(57)【要約】【課題】焦点調節を行うこと。【解決手段】カメラ１００は、撮像素子から入力される撮影画像を２値化した結果得られる白画素領域の中から主要被写体である可能性が高い白画素領域を抽出し、抽出した白画素領域に基づいて、撮影画像内から主要被写体を含む第１の被写体領域を検出する第１の検出手段と、第１の検出手段によって検出された第１の被写体領域に基づいて、第１のＡＦ評価エリアを設定する第１の設定手段と、第１の設定手段によって設定された第１のＡＦ評価エリアの内部に、第１のＡＦ評価エリアよりも小さい第２のＡＦ評価エリアを設定する第２の設定手段と、第１のＡＦ評価エリアと、第２のＡＦ評価エリアとのそれぞれを対象として、ＡＦレンズを駆動させてコントラスト評価値を取得するコントラスト評価値取得手段と、コントラスト評価値取得手段によって取得された第１のＡＦ評価エリアに対するコントラスト評価値と、第２のＡＦ評価エリアに対するコントラスト評価値とに基づいて、焦点調節を行う焦点調節手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子から入力される撮影画像を２値化した結果得られる白画素領域の中から主要被写体である可能性が高い白画素領域を抽出し、抽出した前記白画素領域に基づいて、前記撮影画像内から主要被写体を含む第１の被写体領域を検出する第１の検出手段と、
前記第１の検出手段によって検出された前記第１の被写体領域に基づいて、第１のＡＦ評価エリアを設定する第１の設定手段と、
前記第１の設定手段によって設定された前記第１のＡＦ評価エリアの内部に、前記第１のＡＦ評価エリアよりも小さい第２のＡＦ評価エリアを設定する第２の設定手段と、
前記第１のＡＦ評価エリアと、前記第２のＡＦ評価エリアとのそれぞれを対象として、ＡＦレンズを駆動させてコントラスト評価値を取得するコントラスト評価値取得手段と、
前記コントラスト評価値取得手段によって取得された前記第１のＡＦ評価エリアに対するコントラスト評価値と、前記第２のＡＦ評価エリアに対するコントラスト評価値とに基づいて、焦点調節を行う焦点調節手段とを備えることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点調節装置において、
前記第１の検出手段によって設定された前記第１の被写体領域内から、前記第１の被写体領域よりも小さい第２の被写体領域を検出する第２の検出手段をさらに備え、
前記第１の設定手段は、前記第１の被写体領域に外接する矩形内の領域を前記第１のＡＦ評価エリアとして設定し、
前記第２の設定手段は、前記第２の被写体領域に外接する矩形内の領域を前記第２のＡＦ評価エリアとして設定することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項３】
請求項１に記載の焦点調節装置において、
前記第１の設定手段は、前記第１の被写体領域に外接する矩形内の領域を前記第１のＡＦ評価エリアとして設定し、
前記第２の設定手段は、前記第１の被写体領域に内接する矩形内の領域を前記第２のＡＦ評価エリアとして設定することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、
前記焦点調節手段は、前記第１のＡＦ評価エリアに対するコントラスト評価値がピークになる前記ＡＦレンズの位置と、前記第２のＡＦ評価エリアに対するコントラスト評価値がピークになる前記ＡＦレンズの位置とが一致する場合に、そのＡＦレンズ位置に対応する焦点距離を合焦位置として焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項５】
請求項４に記載の焦点調節装置において、
前記コントラスト評価値取得手段は、前記第１のＡＦ評価エリアに対するコントラスト評価値と、前記第２のＡＦ評価エリアに対するコントラスト評価値とのいずれか一方からピークが検出されない場合には、前記ＡＦレンズの駆動速度を低速に変更して、前記第２のＡＦ評価エリアに対するコントラスト評価値を再取得することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項６】
請求項５に記載の焦点調節装置において、
前記コントラスト評価値取得手段は、前記第２のＡＦ評価エリアに対するコントラスト評価値を再取得する場合には、事前に前記第２のＡＦ評価エリア内のエッジ形状が判別しやすくなるような画像処理を施すことを特徴とする焦点調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次のような自動焦点調節装置が知られている。この自動焦点調節装置は、コントラスト評価値による山登り制御により、合焦状態を判定して焦点調節を行う（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−３２８２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の自動焦点調節装置では、なるべく至近側に存在する被写体に合焦するよう制御するため、至近側に存在する不要物体に合焦させてしまう可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による焦点調節装置は、撮像素子から入力される撮影画像を２値化した結果得られる白画素領域の中から主要被写体である可能性が高い白画素領域を抽出し、抽出した白画素領域に基づいて、撮影画像内から主要被写体を含む第１の被写体領域を検出する第１の検出手段と、第１の検出手段によって検出された第１の被写体領域に基づいて、第１のＡＦ評価エリアを設定する第１の設定手段と、第１の設定手段によって設定された第１のＡＦ評価エリアの内部に、第１のＡＦ評価エリアよりも小さい第２のＡＦ評価エリアを設定する第２の設定手段と、第１のＡＦ評価エリアと、第２のＡＦ評価エリアとのそれぞれを対象として、ＡＦレンズを駆動させてコントラスト評価値を取得するコントラスト評価値取得手段と、コントラスト評価値取得手段によって取得された第１のＡＦ評価エリアに対するコントラスト評価値と、第２のＡＦ評価エリアに対するコントラスト評価値とに基づいて、焦点調節を行う焦点調節手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、精度高く主要被写体に合焦させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】カメラの一実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図２】焦点調節処理の流れを示すフローチャート図である。
【図３】ラベリング１によって検出された被写体領域３ｂとその外接矩形３ｃの具体例を模式的に示す図である。
【図４】ラベリング２によって検出された被写体領域４ａとその外接矩形４ｂの具体例を模式的に示す図である。
【図５】コントラスト評価値の具体例を示す第１の図である。
【図６】ラベリング１によって検出された被写体領域３ｂとその内接矩形６ａの具体例を模式的に示す図である。
【図７】コントラスト評価値の具体例を示す第２の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本実施の形態におけるカメラの一実施の形態の構成を示すブロック図である。カメラ１００は、操作部材１０１と、レンズ１０２と、撮像素子１０３と、制御装置１０４と、メモリカードスロット１０５と、モニタ１０６とを備えている。操作部材１０１は、使用者によって操作される種々の入力部材、例えば電源ボタン、レリーズボタン、ズームボタン、十字キー、決定ボタン、再生ボタン、削除ボタンなどを含んでいる。
【０００９】
レンズ１０２は、不図示のマウント部を介してカメラ１００に着脱可能な構成となっていてもよいし、カメラ１００と一体となっていてもよい。なお、レンズ１０２は、複数の光学レンズから構成されるが、図１では代表して１枚のレンズで表している。撮像素子１０３は、例えばＣＭＯＳなどのイメージセンサにより構成され、レンズ１０２を通過した光束による被写体像を光電変換してアナログ画像信号を生成し、生成したアナログ画像信号を制御装置１０４へ出力する。
【００１０】
制御装置１０４は、ＣＰＵ、メモリ、およびその他の周辺回路により構成され、カメラ１００を制御する。なお、制御装置１０４を構成するメモリには、ＳＤＲＡＭやフラッシュメモリが含まれる。ＳＤＲＡＭは、揮発性のメモリであって、ＣＰＵがプログラム実行時にプログラムを展開するためのワークメモリとして使用されたり、データを一時的に記録するためのバッファメモリとして使用される。また、フラッシュメモリは、不揮発性のメモリであって、制御装置１０４が実行するプログラムのデータや、プログラム実行時に読み込まれる種々のパラメータなどが記録されている。
【００１１】
制御装置１０４は、撮像素子１０３から入力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換し、種々の画像処理を施した後に所定の画像形式、例えばＪＰＥＧ形式の本画像データを生成する。また、制御装置１０４は、生成した本画像データに基づいて、表示用画像データ、例えばサムネイル画像データを生成する。制御装置１０４は、本画像データとサムネイル画像データとを含み、さらにヘッダ情報を付加した画像ファイルを生成してメモリカードスロット１０５へ出力する。
【００１２】
メモリカードスロット１０５は、記憶媒体としてのメモリカードを挿入するためのスロットであり、制御装置１０４から出力された画像ファイルをメモリカードに書き込んで記録する。また、メモリカードスロット１０５は、制御装置１０４からの指示に基づいて、メモリカード内に記憶されている画像ファイルを読み込む。
【００１３】
モニタ１０６は、カメラ１００の背面に搭載された液晶モニタ（背面モニタ）であり、当該モニタ１０６には、メモリカードに記憶されている画像やカメラ１００を設定するための設定メニューなどが表示される。また、制御装置１０４は、使用者によってカメラ１００のモードがライブビューモードに設定されると、撮像素子１０３から時系列で取得した画像の表示用画像データをモニタ１０６に出力する。これによってモニタ１０６にはスルー画が表示される。
【００１４】
本実施の形態におけるカメラ１００は、撮影画面内から主要被写体を含む被写体領域を検出し、検出した被写体領域を対象としＡＦ（オートフォーカス）制御を行う機能を備えている。ＡＦ制御の方法としては、例えば、レンズ１０２に含まれるＡＦレンズを駆動して焦点距離を変えながら、撮影画面内に設定したＡＦ評価エリアのコントラスト評価値が最も高くなるＡＦレンズ位置を検出する方法、すなわちコントラスト評価値を用いた山登り制御による方法を用いる。
【００１５】
本実施の形態では、制御装置１０４は、図２のフローチャートに示す処理を実行することにより、焦点調節を行う。なお、図２に示す処理は、例えば、使用者によってレリーズボタンが半押しされることにより、焦点調節の実行が指示されると起動するプログラムとして、制御装置１０４により実行される。
【００１６】
ステップＳ１０において、制御装置１０４は、撮像素子１０３から画像を取り込み、撮影画面内に設定したＡＦ評価エリア内の画像を取得する。そして、制御装置１０４は、ＡＦ評価エリア内の画像を対象としてラベリング処理を行って、ＡＦ評価エリア内の画像から被写体領域を検出する。なお、ラベリング処理としては、ＡＦ評価エリア内の画像を輝度や色差や色相に基づいて所定の閾値を用いて２値化することによって、画像内から白画素により構成される島を抽出する。さらに、抽出した島を所定の評価値を用いて評価することにより、複数の島の中から被写体である可能性が高い島を選択し、選択した島を被写体領域として検出する。なお、本実施の形態では、ステップＳ１０で実行されるラベリング処理をラベリング１と呼ぶ。図３は、ＡＦ評価エリア３ａ内からラベリング１によって被写体領域３ｂが検出された例を示している。その後、ステップＳ２０へ進む。
【００１７】
ステップＳ２０では、制御装置１０４は、ラベリング１により検出した被写体領域３ｂの外接矩形を求める。ここで、外接矩形とは、被写体領域３ｂの水平方向の幅と垂直方向の幅とを、それぞれ短辺、長辺とする矩形をいう。制御装置１０４は、例えば、図３に示すように、被写体領域３ｂに対して、外接矩形３ｃを求める。なお、ステップＳ２０で求めた外接矩形を外接矩形１と呼ぶ。その後、ステップＳ３０へ進む。
【００１８】
ステップＳ３０では、制御装置１０４は、ラベリング１により検出した被写体領域３ｂ内を対象として、再度ラベリング処理を行って、被写体領域を検出する。ステップＳ３０におけるラベリング処理を、ステップＳ１０におけるラベリング１と区別するために、ラベリング２と呼ぶ。このラベリング２では、制御装置１０４は、検出される被写体領域がラベリング１によって検出された被写体領域よりも小さくなるように、ラベリング処理の条件を設定する。例えば、制御装置１０４は、所定の色相角範囲の画素が白画素となるように２値化をしてラベリング１を行った場合には、白画素とする色相角範囲をさらに狭めた（例えばラベリング１の３／４の角度）条件でラベリング２を行う。これにより、例えば、図４に示すように、ラベリング１により検出した被写体領域３ｂの内部に、被写体領域４ａが検出される。
【００１９】
その後、ステップＳ４０へ進み、制御装置１０４は、ラベリング２により検出した被写体領域４ａの外接矩形を求める。例えば、制御装置１０４は、図４に示すように、被写体領域４ａに対して、外接矩形４ｂを求める。なお、ステップＳ４０で求めた外接矩形を外接矩形２と呼ぶ。このように、外接矩形２は外接矩形１より小さく、かつ被写体領域３ｂの内部に含まれていることが望ましい。その後、ステップＳ５０へ進む。
【００２０】
ステップＳ５０では、制御装置１０４は、外接矩形２が被写体領域３ｂの内部に含まれているか否かを判断する。ステップＳ５０で否定判断した場合には、ステップＳ６０へ進む。ステップＳ６０では、制御装置１０４は、外接矩形２の垂直方向成分を縮小し（水平方向成分が多くなるように）、外接矩形２が被写体領域３ｂの内部に含まれるように調整した後、ステップＳ７０へ進む。これに対して、ステップＳ５０で肯定判断した場合には、そのままステップＳ７０へ進む。
【００２１】
ステップＳ７０では、制御装置１０４は、外接矩形１内と外接矩形２内とのそれぞれをＡＦ評価エリアとして、ＡＦレンズを至近側から無限側に駆動させるＡＦスキャンを行って、各ＡＦレンズ位置でコントラスト評価値を取得する。これにより、例えば図５に示すように、外接矩形１内をＡＦ評価エリアとしてＡＦスキャンを行ったレンズ位置（ＡＦモータステップ数）ごとのコントラスト評価値５ａと、外接矩形２内をＡＦ評価エリアとしてＡＦスキャンを行ったレンズ位置（ＡＦモータステップ数）ごとのコントラスト評価値５ｂとを得ることができる。例えば、外接矩形１内をＡＦ評価エリアとして得たコントラスト評価値５ａでは、至近側の山（ピーク）５ｃ、主要被写体の山（ピーク）５ｄ、背景の山（ピーク）５ｅが検出されている。また、外接矩形２内をＡＦ評価エリアとして得たコントラスト評価値５ｂでは、主要被写体の山（ピーク）５ｆが検出されている。
【００２２】
その後、ステップＳ８０へ進み、制御装置１０４は、外接矩形１と外接矩形２の両方からコントラスト評価値の山（ピーク）を検出し、それらの位置が一致しているか否かを判断する。ステップＳ８０で肯定判断した場合には、ステップＳ１２０へ進み、制御装置１０４は、外接矩形１と外接矩形２の両方から山（ピーク）が検出されたレンズ位置（ＡＦモータステップ数）を特定し、特定したレンズ位置に応じた焦点距離を合焦位置として焦点調節を行って処理を終了する。
【００２３】
これに対して、ステップＳ８０で否定判断した場合には、ステップＳ９０へ進む。この場合、外形矩形２は、白画素とする色相角範囲をさらに狭めてラベリング２を行って検出した被写体領域に基づくため、その内部の画像のコントラストは低い可能性があり、これが原因で外形矩形２のコントラスト評価値の山（ピーク）が検出できていない可能性が高い。よって、ステップＳ９０では、制御装置１０４は、ＡＦスキャンにおけるスキャン速度、すなわちＡＦレンズの駆動速度を低速に変更して、外接矩形２内をＡＦ評価エリアとしたＡＦスキャンを実行する。このとき、制御装置１０４は、例えば、ＡＦスキャンの方向をステップＳ７０とは逆方向、すなわち無限側から至近側とする。その後、ステップＳ１００へ進み、制御装置１０４は、撮像素子１０３からの画像取り込みフレーム数を相対的に多くして、画像合成によりノイズを低減させる。なお、制御装置１０４は、画像合成時には固定パターンノイズによる孤立点除去を行ってもよい。その後、ステップＳ１１０へ進む。
【００２４】
ステップＳ１１０では、制御装置１０４は、外接矩形２内をＡＦ評価エリアとしたＡＦスキャンの結果として得られるコントラスト評価値に基づいて、コントラスト評価値の山（ピーク）を検出する。その後、ステップＳ１２０へ進み、制御装置１０４は、ステップＳ７０で検出した外接矩形１のコントラスト評価値の山（ピーク）と、ステップＳ１１０で検出した外接矩形２のコントラスト評価値の山（ピーク）とが検出されたレンズ位置（ＡＦモータステップ数）を特定し、特定したレンズ位置に応じた焦点距離を合焦位置として焦点調節を行って処理を終了する。
【００２５】
以上説明した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）制御装置１０４は、撮影画面内に設定したＡＦ評価エリア内の画像に対してラベリング１を行って被写体領域を検出し、ラベリング１により検出した被写体領域内を対象としてラベリング２を行って被写体領域を検出するようにした。そして、それぞれの被写体領域に対して外接矩形を設定し、それぞれの外接矩形を対象としてＡＦスキャンを実行するようにした。その結果得られた外接矩形１のコントラスト評価値と、外接矩形２のコントラスト評価値とのピークが一致する場合に、そのピークが検出されたレンズ位置（ＡＦモータステップ数）に応じた焦点距離を合焦位置として特定するようにした。これによって、従来の自動焦点調節装置では、なるべく至近側に存在する被写体に合焦するよう制御するため、至近側に存在する不要物体に合焦させてしまう可能性があったが、本発明によれば、精度高く主要被写体に合焦させることができる。
【００２６】
（２）制御装置１０４は、ラベリング１により検出した被写体領域に外接する外接矩形１と、ラベリング２により検出した被写体領域に外接する外接矩形２のそれぞれをＡＦ評価エリアとして設定するようにした。これによって、主要被写体である可能性が高い島を含んだ外接矩形１と、外接矩形１内に含まれる外接矩形２とを用いて、精度高くＡＦ評価エリアを設定することができる。
【００２７】
―変形例―
なお、上述した実施の形態のカメラは、以下のように変形することもできる。
（１）上述した実施の形態では、制御装置１０４は、ラベリング１によって検出した被写体領域の外接矩形１と、ラベリング２によって検出した被写体領域の外接矩形２とのそれぞれをＡＦ評価エリアとしてＡＦスキャンを実行する例について説明した。しかしながら、制御装置１０４は、ラベリング１によって検出した被写体領域の外接矩形と内接矩形とのそれぞれをＡＦ評価エリアとしてＡＦスキャンを実行するようにしてもよい。例えば、図３に示した被写体領域３ｂの外接矩形３ｃと、図６に示す被写体領域３ｂの内接矩形６ａとのそれぞれをＡＦ評価エリアとしてＡＦスキャンを実行するようにしてもよい。これにより、例えば図７に示すように、外接矩形３ｃ内をＡＦ評価エリアとしてＡＦスキャンを行ったレンズ位置（ＡＦモータステップ数）ごとのコントラスト評価値７ａと、内接矩形６ａ内をＡＦ評価エリアとしてＡＦスキャンを行ったレンズ位置（ＡＦモータステップ数）ごとのコントラスト評価値７ｂとを得ることができる。この場合、ラベリング１によって得られる被写体領域の形状によっては、内接矩形の領域が極小になる場合があるため、制御装置１０４は、内接矩形が正方形に近い形状、例えばアスペクト比が４：１より正方形に近い形状の場合に、内接矩形を用いるようにしてもよい。
【００２８】
（２）上述した実施の形態では、制御装置１０４は、ラベリング１によって検出した被写体領域の外接矩形１とラベリング２によって検出した被写体領域の外接矩形２とのそれぞれをＡＦ評価エリアとしてＡＦスキャンを実行し、外接矩形１と外接矩形２のいずれか一方からコントラスト評価値の山（ピーク）が検出されない場合には、ＡＦスキャンにおけるスキャン速度、すなわちＡＦレンズの駆動速度を低速に変更して、外接矩形２内をＡＦ評価エリアとしたＡＦスキャンを実行する例について説明した。しかしながら、この場合には、制御装置１０４は、外接矩形２のコントラスト評価値は、山の形が認識困難となるため、さらに、コントラスト評価に不要なエッジレベルの削除、複数フレーム画像合成によるランダムノイズの減少等のノイズ除去対策、ＬＵＴによる強調処理等を行い、エッジ形状が判別しやすいように前処理しておくようにしてもよい。
【００２９】
（３）上述した実施の形態では、本発明をカメラ１００に適用する例について説明した。しかしながら、本発明は、ＡＦ処理を行う他の焦点調節装置にも適用可能である。
【００３０】
なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における構成に何ら限定されない。また、上述の実施の形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１００  カメラ、１０１  操作部材、１０２  レンズ、１０３  撮像素子、１０４  制御装置、１０５  メモリカードスロット、１０６  モニタ
【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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