顔検出機能を備えたカメラ
【課題】異なる距離の複数の顔画像を検出した場合はそれぞれの顔画像に対する焦点位置を短時間で検出、合焦させることができる顔検出機能を備えたカメラを提供する。
【解決手段】焦点調節レンズ群を含む撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像した画像信号に基づいて顔画像を検出する顔検出手段と、前記焦点調節レンズ群を光軸に沿って移動させながら異なる複数位置において前記撮像手段により撮像し、該撮像した複数位置における、前記検出した各顔画像に対応する画像信号に基づいて焦点状態を検出する焦点サーチを実行する焦点調節手段と、前記顔検出手段が顔画像を検出した場合は、検出した顔画像の領域の平均値を求め、この平均値が所定値以上の場合は、前記焦点調節手段に近位置から遠位置方向に前記焦点サーチ処理を実行させ、前記平均値が所定値未満の場合は前記焦点調節手段に遠位置から近位置方向に前記焦点サーチ処理を実行させる制御手段と、を備えた。
【解決手段】焦点調節レンズ群を含む撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像した画像信号に基づいて顔画像を検出する顔検出手段と、前記焦点調節レンズ群を光軸に沿って移動させながら異なる複数位置において前記撮像手段により撮像し、該撮像した複数位置における、前記検出した各顔画像に対応する画像信号に基づいて焦点状態を検出する焦点サーチを実行する焦点調節手段と、前記顔検出手段が顔画像を検出した場合は、検出した顔画像の領域の平均値を求め、この平均値が所定値以上の場合は、前記焦点調節手段に近位置から遠位置方向に前記焦点サーチ処理を実行させ、前記平均値が所定値未満の場合は前記焦点調節手段に遠位置から近位置方向に前記焦点サーチ処理を実行させる制御手段と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顔検出機能を備えたカメラ、より詳細には、検出した複数の顔それぞれに対して合焦状態で撮影をするカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆる画像コントラスト方式の自動焦点調節装置を、焦点調節レンズ群を、近端（最短合焦位置）または無限遠端（無限遠合焦位置）の焦点サーチ開始端位置まで移動してから無限遠端または近端の焦点サーチ終了位置まで移動しながら撮像し、撮像した画像のコントラストに基づいて焦点状態（合焦レンズ位置）を検出する焦点サーチ動作をする焦点調節装置を備えたデジタルカメラにおいて、撮像した画像から人物の顔画像を検出し、その顔画像のコントラストを検出してその顔画像に対して合焦させるものが知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６-２０８４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のカメラは、人物の顔を検出した場合、最も面積の広い顔画像または最近距離の顔画像に合焦させるので、複数の顔画像が存在した場合、遠距離の顔画像に対しては合焦しない問題があった。したがって各顔画像に対してピントを合わせて撮影しようとすると、所要時間が長くなってしまうという問題もあった。
【０００４】
そこで本発明は、異なる距離の複数の顔画像を検出した場合はそれぞれの顔画像に対する焦点位置を短時間で検出、合焦させることができる顔検出機能を備えたカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決する本発明は、焦点調節レンズ群を含む撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像した画像信号に基づいて顔画像を検出する顔検出手段と、前記焦点調節レンズ群を光軸に沿って移動させながら異なる複数位置において前記撮像手段により撮像し、該撮像した複数位置における、前記検出した各顔画像に対応する画像信号に基づいて焦点状態を検出する焦点サーチを実行する焦点調節手段と、前記顔検出手段が顔画像を検出した場合は、検出した顔画像の領域の平均値を求め、この平均値が所定値以上の場合は前記焦点調節手段に近位置から遠位置方向に前記焦点サーチ処理を実行させ、前記平均値が所定値未満の場合は前記焦点調節手段に遠位置から近位置方向に前記焦点サーチ処理を実行させる制御手段と、を備えたことに特徴を有する。
【０００６】
実際的には、前記顔検出手段が複数の顔画像を検出した場合は、前記制御手段は、前記焦点調節手段に、前記焦点サーチ処理において、前記検出した各顔画像の領域について焦点状態を検出して合焦レンズ位置を求めさせて、該求めた各合焦レンズ位置に前記焦点調節レンズ群を移動させて前記撮像手段に撮像させる。
【０００７】
前記制御手段は、前記焦点サーチ処理を終了したときの焦点調節レンズ位置に近い前記合焦レンズ位置から順番に移動させて前記撮像手段に撮像させることが好ましい。
【０００８】
好ましい実施形態では、前記所定値は、前記カメラの撮像光学系の焦点距離が長いほど大きくなるように焦点距離に応じて設定する。
【０００９】
前記顔検出手段が顔検出しなかった場合は、前記焦点検出手段は、予め設定された焦点検出エリアについて焦点サーチするのが実際的である。
【００１０】
本発明の顔検出機能を備えたカメラにあっては、前記撮像手段が撮像した画像を表示するモニタを備え、前記焦点検手段は、前記顔画像検出手段が顔画像を検出した顔画像に対応する焦点検出エリアを設定し、前記モニタは該焦点検出エリアを顔画像に重ねて表示することが好ましい。
【００１１】
さらに、前記顔検出手段が検出した複数の顔画像に対応する合焦レンズ位置に前記焦点調節手段が前記焦点調節レンズ群を移動させて前記撮像手段が撮像するときは、前記制御手段は前記撮像する毎に合焦した顔画像を識別する表示を前記モニタに表示させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上の通り本発明によれば、異なる距離に位置する人物の顔を検出したときは、顔画像の平均の大きさが所定値より以上のときは近位置から焦点サーチし、同顔画像の平均の大きさが所定値未満のときは遠位置から焦点サーチするので、各顔画像に対する焦点位置（合焦位置）を短時間でサーチすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明について、添付図面に示した実施形態を参照して詳述する。図１は、本発明を適用した、コントラストＡＦ方式の焦点調節装置を備えた、いわゆるコンパクトタイプのデジタルカメラの要部構成をブロックで示す図である。
【００１４】
このデジタルカメラは、焦点調節レンズ群Ｌ１を含む撮像光学系としてのズームレンズＬにより被写体像を、撮像手段としての撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ）１１の受光面に形成する。撮像素子１１は、所定間隔で縦横に配置された多数の画素（光電変換素子）を有し、受光した被写体像を各画素が電荷に変換し、蓄積（積分）する。露光が終了すると、蓄積した電荷を画素単位で画像信号として画像信号処理回路１３に出力する。画像信号処理回路１３は、入力した画像信号についてホワイトバランス調整等所定の調整処理、Ａ／Ｄ変換処理を施してデジタル画像データをＣＰＵ１５に出力する。つまり、画像信号処理回路１３において所定の処理が施され、画素単位でデジタル変換された画像データが、ＣＰＵ１５に出力される。ＣＰＵ１５は、スルーモード（モニタモード）のときは定期的に入力する画像データを、表示手段としてのモニタ（ＬＣＤ）１７で表示可能な画像信号に変換してモニタ１７により画像を表示し、記録するときは、設定された絞り、シャッタ速度等で撮像し、入力した画像データを所定フォーマットの画像データに変換して画像メモリ制御回路１９を介して画像メモリ２１に書き込む。さらにＣＰＵ１５には、設定された所定フォーマットや可変データなどが書き込まれた不揮発性メモリとしてＥＥＰＲＯＭ２９が接続されている。
【００１５】
通常のコントラストＡＦ処理では、測光スイッチＳＷＳがオンされるとＣＰＵ１５は、モータドライバ２７、ＡＦモータ２５及びレンズ駆動機構２３を介して焦点調節レンズ群Ｌ１を、一方の移動限界位置となる近位置（至近合焦位置）または遠位置（無限遠合焦位置）から他方の移動限界位置となる遠位置または近位置方向にステップ駆動しながら撮像素子１１により撮像し、撮像した画像信号を取り込んで内部ＲＡＭ１５ａにメモリし、焦点検出エリア内の画像のコントラストを検出する。そうして各焦点検出エリアについてコントラスト値のピークを検出し、そのピークが得られるレンズ位置、つまり合焦レンズ位置を求める焦点サーチ処理を実行する。そうして得られた合焦レンズ位置に焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させ。なお、コントラストＡＦ処理中及び合焦後に撮像した画像信号は、通常、スルーモードによりモニタ１７に表示される。
【００１６】
この実施形態では、焦点調節レンズ群Ｌ１の位置を、近位置及び遠位置を原点センサ２３ａ、２３ｂで検知し、各位置からのＡＦモータ２５を駆動する駆動パルス数としてカウントする。駆動パルスは、例えばＡＦモータ２５の出力軸に装着されたフォトインタラプタ等のエンコーダ２６がＡＦモータ２５の回転に連動して出力するパルスとして定義する。なお、通常は、焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置から遠位置まで駆動するのに数百パルスあるいはそれ以上要するが、説明を簡単にするために本実施形態におけるコントラストＡＦ処理では、数パルスまたは数十パルス単位でステップ駆動（撮像）して近位置から無限位置まで十数ステップで駆動できるものとし、１ステップが１個の駆動パルス及び位置パルスに対応するものとする。
【００１７】
また、この実施形態では、レンズ位置パルス（駆動パルス）をＰＮ、近位置のレンズ位置パルスＰＮを０として駆動パルス１個分遠位置方向に駆動する毎に１ずつ増加するものとする。
遠位置から近位置方向にサーチする場合は、遠位置におけるレンズ位置パルスＰＮをＭＡＸとして、近位置方向に駆動する、遠位置方向に１駆動パルス駆動する毎に１ずつ減少するものとする。
【００１８】
なお、このデジタルカメラは、ズームレンズＬをレンズ駆動機構２３を介してパワーズームするズームモータ２８を備え、ズームレンズＬの焦点距離を検出するエンコーダをレンズ駆動機構２３が内蔵している。
【００１９】
撮像素子１１の受光面１２には、詳細は図示しないが、各画素（光電変換素子）より被写体側に、原色フィルタとしての赤（Ｒ）フィルタ、緑（Ｇ）フィルタ及び青（Ｂ）フィルタが配置されていて、各画素は、被写体光束中、各原色フィルタＲ、Ｇ、Ｂを透過した赤、緑及び青成分を受光して光電変換し、電荷として蓄積（積分）する。所定時間蓄積した電荷は、画素単位で読み出され、画像信号として出力される。出力された画像信号はデジタル化されてＲＡＭ（キャッシュメモリ）１５ａに書き込まれ、読み出されて顔検出処理や焦点検出処理に利用される。
【００２０】
このデジタルカメラは、ＡＦモードとして、顔画像を検出して検出した顔画像を焦点検出エリアとしてその焦点検出エリアに対して焦点サーチし、合焦させる顔検出ＡＦモードと、複数の焦点検出エリアに対して焦点サーチし、所定条件を満足した焦点検出エリア内の被写体に対して合焦させるマルチＡＦモードと、中央の焦点検出エリア内の被写体に対して焦点サーチし、合焦させるスポットＡＦモードを備えている。
【００２１】
さらにこのデジタルカメラ１０は、顔検出して検出した複数の顔に対して合焦及び撮影処理を連続的に行う顔検出連続撮影モードを備えている。顔検出連続撮影モードが選択されている場合は、顔画像を検出し、検出した顔画像に対して焦点検出エリアを設定し、設定した焦点検出エリアに対して焦点サーチ処理を行う。そうして、合焦レンズ位置を検出した各焦点検出エリア内の顔画像に対して合焦させながら撮影する。
【００２２】
顔画像を検出しなかった場合は、予め設定された焦点検出エリア内の被写体に対して焦点サーチ処理を行い、合焦レンズ位置を検出した焦点検出エリア内の被写体の内、予め設定された条件で選択した焦点検出エリア内の被写体に対して合焦させて、撮影する。
【００２３】
さらにこのデジタルカメラは、撮像素子１１により撮像した画像信号に基づいて、画像信号の中に顔画像に関する画像信号が含まれているか否か検出する顔画像認識機能をＣＰＵ１５が備えている。顔画像の認識、検出処理は、取り込んだ画像信号全体の中において肌色の検出、人の顔における目、鼻、または口などの特徴点の検出、あるいは顔の輪郭の抽出等をする従来公知の顔画像の認識方法により行われる。顔画像を検出したときは、その顔画像を含む領域の位置を求めてその領域の中心を中心とする焦点検出エリアを設定し、その焦点検出エリア内の画像信号によって焦点状態を検出する。
【００２４】
図２（Ａ）、（Ｂ）には、カメラ１０と人物の相対位置関係と、撮像した人物をモニタ１７に表示した様子を示した。この図２（Ａ）は、２名の人物１０１、１０２が近距離に位置している場合におけるそれらの人物の顔画像１０１ｉ、１０２ｉ及び顔画像の領域１０１ａ、１０２ａとモニタ１７の画面１８との関係を示している。図２（Ｂ）は、３名の人物１０３、１０４、１０５が遠距離に位置している場合におけるそれらの人物１０３乃至１０５の顔画像１０３ｉ、１０４ｉ、１０５ｉ及び顔画像の領域１０３ａ、１０４ａ、１０４ｂとモニタ１７の画面１８との関係を示している。これらの図から、人物（その顔）の大きさが同一であれば、近距離の人物の顔画像１０１ｉ乃至１０５ｉほど大きく表示されていることが分かる。
【００２５】
この実施形態の顔検出処理では、所定サイズよりも大きい領域の顔画像を検出する。そうして顔画像を１個または複数検出したときは、検出した各顔画像に対して焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃの位置を設定する。焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃの位置は、検出した顔画像の略主要部を含み、焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃ及び顔画像の略主要部の中心が略一致するように設定する。この実施形態では、顔画像を検出した順に焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃが設定される。図では、焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃは、画面１８上では大括弧状のフレーム［］で表示される。
【００２６】
焦点検出エリアの個数分の顔画像を検出したときは、それ以降は顔画像を検出しない構成でもよいが、撮影領域全てに亘って顔画像を検出して、個数分を超えた顔画像を検出した場合は、最も大きい領域の顔画像と最も小さい領域の顔画像と、その中間の領域の顔画像を選択し、焦点検出エリアを設定してもよい。あるいは、予め設定した優先順位に基づいて顔画像を選択し、焦点検出エリアを設定してもよい。優先順位としては、中央ほど優先、大きな領域ほど優先、あるいはこれらに所定の重みづけをして優先順位を設定するなどの方法がある。
【００２７】
なお、この実施形態では焦点検出エリアを３個としたが、２個または４個以上としてもよい。
【００２８】
さらにこのデジタルカメラ１０は、顔画像１０１ｉ乃至１０５ｉを検出して焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃを設定したときは、近位置（至近端）から遠位置（無限遠端）、または遠位置から近位置に向かって焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させながら焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃ内の画像（顔画像）についてコントラストを検出する焦点サーチ処理を実行して、各焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃ内の画像に関するコントラストのピークを検出し、ピークが得られたレンズ位置（合焦レンズ位置）を記憶する。焦点サーチ処理の方向は、顔画像の領域１０１ａ及び１０２ａ、または顔画像の領域１０３ａ、１０３ａ及び１０４ａの平均サイズが、所定しきい値以上の場合は近位置から遠位置方向、所定しきい値以上でない場合は遠位置から近位置方向とする。顔画像を検出していない場合は、マルチＡＦモードの場合は近位置から遠位置方向、マルチＡＦモードでない場合は現在の焦点調節レンズ群Ｌ１の位置が近位置の方に近い場合は近位置から遠位置方向、そうでない場合は遠位置から近位置方向とする。
【００２９】
設定した全ての焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃについてコントラストピークが得られたとき、または焦点調節レンズ群Ｌ１が遠位置または近位置に到達したときに焦点調節レンズ群Ｌ１のステップ駆動を終了して焦点サーチを終了し、そのときの焦点調節レンズ群Ｌ１の位置に近い、前記合焦レンズ位置から順番に、その合焦レンズ位置に焦点調節レンズ群Ｌ１を移動して撮像する処理を連続的に繰り返す。
なお、撮像する順番は、焦点サーチ処理が終了した位置に関係なく、最も近距離側、または遠距離側からとしてもよい。その順番は、使用者が選択できるようにすることが好ましい。
【００３０】
また、顔画像を検出しなかった場合は、マルチＡＦモードと同様に、予め設定された位置の焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃ内の画像信号を使用してコントラストピークを検出し、合焦レンズ位置を演算する。
【００３１】
以上の顔検出ＡＦモードを含む顔検出連続撮影について、図３乃至図６を参照して説明する。図３（Ａ）、（Ｂ）には、検出した顔画像１０１ｉ、１０２ｉ、及び顔画像１０３ｉ、１０４ｉ、１０５ｉに対して、焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃを設定した様子を示した。このカメラ１０は３個の焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃの設定が可能であって、固定位置では画面１８の中央に焦点検出エリア１８ａが、その左右に焦点検出エリア１８ｂ、１８ｃが設定されている（図３（Ｃ））。顔検出ＡＦモードの場合は、最初に検出した顔画像から順番に焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃが設定される。
【００３２】
図４は、図２（Ａ）に示した人物配置の場合の顔検出連続撮影の概要を説明する図である。顔検出ＡＦモードにおいて、人物１０１、１０２を検出し（図４（Ａ））、焦点検出エリア１８ａ、１８ｂが設定されたものとする（図３（Ａ））。図４（Ｂ）には焦点検出エリア１８ａにおけるコントラスト値とレンズ位置との関係を、図４（Ｃ）には焦点検出エリア１８ｂにおけるコントラスト値とレンズ位置との関係をグラフで示し、図４（Ｄ）には焦点調節レンズ群Ｌ１の移動軌跡を示した。
【００３３】
この顔検出ＡＦモードによる焦点サーチ処理では、焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置まで移動させてから遠位置方向にステップ移動し、ステップ移動する毎に撮像処理を実行して、撮像する毎に焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ内の画像データのコントラストを検出する。そうして、各焦点検出エリア１８ａ、１８ｂにおけるコントラスト値のピークを検出したときに焦点サーチ処理を停止する。
【００３４】
その後、先ず、前記焦点サーチ処理終了時のレンズ停止位置に近い方の合焦レンズ位置（顔画像１０２ｉ合焦位置）まで焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて撮像し、次に遠い方の合焦レンズ位置（顔画像１０１ｉ合焦位置）まで焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて連続撮像する、いわゆるフォーカスブラケッティング処理同様の処理を実行する。
【００３５】
以上の実施形態では、全焦点検出エリア１８ａ、１８ｂにおけるコントラスト値のピークを検出した後に撮像処理を実行したが、本発明の別の実施形態では、焦点サーチ処理途中でピークを検出する毎に、そのピークが得られた合焦レンズ位置に焦点調節レンズ群を移動して撮像し、再度サーチ処理を再開し、ピークを検出して撮像する処理を、全焦点検出エリア１８ａ、１８ｂに対して合焦させての撮像が終了するまで繰り返す。
【００３６】
図６（Ａ）には、焦点サーチ処理中にピークを検出したときの画面１８の様子を示した。同図（ａ）は顔画像１０１ｉ、１０２ｉに対して焦点サーチ処理を開始するときの画面１８、（ｂ）は顔画像１０１ｉに対するピークを検出したときの画面１８、（ｃ）は顔画像１０２ｉに対するピークを検出したときの画面１８を示している。ピークを検出する毎に、ピークを検出した顔画像１０１ｉ、１０２ｉを囲む合焦フレーム１１１、１１２をモニタ１７にスーパーインポーズ表示している。撮影者は、これらの合焦フレーム１１１、１１２の表示を見ることにより、合焦状態で撮像される顔画像を知ることができる。
【００３７】
合焦フレーム１１１、１１２は、顔画像の領域１０１ａ、１０２ａに対応させてあるが、ピークを検出する毎に合焦フレーム１１１、１１２の表示色を変更するか、検出する毎に合焦フレーム１１１、１１２を表示させることで、合焦したことを識別表示できる。なお、合焦フレーム１１１、１１２として、焦点検出エリア１８ａ、１８ｂを使用してもよい。
【００３８】
焦点サーチ処理が終了して撮像するときは、ピーク検出の順番とは逆順、つまり、最初に顔画像１０２ｉに合焦させて撮像し、次に顔画像１０１ｉに合焦させて撮像する。なお、前記撮像するときは、撮像が終了する毎に、合焦フレーム１１２、１１１の色を変えるか、撮像が終了した合焦フレーム１１２、１１１の表示を消すことが好ましい。
【００３９】
図５は、図２（Ｂ）に示した人物配置の場合の顔検出連続撮影の概要を説明する図である。顔検出ＡＦモードにおいて、人物１０３、１０４、１０５を検出し（図５（Ａ））、焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃが設定されたものとする（図３（Ｂ））。図５（Ｂ）には焦点検出エリア１８ａにおけるコントラスト値とレンズ位置との関係を、図５（Ｃ）には焦点検出エリア１８ｂにおけるコントラスト値とレンズ位置との関係を、図５（Ｄ）には焦点検出エリア１８ｃにおけるコントラスト値とレンズ位置との関係をグラフで示し、図５（Ｅ）には焦点調節レンズ群Ｌ１の移動軌跡を示した。
【００４０】
焦点サーチ処理に入ると、焦点調節レンズ群Ｌ１を遠位置まで移動させてから近位置方向にステップ移動及び撮像処理を繰り返し、撮像する毎に焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃ内の画像データのコントラストを検出する。そうして、各焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃにおけるコントラスト値のピークを検出したときに焦点サーチ処理を停止する。
【００４１】
その後、先ず、前記焦点サーチ終了時のレンズ停止位置に最も近い合焦レンズ位置（顔画像１０５ｉ合焦位置）まで焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて撮像し、次に近い合焦レンズ位置（顔画像１０３ｉ合焦位置）まで焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて撮像し、最後に最も遠い合焦レンズ位置（顔画像１０４ｉ合焦位置）まで焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて連続撮像する、フォーカスブラケッティング処理を実行する。
以上の実施形態では、全焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃにおけるコントラスト値のピークを検出した後に撮像処理を実行したが、本発明の別の実施形態では、焦点サーチ処理途中でピークを検出する毎に、そのピークが得られた合焦レンズ位置に焦点調節レンズ群を移動して撮像し、再度サーチ処理を再開し、ピークを検出して撮像する処理を、全焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃに対して合焦させての撮像が終了するまで繰り返す。
【００４２】
図６（Ｂ）には、この焦点サーチ処理中にピークを検出したときの画面１８の様子を示した。同図（ａ）は顔画像１０３ｉ、１０４ｉ、１０５ｉに対して焦点サーチ処理を開始するときの画面１８、（ｂ）は顔画像１０４ｉに対するピークを検出したときの画面１８、（ｃ）は顔画像１０３ｉに対するピークを検出したときの画面１８、（ｄ）は顔画像１０５ｉに対するピークを検出したときの画面を示している。ピークを検出する毎に、ピークを検出した顔画像１０４ｉ、１０３ｉ、１０５ｉを囲む合焦フレーム１１４、１１３、１１５をモニタ１７にスーパーインポーズ表示している。撮影者は、これらの合焦フレーム１１３、１１４、１１５の表示を見ることにより、合焦状態で撮像される顔画像を知ることができる。
【００４３】
合焦フレーム１１３、１１４、１１５は、顔画像の領域１０３ａ、１０４ａ、１０５ａに対応させてあるが、ピークを検出する毎に合焦フレーム１１３、１１４、１１５の表示色を変更するか、検出する毎に合焦フレーム１１３、１１４、１１５を表示させることで、合焦したことを識別表示できる。なお、合焦フレーム１１３、１１４、１１５として、焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃを使用してもよい。
【００４４】
焦点サーチ処理が終了して撮像するときは、ピーク検出の順番とは逆順、つまり、最初に顔画像１０５ｉに合焦させて撮像し、次に顔画像１０３ｉ、最後に顔画像１０４ｉに合焦させて撮像する。なお、前記撮像するときは、撮像が終了する毎に、合焦フレーム１１５、１１３、１１４の色を変えるか、撮像が終了した合焦フレーム１１５、１１３、１１４の表示を消すことが好ましい。
【００４５】
以上の通り本実施形態によれば、顔画像領域の平均サイズから合焦対象となる被写体（人物１０１、１０２、または人物１０３乃至１０５）の合焦レンズ位置を推定し、推定した合焦レンズ位置に近い方を焦点サーチ開始端として決めているので、焦点サーチ時間の短縮を図ることができる。さらに顔画像連続撮影においては、焦点サーチが終了したときの焦点調節レンズ群Ｌ１の位置に近い合焦レンズ位置から合焦させて撮像しているので、連続撮影時間も短縮できる。
【００４６】
次に、このデジタルカメラ１０における顔検出連続撮影処理について、図７乃至図１０に示したフローチャートを参照してより詳細に説明する。図７は、このデジタルカメラのメインシーケンスをフローチャートで示す図である。このメインシーケンスには、バッテリ（図示せず）が装填されたときに入る。なお、この実施形態では、顔検出連続撮影モードが選択されているものとする。
【００４７】
メイン処理に入ると、ＣＰＵ１５は、先ず初期化処理を実行する（Ｓ１０１）。初期化処理には、レンズ位置パルスＰＮ、焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃ位置などの初期値、変数、フラグ等の初期化が含まれる。次に、メインスイッチＳＷＭがオンしているかどうかをチェックし（Ｓ１０３）、オンしていなければ電源をＯＦＦしてこの処理を終了する（Ｓ１０３；ＮＯ、Ｓ１０５、ＥＮＤ）。その後、ＣＰＵ１５は定期的に起動してメインスイッチＳＷＭのチェック（Ｓ１０３）を繰り返し、オンしていなければ電源をオフする（Ｓ１０３；ＮＯ、Ｓ１０５、ＥＮＤ）。
【００４８】
メインスイッチＳＷＭがオンしているとき（Ｓ１０３；ＹＥＳ）は、測光スイッチＳＷＳがＯＮしているかどうかをチェックする（Ｓ１０７）。ＯＮしているとき（Ｓ１０７；ＹＥＳ）は、コントラストＡＦ処理を実行し（Ｓ１０９）、ＡＦ処理後、再度測光スイッチＳＷＳがオンしているかどうかチェックし（Ｓ１１１）、測光スイッチＳＷＳがオンしているとき（Ｓ１１１：ＹＥＳ）は、レリーズスイッチＳＷＲがＯＮしているかどうかチェックし（Ｓ１１３）、ＯＮしていれば顔検出連続撮像処理を実行してＳ１０３に戻る（Ｓ１１３；ＹＥＳ、Ｓ１１５、Ｓ１０３）。レリーズスイッチＳＷＲがＯＮしていなければそのままＳ１０３に戻る（Ｓ１１３；ＮＯ、Ｓ１０３）。
【００４９】
また、Ｓ１０７またはＳ１１１において測光スイッチＳＷＳがＯＮしていなかった場合（Ｓ１０７：ＮＯ、またはＳ１１１：ＮＯ）は、Ｓ１０３に戻る。
【００５０】
なお、ステップＳ１０９で実行されるコントラストＡＦ処理では、焦点サーチ処理により焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置から遠位置方向にステップ移動させながら、各焦点検出エリアについてコントラスト値のピークを検出し、合焦レンズ位置を演算して、最も近距離の合焦レンズ位置を選択して焦点調節レンズ群Ｌ１を移動する。この実施形態では、測光スイッチＳＷＳのオンが継続している場合は、焦点調節レンズ群Ｌ１を合焦レンズ位置に移動した後にコントラストＡＦ処理に入ってもＡＦサーチ処理は実行しない、いわゆるワンショットＡＦとする。
【００５１】
次に、Ｓ１１５で実行される顔検出連続撮影処理の詳細について、さらに図８に示したフローチャートを参照して説明する。
【００５２】
コントラストＡＦ処理に入ると、先ず各変数等の初期化を実行する（Ｓ２０１）。例えばこの実施形態では、検出した顔画像の個数を設定する変数、顔検出個数ＦＮの初期化が含まれる。
【００５３】
次に、読み込んだ画像信号を使って顔画像を検出する顔検出処理を実行する（Ｓ２０３）。顔検出処理は、公知の顔認識画像処理が使用される。この顔検出処理により顔画像を検出したときは、検出した顔画像領域に対応させて焦点検出エリアを設定するとともに、顔検出個数ＦＮをインクリメントする。この実施形態では、顔検出個数ＦＮの最大値は３である。
【００５４】
続いて、フォーカスイニシャライズ処理を実行する（Ｓ２０５）。フォーカスイニシャライズ処理は、顔検出結果及び設定された条件に応じて焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置または遠位置に移動させる処理である。条件には、顔検出したか否か、マルチＡＦモードか否かがある。そうして、顔検出したときは焦点サーチ方向を、顔検出領域のサイズが所定しきい値以上の場合は近位置から遠位置方向、以上でない場合は遠位置から近位置方向とする。顔検出していない場合は、マルチＡＦモードの場合は近位置、マルチＡＦモードでない場合は現在の焦点調節レンズ群Ｌ１の位置が近い方の近位置または遠位置から遠位置または近位置方向とする。
【００５５】
また、前記しきい値は、ズームレンズＬの焦点距離に応じて変更することが好ましい。例えば、焦点距離が長くなればしきい値を大きく、焦点距離が短くなればしきい値を小さくする。つまり、焦点距離にかかわらず、境界となる焦点調節レンズ群Ｌ１の位置が一定となるようにしきい値を設定することが好ましい。
【００５６】
次に、焦点サーチ（スキャン）に使用する焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃを選択する（Ｓ２０７）。ステップＳ２０３において顔画像を検出していた場合は、顔画像領域の位置情報を取得して焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃの中心が検出した顔画像領域中心に位置するように設定する。顔画像を検出していない場合は、固定位置の３個の焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃを設定する。
【００５７】
次に、撮像処理を実行して、焦点サーチ開始位置における、設定した焦点検出エリア内の画像信号を取り込み、コントラスト値算出処理を実行する（Ｓ２０９）。つまり、撮像素子１１から入力した焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃ内の画像データに基づいて、開始位置におけるコントラスト値Ｐ［０］を算出し、コントラスト値の最大値、最小値を更新する。
【００５８】
続いて、ＡＦモータ２５をサーチ終了端方向に１ステップ駆動し（Ｓ２１１）、駆動方向に応じて、レンズ位置パルスＮを１インクリメントする（Ｓ２１３）。そうして、撮像素子１１から取り込んだ画像データに基づいてコントラスト値Ｐ［Ｎ］を算出し、コントラスト値の最大値、最小値を更新するコントラスト値算出処理を実行する（Ｓ２１５）。次に、得られたコントラスト値Ｐ［Ｎ］が設定条件を満足するピーク値であるか否かをチェックするピークチェック処理を実行する（Ｓ２１７）。ピークチェック処理は公知のアルゴリズムを使用できるが、この実施形態では、選択した各焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃにおいて、直近の連続した９個のレンズ位置で得たコントラスト値の中で中央位置のコントラスト値がピーク値であるか否かにより判断する。
【００５９】
次に、顔検出個数ＦＮが０でないか否かをチェックする（Ｓ２１９）。顔検出個数ＦＮが０でない場合（Ｓ２１９；ＹＥＳ）は、顔検出個数ＦＮ個のピーク検出が終了したか否かをチェックする（Ｓ２２１）。顔検出個数ＦＮ個のピーク検出が終了していない場合（Ｓ２２１：ＮＯ）は、サーチ終了端であるかどうかチェックし（Ｓ２２３）、サーチ終了端でない場合（Ｓ２２３；ＮＯ）はＳ２１１に戻ってＳ２１１乃至Ｓ２２３の処理を繰り返す。また、顔検出個数ＦＮが０の場合（Ｓ２１９：ＮＯ）はサーチ終了端であるかどうかチェックし（Ｓ２２３）、サーチ終了端でない場合（Ｓ２２３；ＮＯ）はステップＳ２１１に戻ってステップＳ２１１乃至Ｓ２１２３の処理を繰り返す。つまり、顔検出していた場合は設定された全ての焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃについてピークを検出した時点で焦点サーチ処理を停止し、顔検出していない場合はサーチ終了端点まで焦点サーチ処理を実行するのである。
【００６０】
顔検出個数ＦＮ個分のピーク検出が終了するか（Ｓ２２１：ＹＥＳ）、サーチ終了端点に達すると（Ｓ２２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２１１からＳ２２３のループ処理で得た、ピーク値が得られた９位置分のコントラストデータに基づいて、ピーク値を近似演算するピーク算出処理を実行する（Ｓ２２５）。つまり、焦点調節レンズ群Ｌ１のステップ停止位置毎に求めたコントラスト値のピーク値の前後に真のピーク値が存在する可能性があるので、近似演算によってより正確と推定されるピーク値及びそのピーク値が得られるレンズ位置を近似演算する。
【００６１】
そうして得られたレンズ位置に焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させる合焦駆動処理を実行する（Ｓ２２７）。この実施形態では、顔検出個数ＦＮが２以上の場合や、０であっても複数の焦点検出エリアから合焦レンズ位置が得られていた場合は、現在の停止位置に最も近いレンズ位置から順番に、ステップＳ２２７に入る毎に移動させる。
【００６２】
焦点調節レンズ群Ｌ１を合焦レンズ位置に移動させたら、撮像素子１１により撮像し、撮像した画像データを画像メモリ２１に書き込む撮像処理を実行する（Ｓ２２９）。
【００６３】
次に、顔検出個数ＦＮが０でないか否かをチェックし（Ｓ２３１）、０でない場合（Ｓ２３１：ＹＥＳ）は、顔検出個数ＦＮ個分の撮影が完了したか否かチェックし（Ｓ２３３）、完了していなければ（Ｓ２３３：ＮＯ）、ステップＳ２２７に戻って、次の合焦レンズ位置まで焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて撮像する処理（Ｓ２２７、Ｓ２２９）を繰り返す。顔検出個数ＦＮ個分の（顔画像を検出した焦点検出エリアから得られた合焦レンズ位置における）撮影が完了したら（Ｓ２３３：ＹＥＳ）、リターンする（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００６４】
また、顔検出個数ＦＮが０の場合（Ｓ２３１：ＮＯ）は、固定枠個の撮影が終了したか否かチェックし（Ｓ２３５）、終了していなければ（Ｓ２３５：ＮＯ）ステップＳ２２７に戻って、次の合焦レンズ位置に焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて撮像する処理（Ｓ２２７、Ｓ２２９）を繰り返す。全ての合焦レンズ位置における撮像処理が終了したら、（Ｓ２３５：ＹＥＳ）、リターンする（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００６５】
『フォーカスイニシャライズ処理』
ステップＳ２０５で実行されるフォーカスイニシャライズ処理について、さらに図９に示したフローチャートを参照して説明する。
【００６６】
フォーカスイニシャライズ処理に入ると、先ず、顔検出したかどうかをチェックする(Ｓ３０１）。顔検出していない場合（Ｓ３０１：ＮＯ）は、マルチＡＦ処理か否かチェックし（Ｓ３０３）、マルチＡＦの場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ）は、焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置に移動すべくＡＦモータ２５を近位置駆動する（Ｓ３０７）。マルチＡＦでは、焦点サーチ開始端を近位置、焦点サーチ終了端を遠位置とするのである。マルチＡＦではない場合（Ｓ３０３；ＮＯ）は、現在の焦点調節レンズ群Ｌ１の位置が遠位置よりも近位置の方に近いか否かチェックし(Ｓ３０５）、近位置の方に近い場合(Ｓ３０５：ＹＥＳ）は焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置に移動すべくＡＦモータ２５を近位置駆動し（Ｓ３０７）、近位置の方に近くない場合（Ｓ３０５：ＮＯ）は焦点調節レンズ群Ｌ１を遠位置に移動すべくＡＦモータ２５を遠位置駆動する(Ｓ３０９）。そうして、焦点調節レンズ群Ｌ１が近位置または遠位置に達してＡＦモータ２５が停止するのを待ち（Ｓ３１９：ＮＯ、Ｓ３１９）、ＡＦモータ２５が停止したら（Ｓ３１９：ＹＥＳ）、リターンする（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００６７】
一方、顔画像検出処理(Ｓ２０３）で顔画像を検出していた場合（Ｓ３０１；ＹＥＳ）は、顔画像領域サイズの平均値を算出する（Ｓ３１１）。そうして、ズーム段に応じたしきい値をしきい値Ａにセットし（Ｓ３１３）、顔画像領域サイズの平均値がしきい値Ａ以上であるか否かチェックする(Ｓ３１５）。なお、この実施形態における顔画像領域サイズは、顔画像の領域１０１ａ、１０２ａ、または顔画像の領域１０３ａ、１０４ａ、１０５ａの面積であって、図２（Ａ）、図３（Ａ）及び図４に示した実施例では顔画像領域サイズの平均値がしきい値Ａ以上であり、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）及び図５に示した実施例では顔画像領域サイズの平均値がしきい値Ａ未満である。
【００６８】
顔画像領域サイズの平均値がしきい値Ａ以上であった場合（Ｓ３１３：ＹＥＳ）は、焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置に移動すべくＡＦモータ２５を近位置駆動し（Ｓ３１５）、顔画像領域サイズの平均値がしきい値Ａ以上でなかった場合（しきい値Ａ未満であった場合）（Ｓ３１３：ＮＯ）は、焦点調節レンズ群Ｌ１を遠位置に移動すべくＡＦモータ２５を遠位置駆動する(Ｓ３１７）。そうして、焦点調節レンズ群Ｌ１が近位置または遠位置に達してＡＦモータ２５が停止するのを待ち（Ｓ３１９：ＮＯ、Ｓ３１９）、ＡＦモータ２５が停止したら（Ｓ３２１：ＹＥＳ）、リターンする（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００６９】
以上のフォーカスイニシャライズ処理により、顔画像領域サイズの平均値がしきい値Ａ以上であった場合は近位置が焦点サーチ処理のサーチ開始端となり（図４）、顔画像領域サイズの平均値がしきい値Ａ以上でなかった場合は遠位置が焦点サーチ処理のサーチ開始端となる（図５）。
【００７０】
なお、焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置に移動したときは近位置がサーチ開始端、遠位置がサーチ終了端となり、逆に焦点調節レンズ群Ｌ１を遠位置に移動したときは遠位置がサーチ開始端、近位置がサーチ終了端となる。
【００７１】
『エリア決定処理』
次に、Ｓ２０７で実行されるエリア位置決定処理について、図１０に示したフローチャートを参照して説明する。まず、顔検出したかどうかチェックし（Ｓ４０１）、顔検出していない場合（Ｓ４０１：ＮＯ）は、焦点検出エリアとして、固定の３個の焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃを選択し（Ｓ４０７）、リターンする。顔検出していいた場合（Ｓ４０１：ＹＥＳ）は、顔検出位置情報を取得し（Ｓ４０３）、顔検出位置の中央になるように焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃを選択し（Ｓ４０５）、リターンする（ＲＥＴＵＲＮ）。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の焦点検出方法を適用したデジタルカメラの実施形態の主要構成をブロックで示す図である。
【図２】同デジタルカメラにより人物を撮影する際の人物位置と画面における人物像の関係を説明する図であって、（Ａ）は、２名の人物が近距離に位置している場合におけるそれらの人物の顔画像と画面との関係を示し、（Ｂ）は、３名の人物が遠距離に位置している場合におけるそれらの人物の顔画像と画面との関係を示した図である。
【図３】同デジタルカメラにおける顔画像と焦点検出エリアと画面との関係を説明する図であって、（Ａ）は図２（Ａ）の場合を、（Ｂ）は図２（Ｂ）の場合を、（Ｃ）は画面内に顔画像が存在しない場合の焦点検出エリアと画面との関係を説明する図である。
【図４】図２（Ａ）に示した場合の顔検出ＡＦモードによる処理の概要を説明する図であって、（Ａ）は図３（Ａ）同様の図、（Ｂ）、（Ｃ）は２名の人物に対する焦点検出の様子を示していて、横軸は焦点調節レンズ群のレンズ位置を、縦軸はコントラストを示す図、（Ｄ）は焦点調節レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図５】図３（Ａ）に示した場合の顔検出ＡＦモードによる処理の概要を説明する図であって、（Ａ）は図４（Ａ）同様の図、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は３名の顔画像に対する焦点検出の様子を示していて、横軸は焦点調節レンズ群のレンズ位置を、縦軸はコントラストを示す図、（Ｅ）は焦点調節レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図６】本発明を適用したデジタルカメラのＡＦ処理における表示手段の表示態様を示す図であって、（Ａ）はＡＦ処理開始時の表示、（Ｂ）は顔検出した場合のＡＦ処理中の表示、（Ｃ）は顔検出して合焦処理した後の表示を示す図である。
【図７】本実施形態のデジタルカメラにおけるメイン処理をフローチャートで示す図である
【図８】同メイン処理の中で実行される顔検出連続撮影処理の詳細をフローチャートで示す図である。
【図９】同顔検出連続撮影処理の中で実行される、フォーカスイニシャライズ処理をフローチャートで示す図である。
【図１０】同コントラストＡＦ処理中のエリア位置決定処理をフローチャートで示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１１ 撮像素子（撮像手段）
１２ 受光面
１３ 画像信号処理回路
１５ ＣＰＵ（顔検出手段、焦点検出手段）
１５ａ 内部ＲＡＭ
１７ モニタ（ＬＣＤ）
１８ 画面
１８ａ １８ｂ １８ｃ 焦点検出エリア
１９ メモリ制御回路
２１ 画像メモリ
２３ モータドライバ
２３ａ 近端原点センサ
２３ｂ 遠端原点センサ
２５ ＡＦモータ
２６ エンコーダ
２７ レンズ駆動機構
２８ ズームモータ
２９ ＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）
１０１ １０２ １０３ １０４ １０５ 被写体
１０１ｉ １０２ｉ １０３ｉ １０４ｉ １０５ｉ 顔画像
１１１ １１２ １１３ １１４ １１５ 合焦フレーム
Ｌ ズームレンズ（撮像光学系）
Ｌ１ 焦点調節レンズ群
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顔検出機能を備えたカメラ、より詳細には、検出した複数の顔それぞれに対して合焦状態で撮影をするカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆる画像コントラスト方式の自動焦点調節装置を、焦点調節レンズ群を、近端（最短合焦位置）または無限遠端（無限遠合焦位置）の焦点サーチ開始端位置まで移動してから無限遠端または近端の焦点サーチ終了位置まで移動しながら撮像し、撮像した画像のコントラストに基づいて焦点状態（合焦レンズ位置）を検出する焦点サーチ動作をする焦点調節装置を備えたデジタルカメラにおいて、撮像した画像から人物の顔画像を検出し、その顔画像のコントラストを検出してその顔画像に対して合焦させるものが知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００６-２０８４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のカメラは、人物の顔を検出した場合、最も面積の広い顔画像または最近距離の顔画像に合焦させるので、複数の顔画像が存在した場合、遠距離の顔画像に対しては合焦しない問題があった。したがって各顔画像に対してピントを合わせて撮影しようとすると、所要時間が長くなってしまうという問題もあった。
【０００４】
そこで本発明は、異なる距離の複数の顔画像を検出した場合はそれぞれの顔画像に対する焦点位置を短時間で検出、合焦させることができる顔検出機能を備えたカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決する本発明は、焦点調節レンズ群を含む撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像した画像信号に基づいて顔画像を検出する顔検出手段と、前記焦点調節レンズ群を光軸に沿って移動させながら異なる複数位置において前記撮像手段により撮像し、該撮像した複数位置における、前記検出した各顔画像に対応する画像信号に基づいて焦点状態を検出する焦点サーチを実行する焦点調節手段と、前記顔検出手段が顔画像を検出した場合は、検出した顔画像の領域の平均値を求め、この平均値が所定値以上の場合は前記焦点調節手段に近位置から遠位置方向に前記焦点サーチ処理を実行させ、前記平均値が所定値未満の場合は前記焦点調節手段に遠位置から近位置方向に前記焦点サーチ処理を実行させる制御手段と、を備えたことに特徴を有する。
【０００６】
実際的には、前記顔検出手段が複数の顔画像を検出した場合は、前記制御手段は、前記焦点調節手段に、前記焦点サーチ処理において、前記検出した各顔画像の領域について焦点状態を検出して合焦レンズ位置を求めさせて、該求めた各合焦レンズ位置に前記焦点調節レンズ群を移動させて前記撮像手段に撮像させる。
【０００７】
前記制御手段は、前記焦点サーチ処理を終了したときの焦点調節レンズ位置に近い前記合焦レンズ位置から順番に移動させて前記撮像手段に撮像させることが好ましい。
【０００８】
好ましい実施形態では、前記所定値は、前記カメラの撮像光学系の焦点距離が長いほど大きくなるように焦点距離に応じて設定する。
【０００９】
前記顔検出手段が顔検出しなかった場合は、前記焦点検出手段は、予め設定された焦点検出エリアについて焦点サーチするのが実際的である。
【００１０】
本発明の顔検出機能を備えたカメラにあっては、前記撮像手段が撮像した画像を表示するモニタを備え、前記焦点検手段は、前記顔画像検出手段が顔画像を検出した顔画像に対応する焦点検出エリアを設定し、前記モニタは該焦点検出エリアを顔画像に重ねて表示することが好ましい。
【００１１】
さらに、前記顔検出手段が検出した複数の顔画像に対応する合焦レンズ位置に前記焦点調節手段が前記焦点調節レンズ群を移動させて前記撮像手段が撮像するときは、前記制御手段は前記撮像する毎に合焦した顔画像を識別する表示を前記モニタに表示させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上の通り本発明によれば、異なる距離に位置する人物の顔を検出したときは、顔画像の平均の大きさが所定値より以上のときは近位置から焦点サーチし、同顔画像の平均の大きさが所定値未満のときは遠位置から焦点サーチするので、各顔画像に対する焦点位置（合焦位置）を短時間でサーチすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明について、添付図面に示した実施形態を参照して詳述する。図１は、本発明を適用した、コントラストＡＦ方式の焦点調節装置を備えた、いわゆるコンパクトタイプのデジタルカメラの要部構成をブロックで示す図である。
【００１４】
このデジタルカメラは、焦点調節レンズ群Ｌ１を含む撮像光学系としてのズームレンズＬにより被写体像を、撮像手段としての撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ）１１の受光面に形成する。撮像素子１１は、所定間隔で縦横に配置された多数の画素（光電変換素子）を有し、受光した被写体像を各画素が電荷に変換し、蓄積（積分）する。露光が終了すると、蓄積した電荷を画素単位で画像信号として画像信号処理回路１３に出力する。画像信号処理回路１３は、入力した画像信号についてホワイトバランス調整等所定の調整処理、Ａ／Ｄ変換処理を施してデジタル画像データをＣＰＵ１５に出力する。つまり、画像信号処理回路１３において所定の処理が施され、画素単位でデジタル変換された画像データが、ＣＰＵ１５に出力される。ＣＰＵ１５は、スルーモード（モニタモード）のときは定期的に入力する画像データを、表示手段としてのモニタ（ＬＣＤ）１７で表示可能な画像信号に変換してモニタ１７により画像を表示し、記録するときは、設定された絞り、シャッタ速度等で撮像し、入力した画像データを所定フォーマットの画像データに変換して画像メモリ制御回路１９を介して画像メモリ２１に書き込む。さらにＣＰＵ１５には、設定された所定フォーマットや可変データなどが書き込まれた不揮発性メモリとしてＥＥＰＲＯＭ２９が接続されている。
【００１５】
通常のコントラストＡＦ処理では、測光スイッチＳＷＳがオンされるとＣＰＵ１５は、モータドライバ２７、ＡＦモータ２５及びレンズ駆動機構２３を介して焦点調節レンズ群Ｌ１を、一方の移動限界位置となる近位置（至近合焦位置）または遠位置（無限遠合焦位置）から他方の移動限界位置となる遠位置または近位置方向にステップ駆動しながら撮像素子１１により撮像し、撮像した画像信号を取り込んで内部ＲＡＭ１５ａにメモリし、焦点検出エリア内の画像のコントラストを検出する。そうして各焦点検出エリアについてコントラスト値のピークを検出し、そのピークが得られるレンズ位置、つまり合焦レンズ位置を求める焦点サーチ処理を実行する。そうして得られた合焦レンズ位置に焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させ。なお、コントラストＡＦ処理中及び合焦後に撮像した画像信号は、通常、スルーモードによりモニタ１７に表示される。
【００１６】
この実施形態では、焦点調節レンズ群Ｌ１の位置を、近位置及び遠位置を原点センサ２３ａ、２３ｂで検知し、各位置からのＡＦモータ２５を駆動する駆動パルス数としてカウントする。駆動パルスは、例えばＡＦモータ２５の出力軸に装着されたフォトインタラプタ等のエンコーダ２６がＡＦモータ２５の回転に連動して出力するパルスとして定義する。なお、通常は、焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置から遠位置まで駆動するのに数百パルスあるいはそれ以上要するが、説明を簡単にするために本実施形態におけるコントラストＡＦ処理では、数パルスまたは数十パルス単位でステップ駆動（撮像）して近位置から無限位置まで十数ステップで駆動できるものとし、１ステップが１個の駆動パルス及び位置パルスに対応するものとする。
【００１７】
また、この実施形態では、レンズ位置パルス（駆動パルス）をＰＮ、近位置のレンズ位置パルスＰＮを０として駆動パルス１個分遠位置方向に駆動する毎に１ずつ増加するものとする。
遠位置から近位置方向にサーチする場合は、遠位置におけるレンズ位置パルスＰＮをＭＡＸとして、近位置方向に駆動する、遠位置方向に１駆動パルス駆動する毎に１ずつ減少するものとする。
【００１８】
なお、このデジタルカメラは、ズームレンズＬをレンズ駆動機構２３を介してパワーズームするズームモータ２８を備え、ズームレンズＬの焦点距離を検出するエンコーダをレンズ駆動機構２３が内蔵している。
【００１９】
撮像素子１１の受光面１２には、詳細は図示しないが、各画素（光電変換素子）より被写体側に、原色フィルタとしての赤（Ｒ）フィルタ、緑（Ｇ）フィルタ及び青（Ｂ）フィルタが配置されていて、各画素は、被写体光束中、各原色フィルタＲ、Ｇ、Ｂを透過した赤、緑及び青成分を受光して光電変換し、電荷として蓄積（積分）する。所定時間蓄積した電荷は、画素単位で読み出され、画像信号として出力される。出力された画像信号はデジタル化されてＲＡＭ（キャッシュメモリ）１５ａに書き込まれ、読み出されて顔検出処理や焦点検出処理に利用される。
【００２０】
このデジタルカメラは、ＡＦモードとして、顔画像を検出して検出した顔画像を焦点検出エリアとしてその焦点検出エリアに対して焦点サーチし、合焦させる顔検出ＡＦモードと、複数の焦点検出エリアに対して焦点サーチし、所定条件を満足した焦点検出エリア内の被写体に対して合焦させるマルチＡＦモードと、中央の焦点検出エリア内の被写体に対して焦点サーチし、合焦させるスポットＡＦモードを備えている。
【００２１】
さらにこのデジタルカメラ１０は、顔検出して検出した複数の顔に対して合焦及び撮影処理を連続的に行う顔検出連続撮影モードを備えている。顔検出連続撮影モードが選択されている場合は、顔画像を検出し、検出した顔画像に対して焦点検出エリアを設定し、設定した焦点検出エリアに対して焦点サーチ処理を行う。そうして、合焦レンズ位置を検出した各焦点検出エリア内の顔画像に対して合焦させながら撮影する。
【００２２】
顔画像を検出しなかった場合は、予め設定された焦点検出エリア内の被写体に対して焦点サーチ処理を行い、合焦レンズ位置を検出した焦点検出エリア内の被写体の内、予め設定された条件で選択した焦点検出エリア内の被写体に対して合焦させて、撮影する。
【００２３】
さらにこのデジタルカメラは、撮像素子１１により撮像した画像信号に基づいて、画像信号の中に顔画像に関する画像信号が含まれているか否か検出する顔画像認識機能をＣＰＵ１５が備えている。顔画像の認識、検出処理は、取り込んだ画像信号全体の中において肌色の検出、人の顔における目、鼻、または口などの特徴点の検出、あるいは顔の輪郭の抽出等をする従来公知の顔画像の認識方法により行われる。顔画像を検出したときは、その顔画像を含む領域の位置を求めてその領域の中心を中心とする焦点検出エリアを設定し、その焦点検出エリア内の画像信号によって焦点状態を検出する。
【００２４】
図２（Ａ）、（Ｂ）には、カメラ１０と人物の相対位置関係と、撮像した人物をモニタ１７に表示した様子を示した。この図２（Ａ）は、２名の人物１０１、１０２が近距離に位置している場合におけるそれらの人物の顔画像１０１ｉ、１０２ｉ及び顔画像の領域１０１ａ、１０２ａとモニタ１７の画面１８との関係を示している。図２（Ｂ）は、３名の人物１０３、１０４、１０５が遠距離に位置している場合におけるそれらの人物１０３乃至１０５の顔画像１０３ｉ、１０４ｉ、１０５ｉ及び顔画像の領域１０３ａ、１０４ａ、１０４ｂとモニタ１７の画面１８との関係を示している。これらの図から、人物（その顔）の大きさが同一であれば、近距離の人物の顔画像１０１ｉ乃至１０５ｉほど大きく表示されていることが分かる。
【００２５】
この実施形態の顔検出処理では、所定サイズよりも大きい領域の顔画像を検出する。そうして顔画像を１個または複数検出したときは、検出した各顔画像に対して焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃの位置を設定する。焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃの位置は、検出した顔画像の略主要部を含み、焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃ及び顔画像の略主要部の中心が略一致するように設定する。この実施形態では、顔画像を検出した順に焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃが設定される。図では、焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃは、画面１８上では大括弧状のフレーム［］で表示される。
【００２６】
焦点検出エリアの個数分の顔画像を検出したときは、それ以降は顔画像を検出しない構成でもよいが、撮影領域全てに亘って顔画像を検出して、個数分を超えた顔画像を検出した場合は、最も大きい領域の顔画像と最も小さい領域の顔画像と、その中間の領域の顔画像を選択し、焦点検出エリアを設定してもよい。あるいは、予め設定した優先順位に基づいて顔画像を選択し、焦点検出エリアを設定してもよい。優先順位としては、中央ほど優先、大きな領域ほど優先、あるいはこれらに所定の重みづけをして優先順位を設定するなどの方法がある。
【００２７】
なお、この実施形態では焦点検出エリアを３個としたが、２個または４個以上としてもよい。
【００２８】
さらにこのデジタルカメラ１０は、顔画像１０１ｉ乃至１０５ｉを検出して焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃを設定したときは、近位置（至近端）から遠位置（無限遠端）、または遠位置から近位置に向かって焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させながら焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃ内の画像（顔画像）についてコントラストを検出する焦点サーチ処理を実行して、各焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃ内の画像に関するコントラストのピークを検出し、ピークが得られたレンズ位置（合焦レンズ位置）を記憶する。焦点サーチ処理の方向は、顔画像の領域１０１ａ及び１０２ａ、または顔画像の領域１０３ａ、１０３ａ及び１０４ａの平均サイズが、所定しきい値以上の場合は近位置から遠位置方向、所定しきい値以上でない場合は遠位置から近位置方向とする。顔画像を検出していない場合は、マルチＡＦモードの場合は近位置から遠位置方向、マルチＡＦモードでない場合は現在の焦点調節レンズ群Ｌ１の位置が近位置の方に近い場合は近位置から遠位置方向、そうでない場合は遠位置から近位置方向とする。
【００２９】
設定した全ての焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃについてコントラストピークが得られたとき、または焦点調節レンズ群Ｌ１が遠位置または近位置に到達したときに焦点調節レンズ群Ｌ１のステップ駆動を終了して焦点サーチを終了し、そのときの焦点調節レンズ群Ｌ１の位置に近い、前記合焦レンズ位置から順番に、その合焦レンズ位置に焦点調節レンズ群Ｌ１を移動して撮像する処理を連続的に繰り返す。
なお、撮像する順番は、焦点サーチ処理が終了した位置に関係なく、最も近距離側、または遠距離側からとしてもよい。その順番は、使用者が選択できるようにすることが好ましい。
【００３０】
また、顔画像を検出しなかった場合は、マルチＡＦモードと同様に、予め設定された位置の焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃ内の画像信号を使用してコントラストピークを検出し、合焦レンズ位置を演算する。
【００３１】
以上の顔検出ＡＦモードを含む顔検出連続撮影について、図３乃至図６を参照して説明する。図３（Ａ）、（Ｂ）には、検出した顔画像１０１ｉ、１０２ｉ、及び顔画像１０３ｉ、１０４ｉ、１０５ｉに対して、焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃを設定した様子を示した。このカメラ１０は３個の焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃの設定が可能であって、固定位置では画面１８の中央に焦点検出エリア１８ａが、その左右に焦点検出エリア１８ｂ、１８ｃが設定されている（図３（Ｃ））。顔検出ＡＦモードの場合は、最初に検出した顔画像から順番に焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃが設定される。
【００３２】
図４は、図２（Ａ）に示した人物配置の場合の顔検出連続撮影の概要を説明する図である。顔検出ＡＦモードにおいて、人物１０１、１０２を検出し（図４（Ａ））、焦点検出エリア１８ａ、１８ｂが設定されたものとする（図３（Ａ））。図４（Ｂ）には焦点検出エリア１８ａにおけるコントラスト値とレンズ位置との関係を、図４（Ｃ）には焦点検出エリア１８ｂにおけるコントラスト値とレンズ位置との関係をグラフで示し、図４（Ｄ）には焦点調節レンズ群Ｌ１の移動軌跡を示した。
【００３３】
この顔検出ＡＦモードによる焦点サーチ処理では、焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置まで移動させてから遠位置方向にステップ移動し、ステップ移動する毎に撮像処理を実行して、撮像する毎に焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ内の画像データのコントラストを検出する。そうして、各焦点検出エリア１８ａ、１８ｂにおけるコントラスト値のピークを検出したときに焦点サーチ処理を停止する。
【００３４】
その後、先ず、前記焦点サーチ処理終了時のレンズ停止位置に近い方の合焦レンズ位置（顔画像１０２ｉ合焦位置）まで焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて撮像し、次に遠い方の合焦レンズ位置（顔画像１０１ｉ合焦位置）まで焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて連続撮像する、いわゆるフォーカスブラケッティング処理同様の処理を実行する。
【００３５】
以上の実施形態では、全焦点検出エリア１８ａ、１８ｂにおけるコントラスト値のピークを検出した後に撮像処理を実行したが、本発明の別の実施形態では、焦点サーチ処理途中でピークを検出する毎に、そのピークが得られた合焦レンズ位置に焦点調節レンズ群を移動して撮像し、再度サーチ処理を再開し、ピークを検出して撮像する処理を、全焦点検出エリア１８ａ、１８ｂに対して合焦させての撮像が終了するまで繰り返す。
【００３６】
図６（Ａ）には、焦点サーチ処理中にピークを検出したときの画面１８の様子を示した。同図（ａ）は顔画像１０１ｉ、１０２ｉに対して焦点サーチ処理を開始するときの画面１８、（ｂ）は顔画像１０１ｉに対するピークを検出したときの画面１８、（ｃ）は顔画像１０２ｉに対するピークを検出したときの画面１８を示している。ピークを検出する毎に、ピークを検出した顔画像１０１ｉ、１０２ｉを囲む合焦フレーム１１１、１１２をモニタ１７にスーパーインポーズ表示している。撮影者は、これらの合焦フレーム１１１、１１２の表示を見ることにより、合焦状態で撮像される顔画像を知ることができる。
【００３７】
合焦フレーム１１１、１１２は、顔画像の領域１０１ａ、１０２ａに対応させてあるが、ピークを検出する毎に合焦フレーム１１１、１１２の表示色を変更するか、検出する毎に合焦フレーム１１１、１１２を表示させることで、合焦したことを識別表示できる。なお、合焦フレーム１１１、１１２として、焦点検出エリア１８ａ、１８ｂを使用してもよい。
【００３８】
焦点サーチ処理が終了して撮像するときは、ピーク検出の順番とは逆順、つまり、最初に顔画像１０２ｉに合焦させて撮像し、次に顔画像１０１ｉに合焦させて撮像する。なお、前記撮像するときは、撮像が終了する毎に、合焦フレーム１１２、１１１の色を変えるか、撮像が終了した合焦フレーム１１２、１１１の表示を消すことが好ましい。
【００３９】
図５は、図２（Ｂ）に示した人物配置の場合の顔検出連続撮影の概要を説明する図である。顔検出ＡＦモードにおいて、人物１０３、１０４、１０５を検出し（図５（Ａ））、焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃが設定されたものとする（図３（Ｂ））。図５（Ｂ）には焦点検出エリア１８ａにおけるコントラスト値とレンズ位置との関係を、図５（Ｃ）には焦点検出エリア１８ｂにおけるコントラスト値とレンズ位置との関係を、図５（Ｄ）には焦点検出エリア１８ｃにおけるコントラスト値とレンズ位置との関係をグラフで示し、図５（Ｅ）には焦点調節レンズ群Ｌ１の移動軌跡を示した。
【００４０】
焦点サーチ処理に入ると、焦点調節レンズ群Ｌ１を遠位置まで移動させてから近位置方向にステップ移動及び撮像処理を繰り返し、撮像する毎に焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃ内の画像データのコントラストを検出する。そうして、各焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃにおけるコントラスト値のピークを検出したときに焦点サーチ処理を停止する。
【００４１】
その後、先ず、前記焦点サーチ終了時のレンズ停止位置に最も近い合焦レンズ位置（顔画像１０５ｉ合焦位置）まで焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて撮像し、次に近い合焦レンズ位置（顔画像１０３ｉ合焦位置）まで焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて撮像し、最後に最も遠い合焦レンズ位置（顔画像１０４ｉ合焦位置）まで焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて連続撮像する、フォーカスブラケッティング処理を実行する。
以上の実施形態では、全焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃにおけるコントラスト値のピークを検出した後に撮像処理を実行したが、本発明の別の実施形態では、焦点サーチ処理途中でピークを検出する毎に、そのピークが得られた合焦レンズ位置に焦点調節レンズ群を移動して撮像し、再度サーチ処理を再開し、ピークを検出して撮像する処理を、全焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃに対して合焦させての撮像が終了するまで繰り返す。
【００４２】
図６（Ｂ）には、この焦点サーチ処理中にピークを検出したときの画面１８の様子を示した。同図（ａ）は顔画像１０３ｉ、１０４ｉ、１０５ｉに対して焦点サーチ処理を開始するときの画面１８、（ｂ）は顔画像１０４ｉに対するピークを検出したときの画面１８、（ｃ）は顔画像１０３ｉに対するピークを検出したときの画面１８、（ｄ）は顔画像１０５ｉに対するピークを検出したときの画面を示している。ピークを検出する毎に、ピークを検出した顔画像１０４ｉ、１０３ｉ、１０５ｉを囲む合焦フレーム１１４、１１３、１１５をモニタ１７にスーパーインポーズ表示している。撮影者は、これらの合焦フレーム１１３、１１４、１１５の表示を見ることにより、合焦状態で撮像される顔画像を知ることができる。
【００４３】
合焦フレーム１１３、１１４、１１５は、顔画像の領域１０３ａ、１０４ａ、１０５ａに対応させてあるが、ピークを検出する毎に合焦フレーム１１３、１１４、１１５の表示色を変更するか、検出する毎に合焦フレーム１１３、１１４、１１５を表示させることで、合焦したことを識別表示できる。なお、合焦フレーム１１３、１１４、１１５として、焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃを使用してもよい。
【００４４】
焦点サーチ処理が終了して撮像するときは、ピーク検出の順番とは逆順、つまり、最初に顔画像１０５ｉに合焦させて撮像し、次に顔画像１０３ｉ、最後に顔画像１０４ｉに合焦させて撮像する。なお、前記撮像するときは、撮像が終了する毎に、合焦フレーム１１５、１１３、１１４の色を変えるか、撮像が終了した合焦フレーム１１５、１１３、１１４の表示を消すことが好ましい。
【００４５】
以上の通り本実施形態によれば、顔画像領域の平均サイズから合焦対象となる被写体（人物１０１、１０２、または人物１０３乃至１０５）の合焦レンズ位置を推定し、推定した合焦レンズ位置に近い方を焦点サーチ開始端として決めているので、焦点サーチ時間の短縮を図ることができる。さらに顔画像連続撮影においては、焦点サーチが終了したときの焦点調節レンズ群Ｌ１の位置に近い合焦レンズ位置から合焦させて撮像しているので、連続撮影時間も短縮できる。
【００４６】
次に、このデジタルカメラ１０における顔検出連続撮影処理について、図７乃至図１０に示したフローチャートを参照してより詳細に説明する。図７は、このデジタルカメラのメインシーケンスをフローチャートで示す図である。このメインシーケンスには、バッテリ（図示せず）が装填されたときに入る。なお、この実施形態では、顔検出連続撮影モードが選択されているものとする。
【００４７】
メイン処理に入ると、ＣＰＵ１５は、先ず初期化処理を実行する（Ｓ１０１）。初期化処理には、レンズ位置パルスＰＮ、焦点検出エリア１８ａ、１８ｂ、１８ｃ位置などの初期値、変数、フラグ等の初期化が含まれる。次に、メインスイッチＳＷＭがオンしているかどうかをチェックし（Ｓ１０３）、オンしていなければ電源をＯＦＦしてこの処理を終了する（Ｓ１０３；ＮＯ、Ｓ１０５、ＥＮＤ）。その後、ＣＰＵ１５は定期的に起動してメインスイッチＳＷＭのチェック（Ｓ１０３）を繰り返し、オンしていなければ電源をオフする（Ｓ１０３；ＮＯ、Ｓ１０５、ＥＮＤ）。
【００４８】
メインスイッチＳＷＭがオンしているとき（Ｓ１０３；ＹＥＳ）は、測光スイッチＳＷＳがＯＮしているかどうかをチェックする（Ｓ１０７）。ＯＮしているとき（Ｓ１０７；ＹＥＳ）は、コントラストＡＦ処理を実行し（Ｓ１０９）、ＡＦ処理後、再度測光スイッチＳＷＳがオンしているかどうかチェックし（Ｓ１１１）、測光スイッチＳＷＳがオンしているとき（Ｓ１１１：ＹＥＳ）は、レリーズスイッチＳＷＲがＯＮしているかどうかチェックし（Ｓ１１３）、ＯＮしていれば顔検出連続撮像処理を実行してＳ１０３に戻る（Ｓ１１３；ＹＥＳ、Ｓ１１５、Ｓ１０３）。レリーズスイッチＳＷＲがＯＮしていなければそのままＳ１０３に戻る（Ｓ１１３；ＮＯ、Ｓ１０３）。
【００４９】
また、Ｓ１０７またはＳ１１１において測光スイッチＳＷＳがＯＮしていなかった場合（Ｓ１０７：ＮＯ、またはＳ１１１：ＮＯ）は、Ｓ１０３に戻る。
【００５０】
なお、ステップＳ１０９で実行されるコントラストＡＦ処理では、焦点サーチ処理により焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置から遠位置方向にステップ移動させながら、各焦点検出エリアについてコントラスト値のピークを検出し、合焦レンズ位置を演算して、最も近距離の合焦レンズ位置を選択して焦点調節レンズ群Ｌ１を移動する。この実施形態では、測光スイッチＳＷＳのオンが継続している場合は、焦点調節レンズ群Ｌ１を合焦レンズ位置に移動した後にコントラストＡＦ処理に入ってもＡＦサーチ処理は実行しない、いわゆるワンショットＡＦとする。
【００５１】
次に、Ｓ１１５で実行される顔検出連続撮影処理の詳細について、さらに図８に示したフローチャートを参照して説明する。
【００５２】
コントラストＡＦ処理に入ると、先ず各変数等の初期化を実行する（Ｓ２０１）。例えばこの実施形態では、検出した顔画像の個数を設定する変数、顔検出個数ＦＮの初期化が含まれる。
【００５３】
次に、読み込んだ画像信号を使って顔画像を検出する顔検出処理を実行する（Ｓ２０３）。顔検出処理は、公知の顔認識画像処理が使用される。この顔検出処理により顔画像を検出したときは、検出した顔画像領域に対応させて焦点検出エリアを設定するとともに、顔検出個数ＦＮをインクリメントする。この実施形態では、顔検出個数ＦＮの最大値は３である。
【００５４】
続いて、フォーカスイニシャライズ処理を実行する（Ｓ２０５）。フォーカスイニシャライズ処理は、顔検出結果及び設定された条件に応じて焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置または遠位置に移動させる処理である。条件には、顔検出したか否か、マルチＡＦモードか否かがある。そうして、顔検出したときは焦点サーチ方向を、顔検出領域のサイズが所定しきい値以上の場合は近位置から遠位置方向、以上でない場合は遠位置から近位置方向とする。顔検出していない場合は、マルチＡＦモードの場合は近位置、マルチＡＦモードでない場合は現在の焦点調節レンズ群Ｌ１の位置が近い方の近位置または遠位置から遠位置または近位置方向とする。
【００５５】
また、前記しきい値は、ズームレンズＬの焦点距離に応じて変更することが好ましい。例えば、焦点距離が長くなればしきい値を大きく、焦点距離が短くなればしきい値を小さくする。つまり、焦点距離にかかわらず、境界となる焦点調節レンズ群Ｌ１の位置が一定となるようにしきい値を設定することが好ましい。
【００５６】
次に、焦点サーチ（スキャン）に使用する焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃを選択する（Ｓ２０７）。ステップＳ２０３において顔画像を検出していた場合は、顔画像領域の位置情報を取得して焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃの中心が検出した顔画像領域中心に位置するように設定する。顔画像を検出していない場合は、固定位置の３個の焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃを設定する。
【００５７】
次に、撮像処理を実行して、焦点サーチ開始位置における、設定した焦点検出エリア内の画像信号を取り込み、コントラスト値算出処理を実行する（Ｓ２０９）。つまり、撮像素子１１から入力した焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃ内の画像データに基づいて、開始位置におけるコントラスト値Ｐ［０］を算出し、コントラスト値の最大値、最小値を更新する。
【００５８】
続いて、ＡＦモータ２５をサーチ終了端方向に１ステップ駆動し（Ｓ２１１）、駆動方向に応じて、レンズ位置パルスＮを１インクリメントする（Ｓ２１３）。そうして、撮像素子１１から取り込んだ画像データに基づいてコントラスト値Ｐ［Ｎ］を算出し、コントラスト値の最大値、最小値を更新するコントラスト値算出処理を実行する（Ｓ２１５）。次に、得られたコントラスト値Ｐ［Ｎ］が設定条件を満足するピーク値であるか否かをチェックするピークチェック処理を実行する（Ｓ２１７）。ピークチェック処理は公知のアルゴリズムを使用できるが、この実施形態では、選択した各焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃにおいて、直近の連続した９個のレンズ位置で得たコントラスト値の中で中央位置のコントラスト値がピーク値であるか否かにより判断する。
【００５９】
次に、顔検出個数ＦＮが０でないか否かをチェックする（Ｓ２１９）。顔検出個数ＦＮが０でない場合（Ｓ２１９；ＹＥＳ）は、顔検出個数ＦＮ個のピーク検出が終了したか否かをチェックする（Ｓ２２１）。顔検出個数ＦＮ個のピーク検出が終了していない場合（Ｓ２２１：ＮＯ）は、サーチ終了端であるかどうかチェックし（Ｓ２２３）、サーチ終了端でない場合（Ｓ２２３；ＮＯ）はＳ２１１に戻ってＳ２１１乃至Ｓ２２３の処理を繰り返す。また、顔検出個数ＦＮが０の場合（Ｓ２１９：ＮＯ）はサーチ終了端であるかどうかチェックし（Ｓ２２３）、サーチ終了端でない場合（Ｓ２２３；ＮＯ）はステップＳ２１１に戻ってステップＳ２１１乃至Ｓ２１２３の処理を繰り返す。つまり、顔検出していた場合は設定された全ての焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃについてピークを検出した時点で焦点サーチ処理を停止し、顔検出していない場合はサーチ終了端点まで焦点サーチ処理を実行するのである。
【００６０】
顔検出個数ＦＮ個分のピーク検出が終了するか（Ｓ２２１：ＹＥＳ）、サーチ終了端点に達すると（Ｓ２２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２１１からＳ２２３のループ処理で得た、ピーク値が得られた９位置分のコントラストデータに基づいて、ピーク値を近似演算するピーク算出処理を実行する（Ｓ２２５）。つまり、焦点調節レンズ群Ｌ１のステップ停止位置毎に求めたコントラスト値のピーク値の前後に真のピーク値が存在する可能性があるので、近似演算によってより正確と推定されるピーク値及びそのピーク値が得られるレンズ位置を近似演算する。
【００６１】
そうして得られたレンズ位置に焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させる合焦駆動処理を実行する（Ｓ２２７）。この実施形態では、顔検出個数ＦＮが２以上の場合や、０であっても複数の焦点検出エリアから合焦レンズ位置が得られていた場合は、現在の停止位置に最も近いレンズ位置から順番に、ステップＳ２２７に入る毎に移動させる。
【００６２】
焦点調節レンズ群Ｌ１を合焦レンズ位置に移動させたら、撮像素子１１により撮像し、撮像した画像データを画像メモリ２１に書き込む撮像処理を実行する（Ｓ２２９）。
【００６３】
次に、顔検出個数ＦＮが０でないか否かをチェックし（Ｓ２３１）、０でない場合（Ｓ２３１：ＹＥＳ）は、顔検出個数ＦＮ個分の撮影が完了したか否かチェックし（Ｓ２３３）、完了していなければ（Ｓ２３３：ＮＯ）、ステップＳ２２７に戻って、次の合焦レンズ位置まで焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて撮像する処理（Ｓ２２７、Ｓ２２９）を繰り返す。顔検出個数ＦＮ個分の（顔画像を検出した焦点検出エリアから得られた合焦レンズ位置における）撮影が完了したら（Ｓ２３３：ＹＥＳ）、リターンする（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００６４】
また、顔検出個数ＦＮが０の場合（Ｓ２３１：ＮＯ）は、固定枠個の撮影が終了したか否かチェックし（Ｓ２３５）、終了していなければ（Ｓ２３５：ＮＯ）ステップＳ２２７に戻って、次の合焦レンズ位置に焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて撮像する処理（Ｓ２２７、Ｓ２２９）を繰り返す。全ての合焦レンズ位置における撮像処理が終了したら、（Ｓ２３５：ＹＥＳ）、リターンする（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００６５】
『フォーカスイニシャライズ処理』
ステップＳ２０５で実行されるフォーカスイニシャライズ処理について、さらに図９に示したフローチャートを参照して説明する。
【００６６】
フォーカスイニシャライズ処理に入ると、先ず、顔検出したかどうかをチェックする(Ｓ３０１）。顔検出していない場合（Ｓ３０１：ＮＯ）は、マルチＡＦ処理か否かチェックし（Ｓ３０３）、マルチＡＦの場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ）は、焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置に移動すべくＡＦモータ２５を近位置駆動する（Ｓ３０７）。マルチＡＦでは、焦点サーチ開始端を近位置、焦点サーチ終了端を遠位置とするのである。マルチＡＦではない場合（Ｓ３０３；ＮＯ）は、現在の焦点調節レンズ群Ｌ１の位置が遠位置よりも近位置の方に近いか否かチェックし(Ｓ３０５）、近位置の方に近い場合(Ｓ３０５：ＹＥＳ）は焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置に移動すべくＡＦモータ２５を近位置駆動し（Ｓ３０７）、近位置の方に近くない場合（Ｓ３０５：ＮＯ）は焦点調節レンズ群Ｌ１を遠位置に移動すべくＡＦモータ２５を遠位置駆動する(Ｓ３０９）。そうして、焦点調節レンズ群Ｌ１が近位置または遠位置に達してＡＦモータ２５が停止するのを待ち（Ｓ３１９：ＮＯ、Ｓ３１９）、ＡＦモータ２５が停止したら（Ｓ３１９：ＹＥＳ）、リターンする（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００６７】
一方、顔画像検出処理(Ｓ２０３）で顔画像を検出していた場合（Ｓ３０１；ＹＥＳ）は、顔画像領域サイズの平均値を算出する（Ｓ３１１）。そうして、ズーム段に応じたしきい値をしきい値Ａにセットし（Ｓ３１３）、顔画像領域サイズの平均値がしきい値Ａ以上であるか否かチェックする(Ｓ３１５）。なお、この実施形態における顔画像領域サイズは、顔画像の領域１０１ａ、１０２ａ、または顔画像の領域１０３ａ、１０４ａ、１０５ａの面積であって、図２（Ａ）、図３（Ａ）及び図４に示した実施例では顔画像領域サイズの平均値がしきい値Ａ以上であり、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）及び図５に示した実施例では顔画像領域サイズの平均値がしきい値Ａ未満である。
【００６８】
顔画像領域サイズの平均値がしきい値Ａ以上であった場合（Ｓ３１３：ＹＥＳ）は、焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置に移動すべくＡＦモータ２５を近位置駆動し（Ｓ３１５）、顔画像領域サイズの平均値がしきい値Ａ以上でなかった場合（しきい値Ａ未満であった場合）（Ｓ３１３：ＮＯ）は、焦点調節レンズ群Ｌ１を遠位置に移動すべくＡＦモータ２５を遠位置駆動する(Ｓ３１７）。そうして、焦点調節レンズ群Ｌ１が近位置または遠位置に達してＡＦモータ２５が停止するのを待ち（Ｓ３１９：ＮＯ、Ｓ３１９）、ＡＦモータ２５が停止したら（Ｓ３２１：ＹＥＳ）、リターンする（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００６９】
以上のフォーカスイニシャライズ処理により、顔画像領域サイズの平均値がしきい値Ａ以上であった場合は近位置が焦点サーチ処理のサーチ開始端となり（図４）、顔画像領域サイズの平均値がしきい値Ａ以上でなかった場合は遠位置が焦点サーチ処理のサーチ開始端となる（図５）。
【００７０】
なお、焦点調節レンズ群Ｌ１を近位置に移動したときは近位置がサーチ開始端、遠位置がサーチ終了端となり、逆に焦点調節レンズ群Ｌ１を遠位置に移動したときは遠位置がサーチ開始端、近位置がサーチ終了端となる。
【００７１】
『エリア決定処理』
次に、Ｓ２０７で実行されるエリア位置決定処理について、図１０に示したフローチャートを参照して説明する。まず、顔検出したかどうかチェックし（Ｓ４０１）、顔検出していない場合（Ｓ４０１：ＮＯ）は、焦点検出エリアとして、固定の３個の焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃを選択し（Ｓ４０７）、リターンする。顔検出していいた場合（Ｓ４０１：ＹＥＳ）は、顔検出位置情報を取得し（Ｓ４０３）、顔検出位置の中央になるように焦点検出エリア１８ａ乃至１８ｃを選択し（Ｓ４０５）、リターンする（ＲＥＴＵＲＮ）。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の焦点検出方法を適用したデジタルカメラの実施形態の主要構成をブロックで示す図である。
【図２】同デジタルカメラにより人物を撮影する際の人物位置と画面における人物像の関係を説明する図であって、（Ａ）は、２名の人物が近距離に位置している場合におけるそれらの人物の顔画像と画面との関係を示し、（Ｂ）は、３名の人物が遠距離に位置している場合におけるそれらの人物の顔画像と画面との関係を示した図である。
【図３】同デジタルカメラにおける顔画像と焦点検出エリアと画面との関係を説明する図であって、（Ａ）は図２（Ａ）の場合を、（Ｂ）は図２（Ｂ）の場合を、（Ｃ）は画面内に顔画像が存在しない場合の焦点検出エリアと画面との関係を説明する図である。
【図４】図２（Ａ）に示した場合の顔検出ＡＦモードによる処理の概要を説明する図であって、（Ａ）は図３（Ａ）同様の図、（Ｂ）、（Ｃ）は２名の人物に対する焦点検出の様子を示していて、横軸は焦点調節レンズ群のレンズ位置を、縦軸はコントラストを示す図、（Ｄ）は焦点調節レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図５】図３（Ａ）に示した場合の顔検出ＡＦモードによる処理の概要を説明する図であって、（Ａ）は図４（Ａ）同様の図、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は３名の顔画像に対する焦点検出の様子を示していて、横軸は焦点調節レンズ群のレンズ位置を、縦軸はコントラストを示す図、（Ｅ）は焦点調節レンズ群の移動軌跡を示す図である。
【図６】本発明を適用したデジタルカメラのＡＦ処理における表示手段の表示態様を示す図であって、（Ａ）はＡＦ処理開始時の表示、（Ｂ）は顔検出した場合のＡＦ処理中の表示、（Ｃ）は顔検出して合焦処理した後の表示を示す図である。
【図７】本実施形態のデジタルカメラにおけるメイン処理をフローチャートで示す図である
【図８】同メイン処理の中で実行される顔検出連続撮影処理の詳細をフローチャートで示す図である。
【図９】同顔検出連続撮影処理の中で実行される、フォーカスイニシャライズ処理をフローチャートで示す図である。
【図１０】同コントラストＡＦ処理中のエリア位置決定処理をフローチャートで示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１１ 撮像素子（撮像手段）
１２ 受光面
１３ 画像信号処理回路
１５ ＣＰＵ（顔検出手段、焦点検出手段）
１５ａ 内部ＲＡＭ
１７ モニタ（ＬＣＤ）
１８ 画面
１８ａ １８ｂ １８ｃ 焦点検出エリア
１９ メモリ制御回路
２１ 画像メモリ
２３ モータドライバ
２３ａ 近端原点センサ
２３ｂ 遠端原点センサ
２５ ＡＦモータ
２６ エンコーダ
２７ レンズ駆動機構
２８ ズームモータ
２９ ＥＥＰＲＯＭ（不揮発性メモリ）
１０１ １０２ １０３ １０４ １０５ 被写体
１０１ｉ １０２ｉ １０３ｉ １０４ｉ １０５ｉ 顔画像
１１１ １１２ １１３ １１４ １１５ 合焦フレーム
Ｌ ズームレンズ（撮像光学系）
Ｌ１ 焦点調節レンズ群
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点調節レンズ群を含む撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像した画像信号に基づいて顔画像を検出する顔検出手段と、
前記焦点調節レンズ群を光軸に沿って移動させながら異なる複数位置において前記撮像手段により撮像し、該撮像した複数位置における、前記検出した各顔画像に対応する画像信号に基づいて焦点状態を検出する焦点サーチを実行する焦点調節手段と、
前記顔検出手段が顔画像を検出した場合は、検出した顔画像の領域の平均値を求め、この平均値が所定値以上の場合は前記焦点調節手段に近位置から遠位置方向に前記焦点サーチ処理を実行させ、前記平均値が所定値未満の場合は前記焦点調節手段に遠位置から近位置方向に前記焦点サーチ処理を実行させる制御手段と、を備えたことを特徴とする顔検出機能を備えたカメラ。
【請求項２】
請求項１記載の顔検出機能を備えたカメラにおいて、前記顔検出手段が複数の顔画像を検出した場合は、前記制御手段は、前記焦点調節手段に、前記焦点サーチ処理において、前記検出した各顔画像の領域について焦点状態を検出して合焦レンズ位置を求めさせて、該求めた各合焦レンズ位置に前記焦点調節レンズ群を移動させて前記撮像手段に撮像させる顔検出機能を備えたカメラ。
【請求項３】
請求項２記載の顔検出機能を備えたカメラにおいて、前記制御手段は、前記焦点サーチ処理を終了したときの焦点調節レンズ群の位置に近い前記合焦レンズ位置から順番に前記焦点調節レンズ群を移動させて前記撮像手段に撮像させる顔検出機能を備えたカメラ。
【請求項４】
請求項２または３記載の顔検出機能を備えたカメラにおいて、前記所定値は、前記撮像光学系の焦点距離が長いほど大きくなるように焦点距離に応じて設定されている顔検出機能を備えたカメラ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の顔検出機能を備えたカメラにおいて、前記顔検出手段が顔検出しなかった場合は、前記焦点検出手段は、予め設定された焦点検出エリアについて焦点サーチする顔検出機能を備えたカメラ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載の顔検出機能を備えたカメラはさらに、前記撮像手段が撮像した画像を表示するモニタを備え、前記制御手段は、前記顔画像検出手段が顔画像を検出した顔画像に対応する焦点検出エリアを設定し、前記モニタは該焦点検出エリアを顔画像に重ねて表示する顔検出機能を備えたカメラ。
【請求項７】
請求項６記載の顔検出機能を備えたカメラにおいて、前記顔検出手段が検出した複数の顔画像に対応する合焦レンズ位置に前記焦点調節手段が前記焦点調節レンズ群を移動させて前記撮像手段が撮像するときは、前記制御手段は前記撮像する毎に合焦した顔画像を識別する表示を前記モニタに表示させる顔検出機能を備えたカメラ。
【請求項１】
焦点調節レンズ群を含む撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により撮像した画像信号に基づいて顔画像を検出する顔検出手段と、
前記焦点調節レンズ群を光軸に沿って移動させながら異なる複数位置において前記撮像手段により撮像し、該撮像した複数位置における、前記検出した各顔画像に対応する画像信号に基づいて焦点状態を検出する焦点サーチを実行する焦点調節手段と、
前記顔検出手段が顔画像を検出した場合は、検出した顔画像の領域の平均値を求め、この平均値が所定値以上の場合は前記焦点調節手段に近位置から遠位置方向に前記焦点サーチ処理を実行させ、前記平均値が所定値未満の場合は前記焦点調節手段に遠位置から近位置方向に前記焦点サーチ処理を実行させる制御手段と、を備えたことを特徴とする顔検出機能を備えたカメラ。
【請求項２】
請求項１記載の顔検出機能を備えたカメラにおいて、前記顔検出手段が複数の顔画像を検出した場合は、前記制御手段は、前記焦点調節手段に、前記焦点サーチ処理において、前記検出した各顔画像の領域について焦点状態を検出して合焦レンズ位置を求めさせて、該求めた各合焦レンズ位置に前記焦点調節レンズ群を移動させて前記撮像手段に撮像させる顔検出機能を備えたカメラ。
【請求項３】
請求項２記載の顔検出機能を備えたカメラにおいて、前記制御手段は、前記焦点サーチ処理を終了したときの焦点調節レンズ群の位置に近い前記合焦レンズ位置から順番に前記焦点調節レンズ群を移動させて前記撮像手段に撮像させる顔検出機能を備えたカメラ。
【請求項４】
請求項２または３記載の顔検出機能を備えたカメラにおいて、前記所定値は、前記撮像光学系の焦点距離が長いほど大きくなるように焦点距離に応じて設定されている顔検出機能を備えたカメラ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の顔検出機能を備えたカメラにおいて、前記顔検出手段が顔検出しなかった場合は、前記焦点検出手段は、予め設定された焦点検出エリアについて焦点サーチする顔検出機能を備えたカメラ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載の顔検出機能を備えたカメラはさらに、前記撮像手段が撮像した画像を表示するモニタを備え、前記制御手段は、前記顔画像検出手段が顔画像を検出した顔画像に対応する焦点検出エリアを設定し、前記モニタは該焦点検出エリアを顔画像に重ねて表示する顔検出機能を備えたカメラ。
【請求項７】
請求項６記載の顔検出機能を備えたカメラにおいて、前記顔検出手段が検出した複数の顔画像に対応する合焦レンズ位置に前記焦点調節手段が前記焦点調節レンズ群を移動させて前記撮像手段が撮像するときは、前記制御手段は前記撮像する毎に合焦した顔画像を識別する表示を前記モニタに表示させる顔検出機能を備えたカメラ。
【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２００８−２９９１６４（Ｐ２００８−２９９１６４Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４６５５８（Ｐ２００７−１４６５５８）
【出願日】平成１９年６月１日（２００７．６．１）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１日（２００７．６．１）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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