JP2010286679A

JP2010286679A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2010286679A
Application number: JP2009140610A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yamazaki; 龍弥山崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2009-06-11
Publication date: 2010-12-24
Anticipated expiration: 2029-06-11
Also published as: JP5355238B2

Abstract

【課題】被写体が画角からはみ出したり、被写体を見失ったりすることを少なくし、安心してズーム操作を行えるようにする。
【解決手段】映像信号より人間の顔の部分を検出する顔検出手段（Ｓ２０１）と、変倍レンズによる変倍速度を変更する速度変更手段と、変倍レンズの位置を検出する位置検出手段と、顔検出手段により検出された画面上の顔の位置、大きさ、および位置検出手段により検出された変倍レンズの位置に基づいて、速度変更手段の変倍最高速度を設定する変倍最高速度設定手段（Ｓ２０７）とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ズーム機能（変倍機能）を備えたビデオカメラ等の撮像装置に関するものである。

ビデオカメラ等で撮影を行う際、撮りたい人の顔にピントを合わせるために、画面内にある人間の顔の部分や目を検出する技術がある。例えば、認識された顔領域を含む焦点検出エリアを設定し、焦点検出を行う。

また、顔部分を検出した上で、顔の大きさが変わらないようにズームを行う技術もある（特許文献１）。

特開平６−２１７１８７号公報

しかしながら、上記従来例では、撮影者が実際にズーム操作を行おうとしたときに、被写体を大きく撮ろうとしてテレ（望遠）方向にズームを行った場合に、ズーム速度が速すぎて撮りたい被写体が画面から外れてしまうといった問題には対処できない。また、逆に全体を撮ろうとしてワイド方向にズームした場合に、被写体がどこにいるのか判断できなくなってしまうといった問題に対しても対処できない。その結果、撮影者は被写体を探そうとして不必要なパンニングを行ったり、ズーム動作を繰り返してしまい、出来上がった映像が見苦しくなったり、不快感を与えてしまい、更には映像酔いを引き起こすきっかけになってしまう場合があった。

（発明の目的）
本発明の目的は、被写体が画角からはみ出したり、被写体を見失ったりすることを少なくし、安心してズーム操作を行うことのできる撮像装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、映像信号より人間の顔の部分を検出する顔検出手段と、変倍レンズによる変倍速度を変更する速度変更手段と、前記変倍レンズの位置を検出する位置検出手段と、前記顔検出手段により検出された画面上の顔の位置、大きさおよび前記位置検出手段により検出された変倍レンズの位置に基づいて、前記速度変更手段の変倍最高速度を設定する変倍最高速度設定手段とを有する撮像装置とするものである。

以上説明したように、本発明によれば、被写体が画角からはみ出したり、被写体を見失ったりすることを少なくし、安心してズーム操作を行うことができる撮像装置を提供できるものである。

本発明の実施例１に係るビデオカメラの回路構成を示すブロック図である。実施例１に係るズーム最高速度設定時の動作を示すフローチャートである。実施例１に係る顔検出の例を示す図である。実施例１に係るズーム位置と焦点距離の関係を示す図である。実施例１に係るズーム最高速度変更設定範囲の例を示す図である。実施例２に係るズーム最高速度設定時の動作を示すフローチャートである。実施例３に係るビデオカメラの回路構成を示すブロック図である。実施例３に係るズーム速度規制中の表示動作を示すフローチャートである。実施例３に係るズーム速度規制中の表示の一例を示す図である。

本発明を実施するための形態は、以下の実施例１ないし３に示す通りである。

図１は本発明の実施例１に係るビデオカメラの回路構成を示すブロック図である。なお、本実施例１では、ビデオカメラについて説明するが、本発明は、デジタルスチルカメラ等の他の撮像装置にも適用することができるものである。

図１において、１０１は第１固定レンズ、１０２は光軸方向に移動して変倍を行う変倍レンズ、１０３は絞りである。１０４は第２固定レンズ、１０５は変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能とフォーカシングの機能とを兼ね備えたフォーカスコンペンセータレンズ（以下、フォーカスコンペレンズ）である。

上記の第１固定レンズ１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、第２固定レンズ１０４およびフォーカスコンペレンズ１０５により、撮像光学系が構成される。

１０６はＣＣＤやＣＭＯＳセンサにより構成される光電変換素子としての撮像素子である。１０７は撮像素子１０６の出力をサンプリングし、ゲイン調整するＣＤＳ／ＡＧＣ回路である。１０８はカメラ信号処理回路であり、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７からの出力信号に対して各種の画像処理を施し、映像信号を生成する。１０９はＬＣＤ等により構成されるモニターであり、カメラ信号処理回路１０８からの映像信号を表示する。１１５は記録部であり、カメラ信号処理回路１０８からの映像信号を磁気テープ、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録する。

１１０は変倍レンズ１０２を移動させるためのズーム駆動源、１１１はフォーカスコンペレンズ１０５を移動させるためのフォーカシング駆動源である。これらズーム駆動源１１０およびフォーカシング駆動源１１１は、ステッピングモータ、ＤＣモータ、振動型モータ、ボイスコイルモータ等のアクチュエータにより構成される。本実施例１では、ズーム駆動源１１０、フォーカス駆動源１１１は共にステッピングモータで構成されており、カメラ制御マイクロコンピュータ（以下、カメラ制御マイコン）１１４で駆動パルスをカウントする。このことで、変倍レンズ１０２、フォーカスコンペレンズ１０５の位置を検出することができる。

１１２はＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７からの全画素の出力信号のうち焦点検出に用いられる領域の信号のみを通すＡＦ（オートフォーカス）ゲートである。１１３はＡＦ信号処理部であり、ＡＦゲート１１２を通過した信号から高周波成分や輝度差成分（ＡＦゲート１１２を通過した信号の輝度レベルの最大値と最小値の差分）等を抽出する。そして、第１情報としてのＡＦ評価信号を生成し、カメラ制御マイコン１１４に出力する。ＡＦ動作は、このＡＦ評価信号を用いて行われる。

上記カメラ制御マイコン１１４は、ビデオカメラ全体の動作の制御を司る。さらには、後述のズームスイッチの操作に応じて、ズーム駆動源１１０、フォーカシング駆動源１１１を制御して変倍レンズ１０２、フォーカスコンペレンズ１０５を移動させるズーム制御を行う。

１１５は撮影画像等を記録する記録部である。１１６は顔検出部であり、画像信号に対して公知の顔認識処理を施し、撮影画面内の人物の顔領域を検出してその検出結果をカメラ制御マイコン１１４に送信する。カメラ制御マイコン１１４は、上記検出結果および変倍レンズ１０２の位置に基づき、変倍レンズ１０２の最高速度を変更する。１１７はズームスイッチであり、シーソー型等、ワイド方向、テレ方向を選べる形状をしている。また、スイッチがボリュームとなっていて、スイッチの押し圧によりズーム速度が決定される。押し圧が強いとズーム速度が速くなり、弱いと遅くなる。通常は押し圧に応じて、だいたい１６段階程度のズーム速度がある。

なお、顔認識処理として、例えば、画像データで表される各画素の階調色から、肌色領域を抽出し、予め用意する顔の輪郭プレートとのマッチング度で顔を検出する方法が開示されている。さらには、周知のパターン認識技術を用いて、目、鼻、口等の顔の特徴点を抽出することで顔検出を行う方法等が開示されている。

次に、カメラ制御マイコン１１４で行われる変倍レンズ１０２の最高速度の設定（変倍速度設定）の仕方について、図２のフローチャートを用いて説明する。

図２において、先ずステップＳ２０１では、顔検出を行う。同時に顔の大きさ、画面上の位置も検出する。そして、次のステップＳ２０２にて、ズーム中かどうかの判定を行い、ズーム中の場合は後述のステップＳ２０８へ進む。ズーム中でない場合はステップＳ２０２からステップＳ２０３へ進み、顔の検出ができているか否かを判定し、顔の検出ができていない場合は後述のステップＳ２０６へ進む。顔の検出ができている場合はステップＳ２０４へ進み、顔の位置が所定範囲内に入っているかどうかを判定し、所定範囲内に入っていればステップＳ２０５へ進み、ここでは検出された顔（顔検出枠）の大きさが所定サイズ以下かどうかを判定する。

図３は、撮影画面に対して検出された顔（顔検出枠）の大きさと撮影画面内での顔の位置の例を示したものであり、図３（ａ）は、顔の位置が所定範囲（通常速度範囲）内に入っており、かつ顔の大きさが所定サイズ以下であると判定される場合である。このような場合、つまり図２のステップＳ２０４→Ｓ２０５でＹＥＳとなるような場合にはステップＳ２０６へと進み、設定可能なズーム最高速度を設定する。

また、図３（ｂ）は、顔の位置が所定範囲外（速度規制範囲）であり、かつ顔の大きさが所定サイズを超えていると判定される場合である。このような場合、つまり図２のステップＳ２０４でＮＯまたはステップＳ２０４→ステップＳ２０５でＮＯとなるような場合にはステップＳ２０７へ進み、顔の位置、顔の大きさ、および現在のズーム位置に応じたズーム最高速度を設定する。ここで設定されるズーム最高速度は、テレ方向、ワイド方向に対して、別々に設定されるようになっている。

また、上記ステップＳ２０３にて顔検出が為されていない場合は前述したようにステップＳ２０６へ進み、ズーム最高速度を設定する。

また、上記ステップＳ２０２にてズーム中であると判定すると前述したようにステップＳ２０８へ進み、ここではズーム最高速度を、ズーム停止中に設定された値（直前の速度設定値）に変更する。

このようにズーム最高速度を、検出された顔の位置および顔の大きさ、ズーム位置に応じて設定することにより、テレ方向にズーム操作をした場合にズームが高速で動くことにより、撮影している被写体が画面から外れてしまうことを回避することが可能となる。同様に、ワイド方向にズーム操作をした場合に画角が予想以上にワイド側になってしまい、撮影していた被写体がわからなくなるといった問題を回避することが可能となる。

また、上記問題発生のために、被写体を探そうとしてパンニング動作を繰り返したり、ズームを繰り返したりという動作も回避されるため、撮影された映像としても違和感の無いものにすることが可能となる。

ズーム動作時は、図４（ａ）のように、焦点距離に応じて拡大率が変化する。なお、図４（ａ）はズーム位置と焦点距離の関係を示す図である。ズーム速度が一定の場合は、ズームレンズの位置の時間的変化が一定となるため、焦点距離はテレ側で大きく変化する。また、ワイドからテレに向けてズームしているときに、ピントがずれないように、図４（ｂ）に示すようにテレ側でわざとズーム速度を落とす機種もある。なお、図４（ｂ）はズーム時間と焦点距離の関係の前記例を示す図である。

上記に示すように、図４（ａ）の場合は、ズーム中は現在のズーム位置の焦点距離と、所定時間後の焦点距離の変化の割合が、現在のズーム位置によって変わり、かつテレ側での焦点距離変化がワイド側に比べて大きくなっている。そのため、同じズーム速度でテレ方向のズームを行った場合に、テレ側になるほどワイド側に比べてズームにより被写体が画面外に出るまでの時間が短くなる。また、図４（ｂ）の場合も、ズーム中は現在のズーム位置に応じて、現在の焦点距離と、所定時間後の焦点距離との拡大率が変化する。

以上のことから、ズーム位置に応じて、ズーム最高速度の規制を大きくする必要が生じる。

本実施例１において、ズーム最高速度を変更する、しないの顔の位置の切り換え位置、また顔の大きさ判定は、一つのスレッシュにより決定している。しかし、顔の位置については、例えば図５（ａ）,（ｂ）で示されるように、複数の範囲（領域）に分けてそれぞれの所定範囲および検出された顔検出枠の大きさに応じたテーブルデータを作成し、細かく設定しても構わない。

図５（ａ）の構成では、領域が３つに分かれており、各領域ごとにズーム最高速度が決まっている。この構成では、図３の構成に対して、顔検出枠の位置（顔検出枠の最も外側の角部である速度設定ポイントの位置）に応じた、細かいズーム速度が設定可能であるため、ズーム中にズーム速度が変わることによる違和感を少なくすることができる。図５（ｂ）の構成では、図５（ａ）の構成よりも領域が細かく分割されており、撮影している被写体の画面上の位置（顔検出枠の位置）に応じてより微細なズーム速度の変更を行うことで、より自然な画が撮れるようになる。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例２に係るビデオカメラの回路構成は上記実施例１と同じであり、カメラ制御マイコン１１４内の制御方法のみが異なっている。

図６は、本発明の実施例２に係るカメラ制御マイコン１１４で行われる変倍レンズ１０２のズーム最高速度の設定時の動作を示すフローチャートである。

上記図２のフローチャートとの違いは、図２のステップＳ２０２とステップＳ２０８を除いた、ステップＳ２０１，Ｓ２０３〜Ｓ２０７の動作と図５のステップＳ５０１〜Ｓ５０６の動作が同様である。つまり、ズーム中であっても、検出される顔の大きさ、位置、その瞬間のズーム位置に応じて、ズーム最高速度を切り換えるようにしている。

このように、ズーム中もズーム最高速度を変えられるようにすることで、ズーム中に被写体が画角から外れることのない、より安心感のあるズーム操作ができるようになる。

次に、本発明の実施例３について説明する。図７は本発明の実施例３に係るビデオカメラの回路構成を示すブロック図であり、図１と同じ部分は同一符号を付し、その説明は省略する。

図７において、図１の構成との違いは、モニター１０９の画面上に表示を重畳させるための表示部１２０が追加されていることである。

図８（ａ）は、本発明の実施例３に係るカメラ制御マイコン１１４で行われるズーム最高速度規制中か否かに応じた表示動作を示すフローチャートである。

図８（ａ）において、ステップＳＡ０１では、現在、変倍レンズ１０２のズーム最高速度が規制されているかどうかの判定を行い、規制されている場合はステップＳＡ０２へ進み、表示部１２０にズーム速度規制中マークを表示するように指示を行う。また、ステップＳＡ０１にてズーム最高速度が規制されていない場合はステップＳＡ０３へ進み、表示部１２０にズーム速度規制中マークを消すように指示を行う。

図９は、モニター１０９に表示された画面上に実際のズーム速度規制中マークを重畳表示させた例を示す図であり、前記カメラ制御マイコン１１４からの指示によりモニター１０９上に表示される。

図８（ｂ）は、カメラ制御マイコン１１４で行われるズーム最高速度規制中か否かに応じた表示動作を示すフローチャートである。

図８（ｂ）において、ステップＳＢ０１では、変倍レンズ１０２のズーム最高速度規制準備中かどうかの判定を行う。この判定は、現在の顔検出枠が速度規制範囲（図３参照）に近いかどうかにより判定する。判定の結果、顔検出枠の位置が速度規制範囲から離れている、あるいは速度規制範囲内にいる、つまり最高速度規制準備中でないと判定した場合はステップＳＢ０２へ進み、現在の変倍レンズ１０２のズーム最高速度が規制されているかどうかの判定を行う。ここで、ズーム最高速度が規制されている場合はステップＳＢ０２からステップＳＢ０３へ進み、表示部１２０にズーム速度規制中マークを図９のように表示することを指示する。また、変倍レンズ１０２のズーム最高速度が規制されていない場合はステップＳＢ０２からステップＳＢ０４へ進み、表示部１２０にズーム速度規制中マークを消すことを指示する。

また、上記ステップＳＢ０１にて、顔検出枠が速度規制範囲に近く、ズーム最高速度規制準備中と判定した場合はステップＳＢ０５へ進み、ズーム速度規制中マークを点滅表示することを指示する。

上記実施例１および２においては、変倍レンズ１０２のズーム最高速度が規制されている場合、撮影者によってはズーム時の画角変化の速度が自分の感覚と違うことで、違和感を覚えることがある。しかし、上述のズーム速度規制中マークの表示を行い、撮影者に速度設定状態を知らせることで、違和感を無くすことができる。また、このような表示がなされることで、撮影者が、画角の急激な変化を気にすることなく、ズーム操作を行うことができるようになるため、撮影が楽になるという効果もある。

換言すれば、ズーム速度規制中マークを表示、点滅、消灯処理することで、現在、あるいはこれからの変倍レンズ１０２の設定速度がどうなるかを撮影者に知らせることが可能となる。つまり、撮影者に安心して使えるモードであることを報知し、ズーム操作を安心して使えるようにすることができる。

以上説明したように、本実施例１ないし３によれば、撮影中にズーム動作を行った場合に、撮影したい被写体を見失うことがなくなるため、被写体を探している間に撮り損ねてしまうシーンを減らすことができる。また、被写体を探すための不必要なパンニング動作やズーム動作を繰り返すことがなくなり、見苦しくない映像が撮影できるようになるため、映像の再生時に、見ている人が不快になるような映像を減らすことができ、映像酔いのような現象を防ぐことが可能となる。さらに、ズーム速度規制中マークの表示、点滅、消灯により、これからの変倍レンズ１０２の設定速度がどうなるかを撮影者に知らせることができる。

よって、被写体が画角からはみ出したり、被写体を見失ったりすることを少なくし、安心してズーム操作を行うことができるビデオカメラを提供可能となる。

（本発明と実施例の対応）
顔検出部１１６が、本発明の、映像信号より人間の顔の部分を検出する顔検出手段に相当する。また、ズームスイッチ１１７およびカメラ制御マイコン１１４が、本発明の、変倍レンズによる変倍速度を変更する速度変更手段に相当する。また、駆動パルスをカウントすることで変倍レンズ１０２の位置を検出するカメラ制御マイコン１１４が、本発明の、変倍レンズの位置を検出する位置検出手段に相当する。

また、カメラ制御マイコン１１４の図２におけるステップＳ２０７や図５のステップＳ５０６の動作を行う部分が、本発明の、変倍最高速度設定手段に相当する。この変倍最高速度設定手段は、検出された顔の位置が所定範囲内でないときや、検出された顔の大きさが所定値より大であるときには、設定する変倍最高速度を規制する。また、変倍最高速度設定手段は、設定する変倍最高速度を、変倍動作中では該変倍動作直前の最高速度としたり、変倍レンズの移動方向に対して別々に設定したりする。また、モニター１０９および表示部１２０が、本発明の、変倍最高速度設定手段により変倍最高速度が規制されているときには、規制中であることを表示する表示手段に相当する。

１０２変倍レンズ
１０８カメラ信号処理部
１０９モニター
１１０ズーム駆動源
１１４カメラ制御マイコン
１１６顔検出部
１２０表示部

Claims

映像信号より人間の顔の部分を検出する顔検出手段と、
変倍レンズによる変倍速度を変更する速度変更手段と、
前記変倍レンズの位置を検出する位置検出手段と、
前記顔検出手段により検出された画面上の顔の位置、大きさ、および前記位置検出手段により検出された変倍レンズの位置に基づいて、前記速度変更手段の変倍最高速度を設定する変倍最高速度設定手段とを有することを特徴とする撮像装置。
前記変倍最高速度設定手段は、検出された前記顔の位置が所定範囲内でないときには、設定する変倍最高速度を規制することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記変倍最高速度設定手段は、検出された前記顔の大きさが所定値より大であるときには、設定する変倍最高速度を規制することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記変倍最高速度設定手段は、設定する変倍最高速度を、変倍動作中では該変倍動作直前の変倍最高速度とすることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記変倍最高速度設定手段は、設定する変倍最高速度を、前記変倍レンズの移動方向に対して別々に設定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
前記変倍最高速度設定手段により変倍最高速度が規制されているときには、規制中であることを表示する表示手段を有することを特徴とする請求項２または３に記載の撮像装置。