(57)【要約】【課題】撮影者の意図する主被写体に対して安定した焦点調節動作を実現できる焦点調節装置を提供する。【解決手段】顔検出処理回路１１３により映像信号から顔のような被写体が検出された場合、フォーカスレンズ１０５の駆動を基準駆動よりも増加させ、焦点信号の微小な変化を読み取ることにより、合焦位置の特定能力の向上させる。これにより、顔のようなコントラストが低い被写体であっても、焦点調節動作の応答性が向上し、合焦位置の検出までに多くの時間を要することなく、安定した焦点調節動作を実現する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮影して映像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段から得られる映像信号に基づいて撮影画面内の特定の被写体像を検出する検出手段と、前記映像信号から撮影画面の鮮鋭度を示す焦点信号を検出する手段と、前記焦点信号に応じて焦点調節部材を移動して焦点調節制御を行う自動焦点調節手段とを有する自動焦点調節装置であって、
前記自動焦点調節手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記焦点調節部材の制御を変更することを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項２】
前記検出手段により前記特定の被写体像が検出された場合には、前記特定の被写体像が検出されなかった場合に比べて、前記焦点調節部材の移動量を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調節装置。
【請求項３】
前記焦点調節部材の移動量は、前記焦点調節部材の単位時間当たりの移動量であることを特徴とする請求項２に記載の自動焦点調節装置。
【請求項４】
前記自動焦点調節手段は、前記検出手段により前記特定の被写体像が検出された場合の前記焦点調節部材の移動量を、前記検出手段から得られる前記特定の被写体像に対して前記焦点調節部材が合焦位置にあり、且つ前記焦点調節部材の合焦状態の駆動量と比べて、大きくすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置。
【請求項５】
前記自動焦点調節手段は、前記検出手段により前記特定の被写体像が検出された場合の前記焦点調節部材の移動量を、前記検出手段が前記特定の被写体像を検出する直前の前記焦点調節部材の駆動量に比べて、大きくすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の自動焦点調節装置。
【請求項６】
被写体を撮影して映像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段から得られる映像信号に基づいて撮影画面内の特定の被写体像を検出する検出手段と、前記映像信号から撮影画面の鮮鋭度を示す焦点信号を検出する手段と、前記焦点信号に応じて焦点調節部材を移動して焦点調節制御を行う自動焦点調節手段とを有する自動焦点調節装置の制御方法であって、
前記自動焦点調節手段が、前記検出手段の検出結果に基づいて前記焦点調節部材の制御を変更する工程を有することを特徴とする自動焦点調節装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラなどの撮像装置等に搭載される自動焦点調節装置及びその制御方法、に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ビデオカメラ等の自動焦点調節装置における自動焦点調節方式としては、例えば次のようなものがある。即ち、撮像素子等により被写体像を光電変換して映像信号を得て、この映像信号から画面の鮮鋭度を表す焦点信号を検出する。そして、その焦点信号が最大となるようにフォーカスレンズの位置を制御して自動焦点調節を行う方式（以下、ＴＶ−ＡＦ方式）が主流である。
【０００３】
しかしながら、このＴＶ−ＡＦ方式によって人物を撮影した場合には、撮影条件や被写体条件によってはピントが主被写体である人物ではなく、コントラストの高い背景に合ってしまうという問題点があった。
【０００４】
このような問題を解決するために、次のような、顔検出機能を有する撮像装置が知られている。例えば、認識された顔領域を含む焦点検出エリア（顔枠）を設定して焦点検出を行う手法（特許文献１）や、顔枠の大きさから被写体までの距離を推測して焦点検出を行う手法（特許文献２）などが提案されている。
【特許文献１】特開２００６−２２７０８０号公報
【特許文献２】特開２００６−２０１２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した顔検出機能を用いた焦点検出方法では、合焦位置の検出までの時間が問題となる。
【０００６】
一般的に、顔検出機能により検出された顔枠内の焦点信号はコントラストが低く最大値を検出しにくい。上記特許文献１の場合、検出された顔枠の中で、比較的コントラストの高い輪郭部分を用いて焦点検出を行っているが、被写体の向きや移動方向によっては、輪郭部分を、検出された顔枠内に常時捕らえることは厳しい。また、顔枠の大きさによっては、十分な輪郭部分の焦点信号が得られず、合焦位置の検出に多くの時間を費やしてしまう場合がある。
【０００７】
また、文献２においては、顔のサイズの精度により、合焦位置の検出までの時間に変化が生じてしまう。例えば、人物が横を向いた場合などは、顔の面積の変化により、顔枠のサイズが変化する場合がある。この場合、同じ距離であるにも関わらず、顔のサイズの変化から、被写体までの距離の変化が生じたと誤認識してしまう。よって、合焦位置の推測を誤り、焦点検出までに時間を費やしてしまう。また、写真やポスターなどの場合、実際の顔の大きさとは異なる比率で拡大することが可能であるため、被写体距離の誤推測を起こし、合焦位置の検出に多くの時間を費やしてしまう。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点に鑑み、顔などの特定の被写体に対して、焦点調節動作の応答性を向上させて、安定した焦点調節動作を実現することができる自動焦点調節装置及びその制御方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の自動焦点調節装置は、被写体を撮影して映像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段から得られる映像信号に基づいて撮影画面内の特定の被写体像を検出する検出手段と、前記映像信号から撮影画面の鮮鋭度を示す焦点信号を検出する手段と、前記焦点信号に応じて焦点調節部材を移動して焦点調節制御を行う自動焦点調節手段とを有する自動焦点調節装置であって、前記自動焦点調節手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記焦点調節部材の制御を変更することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の自動焦点調節装置の制御方法は、被写体を撮影して映像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段から得られる映像信号に基づいて撮影画面内の特定の被写体像を検出する検出手段と、前記映像信号から撮影画面の鮮鋭度を示す焦点信号を検出する手段と、前記焦点信号に応じて焦点調節部材を移動して焦点調節制御を行う自動焦点調節手段とを有する自動焦点調節装置の制御方法であって、前記自動焦点調節手段が、前記検出手段の検出結果に基づいて前記焦点調節部材の制御を変更する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、顔などの特定の被写体に対して、焦点調節動作の応答性を向上させて、安定した焦点調節動作を実現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
＜撮像装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る自動焦点調節装置が搭載されたビデオカメラ（撮像装置）の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態では、ビデオカメラについて説明するが、本発明は、デジタルスチルカメラ等、他の撮像装置への適用も可能である。
【００１４】
図１において、このビデオカメラは、光軸方向に、第１固定レンズ１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、第２固定レンズ１０４、及びフォーカスコンペンセータレンズ１０５が順次配置され、これらによって撮像光学系が構成される。変倍レンズ１０２は、光軸方向に移動して変倍を行うレンズである。フォーカスコンペンセータレンズ（以下、フォーカスレンズ）１０５は、変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能とフォーカシングの機能とを兼ね備えたレンズである。そして、フォーカスレンズ１０５の背部には、撮像素子１０６が配置されている。撮像素子１０６は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサにより構成される光電変換素子である。
【００１５】
さらに、このビデオカメラは、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１０７、カメラ信号処理回路１０８、表示装置１０９、記録装置１１０、ＡＦゲート１１１、焦点信号処理回路１１２、顔検出処理回路１１３、及びカメラ／ＡＦマイコン１１４を有している。
【００１６】
ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１０７は、撮像素子１０６の出力をサンプリング、ゲイン調整、デジタル化する回路である。カメラ信号処理回路１０８は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１０７からの出力信号に対して各種の画像処理を施して映像信号を生成する回路である。表示装置１０９は、カメラ信号処理回路１０８からの映像信号を表示する装置であり、記録装置１１０は、カメラ信号処理回路１０８からの映像信号を磁気テープ、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録する装置である。また、ＡＦゲート１１１は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１０７からの全画素の出力信号のうち焦点検出に用いられる領域の信号のみを通す回路である。
【００１７】
焦点信号処理回路１１２は、ＡＦゲート１１１を通過した信号から高周波成分や該高周波信号から生成した輝度差成分（ＡＦゲート１１１を通過した信号の輝度レベルの最大値と最小値の差分）等を抽出して焦点信号を生成する回路である。ここで、焦点信号は、撮像素子１０６からの出力信号に基づいて生成される映像の鮮鋭度（コントラスト状態）を表すものであるが、鮮鋭度は撮像光学系の焦点状態によって変化するので、結果的に撮像光学系の焦点状態を表す信号となる。
【００１８】
顔検出処理回路１１３（検出手段の一例）は、画像信号に対して公知の顔認識処理を施して撮影画面内の人物の顔領域を検出する回路であり、その検出結果をカメラ／ＡＦマイコン１１４に送信する。カメラ／ＡＦマイコン１１４は、上記検出結果に基づき、撮影画面内の顔領域を含む位置に、焦点検出に用いられる領域を追加するようにＡＦゲート１１１へ情報を送信する。
【００１９】
なお、上記公知の顔認識処理では、例えば、画像データで表される各画素の階調色から肌色領域を抽出し、予め用意する顔の輪郭プレートとのマッチング度で顔を検出する方法や、抽出された目、鼻、口等の顔の特徴点からパターン認識を行う方法等が知られている。
【００２０】
カメラ／ＡＦマイコン１１４は、焦点信号処理回路１１２の出力信号に基づいて、後述のフォーカスレンズ駆動源１１６を制御してフォーカスレンズ１０５を駆動するとともに、記録装置１１０へ画像記録命令を出力する。
【００２１】
また、このビデオカメラは、変倍レンズ駆動源１１５とフォーカスレンズ駆動源１１６を備えている。変倍レンズ駆動源１１５は、変倍レンズ１０２を移動させるためのアクチュエータ及びそのドライバを含み、フォーカスレンズ駆動源１１６はフォーカスレンズ１０５を移動させるためのアクチュエータ及びそのドライバを含む。変倍レンズ駆動源１１５及びフォーカスレンズ駆動源１１６は、ステッピングモータ、ＤＣモータ、振動型モータ及びボイスコイルモータ等のアクチュエータにより構成される。
【００２２】
＜焦点調節制御の概要＞
次に、カメラ／ＡＦマイコン１１４が実行する、本実施の形態における焦点調節制御の概要について、図２〜図６を用いて説明する。図２の一連の処理では、顔が検出された場合の顔検出開始から一定時間Ｎまでの間、顔検出フラグをセットする処理を行う。このフラグを後述の図４及び図５と図１０の処理において参照し、顔検出開始から一定時間の間、フォーカスレンズ１０５の駆動を変化させる。
【００２３】
図２は、本実施の形態における焦点調節制御の全体を示すフローチャートであり、主にＡＦ枠設定に関する処理が示されている。
【００２４】
図２において、まずステップＳ５０１では、焦点信号処理回路１１２より、ＴＶ−ＡＦ制御の基本となる焦点信号を取得するための固定のＡＦ（オートフォーカス）枠の位置と大きさを設定する。また、このとき、焦点信号処理回路１１２内のフィルタ係数を設定し、抽出特性の異なる複数のバンドパスフィルタを構築する。抽出特性とはバンドパスフィルタの周波数特性であり、ここでの設定とは焦点信号処理回路１１２内のバンドパスフィルタの設定値を変更することを意味する。
【００２５】
次のステップＳ５０２では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、顔検出処理回路１１３から顔検出処理結果の情報を取得する。以下、検出された顔の周辺に位置する領域を顔枠とする。但し、本実施の形態では、顔枠の抽出個数を最大１個として説明する。
【００２６】
続くステップＳ５０３では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、ステップＳ５０２で取得した情報から顔が検出されたか否かを判別し、検出された場合はステップＳ５０４へ遷移し、検出されない場合はステップＳ５１２へ遷移する。
【００２７】
ステップＳ５０４では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、検出された顔枠に固定のＡＦ枠を再設定する。ビデオカメラの場合、映像信号の垂直同期信号Ｖと同期し処理を行っているため、続くステップＳ５０５では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、前回の垂直同期信号Ｖでの被写体と今回の被写体とが同一かを判断する。その判断基準は、ＡＦ枠の位置の著しいズレなどを用いて判断することとする。
【００２８】
被写体が同一である場合は、ステップＳ５０９へ遷移し、同一でない場合、つまり、顔枠が切り替わった場合、または、新規に顔を検出した場合はステップＳ５０６へ遷移する。ステップＳ５０６では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、顔検出時間を検知するための顔検出時間カウンタを０にリセットし、ステップＳ５０７へ遷移する。ステップＳ５０７では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、顔を検出開始したことを表す顔検出フラグをセットする。
【００２９】
次のステップＳ５０８では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、顔検出時間カウンタをスタートし、続くステップＳ５０９では、顔検出時間カウンタの値がＮ未満かの判断を行う。この定数Ｎの設定は後述することとする。顔検出時間カウンタの値がＮ未満だった場合、ステップＳ５１０においてカメラ／ＡＦマイコン１１４は、顔検出時間カウンタの値を進める処理を行う。
【００３０】
一方、顔検出時間カウンタの値がＮ以上であった場合、顔検出開始後の一定時間経過したと判断し、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、ステップＳ５１１において、顔検出フラグをクリアする。また、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、ステップＳ５０３において、顔が検出されなかったと判断した場合は、ステップＳ５１２で顔検出フラグをクリアする処理を行い、さらにステップＳ５１３で、顔検出時間カウンタを０にリセットする。
【００３１】
以上の処理を終了し、ステップＳ５１４では、指定されたＡＦ枠の焦点信号を取得する。このとき、ＡＦ枠は、顔が検出されなかった場合には固定のＡＦ枠を用い、顔が検出された場合には顔領域のＡＦ枠を用いることとなる。
【００３２】
次のステップＳ５１５では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、ＴＶ−ＡＦ制御により焦点調節を行う。ここでの詳細な動作は図３を参照して説明する。その後、ステップＳ５０１へ戻る。
【００３３】
次に、図２のステップＳ５１５で実行されるＴＶ−ＡＦ制御の詳細な処理について、図３を参照して説明する。
【００３４】
図３は、図２のステップＳ５１５で実行されるＴＶ−ＡＦ制御の詳細を示すフローチャートである。
【００３５】
まずステップＳ６０１において、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、微小駆動モードであるかを判別し、微小駆動モードである場合はステップＳ６０２へ遷移し、微小駆動モードでない場合はステップＳ６０８へ遷移する。
【００３６】
ステップＳ６０２では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、微小駆動動作を行い、フォーカスレンズ１０５を所定の振幅で駆動し、合焦しているか、或いはどちらの方向に合焦点が存在するかを判別する。ここでの詳細な動作は図４及び図５で説明する。ステップＳ６０３では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、ステップＳ６０２の微小駆動動作によって合焦判別が成功したかどうかを判別し、成功した場合はステップＳ６０６へ遷移し、成功しない場合はステップＳ６０４へ遷移する。
【００３７】
ステップＳ６０４では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、ステップＳ６０２の微小駆動動作によって方向判別が成功したかどうかを判別する。そして、方向判別が成功した場合はステップＳ６０５へ遷移して山登り駆動モードへ移行し、成功しない場合はステップＳ５０１へ戻り、微小駆動モードを継続する。
【００３８】
ステップＳ６０６では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、合焦時の焦点信号レベルをカメラ／ＡＦマイコン１１４内のメモリに格納した後、ステップＳ６０７へ遷移して再起動判定モードへ移行する。
【００３９】
一方、ステップＳ６０８では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、山登り駆動モードであるかを判別し、そうである場合はステップＳ６０９へ遷移し、そうでない場合はステップＳ６１３へ遷移する。ステップＳ６０９では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、山登り駆動動作を行い、焦点信号が大きくなる方向へ所定の速度でフォーカスレンズ１０５を山登り駆動する。ここでの詳細な動作は図１０で説明する。
【００４０】
続くステップＳ６１０では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、ステップＳ６０９の山登り駆動動作によって焦点信号のピーク位置が発見されたかどうかを判別する。そうである場合はステップＳ６１１へ遷移し、そうでない場合はステップＳ５０１へ戻り山登り駆動モードを継続する。ステップＳ６１１では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、焦点信号がピークとなったフォーカスレンズ１０５の位置を目標位置に設定した後、ステップＳ６１２へ遷移して停止モードへ移行する。
【００４１】
一方、ステップＳ６１３では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、停止モードであるかを判別し、そうである場合はステップＳ６１４へ遷移し、そうでない場合はステップＳ６１６へ遷移する。ステップＳ６１４では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、フォーカスレンズ１０５が焦点信号のピークとなる位置に戻ったかどうかを判別する。そうである場合はステップＳ６１５へ遷移して微小駆動（合焦判別）モードへの移行し、そうでない場合はステップＳ５０１へ戻り停止モードを継続する。
【００４２】
一方、ステップＳ６１６では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、現在の焦点信号レベルとステップＳ６０６で保持した焦点信号レベルとを比較し、その変動量が所定値より大きいかどうかを判別する。ここで、変動量が大きいと判断され場合はステップＳ６１７へ遷移して微小駆動（方向判別）モードへの移行を行い、そうでない場合はステップＳ５０１へ戻り再起動判定モードを継続する。
【００４３】
＜微小駆動モードの詳細＞
次に、図３のステップＳ６０２で実行される微小駆動モードの詳細な処理について、図４及び図５を参照して説明する。
【００４４】
図４及び図５は、図３のステップＳ６０２で実行される微小駆動モードの詳細な処理を示すフローチャートである。
【００４５】
まずステップＳ７０１において、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、微小駆動の動作状態を示すカウンタが現在０であるかを判別し、そうである場合はステップＳ７０２へ遷移し、そうでない場合はステップＳ７０３へ遷移する。ステップＳ７０２では、フォーカスレンズ１０５が至近側にある場合の処理として、現在の焦点信号レベルを保持する。ここでの焦点信号は、後述のステップＳ７１０でフォーカスレンズ１０５が無限側にあるときに撮像素子１０６に蓄積された電荷から生成された映像信号によるものである。
【００４６】
ステップＳ７０３では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、現在のカウンタが１であるかを判別し、そうである場合はステップＳ７０４へ遷移し、そうでない場合はステップＳ７０９へ遷移する。
【００４７】
ステップＳ７０４では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、後述のステップＳ７０８でフォーカスレンズ１０５を駆動するための振動振幅及び中心移動振幅を演算し、続くステップＳ７０４Ａでは、顔検出フラグがセットされているかの確認を行う。顔検出フラグがセットされている場合は、顔検出開始後、一定時間内であるため、ステップＳ７０４Ｂにおいて、ステップＳ７０４の演算結果に係数Ｋをかけた値を演算結果とする。その値を、後述のステップＳ７０８で使用するフォーカスレンズ１０５を駆動するための振動振幅、中心移動振幅とする。なお、通常、これらの振幅は焦点深度内に設定されるのが一般的である。
【００４８】
前記ステップＳ７０４Ａに続くステップＳ７０５では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、ステップＳ７０２で保持した無限側の焦点信号レベルと後述のステップＳ７１０で保持した至近側の焦点信号レベルとを比較する。そして、前者が大きい場合はステップＳ７０６へ遷移し、後者が大きい場合はステップＳ７０７へ遷移する。
【００４９】
ステップＳ７０６では、振動振幅と中心移動振幅の和を駆動振幅とし、ステップＳ７０７では、振動振幅を駆動振幅とする。そしてその後のステップＳ７０８において、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、ステップＳ７０６またはステップＳ７０７で求めた駆動振幅に基づき、フォーカスレンズ１０５を無限方向へ駆動する。
【００５０】
一方、ステップＳ７０９では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、現在のカウンタが２であるかを判別し、そうである場合はステップＳ７１０へ遷移し、そうでない場合はステップＳ７１１へ遷移する。ステップＳ７１０では、フォーカスレンズ１０５が無限側にある場合の処理として、現在の焦点信号レベルを保持する。ここでの焦点信号は、ステップＳ７０２でフォーカスレンズ１０５が至近側にあるときに撮像素子１０６に蓄積された電荷から生成された映像信号によるものである。
【００５１】
ステップＳ７１１では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、後述のステップＳ７１５でフォーカスレンズ１０５を駆動するための振動振幅及び中心移動振幅を演算し、続くステップＳ７１１Ａでは、顔検出フラグがセットされているかの確認を行う。顔検出フラグがセットされている場合、顔検出開始後、一定時間内であるため、ステップＳ７１１Ｂにおいて、ステップＳ７１１の演算結果に係数Ｋをかけた値を演算結果とする。その値を、後述のステップＳ７１５で使用するフォーカスレンズ１０５を駆動するための振動振幅及び中心移動振幅とする。なお、通常、これらの振幅は焦点深度内に設定されるのが一般的である。
【００５２】
ステップＳ７１２では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、ステップＳ７１０で保持した至近側の焦点信号レベルと後述のステップＳ７０２で保持した無限側の焦点信号レベルとを比較する。前者が大きい場合はステップＳ７１３へ遷移し、後者が大きい場合はステップＳ７１４へ遷移する。
【００５３】
ステップＳ７１３では、振動振幅と中心移動振幅の和を駆動振幅とし、ステップＳ７１４では、振動振幅を駆動振幅とする。そしてその後のステップＳ７１５において、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、ステップＳ７１３またはステップＳ７１４で求めた駆動振幅に基づき、フォーカスレンズ１０５を至近方向へ駆動する。
【００５４】
そして、ステップＳ７１６において、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、現在、方向判別モードであるかを判別し、そうである場合はステップＳ７１７へ遷移し、そうでない場合はステップＳ７１９へ遷移する。ステップＳ７１７では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、所定回数連続して同一方向に合焦点が存在しているかを判別し、そうである場合はステップＳ７１８へ遷移し、そうでない場合はステップＳ７２１へ遷移する。ステップＳ７１８では、方向判別ができたものと判断する。
【００５５】
ステップＳ７１９では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、フォーカスレンズ１０５が所定回数同一エリアで往復しているかを判別し、そうである場合はステップＳ７２０へ遷移し、そうでない場合はステップＳ７２１へ遷移する。ステップＳ７２０では合焦判別できたものと判断する。
【００５６】
そしてその後のステップＳ７２１において、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、微小駆動の動作状態を示すカウンタが３であれば０に戻し、その他の値であればカウンタを加算する。
【００５７】
次に、上述した微小駆動モード時におけるフォーカスレンズ１０５の動作について、図６を参照して説明する。
【００５８】
図６は、微小駆動モードのフォーカスレンズ１０５動作を示す図である。なお、同図では、映像信号の垂直同期信号に合わせて、横軸に時間、縦軸にフォーカスレンズ１０５の位置を表している。
【００５９】
ラベルＡの時刻に撮像素子１０６に蓄積された電荷に対する焦点信号ＥＶＡは、時刻ＴＡでカメラ／ＡＦマイコン１１４に取り込まれる。ラベルＢの時刻に撮像素子１０６に蓄積された電荷に対する焦点信号ＥＶＢは、時刻ＴＢでカメラ／ＡＦマイコン１１４に取り込まれる。時刻ＴＣでは焦点信号ＥＶＡとＥＶＢを比較し、ＥＶＢが大きい場合のみ振動中心を移動する。なお、ここでのフォーカスレンズ１０５の移動は焦点深度を基準とし、画面で認識できない移動量に設定する。
【００６０】
＜本実施の形態の特徴を成す処理＞
図７は、固定のＡＦ枠と顔検出時のＡＦ枠（顔枠）の位置の一例を示した模式図であり、図８は、図７の例における顔枠と固定枠の焦点信号状態を示したグラフである。
【００６１】
微小駆動動作（図３のステップＳ６０２）の詳細である図４及び図５を用いた上述の説明は、理想的な評価値が得られた場合の微小駆動動作である。しかし、図７のように、顔検出によって得られた顔枠７０１をＡＦ枠とした場合には、図８に示すように、固定のＡＦ枠７０２の焦点信号に比べて、顔枠の焦点信号は緩やかなピークを持つ。
【００６２】
その理由として、顔は一般的にコントラストが低い被写体であるため、焦点信号が急峻なピークを持つことは少ない。よって、このような焦点信号を用いた上述の微小駆動による焦点検出を行った場合、焦点信号の十分な変化量が得られないため、合焦位置を特定できない場合がある。
【００６３】
そこで、本実施の形態の特徴である、顔検出時の一定時間においてフォーカスレンズ１０５の駆動量を変化させることにより、この問題を解決することができる。以下、本実施の形態の特徴を成す処理について、図９を参照して説明する。
【００６４】
図９は、図８の例における顔枠での焦点信号の変化を示したグラフである。
【００６５】
まず、図８のＡの部分にフォーカスレンズ１０５が位置していた場合について説明する。フォーカスレンズ１０５を無限／至近方向に微小駆動させた場合において、焦点信号の変動量は、図９の信号変動量ｄに示すように、小さくなる。これは、顔枠７０１のコントラストが低いことにより焦点信号の変化があまり得られないためである。この場合、焦点信号の変化が小さいことにより、現在のフォーカスレンズ１０５の位置が合焦位置であると誤認識してしまう可能性がある。
【００６６】
よって、顔のようなコントラストが低い被写体の場合、基準値よりも大きな振幅で無限／至近方向にフォーカスレンズ１０５を単位時間当たり移動させなくてはならないことが分かる。それを図示したのが図９の信号変動量ｄ’である。
【００６７】
非顔検出時の焦点信号の振幅（図９のＷ）を基準とした場合、顔検出時はそれより大きな振幅（図９のＷ’）でフォーカスレンズ１０５を単位時間当たり移動させることにより、焦点信号の微小な変化をも読み取ることが可能となる。このとき読み取られた焦点信号の変動量を用いることにより、フォーカスレンズ１０５の移動すべき方向が判り、顔のようなコントラストの低い被写体にでも、合焦可能となる。
【００６８】
但し、焦点信号検出のための振幅を増加させる時間は、フォーカスレンズ１０５の移動すべき方向を判別する処理を行うための一定時間で良い。その時間は、無限／至近方向の焦点信号値を少なくとも３サンプル取得する必要があるため、図２のステップＳ５０８及びステップＳ５０９で説明した顔検出時間カウンタはＮ＝５以上であることが望ましい。なお、具体的な定数Ｎは、十分な測定を繰り返し決定することとする。なお、顔検出時間カウンタは記録手段の一例であり、そのカウンタ数は、特定の被写体像の検出つまり顔検出からの経過時間に相当する。
【００６９】
また、図４のステップＳ７０４Ｂ及びステップＳ７１１Ｂの処理に用いられる、振幅の増加量を表す係数Ｋの決定方法は、  
顔検出時の振幅＝非顔検出時の振幅＊Ｋ＜焦点深度  
を満たすことが望ましい。
【００７０】
なお、本実施の形態の特徴となる、フォーカスレンズ１０５（焦点調節部材の一例）の駆動量についての説明は、基準を非顔検出時として顔検出時の増加量を例にあげて説明した。しかし、基準となる振幅量（つまり基準量）は、顔検出時における最適な振幅量を基準とするものでも良い。顔検出時における最適な振幅量とは、顔検出処理回路１１３から得られる顔領域に対してフォーカスレンズ１０５が合焦位置にあり、且つ合焦状態の振幅量である。また、基準となる振幅量は、顔検出される直前の振幅量でも構わない。つまり、顔検出処理回路１１３が顔領域を検出する直前のフォーカスレンズ１０５の駆動量であっても構わない。
【００７１】
＜山登り駆動モードの詳細＞
次に、本実施の形態における山登り駆動モード時の処理の詳細について説明する。
【００７２】
図１０は、図３のステップＳ６０９の山登り駆動モード時の詳細な処理を示すフローチャートである。
【００７３】
まずステップＳ８０１において、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、フォーカスレンズ１０５の駆動速度を設定する。次のステップＳ８０１Ａでは、顔検出フラグがセットされているかを判別し、セットされている場合はステップＳ８０１Ｂへ遷移する。
【００７４】
ステップＳ８０１Ｂでは、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、顔検出開始から一定時間内であるため、設定された駆動速度に定数Ｋ’を乗算する。これにより、合焦位置までの到達時間が短縮され、ＡＦの応答性が向上する。つまり、山登り駆動動作のスピード上げることができる。なお、定数Ｋ’の値は、十分な回数測定を行い、ボケの発生が無く、且つ、レンズの騒音などが発生しない定数Ｋ’を設定することとする。
【００７５】
その後のステップＳ８０２において、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、現在の焦点信号レベルが前回より増加しているかを判別し、そうである場合はステップＳ８０３へ遷移し、そうでない場合はステップＳ８０４へ遷移する。ステップＳ８０３では、ステップＳ８０１で設定した速度に基づき、フォーカスレンズ１０５を前回と同じ方向に山登り駆動する。
【００７６】
ステップＳ８０４では、焦点信号レベルがピークを越えて減少しているかどうかを判別し、そうである場合はステップＳ８０５へ遷移し、そうでない場合はステップＳ８０６へ遷移する。ステップＳ８０５では、カメラ／ＡＦマイコン１１４は、ピーク位置を発見したものと判断する。
【００７７】
ステップＳ８０６では、ステップＳ８０１で設定した速度に基づき、フォーカスレンズ１０５を前回と逆の方向に山登り駆動する。なお、山登り駆動モードでこのステップＳ８０６を繰り返している場合、被写体の焦点信号の変化量が十分に得られないためにフォーカスレンズ１０５がハンチング状態にあることを意味する。
【００７８】
次に、上述した山登り駆動モード時におけるフォーカスレンズ１０５の動作について、図１１を参照して説明する。
【００７９】
図１１は、本実施の形態における山登り駆動モード時のフォーカスレンズ１０５の動作を示したグラフである。
【００８０】
同図において、フォーカスレンズ１０５が図中のＡのように駆動している場合は焦点信号が増加しているため、同じ方向への山登り駆動を継続する。ここで、フォーカスレンズ１０５をＢの範囲で駆動すると焦点信号はピーク位置を越えて減少する。このとき、合焦点が存在するとして山登り駆動動作を終了し、フォーカスレンズ１０５をピーク位置まで戻した後、微小駆動動作に移行する。一方、Ｃのようにピーク位置を越えずに焦点信号が減少した場合は駆動すべき方向を間違えたものとして反転し、山登り駆動動作を継続する。
【００８１】
このように、ＴＶ−ＡＦ方式による焦点調節制御では、再起動判定→微小駆動→山登り駆動→停止→微小駆動→再起動判定を繰り返しながらフォーカスレンズ１０５を移動させることで、焦点信号が常に最大となるように合焦状態を維持する。このとき、顔検出がされていれば、山登り駆動動作に移行しやすくし、顔検出ができなければ顔検出ができているときに比べて山登り駆動動作に移行し難くすることが考えられる。
【００８２】
＜本実施の形態に係る利点＞
本実施の形態によれば、顔検出時の一定時間、フォーカスレンズ１０５の駆動を基準量より増加させるようにした。即ち、顔のような特定の被写体が検出された場合には、フォーカスレンズ１０５の駆動を基準量よりも増加させ、焦点信号の微小な変化を読み取るようにした。これにより、顔のような低コントラストの被写体であっても、フォーカスレンズ１０５の方向判別が可能になり、合焦までの時間を短縮することができる。
【００８３】
このようなことから、顔検出時の焦点調節動作の応答性が向上し、特に動画撮影時などにおいて、撮影者の意図する主被写体の人物に安定した焦点調節動作を実現することが可能になる。
【００８４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００８５】
第２の実施の形態に係る撮像装置は、前述した第１の実施の形態の図１で説明したものと同じである。以下では、主として本実施の形態と異なる部分について説明する。
【００８６】
図１において、焦点信号処理回路１１２は、ＡＦゲート１１１を通過した信号から高周波成分や該高周波信号から生成した輝度差成分等を抽出して第１の焦点信号を生成する。顔検出処理回路１１３は、撮影画面内の人物の顔領域を検出した結果をカメラ／ＡＦマイコン１１４へ送信する。カメラ／ＡＦマイコン１１４は、上記検出結果に基づき、撮影画面内の顔領域を含む位置に、焦点検出に用いられる領域を追加するようにＡＦゲート１１１へ情報を送信する。焦点信号処理回路１１２は、カメラ／ＡＦマイコン１１４より送信された情報を基にＡＦゲート１１１を通過した信号から、高周波成分や該高周波信号から生成した輝度差成分等を抽出して第２の焦点信号を生成する。
【００８７】
そして、本実施の形態では、上記第１の焦点信号と第２の焦点信号を重み付けし合成する。その合成された信号を第３の焦点信号とする。その理由として、顔検出処理回路１１３から決定される第２の焦点信号は、逐次変わる可能性があり、焦点信号の急激な変化が起こる場合があるからである。ただし、顔検出処理回路１１３により、顔が検出できなかった場合、第２の焦点信号の合成を行わないこととし、第１の焦点信号を用いて焦点調節制御を行うこととする。
【００８８】
以上のことを踏まえ、第２の焦点信号を重み付けし、第１の焦点信号に合成することで、第２の焦点信号の変化を吸収し、安定した焦点信号処理を行うことが可能となる。
【００８９】
なお、図２〜図１１で説明した焦点調節制御は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００９０】
［他の実施の形態］
なお、本発明の目的は、以下の処理を実行することによっても達成される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、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）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す処理である。
【００９１】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００９２】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、次のものを用いることができる。例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等である。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしても良い。
【００９３】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現される場合も本発明に含まれる。加えて、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００９４】
更に、前述した実施形態の機能が以下の処理によって実現される場合も本発明に含まれる。即ち、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行う場合である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】実施の形態に係るビデオカメラ（撮像装置）の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態における焦点調節制御の全体を示すフローチャートである。
【図３】ＴＶ−ＡＦ制御の詳細を示すフローチャートである。
【図４】微小駆動モードの詳細な処理を示すフローチャートである。
【図５】図４の続きのフローチャートである。
【図６】微小駆動モードのフォーカスレンズ１０５動作を示す図である。
【図７】固定のＡＦ枠と顔検出時のＡＦ枠（顔枠）の位置の一例を示した模式図である。
【図８】顔枠と固定枠の焦点信号状態を示したグラフである。
【図９】顔枠での焦点信号の変化を示したグラフである。
【図１０】山登り駆動モード時の詳細な処理を示すフローチャートである。
【図１１】実施の形態における山登り駆動モード時のフォーカスレンズ１０５の動作を示したグラフである。
【符号の説明】
【００９６】
１０１  第１固定レンズ
１０２  変倍レンズ
１０３  絞り
１０４  第２固定レンズ
１０５  フォーカスレンズ
１０６  撮像素子
１０８  カメラ信号処理回路
１０９  表示装置
１１２  焦点信号処理回路
１１３  顔検出処理回路
１１４  カメラＡＦマイコン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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