(57)【要約】【課題】子供が走って撮影者の近くに向かってくるような場合でも画像がぼやけることが無い、高速なオートフォーカス制御が可能な撮像装置およびそのオートフォーカス制御方法を提供すること。【解決手段】１ｓｔレリーズ後にビデオオートフォーカスにより被写体にピントを合わせて顔の抽出に成功すると、顔抽出手段１２はそのピクセル数、ＣＣＤサイズおよびレンズ焦点距離から顔検出サイズを出力する。被写体距離算出手段１４は、顔検出サイズと記憶手段１６に記憶された顔サイズ情報から被写体距離情報を算出し、これをフォーカスレンズ目標位置算出手段１８に出力する。フォーカスレンズ目標位置算出手段１８はこの距離情報を基にレンズ駆動目標位置をフォーカスレンズ駆動手段２０に出力することで連続オートフォーカスを実現する。【選択図】      図１
2008090059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系に含まれるフォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させながら、前記撮像光学系を介して撮像素子の結像面上に結像される被写体の画像に基づいて、合焦位置を検出する第１の合焦調整手段を有する撮像装置において、
所望の物体の全部又は一部についてのサイズを表す被写体データを予め記憶しておく記憶手段と、
前記第１の合焦調整手段により検出された前記合焦位置における前記被写体の画像から、前記物体の全部又は一部に相当する外形画像を認識する外形画像認識手段と、
前記外形画像認識手段により認識された前記物体の全部又は一部の外形画像と、前記記憶手段から読み出した前記被写体データに基づいて、前記被写体までの距離を算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段により算出される距離を基準として、前記フォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させて新たな合焦位置を検出する第２の合焦調整手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
２段階のシャッタボタンの押下状態を検知する検知手段を備え、
前記シャッタボタンの１段目の押下状態を検知した時点で、前記第１の合焦調整手段による処理を開始し、
当該第１の合焦調整手段により処理の終了後、前記シャッタボタンの２段目の押下状態を検知する時点までの間、前記外形画像認識手段、前記距離算出手段及び前記第２の合焦調整手段による一連の処理を繰り返し、
前記シャッタボタンの２段目の押下状態を検知した時点で撮影動作を開始する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像素子の感度を調整する感度調整手段を備え、
前記感度調整手段は、前記第２の合焦調整手段による合焦調整時は、前記撮像素子の感度を、予め設定しておいた撮影時の最適値よりも高い値となるように調整する
ことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項４】
外部操作に応じて撮影モード又は物体測定モードを選択的に切り換える切換手段と、
前記物体測定モード選択時に、形状及びサイズが予め設定された被撮影物を、前記所望の被写体と一緒に撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された前記被撮影物の形状及びサイズに基づいて、前記被写体の全部又は一部のサイズを算出するサイズ算出手段と
を備え、前記サイズ算出手段の算出結果を前記被写体データとして前記記憶手段に記憶する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記所望の物体の全部又は一部は、人物の顔である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像光学系に含まれるフォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させながら、前記撮像光学系を介して撮像素子の結像面上に結像される被写体の画像に基づいて、合焦位置を検出する第１の合焦調整ステップを実行する撮像方法において、
所望の物体の全部又は一部についてのサイズを表す被写体データを予め記憶しておき、前記第１の合焦調整ステップにより検出された前記合焦位置における前記被写体の画像から、前記物体の全部又は一部に相当する外形画像を認識する外形画像認識ステップと、
当該認識された前記物体の全部又は一部の外形画像と、前記被写体データに基づいて、前記被写体までの距離を算出する距離算出ステップと、
当該算出される距離を基準として、前記フォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させて新たな合焦位置を検出する第２の合焦調整ステップと
を実行することを特徴とする撮像方法。
【請求項７】
押下状態が２段階に設定されたシャッタボタンの１段目の押下状態を検知した時点で、前記第１の合焦調整ステップによる処理を開始し、
当該第１の合焦調整ステップによる処理の終了後、前記シャッタボタンの２段目の押下状態を検知する時点までの間、前記外形画像認識ステップ、前記距離算出ステップ及び前記第２の合焦調整ステップによる一連の処理を繰り返し、
前記シャッタボタンの２段目の押下状態を検知した時点で撮影動作を開始する
ことを特徴とする請求項６に記載の撮像方法。
【請求項８】
前記第２の合焦調整ステップによる合焦調整時は、前記撮像素子の感度を、予め設定しておいた撮影時の最適値よりも高い値となるように調整する感度調整ステップ
を実行することを特徴とする請求項６又は７のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項９】
外部操作に応じて撮影モード又は物体測定モードを選択的に切り換えるようになされ、当該物体測定モード選択時に、形状及びサイズが予め設定された被撮影物を、前記所望の被写体と一緒に撮影する撮影ステップと、
当該撮影された前記被撮影物の形状及びサイズに基づいて、前記被写体の全部又は一部のサイズを算出するサイズ算出ステップと
を備え、前記サイズ算出ステップによる算出結果を前記被写体データとして記憶する
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項１０】
前記所望の物体の全部又は一部は、人物の顔である
ことを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置、より具体的には高速にオートフォーカス制御が可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラの技術進歩は目覚しいものがあり、誰でも簡単にカメラ撮影ができるように様々な工夫が施されている。特に、カメラの撮影対象は一般に人物の場合が多いので、人物撮影が失敗しないための種々の機能が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、撮影者がシャッターを押すタイミングがずれて撮影機会を逸してしまうのを防止するため、顔画像を検出後、これをトリガとして自動的に撮影を行う撮像装置の従来技術が開示されている。また、この従来技術では検出した顔画像から画面のサイズや逆光処理も自動的に行う技術が記載されている。
また、特許文献２には、例えば若い母親のようなカメラ初心者でも、子供撮影モードを選択すれば手ブレが防止されたり、近距離でも自動でピントがあうオートフォーカス機能を備えた撮像装置の従来技術が開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献３には、人物撮影において被写体の顔の特徴点を抽出し、この抽出された特徴点の大きさを判別し、その判別結果に応じて最適のオートフォーカスエリアを設定するとともに、その特徴点に基づいて被写体までの距離を算出する撮像装置の従来技術が開示されている。すなわち、この従来技術では、被写体である撮影画像の顔や目の間隔と一般的な人間のそれらの大きさから大まかな距離を算出することで、オートフォーカスの駆動範囲をこの距離に基づいて制限することでオートフォーカスを高速化している。
【特許文献１】特開２００３−９２７００号公報
【特許文献２】特開２００５−１８４２４６号公報
【特許文献３】特開２００４−３１７６９９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、特許文献１または２ではオートフォーカスの速度に関してはなんら開示されておらず、このため、例えば子供が走って向かってくる場合にはオートフォーカスの速度が追随できず画像がぼやけてしまうという問題が生じる。また、特許文献３ではオートフォーカスの高速化は開示されているが、この文献に開示されているオートフォーカスは、例えば１／３０秒毎の所定ステップでフォーカスレンズを動かしながら画像のエッジを検出するビデオオートフォーカス制御である。このため、前述のように子供が走って撮影者の至近距離に来るような場合には、特許文献１または２と同様にオートフォーカス処理が子供の速度に追随できないため画像がぼやけてしまうという問題を特許文献３でも解決することができなかった。
【０００６】
本発明はこのような従来技術の課題を解決し、子供が走って撮影者の近くに向かってくるような場合でも画像がぼやけることが無い、高速なオートフォーカス制御が可能な撮像装置およびそのオートフォーカス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】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、撮像光学系に含まれるフォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させながら、撮像光学系を介して撮像素子の結像面上に結像される被写体の画像に基づいて、合焦位置を検出する第１の合焦調整手段を有する撮像装置において、所望の物体の全部又は一部についてのサイズを表す被写体データを予め記憶しておく記憶手段と、第１の合焦調整手段により検出された合焦位置における被写体の画像から、物体の全部又は一部に相当する外形画像を認識する外形画像認識手段と、外形画像認識手段により認識された物体の全部又は一部の外形画像と、記憶手段から読み出した被写体データに基づいて、被写体までの距離を算出する距離算出手段と、距離算出手段により算出される距離を基準として、フォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させて新たな合焦位置を検出する第２の合焦調整手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載された発明によれば、被写体までの距離を算出する距離算出手段により算出される距離を基準として、フォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させて新たな合焦位置を検出する第２の合焦調整手段とを備えることで、従来技術では合焦調整ができなかった動きの早い被写体に対しても合焦調整が可能となる。
したがって、素人でもピントの合った綺麗な画像を撮像することができる。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、２段階のシャッタボタンの押下状態を検知する検知手段を備え、シャッタボタンの１段目の押下状態を検知した時点で、第１の合焦調整手段による処理を開始し、当該第１の合焦調整手段により処理の終了後、シャッタボタンの２段目の押下状態を検知する時点までの間、外形画像認識手段、距離算出手段及び第２の合焦調整手段による一連の処理を繰り返し、シャッタボタンの２段目の押下状態を検知した時点で撮影動作を開始することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載された発明によれば、シャッタボタンの１段目の押下状態を検知した時点で第１の合焦調整手段による処理を開始してピントを合わせる被写体を特定し、以後、シャッタボタンの２段目の押下状態を検知する時点まで第２の合焦調整手段による一連の処理を繰り返すので高速な合焦調整が可能となる。また、シャッタボタンの１段目の押下状態を解除すれば、第２の合焦調整手段による一連の処理も解除されるので、被写体を間違って選択した場合でもすぐに正しい被写体を選択することが可能となる。
【００１１】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２のいずれかに記載された発明において、撮像素子の感度を調整する感度調整手段を備え、感度調整手段は、第２の合焦調整手段による合焦調整時は、撮像素子の感度を、予め設定しておいた撮影時の最適値よりも高い値となるように調整することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載された発明によれば、第２の合焦調整手段による合焦調整時には撮像素子の感度を撮影時の最適値よりも高い値となるように調整するので、絞りを絞って被写界深度を確保でき、被写体の光軸方向の動きに素早く追従することが可能となる。
【００１３】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれかに記載された発明において、外部操作に応じて撮影モード又は物体測定モードを選択的に切り換える切換手段と、物体測定モード選択時に、形状及びサイズが予め設定された被撮影物を、所望の被写体と一緒に撮影する撮影手段と、この撮影手段により撮影された被撮影物の形状及びサイズに基づいて、被写体の全部又は一部のサイズを算出するサイズ算出手段とを備え、サイズ算出手段の算出結果を被写体データとして記憶手段に記憶することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載された発明によれば、形状及びサイズが予め設定された被撮影物を所望の被写体と一緒に撮影するだけで、被写体の全部又は一部のサイズを算出でき、記憶手段に記憶することができるので、所望の被写体の設定登録を簡単に行うことが可能である。
【００１５】
請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれかに記載された発明において、所望の物体の全部又は一部は、人物の顔であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載された発明は、撮像光学系に含まれるフォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させながら、撮像光学系を介して撮像素子の結像面上に結像される被写体の画像に基づいて、合焦位置を検出する第１の合焦調整ステップを実行する撮像方法において、所望の物体の全部又は一部についてのサイズを表す被写体データを予め記憶しておき、第１の合焦調整ステップにより検出された合焦位置における被写体の画像から、物体の全部又は一部に相当する外形画像を認識する外形画像認識ステップと、当該認識された物体の全部又は一部の外形画像と、被写体データに基づいて、被写体までの距離を算出する距離算出ステップと、当該算出される距離を基準として、フォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させて新たな合焦位置を検出する第２の合焦調整ステップとを実行することを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載された発明によれば、被写体までの距離を算出する距離算出ステップにより算出される距離を基準として、フォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させて新たな合焦位置を検出する第２の合焦調整ステップとを備えることで、従来技術では合焦調整ができなかった動きの早い被写体に対しても合焦調整が可能となる。したがって、素人でもピントの合った綺麗な画像を撮像することができる。
【００１８】
請求項７に記載された発明は、請求項６に記載された発明において、押下状態が２段階に設定されたシャッタボタンの１段目の押下状態を検知した時点で、第１の合焦調整ステップによる処理を開始し、当該第１の合焦調整ステップによる処理の終了後、シャッタボタンの２段目の押下状態を検知する時点までの間、外形画像認識ステップ、距離算出ステップ及び前記第２の合焦調整ステップによる一連の処理を繰り返し、シャッタボタンの２段目の押下状態を検知した時点で撮影動作を開始することを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載された発明によれば、シャッタボタンの１段目の押下状態を検知した時点で第１の合焦調整ステップによる処理を開始してピントを合わせる被写体を特定し、以後、シャッタボタンの２段目の押下状態を検知する時点まで第２の合焦調整ステップによる一連の処理を繰り返すので高速な合焦調整が可能となる。また、シャッタボタンの１段目の押下状態を解除すれば、第２の合焦調整ステップによる一連の処理も解除されるので、被写体を間違って選択した場合でもすぐに正しい被写体を選択することが可能となる。
【００２０】
請求項８に記載された発明は、請求項６又は７のいずれかに記載された発明において、第２の合焦調整ステップによる合焦調整時は、撮像素子の感度を、予め設定しておいた撮影時の最適値よりも高い値となるように調整する感度調整ステップを実行することを特徴とする。
【００２１】
請求項８に記載された発明によれば、第２の合焦調整ステップによる合焦調整時には撮像素子の感度を撮影時の最適値よりも高い値となるように調整するので、絞りを絞って被写界深度を確保でき、被写体の光軸方向の動きに素早く追従することが可能となる。
【００２２】
請求項９に記載された発明は、請求項６〜８のいずれかに記載された発明において、外部操作に応じて撮影モード又は物体測定モードを選択的に切り換えるようになされ、当該物体測定モード選択時に、形状及びサイズが予め設定された被撮影物を、所望の被写体と一緒に撮影する撮影ステップと、当該撮影された被撮影物の形状及びサイズに基づいて、被写体の全部又は一部のサイズを算出するサイズ算出ステップとを備え、このサイズ算出ステップによる算出結果を被写体データとして記憶することを特徴とする。
【００２３】
請求項９に記載された発明によれば、形状及びサイズが予め設定された被撮影物を所望の被写体と一緒に撮影するだけで、被写体の全部又は一部のサイズを算出でき、記憶することができるので、所望の被写体の設定登録を簡単に行うことが可能である。
【００２４】
請求項１０に記載された発明は、請求項６〜９のいずれかに記載された発明において、所望の物体の全部又は一部は、人物の顔であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、所定の撮影モードにおいて、被写体に対して高速なオートフォーカス処理を実行する。これにより、従来ではオートフォーカス処理が間に合わずピントがぼけてしまうような、例えば人物が駆け寄ってくるような場合でも、焦点があった状態で撮影することができる。したがって、従来、素人では撮影が困難であったこのようなシーンでもピントがあった写真を撮ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に添付図面を参照して本発明による撮像装置およびそのオートフォーカス制御方法の実施の形態を詳細に説明する。
図２は本発明による撮像装置をデジタルスチルカメラに適用したときの実施の形態を示す機能ブロック図である。以下、図２を用いて本実施の形態の撮像装置１０を詳細に説明する。
【００２７】
撮影レンズ１００は被写体像をＣＣＤ１０２上に結像させるための撮影レンズであり、ズームレンズやオートフォーカスレンズおよび絞り機構により構成された撮像光学系である。ＣＣＤ１０２は撮影レンズ１００により結像された被写体を光電変換する撮像素子であり、光電変換した映像信号をアナログフロントエンド１０４に出力する。
【００２８】
アナログフロントエンド１０４はＣＣＤ１０２からのアナログ映像画像をデジタル映像信号に変換する処理部である。具体的には、アナログフロントエンド１０４は、アナログ映像画像をデジタル信号に変換する機能の他に、後述するＭＰＵ１１８からの制御信号をシリアル／パラレル変換器１１２を介して入力する。アナログフロントエンド１０４は、オートゲインコントロール１０６、アナログ／デジタルコンバータ１０８およびタイミング発生回路１１０により構成されており、ＭＰＵ１１８によりこれら回路が制御される。
【００２９】
オートゲインコントロール１０６はＣＣＤ１０２により光電変換された映像信号を入力し、これが所定の調整範囲を超えた場合にその値を自動的に調整する画像の明るさ調整回路である。オートゲインコントロール１０６で調整された映像信号はアナログ／デジタルコンバータ１０８に送られる。
【００３０】
アナログ／デジタルコンバータ１０８は、光電変換されたアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換するとともに、ノイズ除去や信号の増幅等を行う変換器である。アナログ／デジタルコンバータ１０８はこれら処理したデジタル映像信号をバス２００に出力する。タイミング発生回路１１０は、アナログフロントエンド１０４とＣＣＤ１０２との同期をとるためのクロックを出力するタイミングジェネレータである。
【００３１】
シリアル／パラレル変換器１１２はバス２００を介して入力したパラレルデータをシリアルデータに変換する変換器である。具体的には、シリアル／パラレル変換器１１２は、撮像装置１０全体のコントロールを行うＭＰＵ１１８からの制御信号をアナログフロントエンド１０４およびモータドライバ１１４に出力する。
【００３２】
モータドライバ１１４は、ＭＰＵ１１８からの制御信号をシリアル／パラレル変換器１１２から入力し、その内容に応じて撮影レンズ１００を制御することで、自動露出やオートフォーカス制御を行う駆動回路である。なお、このオートフォーカス制御は、撮影レンズ１００に含まれるフォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させながら、撮像レンズ１００を介してＣＣＤ１０２の結像面上に結像される被写体の画像に基づいて、合焦位置の検出を行う焦点制御方法である。
【００３３】
フラッシュメモリ１１６は不揮発性メモリであり、ＭＰＵ１１８の動作プログラムである撮像装置１０のファームウェアが記憶されている。フラッシュメモリ１１６はまた、ユーザが設定した登録情報等が記憶される。具体的には、後述する連続オートフォーカス制御を行う際に参照される顔の大きさが記憶される。
【００３４】
ＭＰＵ１１８はフラッシュメモリ１１６に記憶されたファームウェアを実行することでバス２００を介して接続されている撮像装置１０の各構成要素を制御するメインプロセッサである。特に本実施の形態では、ＭＰＵ１１８は撮影モードとして人物撮影モードであるポートレートモードが選択され、さらに「子供撮影モード人物選択」により予め登録された特定人物が選択された場合、通常のビデオオートフォーカスの動作後、連続オートフォーカスにより被写体のフォーカス制御を行う。なお、連続オートフォーカスに関しては後に図１を用いて詳しく説明する。
【００３５】
ＳＤＲＡＭ１２０は、画像データを一時的に記憶するフレームメモリとして使用されるとともに、ＭＰＵ１１８が各種演算を行う際のワークメモリとして使用される揮発性メモリである。すなわち、ＳＤＲＡＭ１２０にはアナログ／デジタルコンバータからバス２００にリアルタイムで出力される複数フレーム分の画像が一旦記憶され、これが画像処理部１２２によって処理された後、再びＳＤＲＡＭ１２０に記憶される。また、シャッタボタン（図示せず）が押された時の画像は後述する画像圧縮・伸長部１２４で処理されるが、そのときもＳＤＲＡＭ１２０を介して画像圧縮が行われ、圧縮された画像は再びＳＤＲＡＭ１２０に記憶される。
【００３６】
画像処理部１２２は、ＭＰＵ１１８の制御によって、アナログフロントエンド１０４からバス２００に出力されてＳＤＲＡＭ１２０に記憶されるリアルタイムで変化する画像に対して、例えば画素補間、カラーバランス制御、γ補正等を行う回路である。
【００３７】
画像圧縮・伸長部１２４は、同様にＭＰＵ１１８の制御によって、シャッタボタンが押された画像に対してＪＰＥＧ圧縮等の画像圧縮を行う回路である。画像圧縮・伸長部１２４はまた、ＭＰＵ１１８の制御によって、撮像装置１０が再生モードのときにメモリカード１２８に記憶された画像の伸長処理を行い、ＳＤＲＡＭ１２０に記憶する。
【００３８】
メモリカード１２８は、記憶媒体としてフラッシュメモリ等を採用している着脱可能なカード型の記憶装置である。メモリカード１２８には、カードインターフェイス１２６を介して画像圧縮・伸長部１２４により圧縮された画像が記憶される。
【００３９】
液晶表示器１３２は撮影時の画像がリアルタイムで表示される電子ビューファインダとしての機能と、再生モード時に撮影した画像を確認する表示画面としての機能を備えた表示器である。撮影時にアナログフロントエンド１０４からバス２００に出力された映像は、ＭＰＵ１１８の制御によって画像処理部１２２により画像処理された後、ＳＤＲＡＭ１２０に記憶され、ビデオインターフェイス１３０を介してリアルタイムで液晶表示器１３２に表示される。また、再生モードのときにはＭＰＵ１１８の制御によって、メモリカード１２８に記憶された画像が画像圧縮・伸長部１２４によって伸長され、ＳＤＲＡＭ１２０に記憶された後、ビデオインターフェイス１３０を介して液晶表示器１３２に表示される。
【００４０】
操作キー１３６は、使用者が外部操作を行うための撮像装置１０の操作部である。操作キー１３６は、撮像装置１０の電源ボタン、撮影モードや再生モードの指定および顔の大きさ等の各種設定を行う十字キー、ズームボタンまたはシャッタボタン等により構成されている。このシャッタボタンは２段階の押下状態を検出する検知機能を備えたボタンであり、本実施の形態では１段階目を１ｓｔレリーズと、２段階目を２ｎｄレリーズと称している。操作キー１３６はキーインターフェイス１３４を介してバス２００に接続され、操作キー１３６が操作されるとバス２００を介してＭＰＵ１１８により検知されてキー操作に応じた処理が実行される。
【００４１】
図１は図２に示した撮像装置１０の連続オートフォーカス制御を行う機能ブロック図を示したものである。連続オートフォーカス制御は、被写体の特定部位、本実施の形態では人物の顔サイズを登録し、これを基に被写体までの距離を算出することでオートフォーカスを行う制御方式である。
【００４２】
顔抽出手段１２はビデオオートフォーカスによりピントが合った撮影画像から、エッジ抽出またはパターン抽出等により顔を抽出する手段であり、ＭＰＵ１１８により実行される。顔抽出手段１２は被写体の顔抽出を行うと、検出した顔サイズのピクセル数を検出顔サイズとして被写体距離算出手段１４に通知する。
【００４３】
被写体距離算出手段１４は、顔抽出手段１２により抽出された顔のピクセル数とＣＣＤサイズ、レンズ焦点距離、およびＳＤＲＡＭ１２０である記憶手段１６に記憶された顔サイズから被写体までの距離を求める計算手段である。具体的には、ｆ：物体焦点距離、Ｚ：物体距離、Ｍ：縦倍率とすると、
Ｍ＝ｆ／Ｚ．．．．．．（１）
となる。物体焦点距離ｆはズーム位置により決まり、縦倍率Ｍは顔抽出手段１２で得られたピクセル数×ＣＣＤピッチを記憶手段１６に記憶された顔サイズで除算すれば算出できる。したがって、式（１）の物体距離Ｚ（被写体までの距離を表す被写体距離情報）を算出することが可能である。なお、被写体距離算出手段１４もＭＰＵ１１８により実行される。
【００４４】
被写体距離算出手段１４は算出した被写体距離情報をフォーカスレンズ目標位置算出手段１８に出力する。フォーカスレンズ目標位置算出手段１８は、ＭＰＵ１１８により実行される手段であり、被写体距離情報を基にレンズ駆動目標位置を計算し、これをフォーカスレンズ駆動手段２０に出力する。フォーカスレンズ駆動手段２０は、図１のモータドライバ１１４に相当し、入力したレンズ駆動目標位置に応じて撮影レンズ１００を制御することで連続オートフォーカス制御を行う。
【００４５】
図３は図１に示した撮像装置１０の撮影動作を示すフローチャートである。なお、ここでは撮影者が撮影モードを子供撮影モードに設定し、予め登録しておいた子供を選択して撮影を行ったときの動作を説明する。撮影者は子供撮影モードで選択した子供が電子ファインダーである液晶表示器１３２の中央に位置したときに、シャッタボタンの半押しである１ｓｔレリーズを行う（Ｓ３００）。
【００４６】
この１ｓｔレリーズ操作により、撮影のシャッタースピード、絞り、ＩＳＯ感度、ストロボ発光の有無が決定される自動露出処理が行われる（Ｓ３０２）。次に、通常のビデオオートフォーカスが動作して液晶表示器１３２の中央に位置している画像のエッジ検出が行われ、そのピークを検出することでピントの調節が行われる（Ｓ３０４）。このようにビデオオートフォーカスは、所定ステップずつ撮影レンズ１００のフォーカスレンズを動かしながら画像のエッジを検出してピークを探すことで、ピントを自動的に合わせる方式である。
【００４７】
ビデオオートフォーカスにより被写体のピントが合うと、顔認識処理を実行する（Ｓ３０６）。このときの顔認識処理の方法は種々あるが、本実施の形態では頭の外形を認識すればよいので、例えば静的な２次元的手法等の比較的単純な認識方法により可能である。なお、顔認識処理を行う場合、例えば目鼻立ちの特徴から顔の傾きを求め、顔の大きさより正確に補正することも可能である。
【００４８】
次に、ビデオオートフォーカスによってピントを合わせた被写体の中に顔があったかどうかを顔認識処理で判断した結果、顔を検出することができなかった場合には処理Ｓ３０６に戻って繰り返し顔認識処理を実行する。一方、顔を検出することができた場合には、図１で説明した方法により被写体までの距離を算出し（Ｓ３１０）、その距離によってフォーカスレンズを駆動する連続オートフォーカス制御を実行する（Ｓ３１２）。図１で説明したこの連続オートフォーカス制御は、２ｎｄレリーズが行われるか（Ｓ３１４）、または１ｓｔレリーズが解除されるまで実行される。２ｎｄレリーズが行われると、撮影処理が行われ（Ｓ３１６）、その画像がメモリカードに記憶される（Ｓ３１８）。
【００４９】
ビデオオートフォーカス制御はフォーカスレンズを動かしながら画像のエッジを検出してピークを探す方式のため時間がかかる。したがって、ビデオオートフォーカス制御は例えば１／３０秒毎にオートフォーカス制御を段階的に行うことになる。一方、連続オートフォーカス制御は、被写体までの距離からフォーカスレンズを駆動するので、リアルタイムで連続してピントを合わせることが可能である。これにより、高速なオートフォーカスが可能になるので、従来ではピンボケ撮影になるような走り寄ってくる子供を撮影する場合であっても、高い追従性をもってオートフォーカス制御が可能となる。
【００５０】
ところで、ステップＳ３１４の２ｎｄレリーズが行われて、ステップＳ３１６の撮影処理が行われるが、このときの撮影条件はステップＳ３０２で決定された条件に近い内容で行われ、連続オートフォーカス制御を行っているときとは異なる。これは顔認識を行っている連続オートフォーカス制御の動画モードの画像は、子供の動きブレを低減するため早いシャッタスピードが好ましいが、これとは逆に絞りを絞って被写界深度を確保し被写体の光軸方向の動きに追従することも重要である。
【００５１】
そのため、連続オートフォーカス制御に切り替わった場合には、実際の撮影に使用されるプログラム線図ではなく、図４に示したＩＳＯ感度を上げるようなプログラム線図が適用される。すなわち、ＣＣＤ１０２の動画読み出しモードは画素加算された出力がでるため、通常の読み出しモードよりも高感度が可能である。このため、図４に示すように、被写体の明るさＢｖが−１以上になればＩＳＯ感度をＩＳＯ１６００にし、これを通常使用する最大値とする。被写体の明るさＢｖが明るくなってもＩＳＯ１６００は固定し、開放Ｆｎｏとシャッタスピードを変化させる。
【００５２】
具体的には、例えば明るさＢｖが−１の場合には斜めの点線に沿って下ろした地点、すなわち、露出Ｅｖが８、シャッタスピードが１／３０、Ｔｖが５、絞りＡｖが３、開放Ｆｎｏが２．８となる。また、明るさＢｖが９の場合には、同様に露出Ｅｖが１８、シャッタスピードが１／１０００、Ｔｖが１０、絞りＡｖが８、開放Ｆｎｏが１６となる。ＩＳＯ１６００より上はノイズが増え、エッジ抽出の精度が落ちるので、開放Ｆｎｏ２．８かつ１／３０のシャッタースピードで対応できない明るさＢｖが−１以下の場合に使用する。さらに、明るさＢｖが９以上の場合に、Ｂｖ９と同様にシャッタスピード１／１０００、Ｔｖ１０、絞りＡｖ８、開放Ｆｎｏ１６とし、ＩＳＯ感度を下げる。
【００５３】
図５は２ｎｄレリーズ時のプログラム線図であり、実際の撮影を行う場合が示されている。２ｎｄレリーズ時は画質（ノイズ特性）の劣化を考慮しＩＳＯ感度を一気に上げないが、絞り値を１ｓｔレリーズ時と近い値に設定することで、２ｎｄレリーズ後の絞り駆動を最小限にしてレリーズタイムラグが大きくならないようにする。
【００５４】
このため、Ｅｖ８以下（明るさＢｖが１以下）ではＩＳＯを４００に設定し、絞りＦ２．８、シャッタースピード１／３０でストロボ発光することで適正露出を得るようにしている。明るさＢｖが１を超えると絞りＦｎｏとシャッタースピードを上げていき、明るさＢｖが５を超えて７までは絞りＦｎｏとシャッタースピードを固定にしてＩＳＯ感度をＩＳＯ１００まで下げる。明るさＢｖが７以上ではＩＳＯ１００で固定してりＦｎｏとシャッタースピードを上げていく。
【００５５】
次に、連続オートフォーカス制御を行う撮影モードである子供撮影モードについて説明する。連続オートフォーカス制御を行うにあたって、撮像装置１０は予め顔（頭）の大きさを記憶しておく必要がある。以下、図６を用いて撮像装置１０に顔の大きさを登録する設定手順を説明する。
【００５６】
まず、操作キー１３６（図１参照）の中の十字キーを操作して顔サイズの設定を行う「顔サイズ設定」の初期画面を液晶表示器１３２に表示する（Ｄ４００）。なお、十字キーは特に図示はしていないが、上下左右の４つのスイッチとセンターに１つのスイッチがあり、これらスイッチにより画面の移動や確定処理を行えるようになっている。また、十字キーで選択された部分はハイライト表示することで、現在選択状態であることが使用者に分るようになっている。画面Ｄ４００に示すように本実施の形態では撮像装置１０に３人までの人物の顔の大きさを登録することができる。画面Ｄ４００では未だ誰も登録されていないため、「人物Ａ」、「人物Ｂ」、「人物Ｃ」と仮の名前が表示されている。
【００５７】
「人物Ａ」を選択すると顔サイズの登録画面が液晶表示器１３２に表示される（Ｄ４０２）。顔サイズの登録にあたって本実施の形態では２種類の方法があるが、最初に直接顔サイズを指定する方法を説明する。顔サイズを直接入力する場合、十字キーを操作して上下対称の三角印４０２ａをハイライト表示させる。その状態で十字キーの縦方向のスイッチを使用し、サイズを大きくする場合には上側を押し、サイズを小さくする場合には下側を押すことで顔サイズを入力する。入力した顔サイズは表示部４０２ｂと４０２ｃに表示されるので、これで良ければ十字キーによりＯＫボタン４１０に移動してこれをハイライト表示させた後、十字キーのセンターボタンを操作して次の名前登録画面に移行する（Ｄ４０４）。
【００５８】
名前登録画面Ｄ４０４ではアルファベット選択部４０４ｂの中のアルファベットを十字キーで選択することで名前を設定する。具体的には、十字キーの上下左右のボタンを押すことでアルファベットの中の１文字がハイライト表示され、十字キーのセンターボタンを押すことでハイライト表示された文字が名前設定部４０４ａに追加される。なお、名前設定部４０４ａに追加された文字を訂正する場合には、十字キーで消去ボタン４０４ｃに移動してこれをハイライト表示させた後、十字キーのセンターボタンを押すことで名前設定部４０４ａの最後に追加された文字が１文字消去される。
【００５９】
名前の設定が終了したら、十字キーによりＯＫボタン４１０を操作して顔サイズ設定」の初期画面に戻る（Ｄ４０６）。このときの初期画面は、画面Ｄ４０６に示すように、当初「人物Ａ」と表示されていた部分が登録した「ＴＡＲＯ」という名前に変わっている。
【００６０】
図７は撮影モード選択時に人物撮影モードの中の子供撮影モードを選択したときの液晶表示器１３２に表示される画面例を示したものである。この画面Ｄ５００の例では３人の子供の顔サイズが名前とともに登録されており、この中から十字キーで選択した子供の顔サイズが連続オートフォーカスで使用される顔サイズ情報になる。
【００６１】
図８は「マーカ撮影」を選択したときに使用する、撮像装置１０に付属されたマーカ例を示したものである。このマーカ５１０は実寸が予め撮像装置１０のフラッシュメモリ１１６に登録されているので、このマーカ５１０を登録したい顔の横に置いて撮影すれば、マーカ５１０の実寸から顔の大きさを計算することができる。
【００６２】
具体的には、図６の画面Ｄ４０２において、マーカ撮影４０８を十字キーで選択して確定操作をすれば、撮像装置１０はマーカ撮影モードに切り替わる。ここで、マーカ５１０を被写体となる人物の顔の横に配置し、通常撮影と同様の操作により撮影を行う。
【００６３】
図９はマーカ撮影により子供の顔サイズを登録するときの動作を示す処理フローである。マーカ撮影モードを選択して撮像装置１０が撮影モードに切り替わった後、１ｓｔレリーズを行うと、自動露出処理（Ｓ６０２）およびオートフォーカス処理（Ｓ６０４）が行われる。これにより、撮影のシャッタースピード、絞り、ＩＳＯ感度、ストロボ発光の有無が決定され、さらに被写体（この場合は子供の顔）のピントがあった状態で２ｎｄレリーズが行われると（Ｓ６０６）、顔認識処理が実行される（Ｓ６０８）。
【００６４】
ステップＳ６０８の顔認識処理により撮影した画像の中から顔を抽出するが、その結果、顔が検出されない、または複数の顔が検出された場合には（Ｓ６１０）、エラー処理に移行する（Ｓ６２０）。一方、１つの顔が検出された場合には（Ｓ６１０）、顔の横に置いたマーカの認識処理を実行するが（Ｓ６１２）、マーカが検出されないまたは複数のマーカが検出された場合には（Ｓ６１４）、エラー処理に進む（Ｓ６２０）。
【００６５】
顔およびマーカがそれぞれ１つずつ検出されたら顔サイズ演算処理を行う（Ｓ６１６）。顔サイズ演算処理を行う場合、まず、撮影したマーカの大きさを取得する。円周部の任意の１点からマーカの中心点までの距離をピクセル単位で取得し、この取得値の最大値をマーカの大きさとする。次に顔検出により検出されたサイズをピクセル単位で取得する。マーカの大きさは予め決まっているので、これらの比から顔のサイズを算出する。顔サイズを算出したらこれを図６の画面Ｄ４０２に示したように表示する（Ｓ６１８）。以後は図６で説明したように名前を登録して設定を終了する。
【００６６】
なお、マーカ５００は撮像装置１０の付属品として添付してもよいが、例えばレンズキャップ付のカメラの場合にはキャップの裏側にマーカ５００の模様をプリントすることでマーカとして代用することも可能である。
【００６７】
以上、図面を用いて本発明による撮像装置の実施の形態を詳細に説明したが、本発明はこれら実施の形態に限定されるものではなく、技術的思想が同一の種々の変形または修正は本発明の範疇に含まれる。すなわち、本実施の形態では顔サイズを顔全体の大きさとしたが、このように顔全部ではなく一部であっても良い。また、本実施の形態では本発明をデジタルスチルカメラに適用したが、本発明は特にこれに限定されるものではなく、デジタルビデオカメラまたは撮像装置付の携帯電話等にも適用可能である。例えば本発明をデジタルビデオカメラに適用した場合には、１ｓｔレリーズ操作が無いため、ビデオフォーカスによりピントがあった被写体より顔認識ができた時点で連続オートフォーカスに切り替わってフォーカス制御を行うことになる。これにより、デジタルビデオカメラの場合でも高速なオートフォーカス制御を実現できるので、従来ではピンボケになるような場合でも鮮明な映像を撮ることが可能となる。
【００６８】
さらに、本実施の形態では本発明を人物撮影モードに適用したときを説明したが、本発明は特に人物撮影のみに限定されるものではなく、被写体が近づいてくるような従来技術ではピント合わせが困難な被写体に対しては有効である。この場合でも、その被写体の特定部位のサイズを登録し、１ｓｔレリーズで撮像装置が被写体の特定部位の抽出ができれば、ビデオオートフォーカス制御後に連続オートフォーカス制御が行われるので動いている被写体に対してもピントを合わせ続けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明による撮像装置をデジタルスチルカメラに適用したときの実施の形態を示す機能ブロック図。
【図２】図１に示した撮像装置において連続オートフォーカス制御を機能毎にブロック化した機能ブロック図。
【図３】本発明による撮像装置におけるオートフォーカス制御方法の実施の形態を示す処理フロー。
【図４】図３に示した１ｓｔレリーズ後に連続オートフォーカス制御を行っている時のプログラム線図。
【図５】図３に示した２ｎｄレリーズ時の実際に撮影を行うときのプログラム線図。
【図６】顔サイズを登録するときの操作手順を示す画面遷移図。
【図７】撮像装置の撮影モードとしてポートレートモードを選択し、さらに子供撮影モードを選択したときの表示画面例。
【図８】顔サイズを登録するときにマーカ撮影を選択した際に使用するマーカ例。
【図９】顔サイズを登録するときにマーカ撮影を選択したときの実施の形態を示す処理フロー。
【符号の説明】
【００７０】
１０    撮像装置
１２    顔抽出手段
１４    被写体距離算出手段
１６    記憶手段
１８    フォーカスレンズ目標位置算出手段
２０    フォーカスレンズ駆動手段
１００  撮影レンズ
１０２  ＣＣＤ
１０４  アナログフロントエンド
１０６  オートゲインコントロール
１０８  アナログ／デジタルコンバータ
１１０  タイミング発生回路
１１２  シリアル／パラレル変換器
１１４  モータドライバ
１１６  フラッシュメモリ
１１８  ＭＰＵ
１２０  ＳＤＲＡＭ
１２２  画像処理部
１２４  画像圧縮・伸長部
１２６  カードインターフェイス
１２８  メモリカード
１３０  ビデオインターフェイス
１３２  液晶表示器
１３４  キーインターフェイス
１３６  操作キー
【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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