JP2007264049A - 撮像方法および装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】撮像装置において、顔を検出してその顔に自動的にピントを合わせる際の消費電力を低減する。
【解決手段】検出手段82により、顔を検出したときにその顔に対して自動的にピント位置を合わせるオートフォーカス手段を有する撮像レンズ20を通して撮像された画像中から顔を表す画像を検出し、判定手段83により、上記顔を表す画像が検出されたときに、その顔を撮像する際の撮像状態が適正撮像条件を満たしているか否かを判定する。制御手段83が、撮像状態が適正撮像条件を満たしていると上記判定手段83により判定された場合には上記顔に対してピント位置が合うようにオートフォーカス手段のピント合わせ動作を実行させ、撮像状態が適正撮像条件を満たしていないと上記判定手段83により判定された場合にはオートフォーカス手段のピント合わせ動作を実行させないようにする。
【選択図】図4

Description

本発明は、オートフォーカス手段を有する撮像レンズを通して撮像面上に結像させた被写体の像を撮像する撮像方法および装置に関するものである。
従来より、撮像された画像中から人の顔を表す画像を検出し、その被写体となった顔に対して自動的にピントを合わせたり、あるいは上記検出された画像中の顔を表す領域が拡大されるように自動的にズーム倍率を変更させるデジタルカメラが知られている(特許文献1参照)。
このような、デジタルカメラには、シャッタボタンを半押し状態にしたときに撮像された撮像条件設定用の画像中から顔を表す画像を検出し、その被写体となった顔に対して自動的にピントを合わせる方式が知られている。
上記方式は、シャッタボタンを半押してから、被写体となった顔に対してピントを合わせるまでの処理量が大きく、記録に残すための撮像(以後、本撮像ともいう)が可能となるまでの待ち時間が長くなるため、上記待ち時間を短くする以下のようなコンティニュアス顔検出方式のデジタルカメラも検討されている。このコンティニュアス顔検出方式のデジタルカメラは、上記シャッタボタンの操作等を行なうことなく上記撮像された画像中から顔を表す画像を検出する顔検出を常時行い、顔が検出されたときにその被写体となった顔に対して自動的にピントを合わせる方式である。この方式によれば、シャッタボタンの押し状態にかかわらず、常に被写体となった顔にピントを合わせるようにデジタルカメラを動作させることができるので、上記待ち時間を短縮することができ、実質的に、シャッタを全押し状態にして本撮像を行なおうとするときには被写体となった顔にピントが合った状態とすることができる。
また、上記顔にピントを合わせる機構としては、コントラスト検出方式のAF(オートフォーカス)機構が知られている。このコントラスト検出方式のAF機構は、フォーカス用レンズ群を動作範囲内で移動させながら撮像して得られた複数の画像のうちでコントラストが最大、すなわち合焦評価値が最大となる画像が得られたときのフォーカス用レンズ群の位置にこのフォーカス用レンズ群を位置させるものである(特許文献1参照)。
特開2004−320286号公報
ところで、上記コンティニュアス顔検出方式は、被写体となった顔を本撮像するまでの待ち時間が短い点では優れているが、常時行なわれる顔検出に伴って実行されるオートフォーカス動作で消費される電力は他の処理における消費電力に比して大きいため、その消費電力を低減したいという要請がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、オートフォーカス動作による消費電力を低減することができる撮像方法および装置を提供することを目的とするものである。
本発明の撮像装置は、顔を検出したときにその顔に対して自動的にピント位置を合わせるオートフォーカス手段を有する撮像レンズを備え、この撮像レンズを通して撮像面上に結像させた被写体の像を撮像する撮像装置において、顔であるか否かを判別するための判別情報を記憶させた記憶手段と、撮像レンズを通して撮像された画像中から顔を表す画像を前記判別情報に基づいて検出する検出手段と、検出手段により前記顔を表す画像が検出されたときに、撮像装置による撮像状態が適正撮像条件を満たしているか否かを判定する判定手段と、この判定手段により撮像装置による撮像状態が前記適正撮像条件を満たしていると判定された場合には顔に対してピント位置が合うようにオートフォーカス手段のピント合わせ動作を実行させ、撮像装置による撮像状態が前記適正撮像条件を満たしていないと判定された場合にはオートフォーカス手段のピント合わせ動作を実行させないように制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
なお、前記ピント位置とは、撮像面上に正しく結像される像(像点)に対応する被写体(物点)の位置を意味するものであり、撮像レンズのピント位置に位置する被写体の像は撮像面上にピントが合った状態で結像される。
前記顔は人の顔とすることができる。
前記適正撮像条件は、顔を撮像して得られる画像中での前記顔を表す画像の位置および大きさが一定とすることができる。なお、前記顔を表す画像の位置および大きさが一定とは、顔を表す画像の位置および大きさが完全に一定の場合に限らず、上記撮像で得られる顔を表す画像にブレが認められない程度に一定であればよい。
前記適正撮像条件は、撮像レンズの画角が固定された状態とすることができる。なお、前記画角が固定された状態とは、完全に画角が固定された場合に限らず、上記撮像で得られる顔を表す画像にブレが認められない程度に画角が固定された状態であればよい。
前記適正撮像条件は、撮像装置が静止状態とすることができる。なお、撮像装置が静止状態とは、撮像装置が完全に静止している場合に限らず、上記撮像で得られる顔を表す画像にブレが認められない程度に撮像装置が静止している状態を意味するものである。
前記適正撮像条件は、撮像レンズを通して撮像された画像の合焦評価値が一定とすることができる。なお、前記合焦評価値が一定とは、合焦評価値の変動が±5%以下であることを意味するものである。
前記前提条件は、撮像面上での受光光量が一定とすることができる。なお、受光光量が一定とは、完全に一定の場合に限らず、上記撮像に支障が認められない程度に一定であればよい。また、受光光量を取得する領域は、例えば、撮像面全体、撮像面中の一部をなす注目領域、あるいは撮像面を分割してなる複数の領域とすることができる。
前記前提条件は、撮像された画像の色を示す値が一定とすることができる。なお、画像の色を示す値が一定とは、完全に一定の場合に限らず、上記撮像に支障が認められない程度に一定であればよい。また、例えば、画像の色を示す値は撮像された画像の色を示すR信号、G信号、B信号の積算値とすることができる。また、画像の色を示す値はホワイトバランスの値とすることもできる。さらに、画像の色を示す値を取得する領域は、撮像された画像全体、撮像された画像中の一部をなす注目領域、あるいは撮像された画像を分割してなる複数の領域とすることができる。
前記撮像装置は、被写体の移動を検出し検出結果を出力する被写体移動検出手段を備えたものとすることができ、前記前提条件は、被写体移動検出手段からの出力が被写体の位置が一定であることを示す状態とすることができる。
前記前提条件は、前記撮像装置の撮像モードを、顔検出モード、人物撮像モード、セルフタイマー撮像モード、または自分撮像モードに設定した状態とすることができる。なお、人物撮像モードは、人物を被写体として撮像することを前提とした撮像モードである。
前記前提条件は、前記オートフォーカス手段を駆動するための電池に蓄積されたエネルギの残量が予め定められた閾値以下とすることができる。前記閾値は、電池に蓄積可能なエネルギ量の10%とすることができる。
本発明の撮像方法は、顔を検出したときにその顔に対して自動的にピント位置を合わせるオートフォーカス手段を有する撮像レンズを通して撮像面上に結像させた被写体の像を撮像する撮像方法において、顔であるか否かを判別するための判別情報を記憶させておき、撮像レンズを通して撮像された画像中から顔を表す画像を前記判別情報に基づいて検出し、前記顔を表す画像が検出されたときに、その顔を撮像する撮像状態が適正撮像条件を満たしているか否かを判定し、撮像状態が前記適正撮像条件を満たしていると判定された場合には前記顔に対してピント位置が合うようにオートフォーカス手段のピント合わせ動作を実行させ、撮像状態が前記適正撮像条件を満たしていないと判定された場合にはオートフォーカス手段のピント合わせ動作を実行させないようにすることを特徴とするものである。
本発明の撮像方法および装置は、撮像レンズを通して撮像された画像中から顔を表す画像を検出し、顔を表す画像が検出されたときに、その顔を撮像する撮像状態が適正撮像条件を満たしているか否かを判定し、撮像状態が前記適正撮像条件を満たしていると判定された場合には顔に対してピント位置が合うようにオートフォーカス手段のピント合わせ動作を実行させ、撮像状態が適正撮像条件を満たしていないと判定された場合にはオートフォーカス手段の前記ピント合わせ動作を実行させないようにしたので、撮像状態が適正でなくこの状態で撮像しても被写体を表す正常な画像が得られない可能性が高い場合には、すなわち例えば手ブレ等により、取得された画像にブレが生じる可能性が高い場合には、顔が検出されたとしてもオートフォーカス手段の不要なピント合わせ動作を実行させないようにすることができる。これにより、検出された顔に自動的にピントを合わせて撮像を行なう際のオートフォーカス動作の動作量を低減させることができ、オートフォーカス動作による消費電力を低減することができる。
また、適正撮像条件を、顔を撮像して得られる画像中での上記顔を表す画像の位置および大きさが一定、撮像レンズの画角が固定された状態、撮像装置が静止状態、あるいは撮像レンズを通して撮像された画像の合焦評価値が一定とすれば、撮像状態が適正でないときの不要なオートフォーカス動作の実行をより確実に抑制することができ、オートフォーカス動作による消費電力をより確実に低減することができる。
また、撮像装置を、被写体の移動を検出し検出結果を出力する被写体移動検出手段を備えたものとし、前提条件を、被写体移動検出手段からの出力が被写体の位置が一定であることを示す状態とすれば、被写体移動検出手段の情報処理量は上記顔を表す画像を検出する検出手段の情報処理量より少なくその分だけ消費電力も少ないので、撮像装置の消費電力をより少なく抑えることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図1および図2は、本発明の実施形態による撮像方法を実施する撮像装置の1例であるデジタルスチルカメラ(以下、単にデジタルカメラという)を示すものであり、図1は上記デジタルスチルカメラを前面側から見た図、図2上記デジタルスチルカメラを背面側から見た図である。図3は上記デジタルカメラの主に電気的な構成を示すブロック図、図4は上記ブロック図中の顔検出処理部の構成を詳しく示すブロック図、図5は上記デジタルカメラによる処理の全体の流れを示すフロー図である。
上記デジタルカメラ1は、顔を検出したときにその顔に対して自動的にピント位置を合わせる後述するオートフォーカス部を有する撮像レンズ20を備え、その撮像レンズ20を通してCCD58の光電変換面である撮像面58a上に結像させた被写体の像を撮像するものである。上記デジタルカメラ1は、上記図4等に示すように、顔であるか否かを判別するための判別情報Hjを記憶させた判別情報記憶部81と、撮像レンズ20を通して撮像された画像中から顔を表す画像を判別情報Hjに基づいて検出する検出部82と、検出部82により顔を表す画像が検出されたときに、デジタルカメラ1による撮像状態が適正撮像条件を満たしているか否かを判定する判定部83と、上記判定部83による判定に用いる適正撮像条件の候補となる複数の適正撮像条件J1,J2・・・を記憶させた適正撮像条件記憶部84と、上記適正撮像条件J1,J2・・・のうちから上記判定に用いる適正撮像条件を選択する選択部85とを備えている。
さらに、上記デジタルカメラ1は、判定部83によりデジタルカメラ1の撮像状態が上記選択された適正撮像条件を満たしていると判定された場合には上記顔に対してピント位置が合うように上記オートフォーカス部のピント合わせ動作を実行させ、デジタルカメラ1の撮像状態が適正撮像条件を満たしていないと判定された場合には上記オートフォーカス部のピント合わせ動作を実行させないように制御する制御部86を備えている。
なお、上記判別情報記憶部81、検出部82、判定部83、適正撮像条件記憶部84、選択部85、および制御部86等が、顔検出処理部65を構成している。
以下、上記デジタルカメラ1について、さらに詳しく説明する。
図2に示す通りこのデジタルカメラ1のボディ本体10の背面には、ユーザによる操作のためのインターフェースとして、動作モードスイッチ11D、撮像モードスイッチ11S、メニュー切替操作ボタン12、ズームレバー13が設けられている。また、上記インターフェースとして、表示カーソル移動ボタン、表示戻しボタン、表示切替ボタン等(図示は省略)も設けられている。
さらに、上記背面には、被写体を確認するためのファインダ17および、撮像および再生された画像を表示させるための液晶モニタ18等が設けられている。またボディ本体10の上面には、シャッタボタン19が設けられている。
また、図1に示すようにボディ本体10の前面には、撮像レンズ20、電源スイッチを兼ねた横方向にスライドするレンズカバー21、ファインダ窓23、フラッシュ24、およびセルフタイマーランプ25等が設けられている。
動作モードスイッチ11Dは、撮像モード、再生モードの各動作モードを切り替えるためのスライドスイッチである。メニュー切替操作ボタン12は、押下したり回転させたりすることによって、撮像モードの詳細設定、フラッシュ発光モードの詳細設定、記録画素数や感度等の設定等を行うための各種メニューを液晶モニタ18に表示させ、液晶モニタ18に表示されたメニューに基づく選択・設定等を行なうためのボタンである。
ズームレバー13は、上下方向に移動させることによって、撮像レンズの焦点距離を望遠側/広角側に調節するためのレバーである。
なお、上記表示カーソル移動ボタンは、各種設定時に液晶モニタ18に表示されるメニュー画面中のカーソルを左右に移動させるボタン、表示戻しボタンは、各種設定操作を中止させてメニュー画面を1つ前の画面に戻すためのボタンである。また、表示切替ボタンは、液晶モニタ18の表示のON/OFF、各種ガイド表示、文字表示のON/OFF等を切り替えるためのボタンである。
以上説明した各ボタンおよびレバーの操作による設定内容等は、液晶モニタ18中の表示や、ファインダ内のランプ、スライドレバーの位置等によって確認可能となっている。また液晶モニタ18は、撮像の際に被写体確認用の後述するスルー画を表示させることにより、電子ビューファインダとして機能する他、撮像後の静止画や動画の再生表示、各種設定メニューの表示を行う。
上記スルー画は、上記撮像モードが選択されている間、シャッタボタンを押すことなく所定時間間隔で撮像され液晶モニタ18に表示される画像である。スルー画として撮像された画像を構成する画素数は、本画像を構成する画素数の1/16程度である。上記本画像は、記録に残すための画像であり、シャッタボタンを全押し状態にして本撮像を行なったときに得られる画像である。上記本画像を示す画像データは外部記録メディア70へ記録される。なお、スルー画および後述するプレ画像として撮像され取得された画像は記録されない。
図2および図3に示される通りこのデジタルカメラ1は、撮像した画像の画像データを、例えばExif形式の画像ファイルに変換して、本体に着脱可能な外部記録メディア70へ記録する。画像ファイルには、画像データの他に付帯情報が格納される。
このデジタルカメラ1には、前述の動作モードスイッチ11D、撮像モードスイッチ11S、メニュー切替操作ボタン12、ズームレバー13、シャッタボタン19、電源スイッチを兼ねるレンズカバー21等のスイッチ類、および、その他の表示カーソル移動ボタン、表示戻しボタン、表示切替ボタン等のスイッチ類の操作内容をCPU(中央演算装置)75に伝えるためのインターフェース部である操作系制御部74が設けられている。
また、撮像レンズ20の構成要素として、フォーカス用レンズ群20aおよびズーム用レンズ群20bが設けられている。それらのレンズ群は各々、モータとモータドライバからなるフォーカスレンズ駆動部51、同様のズームレンズ駆動部52によって駆動され、光軸方向に移動可能である。フォーカスレンズ駆動部51はAF処理部62から出力されるフォーカス駆動量データに基づいてフォーカス用レンズ群20aを移動させ、そしてズームレンズ駆動部52はズームレバー13の操作量データに基づいてズーム用レンズ群20bを移動させる。
上記オートフォーカス部は、フォーカス用レンズ群20a、フォーカスレンズ駆動部51、AF処理部62、CPU75等から構成されている。
また絞り54は、モータとモータドライバとからなる絞り駆動部55によって駆動される。この絞り駆動部55は、AE(自動露出)/AWB(オートホワイトバランス)処理部63から出力される絞り値データに基づいて絞り径の調整を行う。
シャッター56はメカニカルシャッタであり、モータとモータドライバとからなるシャッター駆動部57によって駆動される。シャッター駆動部57は、シャッタボタン19の押下により発生する信号と、AE/AWB処理部63から出力されるシャッター速度データとに応じて、シャッター56の開閉の制御を行う。
上記フォーカス用レンズ群20a、ズーム用レンズ群20b、絞り54、およびシャッター56等からなる光学系の後方には、撮像素子であるCCD58が備えられている。CCD58は、多数の受光素子が2次元的に配列されてなる撮像面58aを有しており、光学系を通過した被写体光がこの撮像面58aに結像され光電変換される。撮像面58aの前方には、撮像面58a上の各画素に光を集光させるためのマイクロレンズアレイ(図示せず)と、R,G,B各色のフィルタが規則的に配列されてなるカラーフィルタレイ(図示せず)とが配置されている。CCD58は、CCD制御部59から供給される垂直転送クロック及び水平転送クロックに同期して、画素毎に蓄積された電荷を1ラインずつシリアルのアナログ画像信号として出力する。各画素において電荷を蓄積する時間、すなわち露出時間は、CCD制御部59から与えられる電子シャッター駆動信号によって決定される。
CCD58が出力するアナログ画像信号は、アナログ信号処理部60に入力される。このアナログ信号処理部60は、アナログ信号のノイズを除去する相関2重サンプリング回路(CDS)と、アナログ信号のゲインを調節するオートゲインコントローラ(AGC)と、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ(ADC)とからなる。このデジタル信号に変換された画像データは、画素毎にR,G,Bの濃度値を持つCCD−RAWデータである。
タイミングジェネレータ72はタイミング信号を発生させるものであり、このタイミング信号がシャッター駆動部57、CCD制御部59、アナログ信号処理部60に入力されて、シャッタボタン19の操作と、シャッター56の開閉、CCD58の電荷の取込み、アナログ信号処理部60の処理の同期が取られる。フラッシュ制御部73は、フラッシュ24の発光動作を制御する。
画像入力コントローラ61は、上記アナログ信号処理部60から入力された画像データ(CCD−RAWデータ)をフレームメモリ68に書き込む。このフレームメモリ68は、画像データに対して後述の各種デジタル画像処理(信号処理)を行う際に使用する作業用メモリであり、例えば、一定周期のバスクロック信号に同期してデータ転送を行うSDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)から構成されている。
表示制御部71は、例えばフレームメモリ68に格納された画像データをスルー画として液晶モニタ18に表示させるためのものであり、輝度(Y)信号と色(C)信号を一緒にして1つの信号としたコンポジット信号に変換して、液晶モニタ18に出力する。
AF処理部62及びAE/AWB処理部63は、プレ画像に基づいて撮像条件を決定する。このプレ画像とは、撮像条件を設定するために取得される画像であり、例えば、シャッタボタン19が半押し状態にされることによって発生した半押し信号を検出したCPU75がCCD58に被写体の撮像を実行させた結果、フレームメモリ68に格納された画像データによる画像である。なお、このプレ画像を構成する画素数はスルー画を構成する画素数と同等である。
上記AF処理部62は、上記プレ画像あるいは上記スルー画に基づいて画像のコントラストが最大となるピント位置を検出し、フォーカス駆動量データを出力する。
本実施形態においては、被写体の位置の検出方式として、撮像された画像中のピントが合った被写体についてはコントラストが高くなるという特徴を利用して被写体の位置を検出するパッシブ方式が適用されている。なおこの点については、後にさらに詳しく説明する。
AE/AWB処理部63は、上記プレ画像に基づいて被写体の明るさを測定し、絞り値やシャッター速度等を決定し、絞り値データやシャッター速度データを出力するとともに(AE)、撮像時のホワイトバランスを自動調整する(AWB)。
画像処理部64は、上記本撮像で得られた本画像の画像データに対してガンマ補正,シャープネス補正,コントラスト補正などの画質補正処理を施すとともに、CCD−RAWデータを、輝度信号であるYデータと、青色色差信号であるCbデータ及び赤色色差信号であるCrデータとからなるYCデータに変換するYC処理を行う。
上記本画像は、シャッタボタン19が全押し状態にされたときに実行される本撮像によってCCD58から取り込まれる画像であり、アナログ信号処理部60、画像入力コントローラ61経由でフレームメモリに格納される画像データによって示される画像である。本画像の画素数の上限はCCD58の画素数によって決定されるが、例えば、ファイン、ノーマルなどの設定により、記録画素数を変更することができる。一方、スルー画やプレ画像を構成する画素数は、本画像を構成する画素数よりも少なく、例えば、スルー画やプレ画像を構成する画素数は、本画像を構成する画素数の1/16程度の画素数である。
圧縮/伸長処理部67は、画像処理部64によって補正・変換処理が行われた本画像のデータに対して、例えばJPEGなどの圧縮形式で圧縮処理を行い、画像ファイルを生成する。この画像ファイルには、Exifフォーマット等に基づいて付帯情報が格納されたタグが付加される。また、この圧縮/伸長処理部67は、再生モードにおいて、外部記録メディア70から圧縮された画像ファイルを読み出し、伸長処理を行う。伸長後の画像データは液晶モニタ18に出力される。
メディア制御部69は、外部記録メディア70にアクセスして画像ファイルの書き込みと読み込みの制御を行う。
CPU75は、動作モードスイッチ11D等の操作系やAF処理部62等の各種処理部からの信号に応じて、デジタルカメラ1の本体各部を制御する。またデータバス76は、画像入力コントローラ61、各種処理部62〜67、フレームメモリ68、各種制御部69、71、およびCPU75に接続されており、このデータバス76を介してデジタル画像データ等のやり取り、および撮像条件を設定するための情報伝達や制御等が行われる。
以下、上記構成のデジタルカメラ1によって撮像がなされるとき、CPU75によって制御される処理について、図5に示すフローチャートを参照して説明する。なお、この撮像がなされるときAF処理部62やAE/AWB処理部63等が行う基本的な処理は上に説明した通りであり、ここでは、特に各部の処理については必要の無い限り省略して、CPU75によって制御される処理の流れを中心に説明する。
まず、図5に示すようにステップP1から処理がスタートすると、ステップP2において動作モードが撮像モードであるか再生モードであるかが判別される。ここで、動作モードスイッチ11Dで指定された動作モードが再生モードであると判別された場合、ステップP12に移行し再生処理がなされる。この再生処理は、前述のように外部記録メディア70から画像ファイルを読み出し、それが示す画像を液晶モニタ18に出力させる処理である。この再生処理が終了すると、処理の流れは後述するステップP111の処理に移行する。
一方、上記ステップP2において動作モードが撮像モードであると判別された場合、次のステップP3に移行し、撮像モードの種類が判別される。
ここで、撮像モードスイッチ11Aで指定された撮像モードが自動顔検出撮像モードである場合にはステップP4の顔を検出する顔検出処理が実行され、撮像モードが通常モードである場合には顔検出処理を実行することなく撮像を行なう通常の撮像処理に移行する。
以下、顔検出処理部の詳細を示すブロック図である図4、顔検出処理の詳細を示すフローチャートである図6等を参照して顔検出について説明する。
この顔検出処理は、デジタルカメラ1による撮像状態が適正でなく、この状態で撮像しても被写体を表す正常な画像が得られない可能性が高い場合には、顔が検出されたとしてもオートフォーカス部のピント合わせ動作を実行させないようにするものである。そして適正撮像条件記憶部84には、デジタルカメラ1による撮像状態が適正であるか否かを判定するための複数の適正撮像条件が記憶されている。
図6のフローチャートのステップP401から顔検出処理をスタートしステップP402の処理に移行する。ステップP402において、適正撮像条件記憶部84に記憶された上記適正撮像条件の候補となる複数の適正撮像条件J1,J2・・・のうちから実際に用いる適正撮像条件を設定する。
上記適正撮像条件を設定する際には、選択部85の一部を構成しているメニュー切替操作ボタン12の操作により、適正撮像条件記憶部84に記憶された上記適正撮像条件J1,J2・・・のうちから上記判定に用いる適正撮像条件J1を指定する。そして、選択部85が、記憶部84から上記適正撮像条件J1を選択し、この適正撮像条件J1を判定部83へ入力する。ここで選択された適正撮像条件J1は、「顔を撮像して得られる画像中での上記顔を表す画像の位置および大きさが一定」とする。より具体的には、適正撮像条件J1における顔を表す画像の位置が一定とは、例えば「CCD58の撮像面58a上において、顔の境界を表す画素、すなわち、顔の輪郭を示す画素の位置が、1/30秒当たり2画素以上撮像面上で移動しない状態が3秒以上継続している状態」とすることができる。また、適正撮像条件J1における顔を表す画像の大きさが一定とは、例えば「CCD58の撮像面58a上において、顔を構成する画素数、すなわち、顔の輪郭の内側に含まれる画素数の変化が±5%以内である状態が3秒以上継続している状態」とすることができる。
なお、判定部83による判定に用いる適正撮像条件は、1つに限らず、2つ以上の適正撮像条件を組み合わせたものとすることもできる。
次に、ステップP403の顔検出の処理に移行する。ステップP403では、検出部82に、撮像レンズ20を通して撮像されたスルー画が入力されるとともに、判別情報記憶部81から顔であるか否かを判別する判別情報Hjが入力され、検出部82が上記スルー画中から上記判別情報Hjに基づいて顔を表す画像を検出する。なお、判別情報Hjは、例えば目、鼻、口、耳等の位置関係や顔の輪郭等を示すものであり、検出部82による顔検出は、上記スルー画中から上記位置関係や輪郭を抽出する画像処理等によって実行される。上記顔検出処理には、例えば前述の特許文献1や特開2005−242640号公報等に記載されている従来公知の手法を適用することができる。
そして、ステップP404の処理に移行し、検出部82によって顔が検出されたときには、タイマー87を起動させるステップP405の処理に移行し、顔が検出されなかった場合には、ステップP403の顔の検出処理に戻る。
ステップP405の処理によりタイマー87を起動させ、ステップP406およびステップP407からなる処理に移行する。
ステップP406では、画像処理部64が、1/30秒毎にCCD58の撮像面58a上における顔の主要な輪郭を示す画素の位置を抽出しその情報を判定部83へ入力する。
判定部83には、1/30秒毎に画像処理部64から顔の主要な輪郭を示す画素位置が入力されるとともに、タイマー87を起動させてからの経過時間が入力される。
判定部83は、画像処理部64から最後に入力された画素位置と、その前に入力された(1/30秒早く入力された)画素位置とを比較し、互いの画素位置が2画素以上ずれているか否かを判定する第1の判定を行なう。そして、互いの画素位置が2画素以上ずれていると判定された場合にはタイマー87をリセットするステップP408の処理に移行しさらに、ステップP403の顔検出の処理に戻る。
一方、上記判定部83による判定により画素位置が2画素以上ずれていないと判定された場合には、さらに、この判定部83によりタイマー87から入力される経過時間が、あらかじめ設定された時間、例えば3秒以上であるか否かを判定する第2の判定を行なう。経過時間が3秒未満であると判定された場合には上記第1の判定を行なう処理に戻る。経過時間が3秒以上であると判定された場合にはタイマー87をリセットするステップP407の処理に移行する。その後、ステップP409のリターン処理によりステップP6の合焦処理に移行する。
上記ステップP6の合焦処理では、AF処理部62にAF処理の指示が出され、オートフォーカス部による合焦処理が実行される。なおこの合焦処理については後に詳しく説明する。
上記オートフォーカス部による合焦処理の実行および非実行は制御部86によって制御される。上記制御部86は、判定部83がデジタルカメラ1の撮像状態が適正撮像条件J1を満たしていると判定したときにはオートフォーカス部による合焦処理を実行させ、判定部83がデジタルカメラ1の撮像状態が適正撮像条件J1を満たしていないと判定したときにはオートフォーカス部による合焦処理を実行させないように制御する。
上記合焦処理がなされると、次にステップP7の処理において、AE/AWB処理部63による露出決定の指示が出され、露出決定がなされる。
露出決定がなされると、次にステップP8において、シャッタボタン19が全押し状態か、半押し状態か、押されていない解除状態かが判別される。
シャッタボタン19が押されていない状態、すなわち全押しおよび半押し状態の両方が共に解除された状態の場合には、再度、顔検出処理を行うステップP4に戻る。
また、シャッタボタン19が半押し状態と判別された場合には、再度、ステップP7の露出合わせ処理が実行される。
ここで、シャッタボタン19が全押しされたと判別された場合には、被写体の本撮像を行うステップP9の処理に移行する。
ステップP9における本撮像が実行されると、次にステップP10において、本撮像で撮像された画像を液晶モニタ18に表示し、その画像を外部記録メディア70に記録する処理がなされる。次にステップP11において、レンズカバー21が閉められて電源がオフにされたか否かが判別される。電源オフになっていない場合には、処理はステップP2に戻り次の被写体を撮像するための処理が開始される。電源オフになっている場合は、ステップP13に移行し全ての処理が終了する。
上記の実施の形態によれば、検出された顔に自動的にピントを合わせて撮像を行なう際のオートフォーカス動作の動作量を低減させることができ、オートフォーカス動作による消費電力を低減することができる。
ここで、ステップP6でのAF処理部62による合焦処理について、このステップP6の処理を詳しく示す図7を参照して説明する。
ステップP601において合焦処理をスタートする。
ステップP602において顔の有無が判定される。ここでは、上記説明済のステップP404において顔が検出されている場合には顔有りと判定され、上記ステップP404において顔が検出されなかった場合には顔無しと判定される。
上記ステップP602において顔有りと判定された場合には、被写体距離を算出して被写体に対して合焦させるステップP603〜P604の処理に移行する。以下、この処理について詳しく説明する。
ステップP603の処理では、AF処理部62によって撮像レンズから上記検出した被写体である顔までの距離が算出される。この被写体距離の算出は、フレームメモリ68に格納されたプレ画像を示す画像データを利用してなされるものであり、例えばそこに撮像されている被写体の特徴量(顔の幅や長さ等)がCCD58上で何画素分に相当しているかを求め、その画素数に基づいて上記被写体距離が算出される。なお、このような被写体距離の算出については上述の特許文献1等に詳しい記載があり、本実施形態でも、そこに記載されている方法を適用することができる。
そして、撮像レンズ20から被写体距離だけ離れた位置を撮像レンズ20のピント位置とするようにフォーカス用レンズ群20aの位置を設定する。すなわち、フォーカスレンズ駆動部51がAF処理部62から出力されるフォーカス駆動量データに基づいて、上記位置がピント位置となるようにフォーカス用レンズ群20aを移動させ、その位置で停止させる。
上記のようにして合焦処理が終了すると、処理をリターンさせるステップP607の処理を経由してステップP7の処理に移行する。
一方、上記ステップP602において顔無しと判定された場合には、互に異なる複数のピント位置において求めた合焦評価値に基づく合焦評価値分布を得、この合焦評価値分布における合焦評価値の最大値に対応するピント位置を採用するステップP605〜P606の処理に移行する。以下、この処理について詳しく説明する。
ステップP605の処理ではまず、フォーカスレンズ駆動部51が、AF処理部62から出力される駆動データに基づいてフォーカス用レンズ群20aを動作範囲内の全域で光軸方向に段階的に移動させる。本実施形態においては、この合焦動作範囲(サーチ範囲)は、一例として最至近側で60cm、最遠方側で無限遠に有る物体にそれぞれ合焦させる範囲である。このようにフォーカス用レンズ群20aを移動させるときに、前述のプレ画像を示す画像データがフレームメモリ68に格納される。このプレ撮像はフォーカス用レンズ群20aを1方向へ段階的に移動させつつ実施され、AF処理部62は上記各位置毎に撮像された画像のコントラストに対応する合焦評価値を求める。そのためにAF処理部62は、上記プレ画像を示す画像データをフィルタリング処理してその高周波成分を求め、その高周波成分の絶対値を積分した値を合焦評価値とする。ここで、上述のように、撮像レンズ20のピント位置を1方向に移動させて(フォーカス用レンズ群20aを1方向へ移動させて)連続的に求められた合焦評価値を、フォーカス用レンズ群20aの位置に応じて示した合焦評価値分布Hを図8に示す。
次にステップP606において、本撮像に適したピント位置の決定がなされる。ここでは図8に示すように、AF処理部62が、ピント位置を移動させつつ、すなわちフォーカス用レンズ群20aを移動させつつ合焦評価値がピーク値を示すときのフォーカス用レンズ群20aの位置Lpを補間処理等によって求め、その位置Lpを本撮像において設定するフォーカス用レンズ群20aの位置とする。
なお上述の補間処理等によって位置Lpを決定する他、実際に求められた合焦評価値の中で最大値を取った位置(図8の例ならば位置Lo)を採用したり、そのような最大値が2つ存在した場合はそれらの中でより至近側にある位置を採用する等の手法を適用してもよい。
また、フォーカス用レンズ群20aを動作範囲内全域に移動させることは必ずしも必要ではなく、例えば特開2004−48446号公報に示されるような「山登り合焦動作」を採用すれば、フォーカス用レンズ群20aを動作範囲中の一部の範囲内に移動させれば済む。そのようにすれば、合焦動作の高速化が実現される。
上記のようにして合焦処理が終了すると、処理をリターンさせるステップP607の処理を経由して、上記説明済みのステップP7の露出合わせ処理に移行する。
なお、上記適正撮像条件記憶部84に記憶され判定に用いられる適正撮像条件は、上記「顔を撮像して得られる画像中での前記顔を表す画像の位置および大きさが一定」の他に、以下に示すような適正撮像条件を適用することができ、さらに、2つ以上の適正撮像条件の組み合わせを上記判定に用いる適正撮像条件とするときには、判定に用いる全ての適正撮像条件を満たした場合、あるいは判定に用いるいずれか1つの適正撮像条件を満たした場合に上記判定部が適正撮像条件を満たしていると判定することもできる。以下、適正撮像条件の例について説明する。
適正撮像条件として、「撮像レンズの画角が固定された状態」を採用することができる。そのような場合、判定部83には、撮像レンズ20を構成するズーム用レンズ群20bの移動情報がCPU75を経由して入力される。この判定部83は、上記移動情報に基づいて、上記ズーム用レンズ群20bが過去3秒以内に移動させられていないと認められる場合に上記適正撮像条件を満足していると判定する。
また、適正撮像条件として、「撮像装置が静止状態」を採用することができる。そのような場合、判定部83には、デジタルカメラ1内に配置された加速度センサ89で測定された加速度を示す加速度情報がCPU75を経由して入力される。この判定部83は、入力された上記加速度情報に基づいて、デジタルカメラ1によって撮像される画像にブレが生じないであろうと認められる状態が3秒以上継続中であると認められる場合に上記適正撮像条件を満足していると判定する。
また、適正撮像条件として、「撮像面58a上での受光光量が一定であること」を採用することができる。そのような場合、判定部83には、CCD58によって取得されたこのCCD58の撮像面の全面積の30%を占める中心領域における全受光光量を示す光量情報がCPU75を経由して逐次入力される。この判定部83は、入力された上記光量情報の示す上記受光光量の変動が5%以下であると認められる状態が3秒以上継続中であると認められる場合に上記前提条件を満足していると判定する。
また、適正撮像条件として、「撮像レンズを通して撮像された画像の合焦評価値が一定」を採用することができる。そのような場合、判定部83には、フォーカス用レンズ群20aを移動させることなく求められた合焦評価値を示す合焦評価値情報がCPU75を経由して逐次入力される。この判定部83は、上記合焦評価値情報に基づいて、合焦評価値の変動が±5%以下となる状態が3秒以上継続中であると認められる場合に上記適正撮像条件を満足していると判定する。
また、適正撮像条件として、「撮像された画像の色を示す値が一定であること」、「撮像装置の撮像モードを、顔検出モード、人物撮像モード、セルフタイマー撮像モード、または自分撮像モードに設定した状態であること」、あるいは「オートフォーカス部を駆動するための電池に蓄積されたエネルギの残量が予め定められた閾値以下であること」等を採用することができる。
なお、上記顔検出モード、人物撮像モード、セルフタイマー撮像モード、自分撮像モードは排他的な関係にあってもよいし、そうでなくてもよい。例えば、顔検出モードと人物撮像モードとを同時に設定し動作させることができるようにしてもよいし、同時に設定し動作させることができないようにしてもよい。
また、例えば、人物撮像モードとセルフタイマー撮像モードとを同時に設定し動作させることができるようにしてもよいし、同時に設定し動作させることができないようにしてもよい。
なお、上記顔検出モードは顔検出用の(顔を検出するための)撮影モードではなく、上記顔検出モードに設定した状態とは、例えば、顔の検出を実行可能にする動作、あるいは操作がなされた状態を意味する。
また、人物撮像モードは、人物を被写体として撮像することを可能にするモードである。
前記撮像装置を、被写体の移動を検出しその検出結果を出力する被写体移動検出部66(図3参照)を備えたものとした場合には、適正撮像条件として、「被写体移動検出部からの出力が被写体の位置が一定であることを示す状態であること」を採用することができる。なお、被写体移動検出部66には、例えば防犯用に使用される赤外線センサー等を採用することができる。
なお、上述のステップP6でのAF処理部62による合焦処理の代わりに、以下に示す「ピントを合わせる対象領域を顔領域に限定して合焦処理を行う方式」を採用することもできる。上記合焦処理について図9を参照して説明する。上記図9は上記合焦処理の手順であるステップP601αからステップP608αまでの処理を示すものである。
ステップP601αにおいて合焦処理をスタートする。
ステップP602αにおいて顔の有無が判定される。上述の場合と同様に、ここでは、説明済のステップP404において顔が検出されている場合には顔有りと判定され、ステップP404において顔が検出されなかった場合には顔無しと判定される。
上記ステップP602αにおいて顔有りと判定された場合には、ピントを合わせる対象とする領域を顔領域に限定して合焦処理を行うステップP603α〜P605αの処理に移行する。以下、この処理について詳しく説明する。
ステップP603αの処理では、AF処理部62およびCPU75の作用によってピントを合わせる領域を顔領域に限定する。
次のステップP604αの処理では、ピントを合わせる領域を顔領域に限定した状態で、互に異なる複数のピント位置において求めた合焦評価値に基づく合焦評価値分布を得、その後、ステップP605αの処理に移行する。
ステップP605αの処理では、上記合焦評価値分布中の合焦評価値の最大値に対応するピント位置にフォーカス用レンズ群20aの位置を移動させ停止させる。
上記ステップP604αおよびステップP605αの処理は、ピントを合わせる領域を顔領域に限定したこと以外は、既に説明済みのステップP605およびステップP606の処理と同様であるのでその説明を省略する。
一方、上記ステップP602αの処理において顔無しと判定された場合には、合焦評価値を算出するステップP608β、および合焦評価値を最大にずるフォーカス用レンズ群の位置を設定するステップP609βの処理を実行する。すなわち、ピントを合わせる対象領域を顔領域に限定することなく合焦評価値分布を得、合焦評価値の最大値に対応するピント位置にフォーカス用レンズ群20aの位置を移動させ停止させる処理を実行する。上記ステップP606αおよびステップP607αの処理は既に説明済みのステップP605およびステップP606の処理と同様であるので詳しい説明を省略する。
上記いずれかの方式により合焦処理が終了すると、その処理をリターンさせるステップP608βの処理を経由して、上記説明済みのステップP7の露出合わせ処理に移行する。
さらに、上述のステップP6でのAF処理部62による合焦処理の代わりに、以下に示す「ピントを合わせる領域および撮像レンズ20のピント調節範囲を限定して合焦処理を行う方式」を採用することもできる。上記合焦処理について図10を参照して説明する。上記図10は上記合焦処理の手順であるステップP601βからステップP610βまでの処理を示すものである。
ステップP601βにおいて合焦処理をスタートする。
ステップP602βにおいて顔の有無が判定される。上述の場合と同様に、ここでは、説明済のステップP404において顔が検出されている場合には顔有りと判定され、ステップP404において顔が検出されなかった場合には顔無しと判定される。
上記ステップP602βにおいて顔有りと判定された場合には、ピントを合わせる領域および撮像レンズ20のピント調節範囲を限定して合焦処理を行うステップP603β〜P607βの処理に移行する。以下、この処理について詳しく説明する。
ステップP603βの処理では、AF処理部62によって、撮像レンズから上記検出した被写体である顔までの距離を示す被写体距離を算出する。その後、ステップ604βの処理に移行する。なお、このステップP603βの処理は上述のステップP603の処理と同様である。
ステップ604βの処理では、AF処理部62の処理およびCPU75の制御によって撮像レンズ20のピント調節範囲を、被写体距離だけ離れた位置の近傍の範囲に限定する。上記被写体距離は撮像レンズ20から顔までの距離である。そして、被写体距離だけ離れた位置の近傍の範囲に撮像レンズ20のピント位置を位置させるようにフォーカス用レンズ群20aを移動させる。
ステップP605βの処理では、AF処理部62およびCPU75の処理によってピントを合わせる領域を顔領域に限定する。
次のステップP606βの処理では、上記ピントを合わせる領域を顔領域に限定し、かつ撮像レンズ20のピント調節範囲を上記被写体距離だけ離れた位置の近傍の範囲に限定した状態で、互に異なる複数のピント位置において求めた合焦評価値に基づく合焦評価値分布を得る。ここで、フォーカスレンズ駆動部51が、AF処理部62から出力される駆動データに基づいて、フォーカス用レンズ群20aを上記限定された動作範囲内で光軸方向に移動させる。ここで、フォーカス用レンズ群20aを上記動作範囲(サーチ範囲)内で移動させたときに、ピント位置は上記被写体距離だけ離れた位置の近傍の範囲内に移動する。上記処理の終了後、ステップP607βの処理に移行する。
ステップP607βの処理では、上記合焦評価値分布における合焦評価値の最大値に対応するピント位置にフォーカス用レンズ群20aの位置を移動させ停止させる。
上記ステップP606βおよびステップP607βの処理は、ピントを合わせる領域および撮像レンズ20のピント調節範囲を限定したこと以外は、既に説明済みのステップP605およびステップP606の処理と同様であるのでその説明を省略する。
一方、上記ステップP602βの処理において顔無しと判定された場合には、合焦評価値を算出するステップP608β、および合焦評価値を最大にずるフォーカス用レンズ群の位置を設定するステップP609βの処理を実行する。すなわち、ピントを合わせる対象領域および撮像レンズ20のピント調節範囲を限定することなく合焦評価値分布を得、合焦評価値の最大値に対応するピント位置にフォーカス用レンズ群20aの位置を移動させ停止させる処理を実行する。上記ステップP608βおよびステップP609βの処理は既に説明済みのステップP605およびステップP606の処理と同様であるので詳しい説明を省略する。
上記いずれかの方式により合焦処理が終了すると、その処理をリターンさせるステップP610βの処理を経由して、上記説明済みのステップP7の露出合わせ処理に移行する。
なお、上記P605β〜607βの処理においては、ピントを合わせる領域を顔領域に限定して合焦評価値を最大にするフォーカス用レンズ群の位置を求めたが、ピントを合わせる領域を顔領域等に限定するP605βでの処理を省くようにしてもよい。すなわち、P605βの処理を省き、P606β〜607βの処理をピントを合わせる領域を顔領域等に限定することなく合焦評価値を最大にするフォーカス用レンズ群の位置を求めるように変更してもよい。
以上のように、上記実施形態は本発明をデジタルスチルカメラに適用したものであるが、本発明は静止画を撮像し記録するデジタルスチルカメラに限らず、動画を撮像し記録するビデオカメラ、あるいは長時間に亘って予め定められた場所の動画あるいは静止画を撮像し記録する監視用カメラ等の撮像装置全般に適用可能である。
本発明の実施形態による撮像装置であるデジタルカメラの外観を前面側から見た図 本発明の実施形態による撮像装置であるデジタルカメラの外観を背面側から見た図 デジタルカメラの電気的な構成を示すブロック図 図3のブロック図中の顔検出処理部の構成を詳しく示すブロック図 デジタルカメラによる撮像処理の全体の流れを示すフロー図 顔検出処理の各工程を示すフロー図 合焦処理の各工程を示すフロー図 合焦評価値を示す図 ピントを合わせる領域を限定した合焦処理の各工程を示すフロー図 撮像レンズのピント調節範囲を限定した合焦処理の各工程を示すフロー図
符号の説明
1 デジタルカメラ
20 撮像レンズ
20a フォーカ用スレンズ
20b ズーム用スレンズ
51 フォーカス用レンズ駆動部
52 ズーム用スレンズ駆動部
58 CCD
58a 撮像面
65 顔検出処理部
75 CPU
81 判別情報記憶部
82 検出部
83 判定部
84 適正撮像条件記憶部
85 選択部
86 制御部
Hj 判別情報
J1,J2・・・ 適正撮像条件

Claims (11)

  1. 顔を検出したときにその顔に対して自動的にピント位置を合わせるオートフォーカス手段を有する撮像レンズを備え、該撮像レンズを通して撮像面上に結像させた被写体の像を撮像する撮像装置において、
    顔であるか否かを判別するための判別情報を記憶させた記憶手段と、
    前記撮像レンズを通して撮像された画像中から顔を表す画像を前記判別情報に基づいて検出する検出手段と、
    前記検出手段により前記顔を表す画像が検出されたときに、前記撮像装置による撮像状態が適正撮像条件を満たしているか否かを判定する判定手段と、
    前記判定手段により前記撮像装置による撮像状態が前記適正撮像条件を満たしていると判定された場合には前記顔に対してピント位置が合うように前記オートフォーカス手段のピント合わせ動作を実行させ、前記撮像装置による撮像状態が前記適正撮像条件を満たしていないと判定された場合には前記オートフォーカス手段の前記ピント合わせ動作を実行させないように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
  2. 前記適正撮像条件が、前記顔を撮像して得られる画像中での前記顔を表す画像の位置および大きさが一定であることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  3. 前記適正撮像条件が、前記撮像レンズの画角が固定された状態であることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  4. 前記適正撮像条件が、前記撮像装置が静止状態であることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  5. 前記適正撮像条件が、撮像レンズを通して撮像された画像の合焦評価値が一定であることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  6. 前記前提条件が、前記撮像面上での受光光量が一定であることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  7. 前記前提条件が、前記撮像された画像の色を示す値が一定であることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  8. 被写体の移動を検出し検出結果を出力する被写体移動検出手段を備え、
    前記前提条件が、前記被写体移動検出手段からの出力が被写体の位置が一定であることを示す状態であることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  9. 前記前提条件が、前記撮像装置の撮像モードを、顔検出モード、人物撮像モード、セルフタイマー撮像モード、または自分撮像モードに設定した状態であることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  10. 前記前提条件が、前記オートフォーカス手段を駆動するための電池に蓄積されているエネルギの残量が予め定められた閾値以下であることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  11. 顔を検出したときにその顔に対して自動的にピント位置を合わせるオートフォーカス手段を有する撮像レンズを通して撮像面上に結像させた被写体の像を撮像する撮像方法において、
    顔であるか否かを判別するための判別情報を記憶させておき、前記撮像レンズを通して撮像された画像中から顔を表す画像を前記判別情報に基づいて検出し、
    前記顔を表す画像が検出された場合に、該顔を撮像する撮像状態が適正撮像条件を満たしているか否かを判定し、
    前記撮像状態が前記適正撮像条件を満たしていると判定された場合には前記顔に対してピント位置が合うように前記オートフォーカス手段のピント合わせ動作を実行させ、前記撮像状態が前記適正撮像条件を満たしていないと判定された場合には前記オートフォーカス手段の前記ピント合わせ動作を実行させないようにすることを特徴とする撮像方法。
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