JP2010072283A - Imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連写が可能な撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus capable of continuous shooting.
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。 When continuous shooting is performed with a camera, it is necessary to perform photometry, exposure calculation, focus detection, and focus adjustment (lens driving) for each frame, taking into account luminance changes and subject movement during continuous shooting. In particular, in a single-lens reflex camera, mirror down and mirror up operations are required in addition to the above operations.
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。 In recent years, there are cameras capable of high-speed continuous shooting of 10 frames per second. 10 frames / second means that the time per frame is only 0.1 seconds. If the time required for mirror up / down, lens drive, and imaging is subtracted, focus detection, photometry, and calculation based on the results are performed. There is very little time available for processing. For this reason, when importance is attached to the high speed of continuous shooting, exposure and focus cannot follow changes in brightness and subject movement, and there is a risk that photos with poor exposure and out of focus may be mass-produced. On the other hand, if importance is attached to the followability of exposure and focus, high-speed continuous shooting cannot be realized.
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。
There is a camera described in
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。
As described above, in the camera of
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。
An image pickup apparatus according to the present invention includes a light metering / exposure calculation unit that performs photometry when the mirror is down and performs an exposure calculation based on a photometry result, and an image pickup unit that performs image pickup based on the result of the exposure calculation and generates image data. An image pickup device that performs continuous shooting in order of repeating photometry, exposure calculation, mirror up, imaging, and mirror down when the continuous shooting mode is set, and recognizes an area where a specific subject exists in the image data Recognizing means, and the photometry / exposure calculating means performs photometry and / or exposure calculation for the second and subsequent frames in continuous shooting based on the recognition result of the image recognizing means for the image data generated immediately before. To do.
An imaging apparatus according to another invention includes a focus detection unit capable of detecting a focus when the mirror is down, a focus adjustment unit that performs focus adjustment based on a result of the focus detection, an imaging unit that performs imaging and generates image data, Is an imaging device that performs continuous shooting in order of repeating focus detection, focus adjustment, mirror up, imaging, and mirror down when the continuous shooting mode is set, and recognizes a region where a specific subject exists in image data An image recognizing unit is provided, and the focus adjusting unit performs the focus adjustment for the second and subsequent frames of continuous shooting based on the recognition result of the image recognizing unit with respect to the image data generated immediately before.
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。 According to the present invention, even in high-speed continuous shooting, focus and exposure can be made to accurately follow the movement of a subject and changes in luminance.
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。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a configuration diagram of a single-lens reflex digital camera according to the present embodiment. The camera includes a
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。
On the other hand, a part of the subject luminous flux passes through the
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。
When imaging is instructed, the
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。
The
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。
FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the camera.
The imaging signal output from the
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。
The
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。
SW1 is a half-push switch that is turned on by half-pressing the release button, SW2 is a full-push switch that is turned on by full-pressing the release button, 12 is an information setting unit for setting shooting information, and 13 is a
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。
The
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。
Next, control in the continuous shooting mode will be described.
The camera of this embodiment can perform high-speed continuous shooting (for example, 10 frames / second). In consideration of luminance change during continuous shooting and movement of the subject, imaging preparation processing including photometry, exposure calculation, focus adjustment calculation, and lens driving is performed for each frame in continuous shooting.
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。
First, the imaging preparation process is performed for imaging the first frame, and the mirror is raised to perform imaging. Image data obtained by imaging is once stored in the
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。 This process is based on the premise of taking a picture of a person. After imaging the first frame, the mirror is lowered and face recognition is performed on the image data stored in the buffer. Face recognition is a technique for recognizing a region occupied by a face when a human face is present in image data as is well known. FIG. 5 shows an example of a face recognition result. Face areas for three people are specified, and coordinate data of each face area is obtained. When the face area is recognized, it may be determined that the main subject is a person, the exposure is determined based on the brightness of the face area so that the person's face is properly exposed, and the face area is set to one of the face areas. Focus adjustment control may be performed so that focus is achieved.
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。
First, exposure will be described.
When the face area is specified, the brightness of the area is obtained from the image data. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the luminance of each area can be obtained by dividing the image data into 12 areas.
Hereinafter, in order to clearly distinguish the luminance obtained from the image data from the luminance obtained from the output of the
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。
Based on the coordinate data, the image brightness of the region corresponding to the face region is obtained from the 12 regions. FIG. 7 shows an example using the face recognition result of FIG. 5, and the image brightness of three areas surrounded by a bold line is obtained. Further, the extracted area is applied to the divided photometric area of the
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。
Next, in preparation for photometry of the second frame performed after mirror down, the accumulation time of the
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。 After the second photometry, an exposure calculation is performed based on the obtained photometric brightness, and an exposure value (aperture value, exposure time) is determined. Normally, the exposure value is determined in consideration of the photometric luminance of the 20 divided photometric areas, but here only the photometric luminance of the extracted divided photometric areas (3 areas in the example of FIG. 8) needs to be considered. Therefore, the exposure calculation is completed in a shorter time than usual. Thereafter, the second frame is imaged based on the calculated exposure value.
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。
In this way, the divided photometry area to be used is determined based on the information obtained from the face recognition result of the immediately preceding imaging data, and the accumulation time in the next photometry is obtained based on the luminance of the divided photometry area. The process of obtaining the photometric brightness by performing photometry and obtaining the exposure value based on the photometric brightness is similarly performed from the third frame onward. According to this, since the second frame and later, both photometry and exposure calculation are completed in a shorter time than usual, it is possible to realize high-speed continuous shooting that is rich in follow-up to changes in subject brightness. In addition, since photometry is performed by the
Here, since the arithmetic processing from the face recognition to the accumulation time setting can be performed in synchronization with the mirror down, these processes do not affect the frame speed.
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。
Next, focus adjustment during continuous shooting will be described.
In the second and subsequent frames of continuous shooting, a focus detection area corresponding to the face area recognized in the immediately preceding image data is extracted. FIG. 9 shows an example using the face recognition result of FIG. 5, in which three focus detection areas indicated by bold lines are extracted. After the mirror is down, the focus detection result of the extracted focus detection area is acquired, and the focus adjustment calculation is performed based on them to obtain the lens drive amount, and the lens is driven. Normally, the focus adjustment calculation is performed in consideration of the focus detection results of all 13 regions. However, since only the focus detection results of the extracted regions need to be considered here, the focus adjustment is completed in a short time. Accordingly, high-speed continuous shooting is possible while keeping the focus following the movement of the subject person. Further, since the face recognition and the focus adjustment calculation can be performed in synchronization with the mirror down, these processes do not affect the frame speed.
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。
FIG. 10 is a flowchart showing an example of a procedure for realizing the above control in software.
When the half-push switch SW1 is turned on in the continuous shooting mode, the
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。
In step S6, a mirror down instruction is issued, and in step S7, it is determined whether or not the full-press switch SW2 is kept on. If negative, each image data stored in the
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。 If step S7 is affirmed, face recognition processing is performed on the image data temporarily stored in step S9. In step S10, it is determined whether or not a face area has been recognized. If not, the process proceeds to step S15 to perform normal continuous shooting. When the face is recognized, the process proceeds to step S11, where a divided photometry area corresponding to the face area is extracted and the image brightness of the area is acquired. In step S12, the accumulation time in the next photometry is calculated based on the image brightness. Set. Details of these processes are as described above.
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。 In step S13, a focus detection area corresponding to the face area is extracted. When it is confirmed in step S14 that mirror down has been completed, focus detection is performed in step S15, and focus adjustment (focus adjustment calculation, lens drive) is performed in step S16. As described above, when the face area is recognized, the extraction result in step S13 is reflected in the focus adjustment calculation. Thereafter, the process returns to step S1.
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。 Although face recognition is performed every time shooting is performed, face recognition is performed only on the first image data, and the face pattern obtained by the first face recognition is applied to the image data obtained thereafter. The movement of the face may be tracked by template matching as a template, and the result may be reflected in the next photometry, exposure calculation, and focus adjustment calculation. Alternatively, the object that is regarded as the main subject may be tracked only by template matching without using face recognition, and in this case, the present invention can be applied to other than human photographing. In addition, the main subject may be tracked using image recognition techniques such as color distribution analysis, frequency analysis, and edge analysis.
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
2
Claims (5)
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。 Photometric / exposure calculation means for performing photometry when the mirror is down and performing exposure calculation based on the photometry result, and imaging means for performing image pickup based on the result of the exposure calculation and generating image data, and continuous shooting mode At the time of setting, in the imaging device that performs continuous shooting that repeats photometry, exposure calculation, mirror up, imaging, mirror down in order,
Image recognition means for recognizing a region where a specific subject exists in image data;
The photometry / exposure calculation means performs photometry and / or exposure calculation for the second and subsequent frames of the continuous shooting based on a recognition result of the image recognition means for the image data generated immediately before. apparatus.
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。 A focus detection unit capable of detecting a focus when the mirror is down, a focus adjustment unit that performs focus adjustment based on a result of the focus detection, and an imaging unit that performs imaging and generates image data, and sets a continuous shooting mode. Sometimes, in an imaging device that performs continuous shooting that repeats focus detection, focus adjustment, mirror up, imaging, and mirror down in order,
Image recognition means for recognizing a region where a specific subject exists in image data;
The focus adjustment means includes a control means for performing focus adjustment for the second and subsequent frames of the continuous shooting based on a recognition result of the image recognition means for the image data generated immediately before. apparatus.
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