(57)【要約】【課題】一時的に主要被写体を検出できなくなった場合でも、露出値の急激な変化を抑制することが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、撮像素子による被写体画像内の主要被写体を繰り返し検出する被写体検出手段と、被写体検出手段が主要被写体を検出する毎に主要被写体の領域における第１輝度値を検出する第１輝度値検出手段と、第１輝度値検出手段が第１輝度値を検出する毎に第１輝度値を記憶する記憶手段と、主要被写体の領域よりも広い領域における第２輝度値を繰り返し検出する第２輝度値検出手段と、第１輝度値検出手段により検出された第１輝度値と第２輝度値検出手段により検出された第２輝度値とに基づいて露出制御用の第３輝度値を演算し、被写体検出手段が主要被写体を検出できなかった場合には、記憶された第１輝度値と第２輝度値検出手段により検出された第２輝度値とに基づいて第３輝度値を演算する演算手段とを備える。【選択図】図１
2014216832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子による被写体画像内の主要被写体を繰り返し検出する被写体検出手段と、
前記被写体検出手段が前記主要被写体を検出する毎に、主要被写体の領域における第１輝度値を検出する第１輝度値検出手段と、
前記第１輝度値検出手段が前記第１輝度値を検出する毎に前記第１輝度値を記憶する記憶手段と、
前記主要被写体の領域よりも広い領域における第２輝度値を繰り返し検出する第２輝度値検出手段と、
前記第１輝度値検出手段により検出された前記第１輝度値と、前記第２輝度値検出手段により検出された前記第２輝度値とに基づいて、露出制御用の第３輝度値を演算する演算手段とを備え、
前記演算手段は、前記被写体検出手段が主要被写体を検出できなかった場合には、前記記憶された第１輝度値と前記第２輝度値検出手段により検出された前記第２輝度値とに基づいて前記第３輝度値を演算することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記記憶手段は、所定条件が満たされたとき、前記記憶した前記第１輝度値をクリアし、
前記演算手段は、前記被写体検出手段が主要被写体を検出できず、且つ、前記記憶された第１輝度値がクリアされていた場合には、前記第２輝度値検出手段により検出された前記第２輝度値に基づいて前記第３輝度値を演算することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記記憶手段は、前記所定条件として、前記第２輝度値検出手段により検出された直近の前記第２輝度値と前回の前記第２輝度値との差が所定のしきい値を上回ったとき、前記記憶した前記第１輝度値をクリアすることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の撮像装置において、
前記記憶手段は、前記所定条件として、前記被写体検出手段が主要被写体を検出できなくなってから所定期間が経過したとき、前記記憶した前記第１輝度値をクリアすることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子による被写体画像内の動き量を繰り返し検出する動き量検出手段を備え、
前記記憶手段は、前記所定条件として、前記動き量検出手段により検出された直近の前記動き量と前回の前記動き量との差が所定のしきい値を上回ったとき、前記記憶した前記第１輝度値をクリアすることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一項に記載の撮像装置において、
主要被写体が前記撮像素子の撮像範囲から外れたか否かを判定する判定手段を備え、
前記記憶手段は、前記所定条件として、前記判定手段により主要被写体が前記撮像素子の撮像範囲から外れたと判定されたとき、前記記憶した前記第１輝度値をクリアすることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記被写体検出手段は、主要被写体として顔を検出することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、顔測光枠から取得される輝度値（測光値）に対して画面全体の輝度値よりも大きな重み付けをして、その顔の輝度値を適正露出にする制御が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４９７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術には、一時的に顔を検出できなくなったとき、露出が急激に変化してしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の撮像装置は、被写体を撮像する撮像素子と、前記撮像素子による被写体画像内の主要被写体を繰り返し検出する被写体検出手段と、前記被写体検出手段が前記主要被写体を検出する毎に、主要被写体の領域における第１輝度値を検出する第１輝度値検出手段と、前記第１輝度値検出手段が前記第１輝度値を検出する毎に前記第１輝度値を記憶する記憶手段と、前記主要被写体の領域よりも広い領域における第２輝度値を繰り返し検出する第２輝度値検出手段と、前記第１輝度値検出手段により検出された前記第１輝度値と、前記第２輝度値検出手段により検出された前記第２輝度値とに基づいて、露出制御用の第３輝度値を演算する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記被写体検出手段が主要被写体を検出できなかった場合には、前記記憶された第１輝度値と前記第２輝度値検出手段により検出された前記第２輝度値とに基づいて前記第３輝度値を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、一時的に主要被写体を検出できなくなった場合でも、露出の急激な変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】制御装置４が実行するスルー画表示処理のフローチャートである。
【図３】図２のステップＳ２２０で呼び出される顔輝度値継続判定処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置１は、いわゆるレンズ一体型のデジタルカメラである。制御装置４は、撮影光学系２により結像された被写体像を、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子３により撮像してデジタル画像データを作成し、背面モニタ５に表示したり、不図示の記憶媒体に記憶したりする。
【０００９】
制御装置４は、不図示のマイクロコンピュータおよびその周辺回路を含む装置であり、不揮発性の記憶媒体であるＲＯＭ６に予め記憶された制御プログラムを読み込んで実行することにより、撮像装置１の全体を制御する。この制御プログラムは、揮発性の記憶媒体であるＲＡＭ７を一時的な作業領域として使用する。背面モニタ５は、例えば液晶パネル等を有する表示装置であり、撮像装置１の筐体の背面に設けられている。
【００１０】
次に、撮像装置１によるライブビュー機能（スルー画の表示機能）について説明する。撮像装置１はいわゆるライブビュー機能を有している。制御装置４は、所定期間（例えば６０分の１秒）ごとに撮像を行ってスルー画を作成し、作成したスルー画を背面モニタ５に表示する。制御装置４は、スルー画の作成に際して露出制御を行い、環境光の変化に追従してスルー画が適正露出に保たれるようにする。
【００１１】
図２は、制御装置４が実行するスルー画表示処理のフローチャートである。スルー画表示処理は、制御装置４がＲＯＭ６から読み込んで実行する制御プログラムに含まれている。まずステップＳ１００において制御装置４は、スルー画表示処理で使用する顔検出フラグを０に初期化する。
【００１２】
ステップＳ１１０で制御装置４は、撮像素子３により被写体像を撮像し、その撮像信号からスルー画を作成して背面モニタ５に表示させる。続くステップＳ１２０で制御装置４は、ステップＳ１１０で取得した撮像信号に基づいて、撮影画面全体の光量を測定する。ここで測定された画面全体の光量（輝度）を、全体輝度値と称する。
【００１３】
次に制御装置４はステップＳ１３０で、ステップＳ１１０で取得した撮像信号に基づいて、撮影画面に含まれる人物の顔の位置および範囲を検出する。制御装置４は、例えば周知のパターンマッチング等の技術を利用して顔を検出する。ステップＳ１４０で制御装置４は、ステップＳ１３０において顔の検出に成功したか否かを判定する。
【００１４】
顔の検出に成功した場合にはステップＳ１５０に進み、顔検出フラグに１を設定する。そしてステップＳ１６０で、撮影画面全体のうち検出した顔の範囲で光量を測定する。ここで「顔の範囲」とは、例えば検出された顔に外接する矩形の領域であってもよいし、検出された顔の輪郭で表される領域であってもよい。ここで測定された顔の範囲における光量を、顔輝度値と称する。そして、ステップＳ１７０で制御装置４は、ＲＡＭ７にステップＳ１６０で取得した顔輝度値を記憶させる。なお制御装置４は、ＲＡＭ７に顔輝度値が既に記憶されている場合、その古い顔輝度値を、ステップＳ１６０で取得した最新の顔輝度値で更新する。
【００１５】
ステップＳ１８０で制御装置４は、直近のステップＳ１２０で取得された最新の全体輝度値と、直近のステップＳ１６０で取得された最新の顔輝度値とに基づいて、露出制御用の制御輝度値を演算する。制御輝度値は、例えば全体輝度値と顔輝度値の加重平均であり、顔輝度値の影響が全体輝度値よりも大きくなるように重み付けされている。これは、撮影範囲に顔が含まれている場合に、少なくともその顔が白飛びや黒つぶれで視認し難くなるのを防ぐためである。
【００１６】
ステップＳ１９０で制御装置４は、ステップＳ１８０で演算した制御輝度値に基づいて露出制御を行い、ステップＳ２００に進む。露出制御は、例えば制御輝度値に対する適正露出が得られるように絞り値、シャッタースピード、撮像素子３のゲイン等を設定する制御である。
【００１７】
他方、制御装置４がステップＳ１４０において顔検出に失敗したと判定した場合、制御装置４は処理をステップＳ２１０に進める。ステップＳ２１０において制御装置４は、顔検出フラグが１であるか否かを判定する。顔検出フラグが１であった場合、制御装置４は処理をステップＳ２２０に進める。
【００１８】
ステップＳ２２０で制御装置４は、後述する顔輝度値継続判定処理を実行する。顔輝度値継続判定処理において制御装置４は、顔輝度値に基づく露出制御を継続するか否かを判定する。顔輝度値に基づく露出制御を継続すると判定した場合、ステップＳ２３０で肯定判定がなされ、制御装置４は処理をステップＳ２４０に進める。
【００１９】
ステップＳ２４０において制御装置４は、直近のステップＳ１２０で取得された最新の全体輝度値と、ＲＡＭ７に記憶されている顔輝度値とに基づいて、露出制御用の制御輝度値を演算する。具体的な演算内容についてはステップＳ１８０と同様である。そして、ステップＳ１９０に進み、ステップＳ２４０で演算した制御輝度値に基づいて露出制御を行い、ステップＳ２００に進む。
【００２０】
ステップＳ２１０において顔検出フラグが０であった場合、制御装置４は処理をステップＳ２６０に進める。ステップＳ２６０で制御装置４は、直近のステップＳ１２０で取得した最新の全体輝度値のみに基づいて露出制御を行い、ステップＳ２００に進む。ここで行われる露出制御は、ステップＳ１２０で測定された撮影画面全体の光量のみに基づくものであり、撮影画面における顔の存在は考慮されない。
【００２１】
顔輝度値継続判定処理において、顔輝度値に基づく露出制御を継続しないと判定した場合、ステップＳ２３０で否定判定がなされ、制御装置４は処理をステップＳ２５０に進める。ステップＳ２５０において制御装置４は、顔検出フラグに０を設定すると共に、ＲＡＭ７に顔輝度値が記憶されている場合にはその顔輝度値をクリアする。そしてステップＳ２６０に進み、制御装置４は、直近のステップＳ１２０で取得した最新の全体輝度値のみに基づいて露出制御を行い、ステップＳ２００に進む。
【００２２】
ステップＳ２００において制御装置４は、スルー画の表示を終了するか否かを判定する。例えば撮像装置１の電源がオフされた場合や、撮影画像を再生する再生モードに遷移する場合など、スルー画の表示を終了する場合には、図２に示したスルー画表示処理を終了する。それ以外の場合、制御装置４は処理をステップＳ１１０に進め、ステップＳ１１０〜Ｓ２００の処理を繰り返し実行する。
【００２３】
図３は、図２のステップＳ２２０で呼び出される顔輝度値継続判定処理のフローチャートである。まずステップＳ３００で制御装置４は、直近の全体輝度値と前回の全体輝度値との差（すなわちフレーム間の全体輝度値の差）が所定のしきい値を越えるか否かを判定する。換言すると、制御装置４は、フレーム間の全体輝度値の変化量が所定のしきい値を越えるか否かを判定する。この変化量が所定のしきい値を上回る場合、制御装置４は処理をステップＳ３４０に進め、顔輝度値の利用を継続すべきでないと判定する。他方、変化量が所定のしきい値以下であった場合、制御装置４は処理をステップＳ３１０に進める。
【００２４】
ステップＳ３１０で制御装置４は、最後に顔検出に経過してから所定期間（例えば３秒）が経過したか否かを判定する。換言すると、制御装置４は、顔を検出できなくなってから所定期間が経過したか否かを判定する。所定期間が経過している場合、制御装置４は処理をステップＳ３４０に進め、顔輝度値の利用を継続すべきでないと判定する。他方、所定期間が経過していなかった場合、制御装置４は処理をステップＳ３２０に進める。
【００２５】
ステップＳ３２０で制御装置４は、直近の撮像により得られた撮像信号における撮影画面内の動き量と、前回の撮像により得られた撮像信号における撮影画面内の動き量との差（すなわちフレーム間の動き量の差）が所定のしきい値を越えるか否かを判定する。換言すると、制御装置４は、フレーム間の全体輝度値の変化量が所定のしきい値を越えるか否かを判定する。なお、図２では明記していないが、制御装置４は、ステップＳ１１０での撮像ごとに、撮影画面内の動き量を繰り返し検出している。動き量の変化量が所定のしきい値を上回る場合、制御装置４は処理をステップＳ３４０に進め、顔輝度値の利用を継続すべきでないと判定する。他方、変化量が所定のしきい値以下であった場合、制御装置４は処理をステップＳ３３０に進める。ステップＳ３３０で制御装置４は、顔輝度値に基づく露出制御を継続すべきである、と判定する。
【００２６】
次に、以上に説明したスルー画表示処理が実行されているときの、撮像装置１の具体的な動作例について説明する。
【００２７】
（１）撮影画面に顔が含まれていない場合
例えば風景を撮影している場合など、撮影画面に顔が含まれていない場合、ステップＳ１３０における顔検出は常に失敗する。従って、ステップＳ１４０では常に否定判定がなされる。また、顔検出フラグは０のまま変化しないので、ステップＳ１４０の次に進むステップＳ２１０でも、常に否定判定がなされる。これにより、制御装置４はステップＳ１１０〜Ｓ１４０、Ｓ２１０、Ｓ２６０、Ｓ２００の順に処理を繰り返す。つまり、撮像およびスルー画の表示と、画面全体の測光結果である全体輝度値に基づく露出制御とを繰り返し実行する。
【００２８】
（２）撮影画面に顔が含まれ、常にその検出に成功する場合
顔の検出に失敗することがないと仮定すると、ステップＳ１４０では常に肯定判定がなされる。この場合、制御装置４はステップＳ１１０〜Ｓ２００の順に処理を繰り返す。つまり、撮像およびスルー画の表示と、画面全体の測光結果である全体輝度値および顔領域の測光結果である顔輝度値から演算された制御輝度値に基づく露出制御とを繰り返し実行する。
【００２９】
（３）撮影画面に顔が含まれ、一時的にその検出に失敗した場合
撮影画面に含まれる顔は、例えば顔が横を向いたり、光源からの光の量が急激に変化して顔が白飛び・黒つぶれしてしまった場合に、検出できなくなることがある。顔の検出に失敗した要因がそのような一時的な問題によるものであるなら、例えば顔の向きが元に戻ったり、露出制御により顔の白飛び・黒つぶれが解消されることで、再度顔を検出できるようになる。例えば毎秒６０フレームでスルー画を表示している場合、その中の数フレーム〜十数フレームだけ顔を検出できなくても、またすぐに顔を検出できるようになる可能性が高い。
【００３０】
そこで制御装置４は、最近まで顔の検出に成功していた（顔検出フラグが１である）にも関わらず顔が検出できなくなった場合に、その検出できなくなった要因が一時的なものであるか否かを、ステップＳ３１０、Ｓ３２０（図３）で調べる。そして、顔検出に失敗した要因が一時的なものであると判断した場合には、直近の顔測光結果（ＲＡＭ７に記憶した顔輝度値）を、あたかも顔検出に成功したかのように用いて、顔検出に成功した場合と同様の露出制御を行う（ステップＳ２３０、Ｓ２４０、Ｓ１９０）。
【００３１】
また、顔検出の失敗が一時的なものでないと判断した場合（ステップＳ３１０、Ｓ３２０）や、画面全体の輝度が大きく変化して過去の顔輝度値を利用することがそぐわないと判断した場合（ステップＳ３００）には、顔検出フラグを０に設定すると共にＲＡＭ７に記憶されている顔輝度値をクリアし、顔領域等を考慮しない、画面全体の測光結果である全体輝度値に基づく露出制御を実行するようになる。
【００３２】
上述した第１の実施の形態による撮像装置によれば、次の作用効果が得られる。
（１）制御装置４は、撮像素子３による被写体画像内の顔を繰り返し検出し、顔を検出する毎に、顔の領域における顔輝度値を検出してＲＡＭ７に記憶させる。制御装置４は、顔輝度値と、主要被写体の領域よりも広い領域である撮影画面全体領域における全体輝度値とに基づいて露出制御用の制御輝度値を演算するが、顔を検出できなかった場合には、ＲＡＭ７に記憶された顔輝度値と、直近の全体輝度値とに基づいて制御輝度値を演算する。このようにしたので、一時的に顔を検出できなくなった場合でも、露出の急激な変化を抑制することができる。
【００３３】
（２）制御装置４は、所定条件が満たされたとき、ＲＡＭ７に記憶した顔輝度値をクリアする。制御装置４は、顔を検出できず、且つ、ＲＡＭ７に記憶した顔輝度値がクリアされていた場合には、全体輝度値に基づいて露出制御を行う。このようにしたので、顔を一時的でなく長期的に検出できなくなった場合には、全体輝度値に基づく露出制御に速やかに移行することができ、露出制御の追従性が向上する。
【００３４】
（３）制御装置４は、所定条件として、直近の全体輝度値と前回の全体輝度値との差が所定のしきい値を上回ったとき、ＲＡＭ７に記憶した顔輝度値をクリアする。このようにしたので、画面全体の輝度値の大きな変化にも速やかに対応することができ、露出制御の追従性が向上する。
【００３５】
（４）制御装置４は、前記所定条件として、顔を検出できなくなってから所定期間が経過したとき、ＲＡＭ７に記憶した顔輝度値をクリアする。このようにしたので、露出制御の追従性が向上する。
【００３６】
（５）制御装置４は、所定条件として、撮像素子３による被写体画像内の直近の動き量と前回検出された動き量との差が所定のしきい値を上回ったとき、ＲＡＭ７に記憶した顔輝度値をクリアする。このようにしたので、露出制御の追従性が向上する。
【００３７】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
【００３８】
（変形例１）
上述した実施形態では、主要被写体として人間の顔を検出し、顔の輝度値と画面全体の輝度値とを用いた露出制御を行うように撮像装置を構成していたが、主要被写体として、人間の顔以外のものを検出するようにしてもよい。また、画面全体の輝度値の代わりに、顔を含む顔より広い範囲の輝度値を用いてもよい。例えば、顔に外接する矩形を上下左右に所定の長さだけ拡張し、その拡張した矩形の範囲における輝度値を、上述した全体輝度値として用いるようにしてもよい。
【００３９】
（変形例２）
上述した実施形態では、顔輝度値継続判定処理において、３つの条件（ステップＳ３００、Ｓ３１０、Ｓ３２０）のいずれかが満たされた場合に顔輝度値に基づく露出制御を継続しないようになっていた。つまり、３つの条件がいずれも満たされなかった場合に、顔輝度値に基づく露出制御を継続していた。顔輝度値継続判定処理の内容は、このようなものに限定されない。例えば、顔輝度値継続判定処理において、上述した３つの条件のうち１つだけを調べるようにしてもよいし、これら３つの条件とは異なる別の条件を調べるようにしてもよい。
【００４０】
上記３つの条件とは異なる条件の例を挙げると、目的とする被写体（顔）が撮影画面から出て行ったか否か、という条件が考えられる。撮影対象とする人物が撮像素子３の撮影範囲（画角）から外れてしまった場合には、その後待っていたとしても、再度顔検出に成功することはないと考えられる。そこで、顔輝度値継続判定処理において、主要被写体が撮像素子３の撮像範囲から外れたか否かを判定し、主要被写体が前記撮像素子の撮像範囲から外れたと判定された場合には、顔輝度値の利用を継続すべきでないと判定すればよい。
【００４１】
なお、主要被写体が撮像素子３の撮像範囲から外れたか否かを判定する方法としては、例えば過去に検出した顔の位置の履歴を保持して顔の移動軌跡を追跡し、顔が撮影範囲の外に向かっていることを検出する方法や、撮影範囲の端部において顔の検出に失敗した場合には顔が撮影範囲から出たと推定する方法を用いればよい。
【００４２】
（変形例３）
上述した実施形態では、スルー画を背面モニタ５に表示していたが、例えば電子ビューファインダーなど、これ以外の表示装置にスルー画を表示してもよい。また、撮像素子３により出力された撮像信号を用いて測光を行っていたが、撮像素子３とは別に測光センサを設け、その測光センサを用いて測光を行ってもよい。
【００４３】
（変形例４）
上述した実施形態では、スルー画の表示における露出制御について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されない。例えば動画撮影時や、静止画の連続撮影時に、図２で説明したような露出制御を行うことも可能である。
【００４４】
（変形例５）
上述した実施形態では、レンズ一体型のデジタルカメラに本発明を適用した例について説明したが、本発明はレンズ交換型のいわゆる一眼レフレックスカメラや、クイックリターンミラーを持たないレンズ交換型のデジタルカメラ等に適用することもできる。
【００４５】
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４６】
１…撮像装置、２…撮影光学系、３…撮像素子、４…制御装置、５…背面モニタ、６…ＲＯＭ、７…ＲＡＭ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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