JP5004544B2 - 撮影装置及び露出制御方法 - Google Patents

Description

本発明は撮影装置及び露出制御方法に係り、特にフラッシュ撮影時における露出を制御する技術に関する。

従来、フラッシュ撮影を行う際に、被写体までの距離を測定し、測定した距離が本発光の光量では露光不足となる距離以上であるときに、この距離に応じて映像信号の増幅率を上げて、露光不足による画質の低下を補正することが提案されている（例えば、特許文献１、２及び４）。

特許文献３には、一定光量の予備発光を複数回行い、各予備発光に対して得られた撮像素子の出力信号を異なる増幅率で増幅し、増幅した出力信号のうち平均レベルが所定範囲にあるものに基づいて本発光の光量を演算するストロボ装置について開示されている。また、特許文献３には、被写体までの距離を測定し、測定した距離に基づいて予備発光の光量を制御するストロボ装置が開示されている。

特許文献５には、人物の顔の検出結果（画面内で顔の占める割合又は逆光かどうか）に基づき、ストロボ発光手段を制御する撮像装置が開示されている。また、特許文献６には、撮像画像内から検出された顔領域に応じて調光制御領域を決定し、この調光制御領域におけるプリ発光時の測光値に応じてメイン発光量を演算する撮像装置が開示されている。
特開平６−１２１２２５号公報 特開平１１−４１５１５号公報 特開平１１−８４４８９号公報 特開２０００−１３４５３３号公報 特開２００３−１０７５６７号公報 特開２００５−１８４５０８号公報

最近では、電子カメラの撮影感度の高感度化が進んでいる。しかしながら、撮影感度を高感度に設定してフラッシュ撮影を行うと、一定以上の明るさの被写体（特に、近距離にある被写体）が真っ白に塗りつぶされてしまう白トビという現象が起こる。

上記特許文献１、２及び４では、被写体までの距離情報により出力信号の増幅率を制御しているが、撮影環境が暗く被写体までの距離情報の測定が不可能な場合には、距離情報が得られず適切な増幅率の制御ができないという問題があった。また、特許文献３では、増幅した出力信号の平均レベルに基づいて本発光の光量を演算しているため、画像の一部が白トビしていても他の部分が暗ければ出力信号の平均レベルが所定範囲に収まってしまい、白トビを避けるような本発光の光量制御ができないという問題があった。また、特許文献５及び６は、撮影感度の設定を考慮したものではなかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、フラッシュ撮影時に、特に近距離にある被写体に対して最適な露出制御及び撮影感度の設定を行うことができる撮影装置及び露出制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明１に係る撮影装置は、被写体の画像を撮影する撮影手段と、撮影時に発光して前記被写体を照明する照明手段と、前記撮影手段により撮影された画像から前記被写体の人物の顔領域及び該顔領域の大きさを検出する顔検出手段と、前記顔領域の大きさから被写体までの距離を算出する被写体距離算出手段と、前記被写体距離に応じて撮影感度を設定する撮影感度設定手段と、前記撮影感度設定手段により設定された撮影感度の設定を用いて本発光撮影を行う本発光制御手段とを備えることを特徴とする。

本願発明１によれば、例えば、被写体距離が短い場合に撮影感度を低くする一方、被写体距離が長い場合には撮影感度を高くすることにより、人物の顔に合わせた最適な照明を行うことができ、顔画像の白トビを防止することができる。

本願発明２に係る撮影装置は、被写体の画像を撮影する撮影手段と、撮影時に発光して前記被写体を照明する照明手段と、前記撮影手段により撮影された画像から前記被写体の人物の顔領域及び該顔領域の大きさを検出する顔検出手段と、前記顔領域の大きさから被写体までの距離を算出する被写体距離算出手段と、本発光撮影に先立って前記照明手段をプリ発光させて、前記撮影手段によりプリ発光撮影を行うプリ発光制御手段と、前記プリ発光時に前記被写体距離に応じて撮影感度を設定する撮影感度設定手段と、前記プリ発光撮影により取得されたプリ発光画像に基づいて露出を制御して本発光撮影を行う本発光制御手段とを備えることを特徴とする。

本願発明２によれば、被写体の人物の顔までの距離に応じて撮影感度を設定してプリ発光時に被写体が白トビするのを防止することにより、露出値等の算出を正確に行って人物の顔に合わせた最適な照明を行うことができる。

本願発明３は、本願発明２の撮影装置において、前記露出制御手段は、前記プリ発光時に取得した画像と、前記照明手段の非発光時に取得した画像に基づいて本発光撮影時の前記照明手段の発光時間又は発光強度を算出することを特徴とする。

本願発明４に係る露出制御方法は、被写体の画像を撮影する撮影工程と、前記撮影工程において撮影された画像から前記被写体の人物の顔領域及び該顔領域の大きさを検出する顔検出工程と、前記顔領域の大きさから被写体までの距離を算出する被写体距離算出工程と、前記被写体距離に応じて撮影感度を設定する撮影感度設定工程と、前記撮影感度設定工程において設定された撮影感度の設定を用いて本発光撮影を行う本発光制御工程とを備えることを特徴とする。

本願発明５に係る露出制御方法は、被写体の画像を撮影する撮影工程と、前記撮影工程において撮影された画像から前記被写体の人物の顔領域及び該顔領域の大きさを検出する顔検出工程と、前記顔領域の大きさから被写体までの距離を算出する被写体距離算出工程と、本発光撮影に先立って照明手段をプリ発光させてプリ発光撮影を行うプリ発光制御工程と、前記プリ発光時に前記被写体距離に応じて撮影感度を設定する撮影感度設定工程と、前記プリ発光撮影により取得されたプリ発光画像に基づいて露出を制御して本発光撮影を行う本発光制御工程とを備えることを特徴とする。

本願発明６は、本願発明５の露出制御方法において、前記露出制御工程では、前記プリ発光時に取得した画像と、前記照明工程の非発光時に取得した画像に基づいて本発光撮影時の前記照明工程の発光時間又は発光強度を算出することを特徴とする。

本発明によれば、被写体距離が短い場合に撮影感度を低くする一方、被写体距離が長い場合には撮影感度を高くすることにより、人物の顔に合わせた最適な照明を行うことができ、顔画像の白トビを防止することができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る撮影装置及び露出制御方法の好ましい実施の形態について説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮影装置の主要構成を示すブロック図である。図１に示す撮影装置１は、静止画や動画の記録及び再生機能を備えた電子カメラであり、撮影装置１全体の動作は中央処理装置（ＣＰＵ）１０によって統括制御される。ＣＰＵ１０は、所定のプログラムに従って本カメラシステムを制御する制御手段として機能するとともに、自動露出（ＡＥ）演算、自動焦点調節（ＡＦ）演算、ホワイトバランス（ＷＢ）調整演算等、各種演算を実施する演算手段として機能する。電源回路１２は、本カメラシステムの各ブロックに電源を供給する。

ＣＰＵ１０には、バス１４を介してＲＯＭ（Read Only Memory）１６及びＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）１８が接続されている。ＲＯＭ１６には、ＣＰＵ１０が実行するプログラム及び制御に必要な各種データ等が格納され、ＥＥＰＲＯＭ１８には、ＣＣＤ画素欠陥情報、カメラ動作に関する各種定数／情報等が格納されている。

また、メモリ（ＳＤＲＡＭ、Synchronous Dynamic Random Access Memory）２０は、プログラムの展開領域及びＣＰＵ１０の演算作業用領域として利用されるとともに、画像データや音声データの一時記憶領域として利用される。ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）２２は、画像データ専用の一時記憶メモリであり、Ａ領域とＢ領域を含んでいる。なお、メモリ２０とＶＲＡＭ２２は共用することが可能である。

撮影装置１には、モード選択スイッチ、撮影スイッチ、メニュー／ＯＫキー、十字キー、キャンセルキー等の操作スイッチ２４が設けられている。これら各種の操作スイッチからの信号はＣＰＵ１０に入力され、ＣＰＵ１０は入力信号に基づいて撮影装置１の各回路を制御し、例えば、レンズ駆動制御、撮影動作制御、画像処理制御、画像データの記録／再生制御、画像表示装置２６の表示制御等を行う。

モード選択スイッチは、撮影モードと再生モードとを切り換えるための操作手段である。撮影スイッチは、撮影開始の指示を入力する操作ボタンであり、半押し時にオンするＳ１スイッチと、全押し時にオンするＳ２スイッチとを有する２段ストローク式のスイッチで構成されている。メニュー／ＯＫキーは、画像表示装置２６の画面上にメニューを表示させる指令を行うためのメニューボタンとしての機能と、選択内容の確定及び実行等を指令するＯＫボタンとしての機能とを兼備した操作キーである。十字キーは、上下左右の４方向の指示を入力する操作部であり、メニュー画面から項目を選択したり、各メニューから各種設定項目の選択を指示したりするボタン（カーソル移動操作手段）として機能する。また、十字キーの上キー及び下キーは撮影時のズームスイッチあるいは再生時の再生ズームスイッチとして機能し、左キー及び右キーは再生モード時のコマ送り（順方向／逆方向送り）ボタンとして機能する。キャンセルキーは、選択項目等所望の対象の消去や指示内容の取り消し、あるいは１つ前の操作状態に戻す時等に使用される。フラッシュボタンは、フラッシュモードを切り替えるボタンとして機能し、撮影モードの下、フラッシュボタンを押圧操作することにより、フラッシュモードが、フラッシュ発光／発光禁止の各モードに設定される。

画像表示装置２６は、カラー表示可能な液晶モニタで構成されている。画像表示装置２６は、撮影時に画角確認用の電子ファインダとして使用できるとともに、記録済み画像を再生表示する手段として利用される。また、画像表示装置２６は、ユーザインターフェース用の表示画面としても利用され、メニュー情報や選択項目、設定内容等の情報が表示される。なお、画像表示装置２６としては、液晶モニタのほか、有機ＥＬ（electro-luminescence）等の他の方式の表示装置を用いることも可能である。

撮影装置１は、メディアソケット（メディア装着部）２８を有し、メディアソケット２８には記録メディア３０を装着することができる。記録メディア３０の形態は特に限定されず、ｘＤピクチャカード（登録商標）、スマートメディア（登録商標）に代表される半導体メモリカード、可搬型小型ハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等、種々の媒体を用いることができる。メディアコントローラ３２は、メディアソケット２８に装着される記録メディア３０に適した入出力信号の受渡しを行うために所要の信号変換を行う。

また、撮影装置１は、パーソナルコンピュータその他の外部機器と接続するための通信手段として外部接続インターフェース部（外部接続Ｉ／Ｆ）３４を備えている。撮影装置１は、図示せぬＵＳＢケーブル等を用いて撮影装置１と外部機器を接続することにより、外部機器との間でデータの受渡しが可能となる。なお、撮影装置１と外部機器との間の通信方式はＵＳＢに限定されるものではなく、IEEE1394やBluetooth（登録商標）、その他の通信方式を適用してもよい。

［撮影モード］
次に、撮影装置１の撮影機能について説明する。モード選択スイッチによって撮影モードが選択されると、カラーＣＣＤ固体撮像素子３６（以下の説明では、ＣＣＤ３６と記載する）を含む撮影部に電源が供給され、撮影可能な状態になる。

レンズユニット３８は、フォーカスレンズ４０及びズームレンズ４２を含む撮影レンズ４４と、絞り兼用メカシャッタ４６とを含む光学ユニットである。撮影レンズ４４のフォーカシングは、フォーカスレンズ４０をフォーカスモータ４０Ａによって移動させることにより行われ、ズーミングは、ズームレンズ４２をズームモータ４２Ａで移動させることにより行われる。フォーカスモータ４０Ａとズームモータ４２Ａは、それぞれフォーカスモータドライバ４０Ｂとズームモータドライバ４２Ｂにより駆動制御される。ＣＰＵ１０は、このフォーカスモータドライバ４０Ｂとズームモータドライバ４２Ｂに制御信号を出力して制御する。

絞り４６は、いわゆるターレット型絞りで構成されており、Ｆ２．８からＦ８の絞り孔が穿孔されたターレット板を回転させて絞り値（Ｆ値）を変化させる。この絞り４６の駆動はアイリスモータ４６Ａによって行われる。アイリスモータ４６Ａはアイリスモータドライバ４６Ｂにより駆動制御される。ＣＰＵ１０は、このアイリスモータドライバ４６Ｂに制御信号を出力して制御する。

レンズユニット３８を通過した光は、ＣＣＤ３６の受光面に結像される。ＣＣＤ３６の受光面には多数のフォトダイオード（受光素子）が２次元的に配列されており、各フォトダイオードに対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色カラーフィルタが所定の配列構造で配置されている。ＣＣＤ３６は、各フォトダイオードの電荷蓄積時間（シャッタースピード）を制御する電子シャッター機能を有している。ＣＰＵ１０は、タイミングジェネレータ（ＴＧ）４８を介してＣＣＤ３６での電荷蓄積時間を制御する。また、ＣＰＵ１０は、ＣＣＤ３６に対して、ＯＦＤ（Overflow Drain）の電位を制御して、ＣＣＤ３６を構成するフォトダイオードに蓄積される信号電荷の上限値を調整する。

ＣＣＤ３６の受光面に結像された被写体像は、各フォトダイオードによって入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、ＣＰＵ１０の指令に従いＴＧ４８から与えられる駆動パルス（読み出しパルス、垂直転送クロック、水平転送クロック）に基づいて信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）として順次読み出される。

ＣＣＤ３６から読み出された画像信号はアナログ処理部（ＣＤＳ／ＡＭＰ）５０に送られ、ここで画素ごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号がサンプリングホールド（相関２重サンプリング処理）されて増幅された後、Ａ／Ｄ変換器５２に加えられる。Ａ／Ｄ変換器５２によってデジタル信号に変換された点順次のＲ、Ｇ、Ｂ信号は、画像入力コントローラ５４を介してメモリ２０に記憶される。アナログ処理部５０におけるＲ、Ｇ、Ｂ信号の増幅ゲインは、撮影感度（ＩＳＯ感度）に相当し、ＣＰＵ１０は、この増幅ゲインを調整することにより撮影感度を設定する。なお、撮影感度の制御方法については後述する。

画像信号処理回路５６は、同時化回路（単板ＣＣＤのカラーフィルタ配列に伴う色信号の空間的なズレを補間して色信号を同時式に変換する処理回路）、ホワイトバランス調整回路、階調変換処理回路（例えば、ガンマ補正回路）、輪郭補正回路、輝度・色差信号生成回路等を含む画像処理手段として機能し、ＣＰＵ１０からのコマンドに従ってメモリ２０を活用しながら、メモリ２０に記憶されたＲ、Ｇ、Ｂ信号に対して所定の信号処理を行う。

画像信号処理回路５６に入力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号は、画像信号処理回路５６において輝度信号（Ｙ信号）及び色差信号（Ｃｒ、Ｃｂ信号）に変換されるとともに、階調変換処理（例えば、ガンマ補正）等の所定の処理が施される。画像信号処理回路５６により処理された画像データはＶＲＡＭ２２に格納される。

撮影画像を画像表示装置２６にモニタ出力する場合、ＶＲＡＭ２２から画像データが読み出され、バス１４を介してビデオエンコーダ５８に送られる。ビデオエンコーダ５８は、入力された画像データを表示用の所定方式のビデオ信号（例えば、ＮＴＳＣ方式のカラー複合画像信号）に変換して画像表示装置２６に出力する。

ＣＣＤ３６から出力される画像信号によって、１コマ分の画像を表す画像データがＶＲＡＭ２２のＡ領域とＢ領域とで交互に書き換えられる。ＶＲＡＭ２２のＡ領域及びＢ領域のうち、画像データが書き換えられている方の領域以外の領域から、書き込まれている画像データが読み出される。このようにしてＶＲＡＭ２２内の画像データが定期的に書き換えられ、その画像データから生成される画像信号が画像表示装置２６に供給されることにより、撮影中の映像がリアルタイムに画像表示装置２６に表示される。撮影者は、画像表示装置２６に表示される映像（スルームービー画）によって撮影画角を確認できる。

撮影スイッチが半押しされ、Ｓ１がオンすると、撮影装置１はＡＥ及びＡＦ処理を開始する。即ち、ＣＣＤ３６から出力された画像信号はＡ／Ｄ変換後に画像入力コントローラ５４を介してＡＦ検出回路６０並びにＡＥ／ＡＷＢ検出回路６２に入力される。

ＡＥ／ＡＷＢ検出回路６２は、１画面を複数の分割エリア（例えば、８×８又は１６×１６）に分割し、この分割エリアごとにＲ、Ｇ、Ｂ信号を積算する回路を含み、その積算値をＣＰＵ１０に提供する。ＣＰＵ１０は、ＡＥ／ＡＷＢ検出回路６２から得た積算値に基づいて被写体の明るさ（被写体輝度）を検出し、撮影に適した露出値（撮影ＥＶ値）を算出する。ＣＰＵ１０は、求めた露出値と所定のプログラム線図に従って、絞り値とシャッタースピードを決定し、これに従いＣＣＤ３６の電子シャッター及びアイリスを制御して適正な露光量を得る。

更に、ＣＰＵ１０は、フラッシュ発光モードに設定された場合にフラッシュ制御回路６６にコマンドを送って動作させる。フラッシュ制御回路６６は、フラッシュ発光部６４（放電管）を発光させるための電流を供給するためのメインコンデンサを含んでおり、ＣＰＵ１０からのフラッシュ発光指令に従ってメインコンデンサの充電制御、フラッシュ発光部６４への放電（発光）のタイミング及び放電時間の制御等を行う。なお、フラッシュ発光手段としては、放電管に代えてＬＥＤを用いることも可能である。

また、ＡＥ／ＡＷＢ検出回路６２は、自動ホワイトバランス調整時に、分割エリアごとにＲ、Ｇ、Ｂ信号の色別の平均積算値を算出し、その算出結果をＣＰＵ１０に提供する。ＣＰＵ１０は、Ｒの積算値、Ｂの積算値、Ｇの積算値を得て、分割エリアごとにＲ／Ｇ及びＢ／Ｇの比を求め、これらＲ／Ｇ、Ｂ／Ｇの値のＲ／Ｇ、Ｂ／Ｇ軸座標の色空間における分布等に基づいて光源種判別を行い、判別された光源種に応じてホワイトバランス調整回路のＲ、Ｇ、Ｂ信号に対するゲイン値（ホワイトバランスゲイン）を制御し、各色チャンネルの信号に補正をかける。

撮影装置１におけるＡＦ制御は、例えば、画像信号のＧ信号の高周波成分が極大になるようにフォーカスレンズ４０を移動させるコントラストＡＦが適用される。即ち、ＡＦ検出回路６０は、Ｇ信号の高周波成分のみを通過させるハイパスフィルタ、絶対値化処理部、画面内（例えば、画面中央部）にあらかじめ設定されているフォーカス対象エリア内の信号を切り出すＡＦエリア抽出部及びＡＦエリア内の絶対値データを積算する積算部から構成される。

ＡＦ検出回路６０により求められた積算値のデータはＣＰＵ１０に通知される。ＣＰＵ１０は、フォーカスモータドライバ４０Ｂを制御してフォーカスレンズ４０を移動させながら、複数のＡＦ検出ポイントで焦点評価値（ＡＦ評価値）を演算し、演算した焦点評価値が極大となるレンズ位置を合焦位置として決定する。そして、ＣＰＵ１０は、求めた合焦位置にフォーカスレンズ４０を移動させるようにフォーカスモータドライバ４０Ｂを制御する。なお、ＡＦ評価値の演算はＧ信号を利用する態様に限らず、輝度信号（Ｙ信号）を利用してもよい。

撮影スイッチが半押しされ、Ｓ１オンによってＡＥ／ＡＦ処理が行われ、撮影スイッチが全押しされ、Ｓ２オンによって記録用の撮影動作がスタートする。Ｓ２オンに応動して取得された画像データは画像信号処理回路５６において輝度／色差信号（Ｙ／Ｃ信号）に変換され、ガンマ補正等の所定の処理が施された後、メモリ２０に格納される。

メモリ２０に格納されたＹ／Ｃ信号は、圧縮伸張回路６８によって所定のフォーマットに従って圧縮された後、メディアコントローラ３２を介して記録メディア３０に記録される。例えば、静止画についてはＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）形式、動画についてはＡＶＩ（Audio Video Interleaving）形式の画像ファイルとして記録される。

［再生モード］
モード選択スイッチにより再生モードが選択されると、記録メディア３０に記録されている最終の画像ファイル（最後に記録された画像ファイル）の圧縮データが読み出される。最後の記録に係る画像ファイルが静止画ファイルの場合、この読み出された画像圧縮データは、圧縮伸張回路６８を介して非圧縮のＹ／Ｃ信号に伸張され、画像信号処理回路５６及びビデオエンコーダ５８を介して表示用の信号に変換された後、画像表示装置２６に出力される。これにより、当該画像ファイルの画像内容が画像表示装置２６の画面上に表示される。

静止画の１コマ再生中（動画の先頭フレーム再生中も含む）に、十字キーの右キー又は左キーを操作することによって、再生対象の画像ファイルを切り換えること（順コマ送り／逆コマ送り）ができる。コマ送りされた位置の画像ファイルが記録メディア３０から読み出され、上記と同様にして静止画像や動画が画像表示装置２６に再生表示される。

また、再生モード時に、パーソナルコンピュータやテレビ等の外部ディスプレイがビデオ入出力端子７０を介して撮影装置１に接続されている場合には、記録メディア３０に記録されている画像ファイルはビデオ出力回路７２により処理されて外部ディスプレイに再生表示される。

［露出制御方法］
次に、本実施形態に係る露出制御方法について説明する。本実施形態の撮影装置１は、顔検出部７４及び被写体距離演算部７６を備えている。

顔検出部７４は、撮影スイッチが半押しされたときに（Ｓ１オン）、ＣＣＤ３６から出力された画像データに対して顔検出処理を施す。なお、顔検出処理の方式としては、例えば、原画像から肌色に指定した色と近い色を持つ画素を取り出し、取り出した領域を顔領域として検出するものがある。この顔検出処理は、例えば、肌色を他の色と区別するための色空間上で、あらかじめサンプリングした肌色の情報から色空間上の肌色の範囲を定め、各画素の色が定めた範囲に入っているか否かを判定することにより行われる。顔検出部７４は、Ｓ１オン時の画像データから顔領域を検出すると、この顔領域の大きさ（例えば、額から顎までの大きさ）を演算して被写体距離演算部７６に出力する。

被写体距離演算部７６は、顔検出部７４から入力された顔領域の大きさに基づいて、撮影装置１から被写体の顔までの距離（被写体距離）Ｌを演算する。被写体距離Ｌは、ズームレンズ４２のズーム位置（焦点距離）を一定にした場合の被写体距離と画像中から検出された顔領域の画角に対する比率の幾何学的な関係を示す下記の式（１）により算出される：
Ｌ＝（Ｐｚ／Ｐ）＊Ｌｚ …（１）
ここで、Ｐは検出された顔領域の画角に対する垂直方向の比率、Ｌｚは基準距離、Ｐｚは基準距離で検出された平均的な大きさの顔の画角に対する比率である。但し、ズーム位置の変化に応じて、Ｌｚ、Ｐｚの関係（比）が変化するため、本実施形態では、ズーム位置ごとにＬｚ、Ｐｚの関係が測定されてＥＥＰＲＯＭ１８に予め記憶されている。被写体距離演算部７６は、ＣＰＵ１０を介してズーム位置の情報を取得し、取得したズーム位置に対応するＬｚ、Ｐｚの値の組をＥＥＰＲＯＭ１８から取得し、画像中の検出された顔領域の画角に対する垂直方向の比率Ｐを算出して被写体距離Ｌを演算する。

被写体距離演算部７６によって算出された被写体距離Ｌの情報はＣＰＵ１０に出力される。ＣＰＵ１０は、被写体距離演算部７６から入力された被写体距離Ｌに基づいて撮影感度を調整する。

次に、本発明の第１の実施形態に係る露出制御方法について、図２のフローチャートを参照して説明する。まず、撮影モード時においてフラッシュ発光モードに設定され、撮影スイッチが半押しされると（Ｓ１オン）、ＣＣＤ３６から出力された画像データに対して顔検出処理が施されるとともに（ステップＳ１０）、ＡＥ及びＡＦ処理が実行される（ステップＳ１２及びＳ１４）。また、フラッシュ発光部６４によりプリ発光が行われる（ステップＳ１６）。

次に、Ｓ１オン時の画像から顔領域が検出された場合には（ステップＳ１８のＹｅｓ）、検出された顔領域の大きさが測定されて値Ｐが算出され、上記の式（１）に基づいて被写体距離Ｌが演算される（ステップＳ２０）。そして、この被写体距離Ｌに基づいて撮影感度の設定が選択される（ステップＳ２２からＳ３０）。被写体距離Ｌが閾値Ｄ１より小さい場合には（ステップＳ２２のＹｅｓ）、低感度設定（例えば、撮影感度の設定可能な最小値）が選択される（ステップＳ２４）。一方、被写体距離Ｌが閾値Ｄ１以上であり（ステップＳ２２のＮｏ）、且つ、閾値Ｄ２より小さい場合には（ステップＳ２６のＹｅｓ）、低感度より高い中感度設定が選択される（ステップＳ２８）。また、被写体距離Ｌが閾値Ｄ２以上の場合には（ステップＳ２２のＮｏ、ステップＳ２６のＮｏ）、中感度より高い高感度（例えば、撮影感度の設定可能な最大値）が選択される（ステップＳ３０）。なお、Ｄ１＜Ｄ２である。

一方、Ｓ１オン時の画像から顔領域が検出されなかった場合には（ステップＳ１８のＮｏ）、低感度設定が選択されて（ステップＳ２４）、ステップＳ３２以降の工程に進む。

次に、ステップＳ２２からＳ３０において選択された撮影感度の設定に基づいて、本発光時の撮影感度、露出値、フラッシュ発光部６４の発光量（発光時間及び発光強度）が算出、設定されて（ステップＳ３２、Ｓ３４）、本発光撮影が行われる（ステップＳ３６）。

本実施形態によれば、被写体の人物の顔までの距離Ｌが短い場合に撮影感度を低くする一方、距離Ｌが長い場合には撮影感度を高くすることにより、人物の顔に合わせた最適な照明を行うことができ、顔画像の白トビを防止することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、撮影装置の構成については、上記の実施形態と同様である。図３は、本発明の第２の実施形態に係る露出制御方法を示すフローチャートである。

まず、撮影モード時においてフラッシュ発光モードに設定され、撮影スイッチが半押しされると（Ｓ１オン）、ＣＣＤ３６から出力された画像データに対して顔検出処理が施されるとともに（ステップＳ４０）、ＡＥ及びＡＦ処理が実行される（ステップＳ４２及びＳ４４）。

次に、Ｓ１オン時の画像から顔領域が検出された場合には（ステップＳ４６のＹｅｓ）、検出された顔領域の大きさが測定されて値Ｐが算出され、上記の式（１）に基づいて被写体距離Ｌが演算される（ステップＳ４８）。そして、この被写体距離Ｌに基づいて撮影感度の設定が選択される（ステップＳ５０からＳ５８）。被写体距離Ｌが閾値Ｄ１より小さい場合には（ステップＳ５０のＹｅｓ）、低感度設定が選択される（ステップＳ５２）。一方、被写体距離Ｌが閾値Ｄ１以上であり（ステップＳ５０のＮｏ）、且つ、閾値Ｄ２より小さい場合には（ステップＳ５４のＹｅｓ）、中感度設定が選択される（ステップＳ５６）。また、被写体距離Ｌが閾値Ｄ２以上の場合には（ステップＳ５０のＮｏ、ステップＳ５４のＮｏ）、高感度が選択される（ステップＳ５８）。なお、第１の実施形態と同様、Ｄ１＜Ｄ２である。

一方、Ｓ１オン時の画像から顔領域が検出されなかった場合には（ステップＳ４６のＮｏ）、低感度設定が選択されて（ステップＳ５２）、ステップＳ６０以降の工程に進む。

次に、ステップＳ５０からＳ５８において選択された撮影感度の設定に基づいて、プリ発光時の撮影感度、露出値、フラッシュ発光部６４の発光量（発光時間及び発光強度）が設定される（ステップＳ６０）。そして、フラッシュ発光部６４によりプリ発光が行われ、プリ発光時に得られた画像について分割エリアごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号の積算値が算出される（ステップＳ６２）。また、プリ発光を行わなかった時（非発光時）の画像についても同様に積算値が算出される（ステップＳ６４）。

次に、プリ発光時の画像から算出した積算値と、非発光時の画像から算出した積算値のデータの差分から、本発光時の撮影感度、露出値、フラッシュ発光部６４の発光量（発光時間及び発光強度）が算出、設定されて（ステップＳ６６、Ｓ６８）、本発光撮影が行われる（ステップＳ７０）。

図４は、フラッシュ発光時間とΔＥｖ値の関係を示すテーブルを図示したグラフである。フラッシュ発光時間を算出する際には、まず、プリ発光時の画像から算出した積算値：ipre、非発光時の画像から算出した積算値：ith、目標積算値：iob、プリ発光時の撮影感度（ＳＶ値）：Sv_pre、本発光時の撮影感度（ＳＶ値）：Sv_recが下記の式（２）に代入されて、ΔＥｖ値が算出される：
ΔEv＝log｛iob／（ipre−ith）｝／log２＋（Sv_pre−Sv_rec） …（２）
そして、算出したΔＥｖ値と図４のテーブルからフラッシュ発光時間を算出する。

本実施形態によれば、被写体の人物の顔までの距離に応じて撮影感度を設定してプリ発光時に被写体が白トビするのを防止することにより、露出値等の算出を正確に行って人物の顔に合わせた最適な照明を行うことができる。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、撮影装置の構成については、上記第１の実施形態等と同様である。図５は、本発明の第３の実施形態に係る露出制御方法を示すフローチャートである。

まず、撮影モード時においてフラッシュ発光モードに設定され、撮影スイッチが半押しされると（Ｓ１オン）、ＣＣＤ３６から出力された画像データに対して顔検出処理が施されるとともに（ステップＳ８０）、ＡＥ及びＡＦ処理が実行される（ステップＳ８２及びＳ８４）。

次に、Ｓ１オン時の画像から顔領域が検出された場合には（ステップＳ８６のＹｅｓ）、検出された顔領域の大きさが測定されて値Ｐが算出され、上記の式（１）に基づいて被写体距離Ｌが演算される（ステップＳ８８）。そして、この被写体距離Ｌに基づいて撮影感度が算出される（ステップＳ９０：感度値算出１）。フラッシュ発光により被写体の明るさは被写体までの距離Ｌの２乗に反比例するため、感度値算出１の工程では撮影感度の値を被写体距離Ｌの２乗に比例させる。即ち、撮影感度の値ΔＳｖは、下記の式（３）により算出される：
ΔＳｖ＝ｋ_zoom＊Ｌ^２ …（３）
ここで、ズーム位置ごとに絞りのＦ値が変化する場合には、係数ｋ_zoomの値はズーム位置に応じて変化する。上記ｋ_zoomの値とズーム位置の関係はＥＥＰＲＯＭ１８に記憶されている。

一方、Ｓ１オン時の画像から顔領域が検出されなかった場合には（ステップＳ８６のＮｏ）、プリ発光が行われて、プリ発光時の画像及び非発光時の画像について分割エリアごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号の積算値が算出される（ステップＳ９２：調光工程）。次に、本発光時のフラッシュの発光時間（固定値）と図４のテーブルからΔＥｖ値が算出される。そして、プリ発光時の画像から算出した積算値：ipre、非発光時の画像から算出した積算値：ith、目標積算値：iob、プリ発光時の撮影感度（ＳＶ値）：Sv_pre及びΔＥｖ値が下記の式（４）：
Sv_rec＝log｛iob／（ipre−ith）｝／log２＋Sv_pre−ΔEv …（４）
に代入されて、本発光時の撮影感度（ＳＶ値）：Sv_recが算出される。

次に、ステップＳ９０又はＳ９４において選択された撮影感度の設定に基づいて、本発光時の撮影感度、露出値及び発光時間（固定値）が設定されて（ステップＳ９６）、本発光撮影が行われる（ステップＳ９８）。

本実施形態によれば、被写体の人物の顔までの距離に応じて撮影感度を設定することにより、人物の顔に合わせた最適な照明を行うことができ、顔画像の白トビを防止することができる。また、画像中から顔領域が検出された場合には、ＣＣＤ調光を行う必要がないため、撮影処理を高速化することができる。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図６は、本発明の第４の実施形態に係る撮影装置の主要構成を示すブロック図である。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図６に示す撮影装置１は、調光センサ７８及び調光部８０を備えている。調光センサ７８は、被写体により反射されたストロボ光を受光して光電変換する。この調光センサ７８の光電変換により得られた光電流は、調光部８０に備えられたコンデンサに蓄電される。調光部８０は、上記コンデンサの蓄電状態をモニタし、コンデンサに所定量まで蓄電されたと判定すると、フラッシュ発光部６４に発光停止指令を出力する。フラッシュ発光部６４は、調光部８０からの発光停止指令に基づき放電管への電力供給をカットして発光を停止する。

次に、本発明の第４の実施形態に係る露出制御方法について、図７のフローチャートを参照して説明する。まず、撮影モード時においてフラッシュ発光モードに設定され、撮影スイッチが半押しされると（Ｓ１オン）、ＣＣＤ３６から出力された画像データに対して顔検出処理が施されるとともに（ステップＳ１００）、ＡＥ及びＡＦ処理が実行される（ステップＳ１０２及びＳ１０４）。

次に、Ｓ１オン時の画像から顔領域が検出された場合には（ステップＳ１０６のＹｅｓ）、検出された顔領域の大きさが測定されて値Ｐが算出され、上記の式（１）に基づいて被写体距離Ｌが演算される（ステップＳ１０８）。そして、算出された被写体距離Ｌに基づいて撮影感度の設定が選択される（ステップＳ１１０からＳ１１８）。被写体距離Ｌが閾値Ｄ１より小さい場合には（ステップＳ１１０のＹｅｓ）、低感度設定が選択される（ステップＳ１１２）。一方、被写体距離Ｌが閾値Ｄ１以上であり（ステップＳ１１０のＮｏ）、且つ、閾値Ｄ２より小さい場合には（ステップＳ１１４のＹｅｓ）、中感度設定が選択される（ステップＳ１１６）。また、被写体距離Ｌが閾値Ｄ２以上の場合には（ステップＳ１１４のＮｏ）、高感度が選択される（ステップＳ１１８）。なお、Ｄ１＜Ｄ２である。

一方、Ｓ１オン時の画像から顔領域が検出されなかった場合には（ステップＳ１１０のＮｏ）、低感度設定が選択されて（ステップＳ１１２）、ステップＳ１２０以降の工程に進む。

次に、ステップＳ１１０からＳ１１８において選択された撮影感度の設定に基づいて、本発光時の撮影感度及び露出値が算出、設定されて（ステップＳ１２０、Ｓ１２２）。そして、本発光撮影が行われ、調光部８０のコンデンサに一定レベルまで蓄電されたと判定すると、フラッシュ発光部６４の発光が停止される（ステップＳ１２４）。

一般に、調光センサによりフラッシュの発光時間の制御を行う場合には、発光量が所定量に達した時点で発光を終了するが、被写体が近い場合及び撮影感度が高い場合には、フラッシュ発光時間の最小値（発光信号オンから発光開始までの時間のバラツキにより決定される最小値）でも被写体の顔が白トビすることがある。本実施形態によれば、被写体の人物の顔までの距離が短い場合に撮影感度を低くしておくことにより、人物の顔に合わせた最適な照明を行うことができ、顔画像の白トビを防止することができる。

なお、上記の各実施形態に係る撮影装置では、例えば、撮影感度をマニュアルで選択するモードと、上記の顔検出による撮影感度の自動制御モードとを切り替えるための操作部材を設けてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る撮影装置の主要構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態に係る露出制御方法を示すフローチャート 本発明の第２の実施形態に係る露出制御方法を示すフローチャート フラッシュ発光時間とΔＥｖ値の関係を示すテーブルを図示したグラフ 本発明の第３の実施形態に係る露出制御方法を示すフローチャート 本発明の第４の実施形態に係る撮影装置の主要構成を示すブロック図 本発明の第４の実施形態に係る露出制御方法を示すフローチャート

符号の説明

１…撮影装置、１０…中央処理装置（ＣＰＵ）、１２…電源回路、１４…バス、１６…ＲＯＭ、１８…ＥＥＰＲＯＭ、２０…メモリ（ＳＤＲＡＭ）、２２…ＶＲＡＭ、２４…操作スイッチ、２６…画像表示装置、２８…メディアソケット、３０…記録メディア、３２…メディアコントローラ、３４…外部接続インターフェース部（外部接続Ｉ／Ｆ）、３６…ＣＣＤ、３８…レンズユニット、４０…フォーカスレンズ、４２…ズームレンズ、４４…撮影レンズ、４６…絞り兼用メカシャッタ、４８…タイミングジェネレータ（ＴＧ）、５０…アナログ処理部（ＣＤＳ／ＡＭＰ）、５２…Ａ／Ｄ変換器、５４…画像入力コントローラ、５６…画像信号処理回路、５８…ビデオエンコーダ、６０…ＡＦ検出回路、６２…ＡＥ／ＡＷＢ検出回路、６４…フラッシュ発光部、６６…フラッシュ制御回路、６８…圧縮伸張回路、７０…ビデオ入出力端子、７２…ビデオ出力回路、７４…顔検出部、７６…被写体距離演算部、７８…調光センサ、８０…調光部

Claims (12)

1. 被写体の画像を撮影する撮影手段と、
   撮影時に発光して前記被写体を照明する照明手段と、
   前記撮影手段により撮影された画像から前記被写体の人物の顔領域及び該顔領域の大きさを検出する顔検出手段と、
   前記顔領域の大きさに基づいて前記撮影手段から被写体までの被写体距離を、前記撮影手段によって撮影された画像中における前記顔領域の画角に反比例する関数として算出する被写体距離算出手段であって、前記撮影手段のズーム位置に対応する基準距離Ｌｚ、基準距離で検出された平均的な大きさの顔の画角に対する比率Ｐｚを取得し、式：Ｌ＝（Ｐｚ／Ｐ）＊Ｌｚを用いて、前記検出された顔領域の画角に対する垂直方向の比率Ｐから、前記被写体距離Ｌを算出する被写体距離算出手段と、
   前記被写体距離に応じて撮影感度を設定する撮影感度設定手段と、
   前記撮影感度設定手段により設定された撮影感度の設定を用いて本発光撮影を行う本発光制御手段と、
   を備えることを特徴とする撮影装置。
2. 被写体の画像を撮影する撮影手段と、
   撮影時に発光して前記被写体を照明する照明手段と、
   前記撮影手段により撮影された画像から前記被写体の人物の顔領域及び該顔領域の大きさを検出する顔検出手段と、
   前記顔領域の大きさに基づいて前記撮影手段から被写体までの被写体距離を、前記撮影手段によって撮影された画像中における前記顔領域の画角に反比例する関数として算出する被写体距離算出手段であって、前記撮影手段のズーム位置に対応する基準距離Ｌｚ、基準距離で検出された平均的な大きさの顔の画角に対する比率Ｐｚを取得し、式：Ｌ＝（Ｐｚ／Ｐ）＊Ｌｚを用いて、前記検出された顔領域の画角に対する垂直方向の比率Ｐから、前記被写体距離Ｌを算出する被写体距離算出手段と、
   前記被写体距離に応じて、プリ発光時における撮影感度を設定する撮影感度設定手段と、
   プリ発光を実施して前記照明手段により前記被写体を照明し、前記撮影感度設定手段により設定された撮影感度の下、前記撮影手段によりプリ発光撮影を行うプリ発光制御手段と、
   前記プリ発光撮影により取得されたプリ発光画像に基づいて露出を制御して本発光撮影を行う本発光制御手段と、
   を備えることを特徴とする撮影装置。
3. 前記本発光制御手段は、前記プリ発光時に取得したプリ発光画像と、前記照明手段の非発光時に取得した画像に基づいて本発光撮影時の前記照明手段の発光時間又は発光強度を算出することを特徴とする請求項２記載の撮影装置。
4. 前記本発光制御手段は、前記プリ発光画像、及び前記照明手段の非発光時に撮影された画像に基づいて、前記撮影感度、露出値、及び前記照明手段の発光時間及び発光強度を設定することを特徴とする請求項２記載の撮影装置。
5. 前記撮影感度設定手段は、前記被写体距離の値が大きいほど、前記撮影感度を大きくすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の撮影装置。
6. 前記撮影感度設定手段は、前記被写体距離の２乗に比例する関数として、前記撮影感度を算出することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の撮影装置。
7. 撮影装置を用いて被写体の画像を撮影する撮影工程と、
   前記撮影工程において撮影された画像から前記被写体の人物の顔領域及び該顔領域の大きさを検出する顔検出工程と、
   前記顔領域の大きさに基づいて前記撮影装置から被写体までの被写体距離を、前記撮影装置によって撮影された画像中における前記顔領域の画角に反比例する関数として算出する被写体距離算出工程であって、前記撮影装置のズーム位置に対応する基準距離Ｌｚ、基準距離で検出された平均的な大きさの顔の画角に対する比率Ｐｚを取得し、式：Ｌ＝（Ｐｚ／Ｐ）＊Ｌｚを用いて、前記検出された顔領域の画角に対する垂直方向の比率Ｐから、前記被写体距離Ｌを算出する被写体距離算出工程と、
   前記被写体距離に応じて撮影感度を設定する撮影感度設定工程と、
   前記撮影感度設定工程において設定された撮影感度の設定を用いて本発光撮影を行う本発光制御工程と、
   を備えることを特徴とする露出制御方法。
8. 撮影装置を用いて被写体の画像を撮影する撮影工程と、
   前記撮影工程において撮影された画像から前記被写体の人物の顔領域及び該顔領域の大きさを検出する顔検出工程と、
   前記顔領域の大きさに基づいて前記撮影装置から被写体までの被写体距離を、前記撮影装置によって撮影された画像中における前記顔領域の画角に反比例する関数として算出する被写体距離算出工程であって、前記撮影装置のズーム位置に対応する基準距離Ｌｚ、基準距離で検出された平均的な大きさの顔の画角に対する比率Ｐｚを取得し、式：Ｌ＝（Ｐｚ／Ｐ）＊Ｌｚを用いて、前記検出された顔領域の画角に対する垂直方向の比率Ｐから、前記被写体距離Ｌを算出する被写体距離算出工程と、
   前記被写体距離に応じて、プリ発光時における撮影感度を設定する撮影感度設定工程と、
   プリ発光を実施して前記撮影装置の照明手段により前記被写体を照明し、前記撮影感度設定工程において設定した撮影感度の下、プリ発光撮影を行うプリ発光制御工程と、
   前記プリ発光撮影により取得されたプリ発光画像に基づいて露出を制御して本発光撮影を行う本発光制御工程と、
   を備えることを特徴とする露出制御方法。
9. 前記本発光制御工程において、前記プリ発光時に取得したプリ発光画像と、前記照明手段の非発光時に取得した画像に基づいて本発光撮影時の前記照明手段の発光時間又は発光強度を算出することを特徴とする請求項８記載の露出制御方法。
10. 前記本発光制御工程において、前記プリ発光画像、及び前記照明手段の非発光時に撮影された画像に基づいて、前記撮影感度、露出値、及び前記照明手段の発光時間及び発光強度を設定することを特徴とする請求項８記載の露出制御方法。
11. 前記撮影感度設定工程において、前記被写体距離の値が大きいほど、前記撮影感度を大きくすることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項記載の露出制御方法。
12. 前記撮影感度設定工程において、前記被写体距離の２乗に比例する関数として、前記撮影感度を算出することを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項記載の露出制御方法。

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