JP2010282107A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ライブビューの状態からミラーをダウンして位相差ＡＦを行う方式を選択した場合、顔検知情報が使用できないため、自動選択での位相差ＡＦとなる。構図によっては撮影者の意図しない被写体への合焦の可能性があった。そこで、ライブビューの状態からでも顔にピントの合った撮影を速やかに行える撮像装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】撮像装置において、撮影画面内における測距点を自動的に選択する自動選択モードの如何を判別する（Ｓ２０１）。自動選択モードにて、可動ミラーを撮影光路外に退避した状態で被写体像から顔検出を行う場合、検出した被写体像の顔範囲に応じた測距点を選択する（Ｓ２０３）とともに、選択した測距点を画面に表示させる（Ｓ２０４）。カメラ制御回路１０による測距点の選択方法としては、合焦判断素子であるラインセンサの重心位置が顔範囲内に入る測距点を選択する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、顔検出機能及びライブビュー表示機能を有するＡＦ（自動焦点調節）カメラにおける測距点の自動選択技術に関する。

可動ミラーとして主ミラー及びサブミラーを備えた、いわゆる一眼レフカメラにおいて、主ミラーは、撮影光路を複数の光路に分割するためハーフミラーで構成される。またサブミラーは、分割後の光の一方を位相差ＡＦ用センサに導き、他方の光を撮像素子に導くため、光路を分割するハーフミラーで構成される。近年、この種のカメラにおいても、本体部の背面に設けた表示手段によって、撮像素子が捉えた被写体像を表示する、いわゆるライブビュー表示機能を備えるようになってきた。

一般に一眼レフカメラでは、ライブビュー中に主ミラーを上方に移動させることで撮像素子に光を導く。そのため、位相差ＡＦ用センサを用いた自動焦点調節ができない状態となってしまう。そこで、ライブビュー中での自動焦点調節については、撮像素子を使用したコントラストＡＦ、又は主ミラーをダウンして位相差ＡＦを行う方法を採っていた。

また従来の装置で顔検出を行う場合、撮像素子によって得られる被写体像をもとに検出するため、ライブビュー状態での検出が可能となる。顔検出は撮像素子上の任意の位置で行われるため、顔検出ＡＦはコントラストＡＦで行うのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２２７０８０号公報

しかしながら、コントラストＡＦは一般的に位相差ＡＦよりもＡＦ時間がかかるため、手振れの影響が問題となる。また、ＡＦ時間が長いと、ＡＦ中に被写体が動いてしまい、正確なコントラストＡＦの実現が難しいという問題があった。つまり、顔検知の対象は人であり、その位置は固定的でないからである。
そこで、撮影者がスナップ撮影等、手持ちの撮影を行う場合、ライブビューの状態から主ミラーをダウンして位相差ＡＦを行う方式を選択していた。しかし、この方式では顔検知情報が使用できないので、自動選択での位相差ＡＦとなり、構図によっては撮影者の意図しない被写体に合焦してしまう可能性があった。
本発明は、ライブビューの状態からでも顔にピントの合った撮影を速やかに行える撮像装置及びその制御方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、撮影光学系を通して撮像素子によって得られた被写体像を、ライブビュー表示により表示手段に表示させる機能を有する撮像装置であって、前記撮影光学系からの光を用いて焦点調節状態について位相差検出を行うための焦点検出手段と、撮影光路を分割して光を前記焦点検出手段及び前記撮像素子に導くための可動ミラーと、前記焦点検出手段からの出力信号を用いて位相差検出を行い、前記撮影光学系の焦点調節レンズの位置が合焦範囲にあるか否かを判定して合焦動作を制御する制御手段を備える。撮影画面内における測距点を自動的に選択する自動選択モードにおいて前記制御手段は、前記可動ミラーが撮影光路外に退避した状態で前記被写体像から顔検出を行う場合、検出された被写体像の顔範囲に応じた測距点を選択するとともに、選択した測距点を前記表示手段の画面に表示させるように制御する。

本発明によれば、ライブビュー状態からでも、顔にピントの合った撮影動作への移行を速やかに行うことができる。

図２乃至７と併せて本発明に係る撮像装置を説明するために、カメラの構成例を概略的に示す図である。 顔検出を利用した測距点自動選択処理について説明するためのフローチャートである。 表示部における顔検出状態の表示例を示す図である。 表示部上での位相差ＡＦ測距点の配置例を示す図である。 従来法による位相差ＡＦ測距点の自動選択例を（ａ）に示し、本発明に従って顔検出を用いた測距点の自動選択例を（ｂ）に示す図である。 顔検出範囲と測距点の自動選択について説明するための図である。 顔範囲が小さい場合における測距点の自動選択例を（ａ）に示し、顔範囲が大きい場合における測距点の自動選択例を（ｂ）に示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態に係る撮像装置の一例として、ライブビュー表示機能を有するデジタル一眼レフカメラの構成例を概略的に示す断面図である。
カメラ本体１のマウント２は、撮影レンズ３をカメラ本体１に着脱できるように設けられており、両者の間で各種信号を通信したり、駆動用電源電圧を供給するためのインターフェイス部であるマウント接点２ａを有する。交換可能な撮影レンズ３は、内部にフォーカスレンズ群３ａ及びズームレンズ群３ｂを有する。図には便宜上、各レンズ群を１枚のレンズで示すが、実際には多数のレンズを用いた複雑な組み合わせで構成されている。

レンズ制御回路４は、撮影レンズ３全体の制御を司るＣＰＵ等の演算処理装置を備え、各レンズ群の全て又は一部を移動させることで焦点距離を変化させ、あるいはフォーカス調節を行う。なお、フォーカスレンズ群３ａについては、フォーカスレンズ（焦点調節レンズ）の位置が調整可能とされ、その際、撮影者は不図示の操作部材（電子リング等）を使用する。

可動ミラーとして主ミラー５、サブミラー６が設けられている。主ミラー５は撮影光路を分割するためにハーフミラーで構成され、カメラの動作状態に応じて回動可能とされる。主ミラー５は、撮影者が被写体をファインダで観察する時、撮影光路上に斜設され、撮影レンズ３からの光を反射して後述のファインダ光学系へと導く。そして露光時は、主ミラー５が撮影光路から退避して、撮影レンズ３からの光を後述の撮像素子８へと導く。

主ミラー５の背後には、該ミラーとともに回動するサブミラー６が設けられている。サブミラー６はハーフミラーで構成されており、主ミラー５が撮影光路上で斜設されている時に主ミラー５の透過光を、反射によって折り曲げて後述の焦点検出装置９へと導く。サブミラー６の後方にはシャッタ７が位置し、さらにＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いた撮像素子８が配置されており、撮影レンズ３を通して形成される被写体像を光電変換することで被写体の画像信号が得られる。
焦点検出装置９は、合焦位置を判断するための信号を後述のカメラ制御回路１０に出力する。焦点検出装置９は合焦判断素子としてのエリアセンサ等を用いて、撮影光学系における焦点調節状態について、周知の位相差検出方式で焦点検出を行う。

カメラ制御回路１０はカメラ本体１の全制御を司る制御手段であり、例えばＣＰＵ、ＭＰＵ等の演算処理装置や記憶装置等を用いて構成される。カメラ制御回路１０は、焦点検出装置９からの出力信号を用いて位相差検出を行い、撮影光学系の焦点調節レンズが合焦範囲にあるか否かを判定する位相差合焦判定手段としての機能を有する。図示は省略するが、カメラ制御回路１０は撮像素子８からの出力信号を用いて光電変換画像（撮影画像）のコントラスト検出を行い、撮影光学系の焦点調節レンズが合焦位置にあるか否かを判定するコントラスト合焦判定手段としての機能を有する。

ピント板１１は撮影レンズ３の一次結像面に配置されており、入射面にはフレネルレンズ（集光レンズ）が設けられ、射出面に被写体像（ファインダ像）が結像する。ファインダ光路変更用のペンタプリズム１２は、ピント板１１の射出面に結像した被写体像を正立正像に補正する。この像を撮影者は接眼レンズ１３，１４を通して視認する。なお、ピント板１１、ペンタプリズム１２、接眼レンズ１３，１４により構成されている光学系をファインダ光学系と称する。

液晶モニタ１５は撮影画像等を表示するための表示手段であり、カメラ本体１の背面に付設されており、不図示の信号処理回路からの画像信号を受けてライブビュー表示を行う。なお本実施形態は、ライブビューの動作中から位相差ＡＦを行う際の測距点自動選択に関するものであり、よって、処理に無関係な部分や、スイッチ類の操作、記録再生等に必要な構成要素及びその動作についての説明を省略する。

図２は、ライブビュー動作中に顔検出結果に基づいて測距点の自動選択を行う場合の処理の流れを例示したフローチャートである。先ずライブビュー動作に入ると、Ｓ２０１に進む。ここでカメラ制御回路１０は現時点にて測距点自動選択モードであるか否かを判定する。該モードは撮影画面内における測距点を自動的に選択するモードである。なお主ミラー５及びサブミラー６が撮影光路上に配置された第１の状態にてカメラ制御回路１０は、焦点検出装置９により合焦状態を検出するようにフォーカス制御を行うが、ライブビュー動作中は、これらのミラーがアップした状態になる。つまり可動ミラーが撮影光路外に退避した第２の状態において被写体像から顔検出を行うことが可能となる。Ｓ２０１にて測距点自動選択モードが選択されていると判定された場合、Ｓ２０２に進むが、そうでなければリターンステップに進んで処理が終了する。

Ｓ２０２では顔検出がなされているか否かをカメラ制御回路１０が判定する。その結果、前記第２の状態で顔検出が行われている場合、Ｓ２０３に進むが、そうでなければリターンステップに進んで処理が終了する。
図３はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）液晶モニタ等の表示部に、顔検出状態を表示した例を示す。顔検出が行われている場合、破線の矩形枠３０１で示すように、顔の大きさ及び位置に応じて、顔検出の対象範囲が表示される。

Ｓ２０３では、測距点の自動選択処理が行われる。位相差ＡＦにおける測距点の配置例を図４に示す。多数の矩形枠４０１がマトリクス状に配置されており、個々の枠で示す範囲が測距点にそれぞれ対応する。
従来の位相差ＡＦを採用した装置では図５（ａ）に示すように、人物の前方（カメラ側）に被写体が存在する場合に自動選択を行うと、近優先で前方の被写体に対して焦点調節動作が行われてしまうことがある。本例では、前方の被写体である木に測距点を表す矩形枠が示されている。そのため、前記Ｓ２０２での顔検出判定を利用して図５（ｂ）に示すように、人物に対して焦点調節動作をするために、測距点の自動選択が行われる。

図６には、顔検出によって検出された範囲内に合焦判断素子の重心位置が入っている例を示す。破線枠で部分的に示す範囲７０１は顔検出範囲を示し、矩形枠７０２と７０３で示す範囲がそれぞれ測距点に対応する。縦長の長方形７０４及び７０５、横長の長方形７０６及び７０７は、合焦判断素子であるＡＦセンサを表しており、これらはラインセンサである。点７０８は長方形７０４の中心に位置し、該当するＡＦセンサの重心位置を示す。つまり点７０８は長方形７０４、７０６の中心であって、矩形枠７０２の中心に位置する。また点７０９は長方形７０７の中心に位置し、該当するＡＦセンサの重心位置を示す。つまり点７０９は長方形７０５の中心から右方にずれており、矩形枠７０３の右辺の中点に位置する。このように合焦判断素子の中心は必ずしも測距点の中心にある訳ではない。点７０８及び７０９で示す重心位置は顔検出範囲７０１の内側（内部領域）にあるので、これらを自動選択測距点としてＡＦが行われる。また、矩形枠７０３で示す測距点のように、複数のＡＦセンサの重心位置がそれぞれ異なる場合、そのうちのひとつでも顔検出範囲内に重心位置があれば、それは被写体の顔範囲の近傍にあると判断できる。よって、そのような近傍領域の測距点に配置されたＡＦセンサを全て選択してＡＦを行ってもよい。

図７（ａ）には顔検出によって検出された顔範囲（破線枠参照）が所定の基準範囲よりも小さいと判定された場合を例示しており、顔範囲近傍における測距点が全て選択される例を示す。顔検出範囲が小さいと、ＡＦセンサが顔を検出可能な領域が小さくなる。よって顔範囲の近傍領域まで顔検出領域を広げることで被写体を検出し易くすることが好ましい。
一方、図７（ｂ）には顔検出によって検出された顔範囲（破線枠参照）が所定の基準範囲よりも大きいと判定された場合を例示している。本例は、合焦判断素子であるＡＦセンサが顔範囲内に全て入っており、これらの素子を含む測距点を自動的に選択してＡＦを行う場合である。顔検出範囲が大きい場合は、ＡＦセンサが顔を十分に検出できる。よって顔検出範囲の周辺部を使用しない（測距点として選択しない）ことで、処理時間を短縮してＡＦを高速化できる。

図２に戻って、Ｓ２０４では選択測距点の表示処理が行われる。例えば、撮像素子８によって得られた被写体像を表示するＴＦＴ液晶モニタ等の表示部を用いて、前記Ｓ２０３で選択された測距点が画面に表示される。次のＳ２０５では、不図示のＡＦ実行釦が操作されたか否かをカメラ制御回路１０が判定し、当該釦が操作されない場合、Ｓ２０１に戻って前記の処理を繰り返す。またＡＦ実行釦が操作された場合、リターンステップに進み、選択された測距点による位相差ＡＦが行われることになる。つまり焦点検出動作時には可動ミラーが前記第２の状態から前記第１の状態へと移行し、カメラ制御回路１０の制御に従って選択された測距点での合焦動作が行われる。

１ カメラ本体
２ マウント
３ 撮影レンズ
４ レンズ制御回路
５ 主ミラー
６ サブミラー
７ シャッタ
８ 撮像素子
９ 焦点検出装置
１０ カメラ制御回路
１１ ピント板
１２ ペンタプリズム
１３ 接眼レンズ
１４ 接眼レンズ
１５ 液晶モニタ

Claims (7)

1. 撮影光学系を通して撮像素子によって得られた被写体像を、ライブビュー表示により表示手段に表示させる機能を有する撮像装置であって、
   前記撮影光学系からの光を用いて焦点調節状態について位相差検出を行うための焦点検出手段と、
   撮影光路を分割して光を前記焦点検出手段及び前記撮像素子に導くための可動ミラーと、
   前記焦点検出手段からの出力信号を用いて位相差検出を行い、前記撮影光学系の焦点調節レンズの位置が合焦範囲にあるか否かを判定して合焦動作を制御する制御手段を備え、
   撮影画面内における測距点を自動的に選択する自動選択モードにおいて前記制御手段は、前記可動ミラーが撮影光路外に退避した状態で前記被写体像から顔検出を行う場合、検出された被写体像の顔範囲に応じた測距点を選択するとともに、選択した測距点を前記表示手段の画面に表示させるように制御することを特徴とする撮像装置。
2. 前記自動選択モードにおいて前記制御手段は、
   前記可動ミラーが撮影光路上に配置された第１の状態で前記焦点検出手段により合焦状態を検出するように制御し、
   前記可動ミラーが撮影光路外に退避した第２の状態で前記被写体像から顔検出を行うように制御し、検出された被写体像の顔範囲に応じた測距点を選択するとともに、選択した測距点を前記表示手段の画面に表示させ、
   焦点検出動作時には前記第２の状態から前記第１の状態へと移行して、選択された測距点での合焦動作が行われるように制御することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記測距点に対応する合焦判断素子を備え、
   前記自動選択モードにて、前記合焦判断素子の重心位置が、顔検出によって検出された顔範囲内に入っている場合に当該合焦判断素子が選択されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記測距点の各々に対して配置された複数の合焦判断素子を備え、
   前記自動選択モードにて、前記合焦判断素子のうち、顔検出によって検出された顔範囲内にひとつでも重心位置が入っている場合、当該合焦判断素子に対応した測距点に係る全ての合焦判断素子が選択されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の撮像装置。
5. 前記自動選択モードにて前記制御手段は、顔検出によって検出された顔範囲が基準範囲よりも小さいと判定した場合、顔範囲近傍の測距点を全て選択することを特徴とする、請求項３又は４に記載の撮像装置。
6. 前記自動選択モードにて前記制御手段は、顔検出によって検出された顔範囲が基準範囲よりも大きいと判定した場合、顔範囲内に前記合焦判断素子が全て入る測距点を選択することを特徴とする、請求項３から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 撮影光学系を通して撮像素子によって得られた被写体像を、ライブビュー表示により表示手段に表示させる機能を有する撮像装置の制御方法であって、
   前記撮影光学系からの光を用いて位相差検出方式により焦点調節状態を焦点検出手段で検出するステップと、
   撮影光路を分割して光を前記焦点検出手段及び前記撮像素子に導くために可動ミラーを移動させるステップと、
   前記焦点検出手段からの出力信号を用いて位相差検出を行い、前記撮影光学系の焦点調節レンズの位置が合焦範囲にあるか否かを判定して合焦動作を制御するステップを有し、
   撮影画面内における測距点を自動的に選択する自動選択モードにおいて、
   前記可動ミラーを撮影光路外に退避した状態で前記被写体像から顔検出を行う場合、検出した被写体像の顔範囲に応じた測距点を選択するとともに、選択した測距点を前記表示手段の画面に表示させるステップをさらに有することを特徴とする撮像装置の制御方法。

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