撮像装置
【課題】より適切に、焦点検出領域を選択可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明の撮像装置１は、撮像領域５０に存在する顔の位置及びサイズを検出する顔検出部２５，４２と、前記撮像領域５０内において位相差により焦点検出可能な複数の焦点検出領域５１を有するオートフォーカス焦点検出部２４と、前記顔検出部２５，４２において検出された顔の位置とサイズに応じて、前記複数の焦点検出領域５１のうちのいずれの焦点検出領域で焦点検出するかを決定可能な制御部４０と、を備え、前記顔検出部２５，４２は、前記顔のサイズを前記制御部４０に出力し、前記制御部４０は、該顔の位置に対応し、前記顔のサイズに応じて大きさを設定した検出範囲ａ１，ａ２，ａ３内の焦点検出領域から、焦点検出を行う焦点検出領域５１ａを決定し、それを用いて焦点調節を行うこと、を特徴とする。
【解決手段】本発明の撮像装置１は、撮像領域５０に存在する顔の位置及びサイズを検出する顔検出部２５，４２と、前記撮像領域５０内において位相差により焦点検出可能な複数の焦点検出領域５１を有するオートフォーカス焦点検出部２４と、前記顔検出部２５，４２において検出された顔の位置とサイズに応じて、前記複数の焦点検出領域５１のうちのいずれの焦点検出領域で焦点検出するかを決定可能な制御部４０と、を備え、前記顔検出部２５，４２は、前記顔のサイズを前記制御部４０に出力し、前記制御部４０は、該顔の位置に対応し、前記顔のサイズに応じて大きさを設定した検出範囲ａ１，ａ２，ａ３内の焦点検出領域から、焦点検出を行う焦点検出領域５１ａを決定し、それを用いて焦点調節を行うこと、を特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像領域内にある顔の中心位置や顔幅等を抽出する顔検出の技術がある。そして、この顔検出結果に基づいて、顔の中心位置から所定範囲の領域内で、コントラスト方式により焦点検出を行う撮像装置がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０７３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、一眼レフタイプのカメラにおいては、位相差方式により焦点検出が行われることが多い。この場合、例えば、顔が小さく、上述の所定範囲内に焦点検出領域がない場合、オートフォーカス用の焦点検出を行う焦点検出領域を選択することができない。また、顔が大きく、所定範囲が大きい場合、複数の焦点検出領域を選択してしまう。
【０００５】
本発明の課題は、より適切に、焦点検出領域を選択可能な撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１に記載の発明は、撮像領域（５０）に存在する顔の位置及びサイズを検出する顔検出部（２５，４２）と、前記撮像領域（５０）内において位相差により焦点検出可能な複数の焦点検出領域（５１）を有するオートフォーカス焦点検出部（２４）と、前記顔検出部（２５，４２）において検出された顔の位置とサイズに応じて、前記複数の焦点検出領域（５１）のうちのいずれの焦点検出領域で焦点検出するかを決定可能な制御部（４０）と、を備え、前記顔検出部（２５，４２）は、前記顔のサイズを前記制御部（４０）に出力し、前記制御部（４０）は、該顔の位置に対応し、前記顔のサイズに応じて大きさを設定した検出範囲（ａ１，ａ２，ａ３）内の焦点検出領域から、焦点検出を行う焦点検出領域（５１ａ）を決定し、それを用いて焦点調節を行うこと、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置（１）であって、前記制御部（４０）は、前記顔のサイズが大きいほど、前記検出範囲の大きさを縮小すること、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の撮像装置（１）であって、前記顔のサイズが小さいほど、前記検出範囲の大きさを拡大すること、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の撮像装置（１）であって、前記検出範囲は、前記撮像領域（５０）における前記顔の大きさよりも拡大可能であること、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の撮像装置（１）であって、前記顔のサイズが閾値より小さい場合は、隣接する前記焦点検出領域（５１）間の間隔が大きいほど、前記拡大率を大きくすること、を特徴とする撮像装置（１）である。
【０００７】
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、より適切に、焦点検出領域を選択可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態のカメラの概略構成を説明する図である。
【図２】制御部と測光センサを示すブロック図である。
【図３】撮像領域内の複数の焦点検出領域を示す図である。
【図４】顔が小さい場合の、顔検出結果に基づく、焦点検出領域選定範囲と、焦点検出領域との関係を示す図である。
【図５】顔が小さい場合の、焦点検出領域選定範囲の拡大を説明する図である。
【図６】顔が大きい場合の、焦点検出領域選定範囲の縮小を説明する図である。
【図７】顔マクロより出力された顔幅の１／２に乗じる係数と顔幅との関係を示すグラフである。
【図８】本実施形態の全体的な流れを示すフローチャートである。
【図９】図８のステップのカメラにおける測光処理を示すフローチャートである。
【図１０】図９のステップのオートエリアＡＦ用顔検出演算のフローチャートを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（カメラの基本構成）
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態のカメラ１の概略構成を説明する図である。
本実施形態のカメラ１は、カメラ本体２０と、当該カメラ本体２０に着脱可能な撮影レンズ１０と、によって構成された、いわゆるデジタル一眼レフカメラである。
撮影レンズ１０は、鏡筒内部に、結像光学系を構成する複数のレンズ群と、絞り１１とを備えている。複数のレンズ群のうち、図示するレンズ群Ｌ１は、光軸ＯＡ方向に移動して結像位置を調節可能な焦点調節レンズである。
【００１１】
カメラ本体２０は、撮像素子２１と、クイックリターンミラー２２と、サブミラー２３と、ファインダー光学系３０と、測距素子２４と、測光センサ２５と、制御部４０と、備えている。
【００１２】
撮像素子２１は、被写体光を電気信号に変換するＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子であって、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各画素が所定の配列パターンで配列されている。撮像素子２１は、撮影レンズ１０の結像光学系による結像面の画像情報を電気信号に変換して撮像し、各画素に対応する色情報や輝度情報に応じた画像信号を制御部４０に出力する。
【００１３】
クイックリターンミラー（メインミラー）２２は、撮影レンズ１０の結像光学系から撮像素子２１に至る光路中に介在する作用位置と、光路中に介在しない退避位置との間を移動可能に設けられている。クイックリターンミラー２２は、作用位置において、入射光束をファインダー光学系３０（拡散スクリーン２６）へと反射する。
また、クイックリターンミラー２２の一部には、入射光束の一部を透過する半透過領域が形成されている。
サブミラー２３は、クイックリターンミラー２２の背面側に設けられている。サブミラー２３は、クイックリターンミラー２２の半透過領域を透過した入射光束を測距素子２４に向けて反射させる。
【００１４】
ファインダー光学系３０は、拡散スクリーン２６と、コンデンサレンズ２７と、ペンタプリズム２８と、接眼レンズ２９と、により構成されている。
拡散スクリーン２６は、撮像素子２１と光学的に等価な位置に設けられており、クイックリターンミラー２２によって導かれた入射光束が結像する。
ペンタプリズム２８及び接眼レンズ２９は、この拡散スクリーン２６上に結像してコンデンサレンズ２７を通った被写体像を、正立像として撮影者が視認し得るようになっている。
【００１５】
測光センサ２５も、撮像素子２１と同様に、被写体光を電気信号に変換するＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子であって、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各画素が所定の配列パターンで配列されている。測光センサ２５は、被写界を分割して測光し、それぞれの測光値を制御部４０に出力可能な構造になっている。
【００１６】
制御部４０は、カメラ１の各制御を行う部分である。
図２は、制御部４０と測光センサ２５を示すブロック図である。制御部４０は、マイコン４１と、画像処理ＩＣ（ＡＳＩＣ）４２とを備える。
マイコン４１は、測光センサ２５及びＡＳＩＣ４２とシリアル通信を行い、それらを制御する。
ＡＳＩＣ４２は、測光センサ２５からの測光結果に基づき、測光演算、顔検出を含むシーン認識等を行う。
【００１７】
図１に戻り、測距素子２４は、サブミラー２３を介して入射する被写体光に基づき、被写体像の結像状態を検出し、その検出情報を制御部４０のマイコン４１に出力する。
測距素子２４は、撮像領域５０の所定位置に設定された複数の焦点検出領域に対応してそれぞれ配置されたセンサユニットを備えている。図３は、焦点検出領域が５１点の場合の配置の一例を示すものである。
【００１８】
（カメラの基本動作）
図１、図２に戻り、カメラ１の基本動作について説明する。
撮影レンズ１０を通り絞り１１を通った光はクイックリターンミラー２２に導かれる。クリックリターンミラー２２で分光された光の一方はサブミラー２３に導かれ測距素子２４に入射する。
もう一方の光は拡散スクリーン２６に投影され、コンデンサレンズ２７を通りペンタプリズム２８に導かれ、ファインダーである接眼レンズ２９へと進む。
また、ペンタプリズム２８により測光光学素子である三角プリズム３２を通った像は、測光レンズ３１を通って測光センサ２５に結像される。
制御部４０は、カメラ１のシーケンス制御を行うマイコン４１からシリアル通信を介して測光センサ２５を駆動する。
【００１９】
測光センサ２５はマイコン４１からの命令に従い蓄積動作を行い、測光センサ２５内部でＡ／Ｄ変換された測光情報をＡＳＩＣ４２に出力する。
ＡＳＩＣ４２は測光センサ２５の出力を受信し、測光や顔検出の処理を行う。
ＡＳＩＣ４２で顔検出は、公知の顔検出マクロ等を用いて行われ、顔情報、例えば顔の位置、顔幅、傾き及び信頼度（例えば１〜９で表された、顔であることの確からしさの程度）等が検出される。
【００２０】
そして、ＡＳＩＣ４２は、カメラ１が自動選択ＡＦ（オートエリアＡＦ）の場合には、検出された顔の位置座標を中心として、検出された顔幅に対応する焦点検出領域選定範囲を算出する。さらに、ＡＳＩＣ４２は、その焦点検出領域選定範囲内にある焦点検出領域を選定し、上記顔情報とともにシリアル通信を介してマイコン４１に送信する。
【００２１】
図３に示す実線Ａは、撮像領域５０内の実際の顔のサイズである。そして、点線ａは、顔検出により検出された顔幅の１／２を半径とする円であり、その内部が焦点検出領域選定範囲となる。
【００２２】
ＡＳＩＣ４２は、この焦点検出領域選定範囲内に位置する焦点検出領域５１ａを選択し、マイコン４１にこの位置情報を送信する。なお、この焦点検出領域５１ａの選択方法については後述する。
【００２３】
マイコン４１は、測距素子２４を、焦点検出領域５１ａにおいて焦点検出を行うように制御する。測距素子２４は、焦点検出顔領域５１ａに配置されたセンサユニットにより、位相差を用いて合焦状態を判断する。合焦状態は測距素子２４よりマイコン４１に伝達され、マイコン４１は合焦レンズＬ１を駆動して合焦させる。
【００２４】
そして、図示しないレリーズボタンが押下されると、クイックリターンミラー２２は上部に跳ね上がり、被写体光はシャッター３３を介して撮像素子２１に導かれ、合焦した撮影画像が得られる。
また、ライブビュー時は、背面のライブビュー表示スイッチ（図示せず）を操作することでクイックターンミラー２２が上がり撮像素子２１に導かれスルー画像が得られる。
【００２５】
上述のように、ＡＳＩＣ４２において顔検出を行い、マイコン４１は、顔の位置に対応する焦点検出領域の情報を測距素子２４に伝達する。測距素子２４はその位置の焦点検出領域で測距を行う。
【００２６】
（顔検出と焦点検出領域の選択）
ＡＳＩＣ４２で行う顔検出は、上述のように、公知の顔検出マクロ等で行われ、上述のように、顔の位置、顔幅、傾き等が検出される。
なお、一般に顔検出マクロで出力される出力顔幅（図４（ａ）の点線ａの円の直径）は、実際の顔Ａの顔幅（（図４（ａ）の実線Ａの楕円の短径）より小さい。これは、通常、顔検出マクロは、コントラストＡＦでの使用対応であるからである。
【００２７】
この、出力顔幅を一辺とする正方形を描くと、図４（ａ）の正方形Ｓのようになる。この正方形Ｓの中に位置する焦点検出領域を選択する方法も考えられる。しかし、この場合、顔が傾くと、図４（ｂ）のようになり、図４（ａ）では選択される焦点検出領域が、図４（ｂ）では選択範囲からずれて選択できない場合が生じる。すなわち、顔の向きや角度によっては検出精度が異なることになる。
また、四角形の場合には、顔が傾いた場合に境界線が斜めの線になるため、領域に入るか入らないかの演算が複雑になり、演算負荷が大きくなる。
【００２８】
そこで、本実施形態では、半径を出力顔幅の１／２とした、図４の点線ａで示す円を考える。そして、この円の内部を焦点検出領域選定範囲とし、この焦点検出領域選定範囲に入る焦点検出領域を、焦点検出の対象として選定する。
しかし、ここで、一律に円の半径を出力顔幅の１／２とすると、以下に示す問題が生じる。
【００２９】
（顔が小さい場合）
それは、顔が小さいときには、顔の大きさに比べて焦点検出領域の中心点間の間隔が大きいため、出力顔幅の１／２を半径とする範囲ａ１に焦点検出領域のいずれも顔領域に入らない場合が生じるということである（図５参照）。
【００３０】
そこで、撮像領域において顔が小さい場合は、図５の符号ａ２で示す点線の円のように、出力顔幅の１／２を半径とする範囲ａ１よりも焦点検出領域選定範囲を拡大する。
すなわち、出力顔幅の１／２としていた半径に、１以上の係数を乗算して、領域を拡大する。図示するように、焦点検出領域選定範囲は、範囲ａ１から範囲ａ２に拡大され、焦点検出領域を選択できる可能性が高くなる。
これにより、顔が小さく、焦点検出領域間に顔がある場合の検出がより確実に行われる。
なお、焦点検出領域選定範囲の拡大は、検出される焦点検出領域のセンサの一部が顔の範囲内にある限り、実際の顔の大きさよりも大きくすることもできる。
また、顔が小さい場合は、隣接する焦点検出領域５１間の間隔が大きいほど、拡大率を大きくしてもよい。それは、焦点検出領域５１の間隔が広いと、焦点検出領域選定範囲に焦点検出領域が入る可能性が低くなるからである。
【００３１】
（顔が大きい場合）
顔が大きい場合には図６に示すように、焦点検出領域選定範囲を、出力顔幅の１／２を半径とする範囲ａ１とした場合は、複数の焦点検出領域が選択される。
【００３２】
ここで、顔の中で焦点検出に適する部分は、目や鼻、口などの高コントラストの領域あり、これらは比較的、顔の中央部に存在する。
そこで、撮像領域において顔が大きい場合は、図６の符号ａ３で示す点線の円のように、出力顔幅の１／２を半径とする範囲ａ１よりも焦点検出領域選定範囲を縮小する。
【００３３】
図７は、上述のように、顔の大きさに応じて、焦点検出領域選定範囲を拡大、縮小する場合に、顔検出により求められた出力顔幅の１／２を半径に対して乗じる係数(KaoRatio)を説明する図である。
この係数は、顔幅により比例した係数とし、顔幅(KaoSize)に上限と下限を設けクリップ処理を行う。
具体的には以下のようになる。
【００３４】
１）顔幅（KaoSize)が、第１閾値(kaoSizeL)以下の場合、係数を、１より大きい第１係数（KaoRatioH）（図７では一例として、係数を１．２とする）とする(図７のｂ１）。
KaoSize≦kaoSizeL → KaoRatio=KaoRatioH （式１）
【００３５】
２）顔幅（KaoSize)が、第１閾値(kaoSizeL)より大きく、第２閾値(kaoSizeH)より小さい場合、係数（KaoRatio）を、第１係数（KaoRatioH）から、１より小さい第２係数（KaoRatioL）（図７では一例として、係数を０．８とする）まで比例して小さくなる係数とする(図７のｂ２）。
KaoSizeL＜KaoSize＜KaoSizeH
→KaoRatio=(KaoretioH-KaoRatioL)/(KaoSizeH-KaoSize)×
(KaoSize-KaoSizeH)+KaoRatioL （式２）
【００３６】
３）顔幅（KaoSize)が、第２閾値(kaoSizeH)以上の場合、係数を、第２係数（KaoRatioL）とする（図７のｂ３）。
KaoSizeH≦KaoSize → KaoRatioL （式３）
【００３７】
図８は、本実施形態の全体的な流れを示すフローチャートである。
まず、図示しないレリーズ釦が半押しされると（ステップ１１）、測光（ステップ１２）、ＡＦの演算（ステップ１３）が行われる。
半押し中、ステップ１１からステップ１３の処理は繰り返し行われる（ステップ１４、ＮＯ）。
半押し解除後（ステップ１１，ＮＯ）、所定時間経過した場合（ステップ２１，ＹＥＳ）は電源ＳＷがＯＦＦとなる。
レリーズ釦が半押しから全押しされると（ステップ１４，ＹＥＳ）、クイックリターンミラー２２のミラーアップ動作が行われ（ステップ１５）、撮像素子２１の初期化が行われた後（ステップ１６）、本撮影が行われる（ステップ１７）。本撮影ではシャッター３３のシャター幕がマグネットで保持状態となり、先幕、後幕が所定時間で走行し、撮像素子２１に露光される。
本撮影が終了するとクイックリターンミラー２２が下がる（ステップ１８）。
撮影された画像はＡＳＩＣ４２の画処理回路により演算・記録される（ステップ１９，２０）。
【００３８】
図９は図８のステップ１２のカメラ１における測光処理を示すフローチャートである。
まず、測光センサ２５は、測光を行うための蓄積を行う（ステップ２１）。測光用の蓄積では被写界の最大輝度が目標出力レベルとなるような蓄積を行う。これは最大輝度からダイナミックレンジの範囲の輝度値を用いるためである。
次いで、測光センサ２５は、蓄積データの有効性判定を行う（ステップ２２）。測光演算するに値しないデータの場合（ステップ２３，ＮＯ）は有効性なしとして再蓄積が行われる。
有効性がある場合（ステップ２３，ＹＥＳ）はＡＳＩＣ４１において測光演算が行われる（ステップ２４）。
次に、測光センサ２５において、顔検出用の蓄積が行われる（ステップ２５）。これは顔の輝度が適正レベルになるように行う蓄積である。これらの蓄積制御の説明は省略する。
そして、ＡＳＩＣ４１において顔検出を行う（ステップ２６）。顔検出はテンプレートマッチング方式のもので顔位置、顔サイズ、信頼度など情報が得られる。
次いで、カメラ１が自動選択ＡＦ（オートエリアＡＦ）の場合にオートエリア演算を行う（ステップ２７）。
【００３９】
図１０は図９のステップ２７のオートエリアＡＦ用顔検出演算のフローチャートを説明するフローチャートである。オートエリアＡＦ用顔検出演算は、顔検出の結果を焦点検出顔領域５１に対応付ける処理である。
まず顔検出の信頼度を、公知の方法により時系列の履歴や顔位置や顔サイズなどから算出する（ステップ３１）。
【００４０】
次に、複数顔があった場合の絞込みを行う（ステップ３２）。より信頼性の高いものを優先顔領域とするためである。
そして、顔中心から焦点検出領域５１の距離を算出する（ステップ３３）。このときに上述したように検出された顔幅に応じた係数を上式１，２，３のいずれかより求め、半径を出力顔幅の１／２×係数となる焦点検出領域選定範囲に存在する焦点検出領域を焦点検出用の焦点検出顔領域とする。
上記から焦点検出顔領域をもとに顔検出ＡＦ対応マスクを作成する（ステップ３４）。顔検出ＡＦ対応マスクとは焦点検出領域が５１点の場合５１ｂｉｔ分の０または１のフラグ情報として焦点検出顔領域を１としてそれ以外を０とする。
以上のように、オートフォーカスを行う際に随時、信頼度や顔検出ＡＦ対応マスクを参照し、レンズ駆動を行い、焦点調整が行われる。
【００４１】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）焦点検出領域の多点化に伴い、焦点検出領域の間隔は狭まっている。しかし、焦点距離の短いレンズで主要被写体である人物を撮影する場合、撮像領域内における人物の顔は小さくなる。このような場合、顔領域に対応する焦点検出領域選定範囲に焦点検出領域が含まれない可能性がある。
しかし、本実施形態によると、顔が小さい場合に、焦点検出領域選定範囲を拡大するので、顔領域と判断された領域内に焦点検出領域が含まれない可能性が低くなる。
【００４２】
（２）顔が大きい場合、顔領域に対応する焦点検出領域選定範囲が広く、複数の焦点検出領域が検出される可能性がある。しかし、本実施形態では顔が大きい場合、顔領域に対応する焦点検出領域選定範囲を縮小するので、焦点検出領域を絞りこむことが出来る。
（３）顔内部における焦点検出に適する目、鼻、口のある部分は、比較的顔の中央部に存在する。本実施形態では、焦点検出領域選定範囲の縮小は、半径を小さくすることによりに行う。したがって、より焦点検出に適する焦点検出領域を選択することができる。
【００４３】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）例えば、本実施形態では、焦点検出領域が撮像領域内に５１ある例について説明したが、これに限定されず、それ以上でもそれ以下でもよい。また、焦点検出領域の配置も、図３等で示す配置に限定されず、異なる配置であってもよい。
（２）本実施形態では、出力顔幅の１／２の半径に乗じる係数を、０．８〜１．２の場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、係数の幅は、例えば０．７〜１．１や０．９〜１．１等、異なる範囲であっても良い。
【００４４】
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００４５】
１：カメラ、２０：カメラ本体、２４：測距素子、２５：測光センサ、４０：制御部、４１：マイコン、４２：ＡＳＩＣ、５０：撮像領域、５１：焦点検出領域、Ｌ１：合焦レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像領域内にある顔の中心位置や顔幅等を抽出する顔検出の技術がある。そして、この顔検出結果に基づいて、顔の中心位置から所定範囲の領域内で、コントラスト方式により焦点検出を行う撮像装置がある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０７３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、一眼レフタイプのカメラにおいては、位相差方式により焦点検出が行われることが多い。この場合、例えば、顔が小さく、上述の所定範囲内に焦点検出領域がない場合、オートフォーカス用の焦点検出を行う焦点検出領域を選択することができない。また、顔が大きく、所定範囲が大きい場合、複数の焦点検出領域を選択してしまう。
【０００５】
本発明の課題は、より適切に、焦点検出領域を選択可能な撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１に記載の発明は、撮像領域（５０）に存在する顔の位置及びサイズを検出する顔検出部（２５，４２）と、前記撮像領域（５０）内において位相差により焦点検出可能な複数の焦点検出領域（５１）を有するオートフォーカス焦点検出部（２４）と、前記顔検出部（２５，４２）において検出された顔の位置とサイズに応じて、前記複数の焦点検出領域（５１）のうちのいずれの焦点検出領域で焦点検出するかを決定可能な制御部（４０）と、を備え、前記顔検出部（２５，４２）は、前記顔のサイズを前記制御部（４０）に出力し、前記制御部（４０）は、該顔の位置に対応し、前記顔のサイズに応じて大きさを設定した検出範囲（ａ１，ａ２，ａ３）内の焦点検出領域から、焦点検出を行う焦点検出領域（５１ａ）を決定し、それを用いて焦点調節を行うこと、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置（１）であって、前記制御部（４０）は、前記顔のサイズが大きいほど、前記検出範囲の大きさを縮小すること、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の撮像装置（１）であって、前記顔のサイズが小さいほど、前記検出範囲の大きさを拡大すること、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の撮像装置（１）であって、前記検出範囲は、前記撮像領域（５０）における前記顔の大きさよりも拡大可能であること、を特徴とする撮像装置（１）である。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の撮像装置（１）であって、前記顔のサイズが閾値より小さい場合は、隣接する前記焦点検出領域（５１）間の間隔が大きいほど、前記拡大率を大きくすること、を特徴とする撮像装置（１）である。
【０００７】
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、より適切に、焦点検出領域を選択可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態のカメラの概略構成を説明する図である。
【図２】制御部と測光センサを示すブロック図である。
【図３】撮像領域内の複数の焦点検出領域を示す図である。
【図４】顔が小さい場合の、顔検出結果に基づく、焦点検出領域選定範囲と、焦点検出領域との関係を示す図である。
【図５】顔が小さい場合の、焦点検出領域選定範囲の拡大を説明する図である。
【図６】顔が大きい場合の、焦点検出領域選定範囲の縮小を説明する図である。
【図７】顔マクロより出力された顔幅の１／２に乗じる係数と顔幅との関係を示すグラフである。
【図８】本実施形態の全体的な流れを示すフローチャートである。
【図９】図８のステップのカメラにおける測光処理を示すフローチャートである。
【図１０】図９のステップのオートエリアＡＦ用顔検出演算のフローチャートを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（カメラの基本構成）
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態のカメラ１の概略構成を説明する図である。
本実施形態のカメラ１は、カメラ本体２０と、当該カメラ本体２０に着脱可能な撮影レンズ１０と、によって構成された、いわゆるデジタル一眼レフカメラである。
撮影レンズ１０は、鏡筒内部に、結像光学系を構成する複数のレンズ群と、絞り１１とを備えている。複数のレンズ群のうち、図示するレンズ群Ｌ１は、光軸ＯＡ方向に移動して結像位置を調節可能な焦点調節レンズである。
【００１１】
カメラ本体２０は、撮像素子２１と、クイックリターンミラー２２と、サブミラー２３と、ファインダー光学系３０と、測距素子２４と、測光センサ２５と、制御部４０と、備えている。
【００１２】
撮像素子２１は、被写体光を電気信号に変換するＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子であって、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各画素が所定の配列パターンで配列されている。撮像素子２１は、撮影レンズ１０の結像光学系による結像面の画像情報を電気信号に変換して撮像し、各画素に対応する色情報や輝度情報に応じた画像信号を制御部４０に出力する。
【００１３】
クイックリターンミラー（メインミラー）２２は、撮影レンズ１０の結像光学系から撮像素子２１に至る光路中に介在する作用位置と、光路中に介在しない退避位置との間を移動可能に設けられている。クイックリターンミラー２２は、作用位置において、入射光束をファインダー光学系３０（拡散スクリーン２６）へと反射する。
また、クイックリターンミラー２２の一部には、入射光束の一部を透過する半透過領域が形成されている。
サブミラー２３は、クイックリターンミラー２２の背面側に設けられている。サブミラー２３は、クイックリターンミラー２２の半透過領域を透過した入射光束を測距素子２４に向けて反射させる。
【００１４】
ファインダー光学系３０は、拡散スクリーン２６と、コンデンサレンズ２７と、ペンタプリズム２８と、接眼レンズ２９と、により構成されている。
拡散スクリーン２６は、撮像素子２１と光学的に等価な位置に設けられており、クイックリターンミラー２２によって導かれた入射光束が結像する。
ペンタプリズム２８及び接眼レンズ２９は、この拡散スクリーン２６上に結像してコンデンサレンズ２７を通った被写体像を、正立像として撮影者が視認し得るようになっている。
【００１５】
測光センサ２５も、撮像素子２１と同様に、被写体光を電気信号に変換するＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子であって、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各画素が所定の配列パターンで配列されている。測光センサ２５は、被写界を分割して測光し、それぞれの測光値を制御部４０に出力可能な構造になっている。
【００１６】
制御部４０は、カメラ１の各制御を行う部分である。
図２は、制御部４０と測光センサ２５を示すブロック図である。制御部４０は、マイコン４１と、画像処理ＩＣ（ＡＳＩＣ）４２とを備える。
マイコン４１は、測光センサ２５及びＡＳＩＣ４２とシリアル通信を行い、それらを制御する。
ＡＳＩＣ４２は、測光センサ２５からの測光結果に基づき、測光演算、顔検出を含むシーン認識等を行う。
【００１７】
図１に戻り、測距素子２４は、サブミラー２３を介して入射する被写体光に基づき、被写体像の結像状態を検出し、その検出情報を制御部４０のマイコン４１に出力する。
測距素子２４は、撮像領域５０の所定位置に設定された複数の焦点検出領域に対応してそれぞれ配置されたセンサユニットを備えている。図３は、焦点検出領域が５１点の場合の配置の一例を示すものである。
【００１８】
（カメラの基本動作）
図１、図２に戻り、カメラ１の基本動作について説明する。
撮影レンズ１０を通り絞り１１を通った光はクイックリターンミラー２２に導かれる。クリックリターンミラー２２で分光された光の一方はサブミラー２３に導かれ測距素子２４に入射する。
もう一方の光は拡散スクリーン２６に投影され、コンデンサレンズ２７を通りペンタプリズム２８に導かれ、ファインダーである接眼レンズ２９へと進む。
また、ペンタプリズム２８により測光光学素子である三角プリズム３２を通った像は、測光レンズ３１を通って測光センサ２５に結像される。
制御部４０は、カメラ１のシーケンス制御を行うマイコン４１からシリアル通信を介して測光センサ２５を駆動する。
【００１９】
測光センサ２５はマイコン４１からの命令に従い蓄積動作を行い、測光センサ２５内部でＡ／Ｄ変換された測光情報をＡＳＩＣ４２に出力する。
ＡＳＩＣ４２は測光センサ２５の出力を受信し、測光や顔検出の処理を行う。
ＡＳＩＣ４２で顔検出は、公知の顔検出マクロ等を用いて行われ、顔情報、例えば顔の位置、顔幅、傾き及び信頼度（例えば１〜９で表された、顔であることの確からしさの程度）等が検出される。
【００２０】
そして、ＡＳＩＣ４２は、カメラ１が自動選択ＡＦ（オートエリアＡＦ）の場合には、検出された顔の位置座標を中心として、検出された顔幅に対応する焦点検出領域選定範囲を算出する。さらに、ＡＳＩＣ４２は、その焦点検出領域選定範囲内にある焦点検出領域を選定し、上記顔情報とともにシリアル通信を介してマイコン４１に送信する。
【００２１】
図３に示す実線Ａは、撮像領域５０内の実際の顔のサイズである。そして、点線ａは、顔検出により検出された顔幅の１／２を半径とする円であり、その内部が焦点検出領域選定範囲となる。
【００２２】
ＡＳＩＣ４２は、この焦点検出領域選定範囲内に位置する焦点検出領域５１ａを選択し、マイコン４１にこの位置情報を送信する。なお、この焦点検出領域５１ａの選択方法については後述する。
【００２３】
マイコン４１は、測距素子２４を、焦点検出領域５１ａにおいて焦点検出を行うように制御する。測距素子２４は、焦点検出顔領域５１ａに配置されたセンサユニットにより、位相差を用いて合焦状態を判断する。合焦状態は測距素子２４よりマイコン４１に伝達され、マイコン４１は合焦レンズＬ１を駆動して合焦させる。
【００２４】
そして、図示しないレリーズボタンが押下されると、クイックリターンミラー２２は上部に跳ね上がり、被写体光はシャッター３３を介して撮像素子２１に導かれ、合焦した撮影画像が得られる。
また、ライブビュー時は、背面のライブビュー表示スイッチ（図示せず）を操作することでクイックターンミラー２２が上がり撮像素子２１に導かれスルー画像が得られる。
【００２５】
上述のように、ＡＳＩＣ４２において顔検出を行い、マイコン４１は、顔の位置に対応する焦点検出領域の情報を測距素子２４に伝達する。測距素子２４はその位置の焦点検出領域で測距を行う。
【００２６】
（顔検出と焦点検出領域の選択）
ＡＳＩＣ４２で行う顔検出は、上述のように、公知の顔検出マクロ等で行われ、上述のように、顔の位置、顔幅、傾き等が検出される。
なお、一般に顔検出マクロで出力される出力顔幅（図４（ａ）の点線ａの円の直径）は、実際の顔Ａの顔幅（（図４（ａ）の実線Ａの楕円の短径）より小さい。これは、通常、顔検出マクロは、コントラストＡＦでの使用対応であるからである。
【００２７】
この、出力顔幅を一辺とする正方形を描くと、図４（ａ）の正方形Ｓのようになる。この正方形Ｓの中に位置する焦点検出領域を選択する方法も考えられる。しかし、この場合、顔が傾くと、図４（ｂ）のようになり、図４（ａ）では選択される焦点検出領域が、図４（ｂ）では選択範囲からずれて選択できない場合が生じる。すなわち、顔の向きや角度によっては検出精度が異なることになる。
また、四角形の場合には、顔が傾いた場合に境界線が斜めの線になるため、領域に入るか入らないかの演算が複雑になり、演算負荷が大きくなる。
【００２８】
そこで、本実施形態では、半径を出力顔幅の１／２とした、図４の点線ａで示す円を考える。そして、この円の内部を焦点検出領域選定範囲とし、この焦点検出領域選定範囲に入る焦点検出領域を、焦点検出の対象として選定する。
しかし、ここで、一律に円の半径を出力顔幅の１／２とすると、以下に示す問題が生じる。
【００２９】
（顔が小さい場合）
それは、顔が小さいときには、顔の大きさに比べて焦点検出領域の中心点間の間隔が大きいため、出力顔幅の１／２を半径とする範囲ａ１に焦点検出領域のいずれも顔領域に入らない場合が生じるということである（図５参照）。
【００３０】
そこで、撮像領域において顔が小さい場合は、図５の符号ａ２で示す点線の円のように、出力顔幅の１／２を半径とする範囲ａ１よりも焦点検出領域選定範囲を拡大する。
すなわち、出力顔幅の１／２としていた半径に、１以上の係数を乗算して、領域を拡大する。図示するように、焦点検出領域選定範囲は、範囲ａ１から範囲ａ２に拡大され、焦点検出領域を選択できる可能性が高くなる。
これにより、顔が小さく、焦点検出領域間に顔がある場合の検出がより確実に行われる。
なお、焦点検出領域選定範囲の拡大は、検出される焦点検出領域のセンサの一部が顔の範囲内にある限り、実際の顔の大きさよりも大きくすることもできる。
また、顔が小さい場合は、隣接する焦点検出領域５１間の間隔が大きいほど、拡大率を大きくしてもよい。それは、焦点検出領域５１の間隔が広いと、焦点検出領域選定範囲に焦点検出領域が入る可能性が低くなるからである。
【００３１】
（顔が大きい場合）
顔が大きい場合には図６に示すように、焦点検出領域選定範囲を、出力顔幅の１／２を半径とする範囲ａ１とした場合は、複数の焦点検出領域が選択される。
【００３２】
ここで、顔の中で焦点検出に適する部分は、目や鼻、口などの高コントラストの領域あり、これらは比較的、顔の中央部に存在する。
そこで、撮像領域において顔が大きい場合は、図６の符号ａ３で示す点線の円のように、出力顔幅の１／２を半径とする範囲ａ１よりも焦点検出領域選定範囲を縮小する。
【００３３】
図７は、上述のように、顔の大きさに応じて、焦点検出領域選定範囲を拡大、縮小する場合に、顔検出により求められた出力顔幅の１／２を半径に対して乗じる係数(KaoRatio)を説明する図である。
この係数は、顔幅により比例した係数とし、顔幅(KaoSize)に上限と下限を設けクリップ処理を行う。
具体的には以下のようになる。
【００３４】
１）顔幅（KaoSize)が、第１閾値(kaoSizeL)以下の場合、係数を、１より大きい第１係数（KaoRatioH）（図７では一例として、係数を１．２とする）とする(図７のｂ１）。
KaoSize≦kaoSizeL → KaoRatio=KaoRatioH （式１）
【００３５】
２）顔幅（KaoSize)が、第１閾値(kaoSizeL)より大きく、第２閾値(kaoSizeH)より小さい場合、係数（KaoRatio）を、第１係数（KaoRatioH）から、１より小さい第２係数（KaoRatioL）（図７では一例として、係数を０．８とする）まで比例して小さくなる係数とする(図７のｂ２）。
KaoSizeL＜KaoSize＜KaoSizeH
→KaoRatio=(KaoretioH-KaoRatioL)/(KaoSizeH-KaoSize)×
(KaoSize-KaoSizeH)+KaoRatioL （式２）
【００３６】
３）顔幅（KaoSize)が、第２閾値(kaoSizeH)以上の場合、係数を、第２係数（KaoRatioL）とする（図７のｂ３）。
KaoSizeH≦KaoSize → KaoRatioL （式３）
【００３７】
図８は、本実施形態の全体的な流れを示すフローチャートである。
まず、図示しないレリーズ釦が半押しされると（ステップ１１）、測光（ステップ１２）、ＡＦの演算（ステップ１３）が行われる。
半押し中、ステップ１１からステップ１３の処理は繰り返し行われる（ステップ１４、ＮＯ）。
半押し解除後（ステップ１１，ＮＯ）、所定時間経過した場合（ステップ２１，ＹＥＳ）は電源ＳＷがＯＦＦとなる。
レリーズ釦が半押しから全押しされると（ステップ１４，ＹＥＳ）、クイックリターンミラー２２のミラーアップ動作が行われ（ステップ１５）、撮像素子２１の初期化が行われた後（ステップ１６）、本撮影が行われる（ステップ１７）。本撮影ではシャッター３３のシャター幕がマグネットで保持状態となり、先幕、後幕が所定時間で走行し、撮像素子２１に露光される。
本撮影が終了するとクイックリターンミラー２２が下がる（ステップ１８）。
撮影された画像はＡＳＩＣ４２の画処理回路により演算・記録される（ステップ１９，２０）。
【００３８】
図９は図８のステップ１２のカメラ１における測光処理を示すフローチャートである。
まず、測光センサ２５は、測光を行うための蓄積を行う（ステップ２１）。測光用の蓄積では被写界の最大輝度が目標出力レベルとなるような蓄積を行う。これは最大輝度からダイナミックレンジの範囲の輝度値を用いるためである。
次いで、測光センサ２５は、蓄積データの有効性判定を行う（ステップ２２）。測光演算するに値しないデータの場合（ステップ２３，ＮＯ）は有効性なしとして再蓄積が行われる。
有効性がある場合（ステップ２３，ＹＥＳ）はＡＳＩＣ４１において測光演算が行われる（ステップ２４）。
次に、測光センサ２５において、顔検出用の蓄積が行われる（ステップ２５）。これは顔の輝度が適正レベルになるように行う蓄積である。これらの蓄積制御の説明は省略する。
そして、ＡＳＩＣ４１において顔検出を行う（ステップ２６）。顔検出はテンプレートマッチング方式のもので顔位置、顔サイズ、信頼度など情報が得られる。
次いで、カメラ１が自動選択ＡＦ（オートエリアＡＦ）の場合にオートエリア演算を行う（ステップ２７）。
【００３９】
図１０は図９のステップ２７のオートエリアＡＦ用顔検出演算のフローチャートを説明するフローチャートである。オートエリアＡＦ用顔検出演算は、顔検出の結果を焦点検出顔領域５１に対応付ける処理である。
まず顔検出の信頼度を、公知の方法により時系列の履歴や顔位置や顔サイズなどから算出する（ステップ３１）。
【００４０】
次に、複数顔があった場合の絞込みを行う（ステップ３２）。より信頼性の高いものを優先顔領域とするためである。
そして、顔中心から焦点検出領域５１の距離を算出する（ステップ３３）。このときに上述したように検出された顔幅に応じた係数を上式１，２，３のいずれかより求め、半径を出力顔幅の１／２×係数となる焦点検出領域選定範囲に存在する焦点検出領域を焦点検出用の焦点検出顔領域とする。
上記から焦点検出顔領域をもとに顔検出ＡＦ対応マスクを作成する（ステップ３４）。顔検出ＡＦ対応マスクとは焦点検出領域が５１点の場合５１ｂｉｔ分の０または１のフラグ情報として焦点検出顔領域を１としてそれ以外を０とする。
以上のように、オートフォーカスを行う際に随時、信頼度や顔検出ＡＦ対応マスクを参照し、レンズ駆動を行い、焦点調整が行われる。
【００４１】
以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）焦点検出領域の多点化に伴い、焦点検出領域の間隔は狭まっている。しかし、焦点距離の短いレンズで主要被写体である人物を撮影する場合、撮像領域内における人物の顔は小さくなる。このような場合、顔領域に対応する焦点検出領域選定範囲に焦点検出領域が含まれない可能性がある。
しかし、本実施形態によると、顔が小さい場合に、焦点検出領域選定範囲を拡大するので、顔領域と判断された領域内に焦点検出領域が含まれない可能性が低くなる。
【００４２】
（２）顔が大きい場合、顔領域に対応する焦点検出領域選定範囲が広く、複数の焦点検出領域が検出される可能性がある。しかし、本実施形態では顔が大きい場合、顔領域に対応する焦点検出領域選定範囲を縮小するので、焦点検出領域を絞りこむことが出来る。
（３）顔内部における焦点検出に適する目、鼻、口のある部分は、比較的顔の中央部に存在する。本実施形態では、焦点検出領域選定範囲の縮小は、半径を小さくすることによりに行う。したがって、より焦点検出に適する焦点検出領域を選択することができる。
【００４３】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）例えば、本実施形態では、焦点検出領域が撮像領域内に５１ある例について説明したが、これに限定されず、それ以上でもそれ以下でもよい。また、焦点検出領域の配置も、図３等で示す配置に限定されず、異なる配置であってもよい。
（２）本実施形態では、出力顔幅の１／２の半径に乗じる係数を、０．８〜１．２の場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、係数の幅は、例えば０．７〜１．１や０．９〜１．１等、異なる範囲であっても良い。
【００４４】
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００４５】
１：カメラ、２０：カメラ本体、２４：測距素子、２５：測光センサ、４０：制御部、４１：マイコン、４２：ＡＳＩＣ、５０：撮像領域、５１：焦点検出領域、Ｌ１：合焦レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像領域に存在する顔の位置及びサイズを検出する顔検出部と、
前記撮像領域内において位相差により焦点検出可能な複数の焦点検出領域を有するオートフォーカス焦点検出部と、
前記顔検出部において検出された顔の位置とサイズに応じて、前記複数の焦点検出領域のうちのいずれの焦点検出領域で焦点検出するかを決定可能な制御部と、を備え、
前記顔検出部は、前記顔のサイズを前記制御部に出力し、
前記制御部は、
該顔の位置に対応し、前記顔のサイズに応じて大きさを設定した検出範囲内の焦点検出領域から、焦点検出を行う焦点検出領域を決定し、それを用いて焦点調節を行うこと、
を特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記制御部は、
前記顔のサイズが大きいほど、前記検出範囲の大きさを縮小すること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置であって、
前記顔のサイズが小さいほど、前記検出範囲の大きさを拡大すること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置であって、
前記検出範囲は、前記撮像領域における前記顔の大きさよりも拡大可能であること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置であって、
前記顔のサイズが閾値より小さい場合は、隣接する前記焦点検出領域間の間隔が大きいほど、前記拡大率を大きくすること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項１】
撮像領域に存在する顔の位置及びサイズを検出する顔検出部と、
前記撮像領域内において位相差により焦点検出可能な複数の焦点検出領域を有するオートフォーカス焦点検出部と、
前記顔検出部において検出された顔の位置とサイズに応じて、前記複数の焦点検出領域のうちのいずれの焦点検出領域で焦点検出するかを決定可能な制御部と、を備え、
前記顔検出部は、前記顔のサイズを前記制御部に出力し、
前記制御部は、
該顔の位置に対応し、前記顔のサイズに応じて大きさを設定した検出範囲内の焦点検出領域から、焦点検出を行う焦点検出領域を決定し、それを用いて焦点調節を行うこと、
を特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記制御部は、
前記顔のサイズが大きいほど、前記検出範囲の大きさを縮小すること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置であって、
前記顔のサイズが小さいほど、前記検出範囲の大きさを拡大すること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置であって、
前記検出範囲は、前記撮像領域における前記顔の大きさよりも拡大可能であること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置であって、
前記顔のサイズが閾値より小さい場合は、隣接する前記焦点検出領域間の間隔が大きいほど、前記拡大率を大きくすること、
を特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４０９９５（Ｐ２０１３−４０９９５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６１５８（Ｐ２０１１−１７６１５８）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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