JP2008199461A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体エリアの判断にあたって、信頼性の高い撮像装置を提供する。
【解決手段】画像を撮影した画像データを生成する撮像素子１５やＡ／Ｄ変換部１６と、画像データに基づいて主画像として「顔」を検出し、主画像を表す第１領域６２とこの領域以外の第２領域に撮影画面を分割する主画像検出部５１と、撮影画面を複数の小領域のブロックに分割し、小領域のブロックのうち第１領域６２に含まれる領域の集合である第３領域６３と、小領域のブロックのうち第２領域に含まれる領域の集合である第４領域（顔外エリア）に分割する第１分割部５４と、第３領域（顔エリア）と第４領域（顔外エリア）とで異なるアルゴリズムを適用して測光を行なう測光部５７を備えている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、撮像装置に関し、詳しくは多分割測光を行い、適正露光量を求める撮像装置に関する。

被写体像を適正露光量で撮影するために、従来から、多分割測光による評価測光を行なうことが知られている。例えば、特許文献１には、画面領域を複数に分割した測光枠と、画面領域の所定部であって、分割された測光枠の一つよりも広い範囲を測光する狭域測光枠を備え、複数の測光枠の各測光値から輝度分布を求め、この輝度分布に基づいて、狭域測光枠の位置を変更するようにした測光演算装置が開示されている。
特開２００３−１９８９３４号公報

また、特許文献２には、測光領域を複数の領域に分割して測光を行い、閃光装置が発光していない状態とプリ発光状態で測光を行い、その測光結果の差から各分割領域のプリ発光による被写体反射光を求め、この反射光量に基づいて、閃光装置の調光対象領域を各分割領域から選択するようにした撮像装置が開示されている。
特開２０００−１５５３５８号公報

ところで、最近、画像認識技術が向上し、被写体の特徴部分、例えば、顔などを抽出することが可能となってきている。露出制御用の多分割測光素子の測光エリアは、撮像素子の画素の配列に応じて、水平・垂直方向に分割されている。しかし、顔などの特徴部分の被写体情報は、撮像素子に対して水平・垂直方向に分割された枠内に一致するとは限らない。特徴部分が撮像素子の水平・垂直方向に広がっていない場合、被写体位置と非被写体位置との境界に位置するエリアは被写体エリアとしての信頼度が低い場合があり、最適な演算ができない可能性がある。特に被写体位置と非被写体位置の輝度差が大きい場合には、非被写体の輝度に影響を受け、適正露光とならない可能性がある。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、被写体エリアの判断にあたって、信頼性の高い撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明に係わる撮像装置は、撮影画面を複数の領域に分割して、該分割した領域に対応する画像の明るさに基づいて測光を行なう撮像装置において、上記画像を撮影した画像データを生成する撮像部と、上記画像データに基づいて主画像を検出し、上記主画像を表す第１領域とそれ以外の第２領域に上記撮影画面を分割する主画像検出部と、上記撮影画面を複数の小領域のブロックに分割し、上記小領域のブロックのうち上記第１領域に含まれる領域の集合である第３領域と、上記小領域のブロックのうち上記第２領域に含まれる領域の集合である第４領域に分割する画面分割部と、上記第３領域と上記第４領域とで異なるアルゴリズムを適用して測光を行なう測光部を備える。

第２の発明に係わる撮像装置は、上記第１の発明において、上記主画像検出部は上記画像の中の所定の主被写体を認識し、上記主被写体を多角形に近似した画像を上記主画像とする。
また、第３の発明に係わる撮像装置は、上記第２の発明において、上記主画像は顔画像であり、上記多角形は四角形である。
さらに、第４の発明に係わる撮像装置は、上記第３の発明において、上記画面分割部は、上記四角形の４頂点を通る対角線の交点を直交座標の中心として、上記４頂点のうちその水平方向の座標が上記座標の中心に近い２つの頂点を通る２本の垂直線と上記４頂点のうちその垂直方向の座標が上記座標の中心に近い２つの頂点を通る２本の水平線で囲まれる上記第１領域と、上記４頂点の中心を直交座標の中心として、上記４頂点のうちその水平方向の座標が上記座標の中心から遠い２つの頂点を通る２本の垂直線と上記４頂点のうちその垂直方向の座標が上記座標の中心から遠い２つの頂点を通る２本の水平線で囲まれる領域から上記第１領域を除いた第２−１領域、及び上記画面の中で上記第１領域にも上記第２−１領域にも属さない領域である第２−２領域に分割するものであり、上記第２−１領域及び上記第２−２領域を上記第２領域とする。

さらに、第５の発明に係わる撮像装置は、上記第１の発明において、上記撮像装置は、さらに、上記第３領域と上記第４領域とで異なる評価基準により、上記ブロック毎に測光対象領域を選択するブロック選択部を備え、上記測光部はブロック選択部により選択された上記ブロックに含まれる画像の平均的な明るさ情報に基づいて測光を行なう。
さらに、第６の発明に係わる撮像装置は、上記第５の発明において、上記撮像装置は、さらに、被写体に対して補助光を照射する補助光照射部を備え、上記ブロック選択部は、上記補助光照射部によりプリ発光を行なって撮影したときの上記ブロック内の明るさ情報と、上記補助光を照射しないで自然光のみで撮影したときの上記ブロック内の明るさ情報との差と、所定の評価基準値とを比較し、その比較結果に基づいて上記測光対象領域を選択する。

上記目的を達成するため第７の発明に係わる撮像装置は、複数の画素が二次元方向に配列され、被写体像を光電変換し、画像データとして出力する撮像部と、上記複数の画素の配列方向に沿って分割された測光ブロック上において、上記被写体像の中から主画像を抽出する主画像抽出部から出力される主画像範囲が含まれる主画像の内側エリアを分割する主画像分割部と、上記測光ブロック上において、上記主画像範囲に含まれない主画像外エリアを分割する主画像外分割部を具備する。

第８の発明に係わる撮像装置は、上記第７の発明において、上記測光ブロック上において、上記内側エリアの外側であるが、上記主画像外エリアには含まれない主画像周辺エリアを分割する主画像周辺分割部を具備する。
第９の発明に係わる撮像装置は、上記第７の発明において、上記主画像範囲は、その範囲を頂点位置で表わし、上記内側エリアは、上記主画像範囲の中心に近い水平方向の２点と、垂直方向の２点によって囲まれるエリアである。
第１０の発明に係わる撮像装置は、上記第７の発明において、上記主画像範囲は、その範囲を頂点位置で表わし、上記主画像外エリアは、上記主画像範囲の中心に遠い水平方向の２点と、垂直方向の２点によって囲まれるエリアの外である。

本発明によれば、被写体エリアの判断にあたって、信頼性の高い撮像装置を提供することができる。

以下、図面に従って本発明を適用した撮像装置の一例としてのデジタルカメラを用いて好ましい一実施形態について説明する。このデジタルカメラは、撮影光学系と、この撮影光学系によって結像される被写体像を光電変換する撮像素子と、この撮像素子から出力される画像信号を処理するための画像処理部を備えている。そして、画像処理部によって処理されたデジタル画像データを、レリーズ釦の操作に応じて静止画像の画像データを記録媒体に記録動作を行う。このときの撮像素子から出力される画像信号の取り込み動作（撮像動作）にあたっては、画像信号に基づいて被写体輝度を測光し、適正露光が得られるように絞り、シャッタ、ＩＳＯ感度等の制御を行う。

また、閃光発光装置（ストロボ装置）を内蔵、もしくは閃光発光装置を外付け可能であり、撮影にあたって、事前にプリ発光可能であると共に、必要に応じて閃光発光装置による本発光を行い、適正露光を得ることができる。なお、本明細書における説明にあたっては、「画面」は画像を表す領域を意味し、「画像」は画面に表出される被写体像を意味し、「画像データ」は、画像を電気信号に変換したものを意味する。

図１は、本発明の一実施形態に係わるデジタルカメラの電気回路ブロック図であり、レンズ鏡枠１１内には、撮影光学系のレンズ１２が配置され、レンズ１２は鏡枠制御部２３によって焦点調節（合焦）と焦点距離調節（ズーム）がなされる。また、レンズ１２の光軸上には、絞り１３が配置され、この絞り１３も鏡枠制御部２３によって駆動制御される。

撮影光学系のレンズ１２の光軸上であって絞り１３の後方には、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の二次元撮像素子によって構成される撮像素子１５が配置されている。撮像素子１５は、撮像素子１５上に結像された被写体像を光電変換し、アナログ画像信号を出力する。

撮像素子１５は撮像制御部２２に接続されており、撮像制御部２２はアナログ画像信号を読み出すためのタイミング信号を発生し、このタイミング信号に基づいて撮像素子１５の読み出し用の駆動信号を出力する。撮像素子１５の出力は、ＡＤ変換部１６に接続されており、撮像素子１５から読み出されたアナログ画像信号は、ＡＤ変換部１６によってＡＤ（Analog to Digital）変換が行なわれる。ＡＤ変換部１６の出力は、ＳＤＲＡＭ１７に接続されており、ＳＤＲＡＭ１７は、ＡＤ変換部１６から出力されるデジタル画像データを一時的に記憶する。

ＳＤＲＡＭ１７は、シーケンスコントローラ（以下、「ＣＰＵ」と称す）２１に接続されている。ＣＰＵ２１は、本実施形態にかかわるデジタルカメラ全体の制御を行うものであり、撮像制御部２２、鏡枠制御部２３、ＡＥ制御部２４、ＡＦ制御部２５、ストロボ制御部２６、電源制御部２８、画像処理部３１、不揮発性メモリ３２、内蔵メモリ３３、外部メモリ３４、表示部３５、操作部３６に接続されている。撮像制御部２２は、前述したように、撮像素子１５の読み出し制御を行い、また鏡枠制御部２３は、レンズ１２や絞り１３の駆動制御を行う。

ＡＥ制御部２４は、シャッタや絞り等により露出制御を行い、ＳＤＲＡＭ１７に一時記憶されたデジタル画像データを用に基づいて、画像処理部３１やＣＰＵ２１によって評価演算された値に従い、ＣＰＵ２１を介して、シャッタや絞り等の制御を行う。なお、専用の多分割測光素子を設け、この測光素子の出力に基づいて、被写体輝度を求めても勿論構わない。

ＡＦ制御部２５は、ＳＤＲＡＭ１７に一時記憶されるデジタル画像データを用い、被写体像の高周波成分を抽出し、いわゆるコントラスト法による合焦動作を行う。この抽出された高周波成分に基づいて、ＣＰＵ３１および鏡枠制御部２３を介して、レンズ１２を合焦位置に駆動する。なお、瞳分割測距等、他の焦点検出方式を行っても勿論良い。

ストロボ制御部２６は、ストロボ発光部２７に接続され、ストロボ発光部２７による閃光発光の制御を行う。本実施形態におけるストロボ発光制御部２６は、撮影動作時における閃光発光の他、撮影動作に先立って、事前に発光するプリ発光も可能である。電源制御部２８は、電源回路２９に接続され、デジタルカメラ全体に供給する電源の制御を行う。なお、本実施形態のデジタルカメラにおいては、ストロボ装置を内蔵しているが、外付けのストロボ装置をデジタルカメラ本体から制御するようにしても勿論良い。

画像処理部３１は、ＳＤＲＡＭ１７に一時記憶されたデジタル画像データを処理し、表示部３５にいわゆるスルー画（「ライブビュー」または「電子ビューファインダー」とも言う）表示を行ったり、また内蔵メモリ３３や外部メモリ３４に静止画像の記録を行うための画像処理を行なう。また、後述する、露光制御用の評価演算を行う。不揮発性メモリ３２は、ＣＰＵ２１によるシーケンスコントロールを行なうためのプログラムや、各種調整値を記憶するフラッシュメモリやＥ^２ＰＲＯＭ等のメモリである。

内蔵メモリ３３は、撮影動作に伴って取り込まれた静止画像を記憶するための内部メモリであり、また、外部メモリ３４は静止画像を記憶するための着脱自在のメモリである。表示部３５は、液晶モニタ等で構成され、上述したスルー画表示のほか、デジタルカメラの各種制御値やメニュー設定等の表示や、また、内蔵メモリ３３若しくは外部メモリ３４に記録された静止画像の表示を行う。操作部３６は、レリーズ釦、パワースイッチレバー、コントロールダイヤル等、撮影者がデジタルカメラの各種設定や、撮影動作の指示を行うための部材である。

次に、本発明の実施形態に係わるデジタルカメラの撮影動作について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図２の撮影シーケンスのフローチャートにおいては、測光動作、ストロボの発光制御、露光動作等の主要部について記載し、表示等その他の周知の技術については省略してある。また、このフローチャートはＣＰＵ２１の動作に限らず、周辺回路のハードウエアによる動作も含めて記載してある。

本実施形態におけるデジタルカメラがパワーオンリセットされ、動作状態にある場合において、まず、レリーズ釦が半押し（ファーストレリーズ）から全押し（セカンドレリーズ）操作された否かを判定する（Ｓ１）。判定の結果、レリーズ釦が全押しされた場合には、続いて、定常光測光を行なう（Ｓ３）。定常光測光は、撮像素子１５から読み出されＡＤ変換された画素ごとのデジタル値に基づいて、画像処理部３１によって測光値を求める。測光値としては、撮影画面を水平方向および垂直方向に区切った複数の測光ブロック（測光枠）ごとに、画素データの平均値を使用する。

次に、プリ発光測光を行なう（Ｓ５）。プリ発光測光は、ストロボ制御部２６からストロボ発光部２７に閃光発光指令を出力し、閃光照射時の撮像素子１５の画像信号を読み出し、この読み出された画像信号に基づいて、定常光測光の場合と同様に、複数の測光ブロック毎に、画像処理部３１において求める。

プリ発光測光が終わると、調光制御のためのブロック選択を行う（Ｓ７）。すなわち、撮影時にストロボ発光部２７により閃光発光を行なう場合、適正露光を得るため使用する測光ブロック（測光枠、測光領域）の選択を行なう。選択にあたっては、撮像素子１５から読み出され、ＡＤ変換されたデジタル画像データを用いて、被写体画像の中から特徴部として顔を認識し、顔が含まれる範囲情報を出力するので、この顔の範囲情報、測光ブロック（測光枠）ごとの定常光測光情報、および測光ブロック（測光枠）ごとのプリ発光測光情報を用いて、調光制御のための測光ブロック（測光枠）の選択を行う。詳細は、後述する。

調光制御のためのブロック選択が終わると、続いて、選択ブロックによる発光量演算を行なう（Ｓ９）。ステップ７において、調光制御に使用する測光ブロックが一つ若しくは複数、選択されているので、この選択された測光ブロックの測光値の平均値を基に、ストロボ発光部２７の発光量（ガイドナンバー）を演算により求める。なお、適正露光量を得るためには、測光値の平均値に限らず、適宜、測光値に重み付け等の演算を行なっても、勿論構わない。

ストロボの発光量演算が終わると、次に、露光動作を開始する（Ｓ１１）。露光動作としては、フォーカルプレーン式デジタルカメラの場合には、絞り１３の絞込み動作を行うと共に、シャッタの開放動作を行い、また撮像素子１５の電子シャッタのリセットを解除し、電荷蓄積を開始させる。絞りや機械式シャッタを具備しないデジタルカメラにおいては、撮像素子１５の電子シャッタのリセットを解除すればよい。

露光動作を開始すると、続いて、ストロボ発光を行なう（Ｓ１３）。ストロボ制御部２６は、ステップＳ９において求めた発光量（ガイドナンバー）に基づいて発光時間を制御することにより、適正露光を得る。露光開始から適正露光を得るためのシャッタ速度に対応する露光時間が経過すると、露光終了動作を行う（Ｓ１５）。すなわち、絞りを開放すると共に、シャッタ閉じ動作を行う。また、撮像素子１５から撮像画像の読み出しを開始する。なお、ストロボ発光のタイミングは、露光開始直後でも良いし、また露光終了直前でも、さらにその中間でも良い。

本実施形態においては、レリーズ釦の全押し操作に応じて、ステップＳ１からステップＳ３に進み、定常光測光を開始したが、レリーズ釦の半押し操作に応じて定常光測光を開始し、レリーズ釦の全押し操作に応じてステップＳ１１の露光動作を開始するようにしても構わない。

次に、ステップＳ７の調光制御のためのブロック選択について、図３に示す画像処理部３１のブロック図を用いて説明する。主画像検出部５１は、主画像である顔の属する主画像領域（第１領域）とそれ以外の非主画像領域（第２領域）とに分割してその情報を出力する。この情報出力にあたっては、撮像素子１５から読み出された画像信号に基づくデジタル画像データを用い、撮影領域の中から画像認識技術によって抽出された顔の範囲（位置）情報を基に求める。第１分割部５４は、主画像検出部５１の出力に基づいて、複数の測光ブロックの中で、顔と顔周辺と顔の外の３つの領域に分割する。これらの主画像検出部５１と第１分割部５４の動作については、図４を用いて後述する。

定常光輝度情報記憶部５２は、ステップＳ３において行った定常光測光の測光結果を記憶するためのメモリである。測光結果は、測光ブロックごとに、各測光ブロック内の全画素データの平均値が記憶されている。プリ発光輝度情報記憶部５３は、ステップＳ５において行ったプリ発光測光の測光結果を記憶するためのメモリである。測光結果は、定常光測光の場合と同様に、各測光ブロックごとに、画素データの平均値が記憶されている。

第２分割部５５は、定常測光値とプリ発光測光値を用いて、両者の輝度差に基づいて、複数の測光ブロックについて、選択領域と非選択領域に分割する。この第２分割部５５の動作については、図５乃至図７を用いて後述する。

第１分割部５４の出力と、第２分割部の出力は、調光制御のためのブロック選択部５６に接続されている。このブロック選択部５６は、第１分割部５４の領域分割と第２分割部５５の選択結果を用いて、調光制御するにあたって使用する測光ブロックの選択を行う。詳細は、図８を用いて、後述する。

ブロック選択部５６の出力は、測光部５７に接続されている。測光部５７では、選択された測光ブロックを用いて、調光制御用の輝度値を演算により求める。なお、図３における各ブロックはハードウエアによって実現しても良いが、本実施形態においては、主画像検出部５１、分割部５４、分割部５５、ブロック選択部５６および測光部５７については、ＣＰＵ２１によってソフトウエアで実行する。

次に、主画像検出部５１および第１分割部５４の動作について、図４（Ａ）に示す顔エリア判定のフローチャートを用いて説明するが、先に、測光ブロックについて説明しておく。撮像領域（調光エリア）６０、すなわち撮像素子１５の個々の画像素子に基づくデジタル画像データが出力される領域は、本実施形態においては、図４（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に示すように、水平方向に１２分割され、また垂直方向に１２分割されている。したがって、撮像領域６０は、１２×１２＝１４４の測光ブロックに分割されている。なお、測光ブロック毎に、後述する内側エリアフラグおよび外側エリアフラグがセット可能になっており、初期状態においては、両フラグとも“０”がセットされている。

このような測光ブロックに分割されている本実施形態において、４頂点の調光エリアへの変換を行なう（Ｓ２３）。被写体の特徴部である、顔判定用の画像認識ソフトウエアによって、顔エリアの４頂点の位置を、撮像領域６０上の頂点位置６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄに変換する。これらの４つの頂点位置６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄで囲まれた四角形の内側が、顔の存在する主画像領域（第１領域）６２である。また、頂点位置６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄで囲まれた四角形の外側が、顔が存在することのない非主画像領域（第２領域）である。

４頂点の撮像領域（調光エリア）への変換が終わると、次に、内側頂点の算出を行なう（Ｓ２５）。内側頂点は、前述の４つの頂点位置６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄのうちで、水平方向で内側になる２点と、垂直方向で内側になる２点である。言い換えると、四角形の４頂点位置６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄを通る対角線の交点を直交座標の中心として、４頂点のうちその水平方向の座標が座標の中心に近い２つの頂点と、４頂点のうちその垂直方向の座標が座標の中心に近い２つの頂点である。図４（Ｂ）に示す例においては、水平方向の内側２点は、頂点位置６１ａおよび頂点位置６１ｃであり、また垂直方向内側２点は、頂点位置６１ｂおよび頂点位置６１ｄである。

内側頂点の算出を終えると、続いて、内側エリアの算出を行なう（Ｓ２７）。内側エリア６３は、前述の頂点位置６１ａおよび頂点位置６１ｃをそれぞれ通る垂直線と、頂点位置６１ｂおよび頂点位置６１ｄをそれぞれ通る水平線の内側に含まれる測光ブロックによって構成される領域である。内側エリア６３が求まると、この内側エリア内の測光ブロックのフラグを“１”とする。

次に、外側頂点の算出を行なう（Ｓ２９）。外側頂点は、４つの頂点位置６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄのうちから水平方向で外側になる２点と、垂直方向で外側になる２点である。言い換えると、４頂点の中心を直交座標の中心として、４頂点のうちその水平方向の座標が座標の中心から遠い２つの頂点と、４頂点のうちその垂直方向の座標が座標の中心から遠い２つの頂点である。図４（Ｂ）（Ｃ）に示す例においては、水平方向の外側２点は、頂点位置６１ｂおよび頂点位置６１ｄであり、また垂直方向内側２点は、頂点位置６１ａおよび頂点位置６１ｃである。

外側頂点の算出を終えると、続いて、外側エリアの算出を行なう（Ｓ３１）。外側エリア６６は、頂点位置６１ａおよび頂点位置６１ｃをそれぞれ通る水平線と、頂点位置６１ｂおよび頂点位置６１ｄをそれぞれ通る垂直線の内側に含まれる測光ブロックによって構成される領域である。外側エリア６６が求まると、この外側エリア内の測光ブロックのフラグを“１”とする。

次に、顔エリアの選択を行なう（Ｓ３３）。すなわち、測光ブロックごとに、内側エリアおよび外側エリアの状態から、顔エリア、顔周辺エリア、および顔外エリアの３エリアに分類し、処理する。まず、内側エリアフラグが“１”の場合、すなわち、内側エリア＝１の場合には、顔エリア（第３領域）と判断し、該当測光ブロックについて顔エリアの処理を行なう（Ｓ３５）。なお、図４（Ｄ）においては、顔エリアであることを示すために、測光ブロックに“２”を付与してある。

内側エリアと外側エリアのフラグを判定した結果、内側エリア＝０かつ外側エリア＝１の場合には、顔周辺エリアと判定し、該当測光ブロックについて顔周辺エリアの処理を行なう（Ｓ３７）。なお、図４（Ｄ）においては、顔周辺エリアであることを示すために、測光ブロックに“１”を付与してある。また、内側エリア＝０かつ外側エリア＝０の場合には、顔外エリア（第４領域）と判定し、該当測光ブロックについて顔周辺エリアの処理を行なう（Ｓ３９）。

以上のように、本実施形態の顔エリア判定においては、撮像素子１５の画素の配列方向によって決まる測光ブロックとは、係わりなく決まってしまう主画像領域６２に対して、その頂点位置を利用して、主画像が含まれる顔エリア（第３領域）と、主画像が含まれない顔外エリア（第４領域）とに分割することができる。このため高信頼の評価測光を行なうことができ、また測光ブロック単位で演算を行なうことができることから、高速処理が可能となる。

また、本実施形態においては、画像認識技術によって検出された主画像の存在する領域（主画像領域、第１領域）と主画像の存在しない領域（非主画像領域、第２領域）の２つの領域に分割を行っている。そして、測光ブロック上において、主画像領域が含まれる領域（内側エリア、顔エリア、第３領域）と、非主画像領域であり、且つ外側エリアでもない領域（顔外エリア、第４領域）と、主画像領域と非主画像領域の境界付近領域（顔周辺エリア）の３つの領域に分割して処理している。このため、逆光時等、顔周辺エリアの測光値を処理することにより適正露光を得ることが可能となる。

なお、本実施形態においては、主画像の存在する領域を、４つの頂点６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄを用いて四角形で表したが、これに限らず、三角形でも五角形等の多角形でも良い。また、円や楕円等で主画像の存在する領域が表わされる場合には、多角形に近似すれば、本実施形態と同様にして処理することができる。また、本実施形態においては、主画像として、顔を画像データから抽出したが、これに限らず、例えば、目、鼻、口でもよく、また人物全体でも良い。

次に、第２分割部５５について、図５乃至図７を用いて説明する。第２分割部はステップＳ３における定常光測光の測光値と、ステップＳ５におけるプリ発光測光の測光値とから、測光ブロック毎の測光結果の差の一致度に応じてストロボ発光部２７の調光対象領域の選択を行なう。なお、本実施形態においては、特開２００２−０６２５８０号公報の開示内容とほぼ同様なやり方で、測光ブロックの選択を行なっている。

まず、測光ブロック毎にグループ化を行なう（Ｓ５１）。これは、測光ブロック毎の平均値と閾値を比較し、この閾値との大小に応じて“０”または“１”の判定を行う。例えば、背景が遠く、手前に撮影対象７１の人がおり、逆光となっている場合では、定常光では、図６（Ａ）に示すように、撮影対象７１は暗く、背景は明るい状態となっている。この状態でプリ発光測光を行なうと、手前の撮影対象７１は、ストロボ光を十分反射することから明るく、一方、遠方は十分光が届かないために、相対的に暗くなる。このような状態の下でステップＳ５１のグループ化を行うと、図６（Ｃ）（Ｄ）のようになる。なお、低輝度・低反射光量の測光ブロックのフラグとしては、“０”が付与されるが、図中では、これらの測光ブロックに斜線を施してある。

また、別の例として、例えば、撮影対象者が高反射物の前におり、撮影者の横が遠方になっている場合を想定する。この場合に、定常光測光を行なうと、図７（Ａ）に示すように、撮影対象者と遠方が暗く、撮影者の背後の高反射物が明るいという結果になる。またプリ発光測光を行なうと、図７（Ｂ）に示すように、撮影者の背後の高反射物からの反射光量が強いことから、相対的に、撮影対象者と遠方が暗く、撮影者の背後の高反射物が明るいという結果になる。このような状態の下でステップＳ５１のグループ化を行うと、図７（Ｃ）（Ｄ）のようになる。なお、低輝度・低反射光量の測光ブロックのフラグは、“０”が付与されるが、図中では、これらの測光ブロックに斜線を施してある。

グループ化が終わると、続いて、測光ブロックについて行なったグループの一致度の判定を行う（Ｓ５３）。図６の例では、（Ｃ）と（Ｄ）を比較すると、両者は略正反対となっているので、一致度は低いことになる。一方、図７の例では、（Ｃ）と（Ｄ）を比較すると、両者は略同じであるので、一致度は高いことになる。

図６に示すような、一致度が低い場合には、ステップＳ５５に進み、第１の処理を行なう。第１の処理では、図６（Ｅ）の網掛けの測光ブロックのように、定常光測光の測光結果が暗く、かつプリ発光測光の測光結果が明るい測光ブロックを選択する。これは、背景は遠方にあり、ストロボ光は殆ど撮影対象者７１から戻ってくるだけであることから、定常光測光で暗く、プリ発光測光で明るい部分について、適正露光となるように露光制御を行えば良いからである。

また、図７に示すような一致度が高い場合には、ステップＳ５７に進み、第２の処理を行なう。第２の処理では、図７（Ｅ）の網掛けの測光ブロックのように、全測光ブロックが選択の対象となっている。これは、定常光とプリ発光時で光量は変化していないことから、全測光ブロックを評価の対象にすれば良いからである。

このように、本実施形態における第２分割部５５は、定常光測光値とプリ発光測光値を用いて、調光制御する際に使用する測光ブロックの選択を行なっている。このため、撮像領域の中で、光量バランスを良くすることが可能となる。

なお、第２分割部５５としては、本実施形態のように、定常光とプリ発光時の測光値の一致度に応じて処理を変える以外にも、定常光測光での輝度値の大きさや、プリ発光時の反射光量の大きさ等に応じて、適宜、測光ブロックを選択するようにしても構わない。

次に、調光制御のためのブロック選択部５６における動作について、図８に示すフローチャートを用いて説明する。このブロック選択部５６は、図４を用いて説明した第１分割部５４によって選択された測光ブロックと、図５乃至図７を用いて説明した第２分割部５５によって選択された測光ブロックから、最終的に調光制御を行うために使用する測光ブロックの選択を行なう。

まず、第２分割部５５で選択された測光ブロックを用いて、分割エリア判定を行う（Ｓ６１）。判定の結果、図７に示した例のように、全ての測光ブロックが選択されている場合には、ステップＳ８５に進み、顔エリアの測光ブロックの数が、全測光ブロックの半数より多いか否かの判定を行なう。顔エリアの測光ブロックは、ステップＳ３５（図４）において、顔エリアの処理がなされたブロックである。なお、ステップＳ８５では、測光ブロックの数で比較しているが、顔エリアの面積と調光エリアの比較に基づいて判断しても良い。また、半数以上か否かで判定しているが、これに限らず、全体の１／３、２／５、２／３等の異なる判定レベルで判定するようにしても良い。

ステップＳ８５における判定の結果、顔エリアの数が半数未満であった場合には、測光ブロックとして、全測光ブロックを選択する処理Ｇを行なう（Ｓ８７）。これは、第２分割部５５において、全ブロックを選択するとの判定を行い、また顔エリアが全測光ブロックの半数に満たないことから、顔エリアの占める割合が小さい状況であることから、撮影画面全体におけるストロボ光の光量バランスが良くなるように、全測光ブロックを選択したものである。

ステップＳ８５に戻り、判定の結果、顔エリアのブロック数が半数以上の場合には、測光ブロックとして、顔エリア（内側エリア６３）内の測光ブロックを選択する処理Ｈを行なう（Ｓ８９）。これは、第２分割部５５において、全ブロックを選択するとの判定を行ったが、顔エリアが全測光ブロックの半数以上であり、顔エリアの占める割合が大きい状況であることから、撮影対象である顔が適正露光となることを重視して、顔エリアの測光ブロックを選択したものである。

ステップＳ６１に戻り、判定の結果、図６に示した例のように、部分的に測光ブロックが選択されている場合、若しくは選択エリアがない場合には、ステップＳ６３に進み、測光ブロック毎に、第１分割部５４の判定結果に応じて分岐する。まず、判定対象となる測光ブロックが顔エリア（内側エリア６３）に属すると判定された場合には、次に、その測光ブロックが属する第２分割部５５の判定結果を参照する（Ｓ６５）。

ステップＳ６５の判定結果が選択エリアの場合には、処理Ａを行い、プリ発光時の高反射ブロックの除外を行なう（Ｓ６７）。すなわち、この処理Ａの対象となる測光ブロックは、第２分割部５５の選択領域は、図６（Ｅ）の網掛け部のように、調光制御にあたって考慮するとした測光ブロックであり、また、第１分割部５４では、顔エリアに属すると判定されたブロックである。このため、調光制御にあたって、悪影響を与える高反射物の存在する測光ブロックのみを除外し、他の測光ブロックは調光制御のために使用するようにしている。高反射物か否かの判定は、プリ発光測光時の反射光量が所定の閾値より高いか否かにより行うが、処理Ａの測光ブロックは本来、調光対象とすべきブロックであることから、閾値は十分高いレベルとする。

ステップＳ６５に戻り、判定の結果、非選択エリアの場合には、処理Ｂを行い、定常光測光時に高輝度であり、且つその測光ブロックがプリ発光測光時にも高反射ブロックであった場合には、その測光ブロックを除外する（Ｓ６９）。ここに該当する測光ブロックは、第２分割部５５によって非選択とされていることから、高反射の被写体である可能性がある。そこで、処理Ｂでは、定常光測光時に高輝度であり、プリ発光測光時に高反射であるかの判定を行っている。これによって、高輝度・高反射のメガネや反射の強い髪の毛等に対応する測光ブロックが除外される。

ステップＳ６３に戻り、判定対象となった測光ブロックが顔周辺エリア（内側エリア６３より外側で、外側エリア６６より内側）に属する場合には、ステップＳ７１に進み、第２分割部５５の判定の結果、選択エリアであるか否かの判定を行なう。判定の結果、選択エリアの場合には、プリ発光測光時に高反射であった場合には、測光ブロックとしては除外する処理Ｃを行なう（Ｓ７３）。顔周辺エリアは、撮影者が身に付けている貴金属等の影響を受け易い領域である。このため、プリ発光測光時に高反射であった場合には、測光ブロックとして不適当であるので、除外される、

ステップＳ７１の第２分割部５５における判定結果、非選択エリアである場合には、定常光測光時に高輝度であり、且つプリ発光測光時に高反射であった測光ブロックを除外する処理Ｄを行なう（Ｓ７５）。顔周辺エリアで第２分割部５５の判定が非選択エリアの場合には、顔周辺で背景の光線の影響、すなわち逆光の可能性があることから、処理Ｄを行なっている。なお、処理Ｃおよび処理Ｄでの判定レベルは、処理Ａおよび処理Ｂにおける判定レベルよりも低いものとなっている。これは、顔周辺エリアであることから、調光制御にあたって、顔エリアよりも重要度が低いからである。

ステップＳ６３に戻り、判定の対象の測光ブロックが非顔エリア（外側エリア６６の外側、顔外エリア）であった場合には、ステップＳ６５やＳ７１と同様に、第２分割部５５による選択エリアか否かの判定を行なう（Ｓ７７）。判定の結果、選択エリアの場合には、プリ発光測光時に高反射であった測光ブロックを除外する処理Ｅを行なう（Ｓ７９）。この処理Ｅを行なう場合は、非顔エリアであるが、第２分割部５５では選択エリアであることから、撮影画面の中での光量バランスの観点から、貴金属や髪の毛等、反射光量の多い測光ブロックを除外している。

ステップＳ７７の第２分割部５５における判定結果、非選択エリアであった場合には、選択する測光ブロックのない処理Ｆを行なう（Ｓ８１）。これは、非顔エリアであり、また第２分割部５５においても非選択エリアであることから、調光制御を行うにあたって、測光ブロックとして考慮する必要がないからである。

なお、ステップＳ６３に進んだ場合には、各測光ブロックについて、ステップＳ６３〜ステップＳ８１の処理を繰り返し行い、測光ブロックの全部について処理が終わると、このフローを終了し、元のルーチンに戻る。このあと、前述したように、選択された測光ブロックの測光値を用いた評価演算を行い、シャッタ・絞り・ストロボ等の露出制御を行う。

このように、本実施形態における調光制御のためのブロック選択においては、主画像との位置関係からエリアを分割する第１分割部５４と、定常光測光とプリ発光測光の測光結果から測光ブロックを選択する第２分割部５５の処理結果を用いて、調光制御に使用する測光ブロックを選択している。このため、主画像に対して適正露光とすると共に、ストロボの光量バランスを適切にすることができる。

また、本実施形態における調光制御のためのブロック選択においては、処理Ａ・処理Ｂ等において、高輝度や高反射の測光ブロックを除外するようにしているので、鏡、髪の毛、メガネや貴金属等の高輝度・高反射の影響を受けることなく、被写体に対して適正露光とすることができる。なお、本実施形態においては、高輝度・高反射の測光ブロックのみを除外しているが、これに限らず、低輝度・低反射の測光ブロックを除外することを追加しても良い。

さらに、本実施形態における調光制御のためのブロック選択においては、ステップＳ８５において、顔等の主画像の測光ブロックの数に応じて、処理を変更しているので、主画像の大きさ（面積）に応じて、適切な露光制御・調制御を行うことができる。

以上、述べたように、本発明の実施形態に係わるデジタルカメラにおいては、画像を撮影した画像データを生成する撮像素子１５やＡ／Ｄ変換部１６と、画像データに基づいて主画像として「顔」を検出し、主画像を表す第１領域６２とこの領域以外の第２領域に撮影画面を分割する主画像検出部５１と、撮影画面を複数の小領域のブロックに分割し（本実施形態では、１２×１２に分割）、小領域のブロックのうち第１領域６２に含まれる領域の集合である第３領域（内側エリア、顔エリア）６３と、小領域のブロックのうち第２領域に含まれる領域の集合である第４領域（顔外エリア）に分割する第１分割部５４と、第３領域（顔エリア）と第４領域（顔外エリア）とで異なるアルゴリズム（図８のステップＳ６３における分岐）を適用して測光を行なう測光部５７を備えている。

このように、本実施形態においては、複数ブロックに分割した画面から主画像領域とそれ以外の領域に分割して、それぞれ異なる測光アルゴリズムを適用するようにしている。このため、主画像の領域を精度良く検出できると共に、測光ブロック単位で処理できることから高速で高精度の測光を行うことができる。

また、本発明の実施形態に係わるデジタルカメラにおいては、複数の画素が二次元方向に配列され、被写体像を光電変換し、画像データとして出力する撮像素子１５やＡ／Ｄ変換部１６と、複数の画素の配列方向に沿って分割された測光ブロック（本実施形態では、１２×１２に分割）上において、被写体像の中から主画像を抽出する主画像抽出部から出力される主画像範囲（頂点６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ）が含まれる主画像の内側エリア６３を分割する主画像分割部５１と、測光ブロック上において、主画像範囲に含まれない主画像外エリア（外側エリア６６の外側、顔外エリア、第４領域）を分割する主画像外分割部（第２分割部５５）を備えている。

このように、本実施形態に係わるデジタルカメラおいては、撮像素子１５の画素の配列方向に沿って測光ブロックを分割し、この測光ブロックに合わせて主画像の存在する内側エリア６３と、主画像の存在しない主画像外エリアに分けているので、信頼性の高い評価測光を行なうことができる。また、測光ブロック単位で演算するので、高速処理も可能となる。

さらに、本発明の実施形態に係わるデジタルカメラにおいては、第１分割部５４は、測光ブロック上において、内側エリアの外側であるが、主画像外エリアには含まれない主画像周辺エリア（顔周辺エリア）を分割している（図４のＳ３７）。このため、第１分割部５４は、内側エリア（顔エリア）、主画像周辺エリア（顔周辺エリア）、主画像外エリア（顔外エリア）の３エリアに分割しており、被写体のエリアの信頼度を、この順に判断することにより、信頼性を高めることができる。

本発明の実施形態の説明にあたっては、撮像装置としてデジタルカメラを例に挙げたが、デジタルカメラとしては一眼レフタイプやコンパクトタイプのデジタルカメラ等のいずれでも良く、またこれらのデジタルカメラ以外の専用機に組み込まれるような撮影装置にも本発明を適用できることは勿論である。

本発明の一実施形態に係わるデジタルカメラの電気回路ブロック図である。 本発明の一実施形態に係わるデジタルカメラの撮影動作のフローチャート図である。 本発明の一実施形態における画像処理部のブロック図である。 本発明の一実施形態における顔エリア判定の動作を示す図であり、（Ａ）はフローチャート図であり、（Ｂ）は内側エリア算出時の測光ブロックの状態を示す図であり、（Ｃ）は外側エリア算出時の測光ブロックの状態を示す図であり、（Ｄ）は測光ブロックを３分割した状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係わるデジタルカメラの第２分割判定のフローチャート図である。 本発明の一実施形態に係わるデジタルカメラにおいて、定常光測光およびプリ発光測光を行なう場合の第２分割判定を説明する図である。 本発明の一実施形態に係わるデジタルカメラにおいて、別の例における定常光測光およびプリ発光測光を行なう場合の第２分割判定を説明する図である。 本発明の一実施形態に係わるデジタルカメラの調光制御のためのブロック選択のフローチャート図である。

符号の説明

１１・・・レンズ鏡枠、１２・・・レンズ、１３・・・絞り、１５・・・撮像素子、１６・・・Ａ／Ｄ変換部、２１・・・シーケンスコントローラ（ＣＰＵ）、２２・・・撮像制御部、２３・・・鏡枠制御部、２４・・・ＡＥ制御部、２５・・・ＡＦ制御部、２６・・・ストロボ制御部、２７・・・ストロボ発光部、２８・・・電源制御部、２９・・・電源回路、３１・・・画像処理部、３２・・・不揮発性メモリ、３３・・・内蔵メモリ、３４・・・外部メモリ、３５・・・表示部、３６・・・操作部、５１・・・主画像検出部、５２・・・定常光輝度情報、５３・・・プリ発光輝度情報記憶部、５４・・・第１分割部、５５・・・第２分割部、５６・・・調光制御のためのブロック選択部、５７・・・測光部、６０・・・撮像領域（調光エリア）、６１ａ・・・頂点位置（４頂点のうちの１つ）、６１ｂ・・・頂点位置（４頂点のうちの１つ）、６１ｃ・・・頂点位置（４頂点のうちの１つ）、６１ｄ・・・頂点位置（４頂点のうちの１つ）、６２・・・主画像領域（第１領域）、６３・・・内側エリア（顔エリア、第３領域）、６６・・・外側エリア、７１・・・撮影対象（手前）

Claims (10)

1. 撮影画面を複数の領域に分割して、該分割した領域に対応する画像の明るさに基づいて測光を行なう撮像装置において、
   上記画像を撮影した画像データを生成する撮像部と、
   上記画像データに基づいて主画像を検出し、上記主画像を表す第１領域とそれ以外の第２領域に上記撮影画面を分割する主画像検出部と、
   上記撮影画面を複数の小領域のブロックに分割し、上記小領域のブロックのうち上記第１領域に含まれる領域の集合である第３領域と、上記小領域のブロックのうち上記第２領域に含まれる領域の集合である第４領域に分割する画面分割部と、
   上記第３領域と上記第４領域とで異なるアルゴリズムを適用して測光を行なう測光部と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 上記主画像検出部は上記画像の中の所定の主被写体を認識し、上記主被写体を多角形に近似した画像を上記主画像とすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記主画像は顔画像であり、上記多角形は四角形であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 上記画面分割部は、上記四角形の４頂点を通る対角線の交点を直交座標の中心として、上記４頂点のうちその水平方向の座標が上記座標の中心に近い２つの頂点を通る２本の垂直線と上記４頂点のうちその垂直方向の座標が上記座標の中心に近い２つの頂点を通る２本の水平線で囲まれる上記第１領域と、上記４頂点の中心を直交座標の中心として、上記４頂点のうちその水平方向の座標が上記座標の中心から遠い２つの頂点を通る２本の垂直線と上記４頂点のうちその垂直方向の座標が上記座標の中心から遠い２つの頂点を通る２本の水平線で囲まれる領域から上記第１領域を除いた第２−１領域、及び上記画面の中で上記第１領域にも上記第２−１領域にも属さない領域である第２−２領域に分割するものであり、上記第２−１領域及び上記第２−２領域を上記第２領域とすることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 上記撮像装置は、さらに、上記第３領域と上記第４領域とで異なる評価基準により、上記ブロック毎に測光対象領域を選択するブロック選択部を備え、上記測光部はブロック選択部により選択された上記ブロックに含まれる画像の平均的な明るさ情報に基づいて測光を行なうことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 上記撮像装置は、さらに、被写体に対して補助光を照射する補助光照射部を備え、上記ブロック選択部は、上記補助光照射部によりプリ発光を行なって撮影したときの上記ブロック内の明るさ情報と、上記補助光を照射しないで自然光のみで撮影したときの上記ブロック内の明るさ情報との差と、所定の評価基準値とを比較し、その比較結果に基づいて上記測光対象領域を選択するものであることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 複数の画素が二次元方向に配列され、被写体像を光電変換し、画像データとして出力する撮像部と、
   上記複数の画素の配列方向に沿って分割された測光ブロック上において、上記被写体像の中から主画像を抽出する主画像抽出部から出力される主画像範囲が含まれる主画像の内側エリアを分割する主画像分割部と、
   上記測光ブロック上において、上記主画像範囲に含まれない主画像外エリアを分割する主画像外分割部と、
   を具備することを特徴とする撮像装置。
8. 上記測光ブロック上において、上記内側エリアの外側であるが、上記主画像外エリアには含まれない主画像周辺エリアを分割する主画像周辺分割部を具備することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 上記主画像範囲は、その範囲を頂点位置で表わし、上記内側エリアは、上記主画像範囲の中心に近い水平方向の２点と、垂直方向の２点によって囲まれるエリアであることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
10. 上記主画像範囲は、その範囲を頂点位置で表わし、上記主画像外エリアは、上記主画像範囲の中心に遠い水平方向の２点と、垂直方向の２点によって囲まれるエリアの外であることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。