(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系によって結像される被写体像を撮影することで生成される撮影画像データに基づいて、前記被写体像内において前記被写体の顔が含まれる矩形領域を顔領域として特定する顔検出手段と、
前記顔領域の中からオートフォーカス対象領域を決定するとともに、前記矩形領域である前記顔領域の大きさに基づいて、前記オートフォーカス対象領域の前記顔領域に対する面積比率を予め設定した所定値に変更するオートフォーカス対象領域決定手段と、
前記撮影画像データ中の前記オートフォーカス対象領域に対応する領域のコントラストに基づいて、前記被写体像の結像状態を判定する合焦状態判定手段と、
を備えるオートフォーカス制御回路。
【請求項２】
前記オートフォーカス対象領域決定手段は、前記矩形領域である前記顔領域の大きさが予め定められた大きさを超える場合に、前記矩形領域の縁部分を除いた内側部分を前記オートフォーカス対象領域とし、前記矩形領域である前記顔領域の大きさが予め定められた大きさを下回る場合に、前記矩形領域全体をオートフォーカス対象領域とする、請求項１に記載のオートフォーカス制御回路。
【請求項３】
前記オートフォーカス対象領域決定手段は、前記矩形領域である前記顔領域の大きさが予め定められた大きさを超える場合に、前記矩形領域を前記所定値の面積比率に応じて縮小させた領域を前記オートフォーカス対象領域とし、前記矩形領域である前記顔領域の大きさが予め定められた大きさを下回る場合に、前記矩形領域全体をオートフォーカス対象領域とする、請求項１又は２に記載のオートフォーカス制御回路。
【請求項４】
前記オートフォーカス対象領域決定手段は、前記オートフォーカス対象領域の形状を前記矩形領域の相似形とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のオートフォーカス制御回路。
【請求項５】
前記オートフォーカス対象領域決定手段は、前記顔領域の中から前記オートフォーカス対象領域を決定する際に、前記矩形領域の四隅付近を前記オートフォーカス対象領域から優先的に除外する、請求項１又は２に記載のオートフォーカス制御回路。
【請求項６】
撮影光学系によって結像される被写体像を撮影して撮影画像データを生成する撮像手段を有する撮像装置におけるオートフォーカス制御方法であって、
前記撮影画像データに基づいて、前記被写体像内において前記被写体の顔が含まれる矩形領域を顔領域として特定し、
前記顔領域の中から選択されるオートフォーカス対象領域の前記顔領域に対する面積比率を前記矩形領域である前記顔領域の大きさに基づいて予め設定した所定値に変更させ、前記顔領域の中から前記オートフォーカス対象領域を決定し、
前記オートフォーカス対象領域に対応する前記撮影画像データのコントラストに基づいて、前記被写体像の結像位置を調節するオートフォーカス制御方法。
【請求項７】
前記矩形領域である前記顔領域の大きさが予め定められた大きさを超える場合に、前記矩形領域の縁部分を除いた内側部分を前記オートフォーカス対象領域とし、前記矩形領域である前記顔領域の大きさが予め定められた大きさを下回る場合に、前記矩形領域全体をオートフォーカス対象領域とする、請求項６に記載のオートフォーカス制御方法。
【請求項８】
前記矩形領域である前記顔領域の大きさが予め定められた大きさを超える場合に、前記矩形領域を前記所定値の面積比率に応じて縮小させた領域を前記オートフォーカス対象領域とし、前記矩形領域である前記顔領域の大きさが予め定められた大きさを下回る場合に、前記矩形領域全体をオートフォーカス対象領域とする、請求項６又は７に記載のオートフォーカス制御方法。
【請求項９】
前記オートフォーカス対象領域の形状を前記矩形領域の相似形とする、請求項６乃至８のいずれか一項に記載のオートフォーカス制御方法。
【請求項１０】
撮影光学系と、
前記撮影光学系によって結像される被写体像を撮影して撮影画像データを生成する撮像手段と、
前記撮影画像データに基づいて、前記被写体像内において前記被写体の顔が含まれる矩形領域を顔領域として特定する顔検出手段と、
前記顔領域の中からオートフォーカス対象領域を決定するとともに、前記矩形領域である前記顔領域の大きさに基づいて、前記オートフォーカス対象領域の前記顔領域に対する面積比率を予め設定した所定値に変更するオートフォーカス対象領域決定手段と、
前記オートフォーカス対象領域に対応する前記撮影画像データのコントラストに基づいて、前記被写体像の結像位置を調節するオートフォーカス手段と、
を備える撮像装置。
【請求項１１】
前記オートフォーカス対象領域決定手段は、前記矩形領域である前記顔領域の大きさが予め定められた大きさを超える場合に、前記矩形領域の縁部分を除いた内側部分を前記オートフォーカス対象領域とし、前記矩形領域である前記顔領域の大きさが予め定められた大きさを下回る場合に、前記矩形領域全体をオートフォーカス対象領域とする、請求項１０に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に関し、特に、撮像装置における被写体像の合焦状態を自動判定するオートフォーカス技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の撮像素子を有するデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置が実用化されている。また、これらの電子的な撮像装置に適用されるオートフォーカス方式として、撮像素子によって取得される撮影画像を使用したコントラスト検出方式が知られている。
【０００３】
コントラスト検出方式は、撮影光学系によって撮像素子の撮像面上に結像される被写体像が合焦状態にあるときは、撮像素子によって取得される撮影画像のコントラストが高くなることを利用する。具体的には、撮影光学系に含まれる合焦用レンズの位置又は撮像素子の位置を移動させることで被写体像の結像位置を順次変化させながら、撮影画像を順次取得する。そして、撮像素子により順次取得される複数の撮影画像に関してこれらのコントラストを示すコントラスト評価値を計算し、コントラスト評価値が極大となる被写体像の結像位置を合焦位置に決定する。コントラスト評価値には、例えば、空間周波数の高周波成分の積算値が使用される。このように、コントラスト評価値の極大値を探索することで合焦位置の決定を行なう制御アルゴリズムは、「山登り制御」と呼ばれる。
【０００４】
また、撮像素子により取得された撮影画像に含まれている人物の顔の像を検出する顔検出処理を実行し、検出された顔の像に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（例えば、特許文献１及び２を参照）。
【０００５】
なお、撮影画像中に含まれる顔の像を検出するための顔検出アルゴリズムとしては、様々なアルゴリズムが既に知られている。例えば、画像中の肌色と評価される領域を抽出し、肌色と評価される領域の集合（クラスタ）を顔領域に決定するアルゴリズムが知られている。また、公知のパターン認識技術を用いた顔検出アルゴリズムも知られている。具体的に述べると、例えば、画像中の肌色と評価される領域の輪郭を予め学習済みである顔の輪郭テンプレートと照合し、その類似度により顔領域を決定するアルゴリズムが知られている。また、例えば、肌色と評価される領域を顔候補とし、顔候補とされた領域内から目や鼻に相当する特徴量を抽出し、抽出された特徴量と複数の顔テンプレート画像の特徴量とを照合することによって、顔候補が人物の顔であるか否かを決定するアルゴリズムが知られている。
【０００６】
特許文献１には、ＣＣＤ等の撮像素子を用いてオートフォーカスを実行するカメラが開示されている。特許文献１は、上述したようなコントラスト検出方式では、「被写体より背景に焦点が合ったり、洋服に焦点が合ったりと不安定で、撮影者が望む位置に自動で焦点を合わせることが困難」であることを課題としている（特許文献１の第１４段落を参照）。このため、特許文献１に開示されたカメラは、撮像素子により撮影された撮影画像に対する顔検出処理を行って人物の顔が含まれる領域（以下、顔領域と呼ぶ）を特定し、さらに、顔領域の中から人物の目を検出する。また、特許文献１に開示されたカメラは、公知の三角測量の原理を利用して、特定された人物の目の位置に対応する点の距離を求める演算を実行する。そして、特許文献１に開示されたカメラは、演算によって得られた人物の目の位置に対応する点までの距離を用いて、被写体中の人物の目にピントが合うように合焦制御を行う。つまり、特許文献１に開示されたカメラのオートフォーカス方式は、コントラスト検出による方式ではない。
【０００７】
特許文献２には、オートフォーカス機能を有するデジタルカメラが開示されている。特許文献２は、上述した特許文献１に開示されたカメラが行なうオートフォーカス制御では、被写体人物が目を閉じている場合や眼鏡をかけている場合に被写体人物の目にピントが合うようにオートフォーカスを行うことが困難であることを課題としている（特許文献２の第２〜第３段落の記載を参照）。このため、特許文献２に開示されたデジタルカメラは、撮像素子から出力される撮影画像に対する顔検出処理を行って人物の顔が含まれる領域（即ち、顔領域）を特定するとともに、検出された人物の顔の輪郭が含まれるように、特定された顔領域とその周辺部分を含む矩形領域をオートフォーカス対象領域に決定する。さらに、特許文献２に開示されたデジタルカメラは、撮影画像中のオートフォーカス対象領域におけるコントラスト評価値が極大となる合焦位置を決定する。つまり、特許文献２に開示されたデジタルカメラは、顔の輪郭部分のコントラストを利用して合焦制御を行う。このため、オートフォーカス対象領域とされる部分画像の中には、顔の輪郭部分に加えて、背景の像が必然的に含まれることになる。
【０００８】
一方、特許文献３には、ＣＣＤ等の撮像素子を使用して被写体の輝度を測定するカメラが開示されている。特許文献３に開示されたカメラのファインダ画面には、ターゲットマークが表示されている。撮影者は、人物の顔が、当該カメラのファインダ画面に表示されたターゲットマークと重なるように当該カメラの向きを操作する（特許文献３の第８段落を参照）。特許文献３に開示されたカメラは、ターゲットマークと重なる対象物の距離をアクティブ距離センサによって測定し、得られた距離と顔の平均サイズ情報を用いて被写体の顔サイズを算出する（特許文献３の第８〜９段落）。そして、特許文献３に開示されたカメラは、算出された顔サイズに対応して、顔をほぼ覆う面積で矩形状に決定される測光領域に対して測光を行う。このとき、背景を測光しないように、測光領域は、顔サイズより一定比率小さめであることが望ましいとする（特許文献３の第１２段落）。しかしながら、特許文献３のカメラは、撮影画像に対する画像処理によって顔検出を実行するものではなく、検出された顔領域に基づいてオートフォーカスを実行するものでもない。
【特許文献１】特開２００１−２１５４０３号公報
【特許文献２】特開２００６−２２７０８０号公報
【特許文献３】特開平５−６６４５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した特許文献１〜３では、特許文献２のみがコントラスト検出方式によるオートフォーカスを実行する撮像装置を開示している。しかしながら、特許文献２に開示された撮像装置は、顔の輪郭部分のコントラストを主に利用して被写体像の結像位置を調節するものである。このため、特許文献２に開示された撮像装置によって設定されるオートフォーカス対象領域は、人物の顔以外の背景画像を含む。なお、オートフォーカス対象領域とは、オートフォーカスのためのコントラスト検出の対象領域である。
【００１０】
したがって、顔領域の縁部分並びにその周囲の背景の像を含むようにオートフォーカス対象領域が決定される特許文献２に開示された手法は、オートフォーカス対象領域に含まれる背景の割合が大きいために、背景にピントが合い、人物の顔にピントが合わない誤合焦を引き起こすおそれが大きいという問題がある。この誤合焦のおそれは、被写体人物のカメラからの距離が近く、撮影画像全体に対する顔領域が占める面積割合が大きい場合に特に顕著となる。被写体人物のカメラからの距離が近いと、オートフォーカス対象領域に含まれる背景の面積も大きくなる上、被写体人物と背景との距離が離れるためである。
【００１１】
さらに、撮影画像中に含まれる顔の像の大きさ、つまり顔領域の大きさは、撮影の状況に応じて変化するものである。一方、顔領域の選択は、特許文献２に開示されているように、人物の顔を包含する矩形領域として選択される場合が多い。このため、顔領域の大きさが大きければ、これに含まれる背景部分も大きくなり、特許文献２の手法によって顔の輪郭を含むように選択されたオートフォーカス対象領域もまた、背景部分を多く含む可能性が高いと考えられる。
【００１２】
つまり、特許文献２に開示された撮像装置は、オートフォーカス対象領域に含まれる背景画像の影響により誤合焦を引き起こすおそれが大きいという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様にかかるオートフォーカス制御回路は、顔検出手段、オートフォーカス対象領域決定手段、評価値算出手段、及び合焦状態判定手段を含む。前記顔検出手段は、撮影光学系によって結像される被写体像を撮影することで生成される撮影画像データに基づいて、前記被写体像内において前記被写体の顔が含まれる顔領域を特定する。前記オートフォーカス対象領域決定手段は、前記顔領域の中からオートフォーカス対象領域を決定する。このとき、前記オートフォーカス対象領域決定手段は、前記顔領域に対する前記オートフォーカス対象領域の面積比率を変更することが可能である。前記評価値算出手段は、前記撮影画像データの中の前記オートフォーカス対象領域に対応する領域のコントラスト評価値を算出する。前記合焦状態判定手段は、前記コントラスト評価値に基づいて前記被写体像の結像状態を判定する。
【００１４】
また、本発明の第２の態様にかかる方法は、撮影光学系によって結像される被写体像を撮影して撮影画像データを生成する撮像手段を有する撮像装置におけるオートフォーカス制御方法である。当該方法は、前記撮影画像データに基づいて、前記被写体像内において前記被写体の顔が含まれる顔領域を特定する処理と、前記顔領域の中から選択されるオートフォーカス対象領域の前記顔領域に対する面積比率を変化させ、前記顔領域の中から前記オートフォーカス対象領域を決定する処理と、前記オートフォーカス対象領域に対応する前記撮影画像データのコントラストに基づいて、前記被写体像の結像位置を調節する処理とを含む。
【００１５】
また、本発明の第３の態様にかかる撮像装置は、撮影光学系、撮像手段、顔検出手段、オートフォーカス対象領域決定手段、及びオートフォーカス手段を有する。前記撮像手段は、前記撮影光学系によって結像される被写体像を撮影して撮影画像データを生成する。前記顔検出手段は、前記撮影画像データに基づいて、前記被写体像内において前記被写体の顔が含まれる顔領域を特定する。前記オートフォーカス対象領域決定手段は、前記顔領域の中からオートフォーカス対象領域を決定する。このとき、前記オートフォーカス対象領域決定手段は、前記顔領域に対する前記オートフォーカス対象領域の面積比率を変更することが可能である。前記オートフォーカス手段は、前記オートフォーカス対象領域に対応する前記撮影画像データのコントラストに基づいて、前記被写体像の結像位置を調節する。
【００１６】
顔領域内において背景の像が含まれる可能性が高い領域は、主として顔領域の縁部分である。このため、上述した本発明の各態様にかかるオートフォーカス制御回路、オートフォーカス制御方法及び撮像装置によれば、顔領域の縁部分を除く内側部分をオートフォーカス対象領域に選択することで、顔領域に含まれている背景部分を効果的に除いてオートフォーカス対象領域を選択できる。つまり、本発明の各態様にかかる撮像装置、合焦制御方法及び合焦装置を用いることで、背景が含まれていないか、又は背景部分の比較的少ないオートフォーカス対象領域のコントラストに基づいてオートフォーカスを実行できる。このため、背景に誤合焦するおそれを軽減するとともに人物の顔にピントの合った撮影を行なうことが可能となる。
【００１７】
また、上述した本発明の各態様にかかるオートフォーカス制御回路、オートフォーカス制御方法及び撮像装置は、オートフォーカス対象領域の顔領域に対する面積比率を変更可能である。このため、例えば、顔領域の大きさに拠らずオートフォーカス対象領域を一定の面積とすることや、顔領域が大きいほどオートフォーカス対象領域から除外される顔領域の縁部分の面積を大きくすること等が可能となる。これにより、顔領域に含まれる背景画像を効率よく除外してオートフォーカス対象領域を選択することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、顔検出を行って得られた顔領域に基づいて決定されるオートフォーカス対象領域を使用してオートフォーカスを行う際に、オートフォーカス対象領域に含まれる背景の像に起因する誤合焦の発生を抑制することができる。
【００１９】
なお、コントラスト検出方式によるオートフォーカスを実行する場合、顔領域の面積が小さくなるにつれて、顔領域及びオートフォーカス対象領域に含まれる背景部分の面積も小さくなるため、背景にピントが合ってしまう誤合焦の可能性は減少すると考えられる。しかしながら、顔領域の大きさが小さいために、コントラスト検出を行うオートフォーカス対象領域が小さくなりすぎると十分なコントラストの評価が行なえず、オートフォーカスを失敗する可能性が高くなるという他の問題もある。
【００２０】
この問題に対処するためには、上述した本発明の各態様にかかるオートフォーカス制御回路、オートフォーカス制御方法及び撮像装置は、顔領域の大きさに基づいて、顔領域に対するオートフォーカス対象領域の面積比率を変更するとよい。これにより、例えば、撮影画像に対する顔領域の面積が相対的に大きい場合には、オートフォーカス対象領域の顔領域に対する面積比率を小さくすることで、背景部分を効果的に除去したオートフォーカス対象領域を設定し、背景への誤合焦を抑制することができる。一方で、例えば、撮影画像に対する顔領域の面積が相対的に小さい場合には、オートフォーカス対象領域の顔領域に対する面積比率を大きくすることで、オートフォーカス対象領域が小さすぎるためにコントラスト検出方式によるオートフォーカスに失敗するおそれを軽減することができる。
【００２１】
また、特許文献２に開示された撮像装置は、撮影画像面内に規則的に配置された複数の矩形領域（特許文献２では焦点検出エリア）の中から、顔検出の結果に基づいて顔の輪郭部分を含む矩形領域を選択し、これをオートフォーカス対象領域（特許文献２では指定エリア）とする。このため、特許文献２に開示された撮像装置が、オートフォーカス対象領域に含まれる背景の像を減らすことができるのは、撮影画像面内に配置されたいずれかの矩形領域内の殆どが、顔の輪郭を含む被写体人物の顔の像によって占められるような撮影条件で撮影が行なわれた場合である。しかしながら、このような撮影条件は、偶然にしか起こり得ない。このような偶然の撮影条件に頼ることなくオートフォーカス対象領域に含まれる背景の像を減らすためには、複数の矩形領域の各々の大きさを小さくし、撮影画像をより細分化する必要があるが、オートフォーカス対象領域を決定するための演算処理量が増大するというデメリットがある。
【００２２】
この問題に対処するためには、上述した本発明の各態様にかかるオートフォーカス制御回路、オートフォーカス制御方法及び撮像装置は、前記顔領域を前記面積比率に応じて縮小させた領域を前記オートフォーカス対象領域とするとよい。これにより、前記顔領域の縁部分を除いた内側部分を前記オートフォーカス対象領域とすることができるため、演算処理量の増大を招くことなく、顔領域の縁部分に含まれる可能性の高い背景画像がオートフォーカス対象領域に含まれる割合を効果的に削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。
【００２４】
＜発明の実施の形態１＞
図１は、本実施の形態にかかる撮像装置１の主要構成を示すブロック図である。以下では、図１に含まれる各構成要素について順に説明する。図１において、撮影光学系１０は、後述する撮像素子１１０の撮像面に被写体像を結像させるため光学レンズ群である。撮影光学系１０は、合焦用レンズ１０１を含む。合焦用レンズ１０１は、後述するレンズ駆動部１３４の駆動力によって、撮影光学系１０と撮像素子１１０を結ぶ光軸方向に移動可能である。
【００２５】
撮像部１１は、撮像素子１１０、アナログ信号処理部１１１及びＡ／Ｄ変換部１１２を含む。撮像素子１１０は、撮影光学系１０を介して入射する光信号を光電変換し、アナログ画像信号を出力するセンサである。撮像素子１１０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサ等である。
【００２６】
アナログ信号処理部１１１は、撮像素子１１０から出力されるアナログ画像信号の増幅処理、ノイズ除去等の処理を行う。Ａ／Ｄ変換部１１２は、アナログ信号処理部１１１から出力されるアナログ画像信号をサンプリングすることで、デジタル画像信号としての撮影画像データを生成する。
【００２７】
画像処理部１２は、Ａ／Ｄ変換部１１２から供給される撮影画像データに対するカラー補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の画像処理を行う。
【００２８】
合焦処理部１３は、撮像部１１から供給される撮影画像データを用いてコントラスト検出方式によるオートフォーカスを実行する。より具体的に述べると、合焦処理部１３は、撮像部１１により生成された撮影画像内に含まれている人物の顔を検出するための顔検出処理を実行する。人物の顔が検出された場合、合焦処理部１３は、人物の顔が存在する顔領域の内側をオートフォーカス対象領域（以下、ＡＦ対象領域）に決定し、撮影画像データ中のＡＦ対象領域に対応する領域のコントラストが極大となるように、合焦用レンズ１０１を光軸方向に移動させる。
【００２９】
図１の構成例では、合焦処理部１３は、顔検出部１３０、ＡＦ対象領域決定部１３１、ＡＦ評価地算出部１３２、制御部１３３、及びレンズ駆動部１３４を有する。顔検出部１３０は、背景技術として上述した公知の顔検出アルゴリズムを使用して、撮像部１１により生成された撮影画像から顔領域を検出する。
【００３０】
ＡＦ対象領域決定部１３１は、顔検出部１３０によって特定された顔領域の大きさに基づいて、顔領域の中からＡＦ対象領域とする領域を決定する。顔領域の大きさは、例えば、顔領域の面積、又は、顔領域が矩形であれば顔領域の縦方向及び横方向の長さによって評価すればよい。また、顔検出アルゴリズムの中には、撮影画像の画面内を複数の小領域に分割し、各々の小領域に含まれる画素の画素値に基づいて、各小領域が人物の顔の少なくとも一部に該当するかを判定するものがある。このような顔検出アルゴリズムを使用する場合、顔領域に含まれる小領域の数によって顔領域の大きさを評価してもよい。なお、ＡＦ対象領域決定部１３１がＡＦ対象領域を決定する際の演算手順については後述する。
【００３１】
ＡＦ評価値算出部１３２は、撮影画像データの中で少なくともＡＦ対象領域に対応する領域に関するコントラスト評価値を計算する。コントラスト評価値としては、撮影画像のコントラストの大きさを反映した様々なパラメータが使用可能である。例えば、ＡＦ対象領域の空間周波数スペクトルを離散コサイン変換（DCT：Discrete Cosine Transform）によって得るとともに、空間周波数の高周波成分の大きさをコントラスト評価値としてもよい。また、例えば、ＡＦ対象領域の各々の画素について、水平方向又は垂直方向に隣接する画素との画素値の差分（絶対値）を計算し、得られた画素値の差分をＡＦ対象領域内において積算した積算値をコントラスト評価値としてもよい。
【００３２】
制御部１３３は、ＡＦ評価値算出部１３２によって計算されたＡＦ評価値を使用して、撮像素子１１０の撮像面における合焦状態の判定を行い、合焦状態が得られる合焦用レンズ１０１の位置を決定する。より具体的に述べると、制御部１３３は、合焦用レンズ１０１の位置を移動させながら撮像部１１に撮影画像を順次取得させ、ＡＦ評価値が極大となる合焦用レンズ１０１の位置を決定する。なお、ガウス曲線及び二次曲線等の近似曲線又は実験により得られた特性曲線によって合焦用レンズ１０１の位置とＡＦ評価値との関係を近似し、コントラストが極大となる合焦位置を予測する技術を、制御部１３３による合焦位置の探索アルゴリズムに適用してもよい。これらの具体例に限らず、制御部１３３におけるコントラスト評価値を使用した合焦状態の判定には、公知の様々なアルゴリズムを適用可能である。
【００３３】
レンズ駆動部１３４は、制御部１３３による制御の下で、合焦用レンズ１０１を光軸方向に沿って移動させる。
【００３４】
続いて以下では、合焦処理部１３により実行されるオートフォーカスの処理手順について詳細に説明する。図２は、合焦処理部１３により実行されるオートフォーカスの処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０１では、合焦処理部１３が、撮像部１１により生成された撮影画像データを入力する。ステップＳ１０２では、顔検出部１３０が、顔検出アルゴリズムを実行し、入力された撮影画像データに含まれる顔領域を検出する。
【００３５】
ステップＳ１０２において顔領域が検出されなかった場合、ＡＦ対象領域決定部１３１は、顔領域に着目しない通常の処理手順に従って、ＡＦ対象領域を決定する（ステップＳ１０３及びＳ１０４）。ここで、通常の処理手順の一例は、撮影画像内からコントラストの高い特徴領域を抽出し、この特徴領域をＡＦ対象領域とする手順である。また、ＡＦ対象領域決定部１３１は、撮影画像内の予め定められた領域をＡＦ対象領域としてもよい。
【００３６】
一方、ステップＳ１０２において顔領域が検出された場合、ＡＦ対象領域決定部１３１は、検出された顔領域の面積を予め設定された閾値ＡＴＨと比較する（ステップＳ１０３及びＳ１０５）。なお、顔領域の面積に対する閾値判定に代えて、顔領域の縦方向若しくは横方向の長さ、又は、顔領域に含まれる小領域の数などの顔領域の大きさを示す他のパラメータに対する閾値比較を行ってもよい。
【００３７】
顔領域の面積が閾値ＡＴＨより大きい場合、ＡＦ対象領域決定部１３１は、顔領域の縁部分を除いた中央部分をＡＦ対象領域に決定する（ステップＳ１０６）。一方、顔領域の面積が閾値ＡＴＨ以下である場合、ＡＦ対象領域決定部１３１は、顔領域の全体をそのままＡＦ対象領域に決定する（ステップＳ１０７）。
【００３８】
ステップＳ１０８では、制御部１３３による制御下で、ＡＦ対象領域決定部１３１により決定されたＡＦ対象領域のコントラストが極大となるように、言い換えると、ＡＦ対象領域内の被写体にピントが合うように、合焦用レンズ１０１の位置を決定することによりオートフォーカスが実行される。
【００３９】
ステップＳ１０９では、オートフォーカス処理に引き続いて、撮影画像が適正な明るさとなるように自動露光（AE：Auto Exposure）処理が実行される。最後に、ステップＳ１１０では、オートフォーカス処理及び自動露光処理が完了した状態で、新たな撮影が行われる。ステップＳ１１０で得られた撮影画像データは、画像処理部１２による画像処理が行われた後にメモリ（不図示）に格納される。なお、図２に示したＡＦ対象領域の決定、オートフォーカスの実行、自動露光の実行、撮影の実行を含む一連の処理は、例えば、撮像装置１に設けられたシャッターボタン（不図示）を撮影者が押下する動作に応答して実行すればよい。
【００４０】
ここで、図２のステップＳ１０６及びＳ１０７で決定されるＡＦ対象領域の具体例について、図３及び４を用いて説明する。図３（ａ）は、人物の顔の像３００を含む撮影画像３０１を示している。図３（ａ）に破線で示したＲＦＤは、顔領域を表している。一方、図３（ａ）に一点鎖線で示したＲＡＦは、顔領域ＲＦＤの縁部分を除いた中央部分とされたＡＦ対象領域ＲＡＦを表している。即ち、図３（ａ）のＡＦ対象領域ＲＡＦは、顔領域ＲＦＤの面積が閾値ＡＴＨを超える場合にステップＳ１０６で決定されるＡＦ対象領域ＲＡＦに対応している。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、顔の像３００が撮影画像３０１を占める割合が相対的に大きい場合は、顔の像３００以外の背景部分が顔領域ＲＦＤの中で占める面積も大きくなる。このため、顔領域ＲＦＤの全体又は顔領域ＲＦＤより大きい範囲をＡＦ対象領域ＲＡＦに決定してオートフォーカスを実行すると、顔の像３００にピントが合わず周囲の背景の像にピントが合ってしまう誤合焦を生じるおそれがある。これに対して、撮像装置１は、顔領域ＲＦＤの縁部分を除いた中央部分をＡＦ対象領域ＲＡＦに決定する。これにより、ＡＦ対象領域ＲＡＦに含まれる背景の像が減少するため、顔の像３００に含まれる目、口、鼻、耳、眉毛等の特徴点のコントラストが大きくなるようにオートフォーカスを実行することができる。
【００４２】
ステップＳ１０６において顔領域ＲＦＤからＡＦ対象領域ＲＡＦを選択する具体的手順の一例は、顔領域ＲＦＤの形状と相似形状とされた顔領域ＲＦＤの中央部分をＡＦ対象領域ＲＡＦに選択することである。例えば、顔領域ＲＦＤが矩形である場合に、ＡＦ対象領域ＲＡＦの縦方向の長さ、横方向の長さを、それぞれ顔領域ＲＦＤの縦方向の長さ及び横方向の長さの８０％とするように予め設定した場合、顔領域ＲＦＤに相似するＡＦ対象領域ＲＡＦの顔領域ＲＦＤに対する面積比率は６４％となる。このように簡便なＡＦ対象領域ＲＡＦの決定手順によれば、ＡＦ対象領域ＲＡＦの決定を少ない演算量によって行うことができるため、オートフォーカス処理の高速化に寄与できるという利点がある。
【００４３】
なお、ＡＦ対象領域ＲＡＦの決定手順は、上記の具体例に限定されるものではない。例えば、矩形の顔領域ＲＦＤの四隅付近を優先的に除外して、ＡＦ対象領域ＲＡＦを決定してもよい。顔領域ＲＦＤが矩形とされる場合には、顔領域ＲＦＤの四隅付近に背景の像が含まれている可能性が高いため、このようなＡＦ対象領域ＲＡＦの決定手順によれば、ＡＦ対象領域ＲＡＦに含まれる背景部分を効率よく削減できる。
【００４４】
図３（ｂ）は、顔領域ＲＦＤの全体がＡＦ対象領域ＲＡＦに決定される場合を示している。即ち、図３（ｂ）のＡＦ対象領域ＲＡＦは、顔領域ＲＦＤの面積が閾値ＡＴＨ以下である場合に、ステップＳ１０７で決定されるＡＦ対象領域ＲＡＦに対応している。図３（ｂ）に示すように、顔領域の大きさが相対的に小さい場合、顔領域ＲＦＤに含まれる背景部分の面積も小さくなる。一方で、図３（ａ）と同様のアルゴリズムによって、顔領域ＲＦＤの縁部分を除いた中央部分のみをＡＦ対象領域ＲＡＦに決定したのでは、ＡＦ対象領域ＲＡＦが小さすぎるために山登り制御に必要なコントラスト評価値の有意な変化を計測できず、オートフォーカスが正常に完了しないおそれがある。
【００４５】
しかしながら、撮像装置１は、顔領域ＲＦＤの大きさに応じてＡＦ対象領域ＲＡＦとして選択される面積比率を変化させる機能を備えており、顔領域ＲＦＤの面積が小さい場合には、顔領域ＲＦＤの全体をＡＦ対象領域ＲＡＦに選択することとした。これにより、撮像装置１は、ＡＦ対象領域ＲＡＦが小さすぎるためにオートフォーカスに失敗するおそれを軽減できる。
【００４６】
なお、図４（ａ）は、撮影画像３０１に含まれる人物の顔の像３００が斜めに傾斜している場合を示している。この場合、顔領域ＲＦＤを外形補正により設定すると、図４（ａ）に示すように、顔領域ＲＦＤに含まれる顔の像３００以外の背景部分が大きくなる。このような斜めに傾斜した顔の像３００が検出された場合であっても、撮像装置１は、図４（ｂ）に示すように、顔領域ＲＦＤの中央部分をＡＦ対象領域ＲＡＦに決定すればよい。ただし、背景部分を効率良く取り除くために、顔領域ＲＦＤに対するＡＦ対象領域ＲＡＦの面積比率を図３（ａ）の場合に比べてより小さく設定するとよい。
【００４７】
上述したように、本実施の形態にかかる撮像装置１は、顔検出によって得られた顔領域の中にＡＦ対象領域を設定するとともに、顔領域の面積が閾値ＡＴＨを上回るか否かによって、顔領域の縁部分を除いた中央部分をＡＦ対象領域に設定するか、顔領域の全体をＡＦ対象領域に設定するかを切り替えることとした。言い換えると、撮像装置１は、顔領域の大きさに応じて、顔領域の全体に占めるＡＦ対象領域の面積比率を変更するよう構成されている。これにより、顔領域が相対的に大きい場合には、ＡＦ対象領域の面積比率を小さくすることで背景部分の影響を小さくし、誤合焦の発生を抑制することができる。また、顔領域が相対的に小さい場合には、ＡＦ対象領域の面積比率を大きくすることで大きなＡＦ対象領域を確保し、コントラスト検出方式によるオートフォーカスの失敗を抑制することができる。
【００４８】
ところで、図１に示した顔検出部１３０、ＡＦ対象領域決定部１３１及び制御部１３３が実行する処理は、撮影画像データを格納するためのメモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコンピュータに、図２のステップＳ１０１〜Ｓ１０７までの処理手順が記述されたプログラムを実行させることによって実現可能である。
【００４９】
ＣＰＵを内蔵する撮像装置１の具体的な構成例を図５に示す。図５の構成図は、撮像装置１をデジタルカメラ製品に適用する際に有益なディスプレイ・デバイス等の構成要素を、図１に示した撮像装置１の主要構成に加えて図示したものである。図５において、ＣＰＵ２３０は、メモリ２３１に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、顔検出部１３０、ＡＦ対象領域決定部１３１及び制御部１３３に関する処理を実行する。メモリ２３１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ並びにＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の揮発性メモリの集合である。メモリ２３１は、ＣＰＵ２３０において実行されるプログラム、撮影画像データ等を格納する。ディスプレイ・デバイス２３３は、ディスプレイ・インタフェース２３２を介して供給される画像を表示する。ディスプレイ・デバイス２３３は、撮像部１１が順次出力する撮影画像（スルー画像）の表示、顔検出アルゴリズムの実行によって検出された顔領域の表示、オートフォーカス完了後のスルー画像の表示、撮影者がシャッターボタン（不図示）を操作することによって得られた撮影画像の表示等を行なう。なお、ＡＦ評価値算出部１３２が行なうＡＦ評価値の計算をＣＰＵ２３０に実行させてもよいことは勿論である。
【００５０】
＜発明の実施の形態２＞
上述した発明の実施の形態１では、顔領域の面積が閾値ＡＴＨを上回るか否かによって、顔領域の縁部分を除いた中央部分をＡＦ対象領域に設定するか、顔領域の全体をＡＦ対象領域に設定するかを切り替える構成について説明した。しかしながら、発明の実施の形態１は、顔領域に対するＡＦ対象領域の面積比率を顔領域の大きさに応じて変更する撮像装置の具体例の１つにすぎない。本実施の形態にかかる撮像装置は、顔領域に対するＡＦ対象領域の面積比率を顔領域の大きさに応じて変更する他の例を示すものである。
【００５１】
なお、本実施の形態にかかる撮像装置の構成は、図１又は図５に示した撮像装置１と同様とすればよい。このため、本実施の形態にかかる撮像装置に関する構成図の再掲及びこれに関する詳細説明を省略する。また、以下の説明において本実施の形態にかかる撮像装置の構成要素を参照する際には、図１又は図５に示した撮像装置１の各構成要素の符号を使用する。
【００５２】
図６は、本実施の形態にかかる撮像装置が有する合焦処理部１３によって実行されるオートフォーカス処理手順を示している。図２に示したフローチャートと図６に示したフローチャートとの相違点は、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７がステップＳ２０５に置換されている点である。ステップＳ２０５は、顔領域が検出された場合に実行される処理であり、検出された顔領域の大きさに応じた面積比率を適用して、顔領域中からＡＦ対象領域を決定する。図７は、ステップＳ２０５にて決定されるＡＦ対象領域の大きさと顔領域の大きさとの関係を示すグラフである。図７のグラフの横軸は、顔領域の面積の大きさを表している。また、図７のグラフの縦軸は、顔領域に対するＡＦ対象領域の面積比率を表している。
【００５３】
図７の例では、顔領域の面積が閾値ＡＴＨ以下である場合に、面積比率が１００％、つまり顔領域の全体がＡＦ対象領域に決定される。また、顔領域の面積が閾値ＡＴＨと閾値ＡＴＨより大きい第２の閾値ＡＴＨ２との間である場合、顔領域の面積が大きくなるにつれて、顔領域に対するＡＦ対象領域の面積比率が小さくなるように、ＡＦ対象領域が決定される。また、顔領域の面積が閾値ＡＴＨ２を超える場合、顔領域に対するＡＦ対象領域の面積比率は予め定められた下限値とされる。一例として、図７では、面積比率の下限値を６０％としている。
【００５４】
＜その他の実施の形態＞
上述した発明の実施の形態では、撮影光学系１０に含まれる合焦用レンズ１０１を移動させることによって、被写体像の結像位置を調節する例を示した。しかしながら、被写体像の結像位置の調節は、撮像素子１１０を移動させることにより行ってもよい。
【００５５】
また、上述した発明の実施の形態１では、顔領域の大きさを１つの閾値ＡＴＨと比較することによって、顔領域に対するＡＦ対象領域の面積比率を２種類のいずれかとする例について説明した。しかしながら、顔領域の大きさに対する閾値を複数とし、顔領域の大きさに応じて決定されるＡＦ対象領域の面積比率を３種類以上としてもよい。
【００５６】
また、上述した本発明の実施の形態では、顔領域が相対的に大きい場合に、顔領域の縁部分を除いた中央部分をＡＦ対象領域に決定する構成を説明したが、背景を完全に除去することを目的としているものではない。つまり、本発明の実施の形態に示した撮像装置が決定するＡＦ対象領域は、背景の像を含む場合がある。本発明は、背景の像が含まれるＡＦ対象領域の選択を排除するものではい。
【００５７】
さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる撮像装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる撮像装置によるオートフォーカス処理手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる撮像装置における顔領域とオートフォーカス対象領域の関係を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる撮像装置における顔領域とオートフォーカス対象領域の関係を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる撮像装置の構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる撮像装置によるオートフォーカス処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる撮像装置における顔領域とオートフォーカス対象領域の面積比率と顔領域の面積との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１  撮像装置
１０  撮影光学系
１０１  合焦用レンズ
１１  撮像部
１１０  撮像素子
１１１  アナログ信号処理部
１１２  Ａ／Ｄ変換部
１２  画像処理部
１３  合焦処理部
１３０  顔検出部
１３１  オートフォーカス対象領域決定部
１３２  オートフォーカス評価値算出部
１３３  制御部
１３４  レンズ駆動部
２３０  ＣＰＵ（Central Processing Unit）
２３１  メモリ
２３２  ディスプレイ・インタフェース
２３３  ディスプレイ・デバイス
【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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