JP5011625B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラの距離検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラの距離検出装置として、いわゆる位相差検出方式の測距装置が知られている。この測距装置は、焦点検出領域に対応して設けられる１対のラインセンサを有し、それぞれのラインセンサ上にレンズを通して結像される一対の被写体像の間隔に基づいて被写体までの距離を検出する。被写体像の間隔は、レンズが予定焦点面よりも前（被写体側）に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、予定焦点面よりも後に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。したがって、この被写体像をラインセンサで光電変換して電気信号に換え、これらの信号を演算処理して一対の被写体像の相対距離を求めることにより、焦点検出領域に対応する被写体までの距離が求められる。ラインセンサには、ＣＣＤなどの電荷蓄積型受光素子が用いられる。電荷蓄積型受光素子は、被写体輝度に応じて電荷蓄積時間が制御される。被写体輝度が高いときは電荷蓄積時間が短くされ、被写体輝度が低いときは電荷蓄積時間が長くされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
被写体輝度が低すぎる場合には、電荷蓄積時間を長くしても電荷蓄積後に受光素子から出力される電荷蓄積信号の信号レベルを十分に高めることができず、正しく距離検出演算を行うことが困難である。
【０００５】
本発明による撮像装置は、被写体からの光束を撮影レンズを通して入射し、撮像信号を出力する撮像手段と、撮像手段への光路において、光束に含まれる赤外光成分を通過させる通過状態と遮断する遮断状態とを切替えるフィルタ手段と、フィルタ手段が通過状態の場合に撮像手段から出力された撮像信号から人物の顔を抽出する抽出手段と、抽出手段で抽出された顔の撮影画面における大きさを検出する大きさ検出手段と、少なくとも大きさ検出手段で検出された顔の大きさと当該被写体までの距離との関係を示す情報をあらかじめ記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されている情報を参照し、大きさ検出手段で検出された顔の大きさにより、焦点調節処理に用いる距離を演算する距離演算手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による電子スチルカメラの概要を示すブロック図である。図１において、電子スチルカメラは、撮影レンズ１１と、光学フィルタ１２と、ＣＣＤ１３と、Ａ／Ｄ変換回路１４と、画像処理回路１５と、バッファメモリ１６と、ＣＰＵ１７と、フレームメモリ１８と、ＬＣＤ表示部１９と、測距／合焦回路３０と、レンズ駆動ユニット３５と、光学フィルタ駆動ユニット４０と、操作部材５０とを有する。操作部材５０は、レリーズボタンおよび後述する各スイッチを含む。操作部材５０が操作されると、操作されたレリーズボタンおよびスイッチによる操作信号がＣＰＵ１７に送られる。電子スチルカメラには、着脱可能な記録媒体６０が設けられている。
【０００７】
電子スチルカメラの不図示の電源スイッチがオン操作されると、ＣＰＵ１７は、電子スチルカメラの所定のオン動作を行って制御プログラムを起動する。ＣＰＵ１７は、撮像素子を構成するＣＣＤ１３に対し、電荷蓄積および蓄積電荷読み出しのための動作タイミングを制御する。不図示のレリーズボタンからレリーズ操作信号がＣＰＵ１７に入力されると、ＣＰＵ１７は撮影動作を開始させる。ＣＣＤ１３の撮像面上には撮影レンズ１１により被写体像が結像され、ＣＣＤ１３は被写体光の明るさに応じて信号電荷を蓄積する。
【０００８】
光学フィルタ１２は、赤外光遮断フィルタであり、被写体光に含まれる赤外光成分を除去する。光学フィルタ駆動ユニット４０は、ＣＰＵ１７からの指令により光学フィルタ１２を駆動する。光学フィルタ１２は、撮影時に光路上に挿入され、撮影前の測距時に光路外に退避される。
【０００９】
ＣＣＤ１３に蓄積された信号電荷は、ＣＰＵ１７によるタイミング信号によって吐き出され、Ａ／Ｄ変換回路１４でアナログ撮像信号からディジタル信号に変換される。ディジタル変換された信号は画像処理回路１５に導かれ、輪郭処理やガンマ補正、色温度調整（ホワイトバランス）など、所定の画像処理が行われ、バッファメモリ１６に一時格納される。
【００１０】
画像処理後の画像データは、画像処理回路１５により表示用の画像データに処理され、フレームメモリ１８に格納される。フレームメモリ１８に格納された表示用データは、ＬＣＤ表示部１９などの外部モニタに撮影結果として表示される。画像処理回路１５はさらに、バッファメモリ１６内の上記画像処理後の画像データをＪＰＥＧなどの記録方式で所定の比率にデータ圧縮する処理を行う。データ圧縮を受けた画像データは、ＣＰＵ１７によって所定のファイル名が付与され、記録媒体６０に記録される。
【００１１】
測距／合焦回路３０は、ＣＣＤ１３から出力される撮像信号のうち、人の顔による撮像信号を抽出し、抽出した撮像信号による像（顔）が撮影画面に占める大きさによって主要被写体（この場合は抽出される顔をもつ人）までの距離を演算する。測距／合焦回路３０は、演算した距離からの被写体光束がＣＣＤ１３の撮像面上に結像するように、レンズ駆動ユニット３５に対してレンズ駆動指示を送る。これにより、撮影レンズ１１を構成する不図示のフォーカスレンズが光軸方向に合焦位置まで駆動される。
【００１２】
本発明は、人の顔のようにあらかじめ概略の大きさが既知の被写体を利用し、撮像される被写体像の大きさから測距演算を行うことを特徴とするものである。本実施の形態では、測距時に光学フィルタ１２を光路から退避させることによってＣＣＤ１３で赤外光による像を撮像し、ＣＣＤ１３からの撮像信号の中で信号レベルが高いものを人の顔の像による撮像信号とみなす。
【００１３】
本実施の形態による電子スチルカメラのＣＰＵ１７で行われる合焦制御処理の流れについて、図２のフローチャートを参照して説明する。図２による処理は、不図示のレリーズボタンが半押し操作され、半押し操作信号がＣＰＵ１７に入力されると開始される。ステップＳ１１において、ＣＰＵ１７は、光学フィルタ駆動ユニット４０に指令を出し、光学フィルタ１２を光路から退避させてステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２において、ＣＰＵ１７は、測距／合焦回路３０に指令を出し、目的画像（ここでは、人の顔）を抽出させる。測距／合焦回路３０は、ＣＰＵ１７からの指令を受けてＣＣＤ１３から出力される撮像信号の中で輝度が高い信号を抽出する。
【００１４】
図３は、光学フィルタ１２を光路から退避させることによってＣＣＤ１３に赤外光が入射される状態で人物を撮像した画面の例を示す図である。一般に、人肌からは赤外光が放射されているので、赤外光を露光すると肌が露出している部分の輝度が高くなる。このため、ＣＣＤ１３による撮像信号は、顔など肌が露出している部分３１に対応する信号レベルが撮影画面の他の部分に比べて高くなる。このとき、輝度が高い部分の撮像信号の信号レベルが飽和しないように、ＣＣＤ１３に対する電荷蓄積時間がＣＰＵ１７によって制御される。
【００１５】
測距／合焦回路３０は、信号レベルが所定値以上となる画像信号が２ピクセル以上隣接する場合に目標画像とみなし、ＣＰＵ１７に目標を抽出したことを知らせる。ステップＳ１３において、ＣＰＵ１７は測距／合焦回路３０に指令を出し、画像計測を行わせる。測距／合焦回路３０は、所定値以上の信号レベルの画像信号が何ピクセル隣接しているかをカウントし、カウント結果をＣＰＵ１７へ送る。ステップＳ１４において、ＣＰＵ１７は、撮影レンズ１１の焦点距離を検出し、検出した焦点距離を示す情報を測距／合焦回路３０に送出してステップＳ１５へ進む。撮影レンズ１１の焦点距離は、不図示のレンズ情報検出回路によって検出され、検出結果がＣＰＵ１７に送られている。
【００１６】
ステップＳ１５において、ＣＰＵ１７から焦点距離の情報が送られると、測距／合焦回路３０は、測距／合焦回路３０内の不図示のメモリに記憶されている変換テーブルを参照して目標までの距離に変換する。図４は、撮影レンズ１１の焦点距離が３８ｍｍの場合の上記カウント数と目標までの距離との関係例を示す変換テーブルの図である。ＣＣＤ１３のピクセル数が、たとえば、撮影画面の水平方向に２０４８ドット、撮影画面の垂直方向に１５３６ドットのとき、目標被写体となる人物の顔が何ピクセル分の画像信号によって構成されるかを示している。つまり、上記カウント数は、撮影画面において被写体像が占める大きさに相当する。
【００１７】
ステップＳ１６において、測距／合焦回路３０は、変換後の目標までの距離をフォーカスレンズのフォーカス位置を示す情報に変換し、レンズ駆動ユニット３５に対してフォーカスレンズをフォーカス位置まで駆動するように指示する。目標までの距離とフォーカス位置との関係は、測距／合焦回路３０内に記憶されている。これにより、レンズ駆動ユニット３５がフォーカスレンズを駆動し、目標被写体に合焦制御される。また、測距／合焦回路３０は、レンズ駆動ユニット３５に対してレンズ駆動指示を行うと、合焦処理終了を知らせる信号をＣＰＵ１７へ送出する。
【００１８】
ステップＳ１７において、ＣＰＵ１７は、レリーズボタンが全押し操作されたか否かを判定する。ＣＰＵ１７は、全押し操作信号が入力された場合にステップＳ１７を肯定判定してステップＳ１８へ進み、全押し操作信号が入力されない場合に否定判定してステップＳ１２へ戻る。ステップＳ１８において、ＣＰＵ１７は、光学フィルタ駆動ユニット４０に指令を出し、光学フィルタ１２を光路上に挿入させてステップＳ１９へ進む。ステップＳ１９において、ＣＰＵ１７は、上述した撮影動作を開始させ、図２による処理を終了する。
【００１９】
撮影レンズ１１はズームレンズであってもよい。撮影レンズ１１がズームレンズの場合は、焦点距離の変化に応じて図４によるテーブル値を変化させる。具体的には、図４による顔の大きさ（dots）の値に、（３８／焦点距離(単位ｍｍ)）を掛け合わせる。たとえば、焦点距離が７５ｍｍの場合には、図４による顔の大きさ（dots）の値に（３８／７５）＝約１／２を掛ければよい。なお、ズームレンズに設定された焦点距離は、不図示のレンズ情報検出回路によって検出され、検出結果がＣＰＵ１７に送られているものとする。
【００２０】
一般に、人の顔の大きさには個人差があり、被写体が大人か子供かによっても顔の大きさが異なる。したがって、被写体となる人の顔の大きさが、図４に示すテーブルのモデルになった人の顔の大きさと異なる場合には、測距結果に誤差が生じる。実際の撮影では、被写界深度によってピントの合う距離に幅があるので、図４のテーブルによって変換される距離に誤差が生じていても、多くの場合は被写体（抽出する顔をもつ人）に合焦する。とくに、広角レンズを使用する場合には、深い被写界深度が得られるため被写体に合焦しやすい。
【００２１】
以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）撮影画面において大きさが既知の被写体（ここでは、人の顔）が占める大きさ（ピクセル数）を、あらかじめ被写体までの距離ごとに求めてテーブル化する。測距時に撮像信号から人の顔を抽出し、抽出した撮像信号に対応するピクセル数をカウントして上記テーブルから被写体距離を求めるようにした。したがって、たとえば、山登り法や位相差検出法のような従来技術と異なり、撮影画面にコントラストが高い被写体が含まれなていない場合や、被写体輝度が低くて十分なコントラストが得られない場合でも、上記テーブルを参照することによって測距を行うことができる。
（２）測距時に赤外光を除去する光学フィルタ１２を光路外に退避させるようにしたので、赤外光による像がＣＣＤ１３で撮像される。これにより、赤外光領域で輝度が高くなる人肌が撮像されるので、可視光領域における輝度が低い場合でも人の顔を抽出するのに十分なレベルの撮像信号が得られ、測距を行うことができる。
（３）測距後の撮影時に光学フィルタ１２を光路上に挿入させるようにしたので、赤外光による影響を受けることなく、可視光画像を撮影することができる。
【００２２】
上述した実施の形態では、測距時に人の顔を抽出して測距を行うようにしたが、撮影環境によって測距の方法を切り替えるようにしてもよい。たとえば、可視光による輝度が所定値以上の場合に、周知の山登り法もしくは位相差検出法による測距を行い、可視光による輝度が所定値未満の場合に、上述したように人の顔を抽出して測距を行う。
【００２３】
上記の説明では、測距時に光学フィルタ１２を退避させ、赤外光による像を撮像して人の顔を抽出するようにした。この代わりに、光学フィルタ１２を退避させずに可視光による像を撮像し、この撮像信号から人の顔を抽出するようにしてもよい。この場合には、撮像信号のＲ色成分、Ｇ色成分およびＢ色成分の比が所定の比率を満たすものを肌色とみなし、これらの撮像信号が所定数以上隣接するものを人の顔による像とみなす。
【００２４】
上述したステップＳ１２において、測距／合焦回路３０は、信号レベルが所定値以上となる画像信号が２ピクセル以上隣接する場合に人の顔による画像とみなすようにした。この代わりに、ＬＣＤ表示部１９にレリーズボタンを全押し操作する前の撮像画面（スルー画像）が表示されている状態で、撮影者が操作部材５０に含まれる不図示の十字スイッチなどを操作して人の顔による画像を指定するようにしてもよい。この場合には、測距／合焦回路３０は、指定された位置に対応する画像信号を人の顔による画像とみなす
【００２５】
以上の説明では、測距／合焦回路３０が検出した距離を用いてフォーカスレンズのフォーカス位置を示す情報を求め、レンズ駆動ユニット３５に対してフォーカスレンズの駆動を指示する自動焦点調節（オートフォーカス）装置について説明した。焦点調節を行う他にも、測距／合焦回路３０が検出した距離を用いてカメラ制御を行うようにしてよい。たとえば、電子スチルカメラで撮影される画像の輪郭を強調するエッジ強調処理に測距結果を用いる。この場合には、測距された距離が所定より短いときにエッジ強調を弱く行うようにし、測距された距離が所定より長いときにエッジ強調を強く行うようにする。この結果、遠方の被写体の輪郭を強調してくっきり表すことができる。
【００２６】
また、測距／合焦回路３０が検出した距離を用いてホワイトバランス処理を変えるようにしてもよい。たとえば、測距された距離が所定より短いときに抽出した被写体の色情報を用いたホワイトバランス調整を行い、測距された距離が所定より長いときに抽出した被写体以外の色を含む撮影画面全体の色情報を用いてホワイトバランス調整を行う。
【００２７】
さらにまた、測距／合焦回路３０が検出した距離を用いて不図示の閃光装置を用いた撮影時の調光処理を変えてもよい。たとえば、測距された距離が所定より短いとき、閃光装置に対する発光量を抑えたり、撮影時の絞りを絞り込んだりして主要被写体が白くとぶことを防止する。測距された距離が所定より長いとき、閃光装置に対する発光量を増加させたり、撮影時の絞りを開いたりして主要被写体が黒く沈むことを防止する。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、たとえば、低輝度の状態でも正しく距離検出演算を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による電子スチルカメラの概要を示すブロック図である。
【図２】電子スチルカメラのＣＰＵで行われる合焦制御処理の流れを説明するフローチャートである。
【図３】ＣＣＤに赤外光が入射される状態で人物を撮像した画面の例を示す図である。
【図４】カウント数と目標までの距離との関係例を示す変換テーブルの図である。
【符号の説明】
１１…撮影レンズ、 １２ 光学フィルタ、
１３…ＣＣＤ、 １５…画像処理回路、
１７…ＣＰＵ、 １９…ＬＣＤ表示部、
３０…測距／合焦回路、 ３５…レンズ駆動ユニット、
４０…光学フィルタ駆動ユニット、 ５０…操作部材

Claims (4)

1. 被写体からの光束を撮影レンズを通して入射し、撮像信号を出力する撮像手段と、
   前記撮像手段への光路において、前記光束に含まれる赤外光成分を通過させる通過状態と遮断する遮断状態とを切替えるフィルタ手段と、
   前記フィルタ手段が前記通過状態の場合に前記撮像手段から出力された撮像信号から人物の顔を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段で抽出された前記顔の撮影画面における大きさを検出する大きさ検出手段と、
   少なくとも前記大きさ検出手段で検出された前記顔の大きさと当該被写体までの距離との関係を示す情報をあらかじめ記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶されている前記情報を参照し、前記大きさ検出手段で検出された前記顔の大きさにより、焦点調節処理に用いる距離を演算する距離演算手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記フィルタ手段を前記遮断状態へ切替えてから、前記撮像手段から出力される撮像信号に基づく撮影動作を開始させる制御手段をさらに備えることを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の撮像装置において、
   前記フィルタ手段は、可視光成分による輝度が所定値未満の場合に前記通過状態へ切替える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、
   前記撮影レンズはズームレンズであり、
   前記記憶手段は、前記撮影レンズの焦点距離ごとに前記情報を記憶し、
   前記距離演算手段は、前記撮影レンズに設定されている焦点距離に応じて前記焦点調節に用いる距離を演算することを特徴とする撮像装置。

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