JP2019139031A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、測光光学系の補正情報が正確では無く、人物の顔検出が出来ないシーンにおいても失敗画像になり難い発光量でフラッシュ撮影が可能な撮像装置およびその制御方法を提供することである。【解決手段】複数に分割された測光領域を有し、被写体輝度を測定する測光手段と、人物の顔を検出する顔検出手段と、被写体との距離を検出する被写体距離検出手段と、前記被写体距離検出手段により検出された被写体距離より予備発光時の基準反射光量を算出し、前記基準反射光量より異常反射領域を識別するための異常反射閾値を算出する露出演算部を有し、顔検出手段により顔が検出したと判別された場合、顔が検出された領域に対応した測光領域の予備発光時の測光値と、前記基準反射光量との比較結果に応じて前記基準反射光量を補正することを特徴とする構成とした。【選択図】 図１

Description

本発明は、フラッシュ発光による撮影が可能な撮像装置に関し、特に被写体に向けて予備発光を行い、適正露出を得るための本発光量の演算を行う撮像装置及びその制御方法に関するものである。

撮像装置（カメラ、デジタルカメラ）においては、レンズなどの測光光学系の影響で、均一輝度面を測光しても周辺部の測光領域の測光値が暗くなる事が知られている。そこで、均一輝度面を測光した場合に同一の測光値になるように測光した値を補正する方法が周知されている。交換レンズ式の撮像装置では、前述の測光光学系の補正値はレンズ毎やズームレンズの焦点距離毎に異なる為、それぞれ補正値を持っている事が一般的である。また、撮像装置は、一般的にフラッシュ装置を内蔵する、或いは外付けに装着可能とし、夜間など暗い場所でも鮮明な画像を取得可能としている。

撮像装置でフラッシュ撮影を行う際のフラッシュ発光制御に関する各種技術が提案されているが、その中でも特に次の方式の提案が多い。露光動作に先立ってフラッシュの予備発光を行い、予備発光による被写体の反射光を撮像画面（ファインダまたはディスプレイにより観察される被写体画像）内の複数に分割された領域毎に測光して本発光量を決定する方式である。これは、分割された領域毎の測光結果により所定のアルゴリズムにより本発光量を決める事で、様々な撮影シーンに対して適切な発光量を決定できるからである。

前述のフラッシュ発光制御に関して、安定して適切な露光量が得られるように、以下のような提案がされている。

特許文献１では、レンズの被写体距離の情報を用いて適正測光レベルを算出し、ガラスや鏡などの高い反射率の被写体がある測光領域を取り除く事で、高反射率の被写体に露出が引っ張られ、主被写体の露出が不足する事を防ぐ方法が開示されている。また、特許文献２では、人物の顔検出機能を用いて、顔が存在する測光領域の重み付けを大きくする事で、主被写体である人物に合った露出の画像を取得出来る方法が開示されている。

特開２００４−２５８４３０号公報 特開２００９−２４６７７３号公報

しかしながら、前述の特許文献に開示された従来技術では、次のような課題があった。例えば、特許文献１では前述の測光光学系の補正情報を持たないレンズが装着された場合や個体ばらつきにより補正が正確では無く、被写体の測光値が高くなってしまった場合、主被写体を高反射物と誤判別してしまう可能性がある。夜間などの人物撮影で誤判別をしてしまった場合には、暗い背景部に露出を合わせてしまい、主被写体の人物が白飛びした失敗画像となってしまう可能性があった。

また、特許文献２では、主被写体が顔でなかった場合や暗所での撮影で人物の顔検出が出来なかった場合には適用出来ず、前述の主被写体を高反射物と誤判別してしまうシーンでは、失敗画像となってしまう可能性があった。

そこで、本発明の目的は、測光光学系の補正情報が正確では無く、人物の顔検出が出来ないシーンにおいても失敗画像になり難い発光量でフラッシュ撮影が可能な撮像装置およびその制御方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、被写体に対して発光を行う発光手段を用い、本発光前に予備発光を行う撮影が可能な撮像装置において、複数に分割された測光領域を有し、各測光領域の被写体輝度を測定する測光手段と、測光光学系の補正を行う制御手段と、露光動作に先立ち被写体に含まれる人物の顔を検出する顔検出手段と、被写体との距離を検出する被写体距離検出手段と、前記被写体距離検出手段により検出された被写体距離より予備発光時の基準反射光量を算出し、前記基準反射光量より異常反射領域を識別するための異常反射閾値を算出する制御手段を有し、顔検出手段により顔が検出したと判別された場合、顔が検出された領域に対応した測光手段の測光領域の予備発光時の測光値と、前記基準反射光量を比較し、比較結果に応じて前記基準反射光量を補正することを特徴とする。

本発明によれば、人物の顔が検出された測光領域の予備発光時の測光値を用いて基準反射光量を補正するので、測光光学系のずれ分を包含した基準反射光量から異常反射領域を識別するための異常反射閾値を算出することが出来る。従って、測光光学系の補正が正確では無く、顔検出が出来ないシーンにおいても、主被写体を高反射物だと誤判別する可能性を軽減でき、失敗画像になり難い発光量でフラッシュ撮影が可能な撮像装置を提供する事ができる。

本発明の実施の形態に係る撮像装置のブロック図 本発明の実施の形態に係る機能ブロック図 本発明の第１の実施形態におけるフローチャート

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
以下、本発明の第1の実施例によるデジタルカメラについて説明する。図１は、デジタルカメラの構成例を示す概略図である。図１において、カメラ本体１にレンズ本体１５０、及びフラッシュ発光手段１８０はそれぞれ不図示のマウント機構を介し着脱可能に取り付けられる。それぞれのマウント部には不図示の電気的接点部を有しており、カメラ本体１とレンズ本体１５０間および、カメラ本体１とフラッシュ発光手段１８０間で制御信号、状態信号、データ信号の通信や電源供給が可能となっている。

制御手段１００、レンズ制御手段１５１及びフラッシュ制御手段１８１はＣＰＵ（中央演算処理装置）である。それぞれ、制御手段１００はカメラ本体１の全体制御、レンズ制御手段１５１はレンズ本体１５０の全体制御、フラッシュ制御手段１８１はフラッシュ本体１８０の全体制御を行う。

被写体像からの撮影光束が、撮影レンズ１５２及び絞り１５３を介してクイックリターンミラー１１０に導かれる。クイックリターンミラー１１０の中央部はハーフミラーになっており、該クイックリターンミラー１１０がダウンした際に一部の光束が透過する。

そして、この透過した光束は、クイックリターンミラー１１０に設置されたサブミラー１１１によって、フィールドレンズ１１２、２次結像レンズ１１３、オートフォーカスセンサ１１４からなる公知の位相差方式焦点検出ユニットに導かれる。オートフォーカスセンサ１１４は複数の焦点検出位置を持っている。

オートフォーカスセンサ１１４の出力に基づいて、制御手段１００はレンズ制御手段１５１に撮影レンズ１５２の駆動量を送信する。レンズ制御手段１５１は撮影レンズ駆動部１５４に撮影レンズの駆動させるための駆動量パルスを送る。撮影レンズ駆動部１５４は送られてきたパルスに応じてパルスモータを駆動させ、撮影レンズ１５２を合焦位置に駆動させることで自動焦点調節を行う。

一方、クイックリターンミラー１１０で反射された撮影光束は、焦点検出板（以降ピント板と称す）１１５、ペンタプリズム１１６、接眼レンズ１１７を介して撮影者の目に至る。なお、ピント板１１５は撮影レンズ１５１の撮像素子１１８結像面と等価の結像面に配され、前記クイックリターンミラー１１０で反射された被写体像はピント板１１５で１次結像する。

また、前記接眼レンズ１１７の近傍に配置された測光手段１１９は、測光プリズム１２０、測光レンズ１２１によってピント板１１５に結像した被写体像を測光手段１１９のセンサ上に２次結像させている。測光手段１１９は光学像を電気信号に変換する例えばＣＣＤ等の２次元エリアセンサーから構成され、被写体認識や人物の顔が検出を行うための画素数及び色検出機能を有している。また測光手段１１９は被写体像を複数の領域に分割して測光することで被写体像の輝度分布を検出している。

撮影者がレリーズボタン（不図示）を押すと、制御手段１００はカメラ本体の撮影条件及び、測光手段１１９からの被写体測光値から、フラッシュ撮影であると判別した場合、フラッシュ制御手段１８１へ予備発光指示を通知する。

フラッシュ制御手段１８１は発光指示に先立ち、発光エネルギーを蓄積するメインコンデンサ（不図示）への充電制御などを実施し、予備発光指示に基づき、発光部１８２の発光制御を実施する。発光部１８２はキセノン管と反射板、およびフレネルレンズなどで構成される。

ファイバー１８３は発光部１８２からの光の一部を調光手段１８４へ導く。調光手段１８４はフォトダイオードなどの受光素子を有し、発光部１８２の発光量をモニタし、フラッシュ制御手段１８１へ発光量を通知する。フラッシュ制御手段１８１は調光手段１８４からの発光量が所望の発光量に達したら、発光部１８２の発光を停止する。

測光手段１１９は発光部１８２が発光前及び、発光中の被写体像の輝度を測光し、測光結果を制御手段１００へ送信する。制御手段１００は測光手段１１９からの測光結果に応じて、レンズ絞り１５３及びフォーカルプレーンシャッタ１２２の制御を決定する。

制御手段１００はクイックリターンミラー１１０を撮影レンズ１５１の光路外に退避する。一方、撮影レンズ１５１によって集光された撮影光束はレンズ絞り１５３及びフォーカルプレーンシャッタ１２２にてその光量制御される。ＣＭＯＳ等に代表される撮像素子１１８によって被写体像として光電変換処理された後、撮影済み画像として不図示の記録メディアに記録される。表示装置１２３は液晶装置等で撮影画像、各種撮影情報、設定情報等を表示する。

また、制御手段１００には操作部材１２４が接続されており、撮影モードや設定情報或いは、前述のオートフォーカスセンサ１１４の複数の焦点検出位置から使用する焦点検出位置を選択するための測距点選択手段として用いられる。

図２は制御手段１００、レンズ制御手段１５１、フラッシュ制御手段１８１の機能ブロック図である。撮影者により撮影の準備動作がなされた場合（例えば、不図示のレリーズボタンの半押しなど）、焦点検出制御部２０１はオートフォーカスセンサ１１４及び、レンズ制御部２５１が接続されており、オートフォーカスセンサ１１４の選択された焦点検出位置の出力に応じて、レンズ制御部２５１へレンズ駆動量を送信する。レンズ制御部２５１はレンズ駆動量に応じて、駆動パルスを生成しレンズ駆動部１５４へ送信しレンズ駆動を行うと共に、レンズ制御部から取得したレンズ本体１５０の撮影レンズの焦点距離、開放絞り値、射出瞳位置、ケラレ情報などの露出演算に必要なレンズ情報を取得する。

また、レンズ制御部２５１はレンズの駆動位置を距離情報取得手段２５２へ送信する。距離情報取得手段２５２は取得したレンズの位置と焦点距離から、被写体との距離情報を算出し、露出演算部２０２へ送信され、メモリ２０３へ記憶される。

測光制御部２０４は測光手段１１９へ駆動信号を出力する。測光手段１１９は被写体像を複数の領域に分割して測光し、それぞれの測光データを順次出力し、メモリ２０２に記憶される。メモリ２０２に記憶された測光データは、測光制御部２０１および露出演算部２０２へ出力される。

また、測光手段１１９は被写体像から顔検出用のデータを生成し、メモリ２０３へ記憶する。顔検出手段２０５はメモリに記憶された顔検出データを用いて顔検出を行い、顔検出結果及び顔検出された場合は、顔検出した測光領域の位置情報を露出演算部２０２へ出力する。

露出演算部２０２はフラッシュ制御手段１８１へ予備発光の発光量と発光タイミング信号を出力し、フラッシュ制御手段１８１は、発光部１８２の発光制御を行う。測光制御部２０４は露出演算部２０２からの発光タイミングに合わせ、測光手段１１９へ駆動信号を出力する。フラッシュ制御手段１８１は露出演算部２０２から取得した発光量と調光手段１８４からの発光量を比較し、指示値から算出した発光量に達した場合、直ちに発光部１８２の発光制御を停止する。発光手段１８１は、最終的に発光が停止した発光量を調光手段１８４より取得し、露出演算部２０２へ出力する。露出演算部２０２は各ブロックより得られた情報から最適な露出を演算する。

ここで、露出演算部２０２は、取得した各測光データにレンズを含む測光光学系の補正（均一輝度面を測光した場合に周辺部の測光値が暗くなるなど）を実施する。更に、レンズの距離検出手段２５２から得られた被写体との距離情報と、予備発光時の発光量と、基準反射光量補正値より、適切な反射光量である基準反射光量を算出し、前記基準反射光量を基にガラスや鏡などの高反射物を除外するための異常反射閾値を決定する。

予備発光時の各測光領域の測光値との比較結果から、異常反射閾値を超えている測光領域は本発光量を決定する為の演算から除外、或いは演算上の重み付けを低く設定する事で、高反射物の影響を軽減する事が可能となる。

また、顔検出手段２０５より顔検出された場合には、顔検出した測光領域の予備発光時の測光値と前記算出した基準反射光量とを比較し、誤差が生じていれば、基準反射光量を補正する補正値を算出する。基準反射光量の補正値の算出に関しては、後述の図３のフローチャートを用いて説明する。

露出演算部２０２は不図示のカメラのレリーズボタンが押されると、算出した適正な露出値に基づいてフラッシュ制御手段１８１、及び露出制御部２０６へ本発光量及び各部の制御値を出力する。

また、フラッシュ制御手段１８１は指示された本発光量に応じて、発光部１８２の発光を行うと共に、露出制御部２０６は、露出演算部２０２により求められた適正な露出値に基づいてクイックリターンミラー１１０、フォーカルプレーンシャッタ１２２、及び、レンズ絞り制御部２５３を通じて絞り駆動部１５３を制御し、露光を行なう。

図３は本実施形態にかかわるデジタルカメラの基準反射光量の補正値算出のフローチャートである。

基準反射光量の補正値算出は、撮影者により撮影の準備動作（例えば、不図示のレリーズボタンの半押しなど）から、本画像取得のための本発光を実施するまでに実施される。撮影準備動作が行われると、前述のようにカメラは主被写体へのオートフォーカス動作を実施する。

（Ｓ３０１）露光演算部２０２はレンズの距離検出手段より、露出演算を実施するための情報及び、被写体との距離情報を取得する。

（Ｓ３０２）測光手段１１９は被写体の測光データ及び顔検出用のデータを取得し、露出演算部２０２は取得した測光データに、測光光学系の補正を実施する。

（Ｓ３０３）顔検出手段２０５は顔検出用のデータから、顔検出を実施し、顔検出を実施する。

（Ｓ３０４）撮影者による撮影動作が指示されている場合には、Ｓ３０５へ移行する。撮影指示がされていない場合には、Ｓ３０２へ移行し、撮影動作が指示されるか、撮影準備動作が解除されるまで、繰り返す。

（Ｓ３０５）露出演算部２０２は測光光学系の補正がされた測光データおよびカメラ本体の設定情報を基に、フラッシュ撮影を実施するか否を判別し、フラッシュ撮影が必要と判別した場合には、Ｓ３０６へ移行する。フラッシュ撮影が不要と判別した場合には、通常撮影シーケンスへ移行する。本発明では、フラッシュ撮影しないシーケンスについては、特に規定するものでは無いので、本実施例の説明では割愛する。

（Ｓ３０６）露出演算部２０２はフラッシュ制御手段１８１へ予備発光の発光量と発光タイミング信号を送信し、フラッシュ制御手段１８１は発光タイミング信号に合わせて発光部の発光制御を行い、指定の発光量に達したら発光制御を停止する。フラッシュ制御手段１８１は最終的に発光した光量を調光手段１８４から取得し、露出演算部２０２へ予備発光量として出力する。

一方、測光制御部２０４も発光タイミング信号に合わせ、測光手段１１９へ駆動信号を出力し、測光値の取得を実施し、測光光学系の補正を実施する。

（Ｓ３０７）露出演算部２０２は取得した距離情報、および予備発光量から基準反射光量『ＲＥＦ』を算出する。

（Ｓ３０８）レンズ情報に対応した基準反射光量の補正値『ＲＥＦ＿Ｃ』が存在するか否かを判別し補正値がある場合は、Ｓ３０９へ移行する。補正値『ＲＥＦ＿Ｃ』が存在しない場合は、Ｓ３１０へ移行する。

ここで、補正値『ＲＥＦ＿Ｃ』はレンズ毎及び、焦点距離が可変なズームレンズなどは焦点距離毎に持つことが望ましく、更に測光領域毎持っても良いが、その限りでは無い。

（Ｓ３０９）露出演算部２０２は、算出した基準反射光量『ＲＥＦ』に取得したレンズ情報に対応した基準反射光量の補正値『ＲＥＦ＿Ｃ』を加算し、補正された基準反射光量『ＲＥＦ’』を算出する。

（Ｓ３１０）レンズ情報に対応した基準反射光量の補正値『ＲＥＦ＿Ｃ』が存在しない場合には、『ＲＥＦ』をそのまま『ＲＥＦ’』に置き換える。

（Ｓ３１１）Ｓ３０３で実施した顔検出結果にて、顔が検出されている場合には、Ｓ３１２へ移行する。顔が検出されていない場合には、Ｓ３１５へ移行する。

ここで、顔検知された顔の信頼性及び大きさに応じて、基準反射光量の補正値を算出するフローの判別する顔検出の閾値を変更しても良い。信頼性の低い顔を基準光量の算出に使用すると、誤差が大きくなる可能性があり、所定以上の信頼性がある場合に実施する事が望ましい。また、分割された測光領域よりも小さい顔の場合には、反射光量が低くなり、正確な補正値を算出出来ない可能性があり、顔の大きさが測光領域と同等以上の場合に補正値を算出するフローへ移行する事が望ましい。

（Ｓ３１２）顔が検出された測光領域の予備発光測光値を『ＦＳ』とする。

（Ｓ３１３）前記算出された顔検出エリアの予備発光測光値『ＦＳ』と補正された基準反射光量『ＲＥＦ’』との差分結果が所定値『Ｘ』より大きい場合には、基準反射光量の補正値『ＲＥＦ＿Ｃ』を変更する為に、補正値Ｓ３１４へ移行する。

差分結果が所定値『Ｘ』以下であれば、基準反射光量の補正値『ＲＥＦ＿Ｃ』の変更は実施せずＳ３１５へ移行する。

ここで、所定値『Ｘ』は各部の検出誤差、演算誤差を考慮し、前記誤差により補正値を変更しないための閾値であり、ある程度の値を設定する事が望ましいと考えられるが、『０』として、常に補正するようにしても良い。

（Ｓ３１４）補正された基準反射光量『ＲＥＦ’』 から、顔検出エリアの予備発光測光値『ＦＳ』を減算し、新しい基準反射光量の補正値『ＲＥＦ＿Ｃ』を算出する。

（Ｓ３１５）露出演算部２０２は取得した各種情報に基づいて適正な露出制御値と本発光量を決定する。決定した制御値に基づき、フォーカルプレーンシャッタ１２２、及び、レンズ絞り駆動部１５３を駆動すると共に、決定した本発光量にてフラッシュ発光手段１８０を発光させ、露光を実施し画像を取得して撮影動作を終了する。

以上述べたように本実施の形態によれば、人物の顔が検出された測光領域の予備発光時の測光値を用いて基準反射光量を補正するので、測光光学系のずれ分を包含した基準反射光量から異常反射領域を識別するための異常反射閾値を算出することが出来る。従って、測光光学系の補正が正確では無く、顔検出が出来ないシーンにおいても、主被写体を高反射物だと誤判別する可能性を軽減でき、失敗画像になり難い発光量でフラッシュ撮影が可能な撮像装置を提供することが可能となる。

尚、本実施例において、距離情報取得手段はレンズ側に持ち、レンズの焦点距離とレンズ位置から算出する方法としたが、その限りでは無い。カメラ本体側でレンズ情報を取得し算出しても良いし、レンズの焦点距離と被写体（例えば人物の顔）の大きさから算出しても良いし、それ以外の方法でも良い。

また、本実施例では基準反射光量の補正値は、一回の予備発光時の測光値により算出したが、精度を上げる為、所定回数を記憶しておきその平均値としても良いし、その限りでは無い。更に所定回数の平均とした場合に、所定回数未満の履歴しか無い場合には、基準反射光量の補正値を所定値以下に制限しても良い。

また、本実施例では基準反射光量の補正値の変更量に制限を設けていないが、補正値を大きく変更した場合、撮影画像の露出変化も大きくなる可能性があるので、補正値の変更量を所定値以下に制限しても良い。

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。

１ カメラ本体
１００ 制御手段
１１９ 測光手段
１８０ フラッシュ発光手段
２０２ 露出演算部
２０３ メモリ
２０５ 顔検出手段
２５２ 距離情報検出手段

Claims (10)

1. 被写体に対して発光を行うフラッシュ発光手段（１８０）を用い、本発光前に予備発光を行う撮影が可能な撮像装置において、
   複数に分割された測光領域を有し、各測光領域の被写体輝度を測定する測光手段（１１９）と、
   露光動作に先立ち被写体に含まれる人物の顔を検出する顔検出手段（２０５）と、
   被写体との距離を検出する被写体距離検出手段（２５２）と
   前記被写体距離検出手段（２５２）により検出された被写体距離より予備発光時の基準反射光量を算出し、前記基準反射光量より異常反射領域を識別するための異常反射閾値を算出する露出演算部（２０２）を有し、
   露出演算部（２０２）は、顔検出手段（２０５）により顔が検出したと判別された場合、顔が検出された領域に対応した測光手段（１１９）の測光領域の予備発光時の測光値と、前記基準反射光量との比較結果に応じて前記基準反射光量を補正することを特徴とする撮像装置。
2. 露出演算部（２０２）は、顔検出手段（２０５）により顔が検出されなかったと判別された場合、前記基準反射光量補正値を用いて、異常反射領域を識別するための異常反射閾値を算出し、算出した異常反射閾値を用いて本発光量を決定することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記顔検出手段（２０５）は、顔検出結果の信頼度を算出する機能を有し、
   露出演算部（２０２）は、顔検出結果の信頼度に応じて、前記基準反射光量補正値を算出するか否かを判別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. 前記顔検出結果の信頼度を算出する機能は、顔の大きさを１つのパラメータとして判別する事を特徴とする、請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記基準反射光量補正値を記録するメモリ（２０３）を有し、
   撮像装置に装着されたレンズ毎、ズームレンズの焦点距離毎に前記基準反射光量補正値を持つことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記基準反射光量補正値を記録するメモリ（２０３）を有し、
   前記測光手段１１９の分割された測光エリア毎に前記基準反射光量補正値を持つことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 複数回の前記顔検出手段（２０５）により顔が検出された領域に対応した測光手段（１１９）の測光領域の予備発光時の測光値、或いは前記予備発光時に測光値と前記被写体距離検出手段（２５２）により検出された被写体距離より算出した基準反射光量との差を記憶するメモリ（２０３）を有し、
   前記記憶されている値の平均値を用いて基準反射光量補正値とする事を特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記基準反射光量補正値を算出した履歴を記録するメモリ（２０３）を有し、
   所定回数以下の履歴しかない場合には、基準反射光量補正値の補正量を制限することを特徴とする、請求項７に記載の撮像装置。
9. 露出演算部（２０２）は前記基準反射光量補正値を変更する場合、前回の基準反射光量補正値と比較する機能を有し、変更量が所定以上の場合には、変更量が所定値に制限し、基準反射光量補正値を変更することを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. レンズの光学系情報に基づいて測光光学系の補正を行う露出演算部（２０２）を有し、
    露出演算部（２０２）は、レンズ情報を有していないレンズが装着された場合にのみ、基準反射光量補正値を算出する事を特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。