(57)【要約】【課題】短時間で被写体の顔検出を行うことができる撮像装置を提供する。【解決手段】撮影レンズ群１と、撮影レンズ群１を介して被写体を撮像する撮像素子５と、撮像素子５から得られた撮影画像から顔検出を行う顔検出部３１と、被写体を測距するために複数の測距エリアを有する焦点検出装置６と、システム制御部５０とを備える。システム制御部５０は、焦点検出装置６から得られた各測距エリアの測距情報から、被写体の最至近と最遠を算出し、最至近から最遠までの顔検出範囲で撮影レンズ群１のフォーカス位置を移動させながら顔検出を行う。【選択図】図３
2010117489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズ群と、
前記撮影レンズ群を介して被写体を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子から得られた撮影画像から顔検出を行う顔検出手段と、
前記被写体を測距するために複数の測距エリアを有する位相差検出手段と、
前記位相差検出手段から得られた各測距エリアの測距情報から、前記被写体の最至近と最遠を算出し、前記最至近から最遠までの顔検出範囲で前記撮影レンズ群のフォーカス位置を移動させながら前記顔検出を行うシステム制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記位相差検出手段による測距結果から前記撮影レンズ群を駆動し、前記被写体にピントを合わせるワンショットＡＦ手段を備え、
前記システム制御手段は、前記顔検出を行う場合は、前記ワンショットＡＦ手段によりワンショットＡＦを行い、前記撮影レンズ群のフォーカス位置を変えないで、再度測距を行い、前記位相差検出手段から得られた各測距エリアの測距情報から、前記被写体の最至近と最遠を算出し、前記最至近から最遠までの顔検出範囲で前記撮影レンズ群のフォーカス位置を移動させながら前記顔検出を行うことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記システム制御手段は、前記顔検出を行う場合は、前記撮影レンズ群のフォーカス位置を、撮影画面に対して顔の大きさが適切となる所定の位置に移動させて測距を行い、前記位相差検出手段から得られた各測距エリアの測距情報から、前記被写体の最至近と最遠を算出し、前記最至近から最遠までの顔検出範囲で前記撮影レンズ群のフォーカス位置を移動させながら前記顔検出を行うことを特徴とする請求項１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、被写体である人物の顔を検出する手段を備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のデジタルカメラ等の撮像装置は、撮影の失敗を無くすために、様々な機能が備えられている。例えば、良好な画像を得るために、撮影したい被写体に対してピントを自動で合わせるオートフォーカス機能等である。
【０００３】
更に、人物を撮影する場合に、撮影したい人物に対して適切にピントが合うように、画像認識処理により被写体となる人物の顔を検出し、検出した顔にピントが合うようにオートフォーカスを行う機能も登場してきている。
【０００４】
人物の顔を検出する技術については、多くのものが提案されている。
【０００５】
例えば、測光データを色相と彩度に変換し、この２次元ヒストグラムを作成、解析することで顔領域を判断する技術がある。更に、人物の顔の形状に相当する顔候補領域を抽出し、その領域内の特徴量から顔領域を決定するという技術がある。
【０００６】
しかし、これらの顔検出技術では、画像認識処理に用いる撮影画像がぼけた状態の場合は顔検出の精度が落ちてしまい、顔の位置にピントが合うようにオートフォーカスができない。
【０００７】
そこで、特許文献１には、以下の技術が提案されている。
【０００８】
即ち、特許文献１では、所定のレンズ位置に撮影レンズのフォーカスレンズを移動させて、パンフォーカス処理を行ってから画像認識処理することで、被写体の顔がどの位置にあるかを検出し、検出した顔にピントが合うようにオートフォーカスを行う。
【特許文献１】特開２００７−１０８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、撮影レンズの被写界深度が浅い場合、上記特許文献１のように、所定のレンズ位置にフォーカスレンズを移動させてパンフォーカス処理を行うだけでは、一度に至近端から無限遠までの合焦可能な全距離範囲において顔検出ができないことがある。
【００１０】
そのため、撮影したい人物の顔が検出できず、撮影したい人物にまったくピントが合わない場合があった。
【００１１】
本発明の目的は、短時間で被写体の顔検出を行うことができる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】
上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像装置は、撮影レンズ群と、前記撮影レンズ群を介して被写体を撮像する撮像素子と、前記撮像素子から得られた撮影画像から顔検出を行う顔検出手段と、前記被写体を測距するために複数の測距エリアを有する位相差検出手段と、前記位相差検出手段から得られた各測距エリアの測距情報から、前記被写体の最至近と最遠を算出し、前記最至近から最遠までの顔検出範囲で前記撮影レンズ群のフォーカス位置を移動させながら前記顔検出を行うシステム制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の撮像装置によれば、短時間で被写体の顔検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置としてのレンズ交換型のデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、本デジタルカメラは、カメラ本体１００と、カメラ本体１００に対して着脱可能な交換レンズ２２０と、記録媒体２００、２１０と、カメラ本体１００に対して着脱可能な電池８０を備える。
【００１７】
カメラ本体１００において、可動機構なしの全面ハーフミラー２は、撮影レンズ群１から入射した光を後述する撮像素子５と焦点検出装置６へ導く。シャッター４は、撮像素子５の露出量を制御する。
【００１８】
撮像素子５は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成され、交換レンズ２２０により形成された被写体像を光電変換する。Ａ／Ｄ変換器１６は、撮像素子５からのアナログ撮像信号をデジタル信号に変換する。
【００１９】
タイミング発生部１８は、撮像素子５、Ａ／Ｄ変換器１６及び後述するＤ／Ａ変換器２６にクロック信号を供給する。タイミング発生部１８は、後述するメモリ制御部２２及びシステム制御部５０により制御される。
【００２０】
画像処理部２０は、Ａ／Ｄ変換器１６またはメモリ制御部２２からのデジタル撮像信号に対して、画素補間処理、色変換処理、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理等の各種画像処理を行い、画像信号（映像）を生成する。
【００２１】
焦点検出装置６は、複数の測距エリアを有する位相差検出用のセンサが含まれている。システム制御部５０は、焦点検出装置６の蓄積制御や読み出し制御を行い、周知である位相差検出方法によりデフォーカス量を算出する。
【００２２】
システム制御部５０は、カメラ本体１００全体の動作や上記デフォーカス量等から交換レンズ２２０のフォーカス駆動や絞り駆動を制御する。また、システム制御部５０は、不図示の記憶制御手段及び表示制御手段としての機能を有する。
【００２３】
メモリ制御部２２は、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生部１８、画像処理部２０、画像表示メモリ２４、Ｄ／Ａ変換器２６、メモリ３０及び圧縮・伸長部３２を制御する。
【００２４】
画像処理部２０からの画像信号またはＡ／Ｄ変換器１６からのデジタル撮像信号は、メモリ制御部２２を介して画像表示メモリ２４、メモリ３０やシステム制御５０に送られる。
【００２５】
画像表示部２８は、ＬＣＤ等により構成される。後述する顔検出結果等、画像表示メモリ２４に書き込まれた表示用画像データは、Ｄ／Ａ変換器２６を介して画像表示部２８に送られ、画像表示部２８にて表示される。
【００２６】
メモリ３０は、生成された静止画像や動画像を格納する。また、メモリ３０は、システム制御部５０の作業領域としても使用される。
【００２７】
顔検出部３１は、画像処理部２０からの画像データ或いはメモリ制御部２２からの画像データに対して所定の顔検出動作を行う。また、顔検出部３１で行う顔検出動作は、顔検出動作に被写体の画像データを用いる方法であれば、特に前述した処理方法に限定されるものではない。
【００２８】
圧縮・伸長部３２は、適応離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）等により画像データを圧縮伸長するものであり、メモリ３０に格納された画像を読み込んで、圧縮処理或いは伸長処理を行い、処理を終えたデータを再びメモリ３０に書き込む。
【００２９】
露光制御部４０は、シャッター４を制御するものであり、システム制御部５０を介して交換レンズ２２０の絞り２２４も制御する。
【００３０】
メモリ５２は、システム制御部５０の動作用の定数、変数、コンピュータプログラム等のデータを記憶する。電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリ５４は、ＥＥＰＲＯＭ等が用いられる。
【００３１】
情報出力部５６は、文字、画像、音声等を用いてカメラ本体１００の動作状態やメッセージ等を示す情報を出力する。情報出力部５６は、液晶表示素子やスピーカ等により構成されている。
【００３２】
モードダイアル６０は、電源のオン／オフ、撮像モード（静止画撮像モードや動画撮像モード）、再生モード等の各機能を切り替え設定するために操作される。
【００３３】
シャッタースイッチ６２は、撮像準備スイッチ（ＳＷ１）と撮影開始スイッチ（ＳＷ２）であり、不図示のシャッターボタンの第１ストローク操作（半押し）により、ＳＷ１がオンとなり、測光（ＡＥ処理）及びＡＦ処理等の撮像準備動作を開始させる。更に、シャッターボタンの第２ストローク操作（全押し）によりＳＷ２がオンとなり、撮像（撮影）動作を開始させる。
【００３４】
ここにいう撮像動作は、シャッター４の開閉動作、撮像素子５からの撮像信号に基づいて画像処理部２０にて画像信号を生成する動作、画像信号を、メモリ制御部２２を介してメモリ３０に書き込む動作を含む。
【００３５】
また、撮像動作は、メモリ３０から画像データを読み出して、圧縮・伸長部３２で圧縮し、記録媒体２００、２１０に記録する動作も含む。これら一連の撮像動作は、記録用画像の取得動作ということもできる。記録媒体２００、２１０は、半導体メモリや光ディスク等により構成される。
【００３６】
操作部７０は、各種ボタンやタッチパネル等を含むものであり、カメラ本体１００の機能選択や各種設定を行うためのメニュー画面を表示させたり、メニュー項目を決定するために操作される。
【００３７】
電源制御部７８は、電池残量の検出を行う電池検出部、電池からの電源電圧を所定の動作電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ部等を含む。
【００３８】
カメラに着脱可能な電池８０は、電源８６を備える。電源８６は、アルカリ電池やリチウム電池等の一次電池やＮｉＭＨ電池、Ｌｉ電池等の二次電池が使用される。コネクタ８２、８４は、電源８６とカメラ本体１００との電気的接続を行う。
【００３９】
インタフェース（Ｉ／Ｆ）９０、９４は、記録媒体２００、２１０とカメラ本体１００との通信を行う。コネクタ９２、９６は、記録媒体２００、２１０に接続される。記録媒体着脱検出部９８は、コネクタ９２、９６に記録媒体２００、２１０が装着されているか否かを検出する。
【００４０】
通信部１１０は、ＲＳ２３２Ｃ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、無線通信等の通信機能を有する。コネクタ１１２は、通信部１１０を介してカメラ本体１００に他の機器を接続するものであり、無線通信を行う場合はアンテナが接続される。
【００４１】
記録媒体２００、２１０は、カメラ本体１００との通信を行うためのインタフェース２０４、２１４と、カメラ本体１００との電気的接続を行うコネクタ２０６、２１６とを有する。記録部２０２、２１２には、カメラ本体１００から出力される圧縮画像データが書き込まれる。
【００４２】
交換レンズ２２０において、撮像レンズ群１は、複数のレンズにより構成されるものであり、光軸方向に移動してフォーカス調整を行うフォーカスレンズや光軸方向に移動して変倍を行うズームレンズを含む。
【００４３】
絞り２２４は、撮像素子５に到達する光量を調節する。これら撮像レンズ群１及び絞り２２４により撮像光学系が構成される。
【００４４】
レンズ制御部２２６は、システム制御部５０からの制御信号に応じて、フォーカスレンズ、ズームレンズ及び絞り２２４を駆動する不図示のアクチュエータを制御する。
【００４５】
また、レンズ制御部２２６は、撮影レンズ群１の動作用の定数、変数、プログラム等を記憶するメモリの機能を備えている。
【００４６】
また、レンズ制御部２２６は、撮影レンズ群１固有の番号等の識別情報、管理情報、開放絞り値や最小絞り値、焦点距離等の機能情報、現在や過去の各設定値等を記憶する不揮発メモリの機能も備えている。
【００４７】
コネクタ２２８は、カメラ本体１００の通信接点部４１と接続されてレンズ制御部２２６とシステム制御部５０との間での通信を可能とする。また、コネクタ２２８は、電源８６からの電源電圧を交換レンズ２２０内に供給する。
【００４８】
ここで、顔検出部３１は、撮像素子５から得られた撮影画像から顔検出を行う顔検出手段として機能する。
【００４９】
また、焦点検出装置６は、被写体を測距するために複数の測距エリアを有する位相差検出手段として機能する。
【００５０】
また、システム制御部５０は、位相差検出手段から得られた各測距エリアの測距情報から、被写体の最至近と最遠を算出し、最至近から最遠までの顔検出範囲で撮影レンズ群１のフォーカス位置を移動させながら顔検出を行うシステム制御手段として機能する。
【００５１】
図２は、図１のデジタルカメラによって実行される撮影（撮像）処理の手順を示すフローチャートである。
【００５２】
本処理は、図１におけるシステム制御部５０の制御の下に実行される。
【００５３】
図２のステップＳ２０１において、システム制御部５０は、レジスタの初期化やデータの初期化、及び周辺部の初期化等の初期設定を行う。
【００５４】
ステップＳ２０２において、システム制御部５０は、不図示のカメラ設定ボタンやシャッター操作ボタン、メイン電子ダイヤル、サブ電子ダイヤル等の状態検出を行う。
【００５５】
ステップＳ２０３において、システム制御部５０は、ＳＷ１がオフならば、ステップＳ２１６へ移行し、そうでなければステップＳ２０４へ移行する。
【００５６】
ステップＳ２０４において、システム制御部５０は、交換レンズ２２０との通信を行い、装着された交換レンズ２２０（の撮影レンズ群１）の各種情報を読み取る。レンズ情報には、レンズ固有情報、焦点距離、絞り値、フォーカスレンズ位置等の情報が含まれている。
【００５７】
ステップＳ２０５において、システム制御部５０は、顔検出処理を一度もしていなければ、ステップＳ２０６へ移行し、顔検出処理をしていれば、ステップＳ２０８へ移行する。
【００５８】
ステップＳ２０６において、システム制御部５０は、撮像素子５により被写体画像を取得できるように、シャッター４を駆動させて撮影レンズ群１から入射する光を撮像素子５に結像させる。
【００５９】
ステップＳ２０７では、システム制御部５０は、撮像素子５から画像データを取得して、画像処理部２０及び顔検出部３１を制御して、顔検出処理を行い、被写体の顔を検出する。
【００６０】
図３は、図２のステップＳ２０７で実行される顔検出処理の第１の実施の形態の手順を示すフローチャートである。
【００６１】
図３のステップＳ３０１において、システム制御部５０は、周知のワンショットＡＦを行う。即ち、システム制御部５０は、焦点検出装置６の位相差検出用センサの蓄積、読み出しを行い、周知の位相差検出方式による測距演算と所定のアルゴリズムにて、被写体を特定し、その被写体のフォーカス位置へレンズを駆動する。
【００６２】
ステップＳ３０２において、システム制御部５０は、ステップＳ３０１でワンショットＡＦが完了したフォーカス位置で、再度、焦点検出装置６の位相差検出用センサの蓄積、読み出しを行い、周知の位相差検出方式による測距演算を行う。
【００６３】
ステップＳ３０３において、システム制御部５０は、ステップＳ３０２の測距演算より信頼性の高い最至近の被写体を抽出して、その被写体位置を顔検出の最至近位置と設定する。また、この最至近位置が後述するステップＳ３０５のレンズ駆動の一度目の目標フォーカス位置となる。
【００６４】
ステップＳ３０４において、システム制御部５０は、ステップＳ３０２の測距演算より信頼性の高い最遠の被写体を抽出して、その被写体位置を顔検出の最遠位置と設定する。このとき、最遠があまりに遠い位置の場合は、画角に対して、顔が小さ過ぎることもあるので、最遠の最大値を顔が小さ過ぎない程度の値となるように、焦点距離から規定してもよい。
【００６５】
ステップＳ３０５において、システム制御部５０は、レンズ制御部２２６を介してレンズ（撮影レンズ群１）を目標のフォーカス位置へ移動させる。
【００６６】
ステップＳ３０６において、システム制御部５０は、撮像素子５から画像データを取得するために、シャッター４の駆動や撮像素子５の蓄積・読み出し・信号補正処理を行い、画像データを取得する。そして、システム制御部５０は、取得した画像データから顔検出部３１で被写体の顔検出動作を行い、結果を内部メモリに記憶する。
【００６７】
ステップＳ３０７において、システム制御部５０は、フォーカスレンズ位置がステップＳ３０４で設定した最遠位置よりも至近かどうかを判定し、至近ならばステップＳ３０８へ移行し、そうでなければ顔検出するフォーカス範囲が終了したこととして、顔検出処理を終了する。
【００６８】
ステップＳ３０８において、システム制御部５０は、装着されている交換レンズ２２０の各種情報に基づいて顔検出に必要な被写界深度と次回レンズを駆動するための目標フォーカス位置が算出する。
【００６９】
ここで、被写界深度の算出について詳細を説明する。
【００７０】
顔検出に必要な被写界深度ｄは、基本的に前方被写界深度ｄｆと後方被写界深度ｄｂを足し合わせたものであり、それぞれレンズ側から見た被写体の前方及び後方の被写界深度を表している。そして、各被写界深度は、以下の式１、式２、式３で算出される。
【００７１】
ｄｆ＝δ×Ｆ×ｘ2／（ｆ2＋δ×Ｆ×ｘ）（式１）
ｄｂ＝δ×Ｆ×ｘ2／（ｆ2―δ×Ｆ×ｘ）（式２）
ｄ＝ｋ×（ｄｆ＋ｄｂ）（式３）
ここで、δ：許容錯乱円、Ｆ：絞り値、ｘ：被写体距離、ｆ：焦点距離、ｋ：顔検出用の係数
尚、許容錯乱円は、撮像素子５のセルピッチによって決まり、撮像素子５の大きさと画素数から算出される。許容錯乱円の値は不揮発性メモリ５４等に予め記憶されており、また算出された被写界深度は不揮発性メモリ５４に記憶される。
【００７２】
ここで、ステップＳ３０１は、位相差検出手段による測距結果から撮影レンズ群１を駆動し、被写体にピントを合わせるワンショットＡＦ手段として機能する。
【００７３】
システム制御部５０は、顔検出を行う場合は、ワンショットＡＦ手段によりワンショットＡＦを行い、撮影レンズ群１のフォーカス位置を変えないで、再度測距を行う。そして、システム制御部５０は、位相差検出手段から得られた各測距エリアの測距情報から、被写体の最至近と最遠を算出し、最至近から最遠までの顔検出範囲で撮影レンズ群１のフォーカス位置を移動させながら顔検出を行う。
【００７４】
図２に戻って、ステップＳ２０８では、システム制御部５０は、被写体に焦点を合わせるために、顔検出結果を基に、顔検出した画面位置に対応した測距エリアを中心に、周知の位相差検出方式による測距演算を行う。
【００７５】
ステップＳ２０９において、システム制御部５０は、測距演算によるデータを基に、レンズ駆動量を算出してレンズ（撮影レンズ群１）を駆動する。
【００７６】
ステップＳ２１０において、システム制御部５０は、撮像素子５の蓄積、及び読み出しを行い、画像データを取得する。
【００７７】
ステップＳ２１１において、システム制御部５０は、信号補正処理では、読み出した信号に補正処理を行い、更に、顔検出結果から、顔検出したエリアを中心として、静止画撮影のための測光演算を補正処理後のデータから算出する。
【００７８】
ステップＳ２１２において、システム制御部５０は、補正処理した画像データと、ステップＳ２０７の顔検出処理でメモリに記憶した顔検出結果を画像表示部２８に表示する。更に、システム制御部５０は、測光演算の結果から静止画撮影用のシャッター秒時や絞り値を情報出力部５６に表示する。
【００７９】
ステップＳ２１３において、システム制御部５０は、ＳＷ２がオンならば、ステップＳ２１４へ移行し、周知である撮像素子５のゲイン設定、蓄積動作、読み出し動作を行い、画像処理、画像書き込み等、静止画の撮影動作を行う。
【００８０】
ステップＳ２１５において、システム制御部５０は、ＳＷ１がオンならばステップＳ２０２へ戻り、そうでなければ、ステップＳ２１６へ移行する。
【００８１】
ステップＳ２１６において、システム制御部５０は、不図示のカメラ（カメラ本体１００）の動作電源ＳＷがオンであれば、ステップＳ２０２に戻り、そうでなければ、ステップＳ２１７へ移行する。
【００８２】
ステップＳ２１７において、システム制御部５０は、カメラの動作を終了させるために、周辺部への電源オフの指示やデータの退避等の終了設定を行い、本処理を終了する。
【００８３】
以上のように、位相差検出手段（位相差検出用センサ）からの情報を基に、最至近と最遠を算出して、その範囲でレンズを駆動させて顔検出を行うことで、被写体の顔検出が可能であり、かつ顔検出するために要する時間を短縮することが可能である。
【００８４】
図４は、図２のステップＳ２０７で実行される顔検出処理の第２の実施の形態の手順を示すフローチャートである。
【００８５】
図３の第１の実施の形態と同一の処理には、同一のステップ番号を付し、重複する説明は省略する。
【００８６】
本実施の形態は、ステップＳ４０１の処理のみ、図３のステップＳ３０１と異なる。
【００８７】
図４のステップＳ４０１において、システム制御部５０は、レンズのフォーカス位置を撮影画面に対して、顔の大きさが適切となる所定の位置に移動させる。本実施の形態では、５０×ｆ（焦点距離）を、最初のフォーカス位置と決める。
【００８８】
ステップＳ３０２において、システム制御部５０は、ステップＳ４０１のフォーカス位置で、焦点検出装置６の位相差検出用センサの蓄積、読み出しを行い、周知の位相差検出方式による測距演算を行う。
【００８９】
以下、第１の実施の形態と同一の処理が実行される。
【００９０】
システム制御部５０は、顔検出を行う場合は、撮影レンズ群１のフォーカス位置を、撮影画面に対して顔の大きさが適切となる所定の位置に移動させて測距を行う。そして、システム制御部５０は、位相差検出手段から得られた各測距エリアの測距情報から、被写体の最至近と最遠を算出し、最至近から最遠までの顔検出範囲で撮影レンズ群１のフォーカス位置を移動させながら顔検出を行う。
【００９１】
以上のように、位相差検出手段からの情報を基に、最至近と最遠を算出して、その範囲でレンズを駆動させて顔検出を行うことで、被写体の顔検出が可能であり、かつ顔検出するために要する時間を短縮することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置としてのレンズ交換型のデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】図１のデジタルカメラによって実行される撮影（撮像）処理の手順を示すフローチャートである。
【図３】図２のステップＳ２０７で実行される顔検出処理の第１の実施の形態の手順を示すフローチャートである。
【図４】図２のステップＳ２０７で実行される顔検出処理の第２の実施の形態の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９３】
１００  カメラ本体
２２０  交換レンズ
１  撮影レンズ群
５  撮像素子
６  焦点検出装置
３１  顔検出部
５０  システム制御部
【図１】
2010117489.tif 000003
【図２】
2010117489.tif 000004
【図３】
2010117489.tif 000005
【図４】
2010117489.tif 000006