JP4802058B2 - カメラ付き携帯電話機及びその撮像方法 - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置及びカメラ付き携帯電話機に関し、更に詳しくは、被写体を撮影するメインカメラと、撮影者自身を撮影するサブカメラと、メインカメラのフォーカス調整を行なうAF機構とを備える撮像装置及びカメラ付き携帯電話機に関する。
従来、携帯電話機にデジタルカメラを組み込んだカメラ付き携帯電話機が販売されている。現在のカメラ付き携帯電話機は、一般のコンパクト型デジタルカメラと同程度の画素数を有する撮像素子やAF機構、高精細なLCDパネル等を組み込むことにより、撮影画質と表示品質の向上が図られている。
また、カメラ付き携帯電話機の中には、筐体背面に設けられて被写体の撮影に用いられるメインカメラの他、筐体前面に設けられて撮影者自身の撮影(以下、セルフ撮影と呼ぶ)を行なうサブカメラを備えているものがある。このカメラ付き携帯電話機では、サブカメラで撮影を行ないながら通話を行なうテレビ電話等の機能を有しているものもある。
上記カメラ付き携帯電話機による撮影品質は向上しているものの、例えば、横に並んでいる2人の人物を撮影する際等に2人の人物の間にピントが合ってしまう、いわゆるピント抜けが発生しやすいという問題があった。これは、中央測距のみのローコストなAF機構しか組み込むことができないという製品側の問題と、焦点調節を行なった後で構図を決めるという中央測距に応じた撮影技術がない撮影者側の問題とに起因する。
構図の決定後に対象とする被写体にピントを合せるための技術として、視線検出装置を組み込んだカメラが知られている(例えば、特許文献1,2参照)。このカメラでは、ファインダ内での撮影者の目の動きを撮像素子で検出し、ファインダ内で視線が向けられている位置を測距する。
特開昭61−017552号公報 特開平06−000163号公報
カメラ付き携帯電話機に上記視線検出装置を組み込むことにより、撮影技術の低い撮影者であっても適切な位置にピントが合った撮影を行なうことができる。しかし、カメラ付き携帯電話機は、LCDパネルにスルー表示されるスルー画像を見ながら撮影を行なうため、ファインダを備えていない。また、カメラ付き携帯電話機という製品の性格上、デジタルカメラ部分に多くのコストをかけることができないという問題があった。
本発明は、上記問題を解決するために、ファインダを用いない視線検出装置をローコストに組み込んだ撮像装置、及びカメラ付き携帯電話機を提供する。
上記課題を解決するために本発明の撮像装置は、被写体を撮像する第1撮像手段と、第1撮像手段で撮像された画像が表示される表示手段と、第1撮像手段で撮像中の画像をスルー画像として表示手段に表示させるスルー画像表示制御手段と、撮影者の顔に向けて赤外光を照射する光源と、撮影者の顔を撮像する第2撮像手段と、表示手段を複数の視線検出領域に分割するとともに、第2撮像手段で撮像された画像に基づいて撮影者の視線位置を検出し、この視線位置に該当する視線検出領域を特定する視線演算処理手段と、第1撮像手段で撮像されたスルー画像を複数の視線検出領域に対応する複数の測距領域に分割し、視線演算処理手段で特定された視線検出領域に対応する測距領域に基づいて第1撮像手段のフォーカス調整を行なうフォーカス調整手段から構成したものである。
また、光源は、表示手段を挟んで第2撮像手段と反対側の位置に配置するようにしたものである。
更に、第2撮像手段の光路内に配される赤外線カットフィルタと、赤外線カットフィルタを第2撮像手段の光路内に挿脱する挿脱手段とを設けたものである。
本発明のカメラ付き携帯電話機は、請求項1〜3いずれか記載の撮像装置を備えるものである。
本発明の撮像装置及びカメラ付き携帯電話機によれば、撮影者を撮像するために設けられているサブカメラを視線検出用の第2撮像手段として利用できるので、ローコストに採用することができる。
また、光源は、表示手段を挟んで第2撮像手段と反対側の位置に配置したので、表示手段を見ながら撮像を行なう撮影者の目を適切に照明することができる。更に、赤外光を照射するようにしたので、撮影者が眩しいと感じることはなく、瞳に対する悪影響もない。
更に、赤外線カットフィルタを第2撮像手段の光路に対して挿脱自在にしたので、第2撮像手段はセルフ撮影用及び視線検出用として兼用することができる。
図1(A)に示すように、本発明のカメラ付き携帯電話機2は、前面上部に各種情報や画像が表示されるLCDパネル3が設けられている。また、LCDパネル3の下方には、各種操作に用いられる操作パネル4が設けられている。LCDパネル3の上方及び操作パネル4の下方には、通話時に音声が出力される受話部5と、音声が入力される送話部6が配置されている。LCDパネル3の上下で略対角線上には、撮影者がセルフ撮影を行なう際に使用されるサブカメラ7と、通常の撮影時に撮影者の顔に向けて赤外光を照射する赤外線発光部8が設けられている。
カメラ付き携帯電話機3の側面には、サブカメラ7の撮影光路内に赤外線カットフィルタを挿脱するフィルタ切換え部11と、メモリカード12が挿入されるカードスロット13とが設けられている。また、図1(B)に示すように、カメラ付き携帯電話機2の背面には、通常の撮影時に使用されるメインカメラ16が設けられている。メモリカード12には、メインカメラ16、またはサブカメラ7で撮影した画像が記憶される。
本実施形態のカメラ付き携帯電話機2は、メインカメラ16を用いて撮影を行なう通常撮影モードと、サブカメラ7を用いて撮影者自身を撮影するセルフ撮影モードとを備えている。図2に示すように、通常撮影モードでは、LCDパネル3に表示されるスルー画像を確認しながらメインカメラ16で撮影を行なう際に、赤外線発光部8から撮影者の顔に向けて赤外光を照射し、撮影者の顔によって反射された赤外光をサブカメラ7で撮影して、LCDパネル3に対する撮影者の目19の向き、すなわち視線位置を検出する。そして、その視線位置にある被写体にピントが合うようにメインカメラ16のフォーカス調整を行なう。
LCDパネル3は、本発明の表示手段を構成する。LCDパネル3には、カメラ付き携帯電話機2の携帯電話機能を使用する際に、各種操作画面や設定画面等が表示される。また、カメラ付き携帯電話機2のデジタルカメラ機能を使用する際には、撮影中のスルー画像や、撮影済みの画像、各種操作画面、設定画面等が表示される。
操作パネル4は、1〜9等の数字キーからなる複数個のテンキーボタン22と、LCDパネル3上でカーソルの移動や画面のスクロール等を行なうカーソルボタン23と、このカーソルボタン23の中央に用いられて操作決定時に用いられる決定ボタン24と、カーソルボタン23の両側方に配置されるモード切換えボタン25、操作を取り消すキャンセルボタン26等から構成されている。モード切換えボタン25を操作してカメラ付き携帯電話機2を通常撮影モードまたはセルフ撮影モードにセットすると、決定ボタン24はシャッタボタンとして動作するように機能が切り換えられる。
一般的なデジタルカメラでは、被写体光中の赤外光をカットするために、撮像素子の前面や撮影光路中に赤外線カットフィルタを設けている。しかし、本実施形態のサブカメラ7は、通常撮影モード時に赤外線発光部8により照明された撮影者の顔を撮影し、セルフ撮影モード時に撮影者の顔を可視光領域で撮影する必要があるため、サブカメラ7の撮影光路中に赤外線カットフィルタを挿脱できるようにしている。
フィルタ切換え部11は、カメラ付き携帯電話機2の筐体に設けられた長穴2a内でスライド操作される操作部材29を備えている。図3(A)に示すように、操作部材29には赤外線カットフィルタ30が一体に設けられている。操作部材29が上下方向でスライドされると、赤外線カットフィルタ30がサブカメラ7の撮影光路内に挿脱される。また、赤外線カットフィルタ30の移動経路上には、赤外線カットフィルタ30がサブカメラ7の撮影光路から外れたときに、赤外線カットフィルタ30の突出部30aに押圧されてオンするフィルタ検出スイッチ31が配置されている。
図4に示すように、カメラ付き携帯電話機2の各部は、CPU35によって統括的に制御される。CPU35には、操作パネル4の各ボタンによる操作信号と、フィルタ検出スイッチ31の検出信号とが入力される。CPU35は、モード切換えボタン25が操作されて通常撮影モードにセットされたときに、LEDドライバ36を制御して赤外線発光部8内に組み込まれたIR−LED37を発光させる。このIR−LEDは、本発明の光源を構成する。
また、CPU35は、通常撮影モードまたはセルフ撮影モードにセットされたときにフィルタ検出スイッチ31の検出信号を確認する。例えば、通常撮影モードにあるときにフィルタ検出スイッチ31がオフのときには、赤外線カットフィルタ30がサブカメラ7の撮影光路内にあると判定して警告を行なう。同様に、セルフ撮影モードにあるときにフィルタ検出スイッチ31がオンのときにも警告を行なう。この警告としては、例えばLCDパネル3に警告メッセージやマークを表示したり、警告音や音声で行なってもよい。
CPU35は、データバス40によりカメラ付き携帯電話機2の各部と接続されている。ROM41には、制御プログラムや各種設定データ等が記憶されている。携帯電話ユニット42は、カメラ付き携帯電話機2に携帯電話機能を付与するユニットであり、例えば、通信回路や音声処理回路等から構成されている。
第1撮像手段であるメインカメラ16は、モータを含むレンズ駆動機構45によって撮影光軸方向で移動される撮影レンズ46と、この撮影レンズ46によって結像された画像を撮像するCCD47と、このCCD47から出力されたアナログの撮像信号に各種処理を施してデジタルの画像データ(以下、メイン画像データと呼ぶ)に変換する撮像信号処理回路48と、この撮像信号処理回路48から出力されたメイン画像データをフレーム毎に記憶するフレームメモリ49を備えている。レンズ駆動機構45のモータは、CPU35に接続されたモータドライバ50によって駆動される。
第2撮像手段であるサブカメラ7は、カメラ付き携帯電話機2を持った撮影者の顔にピントが合うように設定された撮影レンズ53と、この撮影レンズ53によって結像された画像を撮像するCCD54と、このCCD54から出力されたアナログの撮像信号に各種処理を施してデジタルの画像データ(以下、サブ画像データと呼ぶ)に変換する撮像信号処理回路55と、この撮像信号処理回路55から出力されたメイン画像データをフレーム毎に記憶するフレームメモリ56を備えている。前述の赤外線カットフィルタ30は、撮影レンズ53とCCD54の間の撮影光路内に挿脱される。
CCD47,54は、CPU35に接続されたCCDドライバ59によって駆動される。なお、本実施形態では、撮像素子としてCCDを例に説明するが、C−MOSタイプの撮像素子を用いてもよい。
メインカメラ16及びサブカメラ7から出力されたメイン画像データ及びサブ画像データは、RAM62に記憶される。画像処理回路63は、RAM62に記憶されたメイン画像データに対し、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正処理等の各種画像処理と、YC変換処理とを施す。YC変換処理により輝度信号Yと色差信号Cr、Cbとに変換されたメイン画像データは、LCDドライバ64に入力される。LCDドライバ64は、入力されたメイン画像データに基づいてLCDパネル3にスルー画像を表示させる。本発明のスルー画像表示制御手段は、画像処理回路63、LCDドライバ64により構成される。
本発明の視線演算処理手段である視線演算処理回路67は、RAM62に記憶されたサブ画像データから、LCDパネル3に対する撮影者の視線位置を特定する。図2に示す赤外発光部8から出射された赤外光は、撮影者の目19の角膜表面にて反射されて、サブカメラ7上に反射光強度パターンとして結像される。視線演算処理回路67は、赤外反射光強度パターンより、撮影者の視線がLCDパネル3のどこに向いているかを判別する。ここでの視線位置検出の分解能は、例えば図5に示すように、LCDパネル3を9個の仮想的な視線検出領域68a〜68iに分割する。上記検出では、この9箇所のいずれに撮影者の視線が向いているかを特定する。なお、撮影者の視線検出時には、図3Aに示される赤外カットフィルタ30はサブカメラ7の撮影光路上から外れた位置(図3(B))にある。
視線演算処理回路67により特定された視線検出領域は、AF検出回路71に入力される。図6に示すように、AF検出回路71は、RAM62に記憶されているメイン画像データ72をLCDパネル3の視線検出領域68a〜68iに対応する9個の測距領域73a〜73iに分割する。そして、視線演算処理回路67から入力された視線検出領域に対応する測距領域の空間周波数の高周波成分を積算する。CPU35は、AF制御時にAF検出回路71によって得られる高周波成分の積算値が最大となるようにモータドライバ50を制御して撮影レンズ46を光軸方向で進退させ、フォーカス調整を行う。これにより、撮影者がLCDパネル3上で見ている位置にピントが合う。なお、CPU35及びAF検出回路71により、本発明のフォーカス調整手段が構成される。
AE検出回路76は、輝度信号Yから被写体輝度を検出し、この被写体輝度に基づいて適性露出を算出する。また、算出した適性露出から、この適性露出に適合するシャッタスピード、絞り値、撮影感度等を決定し、これらをCPU35に入力する。CPU35は、入力されたデータに基づいてCCDドライバ59等を制御する。
圧縮伸長処理回路79は、決定ボタン24が操作されたときに、画像処理回路63によりYC変換されたメイン画像データを所定の圧縮形式、例えばJPEG形式で圧縮処理する。また、メモリカード12から読み出した画像データをLCDパネル3で表示する際には、JPEG形式の画像データをYC信号に伸長する。メモリカード12への画像データの記録及び読み出しは、メディアコントローラ80により行なわれる。
次に、上記実施形態の作用について、図7のフローチャートを参照しながら説明する。カメラ付き携帯電話機2のメインカメラ16で撮影を行なう際には、モード切換えボタン25を操作して通常撮影モードにセットする。図4に示すCPU35は、メインカメラ16によるスルー画撮影を開始する。メインカメラ16で撮影されたスルー画像は、撮像信号処理回路48によりメイン画像データに変換され、画像処理回路63による画像処理後にRAM62に記憶される。
また、CPU35は、フィルタ検出スイッチ31の検出信号を確認し、この検出信号がオンのときにIR−LED37を点灯させ、サブカメラ7による撮影者の撮影を開始する。サブカメラ7で撮影された撮影者画像は、撮像信号処理回路55によりサブ画像データに変換され、画像処理回路63による画像処理後にRAM62に記憶される。なお、フィルタ検出スイッチ31の検出信号がオフのときには、LCDパネル3に警告メッセージを表示する。
撮影者は、LCDパネル3に表示されるスルー画像を見ながらカメラ付き携帯電話機2を動かし、撮影する構図を決定する。構図決定後、LCDパネル3に表示されているスルー画像の中から、ピントを合せたい主要な被写体を注視する。例えば、図5に示すLCDパネル3の中で右側中央に主要被写体がある場合、撮影者は視線検出領域68gを注視することになる。
RAM62に記憶されたサブ画像データには、赤外発光部8から照射された赤外光が撮影者の目19の角膜での反射強度パターンが記憶されている。視線演算処理回路67は、サブ画像データの反射強度パターンから撮影者の視線の向きを演算する。この演算により、撮影者がLCDパネル3上のどの領域に視線を向けているかを判定する。以下では、例えば、LCDパネル3上の領域68gに撮影者の視線が向けられているものと仮定して説明を行なう。
AE検出回路76による被写体輝度の検出後、CPU35はAF検出回路71によるAF制御を開始する。図6に示すように、AF検出回路71は、RAM62に記憶されているメイン画像データ72を視線検出領域68a〜68iに対応する測距領域73a〜73iに分割し、視線演算処理回路67で特定された視線検出領域68gに対応する測距領域73gを特定し、この測距領域73gの高周波成分の積分値を算出する。これと同時にCPU35は、モータドライバ50を制御して撮影レンズ46を光軸方向で移動させ、積算値が最も大きくなる撮影レンズ46の位置を特定し、撮影レンズ34を停止させる。これにより、視線検出領域68gにある主要被写体にピントが合う。
フォーカス調整後、決定ボタン24を操作すると撮影が行なわれる。撮影された画像データは、圧縮伸長処理回路79により圧縮されてメモリカード12に記憶される。
なお、上記実施形態ではカメラ付き携帯電話機を例に説明したが、メインカメラ、撮影者を撮影するサブカメラ、スルー画像を表示する表示手段、メインカメラのAF機構を有する装置であれば、携帯電話機以外の装置であっても本発明を実施することができる。
本発明のカメラ付き携帯電話機の外観形状を示す斜視図である。 カメラ付き携帯電話機による視線検出状態を示す模式図である。 赤外線カットフィルタの挿脱状態を示す正面図である。 カメラ付き携帯電話機の構成を示すブロック図である。 LCDパネルの視線検出領域を示す正面図である。 メイン画像データの測距領域を示す説明図である。 視線検出による撮影手順を示すフローチャートである。
符号の説明
2 カメラ付き携帯電話機
3 LCDパネル
4 操作パネル
7 サブカメラ
8 赤外線発光部
11 フィルタ切換え部
16 メインカメラ
30 赤外線カットフィルタ
31 フィルタ検出スイッチ
35 CPU
37 IR−LED
67 視線演算処理回路
68a〜68i 視線検出領域
71 AF検出回路
73a〜73i 測距領域

Claims (2)

  1. 被写体を撮像する第1撮像手段と、
    前記第1撮像手段で撮像された画像が表示される表示手段と、
    前記第1撮像手段で撮像中の画像をスルー画像として前記表示手段に表示させるスルー画像表示制御手段と、
    撮影者の顔に向けて赤外光を照射する光源と、
    前記撮影者の顔を撮像する第2撮像手段と、
    前記第2撮像手段の光路内に配される赤外線カットフィルタと、
    前記赤外線カットフィルタを前記第2撮像手段の光路内に挿脱する挿脱手段と、
    前記表示手段を複数の視線検出領域に分割するとともに、前記第2撮像手段で撮像された画像に基づいて前記撮影者の視線位置を検出し、前記視線位置に該当する視線検出領域を特定する視線演算処理手段と、
    前記第1撮像手段で撮像されたスルー画像を前記複数の視線検出領域に対応する複数の測距領域に分割し、前記視線演算処理手段で特定された視線検出領域に対応する測距領域に基づいて前記第1撮像手段のフォーカス調整を行なうフォーカス調整手段と、
    を備えたことを特徴とするカメラ付き携帯電話機
  2. 被写体撮影用の第1撮像手段によって撮像中の画像をスルー画像として表示手段に表示させるステップと、
    撮影者の顔に向けて赤外光を照射するステップと、
    光路内に赤外線カットフィルタが挿脱自在に配置された第2撮像手段により、前記赤外線カットフィルタを前記光路外に退避させた状態で撮影者の顔を撮像するステップと、
    前記表示手段を複数の視線検出領域に分割するとともに、前記第2撮像手段で撮像された画像に基づいて前記撮影者の視線位置を検出し、前記視線位置に該当する視線検出領域を特定するステップと、
    前記第1撮像手段で撮像されたスルー画像を前記複数の視線検出領域に対応する複数の測距領域に分割し、前記視線検出領域に対応する測距領域に基づいて前記第1撮像手段のフォーカス調整を行なうステップと、
    を備えたことを特徴とするカメラ付き携帯電話機の撮像方法。
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