JP2016018176A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】顔を検出した時に簡易的な処理によって遠近競合を防ぐことを可能にした撮像装置を提供すること。
【解決手段】被写体を撮像素子によって撮像する撮像手段と、撮像素子を用いて焦点検出を行う焦点検出手段と、撮像手段によって撮影された画像より顔を検出する顔検出手段と、顔が検出されたときに顔にて焦点検出を行うよう領域を設定する焦点検出領域設定手段と、顔の画像より顔の向きを特定する顔方向特定手段とを持ち、前記焦点検出領域設定手段は、前期顔方向特定手段によって特定された顔の方向を基に焦点検出領域を顔検出位置より顔の向きとは逆方向にずらすことを特徴とする構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、更に詳しくは、被写体検出が可能な撮像装置においてピント精度の低下を防ぐ技術に関するものである。

近年、一眼レフカメラを代表とする撮像装置は、ＬＶ（ライブビュー）画面を見ながらの撮影方法に対するウェイトが非常に高まっている。ＬＶ画面での撮像装置のＡＦ（オートフォーカス）方式として様々な手法が提案されているが、主な手法として撮像面位相差検出方式がある。位相差検出方式は、撮像光学系における互いに異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を一対のラインセンサ上に結像させ、該一対のラインセンサにより得られた一対の像信号の位相差から撮像光学系のデフォーカス量を算出する方法である。撮像素子を用いた位相差検出としては撮像素子にある撮像画素をマイクロレンズで瞳分割し、複数の焦点検出画素で光軸を受光することで、撮像を行うと同時に焦点検出を行う手法が提案されている。

特許文献１においては、１つの画素の中にある、１つのマイクロレンズで集光されるフォトダイオードを分割することによって、各々のフォトダイオードは撮像レンズの異なる瞳面の光を受光するように構成されている。これによって、２つのフォトダイオードの出力を比較することで上記の撮像面位相差検出方式が可能となる。上記したような方式によってＬＶ画面でのＡＦは実現されている。また、特許文献２によって撮像素子によって被写体を撮像し、その撮像結果を用いて顔検出を行い、AFを行う手法が提案されている。

しかしこの手法ではAFのための領域に背景を含んでしまうことがあり、AFのための最適な露出に制御できなかったり、合焦位置判定にて背景を含んでしまい、遠近競合を起こしてしまうことがあった。そのため、特許文献３では画像のコントラスト評価値を用いたAFのために、顔検出による向きや角度や大きさを使ってAFのための露出を決めるための領域を決定し、露出を制御することで最適なコントラスト値を算出している。また、特許文献４では顔検出の結果より、AF領域を複数分割して優先順位付けを行うことで最適なAFのための評価値を算出している。

特開２００１−０８３４０７号公報 特開２００５−２８６９４０号公報 特開２００７−３４２６１号公報 特開２０１３−１９５５７７号公報

しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、処理が複雑であり、多くの記憶領域を消費してしまう。また、その処理の複雑さから処理に時間がかかり、結果AFの速度の低下を招く恐れがある。

そこで、本発明の目的は、顔を検出した時に簡易的な処理によって遠近競合を防ぐことを可能にした撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、被写体を撮像素子によって撮像する撮像手段と、
撮像素子を用いて焦点検出を行う焦点検出手段と、
撮像手段によって撮影された画像より顔を検出する顔検出手段と、
顔が検出されたときに顔にて焦点検出を行うよう領域を設定する焦点検出領域設定手段と、
顔の画像より顔の向きを特定する顔方向特定手段とを持ち、
前記焦点検出領域設定手段は、前期顔方向特定手段によって特定された顔の方向を基に焦点検出領域を顔検出位置より顔の向きとは逆方向にずらすことを特徴とする。

本発明によれば、顔を検出した時に簡易的な処理によって遠近競合を防ぐことを可能にした撮像装置を提供することである。

本発明の実施例の焦点検出領域設定シーケンス 本発明の実施例の撮像装置の構成図 本発明の実施例における顔のテンプレートと顔検出時の合致図 本発明の実施例における顔のテンプレートの中心と実際の顔の中心のズレ 本発明の実施例における顔の角度と移動倍率のテーブル 顔のサイズが小さい時の焦点検出領域 本発明の実施例の焦点検出領域サイズ変更シーケンス

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本形態において例示される構成部品の寸法、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明がそれらの例示に限定されるものではない。

［実施例１］
図２は、本発明のカメラシステムの第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。図２において、１は被写体像を後記する光電変換素子面上に導く撮影レンズ、２はＡＦ（オートフォーカス）駆動部である。ＡＦ駆動部２は、例えばＤＣモータやステッピングモータによって構成され、後記するCPU１０の制御によって撮影レンズ１のフォーカスレンズ位置を変化させることによりピントを合わせる。３はズーム駆動部である。ズーム駆動部３は、例えばＤＣモータやステッピングモータによって構成され、後記するCPU１０制御によって撮影レンズ１の変倍レンズ位置を変化させることにより撮影レンズ１の焦点距離を変化させる。
４は絞りである。

５は絞り駆動部である。絞り駆動部５は、４を駆動する。駆動されるべき量は後述するCPU１０によって算出され、光学的な絞り値を変化させる。６は撮影レンズ１により導かれた光を電気信号に変換する光電変換素子、７は光電変換素子６より得られた電気信号を映像信号として後述する記録装置や演算回路に適した信号に変換して出力する撮像回路であり、本発明においての撮像手段となる。また、光電変換素子６から得られる電気信号は焦点検出の信号としても用いることができる。光電変換素子６から得られる電気信号を焦点検出のための信号として撮像回路７で変換して後述する演算回路８に送る。

８は、撮像回路７より出力された信号を元に焦点位置を求める焦点検出回路であり、焦点検出手段となっている。９は撮像回路７からの映像信号を受けて、顔を検出する顔検出回路であり、顔検出手段として用いられる。また顔検出回路９では、顔の検出だけではなく、検出した際に顔の向きを特定する顔方向特定手段としても制御を行っている。１０は撮像回路７より出力された信号を記録する記録装置である。１１はＣＰＵであり、上述した制御の他にＡＦのタイミングや撮影のタイミングなど全体の制御を担っている。また、検出した顔の結果を用いて焦点検出を行う領域を設定する焦点検出領域設定手段の制御も行っている。

１２は操作部材であり、ＡＦやＡＥなどの撮影準備を指示するＳＷ１である１３、撮影開始を指示するＳＷ２である１４の状態をＣＰＵ１１伝える。上述した構成を持つ撮像装置を用いて本提案の実施例を説明する。まず、焦点検出領域の設定シーケンスを図１を用いて説明する。Ｓ１０１にてＳＷ１が押されたかどうかを判定する。実際にはＳＷ１の状態が操作部材１２よりＣＰＵ１１に伝わり、ＣＰＵ１１が押されたかどうかを判断している。Ｓ１０１にてＳＷ１が押されたことが判定されると、まず顔検出回路９にて現在の映像信号から顔が撮像している画像に含まれているかを判断する（Ｓ１０２）。

ここでもし顔が含まれていないと判断した場合は、任意の領域に焦点検出領域を設定する（Ｓ１０３）。この任意の領域は使用者が選んでもよいし、中央と決まっていてもよい。もし顔が撮像している画像に含まれていると判定された場合、後述する検出した顔の角度と領域を移動させる倍率を対応させたテーブルを基に焦点検出領域の移動させる倍率と移動させる方向をＣＰＵ１１にて決定する（Ｓ１０４）。この時の顔の角度は顔検出回路９によって決定される。

Ｓ１０４にて倍率が決定すると、検出した顔のサイズに倍率をかけて焦点検出領域の移動量をＳ１０５にてＣＰＵ１１が決定する。ここで移動量をＣとする。顔の向きによって移動量を決定すると次に顔の角度（縦、横）をＣＰＵ１１で判断して縦に移動させるか、横に移動させるかを決定する（Ｓ１０６）。顔の中心座標を横方向をＸ、縦方向をＹとすると、もし顔の向きが縦であると判断された場合、焦点検出領域は横方向に動かすため横方向の座標は
Ｘ’= Ｘ ＋ Ｃ
となる。

つまり焦点検出領域の中心座標は（Ｘ’(Ｘ＋Ｃ)、 Ｙ）となる(Ｓ１０７)。 また、もし顔の向きが横であると判断された場合、焦点検出領域は縦方向に動かすため縦方向の座標は
Ｙ’= Ｙ ＋ Ｃ
となる。つまり焦点検出領域の中心座標は（Ｘ、Ｙ’（Ｙ＋Ｃ））となる(Ｓ１０８)。このように焦点検出前に顔の角度に応じて焦点検出領域を設定する。

次に顔の角度と移動倍率のテーブルについて説明する。顔検出回路９は顔の検出のためにいくつかの顔のテンプレートを持っており、画像をそのテンプレートに照らし合わせることで顔を検出している。その際に合致したテンプレートに応じて顔の角度も決定される。

図３は顔検出回路９が持つ顔のテンプレートとそのテンプレートが合致した時の図である。３−ａは正面の顔のテンプレート、３−ｂは右向き４５度、３−ｃは右向き９０度のテンプレートである。顔のテンプレートは顔の特徴である目と鼻の位置を重要な要素としている。顔検出回路９は左向きに対しても右向きと同様に４５度、９０度のテンプレートを持っている。３−ａの正面の顔のテンプレートと画像を比較して顔が合致すれば、顔を検出したとし、またその時の顔の向きは正面であると検出する（３−ｄ）。同様に４５度（３−ｅ）、９０度（３−ｆ）も画像とテンプレートを比較して合致すれば検出とする。

ここで移動倍率について図４を用いて説明する。顔のテンプレートは目と鼻の位置にて構成されるため、検出した顔の中心位置は実際の顔の中心位置からズレが生じている。図４の４−ａは右向き４５度の顔を検出した時である。４−ａの様に４５度の顔を検出した時には検出した顔の中心位置は実際の顔の中心位置に対して顔の向きとは逆の方向に顔サイズの半分ほどずれていることがわかる。

同様に４−ｂの様に９０度の顔を検出した時には検出した顔の中心位置は実際の顔の中心位置に対して顔の向きとは逆の方向に顔サイズほどずれていることがわかる。このことから図５の顔の角度と移動倍率のテーブルを作成することができる。移動量は顔のサイズ×倍率であり、検出した顔の向きと角度によってその倍率を決定する。たとえば右向き４５度の顔を検出した場合、図５のテーブルより左に×１／２倍移動させればよいとわかる。

本実施形態では正面、４５度、９０度のテンプレートを用いたが、もっと細かい角度を検出できるようテンプレートを数多く持ってもよい。また、顔の検出、顔の角度の検出において本実施形態ではテンプレートによる比較を用いたが他の手法によって決定してもよい。また、移動倍率は今回用いたテンプレートに基づくものであり、テンプレートが変わったり検出アルゴリズムが違う場合においては、その手法にあった倍率を用いる必要がある。

ここで、図６の様に顔のサイズが小さい時に焦点検出領域が大きいために背景を含んでしまうために遠近競合を含んでしまうことがある。この時、顔のサイズに合わせて初めから焦点検出領域を小さくしてしまうと、位相差検出方式では検出できる範囲が狭まってしまう。そこで図７を用いて焦点検出領域のサイズ変更シーケンスを説明する。

初めに設定された焦点検出領域にて焦点検出を行う（Ｓ７０１）。次に顔がすでに検出されている状態かを顔検出回路９にて判定する（Ｓ７０２）。ここで、顔が検出されていない場合、Ｓ７０７の合焦かどうかの判定に移る。もし顔が検出されていれば、Ｓ７０３にて焦点検出結果が合焦に近いかどうかを判定する。

ここで合焦に近くない場合はもちろん合焦ではないのでＳ７０４にてレンズを焦点検出結果に基づいて駆動して次の焦点検出に移る。もしＳ７０３にて合焦に近いと判定された場合は、Ｓ７０５にて焦点検出領域のサイズを一度でも変更したかを確認する。一度でも変更されている場合は焦点検出領域に背景を含む可能性が低いため、そのままＳ７０７の合焦かどうかの判定に移る。

まだ変更されていない場合、Ｓ７０３で合焦に近いと判定されていることから検出できる範囲が小さくなってもよいため、Ｓ７０６にて顔のサイズに応じて焦点検出領域を小さくする。焦点検出領域のサイズ変更前の焦点検出結果は背景を含んでいる可能性があるため、Ｓ７０６の後は必ずもう一度焦点検出を行うためにＳ７０１に戻る。

Ｓ７０７では合焦しているかどうかを判定して、もし合焦と判断された場合はＡＦは終了し、まだ合焦でないと判断された場合は、Ｓ７０４にてレンズを焦点検出結果に基づいて駆動して次の焦点検出に移る。

上記の様に合焦付近にて焦点検出領域を顔のサイズに合わせて小さくすることで顔の小さいサイズでも遠近競合を防ぐことができる。

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。

１ 撮影レンズ、２ ＡＦ（オートフォーカス）駆動部、３ ズーム駆動部、
４ 絞り、５ 絞り駆動部、６ 光電変換素子、７ 撮像回路、８ 演算回路、
９ 記録装置、１０ カメラＣＰＵ、１１ 操作部材、１２ ＳＷ１、１３ ＳＷ２

Claims (4)

1. 被写体を撮像素子によって撮像する撮像手段（７）と、
   撮像素子を用いて焦点検出を行う焦点検出手段（８）と、
   撮像手段によって撮影された画像より顔を検出する顔検出手段（９）と、
   顔が検出されたときに顔にて焦点検出を行うよう領域の位置とサイズを設定する焦点検出領域設定手段（１０）と、
   顔の画像より顔の向きを特定する顔方向特定手段（９）とを持ち、
   前記焦点検出領域設定手段は、前期顔方向特定手段によって特定された顔の方向を基に焦点検出領域を顔検出位置より顔の向きとは逆方向に移動することを特徴とする撮像装置。
2. さらに顔の大きさを特定する顔サイズ特定手段（９）を持ち、
   前記焦点検出領域設定手段は、前記顔方向特定手段によって特定された顔の方向とは反対方向に顔サイズ特定手段によって特定された顔サイズに応じて顔検出位置より移動することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. さらに顔の角度を特定する顔角度特定手段（９）を持ち、
   前記焦点検出領域設定手段は、前記顔方向特定手段によって特定された顔の方向とは反対方向に顔角度特定手段によって特定された顔の角度に応じて顔検出位置より移動することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記顔検出手段によって顔が検出されている時、前記焦点検出手段の結果、合焦付近にいると判断された場合に焦点検出領域設定手段は焦点検出領域のサイズを小さく変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。