(57)【要約】【課題】高速連写であっても、被写体の移動や輝度変化にピントや露出を正確に追従させることができるようにする。【解決手段】１駒目の撮像後、ミラーダウンを行うとともに、得られた画像データに対して顔認識を行う。顔領域が特定されると、その領域の輝度を画像データから得る。顔領域の座標データに基づき、顔領域に対応する分割測光領域を抽出し、それらの領域の輝度を画像データから得る。次に、ミラーダウン後に行われる２駒目の測光に備え、上記抽出された分割測光領域の画像輝度に基づいて、測光センサの蓄積時間を求める。２駒目の測光の後、得られた測光輝度に基づいて露出演算が行われ、露出値（絞り値、露光時間）が決定され、２駒目の撮像が行われる。以降、その繰り返しとなる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミラーダウン時に測光を行い、測光結果に基づいて露出演算を行う測光・露出演算手段と、前記露出演算の結果に基づいて撮像を行い、画像データを生成する撮像手段とを有し、連写モード設定時に、測光、露出演算、ミラーアップ、撮像、ミラーダウンを順に繰り返す連写を行う撮像装置において、
画像データ中の特定の被写体が存在する領域を認識する画像認識手段を備え、
前記測光・露出演算手段は、前記連写の２駒目以降に対する測光および／または露出演算を、直前に生成された画像データに対する前記画像認識手段の認識結果に基づいて行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記測光・露出演算手段は、測光素子を含む測光部と、前記画像データから前記特定の被写体が存在する領域の輝度を取得し、取得した輝度に基づいて次回の測光における制御パラメータを求める演算部とを有し、前記連写の２駒目以降に対する測光を、前記直前に生成された画像データに対して求めた前記制御パラメータに基づいて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３】
ミラーダウン時に焦点検出が可能な焦点検出手段と、前記焦点検出の結果に基づいて焦点調節を行う焦点調節手段と、撮像を行い、画像データを生成する撮像手段とを有し、連写モード設定時に、焦点検出、焦点調節、ミラーアップ、撮像、ミラーダウンを順に繰り返す連写を行う撮像装置において、
画像データ中の特定の被写体が存在する領域を認識する画像認識手段を備え、
前記焦点調節手段は、前記連写の２駒目以降に対する焦点調節を、直前に生成された画像データに対する前記画像認識手段の認識結果に基づいて行う制御手段とを具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記焦点調節手段は、予め設定された複数の焦点検出領域から、前記画像認識手段が認識した領域に対応する焦点検出領域を抽出する抽出部を有し、前記連写の２駒目以降の焦点調節を、前記直前に生成された画像データに対して前記抽出した焦点検出領域の焦点検出結果に基づいて行うことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記画像認識手段による画像認識は、撮像後のミラーダウン動作に同期して行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連写が可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラで連写を行う際には、連写中の輝度変化および被写体の移動を考慮し、１駒の撮像ごとに測光，露出演算，焦点検出および焦点調節（レンズ駆動）を行う必要がある。特に一眼レフカメラでは、上記の動作に加えてミラーダウンおよびミラーアップ動作も必要となる。
【０００３】
近年では、１秒間に１０駒もの高速連写が可能なカメラも存在する。１０駒／秒ということは、１駒あたりの時間は０．１秒しかなく、このうちミラーアップ／ダウンやレンズ駆動、撮像に要する時間を差し引くと、焦点検出や測光、それらの結果に基づく演算処理に割ける時間はごく僅かしかない。このため、連写の高速性を重視した場合は、輝度変化や被写体移動に露出やピントが追従できず、露出不良やピンボケの写真が量産されるおそれがあった。一方、露出やピントの追従性を重視すると、高速連写が実現できない。
【０００４】
連写時の露出不良を防止するカメラとして、特許文献１に記載されたものがある。これは、連写における第１駒目はファインダ測光センサの出力に基づく露出で撮像を行い、２駒目以降は、第１駒目の画像データから得た測光値や、直近の撮像データから得た測光値等を用いて露出を決定し、その露出で撮像を行うというものである。この場合、２駒目以降はファインダ測光センサの出力を用いないので、撮像と撮像との間にミラーのアップダウンを行う必要がなくなり、高速連写を行っても露出不良をある程度抑制できる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８０２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように特許文献１のカメラでは、連写時に直近の画像データから得た測光値を用いて次駒の露出制御を行うが、たとえ直近の画像データから得た測光値であっても、それは次駒の撮像時点から見れば古い測光データといえる。２駒目以降に測光センサによる測光を行わない特許文献１の方法では、連写時の露出不良を効果的に防止できない。また特許文献１では、高速連写時のピンぼけ対策については触れられていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る撮像装置は、ミラーダウン時に測光を行い、測光結果に基づいて露出演算を行う測光・露出演算手段と、露出演算の結果に基づいて撮像を行い、画像データを生成する撮像手段とを有し、連写モード設定時に、測光、露出演算、ミラーアップ、撮像、ミラーダウンを順に繰り返す連写を行う撮像装置であって、画像データ中の特定の被写体が存在する領域を認識する画像認識手段を備え、測光・露出演算手段は、連写の２駒目以降に対する測光および／または露出演算を、直前に生成された画像データに対する画像認識手段の認識結果に基づいて行うことを特徴とする。
他の発明に係る撮像装置は、ミラーダウン時に焦点検出が可能な焦点検出手段と、焦点検出の結果に基づいて焦点調節を行う焦点調節手段と、撮像を行い、画像データを生成する撮像手段とを有し、連写モード設定時に、焦点検出、焦点調節、ミラーアップ、撮像、ミラーダウンを順に繰り返す連写を行う撮像装置であって、画像データ中の特定の被写体が存在する領域を認識する画像認識手段を備え、焦点調節手段は、連写の２駒目以降に対する焦点調節を、直前に生成された画像データに対する画像認識手段の認識結果に基づいて行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高速連写であっても、被写体の移動や輝度変化にピントや露出を正確に追従させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１〜図１０により本発明の一実施の形態を説明する。
図１は本実施形態における一眼レフタイプのデジタルカメラの構成図である。カメラは、カメラ本体１００と、カメラ本体１００にレンズマウント１００ａを介して着脱可能な交換レンズ２００とから構成される。撮像待機時、交換レンズ２００の撮影光学系２０１を透過した被写体光束の一部は、メインミラー１０１で反射され、ペンタプリズム１０２および接眼レンズ１０３を介して観察される。また、ペンタプリズム１０２への入射光束の一部は、測光ユニット１０４に導かれる。測光ユニット１０４は、電荷蓄積型の測光センサ１０４ａ（図２）を備え、図３に示すように、画面全体を２０の矩形領域に分割して測光し、各領域の輝度信号を出力する。
【００１０】
一方、被写体光束の一部はメインミラー１０１を透過し、サブミラー１０５で反射されて測距ユニット１０６（焦点検出ユニット）に導かれる。測距ユニット１０６は、電荷蓄積型のＡＦセンサ１０６ａ（図２）を有し、周知の位相差検出方式により焦点検出を行う。本実施形態では、図４に示すように、画面内に１３の焦点検出領域（フォーカスエリア）が設定され、各々の領域の焦点検出信号を取得可能である。
【００１１】
撮像が指示されると、ミラー１０１，１０５がアップし、被写体光束は光学フィルタ１０７を介して撮像素子１０８に入射する。撮像素子１０８は入射光を光電変換し、撮像信号として出力する。１０９は、カメラ本体１００の背面に設けられる外部液晶（液晶モニタ）、１１０はファインダ内表示を行うためのファインダ液晶である。
【００１２】
交換レンズ２００には、フォーカス光学系を駆動するフォーカスモータ２０２および絞りユニット２０３が設けられている。
【００１３】
図２はカメラの制御系を示すブロック図である。
撮像素子１０８から出力された撮像信号は、ＤＦＥ１にて補正が施され、画像処理部２で処理された後、画像データとして画像記憶部３に記録される。画像処理部２はまた、再生モード時に、記憶部３の画像データを読み出して外部液晶１０９に表示する。
【００１４】
システム制御部５は、画像処理部２や、シャッタ制御部７、ミラー制御部８、測光制御演算部９、測距制御演算部１０などを制御する。測光制御演算部９は、上記測光センサ１０４ａの出力に基づいて露出演算を行い、被写体を適正露出で撮像するための絞り値や露光時間（撮像素子１０８の蓄積時間）等を求める。測距制御演算部１０は、上記ＡＦセンサ１０６ａの出力に基づいて焦点調節演算を行い、撮影光学系２０１を被写体に合焦させるためのレンズ駆動量を求める。
【００１５】
なお、ＳＷ１はレリーズボタンの半押し操作でオンする半押しスイッチ、ＳＷ２はレリーズボタンの全押し操作でオンする全押しスイッチ、１２は撮影情報を設定するための情報設定部、１３はドライバ１４を介して撮像素子１０８を制御する撮像制御部、１５は画像データ一時記憶用のバッファ、１６は各部に電源を供給するための電源部である。
【００１６】
システム制御部５は、通信インターフェース１１，２１を介して交換レンズ２００のレンズ制御部２２と通信可能とされる。レンズ制御部２２は、システム制御部５からの指示に基づき、絞り制御部２３を介して絞りユニット２０３を駆動するとともに、上記演算されたレンズ駆動量に基づいてフォーカス駆動制御部２４を介してフォーカスモータ２０２を駆動制御する。フォーカスモータ２０２の駆動により、撮影光学系２０１のフォーカス光学系２０１ａが駆動されて焦点調節が行われる。なお、２５はレンズに関するデータを記憶するレンズデータ記憶部である。
【００１７】
次に、連写モード時の制御について説明する。
本実施形態のカメラは、高速連写（例えば、１０駒／秒）が可能とされる。連写中における輝度変化、および被写体の移動を考慮して、連写では各駒の撮像のたびに測光、露出演算、焦点調節演算、レンズ駆動を含む撮像準備処理を行う。
【００１８】
まず、第１駒目の撮像にあたって上記撮像準備処理を行い、ミラーアップして撮像を行う。撮像によって得られた画像データは、いったんバッファ１５に格納される。その後、次駒の撮像に備えて撮像準備処理を行うが、撮像準備処理を行うには測光センサ１０４ａおよびＡＦセンサ１０６ａに光を導く必要があり、そのためにはミラーをいったんダウン位置に戻さなければならない。しかし、ミラーダウンの指示からミラーがダウン位置に至るにはある程度の時間を要し、従来の制御では、その間は何らの演算処理も行えない。本実施形態では、ミラーがダウン位置に至るまでの時間を利用し、次回の撮像準備動作のための処理を行う。
【００１９】
この処理は人物撮影を前提としたもので、１駒目の撮像後、ミラーダウンを行うとともに、バッファに格納されている画像データに対して顔認識を行う。顔認識は、公知の如く画像データに人物の顔が存在する場合に、その顔の占める領域を認識する技術である。図５は顔認識結果の一例を示し、３人分の顔領域が特定され、各顔領域の座標データが得られる。顔領域が認識されたということは、主要被写体が人物であると判断してよく、人物の顔が適正露出となるように顔領域の輝度に基づいて露出を決め、かつ顔領域のいずれかにピントが合うように焦点調節制御を行えばよい。
【００２０】
まず、露出について説明する。
顔領域が特定されると、その領域の輝度を画像データから得る。本実施形態では、図６に示すように画像データを１２の領域に分割して各領域の輝度が取得可能である。
以下、画像データから得た輝度と、測光センサ１０４ａの出力から得た輝度とを明確に区別するため、前者を画像輝度、後者を測光輝度と呼ぶ。
【００２１】
１２領域のうち、上記座標データに基づき、顔領域に対応する領域の画像輝度を得る。図７は図５の顔認識結果を用いた例を示し、太線で囲んだ３領域の画像輝度が得られる。さらに、抽出された領域を測光センサ１０４ａの分割測光領域に当てはめ、顔領域に対応する分割測光領域を抽出する。図８は図５の顔認識結果を用いた例を示し、２０の分割測光領域のうち太線で囲んだ３領域が抽出され、それらの領域の画像輝度が判明する。次回の測光では、抽出された分割測光領域の測光輝度を求めればよいことになる。
【００２２】
次に、ミラーダウン後に行われる２駒目の測光に備え、上記抽出された分割測光領域の画像輝度に基づき、測光の制御パラメータとしての測光センサ１０４ａの蓄積時間を求める。ここで、蓄積時間は、高輝度の場合は短く、低輝度ほど長くする必要があるが、通常の測光では予め被写体の輝度が分からないため、蓄積時間を適当な値に設定して蓄積を行い、不適切であれば蓄積時間を変更して再度蓄積を行うという動作を繰り返す。本実施形態では、測光すべき分割測光領域と、その領域に対応する画像輝度が直前の画像データから判明しているため、それに応じて蓄積時間を設定することで、２駒目の測光が少ない蓄積回数、つまり短時間で完了する可能性が高い。
【００２３】
２駒目の測光の後、得られた測光輝度に基づいて露出演算が行われ、露出値（絞り値、露光時間）が決定される。通常は、２０の分割測光領域の測光輝度を加味して露出値が決定されるが、ここでは上記抽出された分割測光領域（図８の例では３領域）の測光輝度のみを加味すればよいので、通常よりも短時間で露出演算が完了する。その後、演算された露出値に基づいて２駒目の撮像が行われる。
【００２４】
このように、直前の撮像データの顔認識結果によって得られた情報に基づいて使用する分割測光領域を決め、その分割測光領域の輝度に基づいて次回の測光における蓄積時間を求め、その蓄積時間で測光を行って測光輝度を取得し、その測光輝度に基づいて露出値を求める処理は、３駒目以降も同様に行われる。これによれば、２駒目以降は測光および露出演算ともに通常よりも短時間で完了するので、被写体輝度の変化に対する追従性に富んだ高速連写を実現できる。しかも、撮像の都度測光センサ１０４ａによる測光を行うので、特許文献１のように最初しか測光を行わないものと比べて輝度変化に対する追従性は高い。
ここで、上記顔認識から蓄積時間設定までの演算処理は、ミラーダウンに同期して行うことができるので、これらの処理が駒速に影響を及ぼすことはない。
【００２５】
次に、連写時の焦点調節について説明する。
連写の２駒目以降においては、直前の画像データにて認識された顔領域に対応する焦点検出領域を抽出する。図９は図５の顔認識結果を用いた例を示し、太線で示す３つの焦点検出領域が抽出されている。ミラーダウン後、上記抽出された焦点検出領域の焦点検出結果を取得し、それらに基づいて焦点調節演算を行ってレンズ駆動量を求め、レンズ駆動を行う。通常は全１３領域の焦点検出結果を加味して焦点調節演算を行うが、ここでは抽出された領域の焦点検出結果のみを加味すればよいので、焦点調節が短時間で終了する。したがって、被写体人物の動きにフォーカスを追従させつつ高速連写が可能となる。また、顔認識および焦点調節演算はミラーダウンに同期して行うことができるので、これらの処理が駒速に影響を及ぼすことはない。
【００２６】
図１０は上記の制御をソフト的に実現するための手順例を示すフローチャートである。
連写モード時に半押しスイッチＳＷ１がオンすると、システム制御部５は、上記撮像準備処理を行い、その後、全押しスイッチＳＷ２がオンすると図３のプログラムを起動する。ステップＳ１，Ｓ２では、改めて測光および露出演算を行い、ステップＳ３ではミラーアップの指示を出す。ステップＳ４でミラーアップが完了するのを待ち、ステップＳ５で上記露出演算の結果に基づいて撮像を行い、得られた画像データをバッファ１５に一時記憶する。
【００２７】
ステップＳ６ではミラーダウンの指示を出し、ステップＳ７で全押しスイッチＳＷ２のオンが継続しているか否かを判定する。否定されると、ステップＳ８でバッファ１５に記憶された各画像データを画像記憶部３に記録し、処理を終了する。
【００２８】
ステップＳ７が肯定されると、ステップＳ９で一時記憶された画像データに対して顔認識処理を行う。ステップＳ１０では顔領域が認識されたか否かを判定し、認識されない場合は、通常の連写を行うべくステップＳ１５に進む。顔が認識された場合はステップＳ１１に進み、顔領域に対応する分割測光領域を抽出するとともに、その領域の画像輝度を取得し、ステップＳ１２では、画像輝度に基づいて次回の測光における蓄積時間を設定する。これらの処理の詳細は、上述した通りである。
【００２９】
ステップＳ１３では、顔領域に対応する焦点検出領域を抽出し、ステップＳ１４でミラーダウン完了を確認すると、ステップＳ１５で焦点検出を行い、ステップＳ１６で焦点調節（焦点調節演算、レンズ駆動）を行う。上述したように、顔領域が認識されている場合は、ステップＳ１３での抽出結果が焦点調節演算に反映される。その後、処理はステップＳ１に戻る。
【００３０】
なお、連写時に撮影の都度顔認識を行うようにしたが、最初の画像データでのみ顔認識を行い、以降に得られた画像データに対しては、最初の顔認識で得た顔パターンをテンプレートとするテンプレートマッチングにより顔の移動を追尾し、その結果を次の測光、露出演算、焦点調節演算に反映させるようにしてもよい。あるいは、顔認識を用いず、テンプレートマッチングのみによって主要被写体と目される物体を追尾するようにしてもよく、この場合は人物撮影以外にも応用可能である。その他、色分布解析、周波数解析、エッジ解析などの画像認識技術を用いて主要被写体を追尾してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態における一眼レフタイプのデジタルカメラの構成図。
【図２】上記カメラの制御ブロック図。
【図３】撮影画面における分割測光領域を示す図。
【図４】撮影画面における焦点検出領域を示す図。
【図５】顔認識結果の一例を示す図。
【図６】画像データに対する輝度検出の分割状況を示す図。
【図７】図５の顔認識結果に基づいて、図６の分割領域から顔領域に対応する領域を抽出した状態を示す図。
【図８】図５の顔認識結果に基づいて、図３の分割測光領域から顔領域に対応する領域を抽出した状態を示す図。
【図９】図５の顔認識結果に基づいて、図４の焦点検出領域から顔領域に対応する領域を抽出した状態を示す図。
【図１０】連写モード時の動作の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３２】
２  画像処理部
５  システム制御部
１０１  メインミラー
１０４ａ  測光センサ
１０６ａ  ＡＦセンサ
１０８  撮像素子
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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