JP5104104B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、回折光学素子の分光光を光電変換素子で受光する撮像装置に関する。

従来より、複数の色フィルタが設けられた２次元イメージセンサを用いて被写体光を受光し、複数の色成分毎に測光および測色を行う測光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。２次元イメージセンサの各画素にはそれぞれ対応する色フィルタが設けられており、フィルタを透過する色成分のみが光電変換素子によって検出される。測光装置に用いられるイメージセンサは、感度を重視するために画素の大きさが大きめに設定され、偽色の発生が問題となる。

このような偽色の発生に対しては、被写体光を回折格子で分光して、それらの色成分を各色フィルタに入射させることで低減することが可能である。ところで、測光センサの色情報を利用して撮影シーンの解析を行う場合には、結像に使用しない次数の不要回折光がフレアー成分となり、それがシーン解析の際の誤検出要因となる。そして、そのような不要回折光を除去する方法として、被写体像からフレアー成分を算出し、画像信号からフレアー成分を減算して補正する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３３２１９３２号公報 特開平９−２３８３５７号公報

請求項１に記載の発明は、複数色の色フィルタを有する光電変換素子と、被写体光を分光し、前記色フィルタに対応する光成分を前記光電変換素子の画素単位で結像させて偽色を補正する分光光学系と、前記光電変換素子の出力が飽和している画素の位置および前記分光光学系の光学特性に基づいて、前記光電変換素子の出力による画像データをデジタルフィルタ処理することにより、前記分光光学系で分光された光に含まれる不要光成分の影響を除去する補正手段と、前記補正手段により補正された画像データの少なくとも色情報に基づいて、被写界の所定対象物の位置を検出する対象検出手段と、を備え、前記補正手段は、前記出力が飽和している画素の位置および前記分光光学系の光学特性に基づいて不要光成分入射画素領域を算出し、該不要光成分入射画素領域を前記対象検出手段の検出領域から除外することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、複数色の色フィルタを有する光電変換素子と、被写体光を分光し、前記色フィルタに対応する光成分を前記光電変換素子の画素単位で結像させて偽色を補正する分光光学系と、前記光電変換素子の出力が飽和している画素の位置および前記分光光学系の光学特性に基づいて、前記光電変換素子の出力による画像データをデジタルフィルタ処理することにより、前記分光光学系で分光された光に含まれる不要光成分の影響を除去する補正手段と、前記補正手段により補正された画像データの少なくとも色情報に基づいて、被写界の所定対象物の位置を検出する対象検出手段と、を備え、前記分光光学系に回折光学素子を設けて１次回折光を撮像光として使用し、前記補正手段は、前記１次回折光に対する０次光成分の方向に隣り合う２つの画素の出力差を算出し、その出力差が所定値以上の場合に、前記０次光成分方向に位置する所定数の画素位置を前記対象検出手段の検出領域から除外することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、複数色の色フィルタを有する光電変換素子と、被写体光を分光し、前記色フィルタに対応する光成分を前記光電変換素子の画素単位で結像させて偽色を補正する分光光学系と、前記光電変換素子の出力が飽和している画素の位置および前記分光光学系の光学特性に基づいて、前記光電変換素子の出力による画像データをデジタルフィルタ処理することにより、前記分光光学系で分光された光に含まれる不要光成分の影響を除去する補正手段と、前記補正手段により補正された画像データの少なくとも色情報に基づいて、被写界の所定対象物の位置を検出する対象検出手段と、前記光電変換素子の出力に基づいて被写界の輝度を検出する測光手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記補正手段は、前記分光光学系の光学特性の影響の度合いに応じた重み付けを前記光電変換素子の画素単位で行うことで、前記不要光成分の影響を除去することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記対象検出手段は被写界の人物または顔の位置を検出し、前記対象検出手段によって検出された人物または顔の位置に基づいて、焦点検出制御を行う焦点検出手段を備えたことを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の撮像装置において、前記光電変換素子はＲＧＢフィルタを有し、前記補正手段は、Ｒフィルタを通過するＲ光成分に関する不要光成分の影響を除去することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、被写体光を分光する分光光学系と、複数色の色フィルタが備えられた受光領域を有し、前記分光光学系による像を光電変換する光電変換素子と、前記受光領域から前記光電変換素子の出力が飽和している画素に対応する領域を除外した所定領域を設定する設定部と、前記所定領域に対応する前記光電変換素子の出力の色情報を用いて、被写界の所定対象物の位置を検出する検出部と、を含むことを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載された撮像装置であって、前記分光光学系は、前記色フィルタに対応する光成分を前記光電変換素子の画素単位で結像させて偽色を補正し、前記設定部は、前記光電変換素子の出力が飽和している画素の位置および前記分光光学系の光学特性に基づいて前記所定領域を設定することを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項７又は請求項８に記載された撮像装置であって、光学系による像を撮像する撮像部と、前記光電変換素子の出力を用いて測光演算を行なう測光部と、を含むことを特徴とする。

請求項１の発明による撮像装置は、複数色の色フィルタを有する光電変換素子と、被写体光を分光し、色フィルタに対応する光成分を光電変換素子の画素単位で結像させて偽色を補正する分光光学系と、光電変換素子の出力が飽和している画素の位置および分光光学系の光学特性に基づいて、光電変換素子の出力による画像データをデジタルフィルタ処理することにより、分光光学系で分光された光に含まれる不要光成分の影響を除去する補正手段と、補正手段により補正された画像データの少なくとも色情報に基づいて、被写界の所定対象物の位置を検出する対象検出手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、分光光学系の光学特性の影響の度合いに応じた重み付けを光電変換素子の画素単位で行うことで、不要光成分の影響を除去するようにしたものである。
請求項３の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、出力が飽和している画素の位置および分光光学系の光学特性に基づいて不要光成分入射画素領域を算出し、該不要光成分入射画素領域を対象検出手段の検出領域から除外するようにしたものである。
請求項４の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、分光光学系に回折光学素子を設けて１次回折光を撮像光として使用し、１次回折光に対する０次光成分の方向に隣り合う２つの画素の出力差を算出し、その出力差が所定値以上の場合に、０次光成分方向に位置する所定数の画素位置を対象検出手段の検出領域から除外するようにしたものである。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置において、光電変換素子の出力に基づいて被写界の輝度を検出する測光手段をさらに備えたものである。
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像装置において、対象検出手段は被写界の人物または顔の位置を検出し、対象検出手段によって検出された人物または顔の位置に基づいて、焦点検出制御を行う焦点検出手段を備えたものである。
請求項７の発明は、請求項６に記載の撮像装置において、光電変換素子はＲＧＢフィルタを有し、Ｒフィルタを通過するＲ光成分に関する不要光成分の影響を除去するようにしたものである。
請求項８の発明による撮像装置は、複数色の色フィルタを有する光電変換素子と、被写体光を分光し、色フィルタに対応する光成分を光電変換素子の画素単位で結像させて偽色を補正する分光光学系と、光電変換素子の出力が飽和している画素の位置および分光光学系の光学特性に基づいて不要光成分入射画素領域を算出し、該不要光成分入射画素領域を除外することで不要光成分の影響が除去された画像データを生成する生成手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、不要光成分の影響が除去された画像データに基づくことにより、被写界の所定対象物を検出する際の誤検出の発生を低減することができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明による撮像装置の一実施の形態を示す図であり、デジタルスチルカメラの概略構成を示す図である。本実施の形態の撮像装置では、測光素子の出力を利用して撮影シーンの認識、例えば顔位置の検出を行うようにしている。

レンズ光学系１および絞り２を通った光は、クイッククリターンミラー３に導かれる。クイッククリターンミラー３を透過した光はサブミラー４により測距素子５に導かれ、測距素子５においてレンズ光学系１の焦点調節状態が算出される。カメラがレリーズされると、クイックリターンミラー３は実線で示すミラーアップ位置に跳ね上がりシャッタ１４を介して撮像素子１５に被写体光が導かれる。非露光時には、クイッククリターンミラー３およびサブミラー４は破線で示すミラーダウン位置に配置される。クイッククリターンミラー３で反射された光は拡散スクリーン６に投影され、コンデンサレンズ７を通りペンタプリズム８に導かれファインダーである接眼レンズ９に向かう。

また、拡散スクリーン６を出射した光の一部は測光光学系を介して測光センサ１０に結像される。測光光学系はプリズム１１，分光光学素子１２，測光レンズ１３を備えており、ペンタプリズム８からの光はプリズム１１により進行方向を図示上方に変更されて分光光学素子１２に入射する。拡散スクリーン６と測光センサ１０とは光学的に共役関係にあり、測光センサ１０上には後述するように分光光学素子１２で分光された光が結像される。

図２は、測光センサ１０の出力に基づく制御を説明する制御ブロック図である。測光光学系１００により被写体像が測光センサ１０上に結像されると、測光センサ１０は、結像された像に応じたセンサ出力をＡ／Ｄ変換器１０１に出力する。Ａ／Ｄ変換器１０１は、アナログ信号のセンサ出力をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１０１によりデジタル値に変換されたセンサ出力は、適切な出力が得られているか測光センサ制御部１０２１により制御される。

測光センサ制御部１０２１は、Ａ／Ｄ変換器１０１から入力されたセンサ出力が、そのセンサ出力に基づいて行われる制御に適切な出力となっているか否かを判断し、適切な値となるように測光センサをフィードバック制御する。ここでは、センサ出力に基づいて行われる制御として露出制御およびＡＦ（オートフォーカス）制御があり、露出制御時には測光演算処理に適切なセンサ出力となるようにフィードバック制御され、そのような制御により得られたセンサ出力は測光演算処理部１０２２に入力される。一方、ＡＦ制御時には、シーン解析（例えば、人物検出）に適切なセンサ出力となるようにフィードバック制御され、そのような制御により得られたセンサ出力は人物検出処理部１０２３に入力される。

例えば、測光演算処理部１０２２で測光演算を行う場合には、被写界の最大輝度が目標レベルの出力となるように蓄積時間とアンプゲインを設定し、測光センサ１０をフィードバック制御する。そして、最大輝度が目標レベルとなったならば、センサ出力は測光演算処理部１０２２へ送られ、そこで測光演算が行われて適切な露出が算出される。その露出演算結果は露出制御部１０２４へ送られ、露出制御部１０２４により適正な絞り値やシャッタ速度が設定される。

図３はレベル設定を説明するための模式図であり、（ａ）は測光時を、（ｂ）はシーン解析時を示している。いずれの場合も、左側は調整前、右側は調整後を示す。図３において、横軸は画素位置、縦軸は各画素の出力（輝度値）をそれぞれ表しており、３つの出力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が図示されている。出力Ｐ１は最大輝度を与えるものであり、測光時には、調整後の出力Ｐ１のレベルが殆ど飽和に近い目標レベルＳ１となるように、蓄積時間およびアンプゲインを設定する。

一方、ＡＦ制御時において人物検出処理部１０２３でシーン解析を行う場合には、逆光や輝度差が大きいシーンにおいて被写体の色情報が黒つぶれするのを防ぐために、図３（ｂ）に示すように、破線で示す被写界の平均的輝度が目標レベルＳ２の出力となるように蓄積時間とアンプゲインを設定し、測光センサ１０をフィードバック制御する。このような制御を行うことで、図３（ｂ）のように出力レベルが低い出力Ｐ２，Ｐ３も調整後には十分大きな出力レベルとなり、色情報を取得することができる。

図２に戻って、人物検出処理部１０２３では、センサ出力に基づいて、人物または顔に特有な色相を有する画素を抽出しその画素の連結状態等から人物または顔がある位置を検出する。例えば、人の色相は色相環の０度〜３０度に相当するので、そのような色相の画素を検出するようにする。ＡＦ制御部１０２５では、人物検出処理部１０２３で得られた人物または顔の位置を参考にしてオートフォーカス処理が行われる。

図４は、分光光学素子１２による分光を説明する図である。図４（ａ）に示すように、測光センサ１０には、光電変換素子がマトリックス状に配列された２次元イメージセンサが用いられる。各光電変換素子には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色フィルタがオンチップフィルタとして形成されている。本実施の形態の測光センサでは、Ｒ、Ｇ、ＢフィルタがＲ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，Ｂ，Ｇ，Ｒ，…のように周期的に配置された、ストライプタイプの色フィルタが設けられている。Ｒフィルタが設けられた光電変換素子、Ｇフィルタが設けられた光電変換素子およびＢフィルタが設けられた光電変換素子の三つ一組で、一つの画素が構成されている。

分光光学素子１２には、ブレーズド回折格子が用いられている。本実施の形態では１次の回折光を結像光として利用するため、分光光学素子１２は１次光の強度が大きくなるように設定されている。分光光学素子１２に白色光Ｗが入射すると、白色光Ｗは赤（Ｒ）成分光L1R，緑（Ｇ）成分光L1G，青（Ｂ）成分光L1Bに分光される。なお、Ｒ成分光L1R，Ｇ成分光L1G，Ｂ成分光L1Bは、いずれも１次の回折光である。そして、Ｒフィルタが設けられた光電変換素子にＲ成分光L1Rが入射するときには、Ｇ成分光L1Gは同一画素のＧフィルタが設けられた光電変換素子に入射し、Ｂ成分光L1Bは同一画素のＢフィルタが設けられた光電変換素子にそれぞれ入射するように設定されている。

分光光学素子１２は１次の回折光が効率よく生じるように設計されているが、１次光以外の次数の回折光の発生を全くゼロにするのは難しく、図４（ｂ）に示すように０次光や２次光も発生する。図４（ｂ）に示す例では、１次光L1R，L1G，L1Bが入射する画素を０番目の画素とすると、右側の２番目の画素に０次光L0R，L0Bが入射しており、左側の２番目の画素（−２と表記する）には２次光L2Bが入射している。Ｒ成分の０次光L0Rの強度は、Ｂ成分の０次光L0Bに比べて数倍の大きさになっている。このような回折光の分離状態は分光光学素子１２の分光特性によってそれぞれ異なる。

図４（ｂ）に示す０次光および２次光は、フレアー成分となる不要光である。フレアー成分となるＲ，Ｇ，Ｂ成分は、分光光学系や測光センサの分光感度特性により、差を持って出力されることとなる。また、これらのフレアー成分は、１次光の出力レベルに比例して大きくなる。結像光である１次光に対する不要光（０次光および２次光）の発生する位置や、１次光に対する０次光および２次光の相対強度は分光光学系の設計によって決まるので、分光光学素子１２の分光特性と測光センサ１０の出力とに基づいて従来と同様のデジタルフィルタ処理を行うことにより、０次光成分、２次光成分の影響を低減するように補正することが可能である。

測光を行う場合には、図３（ａ）に示したように最大輝度が所定目標レベルとなるように測光センサ１０の蓄積時間およびアンプゲインを制御するため、最大輝度となる出力が飽和するようなことはない。そのため、この場合には、従来のデジタルフィルタ処理による補正を有効に行うことができる。

しかし、シーン解析を行う場合には、色情報を取得するために図３（ｂ）で示すような蓄積時間およびアンプゲインの設定が行われる。そのため、輝度値の大きな画素に関しては出力Ｐ１のように画素の出力値が飽和することになり、その画素に入射している１次光の値を推定することができず、その一次光に対する０次光および２次光も算出できないことになる。

例えば、被写界に図３（ｂ）の出力Ｐ１で示すような高輝度な被写体があると、出力Ｐ１が１次光であるならば、調整後の出力Ｐ１の場合と同様に、その出力Ｐ１に関するフレアー成分（０次光、２次光）も調整後には大きくなる。特に、フレアー成分が入射する画素の輝度が比較的低い場合には、その画素における結像光（１次光）の強度に対してフレアー成分の強度が無視できなくなり、その画素の色相に大きく影響するようになる。

図５は、そのような場合の一例を示したものである。測光センサ１０の検出領域には、人物２００と高輝度被写体である照明２０１とが共存している。人物２００の顔が含まれる９（＝３×３）つの画素から成る画素領域２０３では、色相環の０〜３０度内の色相が色情報として取得される。照明２０１が撮像されている画素の右側の画素領域２０２において、Ｒ成分のフレアー成分（０次光）が検出されている。

そして、画素領域２０２と照明２０１の領域との輝度差が大きいと、画素領域２０２で検出される光はＲ成分の割合が大きくなり、画素領域２０２を顔領域として誤検出するおそれがある。そのため、後述するように、本実施の形態では、マスク処理によって図５の画素領域２０２を除き、画素領域２０２を除いた残りの領域において顔検出を行うようにした。

図６は撮像処理の流れを説明するフローチャートである。ＣＰＵ１０２は、レリーズボタンが半押しされると図６のフローチャートで示すプログラムを起動する。ステップＳ１１ではレリーズボタンが半押し状態か否かを判定し、ＹＥＳと判定されるとステップＳ１２へ進み、ＮＯと判定されるとステップＳ２４へ進む。ステップＳ１１でＮＯと判定されてステップＳ２４へ進んだ場合には、ステップＳ２４において、レリーズボタンの半押し操作で計時スタートした半押しタイマがタイムアップしたか否かを判定する。タイムアップしたと判定されると撮像動作を終了し、そうでない場合にはステップＳ１１へ戻る。

一方、ステップＳ１１でＹＥＳと判定されてステップＳ１２に進んだ場合には、図７に示すような測光処理を行う。図７は測光処理の詳細を示すフローチャートであり、ステップＳ１０１では測光センサ１０の蓄積と読み出しの制御を行う。ステップＳ１０２では、測光センサ１０の最大値出力が、すなわち図３（ａ）の出力Ｐ１が所定目標レベルＳ１に達しているか否かを判定する。

ステップＳ１０２で所定目標レベルＳ１に達していないと判定されるとステップＳ１０１へ戻り、センサ出力が増加するように蓄積時間とアンプゲインを再設定し、再び蓄積と読み出しを行う。このような制御を繰り返すことで、最大値出力Ｐ１が図３（ａ）の調整後のように所定目標レベルＳ１に達したならば、ステップＳ１０２でＹＥＳと判定されてステップＳ１０３へと進む。ステップＳ１０３では測光演算処理を行い、測光センサ１０の出力に基づいて算出される被写界の輝度から、露出が適正となる測光値を算出する。ステップＳ１０３の処理が終了したならば、図６のステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、ＡＦ処理の際に人物をＡＦエリアとして自動選択するモードか否かを判定する。カメラは人物自動選択モードの他にも複数種類のＡＦモードを有しており、予め人物自動選択モードに設定されていると、ステップＳ１３でＹＥＳと判定されてステップＳ１４へと進む。他のモードに設定されている場合には、ステップＳ１６へと進む。

人物自動選択モードに設定されていてステップＳ１４に進んだ場合には、図８に示す人物検出処理が実行される。図８は人物検出処理の一例を示すフローチャートであり、ステップＳ２０１ではシーン認識のための蓄積と読出しを行う。すなわち、図３（ｂ）に示すように出力平均値が飽和レベルの６０〜７０％程度となるように、蓄積時間およびアンプゲインを設定する。この蓄積時間およびアンプゲインは、ステップＳ１２の測光処理時の蓄積時間とセンサ出力の線形性に基づいて設定される。

ステップＳ２０２では、フレアー領域を除去するためのフレアーマスクを生成する。図９は、フレアーマスク生成処理の一例を示すフローチャートである。上述したように、ステップＳ２０１の蓄積・読み出し処理においては、図３（ｂ）に示すように蓄積時間及びアンプゲインが設定されるため、高輝度領域に関するフレアー成分が顕著になって人物検出における誤検出の要因となる。

図１０はフレアーマスク生成処理を説明する図であり、図１０（ａ）に示すような高輝度被写体（例えば、蛍光灯照明）３０１〜３０４が被写界にある場合を示す。図１０（ｂ）のハッチングを施した領域３１０は、高輝度被写体３０１〜３０４に対応して発生したフレアー成分の影響を受ける画素領域を表している。フレアー成分の影響は、高輝度領域３０１〜３０４とフレアー成分が入射する領域との間の輝度差が大きいほど大きくなる。領域３１０は、高輝度領域３０１〜３０４との輝度差が大きく、フレアー成分の影響が顕著となる領域である。

図９に示すフレアーマスク生成処理では、この領域３１０を除去するマスクを生成する。フレアー成分の発生の仕方は分光光学素子１２の分光特性により異なるが、ここでは、図４（ｂ）に示すような分光特性を仮定し、図１０（ｂ）に示すように高輝度領域３０１〜３０４の右側にＲ成分のフレアーが発生する場合を例に説明する。

なお、図１０の矩形枠は測光センサ１０の撮像領域を示しており、測光領域には画素がマトリックス状に配列されている。矩形枠の左上端から右方向に１，２，３，…と列番号ｉを設定し、左上端から下方向に１，２，３，…と行番号ｊを設定する。各画素の位置は［ｉ、ｊ］のように表すことができる。

図９のステップＳ３０１では、行番号ｊを１に設定し、続くステップＳ３０２において列番号ｉを１に設定する。ステップＳ３０３では、左側の画素［ｉ−１、ｊ］と注目している画素［ｉ、ｊ］との出力差を算出し、その値が所定値ＳＴｒよりも大きいか否かを判定する。所定値としては、誤検出が問題となる場合の輝度差（＝Ｙ(i-1，j)−Y(i，j)）を用いれば良い。ここでは、出力差として輝度値の差（輝度差）を用いるが、本実施の形態のようにＲ成分の影響を取り除く場合には輝度差の代わりにＲ成分（Ｒ画素の出力）の差を用いても良い。

ステップ３０３において「輝度差＞ＳＴｒ」と判定されるとステップＳ３０４に進み、ステップＳ３０４において、注目している画素［i，j］のマスク［i，j］を１とするとともに、その右側に位置する画素［i+1，j］のマスク［i+1，j］および画素［i+2，j］のマスク［i+2，j］も１に設定する。ここでは、高輝度画素の右側３画素までフレアー成分の影響が出るものとして、３画素分のマスクを１に設定するようにしている。

一方、ステップ３０３において「輝度差≦ＳＴｒ」と判定されてステップＳ３０５に進んだ場合には、ステップＳ３０５において注目している画素［i，j］のマスク［i，j］が「≠１」か「＝１」かを判定する。ステップＳ３０５で「マスク［i，j］＝１」と判定されるとステップＳ３０７へ進み、「マスク［i，j］≠１」と判定されるとステップＳ３０６に進んで「マスク［i，j］＝０」と設定する。ステップＳ３０６の処理が終了したら、ステップＳ３０７へ進む。

ステップＳ３０７では、列番号ｉが右端の列番号Ｈであるか否かを判定する。ステップＳ３０７でＹＥＳと判定されるとステップＳ３０９へ進み、ＮＯと判定された場合にはステップＳ３０８へ進んで列番号ｉをインクリメントした後にステップＳ３０３へ戻る。ステップＳ３０９では、行番号ｊが下端の行番号であるか否かを判定する。ステップＳ３０９でＮＯと判定された場合には、ステップＳ３１０へ進んで行番号ｊをインクリメントした後にステップＳ３０２へ戻る。一方、ステップＳ３０９でＹＥＳと判定された場合には、全ての画素領域に関してマスク生成が終了したことになり、図８のステップＳ２０３へ進む。図１０（ｃ）は生成されたフレアーマスクＦＭを示す図である。

高輝度被写体ではなくて１次光が飽和していない場合には、その出力値を利用してフレアー成分である０次光および２次光を除去できる。そこで、図８のステップＳ２０３では、飽和していない１次光に関するフレアー成分の除去を、従来と同様のデジタルフィルタ処理にて行う。図１０（ａ）に示す画像の場合、高輝度領域３０１〜３０４では、図３（ｂ）の右側の出力Ｐ１のように出力が飽和しているので、全てのフレアー成分をデジタルフィルタ処理で除去することができず、フレアー成分が残った画像となる。

次いで、ステップＳ２０４でフレアー補正した画像に基づいて測光センサ出力に対するオートホワイトバランス処理を行い、ステップＳ２０５でＲＧＢ画像から色相に変換を行う。その結果、画素毎に色情報（色相）を取得することができる。しかし、図１０（ｂ）の斜線を施した画素領域３１０では、フレアー成分（Ｒ成分）の影響を受けて人物の顔と同じような色相となっている。

そのため、ステップＳ２０６における色情報に基づく人物抽出処理では、ステップＳ２０２で生成したフレアーマスクＦＭに基づき、図１０（ｃ）のマスク＝１の領域を除外したマスク＝０の画素領域内で人物グループの抽出を行う。具体的には、色相が人物と思われる約０〜３０度の範囲の領域の抽出を行い、さらに、抽出された領域を人物と思われる色相の形状や連結成分ごとに分類しグループ化する。

ステップＳ２０７では、グループ化された領域について人物と思われる領域の判定を行う。例えば、レンズ光学系１の焦点距離に基づいて撮像素子１５上に結像される人物の顔の大きさを推定し、その大きさとグループ化された領域の大きさとを比較することで人物か否かの判定を行う。ステップＳ２０８では、類似色相の出現頻度やレンズの周辺光量落ちによる影響などを加味し、人物検出結果の信頼性評価を行う。ＡＦ処理の際のＡＦエリア決定に人物検出結果を利用する際には、この信頼性評価値を加味してＡＦエリア選択を行う。

ステップＳ２０８の処理が終了したならば、図６のステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５では、ステップＳ１４で抽出された人物位置をＡＦエリアの候補位置とするＡＦエリア情報をＡＦ制御部１０２５へ送信する。そして、ステップＳ１６へ進んで、ＡＦ制御部１０２５おいて、ＡＦエリア情報に基づくオートフォーカス処理が行われる。その結果、人物に顔にピントが合うようなＡＦ処理が行われる。一方、ステップＳ１３でＮＯと判定されてステップＳ１６に進んだ場合には、ユーザによって選択されたＡＦモードに基づいてＡＦ処理が行われる。

ステップＳ１７では、レリーズボタンの全押し操作が行われたか否かを判定する。ステップＳ１７でＹＥＳと判定されるとステップＳ１８へ進み、一方、ＮＯと判定されるとステップＳ１１へ戻る。ステップＳ１８からステップＳ２３までの一連の処理は、デジタルカメラにおける通常の露光動作である。すなわち、ステップＳ１８で、クイッククリターンミラー３およびサブミラー４を図１の実線で示す位置まで移動するミラーアップ動作を行い、ステップＳ１９において撮像素子１５の初期化（電荷排出等）を行う。ステップＳ２０では撮像素子１５に撮影用の電荷蓄積および蓄積電荷の掃き出しを行わせ、ステップＳ２１ではクイッククリターンミラー３およびサブミラー４を図１の破線の位置へ戻すミラーダウン動作を行う。ステップＳ２２では、撮像素子１５の出力信号に所定の画像処理を行う。そして、ステップＳ２３において画像データを不図示の記憶媒体に記録し、一連の撮像処理を終了する。

上述したように、本実施の形態では、フレアーマスクＦＭを生成してフレアー成分の影響が大きい領域を人物検出領域から除外することにようにした。その結果、照明のような高輝度被写体があってフレアー成分の影響が顕著な場合でも、フレアー成分による人物誤検出が低減される。なお、上述した実施の形態では、高輝度画素の右側３画素をマスクする領域としたが、フレアー成分が高輝度画素に対してどの位置に発生するかは、分光光学素子１２の分光特性に応じて設定される。

また、図９のフレアーマスク生成処理においては、画素領域を左側から右側へとスキャンしてマスク演算を行ったが、高輝度画素に対してフレアー成分がどの方向に発生するかに依存している。例えば、高輝度画素に対して下側にフレアー成分が発生する場合には、上側から下側へとスキャンしながらマスク演算を行うことで、効率的に演算を行うことができる。

さらにまた、本実施の形態では人物検出を行うようにしているため、人物と類似色相であるフレアー成分の内のＲ成分についてフレアーマスクを生成したが、他の物体検出を行う場合には、誤検出を引き起こしやすい色成分に関してフレーマスクを形成する。例えば、緑色の物体を検出する場合には、フレアー成分の内のＧ成分に基づいてフレアーマスクを生成すれば良い。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

本発明による撮像装置の一実施の形態を示す図であり、デジタルスチルカメラの概略構成を示す図である。 測光センサ１０の出力に基づく制御を説明する制御ブロック図である。 レベル設定を説明するための模式図であり、（ａ）は測光時を示し、（ｂ）はシーン解析時を示す。 分光光学素子１２による分光を説明する図であり、（ａ）は測光センサ１０に入射する１次光を示す図であり、（ｂ）は１次光に対する０次光および２次光の位置を説明する図である。 照明２０１によるフレアー成分の発生する画素領域２０２を示す図である。 撮像処理を説明するフローチャートである。 測光処理の詳細を示すフローチャートである。 人物検出処理の詳細を示すフローチャートである。 フレアーマスク生成処理の詳細を示すフローチャートである。 フレアーマスク生成処理を説明する図であり、（ａ）は高輝度被写体３０１〜３０４を示す図、（ｂ）はフレアー成分の影響を受ける画素領域３１０を示す図、（ｃ）はフレアーマスクＦＭを示す図である。

符号の説明

１：レンズ光学系、２：絞り、３：クイッククリターンミラー、５：測距素子、１２：分光光学素子、１０：測光センサ、１５：撮像素子、１００：測光光学系、１０２：ＣＰＵ、１０２１：測光センサ制御部、１０２２：測光演算処理部、１０２３：人物検出処理部、１０２４：露出処理部、１０２５：ＡＦ制御部、２０２：フレアー成分が入射する画素領域、ＦＭ：フレアーマスク

Claims (9)

1. 複数色の色フィルタを有する光電変換素子と、
   被写体光を分光し、前記色フィルタに対応する光成分を前記光電変換素子の画素単位で結像させて偽色を補正する分光光学系と、
   前記光電変換素子の出力が飽和している画素の位置および前記分光光学系の光学特性に基づいて、前記光電変換素子の出力による画像データをデジタルフィルタ処理することにより、前記分光光学系で分光された光に含まれる不要光成分の影響を除去する補正手段と、
   前記補正手段により補正された画像データの少なくとも色情報に基づいて、被写界の所定対象物の位置を検出する対象検出手段と、を備え、
   前記補正手段は、前記出力が飽和している画素の位置および前記分光光学系の光学特性に基づいて不要光成分入射画素領域を算出し、該不要光成分入射画素領域を前記対象検出手段の検出領域から除外することを特徴とする撮像装置。
2. 複数色の色フィルタを有する光電変換素子と、
   被写体光を分光し、前記色フィルタに対応する光成分を前記光電変換素子の画素単位で結像させて偽色を補正する分光光学系と、
   前記光電変換素子の出力が飽和している画素の位置および前記分光光学系の光学特性に基づいて、前記光電変換素子の出力による画像データをデジタルフィルタ処理することにより、前記分光光学系で分光された光に含まれる不要光成分の影響を除去する補正手段と、
   前記補正手段により補正された画像データの少なくとも色情報に基づいて、被写界の所定対象物の位置を検出する対象検出手段と、を備え、
   前記分光光学系に回折光学素子を設けて１次回折光を撮像光として使用し、
   前記補正手段は、前記１次回折光に対する０次光成分の方向に隣り合う２つの画素の出力差を算出し、その出力差が所定値以上の場合に、前記０次光成分方向に位置する所定数の画素位置を前記対象検出手段の検出領域から除外することを特徴とする撮像装置。
3. 複数色の色フィルタを有する光電変換素子と、
   被写体光を分光し、前記色フィルタに対応する光成分を前記光電変換素子の画素単位で結像させて偽色を補正する分光光学系と、
   前記光電変換素子の出力が飽和している画素の位置および前記分光光学系の光学特性に基づいて、前記光電変換素子の出力による画像データをデジタルフィルタ処理することにより、前記分光光学系で分光された光に含まれる不要光成分の影響を除去する補正手段と、
   前記補正手段により補正された画像データの少なくとも色情報に基づいて、被写界の所定対象物の位置を検出する対象検出手段と、
   前記光電変換素子の出力に基づいて被写界の輝度を検出する測光手段と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置において、
   前記補正手段は、前記分光光学系の光学特性の影響の度合いに応じた重み付けを前記光電変換素子の画素単位で行うことで、前記不要光成分の影響を除去することを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置において、
   前記対象検出手段は被写界の人物または顔の位置を検出し、
   前記対象検出手段によって検出された人物または顔の位置に基づいて、焦点検出制御を行う焦点検出手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
6. 請求項５に記載の撮像装置において、
   前記光電変換素子はＲＧＢフィルタを有し、
   前記補正手段は、Ｒフィルタを通過するＲ光成分に関する不要光成分の影響を除去することを特徴とする撮像装置。
7. 被写体光を分光する分光光学系と、
   複数色の色フィルタが備えられた受光領域を有し、前記分光光学系による像を光電変換する光電変換素子と、
   前記受光領域から前記光電変換素子の出力が飽和している画素に対応する領域を除外した所定領域を設定する設定部と、
   前記所定領域に対応する前記光電変換素子の出力の色情報を用いて、被写界の所定対象物の位置を検出する検出部と、を含むことを特徴とする撮像装置。
8. 請求項７に記載された撮像装置であって、
   前記分光光学系は、前記色フィルタに対応する光成分を前記光電変換素子の画素単位で結像させて偽色を補正し、
   前記設定部は、前記光電変換素子の出力が飽和している画素の位置および前記分光光学系の光学特性に基づいて前記所定領域を設定することを特徴とする撮像装置。
9. 請求項７又は請求項８に記載された撮像装置であって、
   光学系による像を撮像する撮像部と、
   前記光電変換素子の出力を用いて測光演算を行なう測光部と、を含むことを特徴とする撮像装置。

Images