JP5195663B2 - 撮像装置、合焦方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像認識機能を利用したオートフォーカス（自動合焦）処理を行う撮像装置、合焦方法及びプログラムに関する。

近年、デジタルカメラのオートフォーカス（ＡＦ）処理においては、顔認識技術等の画像認識技術が採用されることにより、人の顔の画像に合焦して撮影することが可能になっている。
また、上記の技術を応用した特許文献１に記載された技術では、撮像画像における検出された顔領域の位置や大きさを覚えて設定し、次回撮像されるスルー画像から顔領域を検出する際には、上記設定された位置や大きさで顔領域を検出することが記載されている。

特開２００８−１６４８３９号公報

しかしながら、上記特許文献１に係る技術においては、撮像画像における検出すべき顔領域の位置や大きさが設定されると、その設定した位置や大きさを優先して合焦すべき顔領域を探索するので、静止画撮影する場合には構図が固定されてしまうという問題があった。

本発明の課題は、被写体に適したＡＦ評価領域を設定することができるようにすることである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の撮像装置は、
撮像手段と、前記撮像手段により撮像される画像から被写体の画像領域を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された被写体の画像領域に、合焦評価値を算出すべき評価領域を１又は複数設定する領域設定手段と、前記領域設定手段により設定された前記１又は複数の評価領域について合焦評価値をそれぞれ算出する算出手段と、前記算出手段による算出結果に基づいて合焦する合焦手段と、前記撮像画像に対する前記検出手段により検出された被写体の画像領域の寸法の割合が所定の割合以上であるか否かを判定する判定手段と、を備え、前記領域設定手段は、前記判定手段により前記撮像画像に対する前記被写体の画像領域の寸法の割合が所定の割合以上であると判定されると、前記評価領域を複数設定することを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の撮像装置において、
前記領域設定手段は、前記検出手段により検出された被写体の画像領域の寸法に応じて前記評価領域の設定数を変更して当該評価領域を設定することを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項２記載の撮像装置において、
前記領域設定手段は、前記検出手段により検出された被写体の画像領域を包含するように前記評価領域を複数設定することを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項３記載の撮像装置において、
前記撮像手段による撮像を指示する半押し操作可能な操作手段と、前記撮像手段により撮像された撮像画像を逐次表示するとともに、前記操作手段が半押し操作された際に、前記合焦手段により合焦する焦点距離にある評価領域に対応付けて合焦領域枠を表示する表示手段と、を更に備えることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は４に記載の撮像装置において、
前記算出手段により算出された複数の合焦評価値とこの合焦評価値から得られる焦点距離とに基づいて、前記算出された各評価領域の合焦評価値のピーク位置を所定の範囲内に最も多く含む焦点距離範囲を特定する特定手段を更に備え、前記合焦手段は、前記特定手段により特定された焦点距離範囲に基づいて合焦することを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項５記載の撮像装置において、
前記特定手段により特定された範囲内の複数の合焦評価値のピーク位置に対応する焦点距離の平均を算出する平均距離算出手段を更に備え、前記合焦手段は、前記平均距離算出手段により算出された平均の焦点距離で合焦することを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、請求項５記載の撮像装置において、
前記特定手段により特定された焦点距離範囲の中間点の距離を算出する中間距離算出手段を更に備え、前記合焦手段は、前記中間距離算出手段により算出された中間点の距離で合焦することを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、請求項１又は４に記載の撮像装置において、
前記領域設定手段は、前記検出手段にて被写体の画像領域が検出できなかった場合には、撮像画像上の特定位置に前記評価領域を設定することを特徴としている。

請求項９に記載の発明の合焦方法は、
撮像装置の撮像部にて撮像される画像から被写体の画像領域を検出する検出ステップと、前記検出ステップにて検出された被写体の画像領域に、合焦評価値を算出すべき評価領域を１又は複数設定する領域設定ステップと、前記領域設定ステップにて設定された前記１又は複数の評価領域について合焦評価値をそれぞれ算出する算出ステップと、前記算出ステップでの算出結果に基づいて合焦する合焦ステップと、前記撮像画像に対する前記検出ステップにて検出された被写体の画像領域の寸法の割合が所定の割合以上であるか否かを判定する判定ステップと、を含み、前記領域設定ステップは、前記判定ステップにて前記撮像画像に対する前記被写体の画像領域の寸法の割合が所定の割合以上であると判定されると、前記評価領域を複数設定することを特徴としている。

請求項１０に記載の発明のプログラムは、
撮像装置が備えるコンピュータを、撮像される画像から被写体の画像領域を検出する検出手段、前記検出手段によって検出された被写体の画像領域に、合焦評価値を算出すべき評価領域を１又は複数設定する領域設定手段、前記領域設定手段によって設定された前記１又は複数の評価領域について合焦評価値をそれぞれ算出する算出手段、前記算出手段における算出結果に基づいて合焦する合焦手段、前記撮像画像に対する前記検出手段によって検出された被写体の画像領域の寸法の割合が所定の割合以上であるか否かを判定する判定手段、として機能させ、前記領域設定手段は、前記判定手段によって前記撮像画像に対する前記被写体の画像領域の寸法の割合が所定の割合以上であると判定されると、前記評価領域を複数設定することを特徴としている。

本発明によれば、被写体に適したＡＦ評価領域を設定することができる。

本発明を適用した一実施形態の撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 撮像装置による撮像処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。 図２の撮像処理の続きを示すフローチャートである。 図２の撮像処理に係るＡＦ評価値とフォーカスレンズアドレスとの対応関係の一例を模式的に示す図である。 図２の撮像処理に係る画像の一例を模式的に示す図である。 図２の撮像処理に係る画像の一例を模式的に示す図である。 図２の撮像処理に係る画像の一例を模式的に示す図である。

以下に、本発明について、図面を用いて具体的な態様を説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
図１は、本発明を適用した一実施形態の撮像装置１００の概略構成を示すブロック図である。

本実施形態の撮像装置１００は、図１に示すように、撮像装置１００は、フォーカスレンズ１、レンズ駆動部２、電子撮像部３、ユニット回路４、撮像制御部５、画像生成部６、ＡＦ処理部７、画像処理部８、表示部９、画像記録部１０、操作入力部１１、バッファメモリ１２、プログラムメモリ１３、中央制御部１４等を備えている。
また、レンズ駆動部２、撮像制御部５、画像生成部６、ＡＦ処理部７、画像処理部８、表示部９、画像記録部１０、バッファメモリ１２、プログラムメモリ１３、中央制御部１４は、バスライン１５を介して接続されている。

レンズ駆動部２は、フォーカスレンズ１をそれぞれ光軸方向に駆動させる。具体的には、レンズ駆動部２は、フォーカスモータ等の駆動源と、中央制御部１４からの制御信号に従って駆動源を駆動させるドライバ等を備えている（何れも図示略）。

電子撮像部３は、フォーカスレンズ１の光軸上に配置されている。また、電子撮像部３は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor）等のイメージセンサから構成され、フォーカスレンズ１等の各種レンズを通過した光学像を二次元の画像信号に変換する。

ユニット回路４は、電子撮像部３から出力される被写体の光学像に応じたアナログの撮像信号が入力され、入力された撮像信号を保持するＣＤＳと、その撮像信号を増幅するゲイン調整アンプ(ＡＧＣ)、増幅された撮像信号をデジタルの撮像信号に変換するＡ／Ｄ変換器(ＡＤＣ)等から構成されている。
そして、ユニット回路４は、デジタルの撮像信号を画像生成部６に送信する。

撮像制御部５は、中央制御部１４が設定するフレームレートに従ったタイミングで、電子撮像部３やユニット回路４を駆動させる制御を行う。具体的には、撮像制御部５は、ＴＧ(Timing Generator)、電子撮像部３を駆動するドライバ等（何れも図示略）を備え、ＴＧを介してドライバやユニット回路４の動作タイミングを制御する。即ち、中央制御部１４が、プログラムメモリ１３から読み出したプログラム線図に従ってシャッタースピードを設定すると、撮像制御部５のＴＧは、当該シャッタースピードに対応する電荷蓄積時間をシャッターパルスとしてドライバに出力し、ドライバからの駆動パルス信号に従って電子撮像部３を動作させて電荷蓄積時間（露光時間）を制御する。

このように構成されたフォーカスレンズ１、電子撮像部３、ユニット回路４及び撮像制御部５は、被写体を撮像する撮像手段を構成している。

画像生成部６は、ユニット回路４から送られてきた画像データに対してγ補正処理、ホワイトバランス処理などの処理を施すとともに、輝度色差信号（ＹＵＶデータ）を生成する。そして、画像生成部６は、生成された輝度色差信号の画像データをＡＦ処理部７及び画像処理部８に出力する。

ＡＦ処理部７は、撮像画像Ｇ（図５（ａ）等参照）の画像データに基づいて、当該撮像画像Ｇの画像認識を行う画像認識部７ａを具備している。
画像認識部７ａは、例えば、画像生成部６から画像データが送られてくる毎に当該画像データに対して、水平方向（横）及び垂直方向（縦）ともに所定倍率の縮小処理を行って低解像度の画像データを得、更に、この低解像度の画像データについて所定の画像認識技術を利用して解析した結果を示す解析結果画像データ（例えば、横×縦：４０×３０画素；図５（ｂ）参照）Ｌを逐次生成する。そして、画像認識部７ａは、解析結果画像データＬに対して所定の画像認識技術を利用して合焦対象となる被写体Ｓを特定して画像領域Ａを抽出する。
画像認識処理は、例えば、色、明るさ、コントラスト、高周波成分情報などの画像の各種情報を利用して被写体Ｓの画素集合の輪郭を抽出することで行っても良いし、予め被写体Ｓの種類を特定しておき当該被写体Ｓの特徴情報と比較判定して輪郭を抽出することで行っても良い。
ここで、画像認識部７ａは、撮像画像Ｇから被写体Ｓの画像領域Ａを検出する検出手段を構成している。

なお、図５（ｂ）、図６（ｂ）、図７（ｂ）にあっては、解析結果画像データを二値化して表しており、ドットなし白抜きで表されている画像領域Ａが被写体Ｓに相当し、ドット有りの黒で表されている画像領域Ａが被写体Ｓ以外の部分に相当する。
また、被写体Ｓは、必ずしも一つの被写体として独立している必要はなく、複数の被写体が前後方向に重なった状態であっても良いし、複数の被写体が左右若しくは上下方向に離れて分離した状態であっても良い。

また、ＡＦ処理部７は、被写体Ｓの画像領域Ａの寸法を基準として判定処理を行う領域判定部７ｂを具備している。
領域判定部７ｂは、第１判定手段として、画像認識部７ａにより検出された被写体Ｓの画像領域Ａの寸法が、予め設定されている各ＡＦ評価領域Ｐの最小寸法よりも大きいか否かを判定する。ＡＦ評価領域Ｐの最小寸法は、例えば、低解像度（例えば、横×縦：４０×３０画素）の画像データＬに対して、最小の水平幅が６画素、最小の垂直幅が４画素に設定されている。
ここで、領域判定部７ｂは、被写体Ｓの画像領域Ａの寸法がＡＦ評価領域Ｐとして設定可能な最小寸法よりも大きいか否かを判定する第１判定手段を構成している。

また、ＡＦ処理部７は、フォーカスレンズ１の合焦状態の評価領域であるＡＦ評価領域Ｐを設定する領域設定部７ｃを具備している。
領域設定部７ｃは、撮像画像Ｇにおけるフォーカスレンズ１の合焦状態の評価に係り、評価値算出部７ｄによってＡＦ評価値が算出されるＡＦ評価領域Ｐ（図５（ａ）等参照）を設定する。即ち、領域検出部は、被写体Ｓの画像領域Ａの寸法（例えば、被写体Ｓの画像領域Ａを囲む最小の矩形枠等）に応じてＡＦ評価領域Ｐの設定数を変更して当該ＡＦ評価領域Ｐを設定する。具体的には、領域設定部７ｃは、領域判定部７ｂにより被写体Ｓの画像領域Ａの寸法がＡＦ評価領域Ｐの最小寸法よりも大きいと判定された場合、ＡＦ評価領域Ｐを複数（例えば、９個；図４（ａ）参照）設定する。このとき、領域設定部７ｃは、被写体Ｓの画像領域Ａを包含するように、被写体Ｓの画像領域Ａと重なる位置や被写体Ｓの画像領域Ａの輪郭部分と交わる位置に複数のＡＦ評価領域Ｐの各々を設定する。一方、領域判定部７ｂにより被写体Ｓの画像領域Ａの寸法がＡＦ評価領域Ｐの最小寸法以下であると判定された場合、領域設定部７ｃは、ＡＦ評価領域Ｐを一つ設定する。
また、領域設定部７ｃは、画像認識部７ａにより被写体Ｓが検出されなかった場合には、測距方式を「スポットＡＦ」に切り替えて画角の略中央にＡＦ評価領域を設定する。
ここで、領域設定部７ｃは、画像認識部７ａにより検出された被写体Ｓの画像領域Ａに撮像手段の合焦状態の評価領域であるＡＦ評価領域Ｐを複数設定する領域設定手段を構成している。

なお、領域設定部７ｃは、撮像画像Ｇに対する被写体Ｓの画像領域Ａの寸法の割合が所定の割合（例えば、５割）以上である場合に、ＡＦ評価領域Ｐを複数設定しても良い。即ち、第２判定手段としての領域判定部７ｂが、撮像画像Ｇに対する被写体Ｓの画像領域Ａの寸法の割合が所定の割合（例えば、５割）以上であるか否かを判定し、当該判定の結果、撮像画像Ｇに対する被写体Ｓの画像領域Ａの寸法の割合が所定の割合（例えば、５割）以上であると判定された場合に、領域設定部７ｃは、ＡＦ評価領域Ｐを複数設定する。

また、ＡＦ処理部７は、フォーカスレンズ１の合焦状態の評価に係るＡＦ評価値を算出する評価値算出部７ｄを具備している。
評価値算出部７ｄは、画像認識部７ａにより生成された解析結果画像データＬについて、領域設定部７ｃにより設定された各ＡＦ評価領域Ｐの画像データに基づいて、各ＡＦ評価領域Ｐの画像のコントラストの高低を示すＡＦ評価値（図４（ｂ）参照）を算出する。具体的には、自動合焦処理にてフォーカスレンズ１をレンズ駆動部２により光軸方向に移動させる際に、評価値算出部７ｄは、フォーカスレンズ１の光軸方向の位置を規定する複数（例えば、０〜１００）のフォーカスレンズアドレスのうち、所定数（例えば、２０〜３０個）のアドレスに対応する測距位置で、複数のＡＦ評価領域Ｐの各々についてＡＦ評価値を算出する。
なお、図４（ｂ）にあっては、例えば、ＡＦ評価領域Ｐを９つ設定した場合において、評価値算出部７ｄにより算出された各ＡＦ評価領域Ｐ１〜Ｐ９のＡＦ評価値についてフォーカスレンズアドレスと対応付けて表している。
ここで、評価値算出部７ｄは、領域設定部７ｃにより設定された複数のＡＦ評価領域Ｐについて、ＡＦ評価値（合焦評価値）をそれぞれ算出する算出手段を構成している。

また、ＡＦ処理部７は、複数のＡＦ評価値をフォーカスレンズ１の測距位置に従って整列した場合に、ＡＦ評価値が集中している範囲を特定する範囲特定部７ｅを具備している。
範囲特定部７ｅは、具体的には、先ず、複数のＡＦ評価領域ＰのＡＦ評価値をフォーカスレンズアドレス（測距位置）に従って整列して、所定の範囲に設定されている評価値探索範囲内にＡＦ評価値のピーク位置が最も多く含まれる位置を探索する。例えば、図４（ｂ）にあっては、ＡＦ評価領域Ｐ５、Ｐ８以外のＡＦ評価領域Ｐ１〜Ｐ４、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ９のＡＦ評価値のピーク位置は、フォーカスレンズアドレスが４０近辺となっており、当該アドレスが集中している範囲を評価値集中範囲Ｒとして特定する。
なお、図４（ｂ）にあっては、各ＡＦ評価領域ＰのＡＦ評価値をフォーカスレンズ１の測距位置と対応付けて整列したが、フォーカスレンズ１の焦点距離に従って整列しても良い。
ここで、範囲特定部７ｅは、評価値算出部７ｄにより算出された複数のＡＦ評価値とこのＡＦ評価値から得られる焦点距離とに基づいて、各ＡＦ評価領域のＡＦ評価値のピーク位置を所定の範囲内に最も多く含む焦点距離範囲（評価値集中範囲Ｒ）を特定する特定手段を構成している。

また、ＡＦ処理部７は、撮像手段を合焦可能な焦点距離を算出する距離算出部７ｆを具備している。
距離算出部７ｆは、範囲特定部７ｅにより特定された評価値集中範囲Ｒ内で、複数のＡＦ評価値のピーク位置に対応するフォーカスレンズ１の測距位置を取得して、これら測距位置から換算した焦点距離の平均（平均焦点距離）を算出する。例えば、図４（ｂ）にあっては、距離算出部７ｆは、範囲特定部７ｅにより特定された評価値集中範囲Ｒ内に存するＡＦ評価領域Ｐ１〜Ｐ４、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ９のＡＦ評価値のピーク位置に対応する焦点距離の平均を算出することで平均焦点距離を特定する。
ここで、距離算出部７ｆは、範囲特定部７ｅにより特定された評価値集中範囲Ｒ内の複数のＡＦ評価値のピーク位置に対応する焦点距離の平均を算出する平均距離算出手段を構成している。

なお、距離算出部（算出手段）７ｆは、複数のＡＦ評価領域Ｐの焦点距離の平均に代えて、評価値集中範囲Ｒ内で、複数のＡＦ評価領域Ｐのうちの最多のＡＦ評価領域Ｐに対して合焦可能なフォーカスレンズアドレスを焦点距離として算出しても良い。即ち、距離算出部７ｆは、評価値集中範囲Ｒ内で、最も多くのＡＦ評価領域Ｐの画像を被写界深度内に含むことができるフォーカスレンズアドレスを焦点距離として算出しても良い。
また、距離算出部７ｆが、中間距離算出手段として、評価値集中範囲Ｒの中間位置を算出して焦点距離としても良い。

画像処理部８は、画像生成部６により生成された画像データ（ＹＵＶデータ）を所定の符号化方式（例えば、ＪＰＥＧ方式等）により圧縮・符号化する符号化部（図示略）や、画像記録部１０から読み出された符号化された画像データを当該符号化方式に対応する復号化方式で復号化する復号化部等（何れも図示略）を具備している。

表示部９は、バッファメモリ１２に格納された１フレーム分のＹＵＶデータをビデオ信号に変換した後、ライブビュー画像として表示画面に表示する。具体的には、表示部９は、被写体の撮像により生成された複数の画像フレームに基づいてライブビュー画像を逐次表示したり、本撮像画像として撮像されたレックビュー画像を表示する。
また、画像再生時においては、表示部９は、画像記録部１０から読み出されて画像処理部８にて復号化された画像データに基づく画像を表示する。

また、表示部９は、表示手段として、ライブビュー画像の表示中に、操作入力部１１のシャッタボタン１１ａが半押し操作されると、合焦する焦点距離にあるＡＦ評価領域Ｐに対応付けてＡＦ枠（合焦領域枠）Ｗを表示する（図５（ｃ）、図６（ｃ）、図７（ｃ）参照）。

画像記録部１０は、例えば、不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）等により構成されている。また、画像記録部１０は、画像処理部８の符号化部（図示略）により所定の符号化方式（例えば、ＪＰＥＧ方式やＭＰＥＧ方式等）により圧縮・符号化された静止画像データや動画像データを記録する。

操作入力部１１は、当該撮像装置１００の所定操作を行うためのものである。具体的には、操作入力部１１は、被写体の撮影指示に係り、半押し及び全押し操作可能なシャッタボタン１１ａ、撮像モードや機能等の選択指示に係る選択決定ボタン（図示略）、ズーム量の調整指示に係るズームボタン（図示略）等を備え、これらのボタンの操作に応じて所定の操作信号を中央制御部１４に出力する。

バッファメモリ１２は、画像データ等を一時保存するバッファであるとともに、中央制御部１４のワーキングメモリ等としても使用される。

プログラムメモリ１３には、当該撮像装置１００の機能に係る各種プログラムやデータが格納されている。また、プログラムメモリ１３には、静止画撮影時、連写時、ライブビュー画像撮影時等の各撮影時における適正な露出値(ＥＶ)に対応する絞り値(Ｆ)とシャッタースピードとの組み合わせを示すプログラム線図を構成するプログラムＡＥデータや、ＥＶ値表も格納されている。

中央制御部１４は、撮像装置１００の各部を制御するワンチップマイコンである。
また、中央制御部１４は、操作入力部１１から出力され入力された操作信号に基づいて、撮像装置１００の各部を制御する。具体的には、中央制御部１４は、操作入力部１１のシャッタボタン１１ａの所定操作に従って出力された撮像信号が入力されると、プログラムメモリ１３に記憶されている所定のプログラムに従って、ＴＧにより電子撮像部３及びユニット回路４の駆動タイミングを制御して静止画像を撮影する処理を実行する。この静止画像の撮影によりバッファメモリ１２に格納された１フレーム分のＹＵＶデータは、画像処理部８にてＪＰＥＧ方式等により圧縮され符号化されて、画像記録部１０に静止画像データとして記録される。

また、中央制御部１４は、自動合焦処理にて、フォーカスレンズ１の焦点距離が範囲特定部７ｅにより特定された評価値集中範囲Ｒ内の焦点距離となるように、所定の制御信号をレンズ駆動部２に出力してフォーカスモータを駆動させて当該フォーカスレンズ１の合焦位置を調整する。具体的には、中央制御部１４は、評価値集中範囲Ｒの複数の焦点距離から距離算出部７ｆにより算出された平均焦点距離に基づいて、所定の制御信号をレンズ駆動部２に出力してフォーカスモータを駆動させることで、フォーカスレンズ１の焦点距離が平均焦点距離となるように調整する。
ここで、中央制御部１４、フォーカスレンズ１及びレンズ駆動部２は、評価値算出部７ｄによる算出結果に基づいて合焦する合焦手段を構成している。

次に、撮像装置１００による合焦方法に係る撮像処理について、図２〜図７を参照して説明する。
図２及び図３は、撮像処理に係る動作の一例を示すフローチャートである。
撮像処理は、中央制御部１４の制御下にて静止画像や動画像を撮像する処理であり、ユーザによる操作入力部１１の選択決定ボタンの所定操作に基づいて、メニュー画面に表示された複数の撮像モードの中から撮像モードが選択指示された場合に実行される。

図２に示すように、先ず、中央制御部１４は、被写体の撮像により生成された複数の画像フレームに基づいてライブビュー画像を表示部９の表示画面に表示させる（ステップＳ１）。
続けて、中央制御部１４は、ユーザにより操作入力部１１のシャッタボタン１１ａが半押し操作されたか否かを判定する（ステップＳ２）。
ここで、シャッタボタン１１ａが半押し操作されたと判定されると（ステップＳ２；ＹＥＳ）、ＡＦ処理部７の画像認識部７ａは、被写体の撮像により生成された撮像画像Ｇの複数の画像フレーム（図５（ａ）等参照）に係る画像データが画像生成部６からＡＦ処理部７に送られてくる毎に、当該画像データから被写体Ｓの画像領域Ａを検出する処理を行う（ステップＳ３）。具体的には、ＡＦ処理部７の画像認識部７ａは、画像生成部６から送られてきた各画像データに対して所定倍率の縮小処理を行って解析結果画像データＬ（例えば、横×縦：４０×３０画素）を生成した後、解析結果画像データＬに対して所定の画像認識技術を利用して合焦対象となる被写体Ｓ（図５（ｂ）参照）を特定して抽出する。

次に、ＡＦ処理部７は、画像認識部７ａによる被写体Ｓの検出結果に基づいて、被写体Ｓが検出されたか否かを判定する（ステップＳ４）。そして、被写体Ｓが検出されたと判定されると（ステップＳ４；ＹＥＳ）、ＡＦ処理部７の領域判定部７ｂは、画像認識部７ａにより検出された被写体Ｓの画像領域Ａの寸法が、予め設定されている各ＡＦ評価領域Ｐの最小寸法よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５）。
ここで、被写体Ｓの画像領域Ａの寸法がＡＦ評価領域Ｐの最小寸法よりも大きいと判定されると（ステップＳ５；ＹＥＳ）、ＡＦ処理部７の領域設定部７ｃは、被写体Ｓの画像領域Ａを包含するように、被写体Ｓの画像領域Ａと重なる位置や被写体Ｓの画像領域Ａの輪郭部分と交わる位置に複数のＡＦ評価領域Ｐ（例えば、９個；図４（ａ）参照）の各々を設定し、その後、中央制御部１４は、設定されたＡＦ評価領域Ｐをライブビュー画像の被写体Ｓに重畳させて表示部９に表示させる（ステップＳ６）。

図３に示すように、ＡＦ処理部７の評価値算出部７ｄは、解析結果画像データＬについて領域設定部７ｃにより設定されたＡＦ評価領域Ｐの画像データに基づいて、画像のコントラストの高低を示すＡＦ評価値を算出する（ステップＳ７）。具体的には、評価値算出部７ｄは、フォーカスレンズ１の光軸方向の位置を規定する複数（例えば、０〜１００）のフォーカスレンズアドレスのうち、所定数（例えば、２０〜３０個）のアドレスに対応する測距位置で、複数のＡＦ評価領域Ｐの各々についてＡＦ評価値を算出する。
次に、範囲特定部７ｅは、複数のＡＦ評価領域ＰのＡＦ評価値をフォーカスレンズアドレス（測距位置）に従って整列して、ＡＦ評価値のピーク位置が最も多く含まれる範囲を探索して特定する（ステップＳ８）。例えば、図４（ｂ）にあっては、範囲特定部７ｅは、ＡＦ評価領域Ｐ１〜Ｐ４、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ９のＡＦ評価値のピーク位置が存するフォーカスレンズアドレスが４０近辺の範囲を評価値集中範囲Ｒとして特定する。その後、中央制御部１４は、評価値集中範囲Ｒ内のＡＦ評価領域Ｐの縁部分に対応するＡＦ枠Ｗ（図５（ｃ）等参照）をライブビュー画像の被写体Ｓに重畳させて表示部９に表示させる。

続けて、距離算出部７ｆは、範囲特定部７ｅにより特定された評価値集中範囲Ｒ内で、複数のＡＦ評価値のピーク位置に対応するフォーカスレンズ１の測距位置を取得して、これら測距位置から換算した焦点距離の平均（平均焦点距離）を算出する（ステップＳ９）。例えば、図４（ｂ）にあっては、距離算出部７ｆは、ＡＦ評価領域Ｐ１〜Ｐ４、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ９のＡＦ評価値のピーク位置に対応する焦点距離の平均を算出する。
次に、中央制御部１４は、距離算出部７ｆにより算出された平均焦点距離に基づいて、所定の制御信号をレンズ駆動部２に出力してフォーカスモータを駆動させることで、フォーカスレンズ１の焦点距離が平均焦点距離となるように調整させる合焦処理を行う（ステップＳ１０）。

図２に示すように、一方、ステップＳ５にて、被写体Ｓの画像領域Ａの寸法がＡＦ評価領域Ｐの最小寸法以下であると判定されると（ステップＳ５；ＮＯ）、領域設定部７ｃは、画像領域Ａの中心座標に最小寸法のＡＦ評価領域Ｐの中心座標が重なるように当該最小寸法のＡＦ評価領域Ｐを一つ設定する（ステップＳ１１）。その後、中央制御部１４は、ＡＦ評価領域Ｐの縁部分に対応するＡＦ枠表示Ｗをライブビュー画像の被写体Ｓに重畳させて表示部９に表示させる。

図３に示すように、評価値算出部７ｄは、解析結果画像データＬ（例えば、横×縦：４０×３０画素）について領域設定部７ｃにより設定されたＡＦ評価領域Ｐの画像データに基づいて、画像のコントラストの高低を示すＡＦ評価値を算出する処理を行った後、中央制御部１４は、評価値算出部７ｄにより算出されたＡＦ評価値のピーク位置に対応するフォーカスレンズ１の測距位置に基づいて、所定の制御信号をレンズ駆動部２に出力してフォーカスモータを駆動させることで、フォーカスレンズ１の合焦位置を調整させる合焦処理を行う（ステップＳ１２）。
図２に示すように、また、ステップＳ４にて、被写体Ｓが検出されていないと判定された場合には（ステップＳ４；ＮＯ）、領域設定部７ｃは、測距方式を「スポットＡＦ」に切り替えて画角の略中央にＡＦ評価領域Ｐを設定した後（ステップＳ１３）、中央制御部１４は、処理をステップＳ１２に移行させて、それ以降の処理を行う。

図３に示すように、ステップＳ１０若しくはステップＳ１２における合焦処理の後、中央制御部１４は、ユーザにより操作入力部１１のシャッタボタン１１ａが全押し操作されたか否かを判定する（ステップＳ１４）。
ここで、シャッタボタン１１ａが全押し操作されたと判定されると（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、中央制御部１４は、撮像制御部５に露出条件（シャッター速度、絞り、増幅率等）やホワイトバランス等の条件を調整させて、被写体（図５（ｃ）等参照）の光学像を所定の条件で電子撮像部３により撮像させる。その後、中央制御部１４は、ユニット回路４及び画像生成部６を経て生成された静止画像（若しくは、動画像）のＹＵＶデータを画像処理部８の符号化部（図示略）により所定の符号化方式（例えば、ＪＰＥＧ方式やＭＰＥＧ方式等）により圧縮・符号化させた後、画像記録部１０に記録させる（ステップＳ１５）。

一方、ステップＳ１４にて、シャッタボタン１１ａが全押し操作されていないと判定されると（ステップＳ１４；ＮＯ）、中央制御部１４は、シャッタボタン１１ａの半押し操作が解除されたか否かを判定する（ステップＳ１６）。
ここで、シャッタボタン１１ａの半押し操作が解除されていないと判定されると（ステップＳ１６；ＮＯ）、中央制御部１４は、処理をステップＳ１４に移行させて、シャッタボタン１１ａが全押し操作されるまで、それ以降の処理を繰り返し行う。一方、シャッタボタン１１ａの半押し操作が解除されたと判定されると（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、中央制御部１４は、処理をステップＳ１に移行させて、撮像処理の最初から処理を開始する。

以上のように、本実施形態の撮像装置１００によれば、被写体Ｓの画像領域Ａに基づいて、複数のＡＦ評価領域Ｐを設定し、設定された複数のＡＦ評価領域Ｐの画像データに基づいて、各ＡＦ評価領域ＰのＡＦ評価値をそれぞれ算出するため、どのような構図であっても被写体Ｓの画像領域Ａに対してＡＦ評価領域Ｐを設定することができる。また、これら複数のＡＦ評価値をフォーカスレンズ１の焦点距離に従って整列した場合に、ＡＦ評価値が集中している評価値集中範囲Ｒを特定して、当該評価値集中範囲Ｒ内の焦点距離でフォーカスレンズ１を合焦させるので、例えば、夜景（図５参照）や大きな被写体（図６、図７参照）といったコントラストの低くなる被写体Ｓであっても当該被写体Ｓに応じて複数のＡＦ評価領域Ｐを設定することができ、これらのＡＦ評価領域Ｐのうち、評価値集中範囲Ｒ内にＡＦ評価値のピーク位置があるＡＦ評価領域Ｐを有効として、評価値集中範囲Ｒ内の焦点距離でフォーカスレンズ１を合焦させることができる。
従って、構図に関わらず被写体Ｓに合焦させることができ、これにより、予めコントラストの高い部分に焦点を合わせた後、カメラをふってコントラストの低い部分を画角内に入れ直すといった動作も必要なくなり、当該撮像装置１００の焦点調整を適正に、且つ、簡便に行うことができる。

また、評価値集中範囲Ｒ内の複数のＡＦ評価値のピーク位置に対応する焦点距離の平均を算出して、当該平均の焦点距離でフォーカスレンズ１を合焦させるので、被写体Ｓに応じて設定された複数のＡＦ評価領域Ｐの中で、現象的にはピントがほぼ合った状態となるＡＦ評価領域Ｐの数を増加させることができる。
即ち、例えば、図４（ｂ）に示すように、９つのＡＦ評価領域Ｐのうち、評価値集中範囲Ｒ内にＡＦ評価値のピーク位置がある７つのＡＦ評価領域Ｐについては、平均の焦点距離でフォーカスレンズ１を合焦させると、厳密に言えばピントが完全には合わず画像がぼけてしまう箇所もあるが、より多くのＡＦ評価領域Ｐの画像に対して現象的にはピントがほぼ合った状態とすることで、コントラストの低い被写体Ｓに対しても焦点調整を簡便に行うことができる。

さらに、ライブビュー画像の表示中に、操作入力部１１のシャッタボタン１１ａが半押し操作されると、フォーカスレンズ１を合焦させる焦点距離にあるＡＦ評価領域Ｐに対応付けてＡＦ枠Ｗを表示するので、評価値集中範囲Ｒ内にＡＦ評価値のピーク位置がある有効なＡＦ評価領域Ｐに対応するＡＦ枠Ｗを複数表示することができ、ユーザに対して現象的にはピントがほぼ合った状態となっている箇所を報知することができる。従って、コントラストの低い被写体Ｓを撮影する場合であっても、ユーザに被写体Ｓにおけるピントがほぼ合っている箇所を認識させることができる。

また、被写体Ｓの画像領域Ａの寸法に応じてＡＦ評価領域Ｐの設定数を変更して当該ＡＦ評価領域Ｐを設定することができる。具体的には、被写体Ｓの画像領域Ａの寸法がＡＦ評価領域Ｐの最小寸法よりも大きい場合には、ＡＦ評価領域Ｐを複数設定する一方で、被写体Ｓの画像領域Ａの寸法がＡＦ評価領域Ｐの最小寸法以下である場合には、ＡＦ評価領域Ｐを一つ設定することができる。即ち、被写体Ｓの画像領域Ａの寸法に応じて、設定されるＡＦ評価領域Ｐの数を変更することで、如何なる寸法の被写体Ｓにも対応することができ、フォーカスレンズ１の焦点調整をより適正に行うことができる。

また、ＡＦ評価領域Ｐを複数設定する場合には、被写体Ｓの画像領域Ａを包含するように、即ち、被写体Ｓの画像領域Ａと重なる位置や被写体Ｓの画像領域Ａの輪郭部分と交わる位置に複数のＡＦ評価領域Ｐの各々を設定するので、被写体Ｓ自体にはコントラストが少ない場合であっても、少なくとも被写体Ｓとそれ以外の部分との境界にコントラスト差があることから評価値算出部７ｄによってより適正なＡＦ評価値を算出することができ、フォーカスレンズ１の焦点調整をより適正に行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、評価値算出部７ｄにより算出されたＡＦ評価値が集中している範囲として、予め所定の範囲に設定されている評価値集中範囲Ｒを例示したが、これに限られるものではなく、例えば、複数のＡＦ評価領域ＰのＡＦ評価値のうち、所定割合（例えば、５〜７割合）のＡＦ評価値が含まれている範囲をＡＦ評価値が集中している範囲としても良い。

また、上記実施形態にあっては、撮像処理における被写体Ｓの検出を、操作入力部１１のシャッタボタン１１ａが半押し操作されたことを契機として行うようにしたが、シャッタボタン１１ａの操作の有無に関わらずライブビュー画像の表示中に必ず実行するようにしても良い。

さらに、被写体Ｓの画像領域Ａの特定にあっては、画像生成部６から送られてきた画像データから解析結果画像データＬを生成して当該画像データＬを用いて行うようにしたが、必ずしも解析結果画像データＬを生成する必要はなく、画像生成部６から送られてきた画像データ自体を用いて行っても良い。

また、合焦手段として、中央制御部１４及びレンズ駆動部２を例示したが、これに限られるものではなく、電子撮像部３を光軸方向に移動させる駆動機構（図示略）を設け、当該駆動機構を中央制御部１４の制御下にて駆動させるようにしても良い。

さらに、撮像装置１００の構成は、上記実施形態に例示したものは一例であり、これに限られるものではなく、少なくとも撮像手段、検出手段、領域設定手段、算出手段、合焦手段を備える構成であれば適宜任意に変更することができる。

加えて、上記実施形態にあっては、検出手段、領域設定手段、算出手段、合焦手段としての機能を、中央制御部１４の制御下にて、ＡＦ処理部７、レンズ駆動部２が駆動することにより実現される構成としたが、これに限られるものではなく、中央制御部１４によって所定のプログラム等が実行されることにより実現される構成としても良い。
即ち、プログラムを記憶するプログラムメモリ１３に、検出処理ルーチン、領域設定処理ルーチン、算出処理ルーチン、合焦制御処理ルーチンを含むプログラムを記憶しておく。そして、検出処理ルーチンにより中央制御部１４のＣＰＵを、撮像手段により撮像された撮像画像Ｇから被写体Ｓの画像領域Ａを検出する検出手段として機能させるようにしても良い。また、領域設定処理ルーチンにより中央制御部１４のＣＰＵを、検出処理ルーチンにより検出された被写体Ｓの画像領域Ａに、合焦評価値（ＡＦ評価値）を算出すべき評価領域（ＡＦ評価領域Ｐ）を１又は複数設定する領域設定手段として機能させるようにしても良い。また、算出処理ルーチンにより中央制御部１４のＣＰＵを、領域設定処理ルーチンにより設定された１又は複数の評価領域について合焦評価値（ＡＦ評価値）をそれぞれ算出する算出手段として機能させるようにしても良い。また、合焦制御処理ルーチンにより中央制御部１４のＣＰＵを、算出処理ルーチンによる算出結果に基づいて撮像手段を合焦させる合焦手段として機能させるようにしても良い。

１００ 撮像装置
１ フォーカスレンズ
２ レンズ駆動部
３ 電子撮像部
７ ＡＦ処理部
７ａ 画像認識部
７ｂ 領域判定部
７ｃ 領域設定部
７ｄ 評価値算出部
７ｅ 範囲特定部
７ｆ 距離算出部
１１ 操作入力部
１１ａ シャッタボタン
１４ 中央制御部

Claims (10)

1. 撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像される画像から被写体の画像領域を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された被写体の画像領域に、合焦評価値を算出すべき評価領域を１又は複数設定する領域設定手段と、
   前記領域設定手段により設定された前記１又は複数の評価領域について合焦評価値をそれぞれ算出する算出手段と、
   前記算出手段による算出結果に基づいて合焦する合焦手段と、
   前記撮像画像に対する前記検出手段により検出された被写体の画像領域の寸法の割合が所定の割合以上であるか否かを判定する判定手段と、
   を備え、
   前記領域設定手段は、
   前記判定手段により前記撮像画像に対する前記被写体の画像領域の寸法の割合が所定の割合以上であると判定されると、前記評価領域を複数設定することを特徴とする撮像装置。
2. 前記領域設定手段は、
   前記検出手段により検出された被写体の画像領域の寸法に応じて前記評価領域の設定数を変更して当該評価領域を設定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記領域設定手段は、
   前記検出手段により検出された被写体の画像領域を包含するように前記評価領域を複数設定することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記撮像手段による撮像を指示する半押し操作可能な操作手段と、
   前記撮像手段により撮像された撮像画像を逐次表示するとともに、前記操作手段が半押し操作された際に、前記合焦手段により合焦する焦点距離にある評価領域に対応付けて合焦領域枠を表示する表示手段と、を更に備えることを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
5. 前記算出手段により算出された複数の合焦評価値とこの合焦評価値から得られる焦点距離とに基づいて、前記算出された各評価領域の合焦評価値のピーク位置を所定の範囲内に最も多く含む焦点距離範囲を特定する特定手段を更に備え、
   前記合焦手段は、
   前記特定手段により特定された焦点距離範囲に基づいて合焦することを特徴とする請求項１又は４に記載の撮像装置。
6. 前記特定手段により特定された範囲内の複数の合焦評価値のピーク位置に対応する焦点距離の平均を算出する平均距離算出手段を更に備え、
   前記合焦手段は、
   前記平均距離算出手段により算出された平均の焦点距離で合焦することを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
7. 前記特定手段により特定された焦点距離範囲の中間点の距離を算出する中間距離算出手段を更に備え、
   前記合焦手段は、
   前記中間距離算出手段により算出された中間点の距離で合焦することを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
8. 前記領域設定手段は、
   前記検出手段にて被写体の画像領域が検出できなかった場合には、撮像画像上の特定位置に前記評価領域を設定することを特徴とする請求項１又は４に記載の撮像装置。
9. 撮像装置の撮像部にて撮像される画像から被写体の画像領域を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップにて検出された被写体の画像領域に、合焦評価値を算出すべき評価領域を１又は複数設定する領域設定ステップと、
   前記領域設定ステップにて設定された前記１又は複数の評価領域について合焦評価値をそれぞれ算出する算出ステップと、
   前記算出ステップでの算出結果に基づいて合焦する合焦ステップと、
   前記撮像画像に対する前記検出ステップにて検出された被写体の画像領域の寸法の割合が所定の割合以上であるか否かを判定する判定ステップと、
   を含み、
   前記領域設定ステップは、
   前記判定ステップにて前記撮像画像に対する前記被写体の画像領域の寸法の割合が所定の割合以上であると判定されると、前記評価領域を複数設定することを特徴とする合焦方法。
10. 撮像装置が備えるコンピュータを、
    撮像される画像から被写体の画像領域を検出する検出手段、
    前記検出手段によって検出された被写体の画像領域に、合焦評価値を算出すべき評価領域を１又は複数設定する領域設定手段、
    前記領域設定手段によって設定された前記１又は複数の評価領域について合焦評価値をそれぞれ算出する算出手段、
    前記算出手段における算出結果に基づいて合焦する合焦手段、
    前記撮像画像に対する前記検出手段によって検出された被写体の画像領域の寸法の割合が所定の割合以上であるか否かを判定する判定手段、
    として機能させ、
    前記領域設定手段は、
    前記判定手段によって前記撮像画像に対する前記被写体の画像領域の寸法の割合が所定の割合以上であると判定されると、前記評価領域を複数設定することを特徴とするプログラム。

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