(57)【要約】【課題】疑似ピークによる影響を解消しつつ、主被写体としての人物をより的確に合焦状態にすることが可能なオートフォーカス装置を提供する。【解決手段】デジタルカメラ１のオートフォーカス制御部２０は、被写体像を光電変換して得た画像信号で構成される画像に基づいて、撮影レンズのフォーカス制御を行う。オートフォーカス制御部２０は、画像内に設定された複数の合焦評価領域のそれぞれにおけるエッジ数を検出するエッジ演算部２３と、複数の合焦評価領域のそれぞれにおける肌色画素数を検出する肌色画素数演算部２４と、各合焦評価領域のエッジ数および肌色画素数に基づいて撮影レンズのフォーカス制御の対象領域を複数の合焦評価領域の中から選択し、当該選択された対象領域に関する情報に基づいてフォーカス制御を行う合焦制御部２５とを備える。【選択図】　　　　図１
2004037733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を光電変換して得た画像信号で構成される画像に基づいて、撮影レンズのフォーカス制御を行うオートフォーカス装置であって、
前記画像内に設定された複数の合焦評価領域のそれぞれにおけるエッジ数を検出するエッジ数検出手段と、
前記複数の合焦評価領域のそれぞれにおける肌色情報を検出する肌色情報検出手段と、
各合焦評価領域の前記エッジ数および前記肌色情報に基づいて前記複数の合焦評価領域の中から前記フォーカス制御の対象領域を選択し、当該選択された対象領域に関する情報に基づいて前記フォーカス制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２】
請求項１に記載のオートフォーカス装置において、
前記複数の合焦評価領域のそれぞれにおけるエッジ幅重心値を求めるエッジ幅重心値演算手段、
をさらに備え、
前記制御手段は、各合焦評価領域の前記エッジ幅重心値にも基づいて、前記対象領域を前記複数の合焦評価領域の中から選択することを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項３】
請求項１に記載のオートフォーカス装置において、
前記肌色情報は、肌色画素数であり、
前記制御手段は、前記複数の合焦評価領域のうち、所定の第１閾値よりも大きな肌色画素数を有するという第１条件と所定の第２閾値よりも大きなエッジ数を有するという第２条件との両方の条件を満たす合焦評価領域を、前記対象領域として選択することを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項４】
請求項３に記載のオートフォーカス装置において、
前記制御手段は、前記複数の合焦評価領域のうち２以上の合焦評価領域が前記第１条件および前記第２条件の両条件を満たす場合には、当該両条件を満たす合焦評価領域のうち最大のエッジ数を有する合焦評価領域を、前記対象領域として選択することを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項５】
請求項１に記載のオートフォーカス装置において、
前記制御手段は、前記複数の合焦評価領域のうち、所定の第１閾値よりも大きな肌色画素数を有するという第１条件を満たす合焦評価領域である肌色領域が少なくとも１つ存在する場合において、所定の第２閾値よりも大きなエッジ数を有するという第２条件を全ての肌色領域が満たさないときには、主被写体の画像が合焦状態に近くないと判定し、肌色領域のいずれかが前記第２条件を満たすときに比べて前記撮影レンズを高速に駆動することを特徴とするオートフォーカス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像信号を入力して、撮影レンズのフォーカス制御を行うオートフォーカス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、デジタルカメラにおけるオートフォーカス制御では、被写体を撮影して得られる画像信号より、画像のコントラストを検出し、そのコントラスト値がピークを示すレンズ位置に撮影レンズを駆動することで、画像を合焦状態に導く方法が用いられている。
【０００３】
この方法は、主被写体の画像がぼけた状態であると画像のコントラストは低く、主被写体の画像が合焦状態に近づくにつれて次第にコントラストが上昇し、完全な合焦状態となってところでコントラストが最大になるという原理に基づくものである。そのため、このオートフォーカス制御においては、撮影レンズを所定ピッチで駆動しつつ各レンズ位置においてコントラストの検出を行い、コントラストがピークを示すレンズ位置を撮影レンズの合焦位置として特定し、その合焦位置に撮影レンズ（より厳密にはフォーカシングレンズ）を移動させるような制御形態が採用されている。このような制御形態は、フォーカシングレンズを移動させながら、コントラストなどのＡＦ用の評価値が最適化（多くの場合、最大化）される位置を撮影レンズの合焦位置として特定することから、「山登り方式」と称せられているものである。
【０００４】
このような制御技術においては、コントラストなどのＡＦ用評価値の算出を行う合焦評価領域（以下、「ＡＦエリア」とも称する）として、単一のエリアだけではなく、複数のエリアを設けるものが存在する。その場合、複数のＡＦエリアのうちのいずれかをフォーカス制御の対象領域（対象エリア）として選択し、当該ＡＦエリア内の被写体が合焦状態となるように制御される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、複数のＡＦエリアを設ける場合には、主被写体である人物以外の被写体を撮影しているＡＦエリアがフォーカス制御の対象エリアとして選択されると、当該対象エリア内の非人物の被写体が合焦状態になってしまう。この結果、本来、合焦状態とすべき主被写体が非合焦状態（いわゆるピンぼけ状態）になってしまうことがある。
【０００６】
たとえば、図１５に示すように、撮影画像Ｇ１内に設けられた複数のＡＦエリアＦＲｉのうちのいずれかのＡＦエリア（図ではＦＲ５）において、主被写体としての人物ＨＭ以外の背景被写体（図では樹木ＴＲ）のみが含まれている場合において、そのＡＦエリア（ＦＲ５）でＡＦ用評価値の局所的な最大値が検出されると、その最大値に対応するレンズ位置が合焦位置として決定される。
【０００７】
しかしながら、このレンズ位置は、背景被写体を合焦状態とするレンズ位置であり、主被写体を合焦状態とするレンズ位置ではない。したがって、背景被写体と主被写体とがカメラから互いに異なる距離を有する位置に存在するときには、この主被写体は合焦状態にはならない。すなわち、非主被写体を合焦状態にするレンズ位置を、主被写体を合焦状態にするレンズ位置として誤検出してしまうことなり、いわゆる「擬合焦」が生じることになる。
【０００８】
このように、複数のＡＦエリアの中からフォーカス制御の対象エリアが的確に選択されないときには、主被写体を合焦状態にするレンズ位置が正確に検出されないことがあるという問題がある。
【０００９】
また、上記のような問題に加えて、対象エリアの選択をコントラストのみを用いて行う場合には、コントラストの変化曲線における疑似的なピークに起因して、疑似的な合焦状態を本来の合焦状態と誤認識してしまうという問題がある。
【００１０】
デジタルカメラを用いて撮影する時には、手ぶれや被写体ぶれ等が発生すると、あるレンズ位置において瞬間的に別の被写体が画像中に含まれる場合があり、そのような場合にはそのレンズ位置においてコントラストが擬似的にピークを示すことになる。そのため、従来のオートフォーカス制御によってコントラストがピークを示すレンズ位置を検出したとしても、そのピークは手ぶれ等による疑似ピークであって実際に主被写体が合焦状態であることを示すピークではない可能性があり、その場合は主被写体を適切に合焦させることができなくなるという問題が発生する。特に近年、デジタルカメラの撮影レンズにおいて高倍率のズーム化が進んでおり、この問題は大きなものとなってきている。
【００１１】
このように、コントラストに関する疑似的なピークを誤検出することに起因して、ＡＦ制御が正確に行われないという問題がある。
【００１２】
そこで、この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、疑似ピークによる影響を解消しつつ、主被写体としての人物をより的確に合焦状態にすることが可能なオートフォーカス装置（自動合焦装置）を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、被写体像を光電変換して得た画像信号で構成される画像に基づいて、撮影レンズのフォーカス制御を行うオートフォーカス装置であって、前記画像内に設定された複数の合焦評価領域のそれぞれにおけるエッジ数を検出するエッジ数検出手段と、前記複数の合焦評価領域のそれぞれにおける肌色情報を検出する肌色情報検出手段と、各合焦評価領域の前記エッジ数および前記肌色情報に基づいて前記複数の合焦評価領域の中から前記フォーカス制御の対象領域を選択し、当該選択された対象領域に関する情報に基づいて前記フォーカス制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明に係るオートフォーカス装置において、前記複数の合焦評価領域のそれぞれにおけるエッジ幅重心値を求めるエッジ幅重心値演算手段、をさらに備え、前記制御手段は、各合焦評価領域の前記エッジ幅重心値にも基づいて、前記対象領域を前記複数の合焦評価領域の中から選択することを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１の発明に係るオートフォーカス装置において、前記肌色情報は肌色画素数であり、前記制御手段は、前記複数の合焦評価領域のうち、所定の第１閾値よりも大きな肌色画素数を有するという第１条件と所定の第２閾値よりも大きなエッジ数を有するという第２条件との両方の条件を満たす合焦評価領域を、前記対象領域として選択することを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項３の発明に係るオートフォーカス装置において、前記制御手段は、前記複数の合焦評価領域のうち２以上の合焦評価領域が前記第１条件および前記第２条件の両条件を満たす場合には、当該両条件を満たす合焦評価領域のうち最大のエッジ数を有する合焦評価領域を、前記対象領域として選択することを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１の発明に係るオートフォーカス装置において、前記制御手段は、前記複数の合焦評価領域のうち、所定の第１閾値よりも大きな肌色画素数を有するという第１条件を満たす合焦評価領域である肌色領域が少なくとも１つ存在する場合において、所定の第２閾値よりも大きなエッジ数を有するという第２条件を全ての肌色領域が満たさないときには、主被写体の画像が合焦状態に近くないと判定し、肌色領域のいずれかが前記第２条件を満たすときに比べて前記撮影レンズを高速に駆動することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
＜Ａ．構成＞
＜構成概要＞
図１はこの発明にかかるオートフォーカス装置が適用されたデジタルカメラ１の構成を示すブロック図である。
【００２０】
デジタルカメラ１は、被写体を撮影するための撮影機能を実現する撮影機能部１０と、撮影機能部１０において撮影動作が行われて生成される画像信号を入力して、撮影レンズ１１のフォーカス制御を行うオートフォーカス制御部２０と、撮影機能部１０及びオートフォーカス制御部２０を含むデジタルカメラ１の全体的な動作を制御する全体制御部５０と、シャッタボタン等の操作ボタンを含む操作部６０と、オートフォーカス制御部２０からの制御信号に基づいて撮影レンズ１１を駆動するレンズ駆動部７０とを備えて構成される。
【００２１】
撮影機能部１０は、レンズ駆動部７０の駆動によって光軸方向に沿って移動可能なフォーカシングレンズ１２を含む撮影レンズ１１、撮影レンズ１１を介して入射する被写体像を光電変換して画像データ（画素ごとの画素データの配列からなるデータ）を生成するＣＣＤ撮像素子１３、ＣＣＤ撮像素子１３からの画像データを一時的に格納するための画像メモリ１４、画像メモリ１４から得られる画像データに対して色変換処理や画像圧縮処理等の所定の画像処理を行う画像処理部１５、画像処理部１５において画像表示用の画像処理が施された表示用画像を表示する液晶表示部１６、及び、画像処理部１５において画像記録用の画像処理が施された撮影画像を記録する記録メディア１７、を備えて構成される。
【００２２】
撮影機能部１０は、全体制御部５０の制御によって、本撮影前にライブビュー画像を液晶表示部１６に表示させるためのライブビュー画像撮影動作と、シャッタボタンが全押しされたときに記録メディア１７に記録するための画像撮影を行う本撮影動作とを行うように構成される。なお、ライブビュー画像撮影動作時には、本撮影動作時に比べて画像処理部１５において比較的簡単な画像処理が施される。また、液晶表示部１６がオフ状態であったとしても、少なくともオートフォーカス制御時にはＣＣＤ撮像素子１３による撮影動作が行われる。
【００２３】
また、オートフォーカス制御部２０は、画像の合焦状態を評価するために予め設定された複数の合焦評価領域（以下、「ＡＦエリア」とも称する）に基づいて画像メモリ１４から合焦評価領域の画像成分を抽出する合焦評価領域抽出部２１と、各合焦評価領域の画像成分に基づいて画像のコントラスト値Ｃを求めるコントラスト演算部２２と、各合焦評価領域の画像成分に基づいて画像のエッジ成分に関する演算を行い、エッジ数ＥＮとエッジ幅重心値ＥＷを求めるエッジ演算部２３と、各合焦評価領域の画像成分に基づいて画像の肌色画素数を求める肌色画素数演算部２４と、コントラスト値Ｃ、エッジ数ＥＮ、エッジ幅重心値ＥＷ、および肌色画素数ＳＶに基づいて画像の合焦状態を判定し、撮影レンズ１１の合焦位置を特定するとともに、レンズ駆動部７０に対してレンズ駆動のための制御信号を送出する合焦制御部２５とを備えて構成される。なお、オートフォーカス制御部２０における上記各部の機能は、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することによって実現されるように構成してもよい。
【００２４】
全体制御部５０は、例えばシャッタボタンが半押し状態にされたときに合焦評価領域の画像成分が適切な合焦状態となるようにオートフォーカス制御部２０を機能させ、全押し状態にされたときに撮影機能部１０において本撮影動作を行うように制御する。また、全体制御部５０は本撮影前にはライブビュー画像撮影動作として撮影機能部１０において逐次画像撮影を行わせ、逐次更新される画像を液晶表示部１６に表示させたり、オートフォーカス制御部２０に与えるように制御する。
【００２５】
レンズ駆動部７０はオートフォーカス制御部２０の合焦制御部２５から与えられる制御信号に基づいてフォーカシングレンズ１２を例えば遠側から近側に向けて移動させる。このときの駆動ピッチは合焦制御部２５によって指定される。そしてオートフォーカス制御部２０において合焦評価領域の画像成分が合焦状態となるレンズ位置（合焦位置）が特定され、レンズ駆動部７０が合焦制御部２５よりその合焦位置が指定された場合には、その指定されたレンズ位置にフォーカシングレンズ１２を移動させて合焦評価領域の画像成分が合焦した状態の画像をＣＣＤ撮像素子１３に結像させる。
【００２６】
以上のような構成のデジタルカメラ１においてオートフォーカス制御を行う際には、フォーカシングレンズ１２が駆動されるごとにオートフォーカス制御部２０において合焦評価領域の画像成分から画像のコントラストを評価するだけでなく、その画像成分のエッジ成分からフォーカシングレンズ１２が合焦位置の近傍にあるか否かを判断し、エッジ成分からフォーカシングレンズ１２が合焦位置近傍にないと判断される場合には、コントラストがピークを示す場合であってもそのピーク位置を合焦位置に採用しないように構成される。また、複数の合焦評価領域の中から、撮影レンズのフォーカス制御の対象となるエリア（以下、対象エリアないし対象領域とも称する）が選択され、この対象エリアの情報（コントラスト値など）に基づいてオートフォーカス制御が行われる。なお、対象領域は、「合焦動作に用いるべき合焦評価領域」とも表現することができる。
【００２７】
＜合焦評価領域＞
図２（ａ）は複数の合焦評価領域の一例を示す図である。ここでは、合焦評価領域ＦＲとして、７つの合焦評価領域ＦＲ１〜ＦＲ７が例示されている。画像Ｇ１は、ＣＣＤ撮像素子１３の撮影動作によって得られる画像である。
【００２８】
この実施の形態では、図２（ａ）に示すように画像Ｇ１のほぼ中央部分に合焦評価領域ＦＲ１〜ＦＲ７が設定され、オートフォーカス制御部２０においてはこの合焦評価領域ＦＲ１〜ＦＲ７に含まれる画像成分に基づいて画像のコントラスト及びエッジ成分が評価される。なお、図２（ａ）に示す合焦評価領域ＦＲ１〜ＦＲ７は一例であり、実際にデジタルカメラ１等に適用する際には他の合焦評価領域を設定してもよい。また、複数の合焦評価領域は、互いに重ね合わせられて設けられてもよい。たとえば、図２（ｂ）に示すように、複数の合焦評価領域ＦＲ１〜ＦＲ１１が、その一部が互いに重ね合わせられた状態で設けられてもよい。
【００２９】
合焦制御部２５は、これらの複数の合焦評価領域ＦＲｉ（ｉ＝１，．．．，Ｋ；ここではＫ＝７）の中から、所定の条件（後述）を満たす領域を撮影レンズのフォーカス制御の対象エリア（対象領域）として選択し、当該選択された対象エリアに関するコントラスト値に基づいて撮影レンズのフォーカス制御を行う。
【００３０】
オートフォーカス制御部２０においては、まず、合焦評価領域抽出部２１が画像メモリ１４に格納された画像から複数の合焦評価領域ＦＲｉに対応する画像成分を抽出する。
【００３１】
ＣＣＤ撮像素子１３は、いわゆるベイヤー配列の画素配列構造となっており、ＣＣＤ撮像素子１３で撮影動作が行われると、ベイヤー配列に従った全画面分のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色成分の画素データが画像メモリ１４に格納される。
【００３２】
このため、合焦評価領域抽出部２１が合焦評価領域ＦＲｉの画像成分を抽出する際には、合焦評価領域ＦＲｉに対応する各色成分の画素データを抽出することになる。
【００３３】
そして、合焦評価領域抽出部２１によって抽出された画像成分は、コントラスト演算部２２、エッジ演算部２３、および肌色画素数演算部２４に与えられる。コントラスト演算部２２によりコントラスト値Ｃが算出され、エッジ演算部２３によりエッジ数ＥＮおよびエッジ幅重心値ＥＷが算出され、肌色画素数演算部２４により肌色画素数ＳＶが算出される。
【００３４】
つぎに、これらの各値Ｃ，ＥＮ，ＥＷ，ＳＶおよび各値の算出動作等について説明する。
【００３５】
＜肌色エリア＞
まず、肌色画素数ＳＶについて説明する。
【００３６】
肌色画素数演算部２４は、色成分（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の画素データを次の数１に基づいて別の色空間表現（Ｙ，Ｕ，Ｖ）に変換し、変換後のＵＶ空間の所定範囲内にある画素を肌色画素として検出する。
【００３７】
【数１】
2004037733.tif 000003
【００３８】
より具体的には、肌色画素数演算部２４は、肌色画素に対応する（Ｕ，Ｖ）の組合せがＵＶ空間における第２象限の所定範囲内に存在するという性質を利用して、肌色画素を検出する。詳細には、肌色画素数演算部２４は、その（Ｕ，Ｖ）の組合せが領域ＲＡおよび領域ＲＢ（図３参照）の少なくとも一方に存在する画素を、肌色画素として検出する。ここで、図３に示すように、領域ＲＡは、ＴＨ１４＜Ｕ＜ＴＨ１２、且つ、ＴＨ１６＜Ｖ＜ＴＨ１８、を満たす矩形領域であり、領域ＲＢは、ＴＨ１３＜Ｕ＜ＴＨ１１、且つ、ＴＨ１５＜Ｖ＜ＴＨ１７、を満たす矩形領域である。領域ＲＡおよび領域ＲＢの和領域（領域ＲＡおよび領域ＲＢの両方を包含する領域）は、ＵＶ平面における肌色領域を近似した領域に相当する。このような近似を用いることにより、合焦評価領域ＦＲｉの各画素が肌色画素であるか否かを的確かつ高速に検出することができる。
【００３９】
そして、合焦制御部２５は、各合焦評価領域ＦＲｉ内の肌色画素数ＳＶが所定の閾値ＴＨ２０よりも大きい（ＳＶ＞ＴＨ２０）ときに、その合焦評価領域ＦＲｉが肌色成分を多く含む領域（以下、肌色エリア（ないし肌色領域）とも称する）であると判定する。言い換えれば、各合焦評価領域ＦＲｉ内の全画素に対する肌色画素数の割合が所定の閾値よりも大きくなると、その合焦評価領域ＦＲｉは肌色エリアと判定される。このように、合焦制御部２５は、ＳＶ＞ＴＨ２０という条件Ｄ１を満たす領域を肌色エリアとして判定する。
【００４０】
また、合焦制御部２５は、複数の合焦評価領域ＦＲｉのうちの肌色エリアの有無に応じて、フォーカス制御を変更する。
【００４１】
具体的には、少なくとも１つの肌色エリアが存在する場合には、その少なくとも１つの肌色エリアのうち条件Ｄ２（後述）を満たすものが存在するときにのみ主被写体の画像が合焦状態に近いと判定する一方で、全ての肌色エリアが条件Ｄ２を満たさないときには主被写体の画像が合焦状態に近くないと判定する。これにより、肌色の被写体（主被写体）と肌色でない被写体（非主被写体）とが存在する場合において、肌色でない被写体（非主被写体）のみが合焦状態になる「擬合焦」の発生確率を低減して、肌色の人物をより的確に合焦状態にすることができる。
【００４２】
また、複数の合焦評価領域ＦＲｉのうち１つも肌色エリアが存在しない場合には、条件Ｄ２（後述）を満たす合焦評価領域ＦＲｉが存在するときにのみ主被写体の画像が合焦状態に近いと判定する一方で、条件Ｄ２を満たす合焦評価領域ＦＲｉが１つも存在しないときには主被写体の画像が合焦状態に近くないと判定する。これにより、人物以外のみを被写体とする場合において、その被写体をより的確に合焦状態にすることができる。
【００４３】
＜コントラスト値＞
次に、コントラスト値Ｃについて説明する。
【００４４】
コントラスト演算部２２は、図４に示すような構成となっている。すなわち、コントラスト演算部２２は、注目画素と、その注目画素の近隣に位置し、かつ注目画素と一定の位置関係を有する画素との差分絶対値を求める差分演算部２２１、及び、その差分演算結果を累積加算していく累積加算部２２２、を備えて構成される。差分演算部２２１は合焦評価領域ＦＲｉに含まれる全ての画素が注目画素として選択されるまで演算を行い、累積加算部２２２は合焦評価領域ＦＲｉに含まれる各画素が注目画素として選択されたときに求められる差分絶対値を順次累積加算していき、最終的に合焦評価領域ＦＲｉについてのコントラスト値Ｃを求める。
【００４５】
なお、コントラスト演算部２２においてコントラスト値Ｃを求める際には、画像メモリ１４から得られるＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の画素データに基づいて演算を行うようにしてもよいし、また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分の画素データから一旦輝度データを生成し、その輝度データに基づいて演算を行うようにしてもよい。
【００４６】
図５は、フォーカシングレンズ１２のレンズ位置を遠側から近側に移動させた場合に、各レンズ位置において撮影される画像からコントラスト演算部２２がコントラスト値Ｃを求めた場合のコントラスト値Ｃの変化を示す図である。図５に示すように、コントラスト値Ｃは合焦評価領域ＦＲｉの画像成分が合焦状態となるときに最大値を示す。このため、図５に示すコントラスト曲線においては、レンズ位置ＰＡが合焦位置となる。
【００４７】
また、図５に示すように、レンズ位置ＰＢにおいては手ぶれ等が発生し、コントラスト値Ｃに疑似ピークが発生している。一般に、コントラスト方式のオートフォーカス制御を行う場合においてコントラスト値Ｃが一定値Ｃ１よりも小さい場合にはローコントラストであると判断してそのようなピーク位置を合焦位置と特定することはないが、疑似ピークが一定値Ｃ１以上の値を示している場合には、そのような疑似ピークを誤って合焦位置と判断する可能性がある。
【００４８】
このような疑似ピークに起因する悪影響は、次述するエッジ成分を考慮することによって低減することができる。この実施の形態では、上記のような疑似ピークを誤って合焦位置と判断することがないようにするために、エッジ演算部２３においてエッジ成分に関する演算が行われる。
【００４９】
＜エッジ数、エッジ幅重心値＞
次に、エッジ数ＥＮ、エッジ幅重心値ＥＷについて説明する。
【００５０】
図６はエッジ演算部２３の構成を示すブロック図である。エッジ演算部２３は合焦評価領域ＦＲｉの画像成分について水平方向に隣接画素間での差分値を求めることによってエッジ成分が存在するか否かを判定し、エッジ成分が存在する場合にはそのエッジ数ＥＮ及びエッジ幅重心値ＥＷを求めるように構成される。このため、エッジ演算部２３は、差分演算部２３１、エッジ幅検出部２３２、エッジ数カウント部２３３、ヒストグラム作成部２３４、及びエッジ幅重心値演算部２３５を備える。
【００５１】
図７はエッジ演算部２３における演算処理の概念を示す図である。なお、図７において画素Ｘ１〜Ｘ９は合焦評価領域ＦＲｉにおいて水平方向に連続して配置される画素を示している。
【００５２】
差分演算部２３１は水平方向に隣接する画素の各色成分の画素データを入力すると、その画素に対応する輝度値を求め、その直前の画素の輝度値との差分値を求める。例えば、図７において差分演算部２３１が画素Ｘ２についての各色成分の画素データを入力すると、画素Ｘ２の輝度値を求め、画素Ｘ１の輝度値と画素Ｘ２の輝度値との差分値（Ｘ２−Ｘ１）を求める。
【００５３】
このときの差分演算は、例えば、注目画素の輝度値からその直前の画素の輝度値を減算するという演算が行われ、演算結果となる差分値の符号が正であれば右肩上がりのエッジ成分が検出され、負であれば右肩下がりのエッジ成分が検出されることになる。ただし、この実施の形態では最終的にエッジ数ＥＮとエッジ幅重心値ＥＷとを求めればよく、各エッジ成分が右肩上がりか右肩下がりかを厳密に区別する必要はない。
【００５４】
そして差分演算部２３１は画素Ｘ３についての画素データを入力すると、その輝度値を求めて、画素Ｘ３の輝度値と画素Ｘ２の輝度値との差分値を求める。以後、差分演算部２３１は、水平方向に分布する画素Ｘ４，Ｘ５，Ｘ６，…の画素データを順次入力する都度、輝度値の算出演算を行うとともに、その画素の輝度値とその直前の画素の輝度値との差分演算処理を行う。
【００５５】
差分演算部２３１で算出される差分値はエッジ幅検出部２３２に与えられる。エッジ幅検出部２３２には、第１の閾値ＴＨ１と第２の閾値ＴＨ２とが予め設定されている。第１の閾値ＴＨ１は隣接画素間での差分値がエッジ成分を構成するか否かを判断するための閾値であり、第２の閾値ＴＨ２はそのエッジ成分が十分な強度を有しているか否かを判断するための閾値である。
【００５６】
エッジ幅検出部２３２は、差分演算部２３１から輝度値の差分値が得られると、その差分値と閾値ＴＨ１とを比較する。この結果、差分値が閾値ＴＨ１以上であれば、その画素はエッジ成分を構成するものとしてエッジ幅カウント値を１だけ増加させる。例えば、図７に示す画素Ｘ４と画素Ｘ３との差分値を入力した場合、その差分値は閾値ＴＨ１を超えているため、エッジ幅検出部２３２はエッジ幅カウント値を１だけ増加させる。以後同様の処理を繰り返し、画素Ｘ５と画素Ｘ４との差分値、画素Ｘ６と画素Ｘ５との差分値、及び、画素Ｘ７と画素Ｘ６との差分値のそれぞれは、閾値ＴＨ１を超えているため、エッジ幅検出部２３２はそれぞれの判定処理においてエッジ幅カウント値を１だけ増加させることになる。
【００５７】
そして、画素Ｘ８と画素Ｘ７との差分値が得られると、その差分値は閾値ＴＨ１よりも小さいため、エッジ成分の終端部であることを認識し、それまでエッジ幅カウント値を増加させてきた、差分値の総和と第２の閾値ＴＨ２とを比較する。図７の場合は、画素Ｘ７と画素Ｘ３との輝度値の差分値が閾値ＴＨ２以上であるため、十分な強度を有するエッジ成分であることが検出される。そして、エッジ幅検出部２３２はそれまでカウントされたエッジ幅カウント値をそのエッジ成分のエッジ幅として特定する。このように隣接画素間の差分値が閾値ＴＨ１よりも小さくなった場合であってエッジ幅カウント値が１以上である場合には、エッジ成分が検出されていることとなり、そのエッジ成分の強度が所定の強度（閾値ＴＨ２）以上であれば、そのエッジ成分を有効なエッジ成分として認識する。
【００５８】
一方、隣接画素間の差分値が閾値ＴＨ１よりも小さくなった場合であってエッジ幅カウント値が１以上である場合であっても、そのエッジ成分の強度が所定の強度（閾値ＴＨ２）未満であれば、そのエッジ成分は有効なエッジ成分ではないものと認定する。
【００５９】
なお、隣接画素間の差分値が閾値ＴＨ１よりも小さい場合であってもエッジ幅カウント値が０であれば、エッジ成分が有効であるか否かの判断は行う必要がなく、順次に入力する差分値が閾値ＴＨ１以上であるか否かの判定を進めていけばよい。
【００６０】
図７の例の場合は、画素Ｘ４と画素Ｘ３との差分値が得られたときにはじめてエッジ幅カウント値が１となり、その後順次エッジ幅カウント値が増加していき、最終的に画素Ｘ８と画素Ｘ７との差分値が得られてエッジ成分の終端部が認識されたときにはエッジ幅カウント値は４となっている。そして、画素Ｘ３〜Ｘ７によって構成されるエッジ成分が閾値ＴＨ２を超えているため、該エッジ成分は有効なものとして認識されることになる。
【００６１】
そして、エッジ幅検出部２３２において有効なエッジ成分が検出された場合には、その検出されたエッジ成分のエッジ幅カウント値がヒストグラム作成部２３４に与えられるとともに、エッジ数カウント部２３３にエッジ数のカウント指示が与えられる。
【００６２】
エッジ幅検出部２３２はヒストグラム作成部２３４に対してエッジ幅カウント値を与えると、エッジ幅カウント値を０にリセットし、それ以後に入力する差分値に基づいてエッジ幅検出処理を繰り返すことで、合焦評価領域ＦＲｉの画像成分全体について有効なエッジ成分の検出を行う。
【００６３】
エッジ数カウント部２３３は、予めエッジ数カウント値を０に初期化しており、エッジ幅検出部２３２からエッジ数のカウント指示が与えられる度に、エッジ数カウント値を１だけ増加させていく。これにより、合焦評価領域ＦＲｉの画像成分に含まれる有効なエッジ成分を計数していくことが可能になり、最終的にエッジ数ＥＮが出力される。
【００６４】
図８はフォーカシングレンズ１２の各レンズ位置において得られる画像からエッジ数ＥＮを求めた場合のレンズ位置とエッジ数との関係を示す図である。図８に示すように、合焦評価領域ＦＲｉに含まれる画像成分が合焦状態にあるときには鮮鋭な画像が得られるため、エッジ数は最大値を示す。このため、フォーカシングレンズ１２のレンズ位置ＰＡが合焦位置となる。また、合焦評価領域ＦＲｉに含まれる画像成分が合焦状態から遠ざかるにつれて画像の鮮鋭度は低下し、ある程度ぼけた状態となると、合焦評価領域ＦＲｉの画像成分からは有効なエッジ成分は検出されなくなる。このため、ノイズの影響がないものとすると、フォーカシングレンズ１２がレンズ位置ＰＣ〜ＰＤの範囲内の位置にあるときにはエッジ数ＥＮは０以外の値を示すが、レンズ位置ＰＣ〜ＰＤの範囲外の位置にあるときにはエッジ数ＥＮは０となる。
【００６５】
また、ノイズの影響をある程度考慮したとしても、合焦評価領域ＦＲｉの画像成分が合焦状態に近い状態にあるときには、エッジ数ＥＮは閾値Ｎ１より大きな値をとり、合焦状態に近い状態にないときには、エッジ数ＥＮは閾値Ｎ１以下の値をとることが多いと考えられる。
【００６６】
したがって、エッジ数カウント部２３３においてカウントされるエッジ数ＥＮの値を参照すれば、フォーカシングレンズ１２があるレンズ位置にあるときに、合焦評価領域ＦＲｉの画像成分が合焦状態に近い状態にあるか否かを判断することが可能になる。
【００６７】
また、ヒストグラム作成部２３４は、エッジ幅検出部２３２から得られるエッジ幅カウント値に基づいて、合焦評価領域ＦＲｉに含まれるエッジ成分のヒストグラムを作成する。
【００６８】
図９はエッジ成分のヒストグラムを示す図である。なお、図９において分布曲線Ｈ１は合焦評価領域ＦＲｉの画像成分が合焦状態に近い状態にあるときを示しており、また、分布曲線Ｈ２は合焦評価領域ＦＲｉの画像成分が合焦状態に近い状態にないときを示している。
【００６９】
図９に示すように、ヒストグラム作成部２３４は、エッジ幅検出部２３２から得られるエッジ幅カウント値に基づいて、フォーカシングレンズ１２があるレンズ位置にあるときの画像成分からエッジ幅に関するヒストグラムを作成すると、エッジ幅の分布状態は画像成分の合焦状態に応じた分布を示す。つまり、合焦評価領域ＦＲｉの画像成分が合焦状態に近い状態にあるときには、画像の鮮鋭度が増すのでエッジ幅は全体的に小さくなり、エッジ幅の分布状態もエッジ幅の比較的小さい領域に分布することになる。これに対して、合焦評価領域ＦＲｉの画像成分が合焦状態から遠ざかるにつれて画像の鮮鋭度は低下し、エッジ幅の分布状態はエッジ幅の比較的大きな領域に分布するように移行する。そして、ある程度ぼけた状態となると、合焦評価領域ＦＲｉの画像成分からは有効なエッジ成分は検出されなくなるため、エッジ幅分布曲線は全く得られなくなる。
【００７０】
ヒストグラム作成部２３４においてエッジ成分のヒストグラムが作成されると、エッジ幅重心値演算部２３５が機能し、そのヒストグラムからエッジ幅重心値ＥＷが求められる。エッジ幅重心値演算部２３５は、エッジ成分のヒストグラム分布に基づいて加重平均演算を行うことにより、エッジ幅の平均値を求め、その結果得られる値をエッジ幅重心値ＥＷとする。
【００７１】
例えば、図９の分布曲線Ｈ２に示すヒストグラム分布の場合、エッジ幅重心値演算部２３５は加重平均演算を行うことによってエッジ幅重心値ＥＷ２を求める。また、図９の分布曲線Ｈ１に示すヒストグラム分布の場合、エッジ幅重心値演算部２３５は加重平均演算を行うことによってエッジ幅重心値ＥＷ１を求める。
【００７２】
なお、エッジ幅重心値ＥＷ１は、画像成分が合焦状態に近づくにつれて次第に小さくなり、ある値に収束していくこととなる。
【００７３】
図１０は、フォーカシングレンズ１２の各レンズ位置において得られる画像からエッジ幅重心値ＥＷを求めた場合のレンズ位置とエッジ幅重心値との関係を示す図である。図１０に示すように、合焦評価領域ＦＲｉに含まれる画像成分が合焦状態にあるときには鮮鋭な画像が得られるため、エッジ幅重心値は極小値を示す。このため、フォーカシングレンズ１２のレンズ位置ＰＡが合焦位置となる。また、合焦評価領域ＦＲｉに含まれる画像成分が合焦状態から遠ざかるにつれて画像の鮮鋭度は低下するのでエッジ幅重心値ＥＷは増加し、ある程度ぼけた状態となると、合焦評価領域ＦＲｉの画像成分からは有効なエッジ成分は検出されなくなる。つまり、エッジ幅重心値ＥＷとレンズ位置との関係をみると、図１０に示すようにエッジ幅重心値ＥＷはＭ字型特性を示す。
【００７４】
このため、ノイズの影響がないものとすると、フォーカシングレンズ１２がレンズ位置ＰＥ〜ＰＦの範囲内の位置にあるときにはエッジ幅重心値ＥＷは０以外の値を示すが、レンズ位置ＰＥ〜ＰＦの範囲外の位置にあるときにはエッジ幅重心値ＥＷは０となる。なお、レンズ位置ＰＥは図８に示したレンズ位置ＰＣにほぼ一致し、レンズ位置ＰＦは図８に示したレンズ位置ＰＤにほぼ一致する。
【００７５】
また、ノイズの影響をある程度考慮したとしても、合焦評価領域ＦＲｉの画像成分が合焦状態に近い状態にあるときには、エッジ幅重心値ＥＷは閾値Ｗ１より大きくかつ閾値Ｗ２より小さな値をとり、合焦状態に近い状態にないときには、エッジ幅重心値ＥＷは閾値Ｗ１以下又は閾値Ｗ２以上の値をとることが多いと考えられる。
【００７６】
したがって、エッジ幅重心値演算部２３５において求められるエッジ幅重心値ＥＷの値を参照すれば、フォーカシングレンズ１２があるレンズ位置にあるときに、合焦評価領域ＦＲｉの画像成分が合焦状態に近い状態にあるか否かを判断することが可能になる。
【００７７】
合焦制御部２５は、エッジ演算部２３から得られるエッジ数ＥＮ及びエッジ幅重心値ＥＷに基づいて合焦評価領域ＦＲｉの合焦状態を評価する。
【００７８】
合焦制御部２５は撮影レンズ１１に含まれるフォーカシングレンズ１２を段階的に駆動させ、或るレンズ位置における画像内の或る合焦評価領域ＦＲｉから導かれるエッジ数ＥＮが所定値（図８に示す閾値Ｎ１）より大きな値を示し、かつ、そのときのエッジ幅重心値ＥＷが所定範囲（図１０に示す閾値Ｗ１より大きくかつ閾値Ｗ２未満）内の値を示すという条件Ｄ２を満たす場合には、そのレンズ位置が合焦位置ＰＡに近い位置にあると判断する。つまり、合焦制御部２５は、エッジ数ＥＮが所定値（図８に示す閾値Ｎ１）より大きな値を示し、かつ、そのときのエッジ幅重心値ＥＷが所定範囲（図１０に示す閾値Ｗ１より大きくかつ閾値Ｗ２未満）内の値を示すという条件が、レンズ位置が合焦位置の近傍にあると判定する条件（合焦位置近傍判定条件）であるとして、合焦位置近傍判定を行うのである。
【００７９】
そして合焦位置近傍判定によってレンズ位置が合焦位置ＰＡに近い位置にないと判断した場合には、コントラスト値Ｃが増加するようなレンズ駆動方向を特定してその方向にフォーカシングレンズ１２を高速駆動する。この高速駆動によって、効率的に合焦位置近傍にフォーカシングレンズ１２を移動させることができ、効率的にオートフォーカス制御を行って合焦評価領域ＦＲｉの画像成分を迅速に合焦状態に導くことが可能になる。
【００８０】
上記のような構成により、合焦評価領域抽出部２１はフォーカシングレンズ１２が或るレンズ位置にあるときの画像信号から合焦評価領域の画像成分を抽出し、そしてコントラスト演算部２２はその画像成分に基づいてコントラスト値Ｃを求めて、合焦制御部２５に与えることができる。また、エッジ演算部２３はその画像成分に基づいてエッジ数ＥＮ及びエッジ幅重心値ＥＷを求め、合焦制御部２５に与えることができる。そして合焦制御部２５は、エッジ演算部２３から得られるエッジ数ＥＮ及びエッジ幅重心値ＥＷに基づいてフォーカシングレンズ１２が合焦位置近傍に位置するか否かを判断し、合焦位置近傍に位置しないと判断される場合にはコントラスト値Ｃがピークを示していてもそのレンズ位置を合焦位置として採用しないように実現される。
【００８１】
この結果、疑似ピークを示すレンズ位置が合焦位置として誤検知されることを良好に防止することが可能になる。これは、デフォーカス量が大きい場合にはエッジ成分が検出されない、という性質を利用するものである。より具体的には、デフォーカス量が大きい場合には、エッジ数ＥＮおよびエッジ幅重心値ＥＷが、それぞれ、ゼロないし非常に小さな値となるため、合焦位置近傍に位置すると判断するための条件が満たされなくなるのである。
【００８２】
＜Ｂ．動作＞
次に、上記のような構成のデジタルカメラ１においてオートフォーカス制御を行う際の処理シーケンスについて説明する。図１１〜図１４はオートフォーカス制御の処理シーケンスを示すフローチャートである。図１１は、オートフォーカス制御の全体の流れを示すフローチャートであり、図１２、図１３、図１４は、それぞれ、その一部の流れを示す図である。
【００８３】
まず、シャッタボタンが半押し状態にされてオートフォーカス制御が開始されると、オートフォーカス制御部２０は撮影レンズ１１内のフォーカシングレンズ１２をレンズ初期位置に移動させ、そのレンズ初期位置においてＣＣＤ撮像素子１３から得られる画像からコントラスト値を求める。
【００８４】
そして、レンズ微小駆動ルーチン（ステップＳ１０）が実行される。具体的には、合焦制御部２５は、フォーカシングレンズ１２をレンズ初期位置から近側に１２Ｆδ分移動させる方向判定駆動を行う（図１２、ステップＳ１１）。ここで、Ｆは撮影レンズ１１のＦナンバであり、δはいわゆる許容錯乱円であり、デジタルカメラ１の場合はＣＣＤ撮像素子１３の１〜２画素間のピッチに相当する。そしてオートフォーカス制御部２０は、そのレンズ位置においてＣＣＤ撮像素子１３から得られる画像からコントラスト値を求める。
【００８５】
なお、ステップＳ１１においてコントラスト値を求める際には、オートフォーカス制御部２０においてコントラスト演算部２２が機能することになる。また、方向判定駆動量は１２Ｆδ分に限るものではない。
【００８６】
次に、オートフォーカス制御部２０において合焦制御部２５が機能し、レンズ初期位置におけるコントラスト値と１２Ｆδ駆動後のレンズ位置におけるコントラスト値とを比較してフォーカシングレンズ１２のレンズ駆動方向を決定する（ステップＳ１２）。すなわち、レンズ初期位置におけるコントラスト値と１２Ｆδ駆動後のレンズ位置におけるコントラスト値とのうちのコントラスト値が大きくなる方向にフォーカシングレンズ１２の合焦位置が存在するものと推定し、コントラスト値が大きくなる方向をレンズ駆動方向として決定する。
【００８７】
続いて、オートフォーカス制御部２０はレンズ駆動形態を決定する（ステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２３）。レンズ駆動形態には、フォーカシングレンズ１２の合焦位置を検出するためにフォーカシングレンズ１２を微小駆動させる駆動形態と、フォーカシングレンズ１２を粗いピッチで高速駆動することによってフォーカシングレンズ１２を合焦位置近傍に高速移動させる駆動形態とがある。
【００８８】
オートフォーカス制御部２０のエッジ演算部２３は、その時点で得られる画像に基づいて、各合焦評価領域ＦＲｉにおけるエッジ数ＥＮ及びエッジ幅重心値ＥＷを算出する（ステップＳ１３）。また、肌色画素数演算部２４は、その時点で得られる画像に基づいて、各合焦評価領域ＦＲｉにおける肌色画素数ＳＶを算出する（ステップＳ１４）。
【００８９】
その後、合焦制御部２５は、フォーカシングレンズ１２が合焦位置近傍に位置するか否かを判断する（ステップＳ２１〜Ｓ２３）。
【００９０】
具体的には、まず、複数の合焦評価領域ＦＲｉの中で「肌色エリア」が存在するか否かが判定される（ステップＳ２１）。より詳細には、上述したように、その肌色画素数ＳＶが所定の閾値ＴＨ２０よりも大きい（ＳＶ＞ＴＨ２０）という条件Ｄ１を満たす合焦評価領域ＦＲｉは、肌色エリアであると判定される。
【００９１】
このような肌色エリアが少なくとも１つ存在するときにはステップＳ２２に進み、肌色エリアが１つも存在しないときにはステップＳ２３に進む。
【００９２】
ステップＳ２２においては、高速スキャンルーチン（ステップＳ３０）に移行するか、近傍スキャンルーチン（ステップＳ５０）に移行するかを決定する。
【００９３】
具体的には、「肌色エリア（すなわち、条件Ｄ１を満たす合焦評価領域ＦＲｉ）」のうち、エッジ数ＥＮが所定値Ｎ１より大きな値を示し、かつ、エッジ幅重心値ＥＷが所定範囲（閾値Ｗ１より大きくかつ閾値Ｗ２未満）内の値を示すという条件Ｄ２（すなわち、ＥＮ＞Ｎ１、且つ、Ｗ１＜ＥＷ＜Ｗ２）を満たすものが１つでも存在する場合には、合焦制御部２５は、主被写体（より正確には被写体の画像）が合焦状態に近いと判定し、近傍スキャンルーチン（ステップＳ５０）へ進む。
【００９４】
一方、肌色エリアは存在するにもかかわらず、いずれの肌色エリアもこの条件Ｄ２を満たさない場合には、合焦制御部２５は、主被写体が合焦状態に近くないものと判定し、高速スキャンルーチン（ステップＳ３０）へ進む。
【００９５】
このように、肌色エリアが存在する場合において、近傍スキャンルーチンへ進むのは、条件Ｄ２を満たす肌色エリアが存在するときのみである。そして、「肌色エリア以外の合焦評価領域」（以下、非肌色エリアとも称する）が条件Ｄ２を満たすときであっても、近傍スキャンルーチンには進まず、高速スキャンルーチンに進む。すなわち、非肌色エリアの情報を基準にして近傍スキャンルーチンに進むことがないので、非肌色エリアの被写体（たとえば背景被写体）のみが合焦状態になる「擬合焦」の発生確率を低減することができる。
【００９６】
ステップＳ２３においても、高速スキャンルーチン（ステップＳ３０）に移行するか、近傍スキャンルーチン（ステップＳ５０）に移行するかを決定する。ここで、ステップＳ２３に進んでくるのは、肌色エリアが存在しないときである。
【００９７】
このステップＳ２３では、複数の合焦評価領域ＦＲｉのうち、エッジ数ＥＮが所定値Ｎ１より大きな値を示し、かつ、エッジ幅重心値ＥＷが所定範囲（閾値Ｗ１より大きくかつ閾値Ｗ２未満）内の値を示すという条件Ｄ２（すなわち、ＥＮ＞Ｎ１、且つ、Ｗ１＜ＥＷ＜Ｗ２）を満たす合焦評価領域ＦＲｉが１つでも存在する場合には、合焦制御部２５は、主被写体が合焦状態に近いと判定して、近傍スキャンルーチン（ステップＳ５０）へ進む。一方、いずれの合焦評価領域ＦＲｉもこの条件Ｄ２を満たさない場合には、合焦制御部２５は、主被写体は合焦状態に近くないものと判定して、高速スキャンルーチン（ステップＳ３０）へ進む。
【００９８】
つぎに、高速スキャンルーチン（ステップＳ３０）について説明する。高速スキャンルーチンの詳細な処理手順は図１３のフローチャートに示されている。
【００９９】
まず、合焦制御部２５はレンズ駆動方向に対してフォーカシングレンズ１２を高速駆動するための残り駆動量が十分にあるかどうかを判定し（ステップＳ３１）、十分な残り駆動量が存在する場合にはステップＳ３３に進み、十分な残り駆動量が存在しない場合にはステップＳ３２に進んでレンズ駆動方向を反転させる。この実施の形態では、高速駆動を行う際の駆動量として駆動ピッチが２０Ｆδに設定されるため、ステップＳ３１における判断では、フォーカシングレンズ１２の残り駆動量が２０Ｆδ以上存在するか否かを確認する処理となる。そして２０Ｆδ以上の残り駆動量が存在しない場合には、ステップＳ３２においてレンズ駆動方向を反転させてステップＳ３３に進む。
【０１００】
そして、合焦制御部２５は、決定されたレンズ駆動方向にフォーカシングレンズ１２を駆動ピッチ＝２０Ｆδで高速駆動する（ステップＳ３３）。これにより、合焦位置近傍にないフォーカシングレンズ１２が微小ピッチ（例えば４Ｆδ）で駆動されて合焦位置を検出するまでに長時間を要することを回避することができ、オートフォーカス制御の効率化を図ることが可能になる。
【０１０１】
つぎに、複数の合焦評価領域（ＡＦエリア）ＦＲｉのそれぞれについて、コントラスト値Ｃが算出される（ステップＳ３４）。コントラスト値Ｃは、コントラスト演算部２２によって、高速駆動後のレンズ位置において得られる画像に基づいて算出される。
【０１０２】
そして、このとき得られたコントラスト値が前回求められたコントラスト値よりも小さいか否かの判定を行う（ステップＳ３５）。この判定によって、高速駆動によってフォーカシングレンズ１２が合焦位置を超えたかどうかを判定すること、言い換えれば、コントラストの変化曲線におけるピークを超えたかどうかを判定することができる。
【０１０３】
このレンズ移動前後のコントラスト値の比較動作（ステップＳ３５）は、複数の合焦評価領域ＦＲｉの全てについて行われる。
【０１０４】
そして、いずれの合焦評価領域ＦＲｉのコントラスト値も前回求められたコントラスト値よりも小さくならない場合には、コントラストの変化曲線におけるピークを越えていない、すなわちフォーカシングレンズ１２が合焦位置を未だ超えていないと判断し、ステップＳ３３に戻り、再び、ステップＳ３３，Ｓ３４，Ｓ３５の処理が繰り返される。
【０１０５】
一方、いずれかの合焦評価領域ＦＲｉのコントラスト値が前回求められたコントラスト値よりも小さくなった場合には、コントラストの変化曲線におけるピークを越えた、すなわちフォーカシングレンズ１２が合焦位置を超えたと判断し、ステップＳ３６に進む。
【０１０６】
ステップＳ３６においては、複数の合焦評価領域（ＡＦエリア）ＦＲｉのそれぞれについて、エッジ数ＥＮ、エッジ幅重心値ＥＷ、および肌色画素数ＳＶが算出される（ステップＳ３４）。エッジ数ＥＮはエッジ数カウント部２３３により算出され、エッジ幅重心値ＥＷはエッジ幅重心値演算部２３５により算出され、肌色画素数ＳＶは肌色画素数演算部２４により算出される。複数の合焦評価領域ＦＲｉにおける各値は、高速駆動後のレンズ位置において得られる画像に基づいて算出される。
【０１０７】
その後、合焦制御部２５は、フォーカシングレンズ１２が合焦位置近傍に位置するか否かを判断する（ステップＳ３７〜Ｓ３９）。これらの動作は、ステップＳ２１〜ステップＳ２３と同様の動作である。
【０１０８】
具体的には、まず、複数の合焦評価領域ＦＲｉの中で「肌色エリア」が存在するか否かが判定される（ステップＳ３７）。より詳細には、上述したように、条件Ｄ１（ＳＶ＞ＴＨ２０）を満たす合焦評価領域ＦＲｉは、肌色エリアであると判定される。
【０１０９】
このような肌色エリアが少なくとも１つ存在するときにはステップＳ３８に進み、肌色エリアが１つも存在しないときにはステップＳ３９に進む。
【０１１０】
ステップＳ３８においては、高速スキャンルーチン（ステップＳ３０）を続行するか、近傍スキャンルーチン（ステップＳ５０）に移行するかを決定する。具体的には、肌色エリアのうち、条件Ｄ２（すなわち、ＥＮ＞Ｎ１、且つ、Ｗ１＜ＥＷ＜Ｗ２）を満たすものが１つでも存在する場合には、合焦制御部２５は、主被写体が合焦状態に近いと判定し、近傍スキャンルーチン（ステップＳ５０）へ進む。一方、肌色エリアは存在するにもかかわらず、いずれの肌色エリアもこの条件Ｄ２を満たさない場合には、合焦制御部２５は、主被写体が合焦状態に近くないものと判定し、ステップＳ４０に進み、高速スキャンルーチンを続行する。
【０１１１】
このように、肌色エリアが存在する場合において、近傍スキャンルーチンへ進むのは、条件Ｄ２を満たす肌色エリアが少なくとも１つ存在するときのみである。そして、「肌色エリア以外の合焦評価領域」（すなわち非肌色エリア）が条件Ｄ２を満たすときであっても、近傍スキャンルーチンには進まず、高速スキャンルーチンを続行する。すなわち、非肌色エリアの情報を基準にして近傍スキャンルーチンに進むことがないので、非肌色エリアの被写体（たとえば背景被写体）のみが合焦状態になる「擬合焦」の発生確率を低減することができる。
【０１１２】
ステップＳ３９においても、高速スキャンルーチン（ステップＳ３０）を続行するか、近傍スキャンルーチン（ステップＳ５０）に移行するかを決定する。ステップＳ３９に進んでくるのは、肌色エリアが存在しないときである。ここでは、複数の合焦評価領域ＦＲｉのうち、条件Ｄ２（すなわち、ＥＮ＞Ｎ１、且つ、Ｗ１＜ＥＷ＜Ｗ２）を満たす合焦評価領域ＦＲｉが１つでも存在する場合には、合焦制御部２５は、主被写体が合焦状態に近いと判定して、近傍スキャンルーチン（ステップＳ５０）へ進む。一方、いずれの合焦評価領域ＦＲｉもこの条件Ｄ２を満たさない場合には、合焦制御部２５は、主被写体は合焦状態に近くないものと判定して、ステップＳ４０に進み、高速スキャンルーチンを続行する。
【０１１３】
ステップＳ４０において、合焦制御部２５は、フォーカシングレンズ１２の移動可能範囲内の全域についてフォーカシングレンズ１２を高速駆動したか、すなわち全域スキャンを終了したかを判断する。
【０１１４】
そしてフォーカシングレンズ１２を高速駆動するための可動範囲が未だ残されている場合には、ステップＳ３３に戻って、フォーカシングレンズ１２を駆動ピッチ＝２０Ｆδで高速駆動し、ステップＳ３４以降の処理を再び行う。
【０１１５】
これに対し、現在のレンズ駆動方向に対して高速駆動するための可動領域が残されていない場合には、ステップＳ４１に進む。ステップＳ４１においては、合焦制御部２５は、それまでに得られたコントラスト値のうちから最大値を決定し、その最大値を示すレンズ位置近傍へフォーカシングレンズ１２を駆動させる。
【０１１６】
デジタルカメラ１で被写体を撮影する場合、被写体の種類によってはエッジ成分を良好に抽出することが出来ない場合もある。そのため、エッジ数ＥＮ及びエッジ幅重心値ＥＷが合焦位置近傍判定条件（条件Ｄ２）を満たさない場合に、オートフォーカス制御が不可能であるとするよりも、コントラスト値に基づいてオートフォーカス制御を行う方が好ましいと考えられる。そのため、この実施の形態では、フォーカシングレンズ１２を全域スキャンさせても合焦位置近傍判定条件Ｄ２を満足するような合焦位置近傍のレンズ位置を特定することができなかった場合に、ステップＳ４１においてコントラスト値が最大値を示すレンズ位置近傍にフォーカシングレンズ１２を駆動することで、エッジ成分を良好に抽出することができないような被写体を撮影する場合にも、合焦位置近傍にフォーカシングレンズ１２を移動させてオートフォーカス制御を行うことができるように構成している。
【０１１７】
以上のような処理が終了すると、高速スキャンルーチンの処理は終了する。
【０１１８】
続いて図１４のフローチャートを参照しながら、近傍スキャンルーチンについて説明する。図１４は、近傍スキャンルーチンの詳細な処理手順を示すフローチャートである。
【０１１９】
まず、合焦制御部２５は所定の微小ピッチｐ（例えばｐ＝４Ｆδ）でフォーカシングレンズ１２をコントラスト値が大きくなる方向に駆動させる（ステップＳ５１）。そしてコントラスト演算部２２が、その移動後のレンズ位置においてＣＣＤ撮像素子１３から得られる画像に基づいてコントラスト値を求める（ステップＳ５２）。また、コントラスト値Ｃとともにエッジ数ＥＮも求められる。エッジ数ＥＮは、エッジ数カウント部２３３により算出される。
【０１２０】
ここで、値Ｃ，ＥＮは、全ての合焦評価領域ＦＲｉについて求める必要はない。たとえば、条件Ｄ１を満たす合焦評価領域ＦＲｉ（すなわち肌色エリア）が存在する場合には、複数の合焦評価領域ＦＲｉのうち肌色エリアについてのみ値Ｃ，ＥＮを求めるようにしてもよい。たとえば、複数の合焦評価領域ＦＲｉのうちに３つの肌色エリアが存在する場合には、この３つの肌色エリアについてのみ値Ｃ，ＥＮを求めるようにしてもよい。あるいは、条件Ｄ２をさらに満たす肌色エリアについてのみ値Ｃ，ＥＮを求めるようにしてもよい。このように、値Ｃ，ＥＮを算出すべき合焦評価領域ＦＲｉの数を減らすことにより、演算処理の負荷を軽減することができる。
【０１２１】
ステップＳ５３に進み、合焦制御部２５は、複数のエリアの中から、撮影レンズのフォーカス制御の対象となるエリア（対象エリア）を選択する。
【０１２２】
具体的には、条件Ｄ１を満たす合焦評価領域ＦＲｉ（すなわち肌色エリア）が存在する場合には、肌色エリアが対象エリアとして選択される。
【０１２３】
また、複数の肌色エリアが存在する場合には、それら複数の肌色エリアのうち、最もそのエッジ数ＥＮが大きな肌色エリアが対象エリアとして選択されることが好ましい。これは、人物をより鮮明な画像（いわゆるピントがあった画像）として表現するためには、コントラスト曲線におけるピーク値が大きくなるような被写体に対応する肌色エリアを選択し、その選択した肌色エリアの情報を基準にしてオートフォーカス制御を行うことが好ましいからである。たとえば、人物の顔のうち、目、鼻、口、などのエッジ数が大きくなる部分の方が、頬などのエッジ数が小さくなる部分に比べて、そのコントラスト曲線のピーク値も高くなると考えられる。そのため、エッジ数が大きな肌色エリアを対象エリアとして選択することによって、コントラスト曲線のピーク値が大きくなるエリアを対象エリアとして選択することを意図するのである。このように、被写体の状況をエッジ数で判別することによって、対象エリアを複数の合焦評価領域の中からより的確に選択することが可能である。
【０１２４】
また、条件Ｄ１を満たす合焦評価領域ＦＲｉ（すなわち肌色エリア）が存在しない場合には、好ましくは、複数の合焦評価領域ＦＲｉのうち、最もそのエッジ数ＥＮが大きな合焦評価領域ＦＲｉが対象エリアとして選択される。
【０１２５】
つぎに、ステップＳ５４，Ｓ５５において、合焦制御部２５は対象エリアのコントラスト値の評価処理（ステップＳ５４）を行うとともに、その評価結果に基づいて分岐処理（ステップＳ５５）を行う。
【０１２６】
具体的には、合焦制御部２５は、対象エリアのコントラスト値がピークを示すレンズ位置（合焦位置）を特定することが可能かどうかを判断する。
【０１２７】
今回算出されたコントラスト値が前回値に比べて大きくなっている場合には、合焦制御部２５は、未だピーク位置は検知されておらず合焦位置を特定することができないと判断する。この場合には、ステップＳ５１に戻り、コントラスト値が増加するレンズ駆動方向に対して微小ピッチ（ｐ＝４Ｆδ）でのレンズ駆動およびコントラスト値の演算処理等（ステップＳ５２〜Ｓ５５）を繰り返すことになる。
【０１２８】
これに対して今回算出されたコントラスト値が前回値よりも小さくなった場合には、合焦制御部２５は、前回のコントラスト値に対応するレンズ位置をピーク位置として検知する。そして、ステップＳ５６に進んで、特定された合焦位置へ撮影レンズ１１のフォーカシングレンズ１２を駆動する。なお、このとき必要に応じてコントラスト値の補間処理を行ってコントラスト値が最大値を示すレンズ位置を求め、そのレンズ位置を合焦位置として特定するようにしてもよい。
【０１２９】
なお、微小ピッチでのレンズ駆動を所定回数行っても合焦位置を特定することができない場合には、被写体自体のコントラストが低いものとして特定のレンズ位置にフォーカシングレンズ１２を駆動するように構成してもよい。なお、特定のレンズ位置としては、例えばオートフォーカス制御を開始する前のレンズ位置や、無限遠方に被写体が存在するものと仮定して最も遠側のレンズ位置等とすることが考えられる。
【０１３０】
このように、近傍スキャンルーチンにおいては、対象エリアに関する情報（具体的にはコントラスト値）に基づいてフォーカス制御が行われる。
【０１３１】
以上で、この実施の形態におけるオートフォーカス制御が終了する。上記のオートフォーカス制御では、各合焦評価領域の肌色画素数に基づいて複数の合焦評価領域の中から対象エリアを選択し、選択された対象エリアに関する情報に基づいて撮影レンズのフォーカス制御が行われる。したがって、フォーカス制御の対象となるエリアである対象エリアを複数の合焦評価領域の中から的確に選択することが可能になる。すなわち、主被写体としての人物をより的確に合焦状態にすることが可能である。
【０１３２】
また、エッジ数ＥＮ及びエッジ幅重心値ＥＷを評価した上で対象エリアを選択して、フォーカシングレンズ１２が合焦位置近傍に位置するか否かを判断しているので、コントラスト値Ｃが疑似ピークを示す場合であってもそのような疑似ピークが存在するレンズ位置付近は合焦位置近傍であると判断される可能性は低い。そのため、この実施の形態におけるオートフォーカス制御を適用することによって、疑似ピーク位置を合焦位置と誤認識することを防止することができ、疑似ピークによる影響を解消して被写体を適切に合焦状態とすることが可能になる。
【０１３３】
このように、このデジタルカメラ１によれば、疑似ピークによる影響を解消しつつ、主被写体としての人物をより的確に合焦状態にすることが可能である。すなわち、より正確なＡＦ制御を行うことが可能である。
【０１３４】
また、上記のオートフォーカス制御では、複数の合焦評価領域ＦＲｉのうち、所定の閾値ＴＨ２０よりも大きな肌色画素数ＳＶを有するという条件Ｄ１（ＳＶ＞ＴＨ２０）を満たす合焦評価領域（すなわち肌色エリア）が少なくとも１つ存在する場合において、条件Ｄ２（すなわち、ＥＮ＞Ｎ１、且つ、Ｗ１＜ＥＷ＜Ｗ２）を全ての肌色エリアが満たさないときには、この条件Ｄ２を肌色エリアのいずれかが満たす場合に比べて撮影レンズが高速に駆動される。したがって、フォーカシングレンズ１２を合焦位置近傍に迅速に移動させることができ、オートフォーカス制御の迅速化を達成することができる。また、肌色エリアが少なくとも１つ存在する場合において、条件Ｄ２を満たす非肌色エリアが仮に存在したとしても全ての肌色エリアが条件Ｄ２を満たさないときには、合焦制御部２５は、そのような非肌色エリアを対象エリアとして選択せず且つ主被写体の画像が合焦状態に近くないと判定するので、人物以外の背景被写体のみが合焦状態になる「擬合焦」の発生確率を低減することができる。
【０１３５】
＜Ｃ．その他＞
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【０１３６】
たとえば、判定処理における等号成立時には、いずれの分岐処理を行うようにしてもよい。たとえば、条件Ｄ１として、ＳＶ＞ＴＨ２０ではなく、ＳＶ≧ＴＨ２０を採用するようにしてもよい。あるいは、条件Ｄ２として、ＥＮ≧Ｎ１、且つ、Ｗ１≦ＥＷ≦Ｗ２、などを採用するようにしてもよい。
【０１３７】
また、上記実施形態においては、合焦制御部２５がエッジ成分の評価を行う際にエッジ数ＥＮ及びエッジ幅重心値ＥＷの双方を評価対象としている。具体的には、条件Ｄ２として、ＥＮ＞Ｎ１、且つ、Ｗ１＜ＥＷ＜Ｗ２、を採用している。これは、一般に、画像のエッジ成分は画像の高周波成分であることからノイズの影響を受けやすいという性質を有しているためである。このように、上記実施形態では、エッジ成分に関する異なる指標値として、エッジ数ＥＮ及びエッジ幅重心値ＥＷという２つの指標値を用いることにより、ノイズの影響を低減して、より信頼性の高い合焦位置近傍判定を行うように実現しているのである。
【０１３８】
ただし、これに限定されず、エッジ数ＥＮ及びエッジ幅重心値ＥＷのうちの一方のみに基づいて合焦位置近傍判定を行うようにしてもよい。たとえば、エッジ数ＥＮが所定値（図８に示す閾値Ｎ１）より大きな値を示すこと（ＥＮ＞Ｎ１）のみを条件Ｄ２として採用してもよい。なお、エッジ幅重心値ＥＷはエッジ数ＥＮに比べて合焦位置近傍でノイズの影響を受けやすくなるので、エッジ数ＥＮ及びエッジ幅重心値ＥＷのうちの一方を評価対象とする場合には、エッジ数ＥＮを評価対象とすることが好ましい。
【０１３９】
さらに、上記実施形態においては、図１３のステップＳ３４，Ｓ３５において、コントラスト値がピークを越えたか否かを判定しているが、このような判定処理を行わないようにしても良い。
【０１４０】
また、上記実施形態においては、高速スキャンルーチンと近傍スキャンルーチンとを組み合わせてオートフォーカス制御を行っているが、これに限定されない。ただし、上記実施形態のように両ルーチンを組み合わせることによれば、より高速なオートフォーカス制御を実現することが可能になる。
【０１４１】
さらに、上記実施形態においては、図１４のステップＳ５３において、１つの合焦評価領域を対象エリアとして選択しているが、これに限定されない。たとえば、所定の閾値Ｎ１より大きなエッジ数ＥＮを有する複数の肌色エリアを選択しておき、その後、選択した複数の肌色エリアについてのコントラストのピーク値のうちの最大値に対応するレンズ位置にフォーカシングレンズ１２を駆動するようにしてもよい。
【０１４２】
また、上記実施形態においては、近傍スキャンルーチンにおいて、対象エリアのコントラスト値Ｃに基づいてフォーカス制御を行う場合について例示したが、これに限定されない。たとえば、対象エリアのコントラスト値Ｃを考慮せず、対象エリアのエッジ数ＥＮ（およびエッジ幅重心値ＥＷ）に基づいて、フォーカス制御を行うようにしてもよい。ただし、一般に、エッジ成分はノイズの影響を受けやすいのに対してコントラスト値はノイズの影響を受けにくいため、合焦位置近傍ではコントラスト値に基づいて合焦状態の評価を行うことが好ましい。合焦位置近傍に到達すれば擬合焦の発生可能性は少なくなるので、合焦位置近傍ではコントラスト値Ｃに基づいてフォーカス制御を行うことにより、さらに高精度に合焦位置を特定することが可能である。
【０１４３】
さらに、上述したオートフォーカス制御部２０はオートフォーカス制御を行うためのオートフォーカス装置としても機能し、カメラ等の撮影装置に適用されれば、複数の合焦評価領域の中から適切に対象エリアを選択し、疑似ピークを合焦位置として誤認識することのない適切なオートフォーカス制御を行うことが可能になる。そのため、上述したオートフォーカス制御部２０はデジタルカメラ１以外の装置に対しても適用することが可能である。
【０１４４】
また、上記実施形態においては、シャッタボタンが半押し状態とされたタイミングでオートフォーカス制御を行う場合を例示したが、オートフォーカス制御を行うタイミングはそれに限定されるものではない。たとえば、撮影時のライブビュー画像の表示時において常にオートフォーカス制御を行うようにしてもよい。
【０１４５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１ないし請求項５に記載の発明によれば、各合焦評価領域のエッジ数および肌色情報に基づいて複数の合焦評価領域の中からフォーカス制御の対象領域が選択され、当該選択された対象領域に関する情報に基づいてフォーカス制御が行われるので、疑似ピークによる影響を解消しつつ、主被写体としての人物をより的確に合焦状態にすることが可能である。
【０１４６】
特に、請求項２に記載の発明によれば、フォーカス制御の対象領域を複数の合焦評価領域の中からより的確に選択することが可能である。
【０１４７】
また、請求項４に記載の発明によれば、対象領域を複数の合焦評価領域の中からより的確に選択することが可能である。
【０１４８】
さらに、請求項５に記載の発明によれば、肌色エリアが少なくとも１つ存在する場合においては、非肌色エリアのいずれかが第２条件を満たすときであっても肌色エリアの全てが第２条件を満たさないときには、主被写体の画像が合焦状態に近くないと判定されるので、擬合焦の発生確率を低減することができる。また、このとき、肌色領域のいずれかが第２条件を満たすときに比べて撮影レンズが高速に駆動されるので、撮影レンズを効率的に合焦位置近傍に移動させ、フォーカス制御の迅速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】合焦評価領域の一例を示す図である。
【図３】ＵＶ平面における肌色画素の分布状態を示す図である。
【図４】コントラスト演算部の詳細構成を示すブロック図である。
【図５】コントラスト値の変化の一例を示す図である。
【図６】エッジ演算部の詳細構成を示すブロック図である。
【図７】エッジ演算部における演算処理の概念を示す図である。
【図８】レンズ位置とエッジ数との関係を示す図である。
【図９】エッジ幅のヒストグラムを示す図である。
【図１０】レンズ位置とエッジ幅重心値との関係を示す図である。
【図１１】オートフォーカス制御動作の流れを示すフローチャートである。
【図１２】レンズ微小駆動ルーチンにおける動作を示すフローチャートである。
【図１３】高速スキャンルーチンにおける動作を示すフローチャートである。
【図１４】近傍スキャンルーチンにおける動作を示すフローチャートである。
【図１５】従来技術の問題点を説明する概念図である。
【符号の説明】
１　デジタルカメラ
１０　撮影機能部
１１　撮影レンズ
１２　フォーカシングレンズ
２０　オートフォーカス制御部
Ｃ　コントラスト値
ＥＮ　エッジ数
ＥＷ　エッジ幅重心値
ＦＲｉ　合焦評価領域
Ｇ１　画像
ＨＭ　人物
ＳＶ　肌色画素数
ＴＲ　樹木
Ｘ１〜Ｘ９　画素
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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