JP2009053300A - 自動合焦機能を有する撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】煩わしい操作や複雑な仕様を気にする必要がなく、AF機能の使い勝手を向上し、レリーズ釦を半押しすることなく一気に押して撮影された場合においても、被写体に合焦していない失敗写真を撮影してしまうことがない撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明の撮像装置は、複数のレンズ(群)から構成され被写体からの光学的信号を集光する光学系1と、前記集光された光学的信号を電気信号に変換する撮像素子2と、前記複数のレンズ(群)の少なくとも一つを駆動する駆動手段4と、被写体に含まれる人物の顔情報を検出する顔検出手段5と、前記顔検出手段5の出力情報が変化した場合に前記駆動手段4を動作させ、前記光学的信号を前記撮像素子2に合焦させる制御手段8と、を有する、ことを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明はオートフォーカス(以下、AFと略す)機能を有する撮像装置に関し、特に被写体(人物)の顔情報を検出する顔検出技術によってAF機能の使い勝手を向上した撮像装置に関する。
近年のデジタルカメラは、AF機能を有し、撮影者がレリーズ釦を半押しすることでAF機能が動作するものがほとんどである。AF機能は、カメラが自動的にAF枠内の被写体にピントを合わせる(合焦させる)機能であって、カメラ撮影の初心者にとっては、簡単に撮影ができる便利な機能である。
なお、レリーズ釦は半押し・全押しの二段階の操作が可能であって、レリーズ釦を半押しすることによってAF機能が動作し、レリーズ釦を全押しすることによって撮影が行われるのが通例である。
また、AF枠はその内側に捉えられた被写体に対してAF機能を動作させることを示す枠であって、画面中央に固定される場合と、画面上の9箇所程度から選択できる場合がある。
特許文献1では、このAF機能をより使い易くするために、以下の技術を開示している。すなわち、AF枠を移動させることができないモードから、AF枠を移動させることができるモードに切り替えた場合には、レリーズ釦を半押しする前はAF機能が動作しない設定であっても、レリーズ釦を半押しする前からAF機能が動作する設定へと自動的に切り替えることによって、AF枠を移動させることができるモードでは、常にAF枠を合わせた被写体に合焦させる。
その結果、レリーズ釦を半押しする前からAF機能を動作させても、AF枠を移動させることができるモード以外では消費電力を低減することが可能となり、撮影可能枚数を増やすことができる技術である。
特開2006−30370号公報
しかしながら、特許文献1に開示される技術では、レリーズ釦を半押しする前からAF機能を動作させるか否かの設定と、AF枠を移動させることができるか否かのモードの関係によって、レリーズ釦を半押しする前からAF機能を動作させるか否かが決定される。
そのため、レリーズ釦を半押しする前からAF機能を動作させるか否かの設定と、AF枠を移動させることができるか否かのモードの組み合わせによってAF機能の動作が変化することになる。
従って、AF枠を移動させることができないモードから、AF枠を移動させることができるモードに切り替えた場合には、レリーズ釦を半押しする前はAF機能が動作しない設定であっても、撮影者の意図に関係なく自動的に、レリーズ釦を半押しする前からAF機能が動作する設定に切り替わるために、仕様が複雑で操作が煩わしいという課題がある。
本発明は、AF機能を動作させるにあたり、被写体(人物)の顔情報を検出する技術を利用することに特徴を有する。すなわち、検出される人物の顔情報をAF機能動作開始のトリガー信号として使用することで、顔情報に変化が生じたと判断したときにAF機能の動作が開始される。
そのため、特許文献1のような煩わしい操作や複雑な仕様を気にする必要がなく、AF機能の使い勝手を向上した撮像装置を提供することができる。
また、カメラの使い方に不慣れな撮影者には、レリーズ釦を半押しすることでAF機能を動作させることを知らず、レリーズ釦を半押しすることなく一気に押して撮影してしまう撮影者も少なくない。その結果、被写体に合焦していない失敗写真を撮影してしまうという課題がある。
本発明によれば、顔認識エンジンによる顔情報が変化した瞬間から自動的にAF動作を開始できることになり、レリーズ釦を半押ししてAFするという概念を知らない撮影者が、いきなりレリーズ釦を全押ししてしまったとしても、ピンボケ写真のような失敗写真を撮影してしまうことがなく、また、撮影時間の短縮にも貢献する撮像装置を提供することができる。
前記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、複数のレンズ(群)から構成され被写体からの光学的信号を集光する光学系と、前記集光された光学的信号を電気信号に変換する撮像素子と、前記複数のレンズ(群)の少なくとも一つを駆動する駆動手段と、被写体に含まれる人物の顔情報を検出する顔検出手段と、前記顔検出手段の出力情報が変化した場合に前記駆動手段を動作させ、前記光学的信号を前記撮像素子に合焦させる制御手段と、を有する、ことを特徴とする。
これによって、煩わしい操作や複雑な仕様を気にする必要がなく、AF機能の使い勝手を向上することができる。
また、レリーズ釦を半押しすることなく一気に押して撮影された場合においても、被写体に合焦していない失敗写真を撮影してしまうことがなく、撮影時間の短縮にも貢献し、常時AF機能を動作させるいわゆるコンティニュアスAF機能に比して大幅に消費電力を削減できるという本発明に共通の効果を奏する。
また、本発明の撮像装置は、被写体の画像を表示する表示手段を、さらに有し、前記制御手段は、前記駆動手段を動作させ前記光学的信号が前記撮像素子に合焦したときに、前記表示手段に前記光学的信号が前記撮像素子に合焦したことを示す表示を行う、ことを特徴としてもよい。
これによって、撮影者は、光学的信号が撮像素子に合焦したことを知ることができる。
本発明によれば、顔検出手段の情報をAF機能動作開始のトリガー信号として使用することで、検出された顔の情報に変化が生じたと判断したときにAF機能の動作が開始される。
そのため、煩わしい操作や複雑な仕様を気にする必要がなく、AF機能の使い勝手を向上した撮像装置を提供することができる。
また、レリーズ釦を半押しすることなく一気に押して撮影された場合においても、被写体に合焦していない失敗写真を撮影してしまうことがない撮像装置を提供することができる。さらに、撮影時間の短縮にも貢献し、常時AF機能を動作させるいわゆるコンティニュアスAF機能に比して大幅に消費電力を削減できる。
また、被写体の画像を表示する表示手段をさらに有し、表示手段に光学的信号が撮像素子に合焦したことを示す表示を行うことで、撮影者は光学的信号が撮像素子に合焦したことを知ることができる。
以下、本発明に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラについて、図1〜図3を用いて説明する。
(実施の形態)
実施の形態では、検出される被写体の顔情報の変化を、AF機能動作開始のトリガー信号として使用する場合を説明する。
1.構成
図1は、実施の形態1に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。実施の形態1に係るデジタルカメラは、レンズ鏡筒1、撮像素子2、撮像素子駆動手段3、レンズ駆動手段4、顔検出手段5、A/D(アナログ/デジタル)変換手段6、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)7、CPU(Central Processing Unit)8、画像信号処理手段9、表示手段10、メモリカード11、レリーズ釦12・電源釦13・撮影モード選択手段14を含む操作部15、角速度センサー16、A/D変換手段17、手ぶれ検出信号処理手段18、AF信号処理手段19、設定情報記憶手段26で構成される。なお、操作部15には、図示の構成以外の操作釦類も含まれるが、説明を省略する。
レンズ鏡筒1は、被写体の光学画像を撮像素子2に結像させる。図2は、レンズ鏡筒1の構成を示す断面図である。レンズ鏡筒1は、ズームレンズユニット20、シャッタユニット21、アイリスユニット22、手ぶれ補正レンズユニット23、フォーカスレンズユニット24、フォーカスレンズモータ25で構成され、フォーカスレンズユニット24を光軸A−A’方向へ駆動させる駆動機構を有している。ここで、光軸A−A’のA側が被写体側、A’側が撮像素子2側である。なお、レンズ鏡筒1には、図示の構成以外の構成要素も含まれるが、説明を省略する。
ズームレンズユニット20は、光軸A−A’方向に駆動させることが可能であり、画角を変えるためのユニットである。ズームレンズユニット20は、モータなどのアクチュエータで駆動される構成でも、撮影者が手で駆動する構成でも構わない。実施の形態に係るデジタルカメラでは、撮影者が手で駆動する構成とする。
シャッタユニット21は、シャッタスピードに応じて被写体からの光学的信号を所定の時間だけ撮像素子2に入射させるユニットであり、これによって露光時間を制御することができる。アイリスユニット22は、撮像素子2に入射する被写体からの光学的信号の量を調節するユニットであり、これによって露光量を制御することができる。シャッタユニット21とアイリスユニット22によって、撮影時の露出(露光時間と露光量)を被写体の状況に合わせて適切に制御することができる。
手ぶれ補正レンズユニット23は、角速度センサー16で検出された手ぶれ検出信号を基に、光軸A−A’と垂直な面内で撮影者の手ぶれを補正する方向に手ぶれ補正レンズ23aを駆動することで手ぶれ補正を行う。フォーカスレンズユニット24は、フォーカスレンズ24aを保持し、被写体の光学的信号を撮像素子2に合焦させるために駆動されるユニットである。フォーカスレンズモータ25は、フォーカスレンズユニット24を光軸A−A’方向に駆動するモータであり、レンズ駆動手段4からの制御信号によって駆動される。
撮像素子2は、レンズ鏡筒1を介して入射する被写体の光学的信号を電気信号(アナログ信号)に変換して出力する。実施の形態に係るデジタルカメラでは、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサーで構成するものとする。撮像素子駆動手段3は、CPU8からの制御信号を基に、撮像素子2を駆動する。レンズ駆動手段4は、CPU8からの制御信号を基に、シャッタユニット21、アイリスユニット22、手ぶれ補正レンズユニット23、フォーカスレンズモータ25を駆動する。
A/D変換手段6は、撮像素子2から出力された電気信号(アナログ信号)を、画像信号(デジタル信号)に変換する。SDRAM7は、A/D変換手段6によって変換された画像信号を格納する。SDRAM7に格納された画像信号は、画像信号処理手段9によって表示データに変換され、表示手段10へ出力される。
顔検出手段5は、SDRAM7に格納された画像信号から、被写体(人物)の顔の位置、大きさ、個数などを算出し、その算出結果をCPU8へ出力する。
CPU8は、撮像素子駆動手段3、レンズ駆動手段4、顔検出手段5、画像信号処理手段9、操作部15、手ぶれ検出信号処理手段18、AF信号処理手段19、設定情報記憶手段26と接続されている。CPU8は、操作部15から出力された制御信号が入力されると、撮像素子駆動手段3、レンズ駆動手段4、顔検出手段5、画像信号処理手段9、手ぶれ検出信号処理手段18、AF信号処理手段19を動作させるための制御信号を出力する。なお、CPU8が制御を行うブロックには、図示の構成以外の構成要素も含まれるが、説明を省略する。
画像信号処理手段9は、SDRAM7に格納された画像信号を表示データに変換して表示手段10へ出力する。また、画像信号処理手段9は、SDRAM7に格納された画像信号を記録データに変換してメモリカード11へ出力する。表示手段10は、画像信号処理手段9から出力された表示データを表示する。実施の形態に係るデジタルカメラでは、LCD(Liquid Crystal Display)で構成するものとする。メモリカード11は、画像信号処理手段9から出力された記録データを記録させることができる記録媒体であり、フラッシュメモリなどの半導体記憶素子が内蔵されている。
レリーズ釦12は、デジタルカメラの上面に配されることが多い。撮影者は、レリーズ釦12を操作することで、静止画の撮影を行うことができる。撮影者は、電源釦13を操作することで、デジタルカメラの電源をONまたはOFFに切り替えることができる。撮影者は、撮影モード選択手段14を操作することで、デジタルカメラに予め設定されている撮影モードを選択することができる。
角速度センサー16は、撮影者の手ぶれ量を検出し、その結果を手ぶれ検出信号(アナログ信号)として、A/D変換手段17へ出力する。A/D変換手段17は、角速度センサー16から出力された手ぶれ検出信号(アナログ信号)を、手ぶれ検出信号(デジタル信号)に変換する。手ぶれ検出信号処理手段18は、A/D変換手段17で変換された手ぶれ検出信号(デジタル信号)から撮影者の手ぶれ成分(手ぶれ方向と手ぶれ量)を算出し、その算出結果をCPU8へ出力する。CPU8は、手ぶれ検出信号処理手段18から出力された撮影者の手ぶれ成分と、設定情報記憶手段26に記憶された手ぶれ補正の設定情報を比較し、レンズ駆動手段4へ制御信号を出力する。レンズ駆動手段4は、CPU8から出力された制御信号によって、撮影者の手ぶれを補正する方向に手ぶれ補正レンズ23aを駆動するように、手ぶれ補正レンズユニット23を駆動する。設定情報記憶手段26にはデジタルカメラの各種設定情報が記憶されている。なお、設定情報記憶手段26は、デジタルカメラに内蔵されるフラッシュメモリなどの半導体記憶素子でもよいし、その他の不揮発性記憶素子でもよいし、CPU8などのLSIに内蔵されるメモリでも構わない。
AF信号処理手段19は、SDRAM7に格納された画像信号から、AF機能を動作させるために必要なAF枠内のコントラスト値を算出し、その算出結果をCPU8へ出力する。CPU8は、レンズ駆動手段4へ制御信号を出力してフォーカスレンズユニット24を光軸A−A’方向に駆動する。新たな画像信号がSDRAM7に格納されると、AF信号処理手段19は、再度AF枠内のコントラスト値を算出し、その算出結果をCPU8へ出力する。以上の動作を繰り返すことで、AF枠内のコントラスト値が最大になる位置へフォーカスレンズユニット24を駆動する。なお、AF機能は以上のようなコントラスト方式(いわゆる山登り方式)でもよいし、位相差センサーを使用した位相差方式でも構わない。
なお、レンズ鏡筒1は、本発明の光学系の一例である。撮像素子2(CCDイメージセンサー)は、本発明の撮像素子の一例である。レンズ駆動手段4(フォーカスレンズユニット24駆動機能に限る)は、本発明の駆動手段の一例である。顔検出手段5は、本発明の顔検出手段の一例である。CPU8は、本発明の制御手段の一例である。表示手段10(LCD)は、本発明の表示手段の一例である。
2.動作
以上のように構成された実施の形態に係るデジタルカメラの動作を、図3を用いて説明する。図3は、実施の形態に係るデジタルカメラの動作を示すフローチャートである。
撮影者が電源釦13を操作することで実施の形態に係るデジタルカメラの電源がONされる。顔検出手段5から一定間隔で出力される顔情報は、CPU8によりモニターされる(S1)。
CPU8は、顔検出手段5から出力された顔情報と、前回、顔検出手段5から出力された顔情報を比較する(S2)。顔情報に変化がない場合(S2でNoの場合)は、顔検出手段5から出力された顔情報を継続してモニターする(S1)。顔情報に変化が生じたと判断された場合(S2でYesの場合)は、レリーズ釦12が半押しされていなくてもAF機能を動作させる(S3)。CPU8は、レンズ駆動手段4へ制御信号を出力してフォーカスレンズユニット24を駆動する。
AF信号処理手段19は、AF枠内のコントラスト値を算出し、その算出結果をCPU8へ出力する。CPU8は、AF枠内のコントラスト値が最大になったか否かを判定する(S4)。AF枠内のコントラスト値が最大になったか否かを判定するためには、複数回AF枠内のコントラスト値を算出する必要がある。AF枠内のコントラスト値が最大になっていない(被写体に合焦していない)場合(S4でNoの場合)は、顔検出手段5から出力された顔情報を継続してモニターする(S1)。また、CPU8は、画像信号処理手段9に制御信号を出力し、被写体に合焦していないことを表示手段10に表示させる。AF枠内のコントラスト値が最大になっている(被写体に合焦している)場合(S4でYesの場合)は、画像信号処理手段9に制御信号を出力し、被写体に合焦していることを表示手段10に表示させ、レリーズ釦12が全押しされたか否かを判定する(S5)。
レリーズ釦12が全押しされていない場合(S5でNoの場合)は、顔検出手段5から出力された顔情報をモニターする(S7)。CPU8は、顔検出手段5から得られる顔情報と、前回検出した顔情報とを比較する(S8)。顔情報に変化が生じたと判断された場合(S8でYesの場合)は、顔検出手段5から得られる顔情報を継続してモニターする(S1)。顔情報に変化がない場合(S8でNoの場合)は、合焦状態を維持して(S9)、レリーズ釦12が全押しされたか否かを継続して判定する(S5)。レリーズ釦12が全押しされた場合(S5でYesの場合)は、すでに被写体に合焦しているので、そのまま撮影動作を行う(S6)。撮影動作が終了すると、次の撮影に備えて、顔検出手段5から出力された顔情報を継続してモニターする(S1)。
図3から明らかなように、レリーズ釦12の半押しはAF機能の動作に影響を与えず、S4とS5の間の、任意の時間に行われればよい。なお、レリーズ釦12が半押しまたは全押しされたときに、AF機能の精度を高めるために、再度AF機能を動作させてもよい。フォーカスレンズユニット24は、すでに合焦位置または合焦位置に非常に近い位置まで駆動されているので、再度AF機能を動作させても撮影者がストレスを感じることはない。
これにより、顔検出手段5から得られる顔情報に変化が生じたと判断したときにAF機能が動作する。すなわち、被写体に何かしらの変化が生じた場合に、自動的にAF機能の動作が開始されることになる。従って、煩わしい操作や複雑な仕様を気にする必要がなく、AF機能の使い勝手を向上させることができる。また、レリーズ釦12を半押しすることなく一気に押して撮影された場合においても、被写体に合焦していない失敗写真を撮影してしまうことがない。さらに、撮影時間の短縮にも貢献し、常時AF機能を動作させるいわゆるコンティニュアスAF機能に比して大幅に消費電力を削減できる。また、実施の形態に係るデジタルカメラは、撮影者の手ぶれによる失敗写真を撮影してしまうこともない。
実施の形態に係るデジタルカメラにおいては、任意の撮影モードで本発明が実施されることとしたが、説明の便宜のためであり、実施の形態に限定されるものではない。例えば、特定の撮影モードのときのみ自動的に本発明を実施し、その他の撮影モードのときには、本発明の実施を行わないようにしてもよい。あるいは、撮影メニューの項目の中に本発明の実施の有無を選択できるように表示手段10に表示し、すべての撮影モードにおいて、撮影者の好みに応じて本発明の実施の有無を選択できるようにしてもよい。さらには、これらの組み合わせで、特定の撮影モードのときには自動的に本発明が実施され、その他の撮影モードのときには、撮影者の好みに応じて本発明の実施の有無を選択できるようにしてもよい。また、自動的に本発明が実施されるように設定されている撮影モードにおいても、撮影者の好みに応じて本発明の実施を解除できるようにしてもよい。
本発明は、顔検出手段を有する撮像装置に適用可能である。具体的には、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ機能付き携帯電話端末などに適用可能である。
実施の形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図 レンズ鏡筒の構成を示す断面図 実施の形態に係るデジタルカメラの動作を示すフローチャート
符号の説明
1 レンズ鏡筒
2 撮像素子
3 撮像素子駆動手段
4 レンズ駆動手段
5 顔検出手段
6 A/D変換手段
7 SDRAM
8 CPU
9 画像信号処理手段
10 表示手段
11 メモリカード
12 レリーズ釦
13 電源釦
14 撮影モード選択手段
15 操作部
16 角速度センサー
17 A/D変換手段
18 手ぶれ検出信号処理手段
19 AF信号処理手段
26 設定情報記憶手段

Claims (2)

  1. 複数のレンズ(群)から構成され被写体からの光学的信号を集光する光学系と、
    前記集光された光学的信号を電気信号に変換する撮像素子と、
    前記複数のレンズ(群)の少なくとも一つを駆動する駆動手段と、
    被写体に含まれる人物の顔情報を検出する顔検出手段と、
    前記顔検出手段の出力情報が変化した場合に前記駆動手段を動作させ、
    前記光学的信号を前記撮像素子に合焦させる制御手段と、
    を有する、
    ことを特徴とする撮像装置。
  2. 被写体の画像を表示する表示手段を、
    さらに有し、
    前記制御手段は、
    前記駆動手段を動作させ前記光学的信号が前記撮像素子に合焦したときに、前記表示手段に前記光学的信号が前記撮像素子に合焦したことを示す表示を行う、
    ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010066378A (ja) * 2008-09-09 2010-03-25 Canon Inc 撮像装置及びその制御方法、並びにプログラム及び記憶媒体

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