JP2014206711A - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学ファインダを有する撮像装置において、被写体が人物である場合に顔検出の検出限界サイズを焦点検出領域の位置に表示させて、被写体の顔にピントの合った写真撮影を可能にすること。【解決手段】撮像装置は光学ファインダと、測光および被写体の顔検出に用いる測光センサと、被写体像から合焦位置を検出するための焦点検出部を備える。測光部は、焦点検出板に１次結像された被写界像を検出する光学素子と測光センサ（撮像素子）を有する。制御部は測光センサの測定情報を取得し、撮像装置の露出制御を行うとともに、被写界中に人物がいるか否かを判定する。制御部は、被写体の顔を検出可能なサイズである検出限界サイズを決定する。光学ファインダの視野枠内には、検出限界サイズの表示枠が焦点検出領域と同じ位置に表示されるので、被写体の顔像の大きさと検出限界サイズとが比較可能となる。【選択図】 図１

Description

本発明は、被写体の顔検出情報に基づいて撮影レンズの焦点位置合わせを行う撮像装置に関し、光学ファインダ内の表示処理に関するものである。

近年、被写体である人物の顔に対して、撮影レンズの焦点位置調節が可能な撮像装置が製品化されている。撮影レンズの焦点調節手段は、顔検出手段を構成する撮像素子（撮影用センサや測光用センサ）の情報をもとに、検出領域に対して焦点位置調節を行う。光学ファインダを有する一眼レフカメラにおいては、ファインダ光路上に配置された焦点検出板（以下、ピント板という）上の被写体像を検出して露出制御値を決定するための測光手段が、顔検出手段を兼ねるものが知られている。また、一眼レフカメラの焦点調節では、被写体像を２つに分けた像の位相差を検出する位相差検出方式が採用され、離散的に配置された焦点検出領域にて焦点調節を行うのが一般的である。測光手段で得た被写界情報と、被写体が人物の場合にはその位置情報に基づいて、人物の顔に対して自動焦点調節を行うことが可能である。

ところで、一眼レフカメラに限らず、顔検出手段を有する撮像装置において、顔検出精度や使い勝手を向上させるための技術が開示されている。特許文献１は、人物認証装置及び人物認証方法に関するものであり、登録時と認証時に被写体の立ち位置や照明条件を同条件にすることで、認証精度を向上させている。具体的には、登録時と認証時とで同条件にするため、被写体の顔の大きさや位置が撮影者に判るように、枠等の指標を表示して被写体を枠位置に誘導することで、認証精度の向上を図っている。また、顔検出が可能な顔の大きさを撮影者が視認できるようにするための技術が知られている。特許文献２では、顔検出方法を変更した際に検知可能な顔サイズを撮影者に視認させるために、顔検出方法に依存する顔検出限界サイズとそれに伴う予測処理時間を計算して表示する。顔検出限界サイズを撮影者が視認可能になるので、被写体の顔にピントが合う写真を得るための構図を容易に決定することができる。

特開２００４−１１８６２７号公報 特許第４４２９２４１号公報

一眼レフカメラ等の撮影装置において、被写体の顔の検出限界サイズの表示は撮影者にとって構図を決定するための指標となる。このため、顔の検出限界サイズの表示位置で撮影レンズの焦点調節動作が行われることが好ましい。つまり、離散的に配置された位相差検出方式の焦点検出領域と、顔の検出限界サイズの表示位置は一致していることが望ましい。また、ピント板上の被写界像を観察するカメラの測光手段の結像性能（収差等）や環境変化による顔検出性能の変化を考慮して顔検出サイズの表示を行う必要がある。さらには、ピント板の拡散特性やカメラ本体部に装着されている撮影レンズによっても、測光手段に到達する光量が変化するため、顔検出サイズの設定を行う必要がある。

本発明の目的は、光学ファインダを有する撮像装置において、被写体が人物である場合に顔検出の検出限界サイズを焦点検出領域の位置に表示させて、被写体の顔にピントの合った写真撮影を可能にすることである。

上記課題を解決するために、本発明に係る装置は、焦点検出板に結像される被写界像を観察する光学ファインダと、該光学ファインダの視野枠内に焦点検出領域を表示する表示手段を備える撮像装置であって、前記被写界像に係る測光、及び被写体の顔検出を行う測光手段と、撮像光学系に係る焦点検出を行う焦点検出手段と、前記測光手段の検出情報を取得して露出制御を行うとともに前記顔検出により検出可能な顔の検出限界サイズを設定し、前記焦点検出手段から取得した焦点検出情報を用いて焦点調節動作を制御する制御手段と、前記制御手段により設定される前記検出限界サイズを、前記焦点検出領域の位置で前記表示手段により表示させる制御を行う表示制御手段を備える。

本発明によれば、光学ファインダを有する撮像装置において、被写体が人物である場合に顔検出の検出限界サイズを焦点検出領域の位置に表示させることにより、被写体の顔にピントの合った写真撮影を行える。

図２ないし図１０と併せて本発明の実施形態を説明するために、ファインダ視野枠内の表示例を示す図である。 撮像装置の概略図である。 ファインダ視野枠内の測光領域および焦点検出領域を示す図である。 測光レンズ１２１の結像性能の説明図である。 ファインダ視野枠内の顔検出限界サイズの表示枠を説明する図である。 撮像装置の構成例を示すブロック図である。 ファインダ視野枠内の顔検出限界サイズを右半分のみ例示した図である。 顔検出限界サイズの算出に使用する係数を例示する表である。 顔検出限界サイズの表示枠よりも被写体の顔像が小さい場合の表示例を示す図である。 カメラ動作の要部を説明するフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１ないし図１０を参照して、本発明の実施形態に係る撮像装置について説明する。図２はレンズ交換式撮像装置の概略構成を示す図である。
ＣＰＵ（中央演算処理装置）１０１は撮像装置本体部と撮影レンズ部１０５の各部を制御する。撮影レンズ部１０５は撮像装置本体部に装着して使用する。被写体からの光は撮影レンズ部１０５を介して、撮像素子１０７に結像する。撮像素子１０７にはＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）を用いたイメージセンサを使用する。なお、撮影レンズ部１０５は、撮像光学系を構成する複数のレンズ（ズームレンズやフォーカスレンズ、像振れ補正レンズ）など備えるが、図２では便宜的に１枚のレンズ１０５ａで表わしている。レンズ１０５ａを動かすことにより、撮影レンズ部１０５の焦点位置や撮影倍率が調整される。また、撮影レンズ部１０５については、焦点距離や実効Ｆナンバー（以下、ＦナンバーをFno.とも表記する）が異なる様々なレンズを撮像装置本体に装着して使用できる。

撮影者は、１次結像された被写界像を、ペンタプリズム１２０、接眼レンズ１２７を通じて観察する。図１の例では、いわゆるＴＴＬ（Through The Lens）方式の光学ファインダの構成を例示する。
ピント板１１６は、撮影レンズ部１０５の結像位置、つまり撮像素子１０７と共役の位置に配置された焦点検出板である。被写界像は主ミラー１１１で反射され、ピント板１１６に１次結像する。また、ピント板１１６は、撮影目的や撮影者の視覚的な好みに応じて異なったタイプに交換可能である。一般的には、撮影者が明るいファインダ像を好む場合、拡散特性の低い、素通しに近いマット部（ピント板の表面部）を有するピント板が装着される。逆に拡散特性の高いマット部を有するピント板が装着された場合、撮影者は撮影レンズ部１０５の合焦状態（ピントが合っている状態）の確認が容易になる。本実施形態においては、例えば拡散特性の種類に応じて、ピント板１１６に被検出部が設けられている。ピント板検出部１３２は、どの種類のピント板が装置に装着されているかを検知して識別する。識別されたピント板の情報はＣＰＵ１０１に送られる。

ファインダ視野枠１１７はピント板１１６の近傍に配置され、被写界光束の周辺部を遮光することによって撮像素子１０７にて撮像される領域を撮影者に視認させる。撮影パラメータ表示部１１８は、導光プリズム、ペンタプリズム１２０、プリズム１２６、接眼レンズ１２７を介して、絞り値やシャッタ速度等、カメラの各種撮影パラメータを撮影者に提示する。

主ミラー１１１は半透過ミラーであり、透過した一部の光束はサブミラー１１２で反射して焦点検出制御部１１９に導かれる。焦点検出制御部１１９は焦点検出用の一対のラインＣＣＤセンサを有する。焦点検出制御部１１９は焦点検出情報として、一対のラインＣＣＤセンサの出力の位相差に応じた焦点ずれ量（デフォーカス量）を算出する。また焦点検出制御部１１９は、一対のラインＣＣＤセンサの蓄積時間の制御と、ＡＧＣ（自動利得制御）を行う。焦点検出制御部１１９により得られる焦点検出情報に従って、位相差検出方式の焦点検出および焦点調節動作が行われる。被写体に対して、撮影レンズ部１０５のフォーカスレンズを自動的に駆動する、いわゆるＡＦ（オートフォーカス）動作が行われる。なお、焦点検出動作については、一般的に複数領域での検出動作が可能である。本実施形態では、図３に示すように撮像範囲の中央部と、その上下左右にて合計１９点の焦点検出領域が配置されている。複数の焦点検出領域から撮影者が領域を選択する場合、２種類の選択、いわゆる任意選択と自動選択がある。

任意選択とは、撮影者が撮影範囲内のピントを合わせたい位置に対応する１つの焦点検出領域を任意に選択することである。また、自動選択とは、各焦点検出領域の焦点状態の検出結果から所定のアルゴリズムに則り、焦点検出領域を自動的に選択することである。自動選択時の焦点検出動作として一般的な処理では、各焦点検出領域において算出したデフォーカス量に基づき、各領域の中で最も撮像装置に近い被写体や明暗差（コントラスト）が高い被写体に対して、撮影レンズ部１０５のピント合わせが行われる。以下では、このような自動選択によって行われる選択動作を、「通常の自動選択動作」と呼ぶ。本実施形態では更に、自動選択動作の１つとして、顔検出結果に基づき、被写界中に人物がいる場合に、当該人物の顔位置に対応する焦点検出領域のデフォーカス量に基づいて撮影レンズ部１０５のピント合わせを行うことが可能である。顔検出結果に基づく自動選択動作を、「顔優先自動選択動作」と呼ぶ。

図２に示すペンタプリズム１２０の後方に配置されたプリズム１２６は、第１プリズム部１２６ａ及び第２プリズム部１２６ｂから成る。第１プリズム部１２６ａと第２プリズム部１２６ｂの境界面が反射面となっている。該反射面の角度は、ピント板１１６に結像した被写界像を透過し、且つファインダ内表示部１２３からファインダ内表示観察用レンズ１２４、ファインダ内表示用ミラー１２５を介した像を反射させて接眼レンズ１２７側に導く角度に設定されている。

ファインダ内表示部１２３は、例えば横方向１０２４個×縦方向７６８個の画素を有する０．５インチの液晶パネルを備える。ファインダ内表示観察用レンズ１２４は拡大作用を有する光学部材である。このレンズ１２４は２枚のレンズで構成され、拡大倍率が約１.７倍である。撮影者は、図３のファインダ視野枠１１７の領域とファインダ内表示部１２３の表示領域を観察可能であって、且つ、該領域内に焦点検出領域や撮影後の画像データ等が表示可能である。ファインダ内表示用ミラー１２５は、アルミニウム蒸着等で形成した反射面を有する。

また、ファインダ内表示部１２３については、ファインダ内表示観察用レンズ１２４、ファインダ内表示用ミラー１２５を介して、撮影者の目の位置に対してピント板１１６の像と共役の関係になるよう配置されている。撮影者はピント板１１６に結像された被写界像とファインダ内表示部１２３の表示像を、同視度で視認できる。一例として、図３にはファインダ内表示部１２３を用いて、前述の焦点検出制御部１１９の焦点検出領域に対応する位置に矩形枠形状（焦点検出領域１２９）を表示した例を示す。焦点検出領域１２９の表示により、撮影者は任意の被写界像に対して撮影レンズ部１０５の焦点調節動作を指示できる。

次に、本実施形態に係る測光光学系及び露出制御手段について説明する。測光用光学素子１２１と測光用受光素子１２２を用いた測光部の測定結果に基づいて露出制御が行われる。
測光用光学素子（以下、測光レンズという）１２１は、ピント板１１６に結像された被写界像を、測光用受光素子（以下、測光センサという）１２２に２次結像させるためのレンズである。本実施形態にて測光レンズ１２１は２枚のレンズで構成される。本光学系では、ピント板上に１次結像された像が第１レンズ１２１ａで上側に光路変換され、第２レンズ１２１ｂによって測光センサ１２２に結像される。測光センサ１２２は、例えば画素ピッチが約６μｍ（マイクロメートル）の、横方向６４０画素×縦方向４８０画素のＣＣＤセンサである。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の各カラーフィルタが、ベイヤー配列またはストライプ配列で画素上に配置されており、取得したセンサ出力に対するＹＵＶ変換処理によって、被写界像の輝度情報及び色情報が得られる。

測光レンズ１２１は、例えば結像倍率が０．１５倍である。測光レンズ１２１によって、図３に示すように、測光センサ１２２はファインダの視野枠内、つまりファインダ視野枠１１７よりも内側の領域（測光領域１３０参照）の光を測定可能である。なお、本実施形態にて、測光センサ１２２は後述する顔検出部を兼ねている。このため、測光レンズ１２１は良好な結像性能を求められ、カメラサイズやコストの低減の観点から２枚のレンズで構成されている。測光レンズ１２１の結像性能の特徴、および測光センサ１２２上の結像性能について、図４を参照して説明する。
図４（Ａ）は、測光レンズ１２１の結像位置から評価面をずらしてデフォーカス量を生じさせた場合の中央部の解像力を示した図である。横軸は測光レンズ１２１の結像位置を基準としたズレ量（単位：μｍ）を示し、縦軸は測光レンズ１２１の中央部の解像力を百分率（中央位置で１００％とする）で示している。本実施形態においては、測光レンズ１２１の解像力が高いほど顔検出限界サイズは小さく、逆に解像力が低いほど顔検出限界サイズは大きくなるものとする。

測光センサ１２２は、測光レンズ１２１の結像位置に、正確に配置されていることが好ましい。しかしながら、測光レンズ１２１や測光センサ１２２の保持部材の部品公差があるため、実際には図４（Ａ）のように、測光レンズ１２１の結像位置に対して、所定の範囲（α参照）に測光センサ１２２が配置されることとなる。
本実施形態においては、使用環境（温度等）を考慮しない場合に便宜上、結像位置における解像力を１００％としている。図４（Ａ）に示す範囲αにおいては、どの位置に測光センサ１２２が配置されていても、８０％以上の解像力があることが分かる。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の中央部と周辺部での解像力を示した図である。横軸は像高（単位：ｍｍ）を示し、縦軸は測光レンズ１２１の解像力を百分率で示す。測光レンズ１２１は２枚のレンズで構成されているため、収差の影響を受け、中央部と周辺部の解像力が異なる。ここで、中央部の位置を基準として周辺部の距離を像高としている。中央部の結像位置における解像力を１００％とした場合、所定の範囲αを考慮し、更に周辺部の収差を考慮すると、例えば、常温時における像高１５ｍｍでの解像力が６５％であることが見てとれる。実際の使用環境では、温度変化による測光レンズ１２１の膨張や収縮によって解像力は変化する。図４（Ｂ）中に１点鎖線で示したグラフ線は、使用環境下における解像力を例示し、中央部および周辺部の全域において解像力が変化することを示している。

顔検出限界サイズを決定するパラメータとしては、解像力だけでなく、測光センサ１２２に到達する光量がある。本実施形態において、測光センサ１２２はピント板１１６に結像された被写界像を検出する。一般的にピント板１１６のマット面が有する拡散特性が強ければ測光センサ１２２に到達する光量が多く、拡散特性が弱ければ少ない。また、撮像装置本体に対して撮影レンズ部１０５が交換可能であるため、撮影レンズ部１０５の開放Ｆｎｏ.によっても、測光センサ１２２に到達する光量が変化する。
図４（Ｃ）は、ピント板１１６の拡散特性と測光センサ１２２に到達する光量との関係を例示した図である。横軸は像高（単位：ｍｍ）を示し、縦軸は測光センサ１２２上の光量を百分率で示す。便宜上、ピント板１１６の拡散特性を、「強」、「中」、「弱」の３種類について例示する。拡散特性の強さと測光センサ１２２に到達する光量とが相関関係にあることが分かる。像高ゼロの位置での比較では、ピント板１１６の拡散特性が中の場合を基準（１００％）として、拡散特性が強の場合、１２０％であり、拡散特性が弱の場合、６５％である。拡散特性が強くなるにつれて中央部と周辺部との光量差が小さくなることが分かる。

顔検出限界サイズを変化させる要因を列挙すると、下記のとおりである。
・測光レンズ１２１の中央部と周辺部の光学性能の違い。
・使用環境でのカメラの温度変化。
・装着されているピント板１１６の拡散特性。
・撮影レンズ部１０５の開放Ｆｎｏ.（Ｆナンバー）。
なお、顔検出限界サイズの詳細については後述する。

次に、露出制御手段を構成する測光センサ１２２について説明する。
測光領域１３０（図３参照）は、測光時に横２０個×縦２０個の粗い分割（１領域は３２×２４画素からなる）で複数のブロックに区分される。各ブロックの領域内における、測光センサ１２２のＲＧＢセンサ出力値から輝度値を算出する処理が行われ、各々の領域の輝度値の和や平均値から被写界輝度が算出される。露出制御では、測光センサ１２２から得られたブロック（横２０個×縦２０個）分の被写界輝度値に対して、所定の重み付け演算が行われる。つまり、主要被写体に対して適正な露出を行うために、焦点検出領域１２９を中心とした所定の重み付け係数を用いた加重演算によって露出制御値が算出される。この露出制御値に基づいて、撮影レンズ部１０５内の開口絞りの制御値及びフォーカルプレーンシャッタ１１３のシャッタ速度制御値が設定される。これらの制御値に従って、撮像素子１０７は適正な光量で露光される。

図２に示す温度測定部１２８は、使用環境の温度を測定する。温度検出に使用する温度センサは、ペンタプリズム１２０の上方に配置されており、測光センサ１２２の近傍の温度を測定する。温度測定情報はＣＰＵ１０１に送られる。
撮像装置の操作部は、レリーズスイッチ（図６のレリーズＳＷ１４０参照）を含む。レリーズスイッチは、レリーズボタンの押込量によって第一段階（半押し状態）と第二段階（全押し状態）を検知可能である。以下、第一段階でのスイッチをＳＷ１と記し、第二段階でのスイッチをＳＷ２と記す。撮影者がレリーズボタンを操作し、ＳＷ１により半押し状態が検知された場合、前述した焦点検出動作と露出制御動作が行われ、撮影レンズ部１０５の焦点調節動作とカメラの露出制御値の設定が行われる。続けて撮影者がレリーズボタンを操作してＳＷ２により全押し状態が検知された場合、主ミラー１１１が撮影レンズ部１０５の光路外に退避する。露出制御動作で設定された値に従い、撮影レンズ部１０５の絞り値とフォーカルプレーンシャッタ１１３のシャッタ速度が制御される。入射した被写体の光束は撮像素子１０７により、光電変換される。その後、現像処理や圧縮処理等を経て撮影済み画像データが記録媒体に記録されるとともに、画像表示部１１５の画面上に撮影画像が表示される。レリーズボタンの押し込みによる焦点検出動作、露出制御動作及びその後の画像記録までの動作が基本的な撮影動作である。

次に、被写体の顔検出処理について説明する。本実施形態では、測光センサ１２２の出力に基づいて、被写体の顔検出動作が実行される。
顔検出処理は測光センサ１２２の出力を用いて行われるので、顔検出領域は測光領域１３０（図３参照）に含まれる。顔検出動作時には被写体を詳細に亘って認識する必要があるため、測光領域１３０は被写界像に係る測光を行う場合の分割数よりも大きい分割数が設定される。つまり、測光領域１３０は細分化され、多数のブロックに分割される。例えば、測光センサ１２２は、横６４０画素×縦４８０画素（約３０万画素）の、高画素の画像センサとして用いる。また、顔検出方法に関しては、被写体の目や鼻、口等の、顔の特徴部を抽出して顔か否かを判定する処理等の様々な方法がある。本実施形態では、測光センサ１２２によって得た輝度情報から、被写体の顔の特徴部を抽出して顔検出を行う方法を採用する。なお、本発明の適用において、特定の顔検出方法に限定されない。

次に、本実施形態に係る顔検出限界サイズの表示処理を説明する。図５は顔検出限界サイズの説明図である。図５（Ａ）は常温時の表示例を示し、図５（Ｂ）は使用環境下での表示例を示す。図５にて、焦点検出領域１２９の中心位置に合わせて表示された円形枠は、各領域に対してそれぞれ表示される表示枠を例示する。表示枠の直径が顔検出限界サイズ１３１、すなわち、顔検出可能な限界の大きさを表している。
図４（Ｂ）で示したように、測光レンズ１２１は中心部と周辺部で解像力が異なり、図示の例では、中央部で最も解像力が高く、周辺部へいくにつれて解像力は徐々に低くなっている。そのため、中央部と周辺部とでは、検出可能な顔のサイズが異なる。つまり、解像力が高い中央部では最も小さな顔を検出可能であるが、周辺部にいくにつれて検出可能な顔サイズは大きくなる。
顔検出限界サイズ１３１の表示に関しては、１９箇所全てを表示する総表示処理と、撮影者が任意に選択した焦点検出領域に対応する顔検出限界サイズの表示だけを行う特定表示処理が可能である。特定表示処理の場合、撮影者が不図示の操作部材やタッチパネル等を用いて、顔検出限界サイズの表示位置を任意に選択できる。

図５（Ｂ）には、使用環境下における顔検出限界サイズの総表示処理（１９箇所）を行った状態を示す。図４（Ｂ）で示したように、温度変化による収縮や膨張によって測光レンズ１２１のピントがずれた場合、中央部、周辺部共に解像力の低下が生じる。顔検出能力は一律に低下し、図５（Ａ）との比較から分かるように、顔検出限界サイズ１３１（円形枠の直径）が大きくなる。
上述の構成により、本実施形態では環境温度の変化や測光レンズ１２１の光学特性に応じて設定される顔検出限界サイズを、被写界像に重ねて表示して撮影者に提示できる。撮影者は、表示された顔検出限界サイズを視認しつつ、被写体の顔に自動的にピントを合わせるための構図を決定できる。

図６は、本実施形態に係るデジタルカメラの概略構成を例示するブロック図である。ＣＰＵ１０１は、その内部に不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）１０１ａを備える。ＣＰＵ１０１には、制御プログラムを記憶しているＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）１０２、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）１０３、データ格納部１０４が接続される。またＣＰＵ１０１には、画像処理部１０９、表示制御部１１０、撮影レンズ制御部１０６、ピント板検出部１３２、レリーズＳＷ１４０、電源供給用のＤＣ／ＤＣコンバータ１４２、測光センサ１２２、温度測定部１２８が各々接続される。画像処理部１０９には、撮像素子制御部１０８が接続されている。撮像素子１０７の有効画素数は、例えば約１０００万画素（３８８８画素×２５９２画素）である。

表示制御部１１０には画像表示部１１５が接続されている。画像表示部１１５は、撮像素子１０７により撮像された画像データを縦横各々に間引き処理した画像を表示できるＴＦＴ（Thin Film Transistor）カラー液晶デバイスである。表示制御部１１０はさらに、撮影パラメータ表示部１１８やファインダ内表示部１２３の表示制御を行う。
ＣＰＵ１０１はＲＯＭ１０２内の制御プログラムを読み出して実行し、各種制御を行う。例えば、画像処理部１０９が出力する撮影画像信号を読み込み、ＲＡＭ１０３へ転送する処理や、ＲＡＭ１０３から表示制御部１１０へデータを転送する処理等である。また、画像データをＪＰＥＧ圧縮する処理や、ファイル形式のデータをデータ格納部１０４へ格納する処理がある。ＪＰＥＧは“Joint Photographic Experts Group”の略号である。ＣＰＵ１０１は、撮像素子１０７、撮像素子制御部１０８、画像処理部１０９、表示制御部１１０等に対して、データ取り込み画素数やデジタル画像処理の変更指示を行う。

焦点検出制御部１１９は焦点検出用の一対のラインＣＣＤセンサを備え、該センサから得た電圧をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１０１に送る。また焦点検出制御部１１９はＣＰＵ１０１の指示に従って、ラインＣＣＤセンサの蓄積時間を制御してＡＧＣを行う。ＣＰＵ１０１は、レリーズＳＷ１４０の操作による撮影動作の指示を受け付ける。ＣＰＵ１０１は、各部への電源供給を制御するために制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ１４２に出力する。

ＲＡＭ１０３は画像展開エリア１０３ａ、ワークエリア１０３ｂ、ＶＲＡＭ１０３ｃ、一時退避エリア１０３ｄを備える。画像展開エリア１０３ａは、画像処理部１０９から送られてきた撮影画像（ＹＵＶデジタル信号）や、データ格納部１０４から読み出されたＪＰＥＧ圧縮画像データを一時的に格納するためのテンポラリバッファとして使用される。また画像展開エリア１０３ａは、画像圧縮処理および解凍処理のための画像専用ワークエリアとして使用される。ワークエリア１０３ｂは各種プログラムのために用意される記憶領域である。ＶＲＡＭ１０３ｃは、画像表示部１１５へ出力する表示データを格納する記憶領域として使用される。また、一時退避エリア１０３ｄは、各種データを一時的に退避させるための記憶領域である。データ格納部１０４は、ＣＰＵ１０１によりＪＰＥＧ圧縮された撮影画像データや、アプリケーションより参照される各種付属データ等をファイル形式で格納しておくための記憶部であり、フラッシュメモリ等が使用される。

撮像素子１０７は撮影レンズ部１０５によって結像された被写界光を光電変換し、アナログ電気信号を出力する。撮像素子１０７は、ＣＰＵ１０１からの解像度変換指示に従って、水平方向および垂直方向の間引き画素データを出力可能である。撮像素子制御部１０８は、撮像素子１０７に転送クロック信号やシャッタ信号を供給するためのタイミングジェネレータを備える。撮像素子制御部１０８は、センサ出力信号のノイズ除去、ゲイン処理を行うための回路、アナログ信号を１０ビットデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換回路を含む。また撮像素子制御部１０８は、ＣＰＵ１０１からの解像度変換指示に従って画素の間引き処理を行うための回路等を含む。

画像処理部１０９は、撮像素子制御部１０８より出力された１０ビットデジタル信号に対してガンマ変換、色空間変換、ホワイトバランス調整、ＡＥ（自動露出）処理、フラッシュ補正等の画像処理を行う。画像処理部１０９は処理済みのＹＵＶ（４：２：２）フォーマットの８ビットデジタル信号を出力する。撮影レンズ部１０５、撮像素子１０７、撮像素子制御部１０８、画像処理部１０９により撮像手段が構成される。

表示制御部１１０は、画像処理部１０９から転送されたＹＵＶデジタル画像データ、またはデータ格納部１０４中の画像ファイルに対してＪＰＥＧ解凍処理を施したＹＵＶデジタル画像データを受け取り、ＲＧＢデジタル信号へ変換する。ＲＧＢデジタル信号は画像表示部１１５へ出力される。
電池１４１はリチャージャブルの２次電池、または乾電池である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２は、電池１４１から電源供給を受け、昇圧、レギュレーションを行うことにより複数の電源電圧を生成する。各電源電圧は、ＣＰＵ１０１や各回路部に必要な電圧として供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２はＣＰＵ１０１からの制御信号により、各部への電源電圧供給の開始および停止を制御する。

次に顔検出動作及び焦点検出動作について説明する。
測光センサ１２２は、測光レンズ１２１による、ピント板１１６上の被写界像の２次結像をアナログ電気信号に変換する役割を有する撮像素子である。測光センサ１２２の出力するアナログ電気信号はＣＰＵ１０１によってＡ／Ｄ変換されて８ビットデジタル信号となる。本実施形態では、露出制御動作における出力に基づいて顔検出動作が行われる。

露出制御動作にて、ＣＰＵ１０１は測光センサ１２２から取得した６４０×４８０画素（約３０万画素）のデジタル信号を読み出す処理を行い、横２０個×縦２０個（１領域３２画素×２４画素）の領域に区分する。ＣＰＵ１０１は各々の領域内の輝度値の和や平均値を算出した後、撮影レンズ制御部１０６から取得した情報に基づいて、撮影レンズ部１０５の明るさを示すＦｎｏ.（実効Ｆｎｏ.）を判定する。実効Ｆｎｏ.に応じた補正と、ピント板検出部１３２の情報をもとに、装着されているピント板１１６の種類を判定してピント板１１６の拡散特性に応じた補正がＣＰＵ１０１の制御下に行われる。その後、ＣＰＵ１０１は、選択された焦点検出領域の周辺の輝度値に対する重み付け演算を行い、露出制御値を算出する。算出した露出制御値に基づき、フォーカルプレーンシャッタ１１３のシャッタ速度、および撮影レンズ部１０５の絞り値が、被写体に対して最適に設定される。

顔検出動作では、ＣＰＵ１０１は測光センサ１２２から取得した縦６４０画素×横４８０画素（約３０万画素）のデジタル信号を読み出す処理を行う。その際、ガンマ変換や色変換等が行われ、輝度信号と色信号が抽出される。ＣＰＵ１０１は、輝度信号に基づいて、被写体の目や鼻、口のパターンから被写界中に人物が含まれているか否かを判定する。判定の結果、被写界中に人物が含まれている場合には、検出した顔の座標情報が焦点検出制御部１１９に送られる。ＣＰＵ１０１は顔の座標情報に基づいた焦点検出領域でのデフォーカス量を算出して撮影レンズ制御部１０６に送る。撮影レンズ部１０５のフォーカスレンズの駆動制御により焦点調節が実行され、被写体の顔にピント合わせが行われる。

次に、顔検出限界サイズの表示動作を詳細に説明する。顔検出限界サイズは前述したように測光レンズ１２１の光学性能や測光センサ１２２の解像度に依存するため、カメラ毎にその特性を表すパラメータのデータを記憶部に保持しているものとする。本実施形態では、説明の便宜上、装着されているピント板１１６の拡散特性を「中」とし、撮影レンズ部１０５の開放Ｆｎｏ．をＦ２．０とする。図７は、常温（摂氏２３度）時のファインダ内表示例を示す。画面中央部の顔検出限界サイズをＬとする。１２個の領域Ｓ１１〜Ｓ２２を示す円形枠は、それらの直径が各焦点検出領域での顔検出限界サイズを表わしている。
顔検出限界サイズＬを基準とした、像高や温度変化、装着されているピント板１１６の拡散特性、及び撮影レンズ部１０５の開放Ｆｎｏ.に応じたサイズを決定するための係数を図８（Ａ）ないし（Ｄ）に例示する。撮像装置は係数値をテーブルデータとしてＲＯＭ１０２に保持している。各係数は図７に示す領域Ｓ１１〜Ｓ２２に対して１つずつ個別の値として設定されるか、または一律の係数として設定される。図８（Ａ）は焦点検出領域ごとに設定される個別の係数値を示し、測光レンズ１２１の結像性能に応じた係数が１２領域毎に設定される。図８（Ｂ）は常温（摂氏２３度）との温度差に応じた係数値を示し、同一の温度差について領域Ｓ１１〜Ｓ２２の係数値は同じである。図８（Ｃ）は、装着されたピント板１１６の拡散特性を考慮した係数を示す。拡散特性を「強」、「中」、「弱」の３段階とし、焦点検出領域ごとに個別の係数値が設定される。図８（Ｄ）はカメラに装着されている撮影レンズ部１０５の開放Ｆｎｏ．に応じた係数を示し、同一の開放Ｆｎｏ．について領域Ｓ１１〜Ｓ２２の係数値は同じである。なお、各要因による顔検出限界サイズ１３１の変化は撮影画面上で左右対称である。このため、図７の領域Ｓ１６〜Ｓ２２に適用する係数は、不図示の左半分の顔検出限界サイズ１３１を決定するための係数としても使用される。

ＣＰＵ１０１は温度測定部１２８から取得した測定温度と、常温（摂氏２３度）との差分を算出する。さらに、ＣＰＵ１０１はピント板検出部１３２からの検出情報を取得する。これにより、装着されているピント板１１６の拡散特性が判定される。またＣＰＵ１０１は、撮影レンズ制御部１０６から撮影レンズ部１０５の光学情報を取得する。撮影レンズ制御部１０６は、撮影レンズ部１０５との通信により、その種別を識別する撮影レンズ検出を行う。ＣＰＵ１０１は、撮影レンズ制御部１０６から光学情報を取得し、装着されている撮影レンズ部１０５の開放Ｆｎｏ.を判定する。
ＣＰＵ１０１は判定結果に応じた係数をＲＯＭ１０２に保存されているテーブルデータから決定する。ＣＰＵ１０１は各係数値の決定し、各係数値を基準サイズ（係数値が１である場合の顔検出限界サイズ）に乗算することにより、表示する顔検出限界サイズの直径を算出する。その後、ＣＰＵ１０１は表示制御部１１０に信号を送り、ファインダ内表示部１２３によって各パラメータを考慮した顔検出限界サイズ１３１が表示され、撮影者に視認可能となる。

次に、図１及び図８を参照してファインダ内に表示される顔検出限界サイズについて説明する。
図９（Ａ）は、測光レンズ１２１の結像性能や周囲温度等を考慮して設定された、画面中央部の顔検出限界サイズ１３１がファインダ内表示部１２３によって表示されている状態を例示する。この場合、被写体の顔が顔検出限界サイズ１３１よりも小さい構図である。つまり、顔検出限界サイズ１３１よりも小さい顔は検出が不可能である。この状態で焦点検出動作を実施すると、図９（Ｂ）に示すように、被写体の顔ではなく近傍の建物等に焦点検出領域が設定された状態で、撮影レンズ部１０５の焦点位置合わせが行われることが懸念される。
ここで撮影者は、顔検出限界サイズ１３１に対して、被写体の顔が十分な大きさになるよう、例えば撮影レンズ部１０５を操作し、焦点距離（撮影倍率）を合わせるものとする。図１（Ａ）は、被写体の顔が顔検出限界サイズ１３１よりも大きい場合の構図を示す。この場合、顔検出限界サイズ１３１よりも被写体の顔が大きく捉えられているため、顔検出動作が行われる。図１（Ｂ）に示すように被写体の顔に焦点検出領域１２９が設定され、撮影レンズ部１０５の焦点位置合わせが行われる。顔検出限界サイズ１３１を視認可能とすることで、撮影者は人物の顔にピントが合った写真を得るための構図を容易に決定することができる。

次に、図１０のフローチャートを参照して、カメラ動作を説明する。
Ｓ２００において、撮影者が電源スイッチをオン操作するとカメラ動作が開始する。Ｓ２０１でＣＰＵ１０１は、現在のモードが顔優先自動焦点検出モードであるか否かを判定する。顔優先自動焦点検出モードは、顔優先自動選択動作に基づいて焦点検出を行うモードであり、自動焦点検出モードの１つである。顔優先自動焦点検出モードが選択されている場合、Ｓ２０２に処理を進める。顔優先自動焦点検出モード以外の場合、例えば、通常の自動選択モードまたは任意選択モードの場合、Ｓ２０５に処理を進める。Ｓ２０５でＣＰＵ１０１は、レリーズＳＷ１４０のＳＷ１がオン状態であるか否かを判定する。ＳＷ１がオン状態の場合、Ｓ２０８に処理を進め、ＳＷ１がオフ状態の場合、Ｓ２０１に処理を戻す。

Ｓ２０２でＣＰＵ１０１は、顔検出限界サイズを決定し、各焦点検出領域に対して設定する。Ｓ２０３ではＣＰＵ１０１の制御下で、Ｓ２０２にて設定された係数を考慮した顔検出限界サイズを直径とする円形枠が表示制御部１１０の制御に基づき、ファインダ内表示部１２３の画面上に表示される。Ｓ２０４でＣＰＵ１０１は、レリーズＳＷ１４０のＳＷ１がオン状態であるか否かを判定する。ＳＷ１がオン状態の場合、Ｓ２０６に処理を進め、ＳＷ１がオフ状態の場合、Ｓ２０１に処理を戻す。
Ｓ２０６でＣＰＵ１０１は、被写体の顔が検出されたか否かを判定する。被写体の顔が検出されている場合、Ｓ２０７に処理を進め、被写体の顔が検出されなかった場合、Ｓ２０８に処理を進める。Ｓ２０７でＣＰＵ１０１は顔優先自動選択動作を行う。顔検出により得た顔座標に対応する焦点検出領域において、撮影レンズ部１０５の焦点位置合わせが実施される。また、Ｓ２０８では、通常の自動選択動作または任意選択動作に従って焦点検出領域が設定される。

Ｓ２０７またはＳ２０８の次にＳ２０９に進み、ＣＰＵ１０１は測光処理で取得した被写界の輝度情報に基づいて露出制御を行う。輝度情報は２０×２０個に分割され、ＣＰＵ１０１は焦点検出領域に対して重み付けを行う所定のアルゴリズムに従って演算を実行する。露出制御値が算出され、カメラの露出値、つまり撮影レンズ部１０５の絞り値およびフォーカルプレーンシャッタ１１３のシャッタ速度がプログラムに従って演算される。Ｓ２１０でＣＰＵ１０１は、レリーズＳＷ１４０の操作によりＳＷ２がオン状態になったか否かを判定する。ＳＷ２のオン状態が判定された場合、Ｓ２１１へ処理を進め、ＳＷ２がオフ状態の場合、Ｓ２０１へ処理を戻す。

Ｓ２１１でＣＰＵ１０１はシャッタ制御部、絞り駆動部、撮像素子制御部１０８に制御信号をそれぞれ送信して撮影動作を行う。撮影動作では、まずモータ制御部を介してモータに通電して主ミラー１１１を上昇させて光路外に退避させ、撮影レンズ部１０５の絞りを絞り込む動作が行われる。その後、シャッタ１１３のコイルに通電して先幕を開放することで撮像素子１０７への被写界光の蓄積が開始する。所定のシャッタ秒時の経過後、シャッタ１１３のコイルに通電して後幕を閉じることで撮像素子１０７への被写界光の蓄積が終了する。次にモータが再度通電されて主ミラー１１１が光路上に移動し、シャッタチャージが行われて、一連のシャッタレリーズシーケンスの動作（撮影動作）が終了する。撮像素子１０７は被写界像光が蓄積された状態となる。撮像素子１０７に露光された被写界像は光電変換され、撮像信号は画像処理部１０９にてデジタルデータに変換される。その後、デジタルデータはＲＡＭ１０３の画像展開エリア１０３ａへ一時的に記憶される。次のＳ２１２の画像記録処理では、ＲＡＭ１０３の画像展開エリア１０３ａに記憶された画像データがＪＰＥＧ圧縮処理された後、記録媒体に記録される。Ｓ２１３で撮影動作が完了する。

本実施形態では、撮影者は光学ファインダにより焦点検出領域の表示位置で顔検出限界サイズを視認できるので、被写体の顔に対して焦点位置合わせを行うための構図を容易に決定できる。よって、撮影者は、被写体の顔にピントの合った写真撮影を容易に行える。
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。

１０１ ＣＰＵ
１０６ 撮影レンズ制御部
１１０ 表示制御部
１１６ ピント板
１１９ 焦点検出制御部
１２１ 測光レンズ
１２２ 測光センサ
１２３ ファインダ内表示部
１２８ 温度測定部
１３２ ピント板検出部

Claims (10)

1. 焦点検出板に結像される被写界像を観察する光学ファインダと、該光学ファインダの視野枠内に焦点検出領域を表示する表示手段を備える撮像装置であって、
   前記被写界像に係る測光、及び被写体の顔検出を行う測光手段と、
   撮像光学系に係る焦点検出を行う焦点検出手段と、
   前記測光手段の検出情報を取得して露出制御を行うとともに前記顔検出により検出可能な顔の検出限界サイズを設定し、前記焦点検出手段から取得した焦点検出情報を用いて焦点調節動作を制御する制御手段と、
   前記制御手段により設定される前記検出限界サイズを、前記焦点検出領域の位置で前記表示手段により表示させる制御を行う表示制御手段を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御手段は、前記測光手段から前記顔検出の検出情報を取得して前記検出限界サイズを前記焦点検出領域ごとに算出し、
   前記表示制御手段は、前記検出限界サイズを示す表示枠を、前記焦点検出領域の位置に表示させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記測光手段は、前記焦点検出板に１次結像された被写界像を検出する測光用の光学素子および撮像素子を有しており、
   前記制御手段は、露出制御にて前記撮像素子による測光領域を複数の領域に分割して輝度を算出する際、被写界像に係る測光を行う場合の測光領域の分割数に比較して、前記顔検出を行う場合の測光領域の分割数を大きく設定することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記光学素子の光学性能から前記検出限界サイズを決定することを特徴する請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記表示制御手段は、前記光学素子の解像力が高いほど前記検出限界サイズを小さく表示させる制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記撮像装置の使用環境の温度を検出する温度測定手段を備え、
   前記制御手段は、前記温度測定手段の測定情報を取得して前記検出限界サイズを決定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記焦点検出板を識別する識別手段を備え、
   前記制御手段は、前記識別手段により識別された前記焦点検出板に対応する前記検出限界サイズを決定することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記撮像装置の本体部に装着される撮影レンズを検出して識別する撮影レンズ検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記撮影レンズ検出手段により識別された前記撮影レンズの光学情報を取得して前記検出限界サイズを決定することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記表示制御手段は、前記焦点検出領域のそれぞれに対して前記検出限界サイズの表示枠を表示させる制御、または前記焦点検出領域から選択された領域に対して前記検出限界サイズの表示枠を表示させる制御を行うことを特徴とする請求項２ないし８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 焦点検出板に結像される被写界像を観察する光学ファインダと、該光学ファインダの視野枠内に焦点検出領域を表示する表示手段を備える撮像装置にて実行される制御方法であって、
    前記被写界像に係る測光、及び被写体の顔検出を行う測光ステップと、
    撮像光学系に係る焦点検出を行う焦点検出ステップと、
    前記測光ステップの検出情報を取得して露出制御を行うとともに前記顔検出により検出可能な顔の検出限界サイズを設定する設定ステップと、
    前記焦点検出ステップの焦点検出情報を取得して焦点調節動作を制御する制御ステップと、
    設定された前記検出限界サイズを、前記焦点検出領域の位置で前記表示手段により表示させる制御を行う表示制御ステップを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
    
    
    
    

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