JP2009145622A - 電子カメラ - Google Patents

Abstract

【構成】イメージセンサ１６は、フォーカスレンズ１２を通して被写界を捉える撮像面を有する。ドライバ２０は、撮像面上の指定エリアで捉えられた被写界像をイメージセンサ１６から繰り返し読み出す。ＣＰＵ３０は、ドライバ２０によって読み出された被写界像に基づいて、フォーカスレンズ１２から撮像面までの距離を調整する。ＣＰＵ３０はまた、撮像面によって捉えられた被写界上に人物の顔が存在するとき、撮像面のうち顔を捉える一部のエリアをドライバ２０のために指定する。
【効果】高速かつ良好なフォーカス調整が可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、撮像面で捉えられた被写界像に基づいて光学レンズから撮像面までの距離を調整する、電子カメラに関する。

この種の装置の一例が、特許文献１に開示されている。この背景技術によれば、シャッタボタンが半押しされると、撮像面上の部分エリアで生成された部分画像信号がイメージセンサから読み出される。フォーカスは、読み出された部分画像信号に基づいて調整される。これによって、フォーカス調整に要する時間を短縮することができる。
特開２００３−３３３４０９号公報［H04N 5/232, 5/225］

しかし、背景技術では、部分エリアの位置が固定されている。このため、目的物が部分エリアの外に位置する場合に目的物にフォーカスが合わせられないおそれがある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、高速かつ良好なフォーカス調整を実現することができる、電子カメラを提供することである。

この発明に従う電子カメラ(10：実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、光学レンズ(12)を通して被写界を捉える撮像面を有する撮像手段(16)、撮像面上の指定エリアで捉えられた被写界像を撮像手段から繰り返し読み出す読み出し手段(20)、読み出し手段によって読み出された被写界像に基づいて光学レンズから撮像面までの距離を調整する調整手段(S55)、および撮像面によって捉えられた被写界上に特定物が存在するとき撮像面のうち特定物を捉える一部のエリアである第１エリアを読み出し手段における指定エリアとして指定する第１エリア指定手段(S49)を備える。

撮像手段は、光学レンズを通して被写界を捉える撮像面を有する。読み出し手段は、撮像面上の指定エリアで捉えられた被写界像を撮像手段から繰り返し読み出す。調整手段は、読み出し手段によって読み出された被写界像に基づいて、光学レンズから撮像面までの距離を調整する。第１エリア指定手段は、撮像面によって捉えられた被写界上に特定物が存在するとき、撮像面のうち特定物を捉える一部のエリアである第１エリアを読み出し手段における指定エリアとして指定する。

したがって、被写界に特定物が存在するときは、特定物を捉える一部のエリアが指定され、特定物画像が撮像手段から読み出される。光学レンズから撮像面までの距離は、特定物画像に基づいて調整される。一部のエリアを指定することで、特定物画像の読み出し周期の短縮化が図られる。また、特定物を捉えるエリアを指定することで、フォーカスは特定物に合わせられる。こうして、高速かつ良好なフォーカス調整が可能となる。

好ましくは、調整手段の調整処理に先立って撮像面のうち第１エリアよりも広い第２エリアを読み出し手段における指定エリアとして指定する第２エリア指定手段(S1)、および撮像面によって捉えられた被写界上に特定物が存在するか否かを第２エリア指定手段の指定処理に関連して読み出し手段によって読み出された被写界像に基づいて判別する判別手段(S25)がさらに備えられ、第１エリア指定手段は判別手段の判別結果が肯定的であるとき指定処理を実行する。

さらに好ましくは、判別手段の判別結果が否定的であるとき既定の部分エリアである第３エリアを読み出し手段における指定エリアとして指定する第３エリア指定手段(S53)がさらに備えられる。

好ましくは、撮像面によって捉えられた被写界に占める特定物の大きさに相当する周期を読み出し手段の読み出し周期として設定する周期設定手段(S47)がさらに備えられる。また、特定物は人物の顔に相当する。

この発明に従う合焦制御プログラムは、光学レンズ(12)を通して被写界を捉える撮像面を有する撮像手段(16)、および撮像面上の指定エリアで捉えられた被写界像を撮像手段から繰り返し読み出す読み出し手段(20)を備える電子カメラ(10)のプロセサ(30)に、読み出し手段によって読み出された被写界像に基づいて光学レンズから撮像面までの距離を調整する調整ステップ(S55)、および撮像面によって捉えられた被写界上に特定物が存在するとき撮像面のうち特定物を捉える一部のエリアを読み出し手段における指定エリアとして指定するエリア指定ステップ(S49)を実行させるための、撮像制御プログラムである。

この発明に従う合焦制御方法は、光学レンズ(12)を通して被写界を捉える撮像面を有する撮像手段(16)、および撮像面上の指定エリアで捉えられた被写界像を撮像手段から繰り返し読み出す読み出し手段(20)を備える電子カメラ(10)によって実行される合焦制御方法であって、読み出し手段によって読み出された被写界像に基づいて光学レンズから撮像面までの距離を調整する調整ステップ(S55)、および撮像面によって捉えられた被写界上に特定物が存在するとき撮像面のうち特定物を捉える一部のエリアを読み出し手段における指定エリアとして指定するエリア指定ステップ(S49)を備える。

この発明によれば、被写界に特定物が存在するときは、特定物を捉える一部のエリアが指定され、特定物画像が撮像手段から読み出される。光学レンズから撮像面までの距離は、特定物画像に基づいて調整される。一部のエリアを指定することで、特定物画像の読み出し周期の短縮化が図られる。また、特定物を捉えるエリアを指定することで、フォーカスは特定物に合わせられる。こうして、高速かつ良好なフォーカス調整が可能となる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１を参照して、この実施例のディジタルカメラ１０は、フォーカスレンズ１２および絞りユニット１４を含む。これらの部材を経た被写界の光学像は、ＣＣＤ型のイメージセンサ１６の撮像面に照射され、光電変換を施される。これによって、被写界像を表す電荷が生成される。

電源が投入されると、ＣＰＵ３０は、主要被写体が撮像面から２ｍの距離を隔てた位置に存在するとの仮定の下で、フォーカスレンズ１２の焦点距離を２ｍに設定する。なお、この距離に対応するレンズ位置は、無限遠側端部および至近側端部と異なる。ＣＰＵ３０はさらに、“１／３０秒”の撮像周期をＳＧ(Signal Generator)２２に設定し、撮像面上の全体エリアを電荷読み出しエリアとして指定する。指定は、ドライバ２０に対して行われる。

このような設定または指定が完了すると、スルー画像処理が実行される。ＣＰＵ３０は、被写界を表すリアルタイム動画像（スルー画像）をＬＣＤモニタ３８に表示するべく、ドライバ２０にプリ露光動作および間引き読み出し動作の繰り返しを命令し、かつ信号処理回路２４およびＬＣＤドライバ３６を起動する。

ＳＧ２２は、設定された撮像周期で垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを発生する。ドライバ２０は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎に撮像面にプリ露光を施し、指定された電荷読み出しエリア（＝全体エリア）で生成された電荷を垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎に間引き態様で読み出す。ＣＣＤイメージャ１６からは、読み出された電荷に相当する低解像度の生画像信号が、ラスタ走査態様で周期的に出力される。イメージセンサ１６から出力された各フレームの生画像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２０によって、相関二重サンプリング，自動ゲイン調整およびＡ／Ｄ変換の一連の処理を施される。

信号処理回路２４は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路１８から出力された生画像データに白バランス調整，色分離，ＹＵＶ変換などの処理を施し、ＹＵＶ形式の画像データをメモリ制御回路３２を通してＳＤＲＡＭ３４上の表示画像エリア３４ａ（図２参照）に書き込む。ＬＣＤドライバ３６は、表示画像エリア３４ａに書き込まれた画像データをメモリ制御回路３２を通して繰り返し読み出し、読み出された画像データに基づいてＬＣＤモニタ３８を駆動する。この結果、被写界のリアルタイム動画像（スルー画像）がモニタ画面に表示される。

図３を参照して、撮像面の中央には測光エリアＥＡが割り当てられる。輝度評価回路２６は、信号処理回路２４から出力されたＹデータのうち測光エリアＥＡに属するＹデータを、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎に積分する。積分値つまり輝度評価値は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期で輝度評価回路２６から出力される。ＣＰＵ３０は、輝度評価回路２８から出力された輝度評価値に基づいて適正ＥＶ値を算出するべく、上述のスルー画像処理と並列してスルー画像用ＡＥ処理（簡易ＡＥ処理）を繰り返し実行する。算出された適正ＥＶ値を定義する絞り量および露光時間は、絞りユニット１４およびドライバ２０にそれぞれ設定される。この結果、ＬＣＤモニタ３８に表示されるスルー画像の明るさが適度に調整される。

キー入力装置４６上のシャッタボタン４６ｓが半押しされると、顔認識処理が実行される。まず、シャッタボタン４６ｓが半押しされた時点の１フレームの画像データが、ＳＤＲＡＭ３４上のワークエリア３４ｃに取り込まれる。続いて、取り込まれた画像データ上から人物の顔を表す画像が探索される。探索には、“目”，“鼻”，“口”などの顔の部位を示す辞書データが参照される。顔画像が発見されると、この顔画像を囲う枠つまり顔枠が定義され、定義された顔枠の位置およびサイズを示す情報がレジスタ３０ｒに設定される。さらに、顔画像が発見されたことを示すフラグＦＬＧが“１”に設定される。一方、顔画像が発見されなければ、フラグＦＬＧが“０”に設定される。

図４（Ａ）に示す被写界を捉えたときは、顔枠Ｋ１の位置およびサイズを示す情報がレジスタ３０ｒに設定され、かつフラグＦＬＧが“１”に設定される。一方、図４（Ｂ）に示す被写界を捉えたときは、顔画像が発見されず、フラグＦＬＧが“０”に設定される。

顔認識処理が完了すると、輝度評価回路２８から出力された輝度評価値に基づいて最適ＥＶ値を算出するべく、厳格な記録用ＡＥ処理が実行される。フラグＦＬＧが“１”を示す場合は、顔枠に属する画像にとって最適となるＥＶ値が最適ＥＶ値として算出される。一方、フラグＦＬＧが“０”を示す場合は、測光エリアＥＡ全体にとって最適となるＥＶ値が最適ＥＶ値として算出される。算出された最適ＥＶ値を定義する絞り量および露光時間は、上述と同様、絞りユニット１４およびＴＧ２２にそれぞれ設定される。

記録用ＡＥ処理が完了すると、フォーカス評価回路３０の出力に基づくＡＦ処理が実行される。まず、表示画像エリア３０ａへの画像データの書き込みが中断される。ＬＣＤモニタ３８には、表示画像エリア３０ａに最後に格納された画像データに基づく静止画像が表示される。

フラグＦＬＧが“１”であれば、レジスタ３０ｒに登録された顔枠が検出され、検出された顔枠の垂直サイズに対応する撮像周期がＳＧ２２に設定される。撮像周期は、１／６０秒〜１／１２０秒の範囲で調整される。さらに、検出された顔枠の上辺および下辺にそれぞれ沿う上辺および下辺を有する帯上の部分エリアが電荷読み出しエリアとして指定される。一方、フラグＦＬＧが“０”であれば、既定の撮像周期（＝１／９０秒）がＳＧ２２に設定され、全体エリアの垂直サイズのほぼ１／３の垂直サイズを有する既定の部分エリアが電荷読み出しエリアとして指定される。かかる電荷読み出しエリアの指定も、ドライバ２０に対して行われる。電荷読み出しエリアで生成された電荷は、設定された撮像周期に従って間引き態様で読み出される。

図４（Ａ）に示す被写界を捉えた場合、撮像周期はたとえば１／１２０秒に設定され、部分エリアＢ１が電荷読み出しエリアとして指定される。一方、図４（Ｂ）に示す被写界を捉えた場合、撮像周期は１／９０秒に設定され、部分エリアＢ２が電荷読み出しエリアとして指定される。

フォーカス評価回路２８は、信号処理回路２４から出力されたＹデータの高周波成分を、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎に積分する。積分値つまりフォーカス評価値は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期でフォーカス評価回路２８から出力される。

ＣＰＵ３０は、撮像周期の設定と電荷読み出しエリアの指定とが完了した後にフォーカス評価回路２８からフォーカス評価値を取り込み、いわゆる山登り処理によって図５に示す合焦点を探索する。フォーカスレンズ１２は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎に光軸方向に段階的に移動し、検出された合焦点に配置される。

山登り処理が完了すると、撮像周期が１／３０秒に戻され、電荷読み出しエリアが撮像面上の全体エリアに戻され、そして表示画像エリアへの画像データの書き込みが再開される。この結果、フォーカスが調整された後の被写界を表すスルー画像がＬＣＤモニタ３８に表示される。

シャッタボタン４６ｓが全押しされると、記録処理が実行される。ＣＰＵ３０は、本露光動作および全画素読み出しを１回ずつ実行することをドライバ２０に命令する。ドライバ２０は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生に応答して撮像面に本露光を施し、電荷読み出しエリアで生成された全ての電荷をラスタ走査態様で読み出す。この結果、被写界を表す高解像度の生画像信号がイメージセンサ１６から出力される。

出力された生画像信号は上述と同様の処理を施され、この結果、ＹＵＶ形式に従う高解像度の画像データがＳＤＲＡＭ３４の記録画像エリア３４ｂに確保される。Ｉ／Ｆ４０は、こうして記録画像エリア３４ｂに格納された高解像度の画像データをメモリ制御回路３２を通して読み出し、読み出された画像データをファイル形式で記録媒体４２に記録する。なお、スルー画像処理は、高解像度の画像データがＳＤＲＡＭ３４に格納された時点で再開される。

ＣＰＵ３０は、図６〜図８に示す撮像タスクに従う処理を実行する。この撮像タスクに対応する制御プログラムは、フラッシュメモリ４４に記憶される。

まずステップＳ１で初期化処理を行う。焦点距離は２ｍに設定され、撮像周期は１／３０秒に設定され、そして撮像面上の全体エリアが電荷読み出しエリアとして指定される。ステップＳ３ではスルー画像処理を実行する。この結果、被写界を表すスルー画像がＬＣＤモニタ３８から出力される。

ステップＳ５ではシャッタボタン４６ｓが半押しされたか否かを判別し、判別結果がＮＯである限りステップＳ７のスルー画像用ＡＥ処理を繰り返す。この結果、スルー画像の明るさが適度に調整される。シャッタボタン４６ｓが半押しされると、ステップＳ９で顔認識処理を実行し、ステップＳ１１で記録用ＡＥ処理を実行し、そしてステップＳ１３でＡＦ処理を実行する。

ステップＳ１５ではシャッタボタン４６ｓが全押しされたか否かを判別し、ステップＳ１７ではシャッタボタン４６ｓの操作が解除されたか否かが判別される。ステップＳ１５でＹＥＳであればステップＳ１９の記録処理を経てステップＳ３に戻る。ステップＳ１７でＹＥＳであればそのままステップＳ５に戻る。

ステップＳ９の顔認識処理は、図７に示すサブルーチンに従って実行される。まずステップＳ２１で、最新の１フレームの画像データを表示画像エリア３４ａからワークエリア３４ｃに移動させることをメモリ制御回路３２に命令する。これによって、シャッタボタン４６ｓが半押しされた時点の１フレームの画像データがワークエリア３４ｃに確保される。ステップＳ２３では、辞書でータを参照して、ワークエリア３４ｃ上の画像データから顔画像を探索する。探索が完了すると、顔画像が発見されたか否かをステップＳ２５で判別する。

顔画像が発見されなければ、ステップＳ２５でＮＯと判断し、ステップＳ３１でフラグＦＬＧを“０”に設定してから上階層のルーチンに復帰する。顔画像が発見されれば、ステップＳ２５からステップＳ２７に進み、発見された顔画像を囲う顔枠を定義するとともに、定義された顔枠の位置およびサイズを示す情報をレジスタ３０ｒに設定する。ステップＳ２７の処理が完了すると、ステップＳ２９でフラグＦＬＧを“１”に設定してから上階層のルーチンに復帰する。

図６に示すステップＳ１３のＡＦ処理は、図８に示すサブルーチンに従って実行される。まずステップＳ４１で表示画像エリア３４ａへの画像データの書き込みを中断することをメモリ制御回路３２に命令する。ステップＳ４３ではフラグＦＬＧが“１”であるか否かを判別し、ＹＥＳであればステップＳ４５〜Ｓ４９の処理を経てステップＳ５５に進む一方、ＮＯであればステップＳ５１〜Ｓ５３の処理を経てステップＳ５５に進む。

ステップＳ４５では、顔枠の位置およびサイズをレジスタ３０ｒから読み出す。ステップＳ４７では、撮像周期を顔枠の垂直サイズに対応する数値に設定する。撮像周期は、１／６０秒〜１／１２０秒のいずれかの数値に設定される。ステップＳ４９では、顔枠の上辺および下辺にそれぞれ沿う上辺および下辺を有する帯状の部分エリアを電荷読み出しエリアとして指定する。ステップＳ５１では撮像周期を既定値（＝１／９０秒）に設定し、ステップＳ５３で既定の部分エリアを電荷読み出しエリアとして指定する。

ステップＳ５５では、山登り処理によってフォーカスレンズ１２を合焦点に配置する。山登り処理が完了すると、ステップＳ５７で撮像周期を１／３０秒に戻し、ステップＳ５９で電荷読み出しエリアを撮像面上の全体エリアに戻す。ステップＳ６１では、表示画像エリアへの画像データの書き込みを再開することをメモリ制御回路３２に命令する。ステップＳ６１の処理が完了すると、上階層のルーチンに復帰する。

以上の説明から分かるように、イメージセンサ１６は、フォーカスレンズ１２を通して被写界を捉える撮像面を有する。ドライバ２０は、撮像面上の指定エリアで捉えられた被写界像をイメージセンサ１６から繰り返し読み出す。ＣＰＵ３０は、ドライバ２０によって読み出された被写界像に基づいて、フォーカスレンズ１２から撮像面までの距離を調整する(S55)。ＣＰＵ３０はまた、撮像面によって捉えられた被写界上に人物の顔（特定物）が存在するとき、撮像面のうち顔を捉える一部のエリアをドライバ２０のために指定する(S49)。

したがって、被写界に人物の顔が存在するときは、顔を捉える一部のエリアが指定され、顔画像がイメージセンサ１６から読み出される。フォーカスレンズ１２から撮像面までの距離は、読み出された顔画像に基づいて調整される。一部のエリアを指定することで、顔画像の読み出し周期の短縮化が図られる。また、顔を捉えるエリアを指定することで、フォーカスは顔に合わせられる。こうして、高速かつ良好なフォーカス調整が可能となる。

なお、この実施例ではイメージセンサ１６としてＣＣＤ型のセンサを想定しているが、これに代えてＣＭＯＳ型のセンサを適用するようにしてもよい。また、この実施例では、フォーカス調整にあたってフォーカスレンズ１２を光軸方向に移動させるようにしているが、フォーカスレンズ１２に代えて或いはフォーカスレンズ１２とともに撮像面を光軸方向に移動させるようにしてもよい。

また、この実施例では特定物として人物の顔を想定しているが、顔の一部である“目”，“鼻”または“口”を特定物として想定してもよい。この場合、人物の顔にズームして撮影する場合、フォーカス調整は“目”，“鼻”または“口”に注目して実行される。

この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。 図１実施例に適用されるＳＤＲＡＭのマッピング状態の一例を示す図解図である。 撮像面における測光エリアの割り当て状態の一例を示す図解図である。 （Ａ）はフォーカス調整動作の一例を示す図解図であり、（Ｂ）はフォーカス調整動作の他の一例を示す図解図である。 レンズ位置とフォーカス評価値との関係の一例を示すグラフである。 図１実施例に適用されるＣＰＵの動作の一部を示すフロー図である。 図１実施例に適用されるＣＰＵの動作の他の一部を示すフロー図である。 図１実施例に適用されるＣＰＵの動作のその他の一部を示すフロー図である。

符号の説明

１０ …ディジタルカメラ
１２ …フォーカスレンズ
１６ …ＣＣＤイメージャ
２６ …輝度評価回路
３０ …ＣＰＵ

Claims (7)

1. 光学レンズを通して被写界を捉える撮像面を有する撮像手段、
   前記撮像面上の指定エリアで捉えられた被写界像を前記撮像手段から繰り返し読み出す読み出し手段、
   前記読み出し手段によって読み出された被写界像に基づいて前記光学レンズから前記撮像面までの距離を調整する調整手段、および
   前記撮像面によって捉えられた被写界上に特定物が存在するとき前記撮像面のうち前記特定物を捉える一部のエリアである第１エリアを前記読み出し手段における前記指定エリアとして指定する第１エリア指定手段を備える、電子カメラ。
2. 前記調整手段の調整処理に先立って前記撮像面のうち前記第１エリアよりも広い第２エリアを前記読み出し手段における前記指定エリアとして指定する第２エリア指定手段、および
   前記撮像面によって捉えられた被写界上に前記特定物が存在するか否かを前記第２エリア指定手段の指定処理に関連して前記読み出し手段によって読み出された被写界像に基づいて判別する判別手段をさらに備え、
   前記第１エリア指定手段は前記判別手段の判別結果が肯定的であるとき指定処理を実行する、請求項１記載の電子カメラ。
3. 前記判別手段の判別結果が否定的であるとき既定の部分エリアである第３エリアを前記読み出し手段における前記指定エリアとして指定する第３エリア指定手段をさらに備える、請求項２記載の電子カメラ。
4. 前記撮像面によって捉えられた被写界に占める特定物の大きさに相当する周期を前記読み出し手段の読み出し周期として設定する周期設定手段をさらに備える、請求項１ないし３のいずれかに記載の電子カメラ。
5. 前記特定物は人物の顔に相当する、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子カメラ。
6. 光学レンズを通して被写界を捉える撮像面を有する撮像手段、および前記撮像面上の指定エリアで捉えられた被写界像を前記撮像手段から繰り返し読み出す読み出し手段を備える電子カメラのプロセサに、
   前記読み出し手段によって読み出された被写界像に基づいて前記光学レンズから前記撮像面までの距離を調整する調整ステップ、および
   前記撮像面によって捉えられた被写界上に特定物が存在するとき前記撮像面のうち前記特定物を捉える一部のエリアを前記読み出し手段における前記指定エリアとして指定するエリア指定ステップを実行させるための、合焦制御プログラム。
7. 光学レンズを通して被写界を捉える撮像面を有する撮像手段、および前記撮像面上の指定エリアで捉えられた被写界像を前記撮像手段から繰り返し読み出す読み出し手段を備える電子カメラによって実行される合焦制御方法であって、
   前記読み出し手段によって読み出された被写界像に基づいて前記光学レンズから前記撮像面までの距離を調整する調整ステップ、および
   前記撮像面によって捉えられた被写界上に特定物が存在するとき前記撮像面のうち前記特定物を捉える一部のエリアを前記読み出し手段における前記指定エリアとして指定するエリア指定ステップを備える、合焦制御方法。

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