(57)【要約】【課題】  大きな演算負荷を必要とせずに、焦点調節中に被写体の移動に影響されない高精度な焦点調節を行うこと。【解決手段】  撮像素子（５）と、撮像素子から出力された画像信号に基づいて、焦点検出領域（３０３）を設定する設定手段（４１３）と、撮像素子から異なるタイミングで出力された２つの画像信号に基づいて、焦点検出領域の移動量を算出する算出手段（１５）と、焦点調節処理の実行の指示に応じて、撮像素子に設定する時間間隔を、第１の時間間隔から、該第１の時間間隔よりも短い第２の時間間隔に切り替えるとともに、設定手段による焦点検出領域の設定を行わないように制御する制御手段（１５）と、焦点調節処理の実行の指示に応じて、算出手段により算出された移動量に基づいて、焦点検出領域の位置を更新する更新手段と、焦点検出領域の画像信号に基づいて、焦点調節を行う焦点調節手段（３、１４、１５、１９）とを有する。【選択図】  図８
2015152742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系を介して入射した光を光電変換して、設定された時間間隔で画像信号を出力する撮像手段と、
前記撮像手段から出力された画像信号に基づいて、焦点状態を検出するために用いる領域を示す焦点検出領域を設定する設定手段と、
前記撮像手段から異なるタイミングで出力された２つの画像信号に基づいて、前記焦点検出領域の移動量を算出する算出手段と、
焦点調節処理の実行の指示に応じて、前記撮像手段に設定する時間間隔を、第１の時間間隔から、該第１の時間間隔よりも短い第２の時間間隔に切り替えるとともに、前記設定手段による前記焦点検出領域の設定を行わないように制御する制御手段と、
前記焦点調節処理の実行の指示に応じて、前記算出手段により算出された移動量に基づいて、前記焦点検出領域の位置を更新する更新手段と、
前記焦点検出領域の画像信号に基づいて、焦点調節を行う焦点調節手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記焦点調節処理の実行の指示に応じて、前記設定手段による前記焦点検出領域の設定から前記更新手段による前記焦点検出領域の位置の更新に切り替え、前記焦点調節処理の終了に応じて、前記更新手段による前記焦点検出領域の位置の更新から、前記設定手段による前記焦点検出領域の設定に戻すことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記焦点調節処理の終了に応じて、前記撮像手段に設定する時間間隔を、前記第２の時間間隔から、前記第１の時間間隔に戻すことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記設定手段は、前記撮像手段から出力された画像信号のうち、予め決められた第１の領域に含まれる前記画像信号に基づいて被写体の領域を検出し、該検出された被写体の領域内に、前記焦点検出領域を設定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。
【請求項５】
前記算出手段は、前記撮像手段から出力された画像信号のうち、前記焦点検出領域を含む予め決められた第２の領域の画像信号を用いて、前記焦点検出領域の移動量を取得することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記算出手段は、
前記異なるタイミングで出力された前記第２の領域の画像信号それぞれについて、予め決められた第１の方向の前記画像信号の特徴量を表す値を単位評価値として、前記第１の方向に直交する第２の方向に複数の前記単位評価値を取得して単位評価値群を得る取得手段と、
前記異なるタイミングで前記取得手段により得られた複数の単位評価値群の間で相関演算を行う相関演算手段と、
前記相関演算手段による前記相関演算の結果を用いて、前記移動量を算出する移動量算出手段と
を有することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記単位評価値は、前記画像信号の前記第１の方向の輝度のピーク値または積算値であることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記相関演算の結果の信頼性を判定する信頼性判定手段を更に有し、
前記信頼性が予め決められた信頼性よりも低い場合に、前記更新手段は、前記焦点検出領域の更新を行わないことを特徴とする請求項６または７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像手段から出力された画像信号から、予め決められた周波数の画像信号を抽出する抽出手段を更に有し、
前記焦点調節手段は、前記抽出手段により抽出された画像信号を用いて、焦点調節を行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記算出手段により算出された移動量を累積する累積手段を更に有し、
前記累積された移動量が予め決められた移動量よりも大きい場合に、前記更新手段は、前記焦点検出領域の更新を行わないことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記累積された移動量が予め決められた移動量よりも大きい場合に、前記制御手段は、前記設定手段に前記焦点検出領域の設定を行うように制御することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
撮像手段が、撮影光学系を介して入射した光を光電変換して、設定された時間間隔で画像信号を出力する撮像工程と、
設定手段が、前記撮像工程で出力された画像信号に基づいて、焦点状態を検出するために用いる領域を示す焦点検出領域を設定する設定工程と、
算出手段が、前記撮像工程で異なるタイミングで出力された２つの画像信号に基づいて、前記焦点検出領域の移動量を算出する算出工程と、
制御手段が、焦点調節処理の実行の指示に応じて、前記撮像手段に設定する時間間隔を、第１の時間間隔から、該第１の時間間隔よりも短い第２の時間間隔に切り替えるとともに、前記設定手段による前記焦点検出領域の設定を行わないように制御する制御工程と、
更新手段が、前記焦点調節処理の実行の指示に応じて、前記算出工程で算出された移動量に基づいて、前記焦点検出領域の位置を更新する更新工程と、
焦点調節手段が、前記焦点検出領域の画像信号に基づいて、焦点調節を行う焦点調節工程と
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影光学系により結像される被写体像を光電変換する撮像素子により取得される画像信号を使用して、焦点検出を行う撮像装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやビデオカメラにおいては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子からの出力信号を利用し、被写体のコントラスト評価値に応じた信号を検出して合焦させるコントラスト検出式のオートフォーカス（以下、ＡＦ）方法が広く用いられている。この方法では、フォーカスレンズを所定の移動範囲にわたって光軸方向に移動させながら被写体のコントラスト評価値を順次検出（ＡＦスキャン動作）し、コントラスト評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を合焦位置として検出する。
【０００３】
また、撮像素子からの出力信号を利用し、撮影範囲内に含まれる特徴量を用いて被写体の移動量を算出し、得られた移動量により焦点検出領域を設定し、ピントが合うように合焦制御を行う撮像装置が知られている。このような撮像装置によれば、撮影時の被写体の移動や撮影者の手振れなどの影響を低減しながら、合焦制御を行うことができる。
【０００４】
特許文献１には、焦点検出領域内において水平方向と垂直方向に輝度信号の積算値を算出し、これらを特徴量として用いて焦点検出領域を設定し、焦点検出領域を被写体の移動に追尾させる方法が開示されている。これにより、より精度よく焦点検出領域の設定を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３４０８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示されている被写体位置の検出方法は、以下のような課題があった。特許文献１に開示されている行毎や列毎の輝度信号の積分値を特徴量として、被写体の移動量を検出する方法は、積分値であるがゆえに、被写体情報にローパスフィルタがかかったようになり、精度の良い検出を行えない場合があった。
【０００７】
一方、各行や各列の輝度信号のピーク信号を特徴量として、被写体移動量を検出することも考えられる。しかしながら、輝度のピーク信号を用いた場合、飽和した際や領域内の輝度のピーク値の変化が乏しい場合には、被写体の移動量の検出精度が悪化してしまう。
【０００８】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、大きな演算負荷を必要とせずに、焦点調節中に被写体の移動に影響されない高精度な焦点調節を行うことを目的とする。
【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、本発明の撮像装置は、撮影光学系を介して入射した光を光電変換して、設定された時間間隔で画像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段から出力された画像信号に基づいて、焦点状態を検出するために用いる領域を示す焦点検出領域を設定する設定手段と、前記撮像手段から異なるタイミングで出力された２つの画像信号に基づいて、前記焦点検出領域の移動量を算出する算出手段と、焦点調節処理の実行の指示に応じて、前記撮像手段に設定する時間間隔を、第１の時間間隔から、該第１の時間間隔よりも短い第２の時間間隔に切り替えるとともに、前記設定手段による前記焦点検出領域の設定を行わないように制御する制御手段と、前記焦点調節処理の実行の指示に応じて、前記算出手段により算出された移動量に基づいて、前記焦点検出領域の位置を更新する更新手段と、前記焦点検出領域の画像信号に基づいて、焦点調節を行う焦点調節手段とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大きな演算負荷を必要とせずに、焦点調節中に被写体の移動に影響されない高精度な焦点調節を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態における焦点調節装置を有する撮像装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】第１及び第２の実施形態におけるスキャンＡＦ処理回路の構成と、ＣＰＵとの処理関係を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態におけるＡＦ動作手順を示すフローチャート。
【図４】第１及び第２の実施形態における焦点検出エリア（ＡＦ評価範囲）の設定について示した図。
【図５】第１及び第２の実施形態における焦点検出領域設定処理を示すフローチャート。
【図６】第１及び第２の実施形態における相対移動量の取得と焦点検出領域の設定処理を示すフローチャート。
【図７】第１及び第２の実施形態におけるラインピーク評価値の例を示す図。
【図８】第１及び第２の実施形態における被写体の位置情報の取得と相対移動量の取得のタイミングの一例を示す図。
【図９】変形例における被写体の位置情報の取得と相対移動量の取得のタイミングの一例を示す図。
【図１０】第２の実施形態におけるＡＦ動作手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における焦点調節装置を有する撮像装置の概略構成を示すブロック図である。撮像装置は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラを含む。しかしながら、本発明の撮像装置はこれらに限るものではなく、入射する光学像をエリアセンサなどの２次元配列された撮像素子を用いて光電変換により電気的な画像として取得するものであれば、本発明を適用することが可能である。
【００１４】
図１において、１は、例えばデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置である。ズームレンズ群２及び被写体像の焦点状態を調節するフォーカスレンズ群３は、撮影光学系を構成している。絞り４は撮影光学系を透過する光束の量を制御する。ズームレンズ群２、フォーカスレンズ群３、絞り４は、レンズ鏡筒３１内に構成される。
【００１５】
撮像素子５は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等に代表されるセンサで、複数の画素が２次元に配置され、撮影光学系を透過して結像された被写体像を光電変換する。撮像回路６は撮像素子５により光電変換された電気信号を受けて各種の画像処理を施すことにより所定の画像信号を生成する。Ａ／Ｄ変換回路７は撮像回路６により生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。
【００１６】
メモリ８はＡ／Ｄ変換回路７から出力されるデジタル画像信号を一時的に記憶するバッファメモリ等であり、例えばＶＲＡＭにより構成される。メモリ８に記憶されたデジタル画像信号のうち、撮像素子５の撮像領域の予め決められた一部領域から出力された画像信号をメモリ８から読み出して、ＣＰＵ１５を介して後述するスキャンＡＦ処理回路１４に入力することで、焦点検出を行うことができる。
【００１７】
Ｄ／Ａ変換回路９はメモリ８に記憶された画像信号を読み出してアナログ信号に変換するとともに、再生出力に適する形態の画像信号に変換する。画像表示装置１０は、Ｄ／Ａ変換回路９により変換された画像信号を表示する液晶表示装置（ＬＣＤ）等である。圧縮伸長回路１１は、メモリ８に一時記憶された画像信号を読み出して圧縮処理や符号化処理を施し、記憶用メモリ１２での記憶に適した形態の画像データにする。記憶用メモリ１２は、圧縮伸長回路１１により処理された画像データを記憶する。また、圧縮伸長回路１１は、記憶用メモリ１２に記憶された画像データを読み出して伸長処理や復号化処理を施し、再生表示等をするのに最適な形態の画像データにする。
【００１８】
記憶用メモリ１２としては様々な形態のものを適用することができる。例えば、装置に対して着脱可能なカード形状やスティック形状を有するフラッシュメモリ等の半導体メモリの他、ハードディスクやフレキシブルディスク等の磁気記憶媒体であってもよい。
【００１９】
ＡＥ処理回路１３はＡ／Ｄ変換回路７から出力される画像信号を用いて自動露出（ＡＥ）処理を行う。また、スキャンＡＦ処理回路１４はＡ／Ｄ変換回路７から出力される画像信号を用いて受けてオートフォーカス（ＡＦ）処理を行う。スキャンＡＦ処理回路１４は、撮像素子５の撮像領域の予め決められた一部領域（焦点検出領域）から出力された画像信号から特定周波数成分を抽出して、焦点状態を示す焦点評価値を算出する。また、スキャンＡＦ処理回路１４は、合焦位置の計算に用いる各種評価値を算出するが、これらの評価値については、図２を参照して詳細に後述する。
【００２０】
ＣＰＵ１５は撮像装置１の各構成の制御を行うものであり、演算用のメモリを内蔵している。ＣＰＵ１５は、スキャンＡＦ処理回路１４で算出される各種評価値を用いて、合焦位置の計算を行う。タイミングジェネレータ（ＴＧ）１６は所定のタイミング信号を発生する。１７はＣＣＤドライバであり、ＴＧ１６からのタイミング信号に基づいて、撮像素子５を駆動する。
【００２１】
第１モータ駆動回路１８は、ＣＰＵ１５の制御に基づいて絞り駆動モータ２１を駆動することで絞り４を駆動する。ＣＰＵ１５は、スキャンＡＦ処理回路１４で算出される焦点評価値を用いて、第２モータ駆動回路１９を通じてフォーカス駆動モータ２２を駆動することでフォーカスレンズ群３を駆動する。また、第３モータ駆動回路２０は、ＣＰＵ１５の制御に基づいてズーム駆動モータ２３を駆動することでズームレンズ群２を駆動する。
【００２２】
操作スイッチ２４は各種のスイッチ群からなり、例えば、主電源スイッチ、撮影動作（記憶動作）等を開始させるレリーズスイッチ、再生スイッチ、ズームスイッチ、ＡＦ評価値信号のモニターへの表示をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ等を含む。主電源スイッチは、撮像装置１を起動させ、電源供給を行うためのものである。また、レリーズスイッチは、撮影動作に先立って行われるＡＥ、ＡＦ処理などの撮影準備を開始させる指示信号を発生する第１ストローク（ＳＷ１）と実際の露光動作を開始させる指示信号を発生する第２ストローク（ＳＷ２）との二段スイッチにより構成される。再生スイッチは再生動作を開始させ、ズームスイッチは撮影光学系のズームレンズ群２を移動させズームを行わせる。
【００２３】
ＥＥＰＲＯＭ２５は電気的に書き換え可能な読み出し専用メモリで、各種制御等を行うプログラムや各種動作を行わせるために使用するデータ等が予め記憶されている。２６は電池、２８はフラッシュ発光部、２７はフラッシュ発光部２８の閃光発光を制御するスイッチング回路、２９はＡＦ動作のＯＫ／ＮＧを表示するためのＬＥＤなどの表示素子である。
【００２４】
被写体検出回路３０は、Ａ／Ｄ変換回路７から出力された画像信号を用いて被写界中から顔検出を行い、検出した一つまたは複数の顔情報（位置・大きさ・信頼度・顔の向き・顔の検出数）をＣＰＵ１５に送る。なお、顔の検出方法は、本発明の主眼点ではないため詳細な説明は省略する。
【００２５】
次に、図２を参照して、ＣＰＵ１５及びスキャンＡＦ処理回路１４を用いて算出される各種ＡＦ用評価値について説明する。図２は、スキャンＡＦ処理回路１４の構成と、ＣＰＵ１５との処理関係を示すブロック図である。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換回路７で変換されたデジタル信号が、スキャンＡＦ処理回路１４に入力されると、ＡＦ評価用信号処理回路４０１で、輝度信号Ｙへの変換と、低輝度成分を強調して高輝度成分を抑圧するガンマ補正処理が施される。そして、処理された信号に基づいて、Ｙピーク評価値、Ｙ積分評価値、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値、全ライン積分評価値、領域ピーク評価値、ラインピーク評価値を算出する。以下、各評価値の算出方法について説明する。
【００２７】
まず、Ｙピーク評価値の算出方法について説明する。ＡＦ評価用信号処理回路４０１によりガンマ補正された輝度信号Ｙは、ラインピーク検出回路４０２へ入力され、領域設定回路４１３によって設定されたＡＦ評価範囲内で水平ライン毎のラインピーク値（Ｙラインピーク値）が求められる。ラインピーク検出回路４０２の出力は垂直ピーク検出回路４０５に入力されて、ＡＦ評価範囲内で垂直方向にピークホールドが行われ、Ｙピーク評価値が生成される。Ｙピーク評価値は、高輝度被写体や低照度被写体の判定に有効である。
【００２８】
なお、領域設定回路４１３が設定することのできるＡＦ評価範囲は複数種類があり、ＡＦ評価範囲の詳細、及び、どの種類のＡＦ評価範囲が設定されるかについては後述する。
【００２９】
次に、Ｙ積分評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Ｙは水平積分回路４０３へ入力され、ＡＦ評価範囲内で水平ライン毎の輝度信号Ｙの積分値が求められる。水平積分回路４０３の出力は垂直積分回路４０６に入力されて、ＡＦ評価範囲内で垂直方向に積分が行われ、Ｙ積分評価値が生成される。Ｙ積分評価値からは、ＡＦ評価範囲内全体の明るさを判断することができる。
【００３０】
次に、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Ｙは、ラインピーク検出回路４０２に入力され、ＡＦ評価範囲内で水平ライン毎のＹラインピーク値が求められると共に、ライン最小値検出回路４０４にも入力され、ＡＦ評価範囲内で水平ライン毎の輝度信号Ｙの最小値が検出される。検出された水平ライン毎の輝度信号ＹのＹラインピーク値及び最小値は減算器に入力され、（ラインピーク値−最小値）を計算した上で、差が垂直ピーク検出回路４０７に入力される。垂直ピーク検出回路４０７は、ＡＦ評価範囲内で垂直方向にピークホールドを行い、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値が生成される。Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値は、低コントラスト・高コントラストの判定に有効である。
【００３１】
次に、領域ピーク評価値の算出方法について説明する。ガンマ補正された輝度信号Ｙは、ＢＰＦ４０８に通すことによって特定の周波数成分が抽出され焦点信号が生成される。この焦点信号はラインピーク検出回路４０９へ入力され、ＡＦ評価範囲内で水平ライン毎のラインピーク値を求める。求めたラインピーク値は、垂直ピーク検出回路４１１によってＡＦ評価範囲内でピークホールドされ、領域ピーク評価値が生成される。領域ピーク評価値は、ＡＦ評価範囲内で被写体が移動しても変化が少ないので、合焦状態から再度合焦点を探す処理に移行するための再起動判定に有効である。
【００３２】
次に、全ライン積分評価値の算出方法について説明する。領域ピーク評価値と同様に、ラインピーク検出回路４０９は、ＡＦ評価範囲内で水平ライン毎のラインピーク値を求める。次に、ラインピーク値を垂直積分回路４１０に入力し、ＡＦ評価範囲内で垂直方向に全水平走査ライン数について積分して全ライン積分評価値を生成する。高周波全ライン積分評価値は、積分の効果でダイナミックレンジが広く、感度が高いので、合焦位置の検出を行うためのＡＦのメインの評価値として有効である。なお、本実施形態では、デフォーカス状態に応じて評価値が変化し、焦点調節に用いる全ライン積分評価値を焦点評価値と称する。
【００３３】
次に、ラインピーク評価値の算出方法について説明する。領域ピーク評価値と同様に、ラインピーク検出回路４０９は、ＡＦ評価範囲内で水平ライン毎（第１の方向）のラインピーク値（単位評価値）を求める。次に、ラインピーク値をラインピーク保持回路４１２に入力して、ＡＦ評価範囲内で垂直方向（第１の方向に直交する第２の方向）に全水平走査ライン数についてラインピーク値を記憶し、ラインピーク評価値（単位評価値群）を生成する。ラインピーク評価値は、ＡＦ評価範囲内の行毎の特定の周波数成分の情報のピーク値の分布状態を示しており、本実施形態では、被写体位置の垂直方向の変化を検出するために用いる。
【００３４】
なお、被写体の位置情報の変化を検出するために、Ｙ積分評価値の算出過程で計算される行毎の輝度信号Ｙの積分値を用いて、被写体位置の垂直方向の変化を検出することも考えられる。しかしながら、行毎の輝度信号Ｙの積分値は、積分値であるがゆえに、被写体情報にローパスフィルタがかかったようになり、精度の良い検出を行えない場合がある。また、各行の輝度信号Ｙのピーク信号を用いて被写体位置情報を検出することも考えられる。しかしながら、輝度信号Ｙのピーク信号は、飽和した際や垂直方向の輝度のピークの変化が乏しい場合には、被写体位置情報の検出精度が悪化してしまう。
【００３５】
これに対し、本実施形態では、ラインピーク評価値として各行の特定の周波数成分の情報のピーク値を用いるため、各行の被写体の特徴量を精度よく検出することができる。また、輝度信号Ｙが飽和した際でも、輝度変化のある輪郭から情報を取得するため、被写体情報を得ることができる。また、垂直方向の輝度のピークの変化が乏しい場合にも、輝度変化のある輪郭形状が変化していれば、被写体情報を得ることができる。
【００３６】
本実施形態では、ラインピーク評価値として各行の特定の周波数成分の情報のピーク値を用いたが、各行の特定の周波数成分の情報の積算値を用いてもよい。被写体の水平方向の移動に対して変動する懸念があるが、よりＳ／Ｎ比の大きい情報を取得することができる。
【００３７】
本実施形態では、水平方向にＡＦ評価を行う際に、ラインピーク評価値に基づき、被写体の垂直方向の位置の変化を検出し、焦点検出領域の更新を行う。焦点検出領域の更新は、言い換えると、上述の全ライン積分評価値の算出の際にラインピーク値を積分する範囲の更新に等しい。
【００３８】
一方で、ラインピーク評価値の所定の領域を積分したものが、全ライン積分評価値となり、その焦点評価値は、合焦位置の検出に用いられる。そのため、ラインピーク評価値により被写体の移動量を検出することは、焦点評価値という情報を構成する特徴量を直接的に使用していることになり、被写体移動量検出や合焦位置検出の精度向上につながる。また、焦点評価値を算出する過程で得られるラインピーク値を用いてラインピーク評価値を構成しているため、演算量を大きく増やすことなく、被写体の移動量の検出を行うことができる。
【００３９】
領域設定回路４１３は、ＣＰＵ１５により設定された画面内の所定の位置にある信号を選択するためのＡＦ評価範囲用のゲート信号を生成する。ゲート信号は、ラインピーク検出回路４０２、水平積分回路４０３、ライン最小値検出回路４０４、ラインピーク検出回路４０９、垂直積分回路４０６、４１０、垂直ピーク検出回路４０５、４０７、４１１の各回路に入力される。そして、各焦点評価値がＡＦ評価範囲内の輝度信号Ｙで生成されるように、輝度信号Ｙが各回路に入力するタイミングが制御される。また、詳細は後述するが、領域設定回路４１３はＡＦ評価範囲として複数の領域のゲート信号を生成可能であり、上述したそれぞれの回路に、複数の領域のゲート信号のいずれかを設定することが可能である。
【００４０】
ＣＰＵ１５内のＡＦ制御部１５１は、Ｙピーク評価値、Ｙ積分評価値、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値、領域ピーク評価値を取り込む。そして第２モータ駆動回路１９を通じてフォーカス駆動モータ２２を制御し、フォーカスレンズ群３を光軸方向に移動させてＡＦ制御を行う。
【００４１】
第１の実施形態では、各種のＡＦ用評価値を水平ライン方向に算出する構成としたが、水平方向、垂直方向のいずれか、もしくは両方の方向で算出すればよい。
【００４２】
次に、図３のＡＦ動作のフローチャート及び図４を参照しながら、第１の実施形態の電子カメラにおける被写体検出を用いた焦点調節処理（ＡＦ動作）について説明する。
【００４３】
Ｓ１では、被写体検出回路３０から得られる人物の顔などの被写体情報（位置、大きさ、被写体の検出数）に基づき主被写体判定を行い、焦点検出領域を設定する。焦点検出領域の設定は、スキャンＡＦ処理回路１４内の領域設定回路４１３が行う。
【００４４】
ここで、図４を参照しながら本第１の実施形態における焦点検出領域の設定方法の特徴について説明する。図４（ａ）に示すように、被写体検出回路３０により検出した画面内における被写体の検出領域の内部に焦点検出領域を設定する。図４（ａ）の撮影画面５００は撮像素子５の画素領域と対応し、スキャンＡＦ処理回路１４は、図中Ｘ方向をＡＦ評価方向として、コントラスト情報を焦点評価値として算出する。
【００４５】
撮影画面５００内の人物３００に対して、被写体の位置情報を取得する領域である位置情報取得領域３０１（第１の領域）として設定する。図４では、位置情報取得領域３０１は、撮影画面５００よりも小さい場合を示しているが、撮影画面５００と等しくてもよい。図４では、事前に被写体の存在する位置について情報を有する場合に、その情報を参照して設定した領域の例を示している。
【００４６】
また、同様に、被写体の所定時間内の相対移動量情報を取得する領域である移動量情報取得領域３０２（第２の領域）を設定する。位置情報取得領域３０１が移動量情報取得領域３０２を含むように設定する。このようにして設定された移動量情報取得領域３０２は、ラインピーク検出回路４０９及びラインピーク保持回路４１２に設定される。
【００４７】
被写体検出領域３０４は、被写体検出回路３０により位置情報取得領域３０１内で検出された被写体の位置、大きさ、傾きなどを表す領域である。そして、被写体検出領域３０４の内側に焦点検出領域３０３を設定する。これは、被写体の輪郭部が焦点検出領域３０３の内部に存在すると、背景の絵柄の影響を受けるためである。ただし、被写体の大きさが小さい場合などは、被写体検出領域３０４と焦点検出領域３０３を同じ大きさにしたり、より大きくしたりしてもよい。各々の領域で得られる情報の使用方法の詳細については、後述する。このようにして設定された焦点検出領域３０３は、垂直積分回路４１０をはじめとする、ラインピーク検出回路４０９とラインピーク保持回路４１２以外の回路に設定される。
【００４８】
第１の実施形態では、後述するが、移動量情報取得領域３０２で得られたラインピーク評価値を用いて、被写体の移動量の検出を行う。この際に検出される移動量の移動方向は垂直方向である。この移動量を用いて焦点検出領域３０３の設定を行うため、焦点検出領域３０３が水平方向に余計な情報を得ることが無いように、移動量情報取得領域３０２を設定する必要がある。第１の実施形態では、図４（ａ）に示すように、移動量情報取得領域３０２は、焦点検出領域３０３とＸ方向の大きさが概ね等しい領域となるように設定している。ただし、被写体が水平方向に移動することも考えられるため、焦点検出領域３０３に対する移動量情報取得領域３０２のＸ方向の大きさは、適宜変更してもよい。被写体の移動が大きいことが検出されている場合などには、Ｘ方向により大きめに移動量情報取得領域３０２を設定すればよい。
【００４９】
図４（ｂ）は、図中Ｙ方向をＡＦ評価方向とした場合の移動量情報取得領域３０２を示している。上述した理由から、移動量情報取得領域３０２は、焦点検出領域３０３とＹ方向の大きさが概ね等しい領域となるように設定している。このように、ＡＦ評価方向に合わせて、移動量情報取得領域３０２を変更して設定してもよい。なお、被写体移動量の検出方法の詳細は後述する。
【００５０】
また、Ｓ１における処理の詳細については、図５を用いて後述する。Ｓ２では、Ｓ１で設定した被写体検出領域３０４を、撮影者に報知するためＬＣＤ１０に表示する。表示する領域の大きさは、撮影者の視認しやすさなどを考慮して、適宜、適切な大きさ、形状、配色にして表示を行う。
【００５１】
Ｓ３で、焦点調節処理を含む撮影準備開始の実行を指示するすレリーズスイッチのＳＷ１のオン／オフを検出する。Ｓ３でＳＷ１のオンが検出されない場合は、Ｓ１に戻り、焦点検出領域の設定を随時行う。一方、Ｓ３でＳＷ１のオンが検出されるとＳ４に進み、フレームレート切替処理を行う。焦点調節の制御を高速に行うため、Ｓ３以前に行っていた時間間隔（第１の時間間隔）よりも短い時間間隔（第２の時間間隔）で焦点検出データを取得できるように撮像素子５の駆動を切り替える。これに応じてＬＣＤ１０に表示しているライブビュー表示も第２の時間間隔で得た画像データを用いて行う。なお、ライブビュー表示の時間間隔は、第２の時間間隔で行ってもよいし、画像データを間引いたり加算したりして第１の時間間隔のまま行ってもよい。
【００５２】
次に、Ｓ５で、所定の方向に所定の速度で、フォーカスレンズ群３の駆動を開始し、ＡＦスキャン（焦点検出動作）を行う。ＡＦスキャンでは、フォーカスレンズ群３をスキャン開始位置からスキャン終了位置まで所定量ずつ移動させながら、各フォーカスレンズ位置において、スキャンＡＦ処理回路１４から得られる各種評価値をＣＰＵ１５へ記憶していく。スキャン終了位置は、例えば、フォーカスレンズ群３の駆動可能範囲の端に設定すればよい。また、以前の焦点調節結果から現在のフォーカスレンズ群３の位置近傍で合焦可能と判断される場合には、現在の位置から所定量駆動した位置に設定すればよい。また、フォーカスレンズ群３の駆動は、各種評価値を取得中、駆動を継続してもよいし、停止させてもよい。
【００５３】
次に、Ｓ６で撮像素子５から出力された信号に基づいて得られるラインピーク保持回路４１２から出力されるラインピーク評価値を用いて、被写体の相対移動量の取得と焦点検出領域３０３の設定を行う。本第１の実施形態では、ＳＷ１オン以前に被写体の位置情報を用いて焦点検出領域３０３を設定した後、取得時刻の異なる撮像素子５からの信号を用いて被写体の相対移動量を検出し、焦点検出領域３０３の更新を行う。
【００５４】
顔検出や２次元のパターンマッチングなどの被写体の位置情報の取得は、演算量が大きく、演算に時間がかかる。一方で、焦点調節の高速化のため、フレームレートを高速に切り替えると、短い時間間隔（第２の時間間隔）で各種ＡＦ用評価値の演算は行われる。その際、各種ＡＦ用評価値の演算対象となる焦点検出領域３０３の更新がされず、過去の被写体位置情報による焦点検出領域３０３で焦点検出を行うと、被写体位置の変化や撮影者の手振れなどの影響により、焦点検出精度が悪化する。本第１の実施形態では、フレームレートを高速に切り替えた後も、焦点検出領域３０３を適切に設定するために、被写体の相対移動量の算出を行い、その情報を用いて、焦点検出領域３０３の更新を行う。これにより、ＡＦスキャン動作中の被写体の動きや撮影者の手振れなどの影響を低減し、高精度な焦点検出を行うことができる。なお、Ｓ６で行う処理の詳細は、図６を参照して後述する。
【００５５】
次に、Ｓ７で、スキャンＡＦ処理回路１４により上述した各種ＡＦ用評価値を算出し、Ｓ８に進む。Ｓ８では、焦点評価値が以前取得した値に対して、所定量以上減少したか否かを判定する。所定量以上減少していない場合は、焦点評価値のピーク（極大値）を検出できていないとして、Ｓ１４に進む。Ｓ１４では、事前に設定されたスキャン終了位置であるか否かを判定し、スキャン終了位置に到達していない場合は、ＡＦスキャンを継続するため、Ｓ５に戻る。一方で、スキャン終了位置に到達した場合には、Ｓ１５に進み、焦点検出不可能と判断し、予め定められた位置へフォーカスレンズ群３を移動する。予め定められた位置は、被写体の存在確率が高い位置や人物の顔の大きさから想定される被写体距離を用いて設定されればよい。次に、Ｓ１６では、ＬＣＤ１０の画像表示部に、非合焦枠を表示してＳ１３に進む。ここで、非合焦枠とは非合焦時に画像領域内で被写体の存在する領域または所定の領域に表示する枠であり、非合焦であるという状態が判別しやすいように合焦枠とは異なる色の枠（例えば黄色など）を設定する。
【００５６】
Ｓ８で、焦点評価値が以前取得した値に対して所定量以上減少している場合には、焦点評価値のピークを検出したとして、Ｓ９に進む。Ｓ９では、フォーカスレンズ群３の位置と焦点評価値の関係から補間計算などを行い、焦点評価値が極大値をとるフォーカスレンズ群３の位置を算出する。更に、極大値近傍の焦点評価値の変化曲線の信頼性を評価する。この信頼性評価では、求められた焦点評価値が、被写体の光学像が撮像素子上に結像したために極大値をとったのか、その他の外乱により極大値をとったのかを判定する。
【００５７】
合焦判定の詳細な方法としては、例えば、特開２０１０−０７８８１０号公報の図１０から図１３で説明されているような方法を用いることができる。つまり、合焦状態を示す焦点評価値が山状になっているか否かを、焦点評価値の最大値と最小値の差、一定値（ＳｌｏｐｅＴｈｒ）以上の傾きで傾斜している部分の長さ、及び傾斜している部分の勾配から判断することで、合焦判定を行うことができる。
【００５８】
次に、Ｓ１０で、検出した焦点評価値の極大値が信頼性の高い合焦位置であるか否かを判定する。焦点評価値の信頼性が低い場合には、Ｓ１４に戻り焦点調節を継続する。一方で、焦点評価値の信頼性が高く、合焦位置として適切であると判定された場合には、Ｓ１１に進み、算出された合焦位置にフォーカスレンズ群３を駆動する。次に、Ｓ１２に進み、ＬＣＤ１０の画像表示部に、合焦枠を表示する。ここで、合焦枠とは画像領域内でどこの領域が合焦しているかを示すための枠である。例えば、顔が合焦している場合は顔の領域に枠を表示する。また、合焦しているという状態が判別しやすいように枠に合焦を示す色（例えば緑色など）をつけて表示する。
【００５９】
合焦表示を終えるとＳ１３に進み、フレームレートを第２の時間間隔から第１の時間間隔に変更する。この処理の目的は、合焦後まで、時間間隔の短い第２の時間間隔で撮像素子５の駆動を行うと電力消費が大きいためである。フレームレートの切替を終えるとＡＦ動作を終了する。
【００６０】
図３のＳ２で行う焦点検出領域の表示は、事前に取得された被写体の位置情報に基づき表示し、ＡＦスキャン中には更新しない例を上述した。これは、焦点調節時間が十分に短い場合には、焦点検出領域の表示位置の更新を行わなくても、撮影者に対して違和感がないためである。ただし、被写体の移動速度が大きい場合には、上述の通り、ＡＦスキャン中に被写体の相対移動量情報に基づき焦点検出領域も移動する。その際、焦点検出領域の表示を更新してもよい。このように構成することにより、処理内容は増えるが、常に被写体の移動に追従した焦点検出領域の表示を行うことができる。
【００６１】
次に、図５を参照しながら図３のＳ１における焦点検出領域設定処理について説明する。ここでは、図４で示した状況に対して、各種の検出領域を設定する。
【００６２】
まず、Ｓ１０１で、被写体検出回路３０を用いて被写体の位置などの情報を取得するための領域である位置情報取得領域３０１の設定を行う。ここでは、事前の被写体位置情報が無い場合には、撮影画面５００全体を位置情報取得領域として設定する。事前に被写体位置情報を有しており、被写体の変化が少ないと判断される状況では、事前の被写体位置情報を鑑みて、位置情報取得領域３０１を設定する。なお、事前の被写体位置情報として、後述する相対移動量の情報を累積した情報を用いてもよい。また、本実施形態では、ＡＦ中は相対移動量に基づいて焦点検出領域３０３を更新するが、相対移動量を検出する度に累積した累積相対移動量を算出し、累積相対移動量を用いて次回の位置情報取得領域３０１を設定してもよい。被写体位置情報と累積相対移動量の両方を用いる場合には、被写体位置情報を取得する度に、累積相対移動量をリセットする。
【００６３】
次に、Ｓ１０２では被写体検出回路３０から、検出した被写体情報（検出数、位置、大きさ、傾き）を取得し、Ｓ１０３へ進む。Ｓ１０３では、顔の数をカウントする変数ｉを０に初期化し、Ｓ１０４へ進む。Ｓ１０４では、検出された被写体検出領域３０４に対する焦点検出領域３０３の大きさを算出する。
【００６４】
一般に、人の顔においては、毛髪、眉毛、目など黒色部や、鼻や口などの開口による印影部のコントラストが高く、焦点評価値は大きくなる。そのため、焦点検出領域３０３に、こういった高コントラスト部を含むように設定することが望ましい。
【００６５】
また、顔部と背景のコントラストが高い場合にも、顔輪郭部の焦点評価値は大きくなる。しかしながら、顔の輪郭を焦点検出領域３０３が含む場合には、背景の影響による遠近競合が発生する場合がある。このような顔とその周囲の背景を含む焦点検出領域３０３における遠近競合としては、遠方の背景の絵柄にピントが合ってしまう場合や、顔の輪郭部である耳付近にピントが合い撮影者が意図する人物の目周辺にピントが合わない場合などが考えられる。
【００６６】
そのため、焦点検出領域３０３として顔の輪郭を含まないような領域を設定することで、ＡＦスキャン中に顔が動いた場合にも顔の輪郭が焦点評価値に与える影響を低減することができる。但し、顔の大きさが所定の大きさより小さい場合には、その限りではない。顔が小さい場合には、撮影距離が比較的遠いことが想定され、被写界深度が深くなることが考えられる。また、焦点検出領域内の情報量のＳ／Ｎ比の悪化も懸念される。これらの状況を鑑みて、適宜、顔の輪郭も含むように焦点検出領域３０３を設定すればよい。
【００６７】
上述したようにして顔の位置、大きさ、傾きの情報に基づいて、ｉ番目の顔の内部に焦点検出領域３０３を設定するとＳ１０５へ進み、ｉを１インクリメントしてＳ１０６へ進む。Ｓ１０６では、ｉが顔の検出数に等しいかどうかを調べ、等しくない場合はＳ１０４へ戻り、等しい場合はＳ１０７に進む。
【００６８】
Ｓ１０７では、顔検出領域の位置および大きさから、撮影者が主被写体として意図している顔を推定し、検出された顔の優先度の設定を行う。ここで、画像領域内でもっとも中央付近にありかつ顔サイズが所定以上の顔を主顔とし、それ以外の検出した顔を副顔とする。つまり、検出した複数の顔の中から主被写体として選んだ顔が主顔である。主顔の焦点検出領域３０３は合焦位置決定のために使用する。一方、副顔の焦点検出領域３０３は合焦位置決定のためには使用しないが、合焦表示時に副顔の主領域のピーク位置と合焦位置が所定範囲内であるかを調べ、副顔のピーク位置と合焦位置が所定範囲内である場合は画像領域内の副顔の領域にも合焦枠を表示する。また、副顔は、主顔がＡＦスキャン後の合焦判定で、合焦不能と判定された場合に、合焦位置決定のために用いる。そのため、副顔についても、画像領域内の中央からの距離と顔サイズから、優先度を決定しておく。
【００６９】
Ｓ１０８では、移動量情報取得領域３０２の設定を行う。移動量情報取得領域３０２は、主顔の焦点検出領域３０３を包含するように設定される。上述したように、移動量情報取得領域３０２は、ＡＦスキャン中に被写体の移動量を検出する範囲である。そのため、被写体光学像の撮像素子５上での移動状況（速度、加速度）やＡＦスキャン中のフレームレートに応じて、ＡＦスキャン中に被写体（主顔）が領域外に出ることのないように設定するのが好ましい。被写体光学像の撮像素子５上での移動状況は、被写体移動や撮影者の手振れによる情報を用いて推定してもよい。Ｓ１０８を終えると、焦点検出領域設定処理を終了する。
【００７０】
次に、図６のフローチャートを参照しながら、図３のＳ６における相対移動量の取得と焦点検出領域の設定処理について説明する。ここでは、Ｓ１で設定された移動量情報取得領域３０２を用いて、ＡＦスキャン中の被写体の相対移動量を検出し、検出された移動量に基づいて焦点検出領域３０３の更新を行う。
【００７１】
Ｓ６０１では、撮像素子５から出力された信号を用いて、移動量情報取得領域３０２におけるラインピーク評価値を算出し記憶する。次に、Ｓ６０２で、以前のフレームにおけるラインピーク評価値を含む複数のラインピーク評価値を記憶しているかどうかを判定する。記憶していない場合には、本サブルーチンを終了する。
【００７２】
Ｓ６０２で以前のフレームにおける撮像素子５からの出力信号を含む複数フレームのラインピーク評価値を記憶している場合には、Ｓ６０３で相対移動量の取得を行う。相対移動量は、ＣＰＵ１５により、２つのラインピーク評価値の像ずれ量を算出することにより求める。図７に、ラインピーク評価値の例を示す。図７において、ｎ枚目のフレームの信号から得られたラインピーク評価値をＡ（ｋ）（第１の単位評価値群）、ｎ＋１枚目のフレームの信号から得られたラインピーク評価値をＢ（ｋ）（第２の単位評価値群）と表している。ｋは、移動量情報取得領域３０２内における垂直方向の行番号を示しており、ｋ行目のラインピーク値をＡ（ｋ）、Ｂ（ｋ）と表している。
【００７３】
像ずれ量を算出するに当たり２つの信号（Ａ（ｋ）、Ｂ（ｋ））をシフトさせながら、相関演算を行って、相関量ＣＯＲを下記の式により算出する。
【００７４】
2015152742.tif 000003
式（１）において、ｓ1はシフト量、Γ１はシフト量ｓ1のシフト範囲である。シフト量ｓ1のシフト処理により、ｋ番目の第１信号Ａ（ｋ）と（ｋ−ｓ1）番目の第２信号Ｂ（ｋ−ｓ1）を対応させて減算し、シフト減算信号を生成する。そして生成されたシフト減算信号の絶対値を計算し、移動量情報取得領域３０２に対応する範囲Ｗ内で番号ｋの和を取り、相関量ＣＯＲ（ｓ1）を算出する。
【００７５】
更に、相関量から、サブピクセル演算により、相関量が最小値となる実数値のシフト量を算出して、図７に示すような像ずれ量ｍ１を得る。ここで算出された像ずれ量ｍ１は、垂直方向の被写体の相対移動量と対応する。なお、垂直方向にもＡＦ用評価値を算出できる構成の場合には、同様にして水平方向の相対移動量ｍ２を算出する。
【００７６】
上述の例では、輝度信号Ｙから計算されたラインピーク評価値を用いていたが、ベイヤー配列の撮像素子からの信号であるＲＧＢ（赤、緑、青）を用いてラインピーク評価値を算出してもよい。この場合、ＲＧの行とＧＢの行が存在するため、ラインピーク評価値は、偶数行と奇数行で区別して算出する。これにより、上述の処理と同様にして像ずれ量の取得を行うことができる。
【００７７】
次に、Ｓ６０４にて、信頼性判定手段としてのＣＰＵ１５は、像ずれ量の算出に用いた１対のラインピーク評価値Ａ（ｋ）、Ｂ（ｋ）の信頼性を算出する。信頼性の算出方法としては、位相差方式の焦点検出で用いられている方法を用いればよい。例えば、特開２００７−５２０７２号公報に開示されているＳレベルを用い、Ｓレベルの値の大きさによって、算出された像ずれ量の信頼性を測ることができる。本実施形態では、フォーカスレンズ群３を移動しながら得られた撮像素子５の出力信号を用いて像ずれ量を算出する。そのため、デフォーカス状態の異なる１対のラインピーク評価値を用いて相対移動量を算出する。大きくデフォーカスした状態で得られた１対のラインピーク評価値から信頼性の高い像ずれ量を算出することは困難であるため、Ｓレベルなどを用いて信頼性判定を行う。
【００７８】
次に、Ｓ６０５で、得られた相対移動量（像ずれ量）の信頼性が有るか否かを判定する。信頼性が無い場合には、本サブルーチンを終了する。信頼性が有る場合には、Ｓ６０６に進み、求めた相対移動量に応じて焦点検出領域３０３の位置をシフトすることで、焦点検出領域３０３の更新を行う。ここで行う焦点検出領域３０３の更新は、焦点検出領域３０３内の水平方向の焦点評価値（全ライン積分評価値）を算出する際に行う垂直方向のラインピーク値の積分範囲とラインピーク値を算出する水平方向の範囲を決めるものである。
【００７９】
図７は、ラインピーク評価値Ａ（ｋ）、Ｂ（ｋ）が取得される移動量情報取得領域３０２、更新前の焦点検出領域３０３、更新後の焦点検出領域３０３を合わせて示している。移動量情報取得領域３０２内において、更新前の焦点検出領域３０３で算出される焦点評価値がａ行目からｂ行目の積分値であった場合に、更新後の焦点検出領域３０３が（ａ＋ｍ１）行目から（ｂ＋ｍ１）行目とする。すなわち、更新後には、（ａ＋ｍ１）行目から（ｂ＋ｍ１）行目の範囲でラインピーク値の積分を行うことにより焦点評価値を算出する。
【００８０】
また、水平方向の相対移動量ｍ２が算出されている場合には、焦点検出領域３０３の水平方向の範囲を更新する。更新前の焦点検出領域３０３がｃ列目からｄ列目であった場合、更新後の焦点検出領域３０３は（ｃ＋ｍ２）列目から（ｄ＋ｍ２）列目の範囲でラインピーク値を積分し焦点評価値を算出する。
【００８１】
次に、Ｓ６０７に進むと、垂直、水平方向の相対移動量ｍ１、ｍ２を用いて、次に撮像素子５から得られる信号から各種ＡＦ用評価値を算出する際に用いるように、移動量情報取得領域３０２の更新を行う。これは、移動量情報取得領域３０２内の特徴的な情報が領域外に移動することを防ぐために行う。
【００８２】
なお、Ｓ６０７で行う移動量情報取得領域３０２の更新は、検出された移動量の大小により省略してもよい。すなわち、所定値より小さい値が移動量として検出された場合には、移動量情報取得領域３０２の更新は行わなくてもよい。また、移動量情報取得領域３０２の更新は、垂直、水平方向の相対移動量ｍ１、ｍ２の累積値を用いて行ってもよい。累積相対移動量を用いる場合には、上述の焦点検出領域３０３を設定する際に用いる相対移動量ｍ１、ｍ２に対して、より分解能の高い情報を有していることが望ましい。例えば、像ずれ量ｍ１が、３．２画素であると得られた場合、焦点検出領域３０３は像ずれ量m１を四捨五入し、ｍ１＝３でよい。一方、累積相対移動量を算出する際には、四捨五入により発生する誤差も累積してしまうため、像ずれ量ｍ１＝３．２画素を用いて累積相対移動量を算出する方が、より精度良い値を得ることができる。
【００８３】
Ｓ６０７を終えると、相対移動量の取得と焦点検出領域の設定処理を終了し、Ｓ７に進む。
【００８４】
なお、本実施形態では、焦点検出方法として、コントラスト検出式の焦点検出方法を用いたが、焦点検出方法はこれに限られるものではない。例えば、撮像素子上に焦点検出用画素を配した位相差方式の焦点検出方法を用いてもよく、例えば、特開２０１２−６３３９６号公報に開示されているような技術を用いることができる。その場合には、図３のＳ７で、位相差検出によりデフォーカス量に対応する像ずれ量を取得し、Ｓ１０に進めばよい。
【００８５】
次に、図８を用いて、図３で説明したＡＦ動作を行う場合の被写体の位置情報の取得と相対移動量の取得のタイミングの一例について説明する。図８において、横軸は時間を示しており、Ｆ１からＦ１６は撮像素子５の出力信号の取得時刻を示している。Ｆ１からＦ４までは、第１の時間間隔で撮像素子５の出力信号を取得している。Ｆ４でＡＦ動作が開始されると、より間隔の短い第２の時間間隔に変更され、撮像素子５の出力信号を取得する。また、Ｆ１４でＡＦ動作を終えると再び、第１の時間間隔に変更している。
【００８６】
本実施形態では、第１の時間間隔の間は、事前に設定された位置情報取得領域３０１の情報を用いて被写体位置情報の取得を行う。被写体位置情報の取得方法としては、公知の顔検出や色情報などを用いた動きベクトルの算出、パターンマッチングなどが用いられる。すなわち、被写体位置情報の取得では、検出される情報量が、位置、大きさ、傾き、個人認証などと多く、検出に必要な演算が多く、時間が必要となる。そのため、図８では、第１の時間間隔の２回に１回、被写体位置情報の更新が行われている場合を示している。
【００８７】
一方、第２の時間間隔で撮像素子５の出力信号を取得する場合には、相対移動量の取得を毎フレーム行う。相対移動量の取得の特徴は、位置情報取得領域３０１に対して狭い領域を移動量情報取得領域３０２とし、演算内容を簡略化することにより、より高速な情報算出を行うことができる点である。
【００８８】
本実施形態では、ＡＦ動作開始後、複数フレームの画像信号が取得されると、相対移動量が算出される（Ｆ５以降）。これにより、Ｆ３とＦ４の間で得られた被写体位置情報を初期値とした相対移動量による焦点検出領域３０３の更新を行う。時系列に複数のデータを取得して焦点検出を行う場合には、得られた時系列のデータが被写体の同一領域から得られた信号であることが望ましい。これは、コントラスト検出式の焦点検出の場合には、ピーク位置の検出の精度に係わり、位相差方式の焦点検出の場合には、被写体移動の予測処理の精度に係わる。これにより、本実施形態では、焦点検出中に、フレームレートを高速に切り替えることにより焦点調節を高速に行うと共に、焦点検出領域３０３を高速に被写体の移動に追従させることができ、高精度な焦点検出を行うことができる。
【００８９】
ＡＦ動作を終えると、Ｆ１４以降は、出力信号の取得間隔が、第１の時間間隔に変更され、再び、被写体位置情報の取得を行う。
【００９０】
以上説明した実施形態では、被写体の相対移動量の検出を、ラインピーク評価値の経時変化（像ずれ量）を用いて行ったが、検出方法はこれに限らない。例えば、輝度信号Ｙのラインピーク値を用いてもよい。また、代表的な行や列として、例えば、焦点検出領域内の中心の行や列を選択し、その行や列の輝度信号を用いて像ずれ量を算出してもよい。ただし、ラインピーク評価値を用いて相対移動量の検出を行う利点については上述した通りである。
【００９１】
また、被写体の相対移動量の検出は、検出の方向によって使い分けてもよい。例えば、水平方向にのみＡＦ評価を行う際は、水平方向の焦点評価値の算出過程で算出されるラインピーク評価値を用いて、被写体の垂直方向の相対移動量を算出し、被写体の水平方向の相対移動量は、輝度信号を用いて行ってもよい。これにより、演算負荷を低減したまま、水平、垂直方向の被写体の相対移動量を検出することができる。
【００９２】
また、撮像素子５に焦点検出用画素を配し、位相差方式の焦点検出を行うことが可能な場合には、本発明の相対移動量は、焦点検出用画素の出力信号を用いて行ってもよい。その場合、撮影光学系の射出瞳上の異なる領域を通過した光束を受光する焦点検出用画素対の内、一方の焦点検出用画素を用いて、ラインピーク評価値や輝度信号を算出し相対移動量の算出を行えばよい。
【００９３】
更に、本実施形態では、図３のＳ６で相対移動量の取得を、撮像素子５で信号を取得する度に行うように構成したが、相対移動量の取得を省いてもよい。例えば、事前に得られた焦点評価値が小さい等、デフォーカス量が大きいことが想定される場合には、ラインピーク評価値の算出や相対移動量の算出を省略しても、焦点検出精度に影響を与えない。これにより、焦点調節中の演算負荷を低減することができる。
【００９４】
以上説明したように、本実施形態によれば、焦点検出前後の被写体情報の取得方法を変更することにより、フレームレートによらず、画面内の被写体の位置検出を高精度に行うことを可能にする。これにより、焦点検出方法によらず、焦点検出精度を高めることができる。
【００９５】
なお、上述した第１の実施形態の撮像装置では、フォーカスレンズ群３を駆動することにより焦点調節を行う場合について説明したが、撮像素子５を光軸方向に駆動することにより焦点調節を行う構成であっても構わない。
【００９６】
＜変形例＞
図８では、図３のＡＦ動作を実現するためのタイミングの一例を示したが、変形例として図９を説明する。図９は図８と同様に、図３で説明したＡＦ動作を行う場合の被写体の位置情報の取得と相対移動量の取得のタイミングの一例である。図８で横軸は時間を示しており、Ｆ１からＦ１６は撮像素子５の出力信号の取得時刻を示している。Ｆ１からＦ４までは、第１の時間間隔で焦点検出データを取得している。Ｆ４でＡＦ動作が開始されると、より間隔の短い第２の時間間隔に変更され焦点検出データを取得する。また、Ｆ１４でＡＦ動作を終えると再び、第１の時間間隔に変更している様子を示している。
【００９７】
図８との違いは、第１の時間間隔で焦点検出データを取得している間にも相対移動量を取得している点である。被写体位置情報の取得は上述の通り時間がかかるため、第１の時間間隔の２回に１回、位置情報の更新が行われている。一方、相対移動量は、より高速に情報を取得することができるため、図９の例では、位置情報の取得中も相対移動量を取得し、被写体の位置情報を補間して、より高精度な検出を可能にする。これにより、第１の時間間隔の間も相対移動量を取得するため、演算量は増えるが、ＡＦ開始のタイミングが、例えばＦ２とＦ３の間のように、位置情報取得のタイミングと離れている場合でも、相対移動量により高精度な被写体位置情報を得ることができる。
【００９８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００９９】
＜第２の実施形態＞
次に、図１０を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、ＡＦ動作における処理が、図３を参照して第１の実施形態で説明した処理と異なる。第１の実施形態との主な違いは、相対移動量を算出する度に、累積相対移動量も算出し、累積相対移動量の大小を判定する点である。累積相対移動量が大きい場合には、被写体の位置情報を誤検出している場合や、相対移動量の算出精度が悪い場合が考えられるため、再度焦点調節を行う。これにより、相対移動量により焦点検出領域を更新する際に、焦点検出精度の悪化が懸念される場合の焦点検出を回避することができ、最終的に得られる焦点検出精度を向上することができる。
【０１００】
なお、撮像装置の構成及び上記を除く処理は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので、説明を省略する。以下、図１０を参照して第２の実施形態におけるＡＦ動作について説明するが、図３と同様の処理を行う箇所については、同じステップ番号を付し、説明を省略する。
【０１０１】
図１０のＳ２１では、Ｓ６で算出された相対移動量を累積し、Ｓ２２で、累積相対移動量が所定値より大きいか否かを判定する。所定値より小さい場合には、Ｓ７に進む。
【０１０２】
累積相対移動量が所定値より大きい場合には、Ｓ２３に進み、再度焦点調節をやり直すため、ＡＦ開始位置へフォーカスレンズ群３を駆動する。例えば、ＡＦ開始位置として、無限距離の被写体に焦点が合う状態となるようフォーカスレンズ群３を移動する。
【０１０３】
次に、Ｓ２４では、焦点検出領域３０３の設定を再度行う。ここで行う処理は、Ｓ１で行う処理と同様である。その後、Ｓ２５で累積相対移動量のリセットを行い、Ｓ５に進む。これにより、累積相対移動量が大きい場合には、焦点検出領域３０３の設定を再度、被写体位置情報の取得からやり直した上で行うことができる。これは、相対移動量の算出は、算出の度に検出誤差を含んでいるため、その誤差の積み重ねにより、撮影者が焦点調節を行いたい被写体とは異なる領域の焦点検出を行ってしまう可能性が有るために行う処理である。また、別の目的として、被写体の移動量が大きく、焦点評価値を算出するために主要な特徴量を含む領域が、移動量情報取得領域３０２や焦点検出領域３０３から外れてしまうことを防ぐために行う。
【０１０４】
以上の理由から、再度焦点調節を行うため、累積相対移動量の大きさだけではなく、相対移動量の計算回数の大小や相対移動量算出時の信頼性判定により、再度焦点調節を行うか否かを判定してもよい。
【０１０５】
なお、累積相対移動量は、第１の実施形態に記載した通り、上述の焦点検出領域３０３を設定する際に用いる相対移動量ｍ１、ｍ２に対して、より分解能の高い情報を有していることが望ましい。
【０１０６】
上記の通り第２の実施形態によれば、相対移動量の算出時の誤差や被写体の移動に影響されず、高精度な焦点調節を行うことができる。
【０１０７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図１】
2015152742.tif 000004
【図２】
2015152742.tif 000005
【図３】
2015152742.tif 000006
【図４】
2015152742.tif 000007
【図５】
2015152742.tif 000008
【図６】
2015152742.tif 000009
【図７】
2015152742.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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