JP2008298943A - 焦点調節装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】焦点調節を行う焦点検出エリアを適切に決定する。
【解決手段】結像光学系の画面２０内に設定された複数の焦点検出エリアにより結像光学系の焦点調節状態を検出し、結像光学系の焦点調節に適した焦点検出エリアを決定する焦点検出手段と、結像光学系による結像画像を撮像する撮像手段の撮像画像に基づいて、画面２０内のどの位置に主要被写体があるかを認識する被写体認識手段と、焦点検出手段により決定された焦点検出エリア（斜線のハッチング領域２２）と被写体認識手段により認識された主要被写体位置（細い黒枠２３で囲む領域）とに基づいて、複数の焦点検出エリアの中から結像光学系の焦点調節を行う焦点検出エリアを決定するエリア決定手段と、決定された焦点検出エリアの焦点調節状態に基づいて結像光学系の焦点調節を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は焦点調節装置および撮像装置に関する。

従来より、撮像素子による撮像画像の中から人間の顔の位置を認識するなどして、撮影する主要被写体が撮影画面内のどの位置にあるかを認識し、その主要被写体位置において撮影光学系の焦点調節を行うカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００１−３３０８８２号公報

しかしながら、上述した従来のカメラでは、主要被写体の位置を誤認識した場合などに、最適な焦点検出エリア位置を決定できないという問題があった。
本発明は、焦点調節のための焦点検出エリアを適切に決定することができる焦点調節装置および撮像装置を提供することを目的とする。

（１） 請求項１の発明は、結像光学系（１）の画面内に設定された複数の焦点検出エリアで結像光学系の焦点調節状態を検出し、結像光学系（１）の焦点調節に適した焦点検出エリアを決定する焦点検出手段（８，９，１０）と、結像光学系（１）による結像画像を撮像する撮像手段（１５）の撮像画像に基づいて、画面内のどの位置に主要被写体があるかを認識する被写体認識手段（１７）とを備え、焦点検出手段により決定された焦点検出エリアと、被写体認識手段により認識された主要被写体位置とに基づいて、複数の焦点検出エリアの中から結像光学系の焦点調節を行う焦点検出エリアを決定するエリア決定手段（１７）と、決定された焦点検出エリアの焦点調節状態に基づいて結像光学系の焦点調節を行う焦点調節手段（１１，１２）とを備える。
（２） 請求項２の発明は、請求項１の焦点調節装置において、前記エリア決定手段は、結像光学系の焦点調節を行う焦点検出エリアを決定する際に、焦点検出手段により決定された焦点検出エリアを優先的に用いて焦点検出エリアを決定する第１エリア決定モードと、被写体認識手段により認識された主要被写体位置を優先的に用いて焦点検出エリアを決定する第２エリア決定モードとを有し、第１および第２のエリア決定モードを任意に選択可能としたものである。
（３） 請求項３の焦点調節装置は、第１エリア決定モードが選択された場合には、焦点検出手段により決定された焦点検出エリアが被写体認識手段の主要被写体位置と一致していなくても、焦点検出手段により決定された焦点検出エリアを焦点調節を行う焦点検出エリアに決定するようにしたものである。
（４） 請求項４の焦点調節装置は、第２エリア決定モードが選択され、かつ、焦点検出手段により決定された焦点検出エリアが被写体認識手段の主要被写体位置と一致していない場合には、被写体認識手段の主要被写体位置にある焦点検出エリアの内、焦点調節状態が所定値に最も近い焦点検出エリアを焦点調節を行う焦点検出エリアに決定するようにしたものである。
（５） 請求項５の焦点調節装置は、第２エリア決定モードが選択され、かつ、焦点検出手段により決定された焦点検出エリアが被写体認識手段の主要被写体位置と一致している場合には、焦点検出手段により決定された焦点検出エリアを焦点調節を行う焦点検出エリアに決定するようにしたものである。
（６） 請求項６の焦点調節装置は、エリア決定手段により焦点調節を行う焦点検出エリアに決定され、焦点調節手段により焦点調節が行われた焦点検出エリアの位置を、次回の焦点調節時の基準位置として記憶するようにしたものである。
（７） 請求項７の焦点調節装置は、第１エリア決定モードが選択された場合には、基準位置の更新を行わないようにしたものである。
（８） 請求項８の焦点調節装置は、連続撮影モードが設定されている場合には、複数の焦点検出エリアの内の予め決められた焦点検出エリアの中から焦点調節を行う焦点検出エリアを決定するようにしたものである。
（９） 請求項９の焦点調節装置は、連続撮影モードが設定されている場合には、複数の焦点検出エリアに対して予め決められた順序で焦点調節を行う焦点検出エリアとするか否かの判定を行うようにしたものである。
（１０） 請求項１０の焦点調節装置は、第１エリア決定モードが選択されている場合には、前回の焦点調節時に焦点調節を行った焦点検出エリアとその近傍の焦点検出エリアから判定を開始し、第２エリア決定モードが選択されている場合には、主要被写体位置またはその近傍の焦点検出エリアから判定を開始するようにしたものである。
（１１） 請求項１１の焦点調節装置は、焦点調節を行う焦点検出エリアが見つかった時点でエリア決定処理を終了するようにしたものである。
（１２） 請求項１２の焦点調節装置は、被写体認識手段による認識結果の信頼性を示す情報により、被写体認識手段により認識された主要被写体位置に基づいた焦点検出エリアの決定を行うか否かを判断するようにしたものである。
（１３） 請求項１３の焦点調節装置は、信頼性を示す情報が基準画像と撮像画像との色情報の差に基づいた値である。
（１４） 請求項１４の焦点調節装置は、信頼性を示す情報が焦点検出手段による検出時点と、被写体認識手段による認識時点との時間差に基づく値である。
（１５） 請求項１５の撮像装置は、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の焦点調節装置を備えたものである。
なお、本発明を分かりやすく説明するために実施の形態を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、後述の実施の形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替えさせてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要件は、実施の形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。

本発明によれば、焦点調節を行う焦点検出エリアを適切に決定することができる。

本発明の焦点調節装置を備えた撮像装置を一眼レフデジタルカメラに適用した一実施の形態を説明する。なお、本願発明は一眼レフデジタルカメラに限定されず、被写体認識装置と位相差検出方式の焦点調節装置（以下、位相差ＡＦと呼ぶ）を備えたあらゆる種類のカメラに適用することができる。

一実施の形態のカメラは、人間の顔のテンプレート画像を用いてテンプレートマッチングを行い、撮像素子による撮像画像の中から顔を認識するなど、撮影光学系による結像画像を撮像する撮像素子の撮像画像に基づいて、撮影する主要被写体が結像光学系の撮影画面内のどの位置にあるかを認識する被写体認識機能と、撮影光学系の異なる瞳領域を透過した対の被写体像の位相差を検出することによって撮影画面内の複数の焦点検出エリアで撮影光学系の焦点調節状態を検出し、複数の焦点検出エリアの焦点調節状態に基づいて撮影光学系の焦点調節に適した焦点検出エリアを決定する位相差検出方式の焦点調節（位相差ＡＦ）機能とを備えている。

図１は一実施の形態のカメラの構成を示す断面図である。撮影光学系１は被写体像を撮影画面上に結像させるための光学系であり、対物レンズ１ａ、ズーミングレンズ１ｂ、絞り１ｃ、フォーカシングレンズ１ｄなどから構成される。クイックリターンミラー２は、露光前には図示するように撮影光学系１の撮影光路中に置かれ（ミラーダウン）、撮影光学系１を透過した被写体からの光束の一部を反射してファインダ光学系３〜５へ導く。一方、露光時にはクイックリターンミラー２が撮影光路中から退避され（ミラーアップ）、撮影光学系１を透過した被写体からの光束は撮像素子６へ導かれる。クイックリターンミラー２の中央部はハーフミラーになっており、撮影光学系１を透過した被写体からの光束の一部がハーフミラー部を透過してサブミラー７に反射され、位相差ＡＦ検出素子８へ導かれる。

撮像素子６は、撮影光学系１により結像された被写体像を電気信号に変換して画像信号を出力する。図示を省略するが、撮像素子６の撮像面の前面には赤外光をカットするための赤外カットフィルタや画像の折り返しノイズを防止する光学的ローパスフィルタが配置されている。

位相差ＡＦ検出素子８は、撮影光学系１からクイックリターンミラー２およびサブミラー７を介して導かれた被写体光をマスク（不図示）により複数対の光束に分けた後、再結像レンズ（不図示）により複数の光電変換素子列（ＣＣＤ；不図示）上に再結像し、各光電変換素子列から対の被写体像に応じた信号を出力する。ＡＦ−ＣＣＤ制御部９は、位相差ＡＦ検出素子８の複数の光電変換素子列の電荷蓄積制御、ゲイン調整、画像データの読み出し制御、画像データの補正などを行う。デフォーカス演算部１０は、位相差ＡＦ検出素子８から出力される各対の被写体像信号のずれ量を検出し、各焦点検出エリアのずれ量に変換係数を乗じてデフォーカス量に変換する。

レンズ駆動量演算部１１は、各焦点検出エリアのデフォーカス量をレンズ駆動量に変換し、レンズ駆動制御部１２へ出力する。レンズ駆動制御部１２は、レンズ駆動用モータ１３を駆動制御してフォーカシングレンズ１ｄの焦点調節を行う。

ファインダ光学系はファインダスクリーン３、ペンタダハプリズム４、接眼レンズ５などから構成される。露光前にクイックリターンミラー２からファインダスクリーン３へ導かれた被写体光はファインダスクリーン３上で結像され、この被写体像はペンタダハプリズム４および接眼レンズ５を介して撮影者に観察される。また、ファインダスクリーン３に結像された被写体像はペンタダハプリズム４および測光用レンズ１４を介して測光センサ１５へ導かれ、被写界を複数の測光領域に分割して各測光領域ごとの被写体の明るさを測定する。

測光センサ１５は上述した被写体認識機能の撮像素子を兼ねており、撮影光学系１によりファインダスクリーン３上に結像された被写体像を電気信号に変換して画像信号を出力する。なお、測光センサ１５を被写体認識機能の撮像素子として用いる代わりに、撮像用の撮像素子６を被写体認識機能の撮像素子として兼用してもよい。あるいは、被写体認識機能に用いる専用の撮像素子を設けてもよい。

一実施の形態のカメラのボディおよびレンズ鏡筒には種々の操作部材１６が設けられている。この操作部材１６には、シャッターレリーズボタン、焦点検出エリアを選択するための十字キースイッチ、焦点調節モード（以下、ＡＦモードと呼ぶ）を選択するためのＡＦモードスイッチ、各種撮影条件を設定するためのコマンドダイヤルスイッチなどが含まれる。制御装置１７はマイクロコンピュータ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータなどを備え、操作部材１６から各種情報を入力し、上述した撮像素子６、ＡＦ−ＣＣＤ制御部９、デフォーカス演算部１０、レンズ駆動量演算部１１、レンズ駆動制御部１２などを制御し、カメラのシーケンス制御、位相差ＡＦ制御、被写体認識制御などを行う。

図２は、撮影光学系１の撮影画面２０内に設定された焦点検出エリア（以下、ＡＦエリアと呼ぶ）を示す図である。この一実施の形態では、撮影画面２０内に３１点のＡＦエリアを設定した例を示し、各ＡＦエリアに１〜３１の番号を付して区別する。なお、焦点検出エリアの個数と配置はこの一実施の形態のものに限定されない。

この一実施の形態では、操作部材１６のＡＦモードスイッチを操作することによって、“シングルエリアＡＦモード”、“ＡＦ情報優先モード”および“被写体情報優先モード”のいずれかのモードを選択することができる。なお、不図示のモニタに図３に示すＡＦモードを選択するためのメニュー画面を表示し、操作部材１６の十字キースイッチを操作していずれかのＡＦモードにカーソルを合わせて設定するようにしてもよい。

シングルエリアＡＦモードは、撮影者が操作部材１６の十字キースイッチを操作して選択したＡＦエリアにおいて、位相差ＡＦ機能により撮影光学系１のデフォーカス量を検出し、焦点調節を行うＡＦモードである。また、ＡＦ情報優先モードは、被写体認識機能による主要被写体の位置情報を考慮しながら、位相差ＡＦ機能による複数のＡＦエリアの焦点検出情報を優先的に用いて焦点調節を行うＡＦエリアを決定するＡＦモードである。さらに、被写体情報優先モードは、位相差ＡＦ機能による複数のＡＦエリアの焦点検出情報を考慮しながら、被写体認識機能による主要被写体の位置情報を優先的に用いて焦点調節を行うＡＦエリアを決定するＡＦモードである。

図４および図５は、被写体認識機能による主要被写体位置の検出例と、位相差ＡＦ機能による撮影光学系１の焦点調節に適したＡＦエリアの決定例を示す。これらの図において、撮影画面２０内の焦点検出エリアの配置は図２に示すものと同様であり、太い黒枠２１で示すＡＦエリアは撮影者が選択したＡＦエリア、斜線のハッチング領域２２は位相差ＡＦ機能により決定された撮影光学系１の焦点調節を行うのに適したＡＦエリア、細い黒枠２３で示す領域は被写体認識機能による主要被写体の検出位置である。ここで、被写体認識機能により検出される主要被写体位置は、１または複数の焦点検出エリアを含む領域として検出される。

図４では、位相差ＡＦ機能により決定されたＡＦエリアはＡＦエリア１０（図２参照）であり、一方、被写体認識機能により検出された主要被写体位置はＡＦエリア１８，１９，２４，２５（図２参照）を含む領域であるから、被写体認識機能の主要被写体位置と位相差ＡＦ機能のＡＦエリアとが一致していない。図５では、位相差ＡＦ機能により決定されたＡＦエリアはＡＦエリア１０（図２参照）であり、一方、被写体認識機能により検出された主要被写体位置はＡＦエリア２，４，１０（図２参照）を含む領域であるから、被写体認識機能の主要被写体位置と位相差ＡＦ機能のＡＦエリアとが一致している。つまり、位相差ＡＦ機能の焦点調節に適したＡＦエリアは被写体認識機能の主要被写体領域内にある。

図６は一実施の形態の焦点調節処理を示すフローチャートである。このフローチャートにより一実施の形態の焦点調節動作を説明する。ステップ１０１において、操作部材１６により撮影者が選択したＡＦモードを入力し、設定する。続くステップ１０２では、ＡＦ−ＣＣＤ制御部９により位相差ＡＦ検出素子８のゲイン調整と蓄積時間を制御して電荷蓄積を行う。ステップ１０３では、ステップ１０１で設定されたＡＦモードに応じたＡＦエリアの電荷蓄積データを読み出し、続くステップ１０４でＡＦエリアごとに電荷蓄積データに基づいてデフォーカス量を演算する。

ステップ１０５においてシングルエリアＡＦモードが設定されているか否かを判別する。シングルエリアＡＦモードが設定されている場合はステップ１１０へ進み、撮影者が選択したＡＦエリアのデフォーカス量に基づいて現在のレンズ位置から目標とするレンズ位置までのレンズ駆動量を演算する。続くステップ１１１でレンズ駆動制御部１２を制御し、フォーカシングレンズ１ｄを目標とするレンズ位置まで駆動する。ステップ１１２では、シングルエリアＡＦモードが選択されているので、撮影者が選択したＡＦエリアを次の焦点調節時の基準となるＡＦエリアとして記憶する。つまり、基準となるＡＦエリア位置の更新を行わない。

一方、ステップ１０５においてシングルエリアＡＦモードが設定されていない場合はステップ１０６へ進む。ＡＦ情報優先モードまたは被写体情報優先モードが設定されている場合には、複数のＡＦエリアの焦点検出結果に基づいて焦点調節を行うＡＦエリアを決定する必要があり、複数のＡＦエリアの焦点検出演算が終了するまでステップ１０３〜１０４の処理を繰り返す。この一実施の形態では、ステップ１０６ですべてのＡＦエリアの焦点検出演算が終了するまで繰り返すものとする。ステップ１０７においてＡＦ情報優先モードが設定されているか否かを判別する。ＡＦ情報優先モードが設定されている場合はステップ１０８へ進んで“エリア決定処理１”を実行し、ＡＦ情報優先モードが設定されていない場合、つまり被写体情報優先モードが設定されている場合はステップ１０９へ進んで“エリア決定処理２”を実行する。

ここで、一実施の形態の位相差ＡＦ機能による撮影光学系１の焦点調節に適したＡＦエリアの決定方法を説明する。まず、ＡＦエリアごとのデフォーカス量Ｄfvが次式を満たすか否かを判定する。
Ｄfth_min≦Ｄfv≦Ｄfth_max ・・・（１）
（１）式において、Ｄfth_minとＤfth_maxは合焦位置の目標位置に対する下限値と上限値である。次に、デフォーカス量Ｄfvが（１）式を満たすＡＦエリアの内の、最小のデフォーカス量示すＡＦエリアを焦点調節を行う最適なＡＦエリアに決定する。

ＡＦ情報優先モードが設定されている場合のエリア決定処理１（ステップ１０８）では、被写体認識機能による主要被写体の位置情報を考慮しながら、位相差ＡＦ機能による複数のＡＦエリアの焦点検出情報を優先的に用いて焦点調節を行うＡＦエリアを決定する。以下に、図４と図５を参照してＡＦエリア決定処理１（ステップ１０８）の具体例を説明する。

図４に示すように、被写体認識機能により検出された主要被写体位置（細い黒枠２３で囲む領域）と、位相差ＡＦ機能により決定されたＡＦエリア（斜線のハッチング領域２２）とが一致しない場合には、位相差ＡＦ機能により決定されたＡＦエリア１０（斜線のハッチング領域２２）を優先的に採用し、焦点調節を行うＡＦエリアとする。一方、図５に示すように、被写体認識機能により検出された主要被写体位置（細い黒枠２３で囲む領域）と、位相差ＡＦ機能により決定されたＡＦエリア（斜線のハッチング領域２２）とが一致する場合には、両機能に共通の検出結果であるＡＦエリア１０（斜線のハッチング領域２２）を焦点調節を行うＡＦエリアとする。

次に、被写体情報優先モードが設定されている場合のエリア決定処理２（ステップ１０９）では、位相差ＡＦ機能による複数のＡＦエリアの焦点検出情報を考慮しながら、被写体認識機能による主要被写体の位置情報を優先的に用いて焦点調節を行うＡＦエリアを決定する。以下に、図４と図５を参照してＡＦエリア決定処理２（ステップ１０９）の具体例を説明する。

図４に示すように、被写体認識機能により検出された主要被写体位置（細い黒枠２３で囲む領域）と、位相差ＡＦ機能により決定されたＡＦエリア（斜線のハッチング領域２２）とが一致しない場合には、被写体認識機能により検出された主要被写体位置（細い黒枠２３で囲む領域）と一致するＡＦエリア１８，１９，２４，２５（エリア番号は図２参照）を検索し、それらのＡＦエリアのデフォーカス量が上記（１）式を満たすか否かを判定する。（１）式を満たすＡＦエリアの中でデフォーカス量Ｄfvが最小のＡＦエリアを焦点調節を行うＡＦエリアに決定する。なお、主要被写体位置のＡＦエリア１８，１９，２４，２５のデフォーカス量が、上記（１）式を満たさない場合には、残りのＡＦエリアの中で上記（１）式を満たし、かつ最小のデフォーカス量を示すＡＦエリアを焦点調節を行うＡＦエリアに決定する。

また、図５に示すように、被写体認識機能により検出された主要被写体位置（細い黒枠２３で囲む領域）と、位相差ＡＦ機能により決定されたＡＦエリア（斜線のハッチング領域２２）とが一致する場合には、被写体認識機能により検出された主要被写体位置（細い黒枠２３で囲む領域）と一致するＡＦエリア２，４，１０（エリア番号は図２参照）を検索し、それらのＡＦエリアのデフォーカス量が上記（１）式を満たすか否かを判定する。（１）式を満たすＡＦエリアの中でデフォーカス量Ｄfvが最小のＡＦエリアを焦点調節を行うＡＦエリアに決定する。なお、主要被写体位置のＡＦエリア２，４，１０のデフォーカス量が、上記（１）式を満たさない場合には、残りのＡＦエリアの中で上記（１）式を満たし、かつ最小のデフォーカス量を示すＡＦエリアを焦点調節を行うＡＦエリアに決定する。この図５に示す例では、主要被写体位置のＡＦエリア２，４，１０の内のＡＦエリア１０（斜線のハッチング領域）は、位相差ＡＦ機能により焦点調節に最適なＡＦエリアとして決定されたＡＦエリアであり、（１）式を満たし、かつデフォーカス量が最小のＡＦエリアであるから、ＡＦエリア１０を焦点調節を行うＡＦエリアに決定する。

ここで、被写体認識機能により検出された主要被写体位置と、位相差ＡＦ機能により決定されたＡＦエリアとが一致するか否かの判定において、位相差ＡＦ機能により決定されたＡＦエリアが、被写体認識機能により検出された主要被写体位置の領域に完全に包含されていなくても、一部が包含されていれば両機能の検出結果が一致すると判定する。また、位相差ＡＦ機能により決定されたＡＦエリアが、被写体認識機能により検出された主要被写体位置の領域外にあっても、両者の間隔が所定距離以下の近傍にある場合には、両機能の検出結果が一致すると判定してもよい。

ステップ１０８または１０９で焦点調節を行うＡＦエリアを決定した後、ステップ１１０へ進み、焦点調節を行うＡＦエリアで検出されたデフォーカス量に基づいて、現在のレンズ位置から目標とするレンズ位置までのレンズ駆動量を演算する。続くステップ１１１でレンズ駆動制御部１２を制御し、フォーカシングレンズ１ｄを目標とするレンズ位置まで駆動する。ステップ１１２では、焦点調節を行うＡＦエリアに決定され、実際に焦点調節を行ったＡＦエリアを次の焦点調節時の基準となるＡＦエリアとし、その位置情報を制御装置１７のメモリに記憶する。

このように、一実施の形態によれば、撮影光学系１の画面内に設定された複数の焦点検出エリアで撮影光学系１のデフォーカス量を検出し、撮影光学系１の焦点調節に適した焦点検出エリアを決定するＡＦ機能と、撮影光学系１による結像画像を撮像する測光センサ（撮像素子）１５の撮像画像に基づいて、画面内のどの位置に主要被写体があるかを認識する被写体認識機能とを備え、位相差ＡＦ機能により決定された焦点検出エリアと被写体認識機能により認識された主要被写体位置とに基づいて、複数の焦点検出エリアの中から撮影光学系１の焦点調節を行う焦点検出エリアを決定し、決定された焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて撮影光学系１の焦点調節を行うようにしたので、被写体認識機能による主要被写体の認識位置と、ＡＦ機能により決定した焦点調節に最適な焦点検出エリアとが一致しない場合でも、焦点調節を行う焦点検出エリアを適切に決定することができる。

また、一実施の形態によれば、撮影光学系１の焦点調節を行う焦点検出エリアを決定する際に、ＡＦ機能により決定された焦点検出エリアを優先的に用いて焦点検出エリアを決定するエリア決定処理１と、被写体認識機能により認識された主要被写体位置を優先的に用いて焦点検出エリアを決定するエリア決定処理２とを有し、エリア決定処理１およびエリア決定処理２を任意に選択可能としたので、撮影者が撮影シーンや撮影条件に応じて使い分けることができる。

《一実施の形態の変形例》
上述した一実施の形態では、ＡＦ情報優先モードと被写体情報優先モードにおいて次回の焦点調節時に基準となるＡＦエリア位置を更新する例を示した。ＡＦ情報優先モードでは、選択したＡＦエリアから主要被写体を外したときに、周辺のＡＦエリアによる補完目的で周辺のＡＦエリアを使用することはあっても、常に選択エリアで焦点調節を行いたい場合がある。このような場合には、図７に示すように、ステップ１１１におけるレンズ駆動後に次の焦点調節時の基準となるＡＦエリア位置の更新処理を行わず、ステップ１０９の被写体情報優先モードのエリア決定処理２の後のステップ１１２で上述した次の焦点調節時の基準となるＡＦエリア位置の更新処理を行う。これにより、ＡＦ優先モードでは、当初撮影者が選択したＡＦエリアが焦点調節時の基準となるＡＦエリアとされ、一時的に当初のＡＦエリアから主要被写体を外しても焦点調節時の基準エリアは変更されず、構図を優先しつつ、被写体情報を補間的目的で使用することが可能である。

《一実施の形態の他の変形例》
上述した一実施の形態では、図６のステップ１０６においてすべてのＡＦエリアで焦点検出演算を行った後、ステップ１０８または１０９で焦点調節を行うＡＦエリアを決定する例を示したが、高速連続撮影モードで撮影を行うときなど、焦点検出演算時間を短縮するために、すべてのＡＦエリアで焦点検出演算を行わずに予め設定したＡＦエリアのみで焦点検出演算を行うようにしてもよい。さらに、予め設定したＡＦエリアにおいて、予め設定した順序で焦点調節演算を実行してもよい。これにより、焦点調節を行う焦点検出エリアを適切に、効率よく、短時間で決定することができる。

ＡＦ情報優先モードでは、例えば図８に示すように、３１個のＡＦエリアの内の予め設定した２１個のＡＦエリアにおいて、ＡＦエリア枠内の数字で示す予め設定した順序で焦点検出演算を実行する。この例では、まず、撮影者が選択した撮影画面２０の中央の太い黒枠２１で示すＡＦエリアとその近傍のＡＦエリア、または次の焦点調節時の基準となるＡＦエリアとして記憶したエリアとその近傍のＡＦエリアから焦点検出演算を開始する。次に、細い黒枠２３で示す主要被写体領域内のＡＦエリアで焦点検出演算を行い、最後に、画面中央のＡＦエリアの周辺のＡＦエリアで焦点検出演算を行う。

また、被写体情報優先モードでは、例えば図９に示すように、３１個のＡＦエリアの内の予め設定した２１個のＡＦエリアにおいて、ＡＦエリア枠内の数字で示す予め設定した順序で焦点検出演算を実行する。この例では、まず、細い黒枠２３で示す主要被写体領域内のＡＦエリアで焦点検出演算を開始し、次に、主要被写体領域の近傍のＡＦエリアで焦点検出演算を行う。そして最後に、撮影者が選択した太い黒枠２１で示す画面中央のＡＦエリアとその近傍のＡＦエリア、または次の焦点調節時の基準となるＡＦエリアとして記憶したエリアとその近傍のＡＦエリアで焦点検出演算を行う。

この場合、上記（１）式を満たすＡＦエリアが見つかった時点で焦点検出演算を終了し、当該ＡＦエリアを焦点調節を行うＡＦエリアに決定してもよい。また、図８および図９に示す１番目から２１番目までのすべてのＡＦエリアで焦点検出演算を行い、（１）式を満たし、かつデフォーカス量が最小のＡＦエリアを焦点調節を行うＡＦエリアに決定してもよい。あるいは、図８および図９に示す１番目から２１番目のＡＦエリアを複数のグループ、例えば選択エリア近傍のグループ、選択エリア周辺のグループ、主要被写体領域内のグループ、主要被写体領域近傍のグループなどに区分し、ＡＦ情報優先モードまたは被写体情報優先モードに応じた順序でグループごとにグループに属するすべてのＡＦエリアで焦点検出演算を行い、（１）式を満たしかつ最小のデフォーカス量が見つかった時点で焦点検出演算を終了してもよい。このようにすることで、焦点検出を行う焦点検出エリアを適切に、効率よく、短時間で決定することができる。

《一実施の形態の他の変形例》
上述した一実施の形態では、ＡＦ情報優先モードが設定されている場合には、被写体認識機能による主要被写体の位置情報を考慮しながら、位相差ＡＦ機能による複数のＡＦエリアの焦点検出情報を優先的に用いて焦点調節を行うＡＦエリアを決定したが、被写体認識機能により認識された主要被写体位置の信頼性が低い場合には、被写体認識機能による主要被写体の位置情報を考慮しないようにしてもよい。被写体認識機能による認識結果の主要被写体位置の信頼性は、例えば次のようにして判定する。例えば基準画像（テンプレート画像）と撮像画像とのテンプレートマッチングにより被写体認識を行う場合には、基準画像と撮像画像との画素ごとの色相Ｂ／Ｇ、Ｒ／Ｇの差あるいは色の差を演算し、これらの差分演算結果の総和値が予め設定した信頼性判定しきい値を超える場合には被写体認識結果の信頼性が低いとする。

また、例えば、位相差ＡＦ機能による焦点検出情報の検出時点と、被写体認識機能による主要被写体情報の検出時点との時間差が、予め設定した信頼性判定しきい値よりも長い場合には、主要被写体情報は焦点検出情報の検出時点から長時間前または長時間後に認識されたものであり、焦点検出情報に対応するものではないから信頼性が低いとする。

上述した一実施の形態とその変形例では、ＡＦ機能として瞳分割型位相差検出方式の焦点検出装置を説明したが、コントラスト検出方式の焦点検出装置を用いてもよい。また、被写体認識機能としてテンプレートマッチング方式を説明したが、異なる時点で取得したフレーム画像の差分（差画像）に基づいて撮影画面内の主要被写体の移動を検出するフレーム間差分抽出方式を用いてもよい。

さらに、上述した一実施の形態とその変形例では、再結像方式の瞳分割位相差検出型の焦点検出装置を例に上げて説明したが、複数のマイクロレンズを二次元状に配列したマイクロレンズアレイと、複数の撮像用画素を二次元状に配列した撮像素子であって、一部の撮像用画素列を瞳分割型位相差検出方式の焦点検出用画素列に置き換えた撮像素子とを備え、撮影光学系を透過した被写体からの光束を上記マイクロレンズアレイを介して上記撮像素子へ導き、焦点検出用画素列の出力信号に基づいて撮影光学系の焦点検出を行うマイクロレンズ方式の瞳分割位相差検出型の焦点検出装置を用いてもよい。

一実施の形態のカメラの構成を示す図 撮影光学系の撮影画面内に設定された焦点検出エリア（ＡＦエリア）を示す図 ＡＦモードを選択するためのメニュー画面を示す図 被写体認識機能による主要被写体位置の検出例と、位相差ＡＦ機能による撮影光学系の焦点調節に適したＡＦエリアの決定例を示す図 被写体認識機能による主要被写体位置の検出例と、位相差ＡＦ機能による撮影光学系の焦点調節に適したＡＦエリアの決定例を示す図 一実施の形態の焦点調節処理を示すフローチャート 変形例の焦点調節処理を示すフローチャート 連続撮影時のＡＦ情報優先モードにおける焦点検出演算方法を示す図 連続撮影時の被写体情報優先モードにおける焦点検出演算方法を示す図

符号の説明

１ 撮影光学系
８ 位相差ＡＦ検出素子
９ ＡＦ−ＣＣＤ制御部
１０ デフォーカス演算部
１１ レンズ駆動量演算部
１２ レンズ駆動制御部
１５ 測光センサ（撮像素子）
１７ 制御装置

Claims (15)

1. 結像光学系の画面内に設定された複数の焦点検出エリアにより前記結像光学系の焦点調節状態を検出し、前記結像光学系の焦点調節に適した焦点検出エリアを決定する焦点検出手段と、
   前記結像光学系による結像画像を撮像する撮像手段の撮像画像に基づいて、前記画面内のどの位置に主要被写体があるかを認識する被写体認識手段と、
   前記焦点検出手段により決定された焦点検出エリアと、前記被写体認識手段により認識された主要被写体位置とに基づいて、前記複数の焦点検出エリアの中から前記結像光学系の焦点調節を行う焦点検出エリアを決定するエリア決定手段と、
   前記エリア決定手段により決定された焦点検出エリアの焦点調節状態に基づいて前記結像光学系の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。
2. 請求項１に記載の焦点調節装置において、
   前記エリア決定手段は、前記結像光学系の焦点調節を行う焦点検出エリアを決定する際に、前記焦点検出手段により決定された焦点検出エリアを優先的に用いて焦点検出エリアを決定する第１エリア決定モードと、前記被写体認識手段により認識された主要被写体位置を優先的に用いて焦点検出エリアを決定する第２エリア決定モードとを有し、
   前記第１および第２のエリア決定モードを任意に選択可能とすることを特徴とする焦点調節装置。
3. 請求項２に記載の焦点調節装置において、
   前記エリア決定手段は、前記第１エリア決定モードが選択された場合には、前記焦点検出手段により決定された焦点検出エリアが前記被写体認識手段の主要被写体位置と一致していなくても、前記焦点検出手段により決定された焦点検出エリアを焦点調節を行う焦点検出エリアに決定することを特徴とする焦点調節装置。
4. 請求項２に記載の焦点調節装置において、
   前記エリア決定手段は、前記第２エリア決定モードが選択され、かつ、前記焦点検出手段により決定された焦点検出エリアが前記被写体認識手段の主要被写体位置と一致していない場合には、前記被写体認識手段の主要被写体位置にある焦点検出エリアの内、焦点調節状態が所定値に最も近い焦点検出エリアを焦点調節を行う焦点検出エリアに決定することを特徴とする焦点調節装置。
5. 請求項２に記載の焦点調節装置において、
   前記エリア決定手段は、前記第２エリア決定モードが選択され、かつ、前記焦点検出手段により決定された焦点検出エリアが前記被写体認識手段の主要被写体位置と一致している場合には、前記焦点検出手段により決定された焦点検出エリアを焦点調節を行う焦点検出エリアに決定することを特徴とする焦点調節装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦点調節装置において、
   前記エリア決定手段により焦点調節を行う焦点検出エリアに決定され、前記焦点調節手段により焦点調節が行われた焦点検出エリアの位置を、次回の焦点調節時の基準位置として記憶する位置記憶手段を備えることを特徴とする焦点調節装置。
7. 請求項６に記載の焦点調節装置において、
   前記位置記憶手段は、前記第１エリア決定モードが選択された場合には、前記基準位置の更新を行わないことを特徴とする焦点調節装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の焦点調節装置において、
   前記エリア決定手段は、連続撮影モードが設定されている場合には、前記複数の焦点検出エリアの内の予め決められた焦点検出エリアの中から焦点調節を行う焦点検出エリアを決定することを特徴とする焦点調節装置。
9. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の焦点調節装置において、
   前記エリア決定手段は、連続撮影モードが設定されている場合には、前記複数の焦点検出エリアに対して予め決められた順序で焦点調節を行う焦点検出エリアとするか否かの判定を行うことを特徴とする焦点調節装置。
10. 請求項９に記載の焦点調節装置において、
    前記エリア決定手段は、前記第１エリア決定モードが選択されている場合には、前回の焦点調節時に焦点調節を行った焦点検出エリアとその近傍の焦点検出エリアから判定を開始し、前記第２エリア決定モードが選択されている場合には、前記主要被写体位置またはその近傍の焦点検出エリアから判定を開始することを特徴とする焦点調節装置。
11. 請求項９または請求項１０に記載の焦点調節装置において、
    前記エリア決定手段は、焦点調節を行う焦点検出エリアが見つかった時点でエリア決定処理を終了することを特徴とする焦点調節装置。
12. 請求項１に記載の焦点調節装置において、
    前記エリア決定手段は、前記被写体認識手段による認識結果の信頼性を示す情報により、前記被写体認識手段により認識された主要被写体位置に基づいた焦点検出エリアの決定を行うか否かを判断することを特徴とする焦点調節装置。
13. 請求項１２に記載の焦点調節装置において、
    前記信頼性を示す情報は、基準画像と撮像画像との色情報の差に基づいた値であることを特徴とする焦点調節装置。
14. 請求項１２に記載の焦点調節装置において
    前記信頼性を示す情報は、前記焦点検出手段による検出時点と、前記被写体認識手段による認識時点との時間差に基づく値であることを特徴とする焦点調節装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか１項に記載の焦点調節装置を備えることを特徴とする撮像装置。

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