JP5789091B2 - 撮像装置および撮像装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置および撮像装置の制御方法に関し、特に、オートフォーカス機能を備えた撮像装置および撮像装置の制御方法に関する。

従来から、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサといった撮像素子を用い、オートフォーカス（ＡＦ）機能を備えた撮像装置が知られている。このような撮像装置で行われるＡＦ方式の１つとして、コントラスト方式がある。コントラスト方式のＡＦでは、撮像素子にフォーカスレンズを介して入射した被写体光を光電変換した電気信号から、コントラストを示す信号をＨＰＦ（ハイパスフィルタ）で抽出して増幅する。そして、この増幅されたコントラスト信号の波形を解析し、解析結果に基づき焦点を被写体に合わせることによりオートフォーカスを実行する。

すなわち、オートフォーカス機能を備えた撮像装置は、焦点が被写体に合っていないときはコントラスト信号の波形がなだらかになり、焦点が被写体に合っているときは急峻になるということを利用して、合焦動作を行う。より具体的には、フォーカスレンズを光軸方向に移動させ、レンズ駆動に合わせて撮像素子から出力された被写体画像により得られたコントラスト信号の波形が最も急峻になるレンズ位置を探索する。なお、この合焦位置を探索するためにフォーカスレンズを移動させる一連の動作を、オートフォーカススキャンと呼ぶ。

一方、特許文献１では、オートフォーカス機能を備えた以下のような撮像装置が開示されている。すなわち、被写体として例えば人物を検出し、検出した被写体までの距離の情報を求め、求めた距離に基づいて、被写体が被写界深度内に入るように、撮影レンズの焦点距離と焦点位置と絞りとを調節する。

また、被写体までの距離を求める方法として、特許文献２には、撮影した被写体の画像が表示画面に占める割合に基づいて、撮像装置から被写体までの距離（被写体距離）を検出する距離検出装置を有する撮像装置が記載されている。

特許文献３には、撮像信号から顔を検出し、顔検出結果と被写体距離及び被写界深度情報とからスキャン領域を狭め、オートフォーカススキャンに要する時間を短縮する技術が提案されている。

ここで、被写界深度とは、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、合焦点距離、焦点距離、許容錯乱円および絞り値を用いて、下記の式（１）および式（２）に基づき決定された、近点から遠点までの範囲を指す。
近点(手前への深さ)＝(過焦点距離（Ｈｄ）×合焦点距離)／(過焦点距離（Ｈｄ）＋合焦点距離) …(１)
遠点(奥側への深さ)＝(過焦点距離(Ｈｄ)×合焦点距離)／(過焦点距離(Ｈｄ)−合焦点距離) …(２)

例えば、図１０（ｂ）のように、過焦点が合焦点となった場合、撮像位置（０）と過焦点との中点（Ｈｄ／２）から無限遠までの範囲において被写体がほぼ明瞭に写ることになる。過焦点距離は、レンズ焦点距離が長いほど、また、絞り値が小さいほど増大する。撮像位置（０）と過焦点との中点（Ｈｄ／２）は、過焦点を合焦点とした場合の被写界深度に入る最短距離地点、すなわち近点でもある。

過焦点距離は、下記の式（３）に基づいて決定される。
過焦点距離＝(レンズ焦点距離)^２／(許容錯乱円×絞り値) …(３)

ここで、許容錯乱円とは、通常の観察距離における肉眼視で認識され得る下限値である「ぼけ許容度」をいう。
さらに、特許文献４には、以下のようにして人物の顔を認定する技術が開示されている。まず、撮像画像領域内から検出した被写体の画像の大きさが表示画面に占める割合に基づいて求めた被写体までの距離Ｄ１と、撮影レンズの焦点距離と合焦位置とに基づいて求めた被写体までの距離Ｄ２との相関値から、信頼性を求める。そして、信頼性が予め決められた閾値を超えた場合に顔であると認定する。

特開平０６−３０３４９１号公報 特開２００３−７５７１７号公報 特開２００４−３１７６９９号公報 特開２００８−１６７２９５号公報

しかしながら、検出した被写体が写真に写り込んだ人物の顔であった場合、上述したようにして、レンズ焦点距離、表示画面の大きさ、及び、検出した顔の大きさの情報から被写体との距離を算出すると、被写体距離を誤検出してしまうことがある。誤検出した被写体距離に基づいて、オートフォーカススキャン範囲を算出し、オートフォーカススキャンを行った場合、検出した顔に合焦できないことがある。あるいは、オートフォーカススキャン範囲を拡げて再度オートフォーカススキャンを行わなければならず、合焦するまでに多大な時間を要してしまうという問題があった。

また、特許文献４の方式による人物の顔を認定する処理は、オートフォーカスにより被写体に合焦した時の撮影レンズの合焦位置が分かった上で行われる処理であるため、オートフォーカススキャン範囲の算出には用いることができない。

また、フラッシュ撮影時においては、誤検出した被写体距離に応じてフラッシュ発光量を決めた場合に、充分な光量が得られなかったり、また明るすぎたりして、適正露出の画像を得ることができないことがあった。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、顔検出を行って検出した顔に合焦するようにオートフォーカスを行う場合に、被写体に顔写真が含まれていてもオートフォーカススキャンに要する時間を短縮することを目的とする。

上記目的を達成するために、撮影レンズを介して入射する被写体からの光を光電変換して得られた画像データに基づいて、コントラスト方式のオートフォーカス制御を行う本発明の撮像装置は、所定周期で被写体を撮像して画像データを取得する撮像手段と、表示手段に前記撮像手段により取得した画像データに基づく画像を逐次表示する際に、前記画像データから人物の顔を検出する顔検出手段と、前記撮像手段から、前記検出した顔までの距離を推定する推定手段と、前記撮影レンズの焦点距離と、絞り値と、前記推定手段により推定された前記距離とに基づいて第１の被写界深度を求め、該第１の被写界深度と前記距離とに基づいて、前記オートフォーカス制御において前記撮影レンズのフォーカスレンズを駆動する第１のスキャン範囲を算出すると共に、前記焦点距離と、前記絞り値と、前記顔の検出に用いられた画像データを取得したときの合焦点までの距離とに基づいて第２の被写界深度を求め、該第２の被写界深度と前記合焦点までの距離とに基づいて、第２のスキャン範囲を算出する算出手段と、前記算出手段により算出した前記第１及び第２のスキャン範囲を含む複数のスキャン範囲のいずれかを選択する選択手段と、前記選択手段により選択されたスキャン範囲において前記フォーカスレンズを駆動しながら取得したコントラスト信号に基づいて、合焦点を検出する検出手段とを有し、前記選択手段は、前記第１及び第２のスキャン範囲の少なくとも一部が重なっている場合に、前記第１のスキャン範囲を選択し、前記第１及び第２のスキャン範囲が重なっていない場合に、前記第１のスキャン範囲を選択しない。

本発明によれば、顔検出を行って検出した顔に合焦するようにオートフォーカスを行う場合に、被写体に顔写真が含まれていてもオートフォーカススキャンに要する時間を短縮することができる。

本発明の実施形態に適用可能な撮像装置の一例の構成を示すブロック図。 実施形態における顔検出処理を示すフローチャート。 パターン認識処理を説明するための図。 実施形態における画像上の画素数で示される顔サイズと目の間隔との統計的関係の一例を示す図。 実施形態における顔サイズと被写体距離の関係の例を示す図。 オートフォーカススキャン範囲の決定方法を説明するための図。 実施形態における実際の人物の顔と、顔写真との判別の仕方を説明するための図。 被写体とカメラの位置との関係を示す図。 実施形態におけるライブビュー時の合焦制御処理を示すフローチャート。 被写界深度を説明するための図。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

＜撮像装置の構成＞
図１は、本発明の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。図１に例示される撮像装置は、カメラ本体１００にレンズユニット３００を装着して撮像を行うものである。

被写体からの光は、撮像光学系を構成するレンズユニット３００からカメラ本体１００に入射し、ミラー１１４及びシャッタ１１５を介して、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等の光電変換素子を有する撮像素子１０１に照射する。撮像素子１０１は、照射された光を光電変換して電気信号に変換し、さらにゲイン調整、ノイズ除去など所定の処理を施して、アナログ画像信号として出力する。Ａ／Ｄ変換器１１６は、撮像素子１０１から出力されるアナログ撮像信号をデジタル信号に変換し、画像データとする。画像蓄積バッファ１０１ａは、Ａ／Ｄ変換器１１６から出力された画像データを一時的に蓄積する。

なお、撮像素子１０１から所定周期で出力された撮像信号による画像データを逐次、カメラ本体１００に設けた表示装置１１３に表示させることで、ライブビューを実現することができる。

顔情報検出回路１０２は、画像蓄積バッファ１０１ａから画像データを取得し、取得した画像データから被写体の顔の情報（目の位置情報、顔座標など）を検出する。顔サイズ判別部１０３は、顔情報検出回路１０２で検出された被写体の顔の情報に基づいて、検出された顔のサイズを判別する。判別された顔サイズは、顔サイズ情報として出力される。

カメラ制御部１１０は、例えばマイクロプロセッサ、ＲＡＭ及びＲＯＭを備え、マイクロプロセッサは、ＲＯＭに予め記憶されたプログラムやデータに従い、ＲＡＭをワークメモリにして動作し、カメラ本体１００の全体の動作を制御する。カメラ制御部１１０は、後述するカメラ信号処理回路１０７から供給されるＡＦ評価値に基づきオートフォーカス制御を実行する。それと共に、カメラ制御部１１０は、後述するインターフェイス１１９を介してレンズユニット３００と通信を行い、レンズユニット３００の焦点距離、フォーカスレンズ位置、絞り値を取得する。被写体距離推定部１０４は、顔サイズ判別部１０３により判別された顔のサイズ、撮像素子１０１のサイズ、及び、レンズユニット３００の焦点距離に基づいて、撮像素子１０１から被写体までの実空間における距離（被写体距離）を推定する。

カメラ制御部１１０は、レンズユニット３００から取得した焦点距離、フォーカスレンズ位置、及び絞り値に基づいて、被写界深度を算出する。また、カメラ制御部１１０は、フォーカスレンズ位置の代わりに被写体距離推定部１０４により推定された被写体距離を用いて、検出された顔近辺の被写界深度も算出する。

さらにまた、カメラ制御部１１０は、後述するようにしてフォーカスレンズを駆動する範囲を決定し、オートフォーカスを制御するＡＦ（オートフォーカス）制御部１１１を備える。そして、本実施形態におけるＡＦ制御部１１１は、所謂コントラスト方式のオートフォーカス制御（ＡＦ制御）を行う。なお、このフォーカスレンズを駆動する範囲のことを、以下、「オートフォーカススキャン範囲」と呼ぶ。ＡＦ制御部１１１は、カメラ制御部１１０が有するマイクロプロセッサ上で動作するプログラムであってもよいし、別途、専用のハードウェアとして構成してもよい。

ここで、顔検出可能な範囲をオートフォーカス範囲とすれば、無駄な部分をスキャンしなくても良いことになり、高速に合焦することができる。顔検出は、一定のぼけに対しても認識率が落ちないような処理がなされており、顔検出可能領域は、「許容錯乱円」に顔検出能力定数および画像縮小率に応じた係数を掛け合わせることで算出でき、顔検出可能な被写界深度は、次の式（４）、式（５）であらわすことができる。
顔用過焦点距離＝(レンズ焦点距離)^２／（許容錯乱円×顔検出許容係数×画像変倍係数×絞り値） …（４）
顔検出用被写界深度の前端＝被写体の距離×（顔用過焦点距離−焦点距離）／（顔用過焦点距離＋被写体の距離−２×焦点距離）
顔検出用被写界深度の後端＝被写体の距離×（顔用過焦点距離−焦点距離）／（顔用過焦点距離−被写体の距離） …（５）

上記式で求められた被写界深度に基づいて決定される顔検出可能な範囲を、オートフォーカス範囲とする。

ＡＦ制御部１１１は、例えばＡＦスイッチ１３１に対する操作をトリガとし、オートフォーカス制御を行う。例えば、ＡＦ制御部１１１は、ＡＦスイッチ１３１が操作されると、インターフェイス１１９を介して後述するレンズユニット３００と通信を行い、レンズシステム制御部３０７に対してフォーカスレンズを駆動するように命令を出す。

なお、シャッタスイッチ１３０及びＡＦスイッチ１３１は、連動して操作される１つのボタンにより構成することもできる。例えば、半押し状態でＡＦスイッチ１３１が作動し、全押し状態でシャッタスイッチ１３０が作動するようなボタンを構成することが考えられる。

カメラ制御部１１０は、シャッタスイッチ１３０に対する操作に応じて、シャッタ制御部１１７に対してシャッタ１１５の動作を制御するよう命令を出す。シャッタ制御部１１７は、この命令に応じてシャッタ１１５の動作を制御する。シャッタ制御部１１７によるシャッタ１１５の制御は、後述するレンズユニット３００内の絞り制御部３０４と連携してなされる。

加えて、カメラ制御部１１０は、露出（ＡＥ）制御部（不図示）なども備え、オートフォーカス制御に加えて露出制御も実行し、カメラ本体１００全体の撮影制御を行う。なお、露出制御部による露出制御は本発明の主旨とも関連が薄いので、説明を省略する。

カメラ信号処理回路１０７は、Ａ／Ｄ変換器１１６から出力された画像データに対して、γ補正、ホワイトバランス調整など所定の信号処理を施す。また、カメラ信号処理回路１０７は、Ａ／Ｄ変換器１１６から出力された画像データに対してハイパスフィルタ処理を施し、コントラスト信号を抽出する処理も行う。そして、抽出されたコントラスト信号を解析し、コントラスト方式のオートフォーカス制御を行う際の評価値であるＡＦ評価値を生成する。生成されたＡＦ評価値は、カメラ制御部１１０に供給され、オートフォーカス制御時の合焦判定に用いられる。

さらに、カメラ信号処理回路１０７は、画像データの圧縮符号化処理なども行うことができる。カメラ信号処理回路１０７から出力された圧縮または非圧縮の画像データは、記録回路１０８により記録媒体１０９に記録することができる。記録媒体１０９は、例えば不揮発性メモリからなり、カメラ本体１００に対して脱着可能とされる。また、カメラ信号処理回路１０７から出力された画像データは、表示回路１１２により、ＬＣＤなどを表示デバイスとして用いた表示装置１１３に表示される。

一方、レンズユニット３００において、レンズユニット３００内のズームレンズ及びフォーカスレンズを含む撮影レンズ３０１に対して、被写体からの光が入射される。この入射した光は、絞り３０２、レンズマウント３０３及び１０６、ミラー１１４およびシャッタ１１５を介して導かれ、撮像素子１０１上に、光学像として入射する。

測距制御部３０５は、カメラ制御部１１０からの制御信号に基づき、撮影レンズ３０１のフォーカシングすなわち合焦動作を制御する。ズーム制御部３０６は、撮影レンズ３０１のズーミングを制御する。絞り制御部３０４は、カメラ制御部１１０からの制御信号や測光情報に基づいて絞り３０２を制御する。

レンズシステム制御部３０７は、レンズユニット３００全体を制御するもので、動作用の定数、変数、プログラムなどを一時的に記憶するメモリを備える。さらに、レンズシステム制御部３０７は、レンズユニット３００に固有の番号などの識別情報、管理情報、開放絞り値や最小絞り値、焦点距離等の機能情報、現在や過去の各設定値などを保持する不揮発メモリも備える。

インターフェイス３０８は、カメラ本体１００との間でデータ通信を行うためのインターフェイスである。インターフェイス３０８は、コネクタ３０９および１１８により、カメラ本体１００側のインターフェイス１１９に対して電気的に接続される。

＜顔検出について＞
次に、本実施形態における顔検出について説明する。本実施の形態においては、顔情報検出回路１０２は、パターン認識処理を実行して画像データから顔の情報を検出するが、このパターン認識処理について図２のフローチャート及び図３を用いて説明する。ここで、パターン認識とは、抽出されたパターンを予め定められた概念（クラス）の１つに対応（マッチング）させる処理である。また、テンプレートマッチングとは、型紙を意味するテンプレートを画像上で移動させながら、画像とテンプレートとを比較する方法である。これらの方法は、例えば、対象物体の位置検出、運動物体の追跡および撮影時期の異なる画像の位置合わせなどに利用することができ、特に、目と鼻といった物理的形状を画像領域から抽出するといった顔の情報の検出に有用な方法である。

図２において、図３に示す画像蓄積バッファ１０１ａから、取得した画像データ３３を前処理し（Ｓ１１）、前処理された画像データ３３から特徴的部分のパターンを抽出する（Ｓ１２）。そして、抽出された特徴的部分のパターンを顔の標準パターンに基づくテンプレート３１に対応させ、テンプレートマッチングを行う。このテンプレートマッチングにより認識パターンを取得し（Ｓ１３）、取得された認識パターンを顔サイズ判別部１０３に出力して（Ｓ１４）、パターン認識処理を終了する。

Ｓ１３で行うテンプレートマッチングの例について、図３を用いてより具体的に説明する。先ず、テンプレート３１の中心点３２を、取得した画像データ３３のある座標点（ｉ，ｊ）に置く。そして、この中心点３２を画像データ３３内で走査しながら、テンプレート３１と画像データ３３から抽出した特徴的部分のパターンとの類似度を計算して、類似度が最大になる位置を決定する。顔の画像データ３３から抽出されたパターンを、例えば目や耳などの形状を含むテンプレート３１にマッチングさせることにより、目の位置情報や顔領域を示す座標情報（顔座標）を取得することができる。

なお、本発明は、上述した顔検出方法に限られるものではなく、顔が検出できるのであれば、どのような方法を用いても構わない。例えば、顔検出方法の別の例として、上述した方法以外にも、ニューラルネットワークなどによる学習を用いる方法や、物理的な形状における特徴のある部位を画像領域から抽出する方法が知られている。また、検出した顔の肌の色や目の形等の画像特徴量を統計的に解析する方法なども知られている。さらに、実用化が検討されている方法としては、ウェーブレット変換と画像特徴量を利用する方法などがある。

＜顔サイズ判別について＞
顔サイズ判別部１０３は、顔情報検出回路１０２によって検出された顔の情報から、顔領域における画素数をカウントし、この画素数に基づいて顔のサイズを判別する。顔領域は、例えば、顔として検出された領域を示す座標情報で表すことができる。

なお、本発明は、上述した顔サイズの判別方法に限られるものではなく、顔サイズが判別できるのであれば、どのような方法を用いても構わない。例えば、顔サイズ判別部１０３は、顔情報検出回路１０２によって検出された顔情報のうち、目の位置情報に基づき顔サイズを判別するようにしてもよい。例えば、目の位置情報に基づき画像データ上の目の間隔を算出し、予め求めておいた目の間隔と顔のサイズとの統計的関係を用いてテーブル化し、顔のサイズを判別することが考えられる。図４は、画像上の画素数で示される顔サイズと目の間隔との統計的関係の一例を示す。このように、統計的には、画像上の目の間隔に対して顔サイズを一意に対応付けることができる。

また、検出された顔の所定位置、例えば四隅の座標値から顔領域における画素数をカウントすることにより、顔サイズを判別してもよい。

＜被写体距離推定について＞
被写体距離推定部１０４は、顔サイズ判別部１０３で判別された顔サイズに基づき、カメラ本体１００から被写体までの被写体距離を推定する。より具体的には、被写体距離推定部１０４は、顔サイズ判別部１０３により判別された顔サイズに基づき、顔サイズと被写体距離との関係から予め作成された、所定の焦点距離のレンズにおける変換テーブルを参照して、被写体距離を推定する。

図５（ａ）は、画像上の画素数で表される顔サイズと、被写体距離の一例の関係を示す。一例として、この図５（ａ）に示される関係に基づくテーブルを、レンズ焦点距離が３８ｍｍの広角レンズについて作成し、被写体距離を推定する。レンズ焦点距離が３８ｍｍと異なる場合には、判別された顔サイズに対して（３８ｍｍ／実際のレンズ焦点距離（ｍｍ））を乗じた値を用いて、上述の変換テーブルを参照する。

これに限らず、図５（ｂ）に例示されるように、顔サイズの代わりに、検出された顔領域の画像に占める割合と、被写体距離との関係をテーブル化して用いてもよい。

なお、撮像素子の大きさ自体や使用領域により被写体距離が変わるので、そのモードに応じて、推定被写体距離を算出するための変換テーブルを生成し直したり、予め複数の変換テーブルを記憶しておいても良い。

＜オートフォーカススキャン範囲について＞
オートフォーカススキャン範囲の決定方法について、図６を用いて説明する。図６は、フォーカスレンズ位置に対するＡＦ評価値の例を、異なる被写界深度について示した図である。なお、図６において、縦軸がＡＦ評価値、横軸がフォーカスレンズ位置を示し、曲線Ａが被写界深度が深い場合の例、曲線Ｂが被写界深度が浅い場合の例をそれぞれ示す。また、位置Ｃは、合焦点を示す。

曲線Ａに示されるように、被写界深度が深いときは、ＡＦ評価値の変化幅が小さくなるため、合焦点Ｃを見つけるためには、広いオートフォーカススキャン範囲からＡＦ評価値を検出する必要がある。

一方、曲線Ｂに示されるように、被写界深度が浅いときは、フォーカスレンズの動きに対するオートフォーカス評価値の変化幅が大きくなる。従って、被写界深度が深い場合に比べて、より狭い範囲のオートフォーカススキャン範囲でＡＦ評価値を検出することで、合焦点Ｃを見つけることができる。

従って、後述する図９のＳ１１０において、検出された顔が実際の人物の顔であると判定された場合のオートフォーカススキャン範囲を、上述した（４）、（５）の式から算出すると、推定された被写体距離の周辺に設定する。これにより、被写界深度が深い場合には、オートフォーカススキャン範囲を広くし、被写界深度が浅い場合には、オートフォーカススキャン範囲を狭くすることができる。

＜本実施形態による撮像処理について＞
次に、図７から図９を用いて、本実施形態による撮像処理について概略的に説明する。なお、図７において、縦軸はＡＦ評価値、横軸はレンズユニット３００内におけるフォーカスレンズ位置で合焦される距離（以下、「レンズ距離」と呼ぶ。）をそれぞれ示す。ＡＦ評価値が最大値を取る距離に対応するフォーカスレンズ位置が、合焦位置となる。また、図７において、曲線７０１及び７０２は、各レンズ距離におけるＡＦ評価値の一例を示している。

図７（ａ）は、被写体距離推定部１０４により推定された被写体距離が５．０ｍの場合に、上述した式（４）、（５）に基づいて決定されたオートフォーカススキャン範囲（第１のスキャン範囲）を示す図である。ここでは、絞り値（ａ）に対応したオートフォーカススキャン範囲の至近側位置が３．０ｍ、無限側位置が７．０ｍ（以下、「範囲（ａ）」と記す。）とする。また、絞り値（ｂ）に対応したオートフォーカススキャン範囲の至近側位置が４．０ｍ、無限側位置が６．０ｍ（以下、「範囲（ｂ）」と記す。）とする。通常であれば、このようして決定されたオートフォーカススキャン範囲をスキャンすれば、合焦することができる。

ここで、推定された被写体距離が、実際の人物までの距離ではなく、図８に示すような距離関係に人物を撮影した写真がある場合に、その写真から検出された人物に基づいて求められたものであるとする。この場合、図８に示す例では、実際には１．０ｍの距離に写真があるにも関わらず、検出された顔のサイズから５．０ｍの距離に被写体があるものと誤検出し、範囲（ａ）または範囲（ｂ）をオートフォーカススキャン範囲として決定してしまう。

一方、図７（ｂ）は、レンズユニット３００から取得した焦点距離、フォーカスレンズ位置、及び絞り値に基づいて求められる被写体距離が１．０ｍである場合に上述した（４）、（５）に基づいて決定されたオートフォーカススキャン範囲を示す図である。ここでは、絞り値（ｃ）に対応したオートフォーカススキャン範囲の至近側位置が０．５ｍ、無限側位置が２．０ｍ（以下、「範囲（ｃ）」と記す。）とする。また、絞り値（ｄ）に対応したオートフォーカススキャン範囲の至近側位置が０．７５ｍ、無限側位置が１．５ｍ（以下、「範囲（ｄ）」と記す。）とする。この場合、誤検出された被写体に基づいて推定された被写体距離５．０ｍに対して決定された範囲（ａ）または範囲（ｂ）には、被写体距離１．０ｍのフォーカススキャン範囲には含まれないため、範囲（ａ）または範囲（ｂ）をスキャンしても合焦できないことになる。このようなケースでは、合焦できなかったことを示す表示を行ってオートフォーカス処理を止めるか、引き続き７．０ｍ〜無限端、また無限端から至近端までオートフォーカススキャンを行い、合焦するまで動き続けることになるため、非常に時間がかかってしまう。

そこで、本実施の形態では、ライブビューモードで動作をしている場合に、表示中の画像を撮影した時のレンズ距離に基づいて得られた被写界深度の範囲と、推定された被写体距離に基づいて得られた被写界深度と上述した式（４）、（５）から算出した範囲とを比較してフォーカススキャン範囲を決定し、ＡＦ制御を行う。

図９のフローチャートを用いて、本実施形態おける合焦制御処理の概略について説明する。なお、図９のフローチャートにおける各判断及び制御は、カメラ制御部１１０及び／またはＡＦ制御部１１１により、所定のプログラムに従って行われる。

図９は、本実施形態におけるライブビュー時の処理を示すフローチャートである。本実施形態では、図９のフローチャートの処理に先立って、カメラ本体１００がライブビューモードで動作しており、ミラー１１４は跳ね上げられた状態とされ、シャッタ１１５は、開放状態になっているものとする。ライブビューモードでは、撮像素子１０１から所定の間隔で出力された撮像信号に基づく画像データが、表示回路１１２を介して表示装置１１３に逐次表示されることにより、ライブビューが実現される。

まず、カメラ制御部１１０は、マニュアルまたはＡＥ制御部（不図示）により制御された絞り値を算出する（Ｓ１０１）。なお、絞り値は、ライブビューの表示に支障を来さないように、ライブビューのフレームレートが遅くならず、且つ、ノイズ量を抑制しながら広範囲で顔情報検出回路による顔検出を行えるように選択される。そして、算出された絞り値に基づき、絞り制御部３０４を制御して絞り３０２を駆動する。

レンズユニット３００を介して照射された光に基づいて、撮像素子１０１から出力された撮像信号に基づく画像データが画像蓄積バッファ１０１ａに記憶され、顔情報検出回路１０２は、画像蓄積バッファ１０１ａから画像データを取得する（Ｓ１０２）。次に、取得された画像データから、顔情報検出回路１０２により顔が検出されたか否かを判定する（Ｓ１０３）。

ここで顔が検出されていないと判定されると（Ｓ１０３でＮＯ）、例えば従来技術による、通常のオートフォーカス制御を行う（Ｓ１１１）。

一方、顔が検出されたと判定されると（Ｓ１０３でＹＥＳ）、ＡＦ制御部１１１によりレンズユニット３００の焦点距離情報を取得する（Ｓ１０４）。そして、更に、現在のフォーカスレンズの位置情報（レンズ距離情報）を取得する（Ｓ１０５）。焦点距離情報およびレンズ距離情報は、例えば、カメラ制御部１１０によりインターフェイス１１９などを介してレンズユニット３００のレンズシステム制御部３０７と通信を行って取得する。取得した焦点距離情報及びレンズ距離情報は、ＡＦ制御部１１１に渡される。なお、レンズ距離情報は、フォーカスレンズの現在の位置に対応する合焦点までの距離を示す情報である。勿論、フォーカスレンズの現在の位置のみを取得し、合焦点までの距離をカメラ本体１００側で求めるようにしてもよい。

そして、顔サイズ判別部１０３により、Ｓ１０２で検出された顔の情報に基づいて顔サイズを求め（Ｓ１０６）、得られた顔サイズと、Ｓ１０４で取得した焦点距離情報とに基づいて、被写体距離推定部１０４により被写体までの距離を推定する（Ｓ１０７）。

次に、Ｓ１０４で取得した焦点距離情報と、Ｓ１０５で取得したレンズ距離情報と、Ｓ１０１で取得した絞り情報とに基づき、現在のフォーカスレンズ位置における、被写界深度（第２の被写界深度）の範囲を求める。そして、求めた被写界深度に基づいて、図６を参照して上述したようにしてオートフォーカススキャン範囲（第２のスキャン範囲）を算出する（Ｓ１０８）。

更に、Ｓ１０８では、Ｓ１０７で顔情報から推定した被写体距離と、Ｓ１０５で取得したレンズ距離情報と、Ｓ１０１で取得した絞り情報とに基づき、被写界深度（第１の被写界深度）の範囲を求める。そして、求めた被写界深度に基づいて、図６を参照して上述したようにしてオートフォーカススキャン範囲（第１のスキャン範囲）を算出する。

次のＳ１０９では、レンズ距離情報から求めたオートフォーカススキャン範囲と、推定被写体距離から求めたオートフォーカススキャン範囲の少なくとも一部が重なっているかどうかを判断する。そして、図７（ｂ）を参照して上述したように、２つのオートフォーカススキャン範囲が全く重なっていない場合には、検出された顔が顔写真に写った顔であると判断する（Ｓ１１０でＹＥＳ）。そして、レンズ距離情報から求めたオートフォーカススキャン範囲（図７（ｂ）の例では、範囲（ｃ）または範囲（ｄ））を選択してオートフォーカススキャンすることで、ＡＦ制御を行う（顔写真ＡＦ）（Ｓ１１３）。この時、フラッシュ撮影を行う場合には、レンズ距離情報に基づいて不図示のフラッシュのフラッシュ発光量を設定する。なお、フラッシュ発光量は、カメラ制御部１１０が決定して制御することができる。

一方、一部でも重なっている場合には、検出された顔が実際の人物の顔であると判断する（Ｓ１１０でＮＯ）。そして、推定被写体距離から求めたオートフォーカススキャン範囲（例えば、図７（ａ）の範囲（ａ）または範囲（ｂ））を選択してオートフォーカススキャンすることで、ＡＦ制御を行う（顔ＡＦ）（Ｓ１１２）。また、フラッシュ撮影を行う場合には、推定被写体距離に基づいてフラッシュ発光量を設定する。これは、実際の人物を撮影している状況では、現在のレンズ距離と、Ｓ１０７で推定された推定被写体距離とは大きく離れていないと考えられるからである。つまり、現在のレンズ距離情報から求められたオートフォーカススキャン範囲と、推定被写体距離から求められたオートフォーカススキャン範囲とが重なる可能性が高い。そのため、オートフォーカススキャン範囲が一部でも重なっている場合には、実際の人物の顔であると判断し、推定被写体距離から求められたオートフォーカススキャン範囲をオートフォーカススキャンする。

上記の通り本実施形態によれば、検出した人物の顔が、実際の人物の顔ではなく、顔写真の顔であっても、オートフォーカスを精度よく行うことができると共に、オートフォーカスに要する時間の短縮を図ることができる。

また、フラッシュ撮影時においては、顔写真と判定した場合には、顔検出結果から得られた推定被写体距離を使用せず、レンズ距離情報を使用することで、適正なフラッシュ発光量で撮影を行うことができる。

なお、上記実施形態では、顔写真と判定した場合には、レンズ距離情報に基づいてオートフォーカススキャン範囲を決定するものとして説明した。しかしながら、本発明は是に限るものではなく、顔写真と判定した場合に（Ｓ１１０でＹＥＳ）、例えば従来技術による、通常のオートフォーカス制御を行う（Ｓ１１１）ように制御しても良い。

また、上記実施形態では、オートフォーカススキャン範囲が一部でも重なっている場合（Ｓ１１０でＮＯ）には、実際の人物の顔であると判断し、推定被写体距離から求められたオートフォーカススキャン範囲を採用することとした。しかしながら、現在のレンズ距離情報から求められたオートフォーカススキャン範囲を採用してもよい。または、推定被写体距離から求められたオートフォーカススキャン範囲と現在のレンズ距離情報から求められたオートフォーカススキャン範囲との両方をカバーする範囲としてもよい。

また、上記実施形態では、Ｓ１１０で実際の人物の顔か顔写真かを判定する際、現在のレンズ距離情報から求められたオートフォーカススキャン範囲と、推定被写体距離から求められたオートフォーカススキャン範囲とを比較した。しかしながら、現在のレンズ距離情報から求められたオートフォーカススキャン範囲に、推定被写体距離が存在する場合には実際の人物の顔、存在しない場合には顔写真と判定してもよい。

＜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。

Claims (7)

1. 撮影レンズを介して入射する被写体からの光を光電変換して得られた画像データに基づいて、コントラスト方式のオートフォーカス制御を行う撮像装置であって、
   所定周期で被写体を撮像して画像データを取得する撮像手段と、
   表示手段に前記撮像手段により取得した画像データに基づく画像を逐次表示する際に、前記画像データから人物の顔を検出する顔検出手段と、
   前記撮像手段から、前記検出した顔までの距離を推定する推定手段と、
   前記撮影レンズの焦点距離と、絞り値と、前記推定手段により推定された前記距離とに基づいて第１の被写界深度を求め、該第１の被写界深度と前記距離とに基づいて、前記オートフォーカス制御において前記撮影レンズのフォーカスレンズを駆動する第１のスキャン範囲を算出すると共に、前記焦点距離と、前記絞り値と、前記顔の検出に用いられた画像データを取得したときの合焦点までの距離とに基づいて第２の被写界深度を求め、該第２の被写界深度と前記合焦点までの距離とに基づいて、第２のスキャン範囲を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出した前記第１及び第２のスキャン範囲を含む複数のスキャン範囲のいずれかを選択する選択手段と、
   前記選択手段により選択されたスキャン範囲において前記フォーカスレンズを駆動しながら取得したコントラスト信号に基づいて、合焦点を検出する検出手段とを有し、
   前記選択手段は、前記第１及び第２のスキャン範囲の少なくとも一部が重なっている場合に、前記第１のスキャン範囲を選択し、前記第１及び第２のスキャン範囲が重なっていない場合に、前記第１のスキャン範囲を選択しないことを特徴とする撮像装置。
2. 前記選択手段は、前記第１及び第２のスキャン範囲が重なっていない場合に、前記第２のスキャン範囲を選択することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記顔検出手段により顔が検出されなかった場合に、予め決められた方法でスキャン範囲を決定する決定手段を更に有し、
   前記決定手段は、更に、前記第１及び第２のスキャン範囲が重なっていない場合に、前記予め決められた方法でスキャン範囲を決定し、
   前記選択手段は、前記顔検出手段により顔が検出されなかった場合、及び、前記第１及び第２のスキャン範囲が重なっていない場合に、前記予め決められた方法で決められたスキャン範囲を選択することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. フラッシュの発光量を制御する制御手段を更に有し、
   前記制御手段は、前記選択手段により前記第１のスキャン範囲が選択された場合に、前記推定手段により推定された前記距離に基づいて前記発光量を制御し、前記第２のスキャン範囲が選択された場合に、前記表示される画像を撮影したときの前記フォーカスレンズの位置で合焦する距離に基づいて前記発光量を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 撮影レンズを介して入射する被写体からの光を光電変換して得られた画像データに基づいて、コントラスト方式のオートフォーカス制御を行う撮像装置の制御方法であって、
   撮像手段が、所定周期で被写体を撮像して画像データを取得する撮像ステップと、
   顔検出手段が、表示手段に前記撮像ステップで取得した画像データに基づく画像を逐次表示する際に、前記画像データから人物の顔を検出する顔検出ステップと、
   推定手段が、前記撮像手段から、前記検出した顔までの距離を推定する推定ステップと、
   算出手段が、前記撮影レンズの焦点距離と、絞り値と、前記推定ステップで推定された前記距離とに基づいて第１の被写界深度を求め、該第１の被写界深度と前記距離とに基づいて、前記オートフォーカス制御において前記撮影レンズのフォーカスレンズを駆動する第１のスキャン範囲を算出すると共に、前記焦点距離と、前記絞り値と、前記顔の検出に用いられた画像データを取得したときの合焦点までの距離とに基づいて第２の被写界深度を求め、該第２の被写界深度と前記合焦点までの距離に基づいて、第２のスキャン範囲を算出する算出ステップと、
   選択手段が、前記算出ステップで算出した前記第１及び第２のスキャン範囲を含む複数のスキャン範囲のいずれかを選択する選択ステップと、
   検出手段が、前記選択ステップで選択されたスキャン範囲において前記フォーカスレンズを駆動しながら取得したコントラスト信号に基づいて、合焦点を検出する検出ステップとを有し、
   前記選択ステップでは、前記第１及び第２のスキャン範囲の少なくとも一部が重なっている場合に、前記第１のスキャン範囲を選択し、前記第１及び第２のスキャン範囲が重なっていない場合に、前記第１のスキャン範囲を選択しないことを特徴とする撮像装置の制御方法。
6. コンピュータに、請求項５に記載の制御方法の各工程を実行させるためのプログラム。
7. 請求項６に記載のプログラムを格納したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。

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