撮影装置および撮影装置の制御方法並びにプログラム
【課題】ＡＦ補助光源を用いることなく、画像のピンぼけを防止する。
【解決手段】本撮影の指示を受けると、発光制御部２３が本撮影の前にフラッシュ２４をプレ発光させる。撮像系９がプレ発光によるプレ発光画像を取得し、顔検出部３６がプレ発光画像から顔を検出する。第２のＡＦ処理部３７が、プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて、撮像系９の合焦動作を行う。
【解決手段】本撮影の指示を受けると、発光制御部２３が本撮影の前にフラッシュ２４をプレ発光させる。撮像系９がプレ発光によるプレ発光画像を取得し、顔検出部３６がプレ発光画像から顔を検出する。第２のＡＦ処理部３７が、プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて、撮像系９の合焦動作を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等の撮影装置および撮影装置の制御方法並びに撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラにおいては、レリーズボタンを半押しする操作によりプレ撮影を行い、プレ撮影により取得されたプレ画像を用いてＡＥ処理およびＡＦ処理を行って、露出調整および焦点合わせ等の撮影準備を行い、その後レリーズボタンを全押しする本撮影により画像が取得される。
【０００３】
ここで、ＡＦ処理は、プレ画像に基づいて合焦位置を検出することにより行われる。合焦位置の検出方式としては、例えば、所望とする被写体にピントが合った状態では画像のコントラストが高くなるという特徴を利用するＴＴＬ方式が知られている。ＴＴＬ方式は、具体的には、プレ画像を複数のＡＦ領域に分割し、各ＡＦ領域内の画像に対してハイパスフィルタによるフィルタリング処理を施してＡＦ領域毎にＡＦ評価値を算出し、ＡＦ評価値の算出を、フォーカスレンズを所定範囲内において移動させながら複数回繰り返し行い、最も評価が高い、すなわちフィルタによる出力値が最も高いＡＦ評価値を得たフォーカスレンズの位置を合焦位置として検出する方式である。
【０００４】
一方、顔検出機能をデジタルカメラに設け、顔検出結果を用いての様々な処理が行われている。例えば、レリーズボタンを押下する前に取得されるスルー画像から顔を検出し、検出した顔の大きさに基づいて、被写体距離を算出する手法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、本撮影の前にフラッシュの発光を伴わない撮影およびフラッシュの発光を伴う撮影を行うことにより２つの画像を取得し、２つの画像を用いて本撮影時のフラッシュの発光量を制御する（すなわちフラッシュ調光する）手法が提案されている。このようにフラッシュ調光を行ってフラッシュの発光量を制御することにより、適切な明るさを有する画像を取得することができる。また、発光を伴う露光により取得された画像から顔を検出し、検出した顔領域に応じてフラッシュ調光を行う制御領域を決定し、制御領域内の画像を用いてフラッシュ調光を行う手法が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−３２９７８４号公報
【特許文献２】特開２００５−１８４５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、ＴＴＬ方式のＡＦ処理を行うためには、合焦位置を検出するための最低限の被写体輝度が必要である。しかしながら、最低限の被写体輝度が得られない場合、ＡＦ処理を適切に行うことができないため、撮影により取得した画像にピンぼけが生じてしまうという問題がある。また、上記特許文献１に記載された手法においても、顔を検出するための最低限の被写体輝度が必要であり、その最低限の被写体輝度が得られない被写体では、顔を検出することができず、その結果、被写体距離を算出できなくなってしまう。
【０００７】
この場合、カメラにＡＦ補助光源を設け、ＡＦ補助光源から被写体にＡＦ補助光を照射することにより、被写体輝度を確保することが考えられる。しかしながら、この手法ではＡＦ補助光源をカメラに設ける必要があるため、カメラのコストが増大する。さらにＡＦ補助光を被写体に照射する必要があることから、カメラの電力の消費量も大きくなってしまう。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、ＡＦ補助光源を用いることなく、画像のピンぼけを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による撮影装置は、撮影により画像を取得する撮影手段と、
前記画像から顔を検出する顔検出手段と、
フラッシュと、
本撮影の指示を受けると、該本撮影の前に前記フラッシュをプレ発光させる発光制御手段と、
前記プレ発光時に前記撮影手段によりプレ発光撮影を行わせることによりプレ発光画像を取得し、該プレ発光画像から顔を検出するよう前記撮影手段および前記顔検出手段を制御する制御手段と、
前記プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて前記撮影手段の合焦動作を行う合焦手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
「本撮影」とは、レリーズボタンを全押しすることにより被写体を撮影して被写体を表す本画像を得る撮影であり、レリーズボタンを半押しすることにより、ＡＥ処理およびＡＦ処理（本発明による顔の大きさに応じた合焦動作を行うものとは異なる）等の撮影準備を行うプレ撮影とは異なる撮影である。
【００１１】
「フラッシュ」は、撮影装置に内蔵されたフラッシュでも、脱着可能な外付フラッシュでもよい。
【００１２】
「顔の大きさ」とは、例えば、顔の縦方向の長さ、横方向の長さおよび顔の面積等を用いることができるが、顔を矩形領域により検出した場合の矩形領域の縦または横方向の長さ、および矩形領域の面積を顔の大きさとしてもよい。また、プレ発光画像の縦または横方向の長さあるいは面積に対する顔または矩形領域の縦または横方向の長さおよび面積を顔の大きさとして用いてもよい。
【００１３】
なお、本発明による撮影装置においては、前記発光制御手段を、前記本撮影の指示を受けると、該本撮影の前に前記撮影手段に発光を伴わない非発光撮影および前記プレ発光時における前記プレ発光撮影を行わせ、前記非発光撮影により取得された非発光画像および前記プレ発光画像に基づく演算を行って、前記本撮影時における前記フラッシュの発光量を制御するフラッシュ調光を行う手段としてもよい。
【００１４】
また、本発明による撮影装置においては、プレ撮影により取得されたプレ画像を複数の領域に分割し、各領域のＡＦ評価値に基づいて前記撮影手段の合焦動作を行う他の合焦手段をさらに備えるものとし、
前記制御手段を、前記他の合焦手段による合焦動作が完了不可能な場合に、前記プレ発光画像から顔を検出するよう前記撮影手段および前記顔検出手段を制御する手段とし、前記合焦手段を、前記プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて前記撮影手段の合焦動作を行う手段としてもよい。
【００１５】
「合焦動作が完了不可能である」とは、被写体輝度が低く、ＡＦ評価値を適切に算出することができないために、撮影手段が備えるフォーカスレンズの合焦位置を検出できない状態にあることを意味する。また、合焦位置が検出されるまでにＡＦ評価値の算出が繰り返し行われるが、被写体輝度が低いとＡＦ評価値の算出回数が多くなり、合焦位置の検出までに長時間を要する場合がある。本発明においては、ＡＦ評価値の算出回数が多くなり、合焦位置の検出が所定時間内に終了しない場合も、合焦動作が完了不可能な状態にあるものとする。
【００１６】
本発明による撮影装置の制御方法は、撮影により画像を取得する撮影手段と、
フラッシュと、
本撮影の指示を受けると、該本撮影の前に前記フラッシュをプレ発光させる発光制御手段とを備えた撮影装置の制御方法において、
前記プレ発光時に前記撮影手段によりプレ発光撮影を行わせることによりプレ発光画像を取得し、
該プレ発光画像から顔を検出し、
前記プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて前記撮影手段の合焦動作を行うことを特徴とするものである。
【００１７】
なお、本発明による撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、本撮影の指示を受けると、本撮影の前にフラッシュがプレ発光され、プレ発光時に撮影手段によりプレ発光撮影を行わせることによりプレ発光画像が取得され、プレ発光画像から顔が検出され、さらに検出された顔の大きさに応じて撮影手段の合焦動作が行われる。
【００１９】
ここで、人間の顔の大きさは、人物によらず略一定の大きさを有するため、その大きさを見れば撮影装置からの大まかな距離が分かるものである。また、フラッシュはどのようなカメラにも設けられているものである。このため、検出された顔の大きさに応じて撮影手段の合焦動作を行うことにより、ＡＦ補助光源等の特別な手段を撮影装置に設けることなく、ピンぼけのない画像を取得することができる。
【００２０】
また、フラッシュ調光を行う場合の発光を伴う撮影とプレ発光撮影とを兼用することにより、合焦動作のためにフラッシュを発光させることなく、フラッシュ調光と併せて撮影手段の合焦動作を行うことができるため、効率よく合焦動作を行うことができる。
【００２１】
また、プレ撮影により取得されたプレ画像を複数の領域に分割し、各領域のＡＦ評価値に基づいて撮影手段の合焦動作を行う他の合焦手段をさらに備えた場合において、他の合焦手段の合焦動作が完了不可能な場合に、プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて撮影手段の合焦動作を行うことにより、被写体輝度が高く、他の合焦手段による合焦動作が完了可能な場合には、より精度が高い他の合焦手段により撮影手段の合焦動作が行われるため、より精度よく合焦動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１および図２は本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラ１の外観を示す図である。図１および図２に示すように、このデジタルカメラ１の上部には、レリーズボタン２、電源ボタン３およびズームレバー４が備えられている。
【００２３】
レリーズボタン２は、２段階の押下により２種類の動作を指示できる構造となっている。例えば、自動露出調整機能（ＡＥ：Auto Exposure）、自動焦点調節機能（ＡＦ：Auto Focus）を利用した撮影では、デジタルカメラ１は、レリーズボタン２が軽く押下される第１の押下操作（半押しともいう）がなされたときに、露出調整、焦点合わせ等の撮影準備を行う。その状態で、レリーズボタン２が強く押下される第２の押下操作（全押しともいう）がなされると、デジタルカメラ１は露光を開始し、露光により得られた１画面分の画像データを記録メディアに記録する。
【００２４】
また、デジタルカメラ１の背面には、液晶等のモニタ５、撮影モード等の設定に利用されるモードダイヤル６、および後各種操作ボタン８が備えられている。なお、本実施形態においては、撮影を行う撮影モード、記録メディアに記録された画像をモニタ５に再生する再生モード等を設定可能とされている。
【００２５】
次いで、デジタルカメラ１の内部構成について説明する。図３は本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラの内部構成を示す概略ブロック図である。図３に示すように本実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラ１は、撮像系９を有する。
【００２６】
撮像系９は、被写体にピントを合わせるためのフォーカスレンズ１０ａおよびズーム機能を実現するためのズームレンズ１０ｂからなる撮影レンズ１０を有する。各々のレンズは、モータとモータドライバとからなるフォーカスレンズ駆動部１１およびズームレンズ駆動部１２によって光軸方向に移動可能である。フォーカスレンズ駆動部１１は、後述する第１のＡＦ処理部２８または第２のＡＦ処理部３７からの指示に基づいて、ズームレンズ駆動部１２はズームレバー４の操作に応じたＣＰＵ４０からの指示に基づいて、各々のレンズの移動を制御する。なお、フォーカスレンズ１０ａおよび第１のＡＦ処理部２８が、他の合焦手段を、フォーカスレンズ１０ａおよび第２のＡＦ処理部３７が、合焦手段を構成する。
【００２７】
絞り１４は、複数の絞り羽根からなる。絞り駆動部１５は、ステッピングモータ等小型のモータで、ＡＥ処理部２９から出力される絞り値データに応じて、絞りの開口サイズが目的に適ったサイズになるように絞り羽根の位置を調整する。
【００２８】
シャッタ１６はメカニカルシャッタであり、シャッタ駆動部１７によって駆動される。シャッタ駆動部１７は、レリーズボタンの押下により発生する信号と、ＡＥ処理部２９から出力されるシャッタスピードデータとに応じて、シャッタ１６の開閉の制御を行う。
【００２９】
シャッタ１６の後方には撮像素子であるＣＣＤ１８を有している。ＣＣＤ１８は、多数の受光素子を２次元的に配列した光電面を有しており、撮影レンズ１０等の光学系を通過した被写体光がこの光電面に結像し、光電変換される。光電面の前方には、各画素に光を集光するためのマイクロレンズアレイと、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のフィルタが規則的に配列されたカラーフィルタアレイとが配置されている。ＣＣＤ１８は、ＣＣＤ制御部１９から供給される垂直同期信号および水平同期信号に同期して、画素毎に蓄積された電荷を１ラインずつシリアルなアナログ撮影信号として出力する。なお、垂直同期信号により１画面分の電荷が出力されることとなる。各画素において電荷を蓄積する時間、すなわち露光時間は、ＣＣＤ制御部１９から与えられる電子シャッタ駆動信号によって決定される。また、ＣＣＤ１８はＣＣＤ制御部１９により、あらかじめ定められた大きさのアナログ撮像信号が得られるようにゲインが調整されている。
【００３０】
ＣＣＤ１８から読み出されたアナログ撮影信号は、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）２０に入力される。ＡＦＥ２０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。
【００３１】
タイミングジェネレータ２１は、同期信号を発生させるものであり、このタイミング信号をシャッタ駆動部１７、ＣＣＤ制御部１９、およびＡＦＥ２０に供給することにより、レリーズボタンの操作、シャッタ１６の開閉、ＣＣＤ１８からの電荷の読み出し、およびＡＦＥ２０の処理の同期をとっている。
【００３２】
また、デジタルカメラ１は撮影時において必要なときに発光されるフラッシュ２４を有する。フラッシュ２４は、発光制御部２３によりその発光が制御される。
【００３３】
フラッシュ２４は、レリーズボタン２の全押し操作と連動して２回発光する。１回目の発光は被写体からの反射光量を測定するためのプレ発光であり、通常の発光に比べれば発光量は微小である。プレ発光には反射光量の測定のほか、赤目を予防する目的もある。２回目の発光は被写体に対して撮影に十分な光を供給するための（適切な露光量を得るための）本発光であり、本発光の発光量が適正であれば、適切な明るさの画像を得ることができる。
【００３４】
また、発光制御部２３はフラッシュ調光を行う。すなわち、レリーズボタン２が全押しされると、後述するＣＰＵ４０がフラッシュ調光の開始の指示を発光制御部２３に対して行い、これにより、発光を伴わない非発光撮影により非発光画像が取得される。非発光画像はフレームメモリ２６に記憶されている最新の画像データにより表される画像である。さらに、フラッシュ２４がプレ発光した際にプレ発光画像が取得される。プレ発光画像はプレ発光時にフレームメモリ２６に記憶されている画像データにより表される画像である。
【００３５】
そして、発光制御部２３は、非発光画像およびプレ発光画像に基づいて、フラッシュ２４の発光量を算出する。具体的には、まず非発光画像およびプレ発光画像を複数の調光エリアに分割し、調光エリア毎の輝度情報の差分値を算出する。図４は調光エリアへの分割の一例を示す図であり、非発光画像またはプレ発光画像を、ｎ×ｍ（ここでは１６×１６＝２５６）個に分割した状態を示している。以下の説明では、（１，１）、（ｎ，ｍ）といった符号により、位置が異なる調光エリアを区別するものとする。
【００３６】
そして、発光制御部２３は、非発光画像の調光エリア毎の非発光輝度情報Ｙａ（１，１）〜Ｙａ（ｎ，ｍ）を取得する。例えば、非発光画像をＲＧＢ−ＹＣＣ変換し、各画素の輝度値を求め、その輝度値の調光エリア毎の平均値を求め、非発光輝度情報Ｙａとする。プレ発光画像についても、同様の手順により各調光エリアのプレ発光の輝度情報Ｙｂ（１，１）〜Ｙｂ（ｎ，ｍ）を取得する。次いで発光制御部２３は、調光エリア毎に非発光の輝度情報Ｙａ（ｘ，ｙ）とプレ発光の輝度情報Ｙｂ（ｘ，ｙ）との差分値Ｙｄ（ｘ，ｙ）（＝Ｙｂ（ｘ，ｙ）−Ｙａ（ｘ，ｙ））を算出する。
【００３７】
そして、全領域ブロックの差分Ｙｄ（１，１）〜Ｙｄ（ｎ，ｍ）に基づいて、フラッシュ発光量のプレ発光に対する発光倍率を算出する。例えば、差分Ｙｄ（１，１）〜Ｙｄ（ｎ，ｍ）および非発光輝度情報Ｙａ（１，１）〜Ｙａ（ｎ，ｍ）の単純平均あるいは加重平均Ｙｄｍ、Ｙａｍを算出し、目標輝度Ｙｏを用いて下記の式（１）により、目標輝度を得るために必要な、プレ発光の発光量に対する発光倍率を算出する。
【００３８】
発光倍率＝（Ｙｏ−Ｙａｍ）／Ｙｄｍ （１）
さらに、発光制御部２３は、あらかじめ発光時間と発光倍率との関係を対応付けたルックアップテーブルを参照して、発光倍率からフラッシュ２４の発光時間を算出する。なお、算出した発光倍率および発光時間がフラッシュ２４の発光量となる。また、ルックアップテーブルは内部メモリ３５に記憶されている。
【００３９】
また、デジタルカメラ１は、ＡＦＥ２０が出力した画像データをデータバス４１を介して他の処理部に転送する画像入力コントローラ２５、および画像入力コントローラ２５から転送された画像データを一時記憶するフレームメモリ２６を備える。
【００４０】
フレームメモリ２６は、画像データに対して後述の各種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)が使用される。
【００４１】
表示制御部２７は、フレームメモリ２６に格納された画像データをスルー画像としてモニタ５に表示させたり、再生モード時に記録メディア３４に保存されている画像をモニタ５に表示させたりするためのものである。なお、スルー画像は、撮影モードが選択されている間、タイミングジェネレータ２１が発生する垂直同期信号に同期して、所定時間間隔で撮像系９により撮影される。
【００４２】
第１のＡＦ処理部２８およびＡＥ処理部２９は、プレ画像に基づいて撮影条件を決定する。このプレ画像とは、レリーズボタンが半押しされることによって発生する半押し信号を検出したＣＰＵ４０がＣＣＤ１８にプレ撮影を実行させた結果、フレームメモリ２６に格納された画像データにより表される画像であり、プレ発光画像とは異なる。
【００４３】
第１のＡＦ処理部２８は、プレ画像に基づいてフォーカスレンズ１０ａの合焦位置を検出する（第１のＡＦ処理）。合焦位置の検出方式としては、例えば、所望とする被写体にピントが合った状態では画像のコントラストが高くなるという特徴を利用して合焦位置を検出するＴＴＬ方式を用いる。ＴＴＬ方式は、プレ画像を複数のＡＦ領域に分割し、各ＡＦ領域内の画像に対してハイパスフィルタによるフィルタリング処理を施してＡＦ領域毎にＡＦ評価値を算出し、ＡＦ評価値の算出を、フォーカスレンズ１０ａを所定範囲内において移動させながら複数回繰り返し行い、最も評価が高い、すなわちフィルタによる出力値が最も高いＡＦ評価値を得たフォーカスレンズ１０ａの位置を合焦位置として検出して、合焦動作を完了するものである。
【００４４】
このように、第１のＡＦ処理においてはＡＦ評価値の算出が、適切な合焦位置が検出されるまで繰り返し行われる。しかしながら、被写体輝度が所定輝度よりも低い場合には、ＡＦ評価値の最大値を得ることが困難なため、フォーカスレンズ１０ａの所定範囲内における移動およびＡＦ評価値の算出が繰り返し行われることから、合焦位置が検出されるまでに長時間を要する場合がある。このため、第１のＡＦ処理部２８は、被写体輝度が低く、ＡＦ評価値を適切に算出することができないために合焦位置を検出できない場合、あるいは合焦位置の検出までに長時間を要する場合等、第１のＡＦ処理が完了不可能な場合、その旨の情報をＣＰＵ４０に出力する。
【００４５】
ＡＥ処理部２９は、プレ画像に基づいて被写体輝度を測定し、測定した被写体輝度に基づいて絞り値およびシャッタスピード等を決定し、絞り値データおよびシャッタスピードデータを露出設定値として出力する（ＡＥ処理）。
【００４６】
ＡＷＢ処理部３０は、撮影時のホワイトバランスを自動調整する（ＡＷＢ処理）。
【００４７】
画像処理部３１は、本画像の画像データに対して、階調補正、シャープネス補正、色補正等の画質補正処理、および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データおよ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。この本画像とは、レリーズボタンが全押しされることによって実行される本撮影によりＣＣＤ１８から取り込まれ、ＡＦＥ２０、画像入力コントローラ２５経由でフレームメモリ２６に格納された画像データにより表される画像である。
【００４８】
圧縮／伸長処理部３２は、画像処理部３１によって処理が行われた本画像の画像データに対して、例えば、ＪＰＥＧ等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、撮影日時等の付帯情報が格納されたタグが付加される。
【００４９】
メディア制御部３３は、不図示のメディアスロットルに着脱自在にセットされた記録メディア３４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。
【００５０】
内部メモリ３５は、デジタルカメラ１において設定される各種定数、ルックアップテーブル、およびＣＰＵ４０が実行するプログラム等を記憶する。
【００５１】
また、デジタルカメラ１は、顔検出部３６および第２のＡＦ処理部３７を備える。
【００５２】
顔検出部３６は、テンプレートマッチングによる手法、顔の多数のサンプル画像を用いてマシンラーニング学習により得られた顔判別器を用いる手法等により、撮影により取得された画像から、顔を囲む矩形の領域（顔領域）を顔として検出する。なお、顔を検出する手法はこれに限定されるものではなく、例えば画像における肌色を有しかつ顔の輪郭形状を囲む矩形の領域を顔として検出する手法、顔の輪郭形状をなす領域を顔として検出する手法等、任意の手法を用いることができる。また、撮影により取得した画像に顔が複数含まれている場合にはすべての顔を検出する。
【００５３】
なお、顔検出部３６は、スルー画像、プレ画像、プレ発光画像および本画像のいずれからも顔を検出するものであり、検出された顔の情報は、ＡＦ処理、フラッシュ調光、および顔の画質を向上させる画像処理等に用いられる。とくに、第１のＡＦ処理部２８においてＡＦ処理が完了不可能な場合に、顔検出部３６は、フラッシュ調光により取得されるプレ発光画像から顔を検出する。
【００５４】
第２のＡＦ処理部３７は、第１のＡＦ処理部２８においてＡＦ処理が完了不可能な場合に、フラッシュ調光により取得されるプレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて、フォーカスレンズ１０ａの合焦位置を決定する（第２のＡＦ処理）。まず、第２のＡＦ処理部３７は、図５に示すように画像の縦方向の長さＬ１に対する顔領域の縦方向の長さＦ１の比率Ｆ１／Ｌ１を算出する。ここで、人間の顔の大きさは、人物によらず略一定の大きさを有するため、その大きさを見ればデジタルカメラ１から被写体までの大まかな距離が分かるものである。
【００５５】
本実施形態においては、図６に示すように各種ズーム倍率に応じた比率Ｆ１／Ｌ１に対するフォーカスレンズ１０ａの合焦位置Ｐの関係を規定したルックアップテーブルＬＵＴ１を内部メモリ３５に記憶しており、第２のＡＦ処理部３７は、ルックアップテーブルＬＵＴ１を参照して、算出した比率Ｆ１／Ｌ１に対する合焦位置Ｐを求める。そして求めた合焦位置Ｐにフォーカスレンズ１０ａを移動させるための指示をフォーカスレンズ駆動部１１に出力する。これにより合焦動作が完了する。
【００５６】
ＣＰＵ４０は、操作ボタン８および第１のＡＦ処理部２８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。
【００５７】
データバス４１は、各種処理部、フレームメモリ２６およびＣＰＵ４０等に接続されており、画像データおよび各種指示等のやり取りを行う。
【００５８】
次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図７は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、本発明はフラッシュ調光により取得されたプレ発光画像を用いた処理に特徴を有するため、以下に説明する実施形態においては、フラッシュ調光が行われるものとして説明する。
【００５９】
ＣＰＵ４０はレリーズボタン２が半押しされたか否かを監視しており（ステップＳＴ１）、レリーズボタン２が半押しされると、撮像系９がプレ撮影を行い（ステップＳＴ２）、第１のＡＦ処理部２８がプレ撮影により取得されたプレ画像を用いて第１のＡＦ処理を行う（ステップＳＴ３）。次いでＣＰＵ４０は、第１のＡＦ処理が完了不可能であるか否かを判定し（ステップＳＴ４）、ステップＳＴ４が肯定されると、撮影者が撮影をやめることにより、レリーズボタン２が離されたか否かを判定する（ステップＳＴ５）。ステップＳＴ５が肯定されるとステップＳＴ１に戻る。ステップＳＴ５が否定されると、レリーズボタン２が全押しされたか否かを判定し（ステップＳＴ６）、ステップＳＴ６が否定されるとステップＳＴ５に戻る。
【００６０】
ステップＳＴ６が肯定されると、発光制御部２３がフラッシュ調光を行う（ステップＳＴ７）。これによりフラッシュ２４の発光量が算出される。なお、この場合のフラッシュ調光時のフォーカスレンズ１０ａの合焦位置は、あらかじめ定められた位置（例えばカメラから１〜２ｍの位置）に設定される。次いで、顔検出部３６がフラッシュ調光により取得されたプレ発光画像から顔を検出し（ステップＳＴ８）、第２のＡＦ処理部３７が顔の大きさに基づいて第２のＡＦ処理を行う（ステップＳＴ９）。そして、フォーカスレンズ駆動部１１が第２のＡＦ処理により決定された合焦位置にフォーカスレンズ１０ａを移動する（合焦動作、ステップＳＴ１０）。
【００６１】
次いで、ＣＰＵ４０が本撮影を行い（ステップＳＴ１１）、処理を終了する。本撮影においては、フラッシュの発光（本発光）および画像の取得は、ＣＰＵ４０の指示の下、同期して行われる。なお、発光制御部２３は、ＣＰＵ４０から指示されたタイミングで、算出した発光量にてフラッシュ２４を発光させる。そして本撮影により取得した本画像の画像データを記録メディア３４に記録する。
【００６２】
一方、ステップＳＴ４が否定されると、ＣＰＵ４０は、撮影者が撮影をやめることにより、レリーズボタン２が離されたか否かを判定する（ステップＳＴ１２）。ステップＳＴ１２が肯定されるとステップＳＴ１に戻る。ステップＳＴ１２が否定されると、レリーズボタン２が全押しされたか否かを判定し（ステップＳＴ１３）、ステップＳＴ１３が否定されるとステップＳＴ１２に戻る。
【００６３】
ステップＳＴ１２が肯定されると、発光制御部２３がフラッシュ調光を行う（ステップＳＴ１４）。これによりフラッシュ２４の発光量が算出される。なお、この場合のフラッシュ調光時のフォーカスレンズ１０ａの合焦位置は、第１のＡＦ処理により検出された合焦位置となる。次いで、ステップＳＴ１１の処理に進み、ＣＰＵ４０が本撮影を行い、処理を終了する。
【００６４】
このように、本実施形態においては、第２のＡＦ処理によりプレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて合焦動作を行うようにしたため、ＡＦ補助光源等の特別な手段を撮影装置に設けることなく、ピンぼけのない画像を取得することができる。
【００６５】
また、フラッシュ調光を行う場合のプレ発光により取得された画像を用いて第２のＡＦ処理を行うことにより、第２のＡＦ処理のみを目的としてフラッシュ２４を発光させることなく、フラッシュ調光と併せて第２のＡＦ処理を行うことができるため、効率よく第２のＡＦ処理を行うことができる。
【００６６】
また、第１のＡＦ処理部２８の合焦動作が完了不可能な場合に、第２のＡＦ処理を行うことにより、被写体輝度が高く第１のＡＦ処理が実行可能な場合には、より高い精度により合焦動作が行われるため、より精度よく合焦動作を行うことができる。
【００６７】
なお、上記実施形態においては、第２のＡＦ処理において、フラッシュ調光を行う際のプレ発光によりプレ発光画像を用いているが、フラッシュ２４の発光は、赤目を防止する場合にも行われる。このため、フラッシュ調光を行わず、赤目防止のためにフラッシュ２４を発光したときに撮像系９により撮影を行わせ、これにより取得した画像をプレ発光画像として用いて、第２のＡＦ処理を行うようにしてもよい。また、第２のＡＦ処理を行うことのみを目的としてフラッシュ２４を発光させるようにしてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態においては、第１のＡＦ処理による合焦動作が完了不可能な場合に第２のＡＦ処理を行っているが、第２のＡＦ処理のみを行うようにしてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態においては、プレ発光画像から複数の顔が検出される場合がある。このように複数の顔が検出された場合には、複数の顔のサイズの平均値、最も大きい顔、画像の中心に最も近い位置にある顔等の大きさに応じて、合焦位置を求めるようにすればよい。
【００７０】
また、上記実施形態においては、画像の縦方向の長さに対する顔領域の縦方向の長さの比率を用いて合焦位置を求めているが、画像の縦方向の長さに対する顔領域の縦方向の長さの比率、画像の面積に対する顔領域の面積の比率、顔領域の縦または横方向の長さおよび顔領域の面積のいずれかを用いて合焦位置を求めるようにしてもよい。この場合、合焦位置を求めるためのルックアップテーブルは、画像の面積に対する顔領域の面積の比率等、対象とする顔のパラメータに応じて用意される。
【００７１】
また、上記実施形態においては、ルックアップテーブルを用いて合焦位置を求めているが、ズーム倍率に応じた演算を行って合焦位置を求めるようにしてもよい。
【００７２】
以上、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１について説明したが、コンピュータを、上記の顔検出部３６および第２のＡＦ処理部３７に対応する手段として機能させ、図７に示すような処理を行わせるプログラムも、本発明の実施形態の１つである。また、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も本発明の実施形態の１つである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラの外観を示す図（正面側）
【図２】本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラの外観を示す図（背面側）
【図３】本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラの内部構成を示す概略ブロック図
【図４】調光エリアへの分割の一例を示す図
【図５】顔の大きさの算出を説明するための図
【図６】各種ズーム倍率に応じた比率Ｆ１／Ｌ１に対する合焦位置Ｐの関係を規定したルックアップテーブルを示す図
【図７】本実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【符号の説明】
【００７４】
１ デジタルカメラ
５ モニタ
９ 撮像系
１０ 撮影レンズ
１１ フォーカスレンズ駆動部
２３ 発光制御部
２４ フラッシュ
２８ 第１のＡＦ処理部
３６ 顔検出部
３７ 第２のＡＦ処理部
４０ ＣＰＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等の撮影装置および撮影装置の制御方法並びに撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラにおいては、レリーズボタンを半押しする操作によりプレ撮影を行い、プレ撮影により取得されたプレ画像を用いてＡＥ処理およびＡＦ処理を行って、露出調整および焦点合わせ等の撮影準備を行い、その後レリーズボタンを全押しする本撮影により画像が取得される。
【０００３】
ここで、ＡＦ処理は、プレ画像に基づいて合焦位置を検出することにより行われる。合焦位置の検出方式としては、例えば、所望とする被写体にピントが合った状態では画像のコントラストが高くなるという特徴を利用するＴＴＬ方式が知られている。ＴＴＬ方式は、具体的には、プレ画像を複数のＡＦ領域に分割し、各ＡＦ領域内の画像に対してハイパスフィルタによるフィルタリング処理を施してＡＦ領域毎にＡＦ評価値を算出し、ＡＦ評価値の算出を、フォーカスレンズを所定範囲内において移動させながら複数回繰り返し行い、最も評価が高い、すなわちフィルタによる出力値が最も高いＡＦ評価値を得たフォーカスレンズの位置を合焦位置として検出する方式である。
【０００４】
一方、顔検出機能をデジタルカメラに設け、顔検出結果を用いての様々な処理が行われている。例えば、レリーズボタンを押下する前に取得されるスルー画像から顔を検出し、検出した顔の大きさに基づいて、被写体距離を算出する手法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、本撮影の前にフラッシュの発光を伴わない撮影およびフラッシュの発光を伴う撮影を行うことにより２つの画像を取得し、２つの画像を用いて本撮影時のフラッシュの発光量を制御する（すなわちフラッシュ調光する）手法が提案されている。このようにフラッシュ調光を行ってフラッシュの発光量を制御することにより、適切な明るさを有する画像を取得することができる。また、発光を伴う露光により取得された画像から顔を検出し、検出した顔領域に応じてフラッシュ調光を行う制御領域を決定し、制御領域内の画像を用いてフラッシュ調光を行う手法が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−３２９７８４号公報
【特許文献２】特開２００５−１８４５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、ＴＴＬ方式のＡＦ処理を行うためには、合焦位置を検出するための最低限の被写体輝度が必要である。しかしながら、最低限の被写体輝度が得られない場合、ＡＦ処理を適切に行うことができないため、撮影により取得した画像にピンぼけが生じてしまうという問題がある。また、上記特許文献１に記載された手法においても、顔を検出するための最低限の被写体輝度が必要であり、その最低限の被写体輝度が得られない被写体では、顔を検出することができず、その結果、被写体距離を算出できなくなってしまう。
【０００７】
この場合、カメラにＡＦ補助光源を設け、ＡＦ補助光源から被写体にＡＦ補助光を照射することにより、被写体輝度を確保することが考えられる。しかしながら、この手法ではＡＦ補助光源をカメラに設ける必要があるため、カメラのコストが増大する。さらにＡＦ補助光を被写体に照射する必要があることから、カメラの電力の消費量も大きくなってしまう。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、ＡＦ補助光源を用いることなく、画像のピンぼけを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による撮影装置は、撮影により画像を取得する撮影手段と、
前記画像から顔を検出する顔検出手段と、
フラッシュと、
本撮影の指示を受けると、該本撮影の前に前記フラッシュをプレ発光させる発光制御手段と、
前記プレ発光時に前記撮影手段によりプレ発光撮影を行わせることによりプレ発光画像を取得し、該プレ発光画像から顔を検出するよう前記撮影手段および前記顔検出手段を制御する制御手段と、
前記プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて前記撮影手段の合焦動作を行う合焦手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
「本撮影」とは、レリーズボタンを全押しすることにより被写体を撮影して被写体を表す本画像を得る撮影であり、レリーズボタンを半押しすることにより、ＡＥ処理およびＡＦ処理（本発明による顔の大きさに応じた合焦動作を行うものとは異なる）等の撮影準備を行うプレ撮影とは異なる撮影である。
【００１１】
「フラッシュ」は、撮影装置に内蔵されたフラッシュでも、脱着可能な外付フラッシュでもよい。
【００１２】
「顔の大きさ」とは、例えば、顔の縦方向の長さ、横方向の長さおよび顔の面積等を用いることができるが、顔を矩形領域により検出した場合の矩形領域の縦または横方向の長さ、および矩形領域の面積を顔の大きさとしてもよい。また、プレ発光画像の縦または横方向の長さあるいは面積に対する顔または矩形領域の縦または横方向の長さおよび面積を顔の大きさとして用いてもよい。
【００１３】
なお、本発明による撮影装置においては、前記発光制御手段を、前記本撮影の指示を受けると、該本撮影の前に前記撮影手段に発光を伴わない非発光撮影および前記プレ発光時における前記プレ発光撮影を行わせ、前記非発光撮影により取得された非発光画像および前記プレ発光画像に基づく演算を行って、前記本撮影時における前記フラッシュの発光量を制御するフラッシュ調光を行う手段としてもよい。
【００１４】
また、本発明による撮影装置においては、プレ撮影により取得されたプレ画像を複数の領域に分割し、各領域のＡＦ評価値に基づいて前記撮影手段の合焦動作を行う他の合焦手段をさらに備えるものとし、
前記制御手段を、前記他の合焦手段による合焦動作が完了不可能な場合に、前記プレ発光画像から顔を検出するよう前記撮影手段および前記顔検出手段を制御する手段とし、前記合焦手段を、前記プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて前記撮影手段の合焦動作を行う手段としてもよい。
【００１５】
「合焦動作が完了不可能である」とは、被写体輝度が低く、ＡＦ評価値を適切に算出することができないために、撮影手段が備えるフォーカスレンズの合焦位置を検出できない状態にあることを意味する。また、合焦位置が検出されるまでにＡＦ評価値の算出が繰り返し行われるが、被写体輝度が低いとＡＦ評価値の算出回数が多くなり、合焦位置の検出までに長時間を要する場合がある。本発明においては、ＡＦ評価値の算出回数が多くなり、合焦位置の検出が所定時間内に終了しない場合も、合焦動作が完了不可能な状態にあるものとする。
【００１６】
本発明による撮影装置の制御方法は、撮影により画像を取得する撮影手段と、
フラッシュと、
本撮影の指示を受けると、該本撮影の前に前記フラッシュをプレ発光させる発光制御手段とを備えた撮影装置の制御方法において、
前記プレ発光時に前記撮影手段によりプレ発光撮影を行わせることによりプレ発光画像を取得し、
該プレ発光画像から顔を検出し、
前記プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて前記撮影手段の合焦動作を行うことを特徴とするものである。
【００１７】
なお、本発明による撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、本撮影の指示を受けると、本撮影の前にフラッシュがプレ発光され、プレ発光時に撮影手段によりプレ発光撮影を行わせることによりプレ発光画像が取得され、プレ発光画像から顔が検出され、さらに検出された顔の大きさに応じて撮影手段の合焦動作が行われる。
【００１９】
ここで、人間の顔の大きさは、人物によらず略一定の大きさを有するため、その大きさを見れば撮影装置からの大まかな距離が分かるものである。また、フラッシュはどのようなカメラにも設けられているものである。このため、検出された顔の大きさに応じて撮影手段の合焦動作を行うことにより、ＡＦ補助光源等の特別な手段を撮影装置に設けることなく、ピンぼけのない画像を取得することができる。
【００２０】
また、フラッシュ調光を行う場合の発光を伴う撮影とプレ発光撮影とを兼用することにより、合焦動作のためにフラッシュを発光させることなく、フラッシュ調光と併せて撮影手段の合焦動作を行うことができるため、効率よく合焦動作を行うことができる。
【００２１】
また、プレ撮影により取得されたプレ画像を複数の領域に分割し、各領域のＡＦ評価値に基づいて撮影手段の合焦動作を行う他の合焦手段をさらに備えた場合において、他の合焦手段の合焦動作が完了不可能な場合に、プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて撮影手段の合焦動作を行うことにより、被写体輝度が高く、他の合焦手段による合焦動作が完了可能な場合には、より精度が高い他の合焦手段により撮影手段の合焦動作が行われるため、より精度よく合焦動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１および図２は本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラ１の外観を示す図である。図１および図２に示すように、このデジタルカメラ１の上部には、レリーズボタン２、電源ボタン３およびズームレバー４が備えられている。
【００２３】
レリーズボタン２は、２段階の押下により２種類の動作を指示できる構造となっている。例えば、自動露出調整機能（ＡＥ：Auto Exposure）、自動焦点調節機能（ＡＦ：Auto Focus）を利用した撮影では、デジタルカメラ１は、レリーズボタン２が軽く押下される第１の押下操作（半押しともいう）がなされたときに、露出調整、焦点合わせ等の撮影準備を行う。その状態で、レリーズボタン２が強く押下される第２の押下操作（全押しともいう）がなされると、デジタルカメラ１は露光を開始し、露光により得られた１画面分の画像データを記録メディアに記録する。
【００２４】
また、デジタルカメラ１の背面には、液晶等のモニタ５、撮影モード等の設定に利用されるモードダイヤル６、および後各種操作ボタン８が備えられている。なお、本実施形態においては、撮影を行う撮影モード、記録メディアに記録された画像をモニタ５に再生する再生モード等を設定可能とされている。
【００２５】
次いで、デジタルカメラ１の内部構成について説明する。図３は本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラの内部構成を示す概略ブロック図である。図３に示すように本実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラ１は、撮像系９を有する。
【００２６】
撮像系９は、被写体にピントを合わせるためのフォーカスレンズ１０ａおよびズーム機能を実現するためのズームレンズ１０ｂからなる撮影レンズ１０を有する。各々のレンズは、モータとモータドライバとからなるフォーカスレンズ駆動部１１およびズームレンズ駆動部１２によって光軸方向に移動可能である。フォーカスレンズ駆動部１１は、後述する第１のＡＦ処理部２８または第２のＡＦ処理部３７からの指示に基づいて、ズームレンズ駆動部１２はズームレバー４の操作に応じたＣＰＵ４０からの指示に基づいて、各々のレンズの移動を制御する。なお、フォーカスレンズ１０ａおよび第１のＡＦ処理部２８が、他の合焦手段を、フォーカスレンズ１０ａおよび第２のＡＦ処理部３７が、合焦手段を構成する。
【００２７】
絞り１４は、複数の絞り羽根からなる。絞り駆動部１５は、ステッピングモータ等小型のモータで、ＡＥ処理部２９から出力される絞り値データに応じて、絞りの開口サイズが目的に適ったサイズになるように絞り羽根の位置を調整する。
【００２８】
シャッタ１６はメカニカルシャッタであり、シャッタ駆動部１７によって駆動される。シャッタ駆動部１７は、レリーズボタンの押下により発生する信号と、ＡＥ処理部２９から出力されるシャッタスピードデータとに応じて、シャッタ１６の開閉の制御を行う。
【００２９】
シャッタ１６の後方には撮像素子であるＣＣＤ１８を有している。ＣＣＤ１８は、多数の受光素子を２次元的に配列した光電面を有しており、撮影レンズ１０等の光学系を通過した被写体光がこの光電面に結像し、光電変換される。光電面の前方には、各画素に光を集光するためのマイクロレンズアレイと、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のフィルタが規則的に配列されたカラーフィルタアレイとが配置されている。ＣＣＤ１８は、ＣＣＤ制御部１９から供給される垂直同期信号および水平同期信号に同期して、画素毎に蓄積された電荷を１ラインずつシリアルなアナログ撮影信号として出力する。なお、垂直同期信号により１画面分の電荷が出力されることとなる。各画素において電荷を蓄積する時間、すなわち露光時間は、ＣＣＤ制御部１９から与えられる電子シャッタ駆動信号によって決定される。また、ＣＣＤ１８はＣＣＤ制御部１９により、あらかじめ定められた大きさのアナログ撮像信号が得られるようにゲインが調整されている。
【００３０】
ＣＣＤ１８から読み出されたアナログ撮影信号は、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）２０に入力される。ＡＦＥ２０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。
【００３１】
タイミングジェネレータ２１は、同期信号を発生させるものであり、このタイミング信号をシャッタ駆動部１７、ＣＣＤ制御部１９、およびＡＦＥ２０に供給することにより、レリーズボタンの操作、シャッタ１６の開閉、ＣＣＤ１８からの電荷の読み出し、およびＡＦＥ２０の処理の同期をとっている。
【００３２】
また、デジタルカメラ１は撮影時において必要なときに発光されるフラッシュ２４を有する。フラッシュ２４は、発光制御部２３によりその発光が制御される。
【００３３】
フラッシュ２４は、レリーズボタン２の全押し操作と連動して２回発光する。１回目の発光は被写体からの反射光量を測定するためのプレ発光であり、通常の発光に比べれば発光量は微小である。プレ発光には反射光量の測定のほか、赤目を予防する目的もある。２回目の発光は被写体に対して撮影に十分な光を供給するための（適切な露光量を得るための）本発光であり、本発光の発光量が適正であれば、適切な明るさの画像を得ることができる。
【００３４】
また、発光制御部２３はフラッシュ調光を行う。すなわち、レリーズボタン２が全押しされると、後述するＣＰＵ４０がフラッシュ調光の開始の指示を発光制御部２３に対して行い、これにより、発光を伴わない非発光撮影により非発光画像が取得される。非発光画像はフレームメモリ２６に記憶されている最新の画像データにより表される画像である。さらに、フラッシュ２４がプレ発光した際にプレ発光画像が取得される。プレ発光画像はプレ発光時にフレームメモリ２６に記憶されている画像データにより表される画像である。
【００３５】
そして、発光制御部２３は、非発光画像およびプレ発光画像に基づいて、フラッシュ２４の発光量を算出する。具体的には、まず非発光画像およびプレ発光画像を複数の調光エリアに分割し、調光エリア毎の輝度情報の差分値を算出する。図４は調光エリアへの分割の一例を示す図であり、非発光画像またはプレ発光画像を、ｎ×ｍ（ここでは１６×１６＝２５６）個に分割した状態を示している。以下の説明では、（１，１）、（ｎ，ｍ）といった符号により、位置が異なる調光エリアを区別するものとする。
【００３６】
そして、発光制御部２３は、非発光画像の調光エリア毎の非発光輝度情報Ｙａ（１，１）〜Ｙａ（ｎ，ｍ）を取得する。例えば、非発光画像をＲＧＢ−ＹＣＣ変換し、各画素の輝度値を求め、その輝度値の調光エリア毎の平均値を求め、非発光輝度情報Ｙａとする。プレ発光画像についても、同様の手順により各調光エリアのプレ発光の輝度情報Ｙｂ（１，１）〜Ｙｂ（ｎ，ｍ）を取得する。次いで発光制御部２３は、調光エリア毎に非発光の輝度情報Ｙａ（ｘ，ｙ）とプレ発光の輝度情報Ｙｂ（ｘ，ｙ）との差分値Ｙｄ（ｘ，ｙ）（＝Ｙｂ（ｘ，ｙ）−Ｙａ（ｘ，ｙ））を算出する。
【００３７】
そして、全領域ブロックの差分Ｙｄ（１，１）〜Ｙｄ（ｎ，ｍ）に基づいて、フラッシュ発光量のプレ発光に対する発光倍率を算出する。例えば、差分Ｙｄ（１，１）〜Ｙｄ（ｎ，ｍ）および非発光輝度情報Ｙａ（１，１）〜Ｙａ（ｎ，ｍ）の単純平均あるいは加重平均Ｙｄｍ、Ｙａｍを算出し、目標輝度Ｙｏを用いて下記の式（１）により、目標輝度を得るために必要な、プレ発光の発光量に対する発光倍率を算出する。
【００３８】
発光倍率＝（Ｙｏ−Ｙａｍ）／Ｙｄｍ （１）
さらに、発光制御部２３は、あらかじめ発光時間と発光倍率との関係を対応付けたルックアップテーブルを参照して、発光倍率からフラッシュ２４の発光時間を算出する。なお、算出した発光倍率および発光時間がフラッシュ２４の発光量となる。また、ルックアップテーブルは内部メモリ３５に記憶されている。
【００３９】
また、デジタルカメラ１は、ＡＦＥ２０が出力した画像データをデータバス４１を介して他の処理部に転送する画像入力コントローラ２５、および画像入力コントローラ２５から転送された画像データを一時記憶するフレームメモリ２６を備える。
【００４０】
フレームメモリ２６は、画像データに対して後述の各種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)が使用される。
【００４１】
表示制御部２７は、フレームメモリ２６に格納された画像データをスルー画像としてモニタ５に表示させたり、再生モード時に記録メディア３４に保存されている画像をモニタ５に表示させたりするためのものである。なお、スルー画像は、撮影モードが選択されている間、タイミングジェネレータ２１が発生する垂直同期信号に同期して、所定時間間隔で撮像系９により撮影される。
【００４２】
第１のＡＦ処理部２８およびＡＥ処理部２９は、プレ画像に基づいて撮影条件を決定する。このプレ画像とは、レリーズボタンが半押しされることによって発生する半押し信号を検出したＣＰＵ４０がＣＣＤ１８にプレ撮影を実行させた結果、フレームメモリ２６に格納された画像データにより表される画像であり、プレ発光画像とは異なる。
【００４３】
第１のＡＦ処理部２８は、プレ画像に基づいてフォーカスレンズ１０ａの合焦位置を検出する（第１のＡＦ処理）。合焦位置の検出方式としては、例えば、所望とする被写体にピントが合った状態では画像のコントラストが高くなるという特徴を利用して合焦位置を検出するＴＴＬ方式を用いる。ＴＴＬ方式は、プレ画像を複数のＡＦ領域に分割し、各ＡＦ領域内の画像に対してハイパスフィルタによるフィルタリング処理を施してＡＦ領域毎にＡＦ評価値を算出し、ＡＦ評価値の算出を、フォーカスレンズ１０ａを所定範囲内において移動させながら複数回繰り返し行い、最も評価が高い、すなわちフィルタによる出力値が最も高いＡＦ評価値を得たフォーカスレンズ１０ａの位置を合焦位置として検出して、合焦動作を完了するものである。
【００４４】
このように、第１のＡＦ処理においてはＡＦ評価値の算出が、適切な合焦位置が検出されるまで繰り返し行われる。しかしながら、被写体輝度が所定輝度よりも低い場合には、ＡＦ評価値の最大値を得ることが困難なため、フォーカスレンズ１０ａの所定範囲内における移動およびＡＦ評価値の算出が繰り返し行われることから、合焦位置が検出されるまでに長時間を要する場合がある。このため、第１のＡＦ処理部２８は、被写体輝度が低く、ＡＦ評価値を適切に算出することができないために合焦位置を検出できない場合、あるいは合焦位置の検出までに長時間を要する場合等、第１のＡＦ処理が完了不可能な場合、その旨の情報をＣＰＵ４０に出力する。
【００４５】
ＡＥ処理部２９は、プレ画像に基づいて被写体輝度を測定し、測定した被写体輝度に基づいて絞り値およびシャッタスピード等を決定し、絞り値データおよびシャッタスピードデータを露出設定値として出力する（ＡＥ処理）。
【００４６】
ＡＷＢ処理部３０は、撮影時のホワイトバランスを自動調整する（ＡＷＢ処理）。
【００４７】
画像処理部３１は、本画像の画像データに対して、階調補正、シャープネス補正、色補正等の画質補正処理、および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データおよ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。この本画像とは、レリーズボタンが全押しされることによって実行される本撮影によりＣＣＤ１８から取り込まれ、ＡＦＥ２０、画像入力コントローラ２５経由でフレームメモリ２６に格納された画像データにより表される画像である。
【００４８】
圧縮／伸長処理部３２は、画像処理部３１によって処理が行われた本画像の画像データに対して、例えば、ＪＰＥＧ等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、撮影日時等の付帯情報が格納されたタグが付加される。
【００４９】
メディア制御部３３は、不図示のメディアスロットルに着脱自在にセットされた記録メディア３４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。
【００５０】
内部メモリ３５は、デジタルカメラ１において設定される各種定数、ルックアップテーブル、およびＣＰＵ４０が実行するプログラム等を記憶する。
【００５１】
また、デジタルカメラ１は、顔検出部３６および第２のＡＦ処理部３７を備える。
【００５２】
顔検出部３６は、テンプレートマッチングによる手法、顔の多数のサンプル画像を用いてマシンラーニング学習により得られた顔判別器を用いる手法等により、撮影により取得された画像から、顔を囲む矩形の領域（顔領域）を顔として検出する。なお、顔を検出する手法はこれに限定されるものではなく、例えば画像における肌色を有しかつ顔の輪郭形状を囲む矩形の領域を顔として検出する手法、顔の輪郭形状をなす領域を顔として検出する手法等、任意の手法を用いることができる。また、撮影により取得した画像に顔が複数含まれている場合にはすべての顔を検出する。
【００５３】
なお、顔検出部３６は、スルー画像、プレ画像、プレ発光画像および本画像のいずれからも顔を検出するものであり、検出された顔の情報は、ＡＦ処理、フラッシュ調光、および顔の画質を向上させる画像処理等に用いられる。とくに、第１のＡＦ処理部２８においてＡＦ処理が完了不可能な場合に、顔検出部３６は、フラッシュ調光により取得されるプレ発光画像から顔を検出する。
【００５４】
第２のＡＦ処理部３７は、第１のＡＦ処理部２８においてＡＦ処理が完了不可能な場合に、フラッシュ調光により取得されるプレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて、フォーカスレンズ１０ａの合焦位置を決定する（第２のＡＦ処理）。まず、第２のＡＦ処理部３７は、図５に示すように画像の縦方向の長さＬ１に対する顔領域の縦方向の長さＦ１の比率Ｆ１／Ｌ１を算出する。ここで、人間の顔の大きさは、人物によらず略一定の大きさを有するため、その大きさを見ればデジタルカメラ１から被写体までの大まかな距離が分かるものである。
【００５５】
本実施形態においては、図６に示すように各種ズーム倍率に応じた比率Ｆ１／Ｌ１に対するフォーカスレンズ１０ａの合焦位置Ｐの関係を規定したルックアップテーブルＬＵＴ１を内部メモリ３５に記憶しており、第２のＡＦ処理部３７は、ルックアップテーブルＬＵＴ１を参照して、算出した比率Ｆ１／Ｌ１に対する合焦位置Ｐを求める。そして求めた合焦位置Ｐにフォーカスレンズ１０ａを移動させるための指示をフォーカスレンズ駆動部１１に出力する。これにより合焦動作が完了する。
【００５６】
ＣＰＵ４０は、操作ボタン８および第１のＡＦ処理部２８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。
【００５７】
データバス４１は、各種処理部、フレームメモリ２６およびＣＰＵ４０等に接続されており、画像データおよび各種指示等のやり取りを行う。
【００５８】
次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図７は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。なお、本発明はフラッシュ調光により取得されたプレ発光画像を用いた処理に特徴を有するため、以下に説明する実施形態においては、フラッシュ調光が行われるものとして説明する。
【００５９】
ＣＰＵ４０はレリーズボタン２が半押しされたか否かを監視しており（ステップＳＴ１）、レリーズボタン２が半押しされると、撮像系９がプレ撮影を行い（ステップＳＴ２）、第１のＡＦ処理部２８がプレ撮影により取得されたプレ画像を用いて第１のＡＦ処理を行う（ステップＳＴ３）。次いでＣＰＵ４０は、第１のＡＦ処理が完了不可能であるか否かを判定し（ステップＳＴ４）、ステップＳＴ４が肯定されると、撮影者が撮影をやめることにより、レリーズボタン２が離されたか否かを判定する（ステップＳＴ５）。ステップＳＴ５が肯定されるとステップＳＴ１に戻る。ステップＳＴ５が否定されると、レリーズボタン２が全押しされたか否かを判定し（ステップＳＴ６）、ステップＳＴ６が否定されるとステップＳＴ５に戻る。
【００６０】
ステップＳＴ６が肯定されると、発光制御部２３がフラッシュ調光を行う（ステップＳＴ７）。これによりフラッシュ２４の発光量が算出される。なお、この場合のフラッシュ調光時のフォーカスレンズ１０ａの合焦位置は、あらかじめ定められた位置（例えばカメラから１〜２ｍの位置）に設定される。次いで、顔検出部３６がフラッシュ調光により取得されたプレ発光画像から顔を検出し（ステップＳＴ８）、第２のＡＦ処理部３７が顔の大きさに基づいて第２のＡＦ処理を行う（ステップＳＴ９）。そして、フォーカスレンズ駆動部１１が第２のＡＦ処理により決定された合焦位置にフォーカスレンズ１０ａを移動する（合焦動作、ステップＳＴ１０）。
【００６１】
次いで、ＣＰＵ４０が本撮影を行い（ステップＳＴ１１）、処理を終了する。本撮影においては、フラッシュの発光（本発光）および画像の取得は、ＣＰＵ４０の指示の下、同期して行われる。なお、発光制御部２３は、ＣＰＵ４０から指示されたタイミングで、算出した発光量にてフラッシュ２４を発光させる。そして本撮影により取得した本画像の画像データを記録メディア３４に記録する。
【００６２】
一方、ステップＳＴ４が否定されると、ＣＰＵ４０は、撮影者が撮影をやめることにより、レリーズボタン２が離されたか否かを判定する（ステップＳＴ１２）。ステップＳＴ１２が肯定されるとステップＳＴ１に戻る。ステップＳＴ１２が否定されると、レリーズボタン２が全押しされたか否かを判定し（ステップＳＴ１３）、ステップＳＴ１３が否定されるとステップＳＴ１２に戻る。
【００６３】
ステップＳＴ１２が肯定されると、発光制御部２３がフラッシュ調光を行う（ステップＳＴ１４）。これによりフラッシュ２４の発光量が算出される。なお、この場合のフラッシュ調光時のフォーカスレンズ１０ａの合焦位置は、第１のＡＦ処理により検出された合焦位置となる。次いで、ステップＳＴ１１の処理に進み、ＣＰＵ４０が本撮影を行い、処理を終了する。
【００６４】
このように、本実施形態においては、第２のＡＦ処理によりプレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて合焦動作を行うようにしたため、ＡＦ補助光源等の特別な手段を撮影装置に設けることなく、ピンぼけのない画像を取得することができる。
【００６５】
また、フラッシュ調光を行う場合のプレ発光により取得された画像を用いて第２のＡＦ処理を行うことにより、第２のＡＦ処理のみを目的としてフラッシュ２４を発光させることなく、フラッシュ調光と併せて第２のＡＦ処理を行うことができるため、効率よく第２のＡＦ処理を行うことができる。
【００６６】
また、第１のＡＦ処理部２８の合焦動作が完了不可能な場合に、第２のＡＦ処理を行うことにより、被写体輝度が高く第１のＡＦ処理が実行可能な場合には、より高い精度により合焦動作が行われるため、より精度よく合焦動作を行うことができる。
【００６７】
なお、上記実施形態においては、第２のＡＦ処理において、フラッシュ調光を行う際のプレ発光によりプレ発光画像を用いているが、フラッシュ２４の発光は、赤目を防止する場合にも行われる。このため、フラッシュ調光を行わず、赤目防止のためにフラッシュ２４を発光したときに撮像系９により撮影を行わせ、これにより取得した画像をプレ発光画像として用いて、第２のＡＦ処理を行うようにしてもよい。また、第２のＡＦ処理を行うことのみを目的としてフラッシュ２４を発光させるようにしてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態においては、第１のＡＦ処理による合焦動作が完了不可能な場合に第２のＡＦ処理を行っているが、第２のＡＦ処理のみを行うようにしてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態においては、プレ発光画像から複数の顔が検出される場合がある。このように複数の顔が検出された場合には、複数の顔のサイズの平均値、最も大きい顔、画像の中心に最も近い位置にある顔等の大きさに応じて、合焦位置を求めるようにすればよい。
【００７０】
また、上記実施形態においては、画像の縦方向の長さに対する顔領域の縦方向の長さの比率を用いて合焦位置を求めているが、画像の縦方向の長さに対する顔領域の縦方向の長さの比率、画像の面積に対する顔領域の面積の比率、顔領域の縦または横方向の長さおよび顔領域の面積のいずれかを用いて合焦位置を求めるようにしてもよい。この場合、合焦位置を求めるためのルックアップテーブルは、画像の面積に対する顔領域の面積の比率等、対象とする顔のパラメータに応じて用意される。
【００７１】
また、上記実施形態においては、ルックアップテーブルを用いて合焦位置を求めているが、ズーム倍率に応じた演算を行って合焦位置を求めるようにしてもよい。
【００７２】
以上、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１について説明したが、コンピュータを、上記の顔検出部３６および第２のＡＦ処理部３７に対応する手段として機能させ、図７に示すような処理を行わせるプログラムも、本発明の実施形態の１つである。また、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体も本発明の実施形態の１つである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラの外観を示す図（正面側）
【図２】本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラの外観を示す図（背面側）
【図３】本発明の実施形態による撮影装置を適用したデジタルカメラの内部構成を示す概略ブロック図
【図４】調光エリアへの分割の一例を示す図
【図５】顔の大きさの算出を説明するための図
【図６】各種ズーム倍率に応じた比率Ｆ１／Ｌ１に対する合焦位置Ｐの関係を規定したルックアップテーブルを示す図
【図７】本実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【符号の説明】
【００７４】
１ デジタルカメラ
５ モニタ
９ 撮像系
１０ 撮影レンズ
１１ フォーカスレンズ駆動部
２３ 発光制御部
２４ フラッシュ
２８ 第１のＡＦ処理部
３６ 顔検出部
３７ 第２のＡＦ処理部
４０ ＣＰＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影により画像を取得する撮影手段と、
前記画像から顔を検出する顔検出手段と、
フラッシュと、
本撮影の指示を受けると、該本撮影の前に前記フラッシュをプレ発光させる発光制御手段と、
前記プレ発光時に前記撮影手段によりプレ発光撮影を行わせることによりプレ発光画像を取得し、該プレ発光画像から顔を検出するよう前記撮影手段および前記顔検出手段を制御する制御手段と、
前記プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて前記撮影手段の合焦動作を行う合焦手段とを備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記発光制御手段は、前記本撮影の指示を受けると、該本撮影の前に前記撮影手段に発光を伴わない非発光撮影および前記プレ発光時における前記プレ発光撮影を行わせ、前記非発光撮影により取得された非発光画像および前記プレ発光画像に基づく演算を行って、前記本撮影時における前記フラッシュの発光量を制御するフラッシュ調光を行う手段であることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項３】
プレ撮影により取得されたプレ画像を複数の領域に分割し、各領域のＡＦ評価値に基づいて前記撮影手段の合焦動作を行う他の合焦手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記他の合焦手段による合焦動作が完了不可能な場合に、前記プレ発光画像から顔を検出するよう前記撮影手段および前記顔検出手段を制御する手段であり、前記合焦手段は、前記プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて前記撮影手段の合焦動作を行う手段であることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項４】
撮影により画像を取得する撮影手段と、
フラッシュと、
本撮影の指示を受けると、該本撮影の前に前記フラッシュをプレ発光させる発光制御手段とを備えた撮影装置の制御方法において、
前記プレ発光時に前記撮影手段によりプレ発光撮影を行わせることによりプレ発光画像を取得し、
該プレ発光画像から顔を検出し、
前記プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて前記撮影手段の合焦動作を行うことを特徴とする撮影装置の制御方法。
【請求項５】
撮影により画像を取得する撮影手段と、
フラッシュと、
本撮影の指示を受けると、該本撮影の前に前記フラッシュをプレ発光させる発光制御手段とを備えた撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムにおいて、
前記プレ発光時に前記撮影手段によりプレ発光撮影を行わせることによりプレ発光画像を取得する手順と、
該プレ発光画像から顔を検出する手順と、
前記プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて前記撮影手段の合焦動作を行う手順とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
撮影により画像を取得する撮影手段と、
前記画像から顔を検出する顔検出手段と、
フラッシュと、
本撮影の指示を受けると、該本撮影の前に前記フラッシュをプレ発光させる発光制御手段と、
前記プレ発光時に前記撮影手段によりプレ発光撮影を行わせることによりプレ発光画像を取得し、該プレ発光画像から顔を検出するよう前記撮影手段および前記顔検出手段を制御する制御手段と、
前記プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて前記撮影手段の合焦動作を行う合焦手段とを備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記発光制御手段は、前記本撮影の指示を受けると、該本撮影の前に前記撮影手段に発光を伴わない非発光撮影および前記プレ発光時における前記プレ発光撮影を行わせ、前記非発光撮影により取得された非発光画像および前記プレ発光画像に基づく演算を行って、前記本撮影時における前記フラッシュの発光量を制御するフラッシュ調光を行う手段であることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項３】
プレ撮影により取得されたプレ画像を複数の領域に分割し、各領域のＡＦ評価値に基づいて前記撮影手段の合焦動作を行う他の合焦手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記他の合焦手段による合焦動作が完了不可能な場合に、前記プレ発光画像から顔を検出するよう前記撮影手段および前記顔検出手段を制御する手段であり、前記合焦手段は、前記プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて前記撮影手段の合焦動作を行う手段であることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項４】
撮影により画像を取得する撮影手段と、
フラッシュと、
本撮影の指示を受けると、該本撮影の前に前記フラッシュをプレ発光させる発光制御手段とを備えた撮影装置の制御方法において、
前記プレ発光時に前記撮影手段によりプレ発光撮影を行わせることによりプレ発光画像を取得し、
該プレ発光画像から顔を検出し、
前記プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて前記撮影手段の合焦動作を行うことを特徴とする撮影装置の制御方法。
【請求項５】
撮影により画像を取得する撮影手段と、
フラッシュと、
本撮影の指示を受けると、該本撮影の前に前記フラッシュをプレ発光させる発光制御手段とを備えた撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムにおいて、
前記プレ発光時に前記撮影手段によりプレ発光撮影を行わせることによりプレ発光画像を取得する手順と、
該プレ発光画像から顔を検出する手順と、
前記プレ発光画像から検出された顔の大きさに応じて前記撮影手段の合焦動作を行う手順とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２６０３９（Ｐ２０１０−２６０３９Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８４６３４（Ｐ２００８−１８４６３４）
【出願日】平成２０年７月１６日（２００８．７．１６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【復代理人】
【識別番号】１００１０４１８９
【弁理士】
【氏名又は名称】福尾 勲将
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１６日（２００８．７．１６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【復代理人】
【識別番号】１００１０４１８９
【弁理士】
【氏名又は名称】福尾 勲将
【Ｆターム（参考）】
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