(57)【要約】【課題】  主被写体である人物の顔が暗いシーンであってもストロボの発光による被写体画像から顔検出を行い、顔を検出した領域に対する測距を行うことで顔に焦点の合った良好な撮像画像を得られるストロボ発光撮像装置を提供すること。【解決手段】  主被写体である人物の顔が暗いシーンであってもストロボの発光による被写体画像から顔検出を行い、顔を検出した領域に対する測距を行うことを特徴とする構成とした。【選択図】  図２
2020173374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影時に被写体に合焦させ、またメイン発光前にプリ発光を行う撮像装置であって、
レンズ焦点位置をレンズ焦点距離の第一の係数倍の位置に移動する手段と、
前記レンズ焦点位置への移動後、第一の発光による被写体撮像画像を取得する手段と、
前記被写体撮像画像内における顔領域を検出する顔領域検出手段と、
前記顔領域を主被写体と決定する主被写体決定手段と、
前記主被写体との距離を測定する測距手段と、
前記主被写体との距離から主被写体を合焦させる主被写体合焦手段と、
発光によらない被写体輝度と第二の発光による被写体輝度との差分を取得する輝度差分取得手段と、
前記第二の発光による測光値に応じて第三の発光量を演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された前記第三の発光量に基づいてストロボを制御して撮影を行うように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記レンズ焦点距離の第一の係数倍は５０ｆとすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
顔を検出する画像を、撮像光学系とは別の測光光学系によって取得する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
撮像レンズの焦点距離が第一のしきい値より小さい場合は移動せず第一の発光による被写体撮像画像を取得することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
顔を検出してから本撮影がされるまでにある閾値を超える時間が経過したときには再度顔の検出画像を取得と検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
顔を検出するために必要な輝度以下の領域が被写体画像においてある場合にのみ第一の発光を行うことを特徴とする請求項１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、被写体に合焦させる手段をもち、ストロボのプリ発光と測光を行い、この測光値を用いてメイン発光を制御する撮像装置において、特に測光画像から顔を検知する方法を持ち、顔検出を行うことで顔を精度よく合焦させるための撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮影の前に被写体に合焦させ、測光センサーで画像信号を取得し、その画像信号を処理することにより測光や顔検出を行う撮像装置が知られている。
【０００３】
ストロボのプリ発光と測光を行い、この測光値を用いてメイン発光を制御する撮像装置において、ストロボのプリ発光時に撮像した画像において被写体の顔を検出し測光精度を向上させる撮像装置が知られている。
【０００４】
特許文献１には、測光センサーで画像取得し、取得した画像から顔検出を行い、顔検出した位置を主測距点として測距に活用する方法が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、ストロボのプリ発光時の画像から顔検出を行い、ストロボ本発光時の精度を向上させる方法が示されている。この中では、被写体との距離を測定して得られた測距情報とプリ発光における検出した顔領域の輝度を用いて本発光量を決定する方法が開示されている。
【０００６】
特許文献３には、また被写体が低輝度であるため検出できない問題を解決するために、被写体を照明して改善する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５８３２１５３号公報
【特許文献２】特開２００５―１８４５０８号公報
【特許文献３】特開２０１５−２１９２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許文献１に開示された従来技術では、被写体の顔領域の輝度が検知できないほど暗いシーンにおいては、顔検出が精度よく行うことができず、顔に合焦できない問題がある。例えば図３のような遠景に窓明かりの付いた建物がある夜景３０１において、顔が検知できないほど顔領域の輝度が暗い人物３０２を撮影する場合、遠景に対応する測距点は遠景の窓明かりが点光源となり高コントラストであるため公知の測距動作においては大きな測距信号を得やすくなる。一方、人物の顔に対応する測距点が顔領域の輝度が非常に暗く低コントラストであるために測距信号が小さくなり、結果として大きな測距信号が得られた遠景に対応する測距点が主測距点として決定され人物の顔３０３に対し合焦しない問題がある。
【０００９】
上記の特許文献２に開示された従来技術では、得られた測距情報から被写体のどこに合焦させるか開示されておらず、顔に合焦させることができない問題がある。特に被写体がストロボ照明を受けない状態において、顔が検知できないほど顔領域の輝度が暗いシーンにおいては、被写体がストロボ照明を受けて初めて顔検知が可能となる。このためプリ発光に先立ち被写体との距離を測定する測距動作において、被写体の顔位置に決定できず、顔に合焦させることができない問題がある。
【００１０】
上記の特許文献３に開示された従来技術では、被写体が遠距離にある場合や顔領域以外の輝度が高い場合には高照度な光源を使用する必要がある。消費電力の観点から好ましいものでない。携帯する撮影装置において電池による駆動が前提であり、大きな電力を消費する照明装置は、多くの電池を必要とする問題がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、主被写体である人物の顔が暗いシーンであっても、通常照明よりも消費電力が少ないストロボの閃光発光により照射された被写体画像から顔検出を行い、顔を検出した領域に対する測距を行うことで顔に焦点の合った良好な撮像画像を得られるストロボ発光撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
撮影時に被写体に合焦させ、またメイン発光前にプリ発光を行う撮像装置であって、
レンズ焦点位置をレンズ焦点距離の第一の係数倍の位置に移動する手段と、
前記レンズ焦点位置への移動後、第一の発光による被写体撮像画像を取得する手段と、
前記被写体撮像画像内における顔領域を検出する顔領域検出手段と、
前記顔領域を主被写体と決定する主被写体決定手段と、
前記主被写体との距離を測定する測距手段と、
前記主被写体との距離から主被写体を合焦させる主被写体合焦手段と、
発光によらない被写体輝度と第二の発光による被写体輝度との差分を取得する輝度差分取得手段と、
前記第二の発光による測光値に応じて第三の発光量を演算する演算手段と、
前記演算手段により演算された前記第三の発光量に基づいてストロボを制御して撮影を行うように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、主被写体である人物の顔が暗いシーンであってもストロボの発光による被写体画像から顔検出を行い、顔を検出した領域に対する測距を行うことで主被写体たる顔に焦点の合った良好な撮像画像を得られるストロボ発光撮像装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】装置構成
【図２】撮影フロー
【図３】遠景が明るく人物が暗いシーン
【図４】レンズ焦点距離と顔検出を行うときのレンズ焦点位置
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本実施形態にかかる撮像装置の構成図である。
【００１７】
本実施形態に係る撮像装置は、カメラ装置１０、レンズ装置１１、ストロボ装置１２を含む。カメラ装置１０とレンズ装置１１は、レンズ装置がマウント部を介して着脱可能に構成されている。なおカメラ装置１０とレンズ装置１１が一体の装置であっても良い。カメラ装置１０とストロボ装置１２は、ストロボ装置がアクセサリーシュー部を介して着脱可能に構成されている。なおカメラ装置１０とストロボ装置１２が一体の装置であっても良い。
【００１８】
１０１はカメラ制御部、１０２は不揮発メモリ、１０３は一時記憶メモリ、１０４はメインミラー、１０５はピント板、１０６はペンタプリズム、１０７はファインダー、１０８は測光センサー、１０９はサブミラー、１１０は焦点検出センサー、１１１はシャッター、１１２は撮像素子、１１３は画像処理部、１１４は記録媒体、１１５はシャッター釦、１１６は設定釦、１５１はストロボ制御部、１５２はキセノン管、１５３は充電回路、１５４はストロボ発光用コンデンサー、１５５は発光回路、１５６は外部調光センサー、１５７反射板、１５８は接点である。
【００１９】
カメラ制御部１０１はカメラ全体の動作を制御する。カメラ制御部１０１はマイクロコンピュータで構成され、不揮発メモリ１０２や一時記憶メモリ１０３が接続されている。不揮発メモリ１０２はプログラムや設定値が格納され、一時記憶メモリ１０３は演算中の画像や各演算結果や制御値が格納される。カメラ制御部１０１は接点２０３や接点１５８を通してレンズ制御部２０２やストロボ制御部１５１と通信し、指示の送信と情報の受信を行う。
【００２０】
メインミラー１０４が図１に示すファインダー観察状態にある場合、撮影レンズ２０１を通過した被写体光の一部の光束を反射する。メインミラー１０４で反射された光束は、ピント板１０５で結像しペンタプリズム１０６で像の向きを変えてファインダー１０７に導かれ、撮影者の眼に至る。これにより撮影者は被写体像を確認することが出来る。ピント板１０５で結像した被写体像はファインダー１０７近傍にある測光センサー１０８に導かれる。測光センサー１０８はグローバルシャッター動作が可能なエリア型センサーである。測光センサー１０８に結像した被写体像は、電気的なイメージ信号に光電変換されて、輝度情報としてカメラ制御部１０１へ出力する。測光センサー１０８は数万以上の画素をもつエリア型センサーで画面領域を分割して測光が可能である。なお測光センサー１０８は輝度情報を画像処理部１１３に出力し、画像処理部１１３にて各種演算を実施し結果をカメラ制御部１０１へ出力してもよい。
【００２１】
カメラ制御部１０１または画像処理部１１３は被写体輝度を算出しシーンを分析するため、画面領域を例えば９×７個のブロックに分割し各ブロックに含まれる画素の信号に基づき、ブロック毎の輝度情報を算出する。ブロックの輝度情報は、例えばブロック内の全画素の輝度を平均することにより求められる。また測光センサー１０８はＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素を持ち、色を認識することが出来てもよい。画像処理部１１３は撮像画像において、顔の目や鼻、口など形状の特徴点を判断することで、主な被写体である人物の顔を主被写体として検出する機能を持ち、検出した顔の数・領域位置・大きさなどをカメラ制御部１０１へ出力する。
【００２２】
メインミラー１０４はハーフミラーで構成されており、反射されずにメインミラー１０４を通過した光束は、サブミラー１０９で反射され焦点検出センサー１１０に導かれる。焦点検出センサー１１０に結像した被写体像は、電気的なイメージ信号に光電変換されて、カメラ制御部１０１に伝達される。カメラ制御部１０１は焦点検出センサー１１０からの被写体像のイメージ信号に基づいて、位相差検出方式による焦点検出演算を行い、算出したデフォーカス量およびデフォーカス方向などの合焦距離情報に基づいて、レンズ制御部２０２を介して撮像レンズ２０１内のフォーカスレンズの位置を変化させ、合焦位置まで駆動する。またカメラ制御部１０１はレンズ制御部２０２を介して絞り（不図示）を駆動する。
【００２３】
撮像時にはカメラ制御部１０１は、メインミラー１０４とサブミラー１０９を退避して、被写体像が撮像素子１１２上に結像する光路に変更する。
【００２４】
撮像素子１１２の前面には、シャッター１１１が配置されている。シャッター１１１はフォーカルプレンシャッターである。
【００２５】
撮像素子１１２は、数百万以上の撮像用画素を有するＣＭＯＳイメージセンサ等が使用される。撮像レンズ２０１を通過した被写体の光は撮像素子１１２上に被写体像が結像する。撮像素子１１２はこの光を受光して光電変換する。光から変換された電荷は輝度を示し、画素毎に蓄えられたのちに、画素内のトランジスタによって電圧として読み出される。読みだされた電圧は、デジタル信号に変換され、画像処理部１１３に転送される。
【００２６】
画像処理部１１３は、画像処理に特化したプロセッサである。撮像素子１１２から転送された撮像画像を現像・各種画像処理・符号化されたのちに記録媒体１１４に出力する。また画像の演算結果をカメラ制御部１０１へ出力する。
【００２７】
１１５はシャッター釦であり、ＳＷ１とＳＷ２は２段スイッチで形成されている。ＳＷ１オンで撮影準備開始、ＳＷ２オンで撮影開始を指示する。１１６は設定釦であり、撮影者がカメラの動作を選択する為の設定を入力する手段である。メカニカルなボタンあるいはタッチセンサーなどから成る。
【００２８】
１５１はストロボ制御部で、ストロボ各部を制御し、またカメラ制御部１０１と接点１５８を介して通信を行い、動作指示の受信あるいは各種情報の送信を行う。
【００２９】
充電回路１５３でストロボ発光用コンデンサー１５４に充電された電荷を発光回路１５５で制御しキセノン管１５２を発光させる。発光は反射板１５７で集光され、被写体を照射する。１５６は外部調光センサーでレンズ２０１を透過した光を使用せずに、被写体の輝度を測光するセンサーである。
【００３０】
ここで測距動作前に顔検出するため方法について説明する。
【００３１】
測距動作前であるので被写体との距離は不明であり、撮像光学系の合焦は望めない。このときに顔検出を行うためには、測光光学系によって得られる像を利用する。レンズ交換式一眼レフカメラのような測光光学系と撮像光学系は異なる光学系を持っており、センサーの大きさが異なり、測光光学系のセンサーは撮像光学系のセンサーより像面の大きさが小さい。この二つの光学系において同一の被写体画角を撮るならば、センサーが小さい光学系はセンサーが大きい光学系より像の倍率が大きくＦ値が大きくなる。よってセンサー上の像のボケは、センサーサイズによって比例することが公知である。
【００３２】
従ってセンサーが小さい測光光学系の像は、センサーが大きい系の像より焦点深度が深くなり、パンフォーカスに近くなるので、被写体像がぼけにくい。
【００３３】
成人の顔の大きさを１２〜１６センチメートルの大きさであるから、人物画像において、被写体までの距離はたとえば１メートルから１００ｆまでとなる。前記の様にセンサーが小さい測光光学系はパンフォーカスに近く固定焦点カメラのように使うため、顔検知するときのレンズ焦点位置は、たとえば１メートルから１００ｆの範囲の中間位置５０ｆに移動させる。この焦点位置に置くことで１メートルから１００ｆの範囲の被写体を焦点深度の中に入れ、被写体との距離が不明であっても顔検出を行うことができる。
【００３４】
また撮影装置の持つストロボ装置１２の光の到達距離は有限である。本発光前のプリ発光の動作であることを考えると、消費電力を考えるとプリ発光の光量は本発光の光量のたとえば１／１０程度の光量となり、到達距離はさらに少なくなる。到達距離は撮影装置のストロボ装置の発光量、レンズＦ値、撮像ＩＳＯ感度によって決まり、たとえば撮影装置のストロボ装置の発光量がガイドナンバー１０程度、Ｆ４レンズ、ＩＳＯ感度４００の時には撮影可能距離はたとえば１０メートルとされる。よって被写体を十分照射できる距離が１０メートル以内となるので、この範囲にある主被写体となる人物の顔を検出することを前提とする。顔検出時のレンズ焦点位置としてたとえば５０ｆとするならば、レンズ焦点位置を前記撮影可能距離のたとえば１０メートル以内にするためには、レンズ焦点距離はたとえば２００ｍｍ以下となる。よって顔検出時のレンズ焦点位置は５０ｆとして、たとえば２００ｍｍ以上では１０メートルに固定する。
【００３５】
また装着されているレンズの焦点距離が十分短いとき、ボケが少なく被写体の検知に支障が無くなる。よってレンズの焦点距離がしきい値以下であれば、顔検出時にレンズ位置がどの距離であってもよく、あらためてレンズ焦点位置を駆動しなくて良い。たとえばレンズ焦点距離が３５ｍｍ以下であれば顔検出時のレンズ焦点位置を変更しない。
【００３６】
これらの前提でレンズ焦点距離と顔検出を行うときにレンズ焦点位置は図４のようになる。領域４０１はレンズ焦点距離３５ｍｍ以下は顔検出時のレンズ焦点位置を変更しない。
【００３７】
この前提に立つとき、上記目的を達成するためには、撮影動作を開始すると、装着されているレンズの焦点距離からレンズ焦点位置を図４のように移動する。まず定常光測光を行い、顔検知が不可となる低輝度領域があるか判定する。顔検知が不可となる低輝度領域があればストロボ装置の閃光発光を行う。測光光学系によって取得される被写体画像から人物の顔を検出を行う。顔検知が不可となる低輝度領域が無ければ定常光下での被写体画像から人物の顔を検出を行う。なお、本撮影までの時間がしきい値を超えたときには、再度顔検知を実施してもよい。
【００３８】
つぎに顔を領域に対して測距と合焦動作を行うことで、顔に焦点の合った良好な撮像画像を得ることができる。レンズを焦点位置に移動後、発光量を決定するためにプリ発光を行い、被写体の反射光を測定する。反射光の測定値から本発光の発光量を決定し、本発光と撮影を行う。
【００３９】
次に、図２のフロー図を参照して本実施の形態におけるストロボを用いた撮影について説明する。
【００４０】
図２の各ステップに応じて撮影動作を行う。
【００４１】
ステップＳ２０１では、シャッター釦１１５のＳＷ１の状態を監視する。シャッター釦１１５のＳＷ１がオンされたら、ステップＳ２０２へ、オフであれば、ステップＳ２０１で戻る。
【００４２】
ステップＳ２０２では、測光検出センサー１０８を使って、測光を行う。
【００４３】
ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で得られた測光画像から被写体輝度を算出するために、画面領域をブロックに分割し各ブロックに含まれる画素の信号に基づき、ブロック毎の輝度情報を算出する。
【００４４】
ステップＳ２０４では、レンズ２０３の焦点距離がしきい値以上であれば、ステップＳ２０５へ進む。しきい値以下であればステップＳ２０６へ進む。
【００４５】
ステップＳ２０５では、レンズ２０３を駆動し、レンズ焦点位置を５０ｆにする。
【００４６】
ステップＳ２０６では、ステップＳ２０３で得たブロック輝度値が輝度しきい値１より小さいブロックがあるか判定する。あればステップＳ２０７へ進む。なければステップＳ２０８へ進む。
【００４７】
ステップＳ２０７では、ストロボ装置１２を発光させる。
【００４８】
ステップＳ２０８では、測光検出センサー１０８を使って、ストロボ装置１２の発光により照らされた被写体画像を取得する。
【００４９】
ステップＳ２０９では、顔検出画像に対して顔検出をおこなう。
【００５０】
ステップＳ２１０では、顔を検出したか判定する。顔を検出した場合はステップＳ２１１に、顔を検出しない場合はステップＳ２１３に進む。
【００５１】
ステップＳ２１１では、検出した顔の領域位置を決定する。
【００５２】
ステップＳ２１２では、ステップ２１１で得られた顔の位置によって主測距点を決定し、ステップＳ２１４に進む。
【００５３】
ステップＳ２１３では、顔位置情報を使用せずＡＦによって主測距点を決定する。
【００５４】
ステップＳ２１４では、主測距点において焦点位置２の検出を行う。
【００５５】
ステップＳ２１５では、主測距点において焦点位置２にレンズ２０３を駆動する。
【００５６】
ステップＳ２１６では、ステップＳ２１０からの経過時間がしきい値を超えるか判定する。超えた場合はステップＳ２０２に戻る。
【００５７】
ステップＳ２１７では、シャッター釦１１５のＳＷ２の状態を監視する。シャッター釦１１５のＳＷ２がオンされたら、ステップＳ２１７へ、オフであれば、ステップＳ２１６で戻る。
【００５８】
ステップＳ２１８では、外光を測光（２）する。
【００５９】
ステップＳ２１９では、プリ発光を行う。
【００６０】
ステップＳ２２０では、プリ発光測光（３）する。
【００６１】
ステップＳ２２１では、プリ発光測光結果から調光領域を決定する。
【００６２】
ステップＳ２２２では、プリ発光による被写体輝度を算出するために外光を引く測光画像ＡＥ（３）−ＡＥ（２）演算を行いストロボの発光量を決定する。
【００６３】
ステップＳ２２３では、本撮影・本発光する。
【００６４】
ステップＳ２２４において、撮像素子１１２を用いて撮影されたデータを、画像処理部１１３で現像処理や画像処理を行い、圧縮と符号化を行う。
【００６５】
ステップＳ２２５では、画像データを記録媒体１１４に記録する。
【００６６】
ステップＳ２２６では、撮影終了する。
【００６７】
以上説明したように、主被写体である人物の顔が暗いシーンであってもストロボの発光による被写体画像から顔検出を行い、顔を検出した領域に対する測距を行うことで顔に焦点の合った良好な撮像画像を提供することができる。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  カメラ装置、１１  レンズ装置、１２  ストロボ装置
【図１】
2020173374.tif 000003
【図２】
2020173374.tif 000004
【図３】
2020173374.tif 000005
【図４】
2020173374.tif 000006