項）
（１）上記実施形態では一眼レフタイプの電子カメラの例を説明したが、本発明は一眼レフタイプの銀塩カメラにも応用することが可能である。
（２）上記実施形態では、レリーズ釦の半押し操作に応じて顔検出処理を行う例を説明したが、ＣＰＵが一定間隔ごとにスルー画像から顔検出処理を行うようにしてもよい。

（３）上記実施形態ではファインダ光学系でフレーミングを行う例を示したが、モニタにスルー画像に基づく動画表示を行ってフレーミングを行うようにしてもよい。
（４）上記の第１および第２実施形態において、主要被写体の顔領域がいずれかの候補エリアと重なっている場合（Ｓ１０６、Ｓ３０６の各ＹＥＳ側）には、ＣＰＵ３９は焦点検出部１９のデフォーカス量でＡＦを実行し、コントラスト検出方式のＡＦを省略するようにしてもよい。

（５）第１実施形態において複数の顔が検出されており、かつ主要被写体の顔領域に複数の候補エリアが対応する場合（Ｓ１０８）には、ＣＰＵ３９は焦点検出エリアの指定を簡略化して演算負荷を軽減してもよい。例えば、ＣＰＵ３９は主要被写体の顔領域に対応する候補エリアから、撮影画面の中央により近い候補エリアを機械的に焦点検出エリアに指定してもよい。

（６）第２実施形態において、焦点検出部１９の候補エリアと重なる範囲の外側に主要被写体の顔がある場合には、ＣＰＵ３９はＳ３１１で警告表示を行った後にＡＦを行わないようにしてもよい。
（７）第２実施形態において、Ｓ３１１での警告表示はファインダ内表示パネル３７ａで行わなくともよい。例えば、ＣＰＵ３９は、電子カメラの背面や上面に配置した表示パネル（不図示）やモニタ３７で警告表示を行うようにしてもよい。また、ユーザーに対する警告を例えばブザー（不図示）から音声で行うようにしてもよい。

（８）第３実施形態において、第１および第２の被写体距離の差が許容誤差の範囲に収まる場合（Ｓ４１１のＹＥＳ側）には、ＣＰＵ３９はハイブリッド方式のＡＦを行うようにしてもよい。また、第１および第２の被写体距離の差が許容誤差の範囲に収まらない場合（Ｓ４１１のＮＯ側）には、あるいは、ＣＰＵ３９は第２の被写体距離に基づいてＡＦを実行してもよい。

（９）上記実施形態では、顔検出用に専用の撮像素子（２４）を設ける例を説明したが、測光用素子で顔検出を行うようにしてもよい。また、記録用画像を撮影する撮像素子（１７）で顔検出を行うようにしてもよい。
なお、本発明は、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。本発明は、特許請求の範囲によって示されるものであって、本発明は明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。

第１実施形態の電子カメラの構成を示すブロック図 第１実施形態の電子カメラの撮影機構を示す概要図 撮影画面内における候補エリアの配置を示す図 第１実施形態における焦点検出部の光学系の概要を示す斜視図 第１実施形態における電子カメラの撮影動作例を示す流れ図 撮影画面内における焦点検出部の焦点検出範囲の例を示す図 図５のＳ１０５におけるサブルーチンの流れ図 第２実施形態における電子カメラの撮影動作例を示す流れ図 第３実施形態における電子カメラの撮影動作例を示す流れ図 第４実施形態における電子カメラの撮影動作例を示す流れ図

符号の説明

１３…フォーカシングレンズ、１４…絞り、１９…焦点検出部、２４…第２撮像素子、３２…解析用撮像部、３７ａ…ファインダ内表示パネル、３９…ＣＰＵ、３９ａ…ＡＥ演算部、３９ｂ…第１ＡＦ演算部、３９ｃ…顔検出部、３９ｄ…第２ＡＦ演算部、３９ｅ…顔認識部、４０…第２メモリ

Claims (14)

1. 被写体像を撮影する撮像素子と、
   前記撮像素子の出力に基づいて撮影画面内の顔領域を検出する顔検出部と、
   前記撮影画面内に複数の候補エリアを有するとともに、各々の前記候補エリアにおいて撮影レンズを通過した光束に基づく一対の像の相対間隔からデフォーカス量を演算する焦点検出部と、
   前記顔検出部の出力に基づいて前記候補エリアのうちから焦点検出エリアを指定するとともに、前記焦点検出エリアの前記デフォーカス量に基づいて前記撮影レンズの合焦動作を行う第１合焦制御部と、
   前記撮像素子の出力に基づいて前記顔領域における焦点評価値を演算するとともに、該焦点評価値が極大値となるレンズ位置を探索して合焦動作を行う第２合焦制御部と、
   前記第１合焦制御部および前記第２合焦制御部の少なくとも一方に合焦動作を実行させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記デフォーカス量を演算可能な範囲の内側で前記顔領域が検出された場合に、指定された焦点検出エリアを基準として前記第１合焦制御部に合焦動作を実行させた後、前記第２合焦制御部に合焦動作をさらに実行させ、
   前記デフォーカス量を演算可能な範囲の外側で前記顔領域が検出された場合に、前記顔領域を基準として前記第２合焦制御部に合焦動作を実行させることを特徴とするカメラ。
2. 請求項１に記載のカメラにおいて、
   前記デフォーカス量を演算可能な範囲の外側で前記顔領域が検出された場合に、ユーザーに対して注意を喚起する警告部をさらに備えることを特徴とするカメラ。
3. 請求項１に記載のカメラにおいて、
   前記デフォーカス量を演算可能な範囲の内側で前記顔領域が検出された場合に、前記焦点検出エリアの前記デフォーカス量に基づいて第１被写体距離を演算するとともに、前記顔領域のサイズに基づいて第２被写体距離を演算する被写体距離演算部をさらに備え、
   前記制御部は、前記第１被写体距離と前記第２被写体距離との差に基づいて、前記第１合焦制御部および前記第２合焦制御部の各々の合焦動作の要否を決定することを特徴とするカメラ。
4. 請求項１に記載のカメラにおいて、
   前記第１合焦制御部は、１つの前記顔領域に対応する前記候補エリアが複数ある場合に、前記顔領域の中心に最も近い前記候補エリアを前記焦点検出エリアに指定することを特徴とするカメラ。
5. 請求項１に記載のカメラにおいて、
   前記第１合焦制御部は、１つの前記顔領域に対応する前記候補エリアが複数ある場合に、前記顔領域の目の位置に対応する前記候補エリアを前記焦点検出エリアに指定することを特徴とするカメラ。
6. 請求項５に記載のカメラにおいて、
   前記第１合焦制御部は、前記顔領域の目の位置に対応する前記候補エリアが複数ある場合に、前記撮影画面の中央に最も近い前記候補エリアを前記焦点検出エリアに指定することを特徴とするカメラ。
7. 請求項５に記載のカメラにおいて、
   前記第１合焦制御部は、前記顔領域の目の位置に対応する前記候補エリアが複数ある場合に、前記顔領域の目が最も至近側にある前記候補エリアを前記焦点検出エリアに指定することを特徴とするカメラ。
8. 請求項１に記載のカメラにおいて、
   認識対象となる顔の特徴点を示す登録データを記録したメモリと、
   前記顔領域から被写体の顔の特徴点を抽出するとともに、前記顔領域から抽出した特徴点のデータと前記登録データとに基づいて、前記顔領域が前記認識対象であるか否かを判定する顔認識部とをさらに備え、
   前記第１合焦制御部は、前記顔領域が複数検出された場合に、前記認識対象の顔に対応する前記候補エリアから前記焦点検出エリアに指定することを特徴とするカメラ。
9. 請求項１に記載のカメラにおいて、
   前記第１合焦制御部は、前記顔領域が複数検出された場合に、最も至近側にある顔に対応する前記候補エリアから前記焦点検出エリアに指定することを特徴とするカメラ。
10. 請求項９に記載のカメラにおいて、
    前記第１合焦制御部は、前記顔領域の目の部分が最も至近側にある顔から前記焦点検出エリアを指定することを特徴とするカメラ。
11. 請求項１に記載のカメラにおいて、
    認識対象となる顔の特徴点を示す登録データを記録したメモリと、
    前記顔領域から被写体の顔の特徴点を抽出するとともに、前記顔領域から抽出した特徴点のデータと前記登録データとに基づいて、前記顔領域が前記認識対象であるか否かを判定する顔認識部とをさらに備え、
    前記制御部は、前記デフォーカス量を演算可能な範囲の外側で前記認識対象の前記顔領域を検出した場合には、前記認識対象の前記顔領域を基準とする合焦動作を前記第２合焦制御部に実行させることを特徴とするカメラ。
12. 請求項１に記載のカメラにおいて、
    認識対象となる顔の特徴点を示す登録データを記録したメモリと、
    前記顔領域から被写体の顔の特徴点を抽出するとともに、前記顔領域から抽出した特徴点のデータと前記登録データとに基づいて、前記顔領域が前記認識対象であるか否かを判定する顔認識部と、
    前記デフォーカス量を演算可能な範囲の外側で前記認識対象の前記顔領域を検出した場合に、ユーザーに対して注意を喚起する警告部と、
    をさらに備えることを特徴とするカメラ。
13. 請求項１に記載のカメラにおいて、
    前記制御部は、前記顔領域内にある複数の前記候補エリアから取得した各々の前記デフォーカス量に基づいて被写界深度を調整することを特徴とするカメラ。
14. 請求項１に記載のカメラにおいて、
    前記制御部は、前記顔領域の大きさが閾値以上の場合には、前記第１合焦制御部に合焦動作を実行させた後、前記第２合焦制御部に合焦動作をさらに実行させて、前記顔領域の大きさが閾値未満の場合には、前記第１合焦制御部に合焦動作を実行させることを特徴とするカメラ。

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