(57)【要約】【課題】  本発明は、撮影画面内の被写体を検出し、その検出結果に基づいて焦点制御を行う撮像装置を提供する。【解決手段】  撮像装置は、撮像素子と、特徴領域検出部と、推定部と、焦点制御部とを備える。撮像素子は、撮影光学系からの光束を光電変換して画像を生成する。特徴領域検出部は、画像を解析して撮影画面内から特徴領域を検出する。推定部は、時系列に生成される複数の画像に基づいて撮影画面内での特徴領域の大きさと位置との変化を検出し、特徴領域の移動方向を推定する。焦点制御部は、推定部の推定結果に応じて撮影光学系の焦点制御手段を選択し、撮影光学系の合焦動作を行う。【選択図】    図１
2013160991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系からの光束を光電変換して画像を生成する撮像素子と、
前記画像を解析して撮影画面内から特徴領域を検出する特徴領域検出部と、
時系列に生成される複数の前記画像に基づいて前記撮影画面内での前記特徴領域の大きさと位置との変化を検出し、前記特徴領域に対応する被写体の移動方向を推定する推定部と、
前記推定部の推定結果に応じて前記撮影光学系の焦点制御手段を選択し、前記撮影光学系の合焦動作を行う焦点制御部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１の撮像装置において、
前記特徴領域は、人物の顔領域であることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の撮像装置において、
前記撮像素子は、前記撮影光学系からの光束を瞳分割して光電変換することにより、焦点検出信号を生成する焦点検出画素を有し、
前記被写体の移動方向を前記撮影光学系の光軸方向の成分を含む方向であると前記推定部が推定した場合には、前記焦点制御部は、前記焦点検出信号に基づいて、前記合焦動作を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の撮像装置において、
前記被写体の移動方向を前記撮影光学系の光軸と直交する平面方向であると前記推定部が推定した場合には、前記焦点制御部は、前記撮影光学系の焦点位置を変化させて取得した前記特徴領域での複数の合焦評価値の変化に基づいて、前記合焦動作を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の撮像装置において、
前記特徴領域検出部が、前記特徴領域を検出しなかった場合には、前記焦点制御部は、異なる複数の前記焦点制御手段を組み合わせて、前記合焦動作を行うことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、動画撮影中に画像信号を解析して人物の顔を検出し、その検出結果に基づいて焦点制御を行う撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記の撮像装置では、顔を検出できた場合、顔領域の鮮鋭度（コントラスト状態）を示す評価値が最大値となる合焦位置を探索するＴＶ−ＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）検出方式の焦点制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＴＶ−ＡＦ検出方式の焦点制御は、上記の評価値が最大値となる合焦位置を探索する分、高速な合焦動作が行える位相差検出方式の焦点制御よりも時間がかかるという問題点がある。一方、位相差検出方式の焦点制御は、人物が移動する場合、例えば顔領域が焦点検出エリアから外れると正確な焦点制御が困難になるという問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、被写体が移動する場合に適切な焦点制御を行える撮像装置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】
第１の発明に係る撮像装置は、撮像素子と、特徴領域検出部と、推定部と、焦点制御部とを備える。撮像素子は、撮影光学系からの光束を光電変換して画像を生成する。特徴領域検出部は、画像を解析して撮影画面内から特徴領域を検出する。推定部は、時系列に生成される複数の画像に基づいて撮影画面内での特徴領域の大きさと位置との変化を検出し、特徴領域に対応する被写体の移動方向を推定する。焦点制御部は、推定部の推定結果に応じて前記撮影光学系の焦点制御手段を選択し、撮影光学系の合焦動作を行う。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、特徴領域は、人物の顔領域である。
【０００９】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、撮像素子は、撮影光学系からの光束を瞳分割して光電変換することにより、焦点検出信号を生成する焦点検出画素を有する。被写体の移動方向を撮影光学系の光軸方向の成分を含む方向であると推定部が推定した場合には、焦点制御部は、焦点検出信号に基づいて、合焦動作を行う。
【００１０】
第４の発明は、第１から第３の何れか１の発明において、被写体の移動方向を撮影光学系の光軸と直交する平面方向であると推定部が推定した場合には、焦点制御部は、撮影光学系の焦点位置を変化させて取得した特徴領域での複数の合焦評価値の変化に基づいて、合焦動作を行う。
【００１１】
第５の発明は、第１から第４の何れか１の発明において、特徴領域検出部が、特徴領域を検出しなかった場合には、焦点制御部は、異なる複数の焦点制御手段を組み合わせて、合焦動作を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の撮像装置は、被写体が移動する場合に適切な焦点制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電子カメラ１の構成例を説明するブロック図
【図２】撮像素子１２の構成例を説明する図
【図３】第１実施形態動体における電子カメラ１の動作の一例を示すフローチャート
【図４】図３に示すＡＦ処理（ステップＳ１０４）のサブルーチンの一例を示すフローチャート
【図５】位相差検出方式におけるＣＰＵ２１の内部処理を模式的に説明する図
【図６】コントラスト検出方式におけるＣＰＵ２１の内部処理を模式的に説明する図
【図７】第２実施形態における電子カメラ１の動作の一例を示すフローチャート
【図８】テンプレート画像の一例を示す図
【図９】特徴領域として乗り物を検出する場合のＡＦ処理の一例について説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、電子カメラ１の構成例を説明するブロック図である。ここで、第１実施形態の電子カメラ１は、撮影モードの１つとして、動きのある被写体（例えば人物）の撮影に好適な動体ＡＦモードを有している。この動体ＡＦモードでは、電子カメラ１が合焦対象となる被写体の顔領域（顔の輪郭で囲まれる領域）を継続的に検出すると共に被写体の移動方向に応じて焦点制御方式を選択して合焦動作（オートフォーカス）を行う。
【００１５】
電子カメラ１は、図１に示す通り、撮影光学系１０と、レンズ駆動部１１と、撮像素子１２と、信号処理部１３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１４と、画像処理部１５と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１６と、記録インターフェース部（以下「記録Ｉ／Ｆ部」という）１７と、表示モニタ１８と、操作部１９と、レリーズ釦２０と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２１と、ＡＦセンサ２２と、データバス２３とを備える。
【００１６】
このうち、信号処理部１３、ＲＡＭ１４、画像処理部１５、ＲＯＭ１６、記録Ｉ／Ｆ部１７、表示モニタ１８及びＣＰＵ２１は、データバス２３を介して互いに接続されている。また、操作部１９、レリーズ釦２０及びＡＦセンサ２２は、ＣＰＵ２１に接続されている。なお、ＡＦセンサ２２については、実施形態の補足事項で説明する。
【００１７】
撮像光学系１０は、焦点位置調節用のフォーカスレンズを含む複数のレンズ群で構成されている。レンズ駆動部１１は、撮像光学系１０内のフォーカスレンズの位置を光軸Ｌ（図中点線）方向に沿って前進又は後退させることにより、焦点位置を調節する。なお、簡単のため、図１では、撮像光学系１０を１枚のレンズとして図示する。
【００１８】
撮像素子１２は、撮影光学系１０の光軸Ｌ方向に沿って配置され、撮像光学系１０を通過した光束を光電変換してアナログの画像信号を生成する。そして、撮像素子１２が出力するアナログの画像信号は、信号処理部１３に入力される。撮像素子１２は、後述のレリーズ釦２０の全押し操作に応答して記録用の静止画像（本画像）を撮像する。また、撮像素子１２は、撮影待機時にも所定間隔毎に被写体の画像（スルー画像）を連続的に撮像する。さらに、撮像素子１２は、画像信号生成用の撮像用画素と、撮影光学系１０の合焦状態を検出するための焦点検出画素とを有する。なお、撮像素子１２は、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のイメージセンサである。
【００１９】
図２は、撮像素子１２の構成例を説明する図である。図２（ａ）は、撮像素子１２の受光領域の撮像面１２ａ（正面図）を示している。ここで、撮像素子１２の撮像面１２ａには、複数の撮像用画素が配列されている。また、撮像素子１２の撮像面１２ａには、位相差検出方式で合焦動作を行うときの複数の焦点検出エリア５０が予め設定されている。これらの焦点検出エリア５０の配置は、撮影画面に対応する。図２（ａ）では、焦点検出エリア５０が３５箇所に設定されている例を示している。なお、焦点検出エリア５０の数や配置は一例であって、例えば、撮像面１２ａ（撮影画面）の中心により多くの焦点検出エリア５０を配置するようにしても良い。また、撮像面１２ａの焦点検出エリア５０には、撮像用画素と焦点検出画素とが配置され、焦点検出エリア５０以外の領域には撮像用画素のみが配置される。
【００２０】
図２（ｂ）は、焦点検出エリア５０の画素群（ｍ行ｎ列）の一例を模式的に示す図である。図２（ｂ）では、説明の便宜上、７行７列の画素群を例示している。撮像用画素５２には、撮像光学系１０を通過した光束を画素単位に光電変換して画像信号を生成する光電変換部５３が設けられている。光電変換部５３の上層には、例えば、ベイヤー配列に従って配置されるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のカラーフィルタの何れかが設けられている。カラーフィルタの上層には、光束を光電変換部５３に集光するマイクロレンズ５４が設けられている。したがって、各々の撮像用画素は、撮影光学系１０を介して撮像面１２ａに投影される被写体の像を画素単位に光電変換することにより、画像信号を生成する。
【００２１】
さらに、焦点検出エリア５０には、複数の焦点検出画素５１が、一例としてライン状（図中、ｘ方向）に一行分配置（図中、ｍ=４行目）されている。図２（ｃ）は、焦点検出画素５１の構成の一例を説明する図である。焦点検出画素５１は、瞳形成マイクロレンズ５５と、第１光電変換部５６と、第２光電変換部５７とを備える。
【００２２】
瞳形成マイクロレンズ５５は、撮影光学系１０の射出瞳の像を形成する。焦点検出画素５１内には、射出瞳の像を瞳分割するために、２つの光電変換領域が配置される。具体的には、焦点検出画素５１内には、第１光電変換部５６と第２光電変換部５７とがｘ方向に間隔を隔てて配置される。この配置により、第１光電変換部５６は、瞳形成マイクロレンズ５５を介して撮影光学系１０の射出瞳の異なる位置を通過した一対の光束（瞳分割光束）のうちの一方を受光し、第２光電変換部５７は、瞳形成マイクロレンズ５５を介して瞳分割光束のうちの他方を受光することとなる。そして、第１光電変換部５６と第２光電変換部５７とは、各々受光した瞳分割光束に基づく焦点検出信号を生成する。ＣＰＵ２１は、この焦点検出信号に基づいて像ズレ量を検出し、撮影光学系１０のフォーカスレンズの位置を制御する（詳細は後述する）。
【００２３】
なお、ＣＰＵ２１は、１つの焦点検出画素５１から像ズレ量を検出することができるが、複数の焦点検出画素５１から検出される像ズレ量の平均値を求めても良い。これにより、像ズレ量の精度が高まる。また、ＣＰＵ２１は、例えば、図２（ｂ）に示す複数の焦点検出画素（１行分）に対して、１つ置きに焦点検出画素５１を動作させるようにしても良い。
【００２４】
信号処理部１３は、撮像素子１２が出力する画像信号や焦点検出信号に対してアナログ信号処理を施すアナログフロントエンド回路（ＡＦＥ）と、そのＡＦＥでアナログ信号処理が施された画像信号に対して、デジタル信号処理を施すデジタルフロントエンド回路（ＤＦＥ）とを有する。ここで、信号処理部１３のＡＦＥは、例えば、アナログの画像信号に対して相関二重サンプリングやゲイン調整をした後、アナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換する（Ａ／Ｄ変換）処理等を行う。また、信号処理部１３のＤＦＥは、Ａ／Ｄ変換されたデジタルの画像信号におけるノイズ成分の除去等を行う。
【００２５】
信号処理部１３が出力する画像信号は、ＲＧＢ信号の画像データとしてＲＡＭ１４に一時的に記録される。また、信号処理部１３が出力する焦点検出信号のデータもＲＡＭ１４に一時的に記録される。ＲＡＭ１４は、画像データや焦点検出信号のデータ等を一時的に記録するバッファメモリである。
【００２６】
画像処理部１５は、ＲＡＭ１４に記録されている画像データを読み出し、必要に応じて各種の画像処理（例えば、輪郭強調処理、色補間処理等）を施す。
【００２７】
また、画像処理部１５は、撮影待機時において、スルー画像を例えばモニタ表示用のＮＴＳＣ方式のビデオ信号（以下「ビュー画像」という）に変換する。そして、画像処理部１５は、所定のフレームレート（例えば、３０ｆｐｓ）でビュー画像を表示モニタ１８に出力する。また、画像処理部１５は、本画像の画像データの圧縮伸長処理を実行する。
【００２８】
ＲＯＭ１６は、電子カメラ１の制御を行うプログラム等を予め記憶している不揮発性のメモリである。また、記録Ｉ／Ｆ部１７には、着脱自在の記録媒体３０を接続するためのコネクタ（不図示）が形成されている。そして、記録Ｉ／Ｆ部１７は、そのコネクタに接続された記録媒体３０にアクセスして画像の記録処理等を行う。この記録媒体３０は、例えば、不揮発性のメモリカードである。図１では、コネクタに接続された後の記録媒体３０を示している。
【００２９】
表示モニタ１８は、ＣＰＵ２１の指示に応じて各種画像や電子カメラ１の操作メニュー等を表示する。表示モニタ１８には、液晶のモニタ等を適宜選択して用いることができる。操作部１９は、撮影者の操作を受け付ける複数の釦（不図示）を有している。
【００３０】
レリーズ釦２０は、半押し操作（撮影前における自動露出（ＡＥ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）やＡＦの指示入力）と全押し操作（撮像動作開始）の指示入力とを受け付ける。
【００３１】
ＣＰＵ２１は、電子カメラ１の動作を制御すると共に、撮影に必要となる各種演算を実行するプロセッサである。ＣＰＵ２１は、例えば、ＲＯＭ１６に予め格納されたシーケンスプログラムを実行することにより、電子カメラ１の各部の制御等を行う。また、ＣＰＵ２１は、特徴領域検出部２１ａ、推定部２１ｂ、ＡＦ制御部２１ｃとしても機能する。
【００３２】
特徴領域検出部２１ａは、スルー画像に基づいて撮影画面内から特徴領域として人物の顔領域を検出する。
【００３３】
具体的には、特徴領域検出部２１ａは、スルー画像を解析して人物の顔の特徴点（特徴量）を抽出し、顔領域の位置、顔の輪郭、顔領域の大きさ等を検出する。例えば、特徴領域検出部２１ａは、特開２００１−１６５７３号公報等に記載された特徴点抽出処理によって顔領域を抽出する。この処理により、特徴領域検出部２１ａは、画像内の顔領域の位置を特定する。例えば、特徴領域検出部２１ａは、画像の横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸としたときに、顔領域に含まれる画素のＸ座標及びＹ座標を算出する。顔領域の位置及び大きさのデータは、ＲＡＭ１４に一時的に記録される。
【００３４】
推定部２１ｂは、時系列に生成される複数のスルー画像に基づいて、撮影画面内での顔領域の大きさと位置との変化を検出し、人物（顔領域）の移動方向を推定する。
【００３５】
具体的には、推定部２１ｂは、ＲＡＭ１４に一時的に記録されたスルー画像毎の顔領域の大きさと位置とのデータを参照して、撮影画面内での人物（顔領域）の移動方向を推定する。
【００３６】
ＡＦ制御部２１ｃは、焦点検出画素５１の焦点検出信号を用いた位相差検出方式のＡＦ処理や、スルー画像を用いたコントラスト検出方式のＡＦ処理により撮像光学系の合焦動作を行う。また、ＡＦ制御部２１ｃは、推定部２１ｂの推定結果に応じて、例えば、位相差検出方式、コントラスト検出方式、或いは上記２つの方式を用いるハイブリット方式のうちから撮影光学系１０の焦点制御手段を選択する。これらの方式による動作の詳細については、フローチャートを用いて後述する。
【００３７】
次に、第１実施形態における電子カメラ１の動作の一例を説明する。図３は、第１実施形態における電子カメラ１の動作の一例を示すフローチャートである。図４は、図３に示すＡＦ処理（ステップＳ１０４）のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。ここで、電子カメラ１の電源がオンされた後、操作部１９が、静止画撮影における動体ＡＦモードの指示入力を受け付けると、ＣＰＵ２１は、図３に示すフローの処理を開始させる。
【００３８】
ステップＳ１０１：ＣＰＵ２１は、撮像素子１２を駆動させてスルー画像の撮像を開始する。その後、ＣＰＵ２１は、所定のフレームレート（例えば、３０ｆｐｓ）で撮像素子１２にスルー画像を生成させると共にスルー画像から生成されたビュー画像を表示モニタ１８に動画表示させる。
【００３９】
ステップＳ１０２：ＣＰＵ２１の特徴領域検出部２１ａは、顔検出処理を行う。具体的には、特徴領域検出部２１ａは、スルー画像のデータを順次読み出すと共に画像内の特徴点（特徴量）を抽出して顔領域を継続的に検出する。特徴領域検出部２１ａは、顔領域が検出できた場合、顔領域の大きさと画像内の顔領域の位置座標をＲＡＭ１４に記録する。
【００４０】
ステップＳ１０３：ＣＰＵ２１は、レリーズ釦２０が半押しされたか否かを判定する。半押し操作の指示入力がなされた場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）には、ＣＰＵ２１は、Ｓ１０４の処理に移行する。一方、半押し操作の指示入力がない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）には、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１０２の処理に戻る。そして、特徴領域検出部２１ａは、新たに取得されるスルー画像に対して顔検出処理を行う。
【００４１】
ステップＳ１０４：ＣＰＵ２１は、図４に示すＡＦ処理のサブルーチンに移行する。
【００４２】
ステップＳ２０１：ＣＰＵ２１は、顔検出の結果を参照する。具体的には、ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ１４を参照し、例えば半押し操作時における顔領域の位置座標が記録されているか否かを参照する。
【００４３】
ステップＳ２０２：ＣＰＵ２１は、撮影画面に顔領域が存在するか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵ２１は、顔領域の位置座標が記録されている場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３の処理に移行する。一方、ＣＰＵ２１は、顔領域の位置座標が記録されていない場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、ステップＳ２０９の処理（ハイブリットＡＦ処理）に移行する。
【００４４】
ステップＳ２０３：ＣＰＵ２１は、顔領域の大きさ及び位置座標を読み出す。具体的には、特徴領域検出部２１ａは、半押し操作後に取得されるスルー画像に対しても顔検出処理を継続して行い、顔領域の大きさ及び位置座標をＲＡＭ１４に記録して行く。そして、ＣＰＵ２１は、時系列に取得される顔領域の大きさ及び位置座標を読み出す。
【００４５】
ステップＳ２０４：ＣＰＵ２１は、顔領域の位置座標に基づいて、撮影画面内で焦点検出エリア５０の少なくとも１つが顔領域内に存在するか否かを判定する。
【００４６】
ここでは、具体例について図５を用いて説明する。図５は、位相差検出方式におけるＣＰＵ２１の内部処理を模式的に説明する図である。図５では、合焦対象の人物（Ｐ１）が撮像光学系１０の光軸Ｌ方向（紙面垂直方向）に移動するシーンでのスルー画像を時系列に示している。図５（ａ）は、半押し操作後のスルー画像を表している。特徴領域検出部２１ａは、顔検出処理の際、スルー画像に顔領域の輪郭を囲む矩形領域（顔検出枠Ｗ１）を設定する。ＣＰＵ２１は、顔検出枠Ｗ１内に焦点検出エリア５０の少なくとも１つが存在するか否かを判定する。顔検出枠Ｗ１内に焦点検出エリア５０が存在した場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１は、ステップＳ２０５の処理に移行する。一方、顔検出枠Ｗ１内に焦点検出エリア５０が存在しない場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ＣＰＵ２１は、後述するステップＳ２０８の処理（コンストラストＡＦ処理）に移行する。
【００４７】
ステップＳ２０５：ＣＰＵ２１の推定部２１ｂは、撮影画面内の顔領域に対応する被写体の移動方向を推定する。具体的には、推定部２１ｂは、ＲＡＭ１４に一時的に記録されたスルー画像毎の顔領域の大きさ及び位置との変化を検出する。例えば、図５を例にすると、推定部２１ｂは、図５（ａ）に示す人物Ｐ１の顔領域の大きさＡと、図５（ｂ）に示す人物Ｐ１の顔領域の大きさＢとを比較する。なお、推定部２１ｂは、簡単のため、顔検出枠Ｗ１の大きさＡ’と顔検出枠Ｗ１の大きさＢ’とを比較しても良い。
【００４８】
次に、推定部２１ｂは、図５（ａ）に示す人物Ｐ１の顔領域の中心座標と図５（ｂ）に示す人物Ｐ１の顔領域の中心座標とを顔領域の座標データに基づいて算出する。第１実施形態では、説明の便宜上、図５（ａ）に示す人物Ｐ１の顔領域の中心座標をＣ１（ｘ、ｙ）（不図示）とし、図５（ｂ）に示す人物Ｐ１の顔領域の中心座標をＣ２（ｘ、ｙ）（不図示）とする。そして、推定部２１ｂは、中心座標Ｃ１（ｘ、ｙ）と中心座標Ｃ２（ｘ、ｙ）とを比較する。ここで、推定部２１ｂは、大きさＡよりも大きさＢの方が大きい場合であって、中心座標Ｃ１（ｘ、ｙ）と中心座標Ｃ２（ｘ、ｙ）との位置ずれ（撮影画面内の左右方向のずれ）が予め定めた範囲内である場合、人物Ｐ１の移動方向を光軸Ｌ方向の成分を含む方向（電子カメラ１に向かって来る方向）であると推定する。例えば、図５を例にした場合、人物Ｐ１の移動方向は、光軸Ｌ方向と略一致する。
【００４９】
ステップＳ２０６：ＡＦ制御部２１ｃは、人物Ｐ１の移動方向の動きが光軸Ｌ方向の動きか否かを判定する。具体的には、ＡＦ制御部２１ｃは、推定部２１ｂが人物Ｐ１の移動方向を光軸Ｌ方向の成分を含む方向であると推定した場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、焦点制御手段として、位相差検出方式のＡＦ処理を選択し、ステップＳ２０７の処理に移行する。一方、ＡＦ制御部２１ｃは、推定部２１ｂが人物Ｐ１の移動方向を光軸Ｌ方向の成分を含まないと推定した場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、焦点制御手段として、コントラスト検出方式のＡＦ処理を選択し、ステップＳ２０８の処理に移行する。
【００５０】
（位相差検出方式の合焦動作を行う場合）
ステップＳ２０７：ＡＦ制御部２１ｃは、焦点検出画素５１の焦点検出信号に基づいて、位相差検出方式のＡＦ演算を行う（図５（ｃ）参照）。具体的には、ＡＦ制御部２１ｃは、第１光電変換部５６で検出される瞳分割像のパターンと、第２光電変換部５７で検出される瞳分割像のパターンとのピーク位置の間隔に基づいて、被写体像の像ズレ量（デフォーカス量）を検出する。合焦状態でない場合、ＡＦ制御部２１ｃは、像ズレ量に基づいて、撮影光学系１０が合焦状態になるように制御する。そして、ＣＰＵ２１は、図４に示すサブルーチンの処理を終了し、図３に示すステップＳ１０５の処理に移行する。なお、図５（ｃ）は、全押し操作直前に取得されたスルー画像を表している。
【００５１】
（コントラスト検出方式の合焦動作を行う場合）
ステップＳ２０８：ＡＦ制御部２１ｃは、スルー画像を用いてコントラスト検出方式のＡＦ演算を行う。
【００５２】
図６は、コントラスト検出方式におけるＣＰＵ２１の内部処理を模式的に説明する図である。図６（ａ）、（ｂ）では、人物Ｐ２が撮影画面内を紙面上で右から左に向けて移動するシーンを表している。ＣＰＵ２１は、特徴領域検出部２１ａが検出した顔領域の輪郭を囲む矩形領域（顔検出枠Ｗ２）内を焦点検出エリアに指定する。すなわち、ＣＰＵ２１は、スルー画像毎に検出された顔検出枠Ｗ２を焦点検出エリアに指定して、いわゆる「山登り動作」と称されている公知のＡＦ演算を行う。具体的には、まず、ＡＦ制御部２１ｃは、撮影画面内の顔領域に対応するスルー画像信号からバンドパスフィルタによって所定帯域の高周波成分を抽出する。そして、ＡＦ制御部２１ｃは、高周波成分の絶対値を積分して焦点検出エリア内の顔領域に関する合焦評価値を生成する。この合焦評価値は、合焦位置でコントラストが最大となったときに最大値となる。すなわち、ＡＦ制御部２１ｃは、レンズ駆動部１１を介して、撮影光学系１０のフォーカスレンズを光軸Ｌに沿って移動させて、合焦評価値の最大値（合焦位置）を探索する。そして、ＡＦ制御部２１ｃは、レンズ駆動部１１を介して、撮影光学系１０のフォーカスレンズが合焦位置になるように制御する。続いて、ＣＰＵ２１は、図４に示すサブルーチンの処理を終了し、図３に示すステップＳ１０５の処理に移行する。
【００５３】
（ハイブリット検出方式の合焦動作を行う場合）
ステップＳ２０９：ＡＦ制御部２１ｃは、特徴領域検出部２１ａが顔検出しなかった場合、異なる複数の焦点制御手段を組み合わせて、合焦動作を行う。具体的には、ＡＦ制御部２１ｃは、例えば、焦点位置を撮影画面の中心付近に設定して位相差検出方式のＡＦ演算を行った後、合焦位置を微調整するためにコントラスト検出方式のＡＦ演算を行う。ＡＦ制御部２１ｃは、ＡＦ演算により算出された合焦評価値に基づいて、レンズ駆動部１１を介して、撮影光学系１０のフォーカスレンズが合焦位置になるように制御する。続いて、ＣＰＵ２１は、図４に示すサブルーチンの処理を終了し、図３に示すステップＳ１０５の処理に移行する。
【００５４】
ステップＳ１０５：ＣＰＵ２１は、ＡＥ値、電荷蓄積時間（シャッタスピード）、信号処理部１３のゲイン（撮像感度）等の撮影パラメータをそれぞれ設定する。
【００５５】
ステップＳ１０６：ＣＰＵ２１は、レリーズ釦２０を介して全押し操作の指示入力を受け付けることにより、上記の撮影パラメータに基づいて本画像の撮像を実行する。具体的には、ＣＰＵ２１は、上記の撮影パラメータに基づいて、全押し操作の指示入力に応答して撮像素子１２を駆動する。信号処理部１３は、画像信号のゲイン調整やＡ／Ｄ変換等を行う。この信号処理部１３が出力する画像信号は、ＲＡＭ１４に画像データとして一旦記録される。画像処理部１５は、ＲＡＭ１４に記録されている画像データを読み出し、各種の画像処理（階調変換処理、輪郭強調処理、ホワイトバランス処理等）を施す。
【００５６】
ステップＳ１０７：ＣＰＵ２１は、画像データの記録処理を行う。具体的には、ＣＰＵ２１は、画像処理部１５で画像処理が施された画像データを、記録Ｉ／Ｆ部１７を介して、記録媒体３０に記録する。そして、ＣＰＵ２１は、図３に示すフローの処理を終了させる。
【００５７】
以上より、第１実施形態の電子カメラ１は、被写体（例えば人物）が動く場合、顔の大きさと位置との変化を検出することで被写体の移動方向を推定する。これにより、電子カメラ１は、被写体の移動方向に応じて適切な焦点制御方式を選択し、かつ焦点制御を行うことができる。
【００５８】
なお、第１実施形態において、推定部２１ｂは、顔検出処理で取得されたデータに基づいて被写体の移動方向の判定を行うことができる。そのため、推定部２１ｂは、焦点検出信号を解析して移動方向を判定する必要がないので、その分、ＣＰＵ２１は、位相差検出方式における処理時間を速くすることができる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態では、静止画撮影の場合の動体ＡＦモードを説明したが、第２実施形態では、動画撮影の場合の動体ＡＦモードを説明する。なお、本発明の第１実施形態と本発明の第２実施形態とでは、電子カメラ１の内部構成は同様であるので、説明は省略する。続いて、第２実施形態における電子カメラ１の動作の一例を説明する。
【００６０】
図７は、第２実施形態における電子カメラ１の動作の一例を示すフローチャートである。ここで、電子カメラ１の電源がオンされた後、例えば、操作部１９が動画記録撮影下での動体ＡＦモードの指示入力を受け付けると、ＣＰＵ２１は、図７に示すフローの処理を開始させる。なお、図３に示すフローの処理と同じ処理については、簡略化して説明する。
【００６１】
ステップＳ３０１：ＣＰＵ２１は、予め設定された撮影パラメータに従って動画像の取得を行う。具体的には、ＣＰＵ２１は、ステップＳ３０１の処理が行われる毎に、所定のフレームレート（例えば、３０ｆｐｓ）で撮像素子１２に動画像（スルー画像）を生成させる。
【００６２】
ステップＳ３０２：ＣＰＵ２１の特徴領域検出部２１ａは、図３に示すステップＳ１０２に示す顔検出処理と同様の処理を行う。
【００６３】
ステップＳ３０３：ＣＰＵ２１は、ＡＦ処理を行う。具体的には、ＣＰＵ２１は、図４に示すＡＦ処理のサブルーチンの処理を行う。
【００６４】
ステップＳ３０４：画像処理部１５は、ＡＦ処理後の動画像（３０フレーム）をビュー画像に変換する。ＣＰＵ２１は、ビュー画像を表示モニタ１８に動画表示させる。また、ＣＰＵ２１は、動画像を記録する場合には、記録Ｉ／Ｆ部１７に動画像を記録する指示を出す。記録Ｉ／Ｆ部１７は、ＡＦ処理後の動画像のデータをＲＡＭ１４から読み出して記録媒体３０に順次記録して行く。
【００６５】
ステップＳ３０５：ＣＰＵ２１は、操作部１９を介して撮影終了の指示入力の有無の判定を行う。ＣＰＵ２１は、撮影終了の指示入力を受け付けなかった場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、ステップＳ３０１に戻る。一方、ＣＰＵ２１は、撮影終了の指示入力を受け付けた場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、図８に示すフローの処理を終了させる。
【００６６】
以上より、電子カメラ１は、動画撮影をする場合であっても被写体の移動方向に応じて適切な焦点制御方式を選択し、かつ焦点制御を行うことができる。
（上記実施形態の補足事項）
（１）上記実施形態において、ＡＦ制御部２１ｃは、焦点検出画素５１を用いて位相差検出方式のＡＦ演算を行った。このＡＦ演算は一例であって、ＡＦ制御部２１ｃは、図１に示すＡＦセンサ２２を用いて位相差検出方式のＡＦ演算を行っても良い。この場合、撮像素子１２としては、焦点検出画素５１のない通常の撮像素子を用いることができる。
【００６７】
ここで、ＡＦセンサ２２は、公知の位相差検出方式のセンサ（例えば、特許文献として特開２００７−２８６２５５号公報参照）を用いれば良い。
【００６８】
例えば、ＡＦセンサ２２は、撮影光学系１０とは異なる光路で被写体距離を検出する構成（外部測距型の位相差検出装置）であっても良い。なお、この場合、ＡＦ制御部２１ｃは、視差の影響を考慮して合焦動作を行うこととする。ここで、例えば、ＡＦセンサ２２（外部測距型の位相差検出装置）を採用した場合、ＣＰＵ２１は、顔領域の位置座標に基づいて、撮影画面内の焦点検出エリアの少なくとも１つが顔領域内に存在するか否かを判定する。焦点検出エリアの少なくとも１つが顔領域内に存在する場合、ＡＦ制御部２１ｃは、ＡＦセンサ２２を介して像ズレ量を検出する。そして、ＡＦ制御部２１ｃは、撮影光学系１０のフォーカスレンズを合焦位置に移動させる。
【００６９】
また、電子カメラ１は、撮影光学系１０からの入射光束を分割する手段をさらに備えても良い。そして、ＡＦセンサ２２は、分割された後の入射光束を受光して被写体距離を検出する構成であっても良い。
【００７０】
以上より、電子カメラ１は、ＡＦセンサ２２を用いた場合であっても、被写体の移動方向に応じて適切な焦点制御方式を選択し、かつ焦点制御を行うことができる。
【００７１】
（２）上記実施形態では、コンパクトタイプの電子カメラの例を説明したが、本発明は、例えばミラーレスタイプの一眼電子カメラに適用しても良い。或いは、本発明は、映像信号と音声信号とを同時に記録するビデオカメラに適用しても良い。
【００７２】
（３）上記実施形態では、図２（ｂ）に示す複数の焦点検出画素５１を、ライン状（図中、ｘ方向）に一行分配置（図中、ｍ=４行目）した。複数の焦点検出画素５１の配置は、一例であって、例えば、複数の焦点検出画素５１は、ライン状（図中、ｙ方向）に一行分配置（図中、ｎ=４列目）に配置されても良い。或いは、複数の焦点検出画素５１は、ｘ方向（図中、ｍ=４行目）及びｙ方向（図中、ｎ=４列目）に十字状に配置されても良い。また、例えば、複数の焦点検出画素５１をｙ方向（図中、ｎ=４列目）に配置する場合、瞳分割方向がｙ方向になるように配置しても良い。
【００７３】
（４）上記実施形態では、特徴領域検出部２１ａは、顔領域を検出したが、さらに顔認識処理を行っても良い。具体的には、特徴領域検出部２１ａは、上記の特徴点抽出処理によって、顔領域の目を検出しても良い。そして、ＡＦ制御部２１ｃは、顔領域の目に焦点が合うように、合焦動作を行っても良い。ＡＦ制御部２１ｃは、顔領域の目に焦点位置を合わせることにより、被写体の顔への合焦精度を向上させることができる。
【００７４】
（５）上記実施形態では、撮影画面内の特徴領域として人物の顔領域を検出したが、例えば、特徴領域として人物以外の被写体（例えば乗り物）を検出しても良い。この場合、ＣＰＵ２１は、被写体（例えば乗り物）のテンプレート画像を予めＲＯＭ１６に記録していることとする。
【００７５】
図８は、テンプレート画像の一例を示す図である。図９は、特徴領域として乗り物を検出する場合のＡＦ処理の一例について説明する図である。ここで、図８に示すテンプレート画像Ｔは、撮影者によって選択されたこととする。
【００７６】
ここで、図９に示す通り、特徴領域検出部２１ａは、テンプレート画像Ｔに基づいて、スルー画像を解析して走行中の電車Ｄ（特徴領域）を検出する。具体的には、ＣＰＵ２１は、特徴領域検出部２１ａが検出した電車Ｄの輪郭を囲む矩形領域（検出枠Ｗ３）内を特徴領域に指定する（図９（ａ））。そして、推定部２１ｂは、半押し操作に応答して、時系列に生成される複数のスルー画像に基づいて、撮影画面内での電車Ｄの正面の大きさと位置との変化を検出し、電車Ｄの移動方向を推定する。推定部２１ｂが電車Ｄの移動方向を電子カメラ１に向かって来る方向（光軸Ｌ方向）であると推定した場合、ＣＰＵ２１は、電車Ｄの正面の位置座標に基づいて、撮影画面内で焦点検出エリア５０の少なくとも１つが検出枠Ｗ３内に存在するか否かを判定する。そして、焦点検出エリア５０の少なくとも１つが検出枠Ｗ３内に存在した場合、ＡＦ制御部２１ｃは、焦点検出信号に基づいて、位相差検出方式により焦点位置を制御する（図９（ｂ））。ここで、焦点検出エリア５０が検出枠Ｗ３内に複数存在する場合には、ＡＦ制御部２１ｃは、各焦点検出エリア５０の焦点検出信号に基づいて、焦点位置を制御しても良い。或いは、ＡＦ制御部２１ｃは、撮影画面内の中央付近の焦点検出エリア５０の焦点検出信号に基づいて、焦点位置を制御しても良い。そして、ＣＰＵ２１は、全押し操作に応答して静止画像を撮影する。
【００７７】
上述した電車Ｄの例では、ＡＦ制御部２１ｃは、電車Ｄの移動方向が電子カメラ１に向かって来る方向の場合について、本発明の合焦動作を行った。ＡＦ制御部２１ｃは、電車Ｄの移動方向が電子カメラ１から遠ざかって行く方向（図９（ｂ）から図９（ａ）の方向）の場合にも、本発明の合焦動作を適用することができる。
【００７８】
以上より、電子カメラ１は、被写体が乗り物であっても移動方向に応じて適切な焦点制御方式を選択し、かつ焦点制御を行うことができる。
【００７９】
（６）上記実施形態では、推定部２１ｂは、スルー画像に基づいて、撮影画面内での被写体の大きさと位置との変化を検出し、被写体の移動方向を推定した。推定部２１ｂは、位置の変化から被写体の速度を検出しても良い。そして、ＡＦ制御部２１ｃは、被写体の速度に基づいて、被写体の移動位置を予測して焦点制御を行う動体予測ＡＦによる合焦動作を行っても良い。例えば、電車のように速度が早い場合、ＡＦ制御部２１ｃが焦点位置を合わせても、撮像動作の開始までに電車の位置が大きく移動することがある。そのため、ＣＰＵ２１は、ＡＦ制御部２１ｃによる動体予測ＡＦによる合焦動作を行った後に撮像動作を開始しても良い。
【符号の説明】
【００８０】
１・・・電子カメラ、１０・・・撮影光学系、１２・・・撮像素子、２１ａ・・・特徴領域検出部、２１ｂ・・・推定部、２１ｃ・・・ＡＦ制御部、２２・・・ＡＦセンサ
【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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