JP2013003298A

JP2013003298A - 撮像装置、その制御方法及びプログラム

Info

Publication number: JP2013003298A
Application number: JP2011133101A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Nakagawara; 尚幸中川原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2011-06-15
Publication date: 2013-01-07
Anticipated expiration: 2031-06-15
Also published as: US20120320258A1; US8947583B2; JP5832153B2; CN102833484B; CN102833484A

Abstract

【課題】顔検出を行い、顔に合焦させる顔検出オートフォーカスの時間を短縮させる。
【解決手段】カメラのレリーズスイッチの半押し状態になると、ＡＥセンサでは測光演算を行い、ＡＦセンサではＡＦ自動選択のアルゴリズムに基づいて位相差検出方式による測距演算を行って、レンズ駆動する。そして、あと一回のレンズ駆動で合焦に至る状態である見切り合焦となったときに、ＡＥセンサでは顔検出用の蓄積Ａ_faceを開始し、その読み出しを終えると、顔検出を行う。また、ＡＦセンサでは、合焦前最後の蓄積Ｂ_n+1の読み出しを終えると、ＡＦ自動選択のアルゴリズムに基づいて位相差検出方式による測距演算を開始する。続いて、ＡＦセンサでは、ＡＥセンサからの顔検出情報に基づいて位相差検出方式による測距点の再選択演算を行い、その演算結果に基づいて、顔に合焦するようにレンズ駆動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、顔検出を行い、顔に合焦させる顔検出オートフォーカスが可能な撮像装置、その制御方法及びプログラムに関する。

近年、一眼レフカメラでは、撮影の前にペンタ部の測光センサで画像信号を取得し、その画像信号を処理することにより測光や顔検出を行うシステムが見受けられるようになってきた。このシステムでは、本撮影の前にペンタ部の測光センサで顔検出を行い、その情報から顔検出した位置に測距点を合わせ、ＡＦ（オートフォーカス）を行い、顔にピントが合った状態で本撮影ができる。例えば特許文献１には、顔検出モードにおいて、レリーズボタンが半押しされたら顔検出処理を開始し、顔が検出されたら、顔エリアのサイズを算出した結果に基づいて、人物の顔までの概略距離を算出して、レンズ移動距離を決定する撮像装置が開示されている。

特開２００８−２６２００１号公報

しかしながら、ペンタ部の測光センサで画像信号を取得し、顔検出を行い、顔検出した位置でＡＦを行う顔検出自動選択ワンショットＡＦでは、通常の自動選択ワンショットＡＦに比べて、顔検出を行う期間分、時間が長くかかってしまうという問題がある。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、顔検出を行い、顔に合焦させる顔検出オートフォーカスの時間を短縮させることを目的とする。

本発明の撮像装置は、顔検出を行い、顔に合焦させる顔検出オートフォーカスが可能な撮像装置であって、電荷を蓄積して測光演算する測光手段と、電荷を蓄積して焦点検出を行うオートフォーカス手段とを備え、前記測光手段による測光及び前記オートフォーカス手段による焦点検出により、あと一回のレンズ駆動で合焦に至る状態である見切り合焦となったときに、前記測光手段による顔検出用の電荷の蓄積を開始し、その蓄積が終了したら顔検出を行い、顔検出した位置で再度、前記オートフォーカス手段による焦点検出を行って顔に合焦させることを特徴とする。

本発明によれば、顔検出を行い、顔に合焦させる顔検出オートフォーカス時に、あと一回のレンズ駆動で合焦に至る状態である見切り合焦となったときに、顔検出用の電荷の蓄積を開始するようにしたので、顔検出オートフォーカスの時間を短縮させることができる。

実施形態に係るカメラシステムの構成を示す図である。実施形態に係るカメラシステムによる顔検出自動選択ワンショットＡＦのシーケンス図である。最終合焦後の測光演算の方法を説明するための図である。顔の合焦位置からのピントずれと顔検出率の関係とを示す特性図である。通常の自動選択ワンショットＡＦと、顔検出自動選択ワンショットＡＦとでの合焦幅と見切り合焦幅の例を示す図である。顔検出自動選択ワンショットＡＦにおいて顔に合焦させるまでの状態を説明するための図である。通常の自動選択ワンショットＡＦのシーケンス図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る撮像装置であるカメラシステムの構成を示す図である。１００はカメラ本体、２００はレンズユニットである。本実施形態に係るカメラシステムでは、顔検出を行い、顔に合焦させる顔検出自動選択ワンショットＡＦ（オートフォーカス）が可能となっている。

カメラ本体１００において、１０１はマイクロコンピュータＣＰＵ（以下、カメラマイコンと称する）であり、カメラシステムの各部を制御する。１０２はカメラマイコン１０１に接続されているＲＡＭやＲＯＭ等のメモリである。１０３はＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を具備する撮像部であり、赤外カットフィルタやローパスフィルタ等を含み、レンズユニット２００によって撮影時に被写体の像が結像される。１０４はシャッターであり、非撮影時には撮像部１０３の撮像素子を遮光し、撮影時には開いて撮像素子へ光線を導く。

１０５はハーフミラー、１０６はピント板である。ハーフミラー１０５は非撮影時にレンズユニット２００より入射する光の一部を反射し、ピント板１０６に結像させる。

１０７はＰＮ液晶等のＡＦ測距枠を表示するための表示素子であり、光学ファインダを覗いたときに、どの位置でＡＦしているかをユーザに示す。図６にＡＦ測距枠を表示する表示素子の配置の一例を示す。ＡＦ測距枠の位置が点線で示されている。ＰＮ液晶では、カメラマイコン１０１からの指示で選択されたＡＦ測距枠の液晶が拡散し、ＡＦ測距枠が表示される。

１０８はリニア出力型の測光センサであり、ＣＣＤ、ＣＯＭＳ等の撮像素子を使用することにより測光だけでなく顔検出や追尾を行う。１０９はペンタプリズムであり、ピント板１０６の被写体像を測光センサ１０８及び光学ファインダに導く。測光センサ１０８は、ペンタプリズム１０９を介してピント板１０６に結像された被写体像を斜めの位置から見込んでいる。

１１０は位相差検出方式により焦点検出を行う焦点検出回路、１１１はＡＦミラーであり、レンズユニット２００より入射し、ハーフミラー１０５を通過した光線の一部をＡＦミラー１１１により焦点検出回路１１０内のセンサに導き、位相差検出方式による測距を行う。

１１２は測光センサ１０８の画像処理・演算用のＣＰＵ（以下、ＡＥＣＰＵと称する）であり、ここで顔検出の演算や追尾の演算、測光演算等を行う。１１３はＡＥＣＰＵ１１２に接続されているＲＡＭやＲＯＭ等のメモリである。本実施形態では、測光センサ１０８専用のＣＰＵ１１２を用意したが、カメラマイコン１０１等で処理を行っても良い。

レンズユニット２００において、２０１はＣＰＵ（レンズ制御用マイクロコンピュータ（ＬＰＵ）と称される）であり、被写体との距離情報等をカメラマイコン１０１に送る。２０２はフォーカスレンズを含むレンズ群である。

次に、図２を参照して、本実施形態に係るカメラシステムによる顔検出自動選択ワンショットＡＦのシーケンスについて説明する。以下の説明におけるＡＥセンサ、ＡＦセンサとは、センサそのものだけでなく、それぞれ処理系のＣＰＵ等も含めた測光手段、オートフォーカス手段である意味とする。

まず、カメラのレリーズスイッチの半押し状態になると（図２のＳＷ１ＯＮ）、ステップＳ１−１に示すように、ＡＥセンサ、ＡＦセンサがそれぞれ電荷の蓄積を開始する。電荷の蓄積後、ＡＥセンサ、ＡＦセンサでそれぞれ蓄積した電荷の読み出しを終えると、ＡＥセンサでは測光演算を開始し、ＡＦセンサではＡＦ自動選択のアルゴリズムに基づいて位相差検出方式による測距演算を開始する。ＡＦセンサで測距演算を終了すると、その演算結果に基づいてレンズユニット２００のレンズが駆動される。

ステップＳ１−２〜Ｓ１−ｎに示すように、ＡＥセンサ及びＡＦセンサは、あと一回のレンズ駆動で合焦に至る状態（見切り合焦と呼ぶ）まで上記の処理を繰り返す。顔検出自動選択ワンショットＡＦのときには、見切り合焦に至ったと判定するための見切り合焦幅が、顔検出を行わない通常の自動選択ワンショットＡＦにおける見切り合焦幅よりも広く設定されている。

見切り合焦に至ると、ステップＳ２に示すように、ＡＥセンサでは顔検出用の蓄積Ａ_faceを開始し、ＡＦセンサでは合焦前最後の蓄積Ｂ_n+1を開始する。電荷の蓄積後、ＡＥセンサでは、顔検出用の蓄積Ａ_faceの読み出しを終えると、顔検出演算を開始し、顔検出演算を終えると、顔検出情報をＡＦセンサに通信する。このときの顔検出用の蓄積Ａ_faceの読み出しは、顔検出を行うために全画素読みを行うのが良い。また、ＡＦセンサでは、合焦前最後の蓄積Ｂ_n+1の読み出しを終えると、ＡＦ自動選択のアルゴリズムに基づいて位相差検出方式による測距演算を開始する。続いて、ＡＦセンサでは、ＡＥセンサからの顔検出情報に基づいて再度位相差検出方式による測距演算（測距点の再選択演算）を行い、その演算結果に基づいて、顔に合焦するようにレンズユニット２００のレンズが駆動される。

合焦後、ステップＳ３に示すように、ＡＥセンサではレリーズ許可前、最後の蓄積Ａ_last1を開始し、読み出しを終えると、測光演算を行って最終測光値を求める。以上の処理を終えたら、本撮影が許可される（図２のレリーズ許可）。

ここで、ステップＳ３におけるレリーズ許可前、最後の蓄積Ａ_last1の読み出しは、時間短縮等の観点から画素加算読み出しを行うのが良い。画素加算読み出しを行うことにより、読み出しの時間が減り、レリーズ許可までの時間を短縮することができる。

また、ステップＳ３における最終合焦後の測光演算は、見切り合焦時の蓄積、すなわち顔検出用の蓄積Ａ_faceと、最終合焦時の蓄積Ａ_last1との両方の結果を用いて行うと良い。その測光演算の一例を以下説明する。測光センサ１０８は、被写界を斜めの位置から見込んでいるために、撮像素子で得られる画像と比べて、図３に示すように、レンズの周辺光量落ちの影響が大きい。そのため、この周辺光量落ちの大きい領域では、正しい測光値が得られない可能性がある。そこで、顔検出用の蓄積Ａ_faceで取得した画像に加えて、最終合焦時の蓄積で取得した画像Ａ_last1（画素加算読み出しをした画像）で周辺光量落ちした部分を補うと良い。例えば、最終合焦時の蓄積Ａ_last1を４画素加算で読み出すと、蓄積時間が同じならば２段明るい画像が、８画素加算ならば３段明るい画像が取得できる。このように、顔検出用の画像と、この最終合焦で得られた画像を利用することで、低輝度側のダイナミックレンジを広げて測光演算を行うことができる。

顔検出自動選択ワンショットＡＦのシーケンス比較のために、図７に通常の自動選択ワンショットＡＦのシーケンスを示す。通常の自動選択ワンショットＡＦでは、見切り合焦に至ると、ＡＥセンサではレリーズ許可前、最後の蓄積Ａ_last1を開始し、読み出しを終えると、測光演算を行う。また、ＡＦセンサでの測距演算の演算結果に基づいてレンズユニット２００のレンズが駆動される。

次に、顔検出自動選択ワンショットＡＦ時の見切り合焦幅の設定方法について説明する。図４に、顔の大きさがピント板上で３ｍｍのときの顔の合焦位置からのピントずれと顔検出率との関係を表したグラフを示す。このグラフから、顔の合焦位置から±６０μｍ程度ずれていても略１００％で顔検出が可能であるが、±６５μｍ以上ずれると顔検出率が悪くなることがわかる。したがって、顔検出自動選択ワンショットＡＦ時の見切り合焦幅は、図２のシーケンスの見切り合焦後のレンズ駆動で±６０μｍとなるような幅に設定するのが良い。なお、この見切り合焦幅はレンズのＦＮｏによっても変わるので、レンズに合せて設定すれば良い。また、図４のグラフは検出する顔の大きさによって変わるので、より小さい顔で略１００％の検出率を実現したい場合には、そのときのデータを取り、見切り合焦幅を狭める必要がある。

ここで、図５に通常の自動選択ワンショットＡＦと、顔検出自動選択ワンショットＡＦとでの合焦幅と見切り合焦幅の例を示す。顔検出自動選択ワンショットＡＦにおける見切り合焦幅が、通常の自動選択ワンショットＡＦにおける見切り合焦幅よりも広く設定されている。顔検出自動選択ワンショットＡＦでの合焦幅とは、見切り合焦直後１回目のレンズ駆動による被写体との合焦幅を表すものである。

次に、図６を参照して、実際にどのように被写体の顔にピントが合うかを説明する。（ａ）のＳＷ１ＯＮ直後では、まだ、被写体に全くピントが合っていないぼけた画像となっていることが想定される。この状態では、顔検出が難しい。

次に、通常のＡＦ自動選択のアルゴリズムに従い、レンズを駆動していき、徐々に被写体にピントを合わせていく（図２のステップＳ１−１〜Ｓ１−ｎ）。そして、（ｂ）のように見切り合焦に至ると、被写体にある程度ピントが合っているので顔検出を行うことが可能となる。したがって、（ｃ）のように見切り合焦に至ると顔検出演算を行い、顔検出を行う（図２のステップＳ２）。そして、（ｄ）のように顔に合焦するようにレンズ駆動を微調整し、顔にピントを合わせる（図２のステップＳ２、Ｓ３）。

以上のように、顔検出自動選択ワンショットＡＦの場合、見切り合焦幅を広げ、見切り合焦位置に入った直後にＡＥセンサで顔検出用の蓄積を行うことで、顔検出自動選択ワンショットＡＦの時間を短縮することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。すなわち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１００：カメラ本体、１０１：カメラマイコン、１０３：撮像部、１０５：ハーフミラー、１０７：表示素子、１０８：測光センサ、１１０：焦点検出回路、１１２：ＣＰＵ、２００：レンズユニット、２０１：ＣＰＵ、２０２：レンズ群

Claims

顔検出を行い、顔に合焦させる顔検出オートフォーカスが可能な撮像装置であって、
電荷を蓄積して測光演算する測光手段と、
電荷を蓄積して焦点検出を行うオートフォーカス手段とを備え、
前記測光手段による測光及び前記オートフォーカス手段による焦点検出により、あと一回のレンズ駆動で合焦に至る状態である見切り合焦となったときに、前記測光手段による顔検出用の電荷の蓄積を開始し、その蓄積が終了したら顔検出を行い、顔検出した位置で再度、前記オートフォーカス手段による焦点検出を行って顔に合焦させることを特徴とする撮像装置。
顔検出オートフォーカスのときには、見切り合焦に至ったと判定するための見切り合焦幅が、顔検出を行わない通常のオートフォーカスにおける見切り合焦幅よりも広く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
顔に合焦後、再度、前記測光手段による電荷の蓄積を行い、前記測光手段による前記顔検出用の電荷の蓄積の結果と合わせて最終測光値を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
顔に合焦後の前記測光手段による電荷の蓄積後、画素加算読み出しすることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
前記測光手段による前記顔検出用の電荷の蓄積後、全画素読み出しすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
顔検出を行い、顔に合焦させる顔検出オートフォーカスが可能な撮像装置の制御方法であって、
電荷を蓄積して測光演算する測光手段による測光、及び、電荷を蓄積して焦点検出を行うオートフォーカス手段による焦点検出により、あと一回のレンズ駆動で合焦に至る状態である見切り合焦となったときに、前記測光手段による顔検出用の電荷の蓄積を開始し、その蓄積が終了したら顔検出を行い、顔検出した位置で再度、前記オートフォーカス手段による焦点検出を行って顔に合焦させることを特徴とする撮像装置の制御方法。
顔検出を行い、顔に合焦させる顔検出オートフォーカスが可能な撮像装置を制御するためのプログラムであって、
電荷を蓄積して測光演算する測光手段による測光、及び、電荷を蓄積して焦点検出を行うオートフォーカス手段による焦点検出により、あと一回のレンズ駆動で合焦に至る状態である見切り合焦となったときに、前記測光手段による顔検出用の電荷の蓄積を開始し、その蓄積が終了したら顔検出を行い、顔検出した位置で再度、前記オートフォーカス手段による焦点検出を行って顔に合焦させる処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。