攝像設(shè)備及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供在通過使用測光光學(xué)元件和測光圖像傳感器來檢測被攝體的情況下可以減少被攝體檢測精度的降低的攝像設(shè)備及其控制方法。攝像設(shè)備通過使用測光光學(xué)元件和測光傳感器來檢測被攝體。在這種情況下，在將測光區(qū)域中的H從圖像高度0開始分割成三個的區(qū)域中分別設(shè)置權(quán)重系數(shù)Wr、Wg和Wb。攝像設(shè)備被構(gòu)成為通過使用與測光區(qū)域中的區(qū)域相對應(yīng)地針對各波長區(qū)域所設(shè)置的權(quán)重系數(shù)來形成被攝體檢測用的信息，因而可以減少被攝體檢測精度的下降。
【專利說明】
攝像設(shè)備及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于通過使用光學(xué)元件和圖像傳感器來檢測拍攝視野中的被攝體的攝像設(shè)備、用于控制該攝像設(shè)備的方法以及程序?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]近年，用于檢測存在于拍攝視野中的諸如人等的被攝體的并且可以在該被攝體上自動地調(diào)節(jié)拍攝透鏡的焦點(diǎn)的很多攝像設(shè)備被商業(yè)化。
[0003]攝像設(shè)備通?；谂c由CMOS或CCD等形成的圖像傳感器有關(guān)的信息來檢測被攝體。另一方面，近年單鏡頭反光照相機(jī)被商業(yè)化，其中，該單鏡頭反光照相機(jī)針對用于測量拍攝視野的亮度的測光傳感器，采用由CMOS和CCD等形成的圖像傳感器，并且不僅測量亮度還檢測人臉等的。單鏡頭反光照相機(jī)將與檢測結(jié)果有關(guān)的信息發(fā)送至公知的相位差檢測型的焦點(diǎn)檢測單元，由此可以在被攝體上自動地調(diào)節(jié)拍攝透鏡的焦點(diǎn)。
[0004]然而，從照相機(jī)尺寸和成本的觀點(diǎn)來看，對于用于在測光傳感器上形成圖像的測光用的光學(xué)元件(測光透鏡)，通過由如拍攝透鏡那樣的多個透鏡構(gòu)成該光學(xué)元件，難以提供充分減少色像差等的成像性能。
[0005]另外，測光透鏡的材料通常是塑料的，并且由于溫度的變化等偶爾導(dǎo)致在測光傳感器的表面上形成圖像的性能降低。
[0006]另外，從減小尺寸和降低成本的觀點(diǎn)來看，不僅針對測光透鏡，而且針對安裝在移動電話和平板電腦上的拍攝透鏡，都難以提供充分減少像差的透鏡。
[0007]由此，在通過使用成像性能不高的透鏡來檢測被攝體的情況下，對于透鏡如何增強(qiáng)檢測被攝體的性能成為問題。附帶地，這里，作為示例說明了檢測被攝體的情況，但是在檢測用于調(diào)焦的對比度的情況下，也發(fā)生同樣的問題。
[0008]為了解決該問題，例如，日本特開2012-34130公開了如下結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)為了減少由于光學(xué)系統(tǒng)的溫度變化而造成的圖像質(zhì)量劣化，將由于溫度變化而導(dǎo)致的光學(xué)系統(tǒng)的成像狀態(tài)的變化轉(zhuǎn)換成與R、G和B的各個原色信號相對應(yīng)的權(quán)重Wr、Wg和Wb，將轉(zhuǎn)換后的權(quán)重預(yù)存儲在圖像處理單元中，根據(jù)溫度測量元件的輸出來適當(dāng)?shù)卦O(shè)置權(quán)重Wr、Wg和Wb，并且校正像差。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]然而，在日本特開2012-34130中公開的現(xiàn)有技術(shù)僅針對由于溫度變化而導(dǎo)致的光學(xué)系統(tǒng)的成像狀態(tài)的變化。
[0010]實(shí)際上，在圖像傳感器上的平面內(nèi)發(fā)生像面彎曲，因而即使在未發(fā)生溫度變化的狀態(tài)中，根據(jù)相對于像面內(nèi)的光軸的距離(圖像高度)，也可以改變與R、G和B的各個原色信號相對應(yīng)的權(quán)重。
[0011]本發(fā)明是針對如上所述的點(diǎn)而設(shè)計的，并且本發(fā)明的目的是減少透鏡的成像狀態(tài)變化對圖像造成的影響。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的方面，一種攝像設(shè)備，包括:第一圖像傳感器，其具有與至少多個波長區(qū)域相對應(yīng)的感光度；以及相加單元，用于以預(yù)定比率對分別與所述多個波長區(qū)域相對應(yīng)的信號進(jìn)行相加，其中，所述相加單元根據(jù)所述第一圖像傳感器中的區(qū)域來將所述預(yù)定比率設(shè)置為不同的值。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的方面，一種攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備包括具有與至少多個波長區(qū)域相對應(yīng)的感光度的第一圖像傳感器，所述控制方法包括:相加步驟，用于以預(yù)定比率對分別與所述多個波長區(qū)域相對應(yīng)的信號進(jìn)行相加，其中，在所述相加步驟中，根據(jù)所述第一圖像傳感器中的區(qū)域來設(shè)置所述預(yù)定比率。
[0014]通過以下參考附圖對典型實(shí)施例的說明，本發(fā)明的其它特征和方面將變得明顯?！靖綀D說明】
[0015]圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的單鏡頭反光照相機(jī)內(nèi)部的示意結(jié)構(gòu)的圖。
[0016]圖2是示出取景器的視野框、焦點(diǎn)檢測區(qū)域和測光區(qū)域之間的關(guān)系的圖。
[0017]圖3是示出根據(jù)實(shí)施例的單鏡頭反光照相機(jī)的示意結(jié)構(gòu)的框圖。
[0018]圖4A和4B是用于說明測光透鏡的光學(xué)特性的圖。
[0019]圖5A和5B是示出在拍攝視野中存在人的情況下在檢測到被攝體之后自動地檢測焦點(diǎn)的狀態(tài)的圖。
[0020]圖6A和6B是示出根據(jù)圖像高度來設(shè)置權(quán)重系數(shù)的示例的圖。
[0021]圖7是示出分割的測光區(qū)域的示例的圖。
[0022]圖8是示出根據(jù)第一實(shí)施例的單鏡頭反光照相機(jī)的操作的流程圖。
[0023]圖9是示出根據(jù)第二實(shí)施例的單鏡頭反光照相機(jī)的操作的流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】[〇〇24]現(xiàn)在將根據(jù)附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0025]第一實(shí)施例
[0026]圖1是根據(jù)實(shí)施例的單鏡頭反光照相機(jī)(以下稱為照相機(jī))內(nèi)部的示意結(jié)構(gòu)的圖。 示出了用于控制該照相機(jī)的操作的CPU(中央處理單元)101。[〇〇27]鏡頭單元105包含拍攝透鏡105a，并且在攝像傳感器107上形成拍攝視野的光的圖像。附帶地，在圖1中，為了方便起見，通過一個透鏡表示拍攝透鏡l〇5a，但實(shí)際上拍攝透鏡由多個透鏡形成，并且通過移動透鏡可以調(diào)節(jié)焦點(diǎn)位置。示出了透鏡控制單元106,其用于根據(jù)從CPU 101發(fā)送的指示而在拍攝時調(diào)節(jié)鏡頭單元105中的光圈和焦點(diǎn)位置。
[0028]攝像傳感器107包含由CMOS和CCD等形成的圖像傳感器。示出了作為半透鏡的主鏡 111以及副鏡112。將穿過主鏡111的一部分光束經(jīng)由副鏡112引導(dǎo)至焦點(diǎn)檢測單元119。示出了焦平面快門113。示出了外部顯示單元115。
[0029]示出了設(shè)置在鏡頭單元105的與攝像傳感器107的成像面等效的成像面上的焦點(diǎn)檢測板116(以下稱為聚焦板)。通過主鏡111反射拍攝視野的圖像，并一次形成在聚焦板116 上。拍攝者通過五棱鏡120和目鏡123可以看到拍攝視野的該圖像。換言之，光學(xué)取景器具有所謂的TTL型的結(jié)構(gòu)。
[0030]示出了取景器的取景器框117,其是用于遮擋被攝體光束的周邊部分的光、由此使得拍攝者視覺上識別出要通過攝像傳感器107拍攝的區(qū)域(攝像區(qū)域)的部件。示出了聚合物分散液晶(以下稱為PN液晶)板114,其是用于使得經(jīng)由光學(xué)取景器進(jìn)行觀看的拍攝者知道由焦點(diǎn)檢測單元119示出的焦點(diǎn)檢測操作的顯示狀態(tài)和焦點(diǎn)檢測區(qū)域的部件。示出了取景器中的顯示單元118,其是用于使得拍攝者經(jīng)由光引導(dǎo)棱鏡、五棱鏡120和目鏡123而知道與照相機(jī)有關(guān)的諸如光圈值和快門速度等的各種拍攝信息的單元。[〇〇31] 示出了測光棱鏡121a、測光透鏡121b和測光用的圖像傳感器122(以下稱為測光傳感器)。測光棱鏡121a使得形成在聚焦板116上的拍攝視野的圖像的光學(xué)路徑發(fā)生曲折，并且測光透鏡121b將拍攝視野的二次圖像形成在測光傳感器122上。
[0032]示出了焦點(diǎn)檢測單元119,其進(jìn)行公知的相位差檢測型的焦點(diǎn)檢測操作、并且與被攝體相對應(yīng)地進(jìn)行將鏡頭單元105自動地驅(qū)動至焦點(diǎn)位置的所謂的AF(自動調(diào)焦)操作。通?？梢栽诙鄠€區(qū)域中進(jìn)行焦點(diǎn)檢測操作，在本實(shí)施例中，如圖2中所示，19個點(diǎn)的焦點(diǎn)檢測區(qū)域124排列在攝像區(qū)域中的中央、上部和下部、左側(cè)和右側(cè)。
[0033]因此，在存在多個焦點(diǎn)檢測區(qū)域的情況下，存在用于拍攝者選擇焦點(diǎn)檢測區(qū)域的兩種類型的方法(所謂的任意選擇方法和自動選擇方法)。任意選擇方法是如下方法:拍攝者任意地選擇與拍攝者期望將拍攝范圍內(nèi)的焦點(diǎn)調(diào)節(jié)至的位置相對應(yīng)的一個焦點(diǎn)檢測區(qū)域。另外，自動選擇方法是如下方法:基于各個焦點(diǎn)檢測區(qū)域中焦點(diǎn)狀態(tài)的檢測結(jié)果，根據(jù)預(yù)定算法自動地選擇焦點(diǎn)檢測區(qū)域。通常作為自動選擇方法中的焦點(diǎn)檢測操作的操作包括:基于在各個焦點(diǎn)檢測區(qū)域中所計算出的散焦量，將鏡頭單元105的焦點(diǎn)與各個區(qū)域中相對于拍攝者側(cè)(攝像設(shè)備側(cè))最近的被攝體或者明暗差(對比度)最高的被攝體相對準(zhǔn)。這種自動選擇操作被稱為普通的自動選擇操作。另外，作為自動選擇方法中的一個焦點(diǎn)檢測操作，基于將在后面說明的被攝體檢測結(jié)果，在拍攝視野中存在人的情況下，存在基于在與人臉位置相對應(yīng)的焦點(diǎn)檢測區(qū)域中的散焦量來對鏡頭單元105的焦點(diǎn)進(jìn)行對準(zhǔn)的操作。這種基于被攝體檢測結(jié)果的自動選擇操作被稱為被攝體檢測優(yōu)先自動選擇操作。[〇〇34]圖2是示出取景器的視野框117、19個點(diǎn)的焦點(diǎn)檢測區(qū)域124和測光區(qū)域125之間的關(guān)系的圖。在取景器的視野框117中，通過PN液晶板114來顯示19個點(diǎn)的焦點(diǎn)檢測區(qū)域124。 例如，在任意選擇了 19個點(diǎn)中的一個點(diǎn)的焦點(diǎn)檢測區(qū)域124的狀態(tài)中，僅顯示與這一個點(diǎn)相對應(yīng)的焦點(diǎn)檢測區(qū)域124,而不顯示其它18個點(diǎn)的焦點(diǎn)檢測區(qū)域124;結(jié)果，拍攝者視覺上僅識別出所選擇的焦點(diǎn)檢測區(qū)域124。
[0035]圖3是示出根據(jù)實(shí)施例的單鏡頭反光照相機(jī)的示意結(jié)構(gòu)的框圖。附帶地，通過相同的附圖標(biāo)記指定已經(jīng)說明的部件，并且將省略對其的說明。
[0036]作為非易失性存儲器的EEPROM 101a被配置在CPU 101的內(nèi)部。ROM 102、RAM 103、 數(shù)據(jù)存儲單元104、攝像傳感器控制單元108、圖像處理單元109、焦平面快門113和顯示控制單元110連接至CPU 101。另外，測光傳感器122、透鏡控制單元106、焦點(diǎn)檢測單元119、聚焦板檢測單元132、釋放SW 140和DC/DC轉(zhuǎn)換器142各自連接至CPU 101。[〇〇37] CPU 101基于存儲在ROM 102中的控制程序進(jìn)行各種控制。在這些控制中，包含如下的處理。例如，該處理是讀取從圖像處理單元109輸出的所拍攝的圖像信號、并將該圖像信號傳送至RAM 103的處理。另外，該處理是從RAM 103將數(shù)據(jù)傳送至顯示控制單元110的處理。另外，該處理是將圖像數(shù)據(jù)壓縮成JPEG、并將壓縮的圖像數(shù)據(jù)以文件的形式存儲在數(shù)據(jù)存儲單元104中。CPU 101指示攝像傳感器控制單元108、圖像處理單元109和顯示控制單元110等，以改變拍攝數(shù)據(jù)中的像素數(shù)量和數(shù)字圖像處理。
[0038]焦點(diǎn)檢測單元119包含用于焦點(diǎn)檢測的一對線(XD傳感器，將從線傳感器獲得的電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的電壓發(fā)送至CPU 101。在CPU 101的控制下，焦點(diǎn)檢測單元119 還控制線傳感器的累積時間周期和AGC(自動增益控制)。[〇〇39]另外，CPU 101控制測光傳感器12 2的累積時間周期和增益，并基于R、G和B的各個原色信號來形成亮度信號和被攝體檢測用的信號。將測光傳感器122的模擬電信號在CPU 101中進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并各自變?yōu)?位的數(shù)字信號。CPU 101根據(jù)拜耳方法或條紋(stripe)方法將從測光傳感器122獲得的排列成640X480像素(約300，000像素)的R、G和B各顏色的模擬信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信號作為數(shù)字信號一次存儲在RAM 103中。CPU 101基于作為數(shù)字信號所存儲的、來自測光傳感器122的輸出，形成亮度信號和被攝體檢測用的信號，并進(jìn)行將在后面說明的被攝體檢測操作和曝光控制操作。
[0040]另外，CPU 101輸出針對伴隨釋放SW 140的操作的拍攝操作的指示，并向DC/DC轉(zhuǎn)換器142輸出用于控制向各個元件的電源供給的控制信號。[〇〇41 ] RAM 103設(shè)置有圖像展開區(qū)103a、工作區(qū)103b、VRAM 103c和臨時保存區(qū)103d。圖像展開區(qū)103a用作為用于臨時存儲從圖像處理單元109發(fā)送的拍攝圖像(YUV數(shù)字信號)和從數(shù)據(jù)存儲單元104讀取的JPEG壓縮的圖像數(shù)據(jù)的臨時緩沖器。另外，圖像展開區(qū)103a用作為用于圖像壓縮處理和解壓縮處理的圖像特定工作區(qū)。工作區(qū)103b是各種程序所用的工作區(qū)。VRAM 103c用作為存儲要在外部顯示單元115上顯示的顯示數(shù)據(jù)的VRAM。臨時保存區(qū) 103d是用于臨時保存各種數(shù)據(jù)的區(qū)域。[〇〇42]數(shù)據(jù)存儲單元104是用于以文件形式存儲由CPU 101壓縮成JPEG的拍攝圖像數(shù)據(jù)、 或者應(yīng)用程序所涉及的各種附加數(shù)據(jù)等的閃速存儲器。[〇〇43]攝像傳感器107將由鏡頭單元105投影的拍攝圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換處理，并將圖像信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號。攝像傳感器107根據(jù)從CPU 101發(fā)送的用于轉(zhuǎn)換分辨率的指示而可以輸出在水平方向和垂直方向進(jìn)行了間隔剔除后的像素數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，攝像傳感器107 具有大約1千萬的有效像素(3888 X 2592)。
[0044]攝像傳感器控制單元108包括用于向攝像傳感器107提供傳送時鐘信號和快門信號的定時發(fā)生器、以及用于對從傳感器輸出的信號進(jìn)行噪聲去除和增益處理的電路。攝像傳感器控制單元108還包括用于將模擬信號傳換成10位的數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換電路，以及用于根據(jù)從CPU 101發(fā)送的轉(zhuǎn)換分辨率的指示來進(jìn)行像素間隔剔除處理的電路。
[0045]圖像處理單元109將從攝像傳感器控制單元108輸出的10位的數(shù)字信號進(jìn)行諸如伽馬轉(zhuǎn)換、顏色空間轉(zhuǎn)換、白平衡、AE和快速校正等的圖像處理，并以YUV( 4:2:2)格式輸出8 位的數(shù)字信號。[〇〇46] 顯示控制單元110控制在外部顯示單元115上的顯示。顯示控制單元110接收從圖像處理單元109傳送的YUV數(shù)字圖像數(shù)據(jù)、或者作為在數(shù)據(jù)存儲單元104中的圖像文件形式的解壓縮后的JPEG數(shù)據(jù)的YUV數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。在將YUV數(shù)字圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB數(shù)字信號后， 顯示控制單元110將RGB數(shù)字信號輸出至外部顯示單元115。外部顯示單元115是可以顯示由攝像傳感器107拍攝的并且然后進(jìn)行垂直方向和水平方向各自的間隔剔除處理后的圖像的 TFT彩色液晶。顯示控制單元110還驅(qū)動PN液晶板114,并控制在取景器中的顯示單元118上的顯示。
[0047]電池141為可再充電的二次電池或者干電池。DC/DC轉(zhuǎn)換器142從電池141接收電力供給，并通過提高電壓和進(jìn)行調(diào)節(jié)來生成多個電源，并提供包括CPU 101的各個元件所需的電壓的電源。DC/DC轉(zhuǎn)換器142構(gòu)成為根據(jù)從CPU 101發(fā)送的控制信號而能夠控制向各個元件的電壓供給的開始和停止。[〇〇48] 接著，下面將說明通過使用測光用的光學(xué)元件(測光透鏡121b和測光棱鏡121a)和測光傳感器122來測量拍攝視野的亮度的測光單元。照相機(jī)通過使用將在下面說明的測光用的光學(xué)元件和測光傳感器122來檢測被攝體。因此，需要測光透鏡121b的攝像性能具有足夠的攝像性能，但是從照相機(jī)尺寸和成本的觀點(diǎn)來看，測光透鏡121b包括一個透鏡。將在后面詳細(xì)說明測光透鏡121b的攝像性能等。
[0049]測光傳感器122是在至少兩個以上波長區(qū)域具有感光度的傳感器，并且例如是具有水平640像素X垂直480像素、并且像素節(jié)距約為6wii的高像素密度的CCD。根據(jù)拜耳或者條紋陣列而在像素上排列R、G和B這三個顏色的濾色器。將在測光傳感器122中獲得的數(shù)據(jù)的輸出進(jìn)行YUV轉(zhuǎn)換處理，由此可以獲得用于曝光控制值的計算的拍攝視野的亮度信號和色差信號。另外，對在測光傳感器122中獲得的數(shù)據(jù)的輸出中的R、G和B的各個原色信號的權(quán)重進(jìn)行適當(dāng)?shù)馗淖兒秃铣?，由此將合成的?shù)據(jù)用于被攝體檢測。
[0050]測光透鏡121b例如是具有0.15倍的成像倍率的透鏡，并且如圖2中所示，測光傳感器122構(gòu)成為能夠觀察與取景器的視野框117相比的稍微更內(nèi)側(cè)(測光區(qū)域125)。將測光區(qū)域125在測光測量時粗略地分割成水平20 X垂直20(使得一個區(qū)域具有32 X 24個像素)，并且用作具有400個像素的低像素密度的傳感器。CPU 101構(gòu)成為能夠通過使用在測光區(qū)域 125中均一設(shè)置的權(quán)重系數(shù)來計算針對在水平20 X垂直20的區(qū)域中的測光傳感器122的RGB 傳感器輸出的值的權(quán)重，由此計算亮度值，然后根據(jù)各個區(qū)域的和或者平均值來檢測拍攝視野的亮度。
[0051]為了向主被攝體提供適當(dāng)?shù)钠毓?，在考慮將所選擇的焦點(diǎn)檢測區(qū)域124作為中央的情況下，CPU 101針對與從測光傳感器122獲得的水平20 X垂直20的分割相對應(yīng)的拍攝視野的亮度值進(jìn)行預(yù)定加權(quán)計算，并且計算曝光控制值?；谒嬎愠龅钠毓饪刂浦担毓饪刂撇僮麽槍︾R頭單元105中的開口光圈(未示出)設(shè)置控制值，并針對焦平面快門113的快門速度設(shè)置控制值。由于控制值因而使得針對被攝體適當(dāng)?shù)墓饬康竭_(dá)攝像傳感器107，并且可以拍攝到具有期望亮度的圖片。[〇〇52]照相機(jī)具有設(shè)置在其中的釋放SW 140,并且被構(gòu)成為能夠基于按下量來檢測第一階段(半按下)和第二階段(全按下)。以下，將釋放SW 140的第一階段作為SW1來說明，將第二階段作為SW2來說明。對于釋放SW 140的操作，在拍攝者將釋放SW 140按到SW1的情況下， 進(jìn)行焦點(diǎn)檢測操作和曝光控制操作，并且設(shè)置鏡頭單元105的AF操作和針對照相機(jī)的曝光控制值。接著，在拍攝者將釋放SW 140按到SW2的情況下，主鏡111退避至鏡頭單元105的光束的外部，并且根據(jù)在曝光控制操作中設(shè)置的值來控制鏡頭單元105的光圈值和焦平面快門113的快門速度。攝像傳感器107對被攝體的入射光束進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換處理。在那之后，將結(jié)果作為拍攝圖像記錄在記錄介質(zhì)中，并將拍攝圖像顯示在外部顯示單元115上。通過按下釋放SW 140將操作變?yōu)榘ń裹c(diǎn)檢測操作、曝光控制操作以及接著的圖像記錄的基本拍攝操作。
[0053]接著，將說明用于通過使用測光用的光學(xué)元件和測光傳感器122來檢測拍攝視野中的被攝體的被攝體檢測單元。通過使用測光傳感器122的輸出來檢測被攝體，因而測光區(qū)域125變?yōu)楸粩z體檢測范圍。在被攝體檢測操作時，被攝體檢測單元沒有如在之前所述的測光測量時那樣將測光區(qū)域125粗略地分割成水平20X垂直20,但是為了使得測光傳感器122 精細(xì)地識別被攝體，將區(qū)域分割成水平640 X垂直480像素(約300，000像素)，并且將測光傳感器122用作具有高像素密度的圖像傳感器。
[0054]在本實(shí)施例中，以下將說明將人臉主要檢測為被攝體檢測的對象的情況。對于檢測人臉的技術(shù)，存在包括提取諸如眼睛、鼻子和嘴等的面部特征部分、并且判斷被攝體是否為臉的多種技術(shù)，但是在本實(shí)施例中，被攝體檢測單元將從通過測光傳感器122獲得的被攝體檢測用的信息中提取面部特征部分，并檢測臉。附帶地，在本發(fā)明中，不限制被攝體檢測的對象和技術(shù)，并且可以通過使用被攝體檢測用的信息來檢測被攝體。[〇〇55]這里，以下將參考圖4A和4B說明測光透鏡121b和測光傳感器122的成像性能之間的關(guān)系。照相機(jī)使用測光透鏡121b來檢測被攝體，因而隨著測光透鏡121b具有更高的成像性能，照相機(jī)可以檢測更精細(xì)的被攝體。然而，如上所述，從照相機(jī)尺寸和成本的觀點(diǎn)來看， 測光透鏡121b包括一個透鏡，因而發(fā)生諸如軸向色差和像面彎曲等的像差。[〇〇56]圖4A是示出測光透鏡121 b的成像狀態(tài)的圖。圖4A中的附圖標(biāo)記Fr、Fg和Fb表示測光傳感器122所具有的、具有分別與R、G和B各顏色的主波長相對應(yīng)的波長的光線的成像位置。波長的長度為B〈G〈R，并且測光透鏡121b具有光線的波長越短則折射率越高這樣的特性。由此，B的成像位置Fb存在于較靠近測光透鏡121b側(cè)，并且R的成像位置Fr存在于比G的成像位置Fg相對于測光透鏡121 b較遠(yuǎn)的側(cè)(軸向色差)。[〇〇57]在圖像高度與中央部的G的成像位置Fg相距H的周邊部分中，G的成像位置Fg在位于沿著光軸方向僅平移d的位置處形成圖像(像面彎曲)。同樣在圖像高度僅相距H的周邊部分中，成像位置Fr、Fg和Fb之間的關(guān)系與在中央部分中的關(guān)系相同；并且B的成像位置Fb存在于較靠近測光透鏡121b側(cè)，R的成像位置Fr存在于比G的成像位置Fg相對于測光透鏡121b 較遠(yuǎn)的側(cè)。[〇〇58]在形成亮度信號時，在對測光傳感器122所具有的G的信號進(jìn)行加權(quán)的情況下，CPU 101通常計算出值。然后，假設(shè)測光傳感器122和測光透鏡121b之間的位置關(guān)系由未示出的保持構(gòu)件等來保持，以使得測光透鏡121b的G的成像位置Fg與測光傳感器122的中央部分相一致。[〇〇59]圖4A和4B是示出在測光傳感器122的中央部分與測光透鏡121b的G的成像位置Fg 相一致的狀態(tài)中、測光傳感器122所具有的分別與R、G和B各顏色的主波長相對應(yīng)的波長的光線的成像狀態(tài)(成像特性)IPg、IPr和IPb和圖像高度之間的關(guān)系的特性圖。
[0060]成像狀態(tài)IP示出在各個顏色的成像位置處的成像性能的比率。例如在圖像高度為 〇的情況下，換言之，在光軸的中央處，如上所述，G的成像位置Fg與測光傳感器122的中央部分相一致，因此IPg變?yōu)?00%。然后，隨著圖像高度變高，IPg降低。
[0061]對于IPr，在圖像高度為0的情況下，R的成像位置Fr沒有與測光傳感器122的中央部分相一致，因此IPr變?yōu)榧s75%。然后，隨著圖像高度變高，IPr增加;并且在圖像高度H中， R的成像位置Fr幾乎與測光傳感器122的周邊部分相一致，因此IPr變?yōu)榧s100%。
[0062]對于IPb，在圖像高度為0的情況下，與IPr相同，IPb變?yōu)榧s75%。然后，隨著圖像高度變高，與IPr不同，IPb降低。
[0063]以上說明了測光透鏡121b和測光傳感器122的成像性能，但是將在下面詳細(xì)說明測光透鏡121 b的成像性能和被攝體檢測單元的精度之間的關(guān)系。[〇〇64]下面將說明本發(fā)明的被攝體。[〇〇65] 首先，將參考圖5A和5B說明CPU 101使用測光光學(xué)元件和測光圖像傳感器來檢測被攝體的情況下的問題。圖5A和5B示出在拍攝視野中存在人的情況下、在檢測到被攝體之后自動地檢測焦點(diǎn)的狀態(tài)；圖5A是在拍攝視野的中央部分存在人的情況的狀態(tài)；圖5B是在拍攝視野的周邊部分存在人的情況的狀態(tài)。[〇〇66] 在保持了 SW1之后，測光傳感器122基于從CPU 101發(fā)送的指示而開始累積信號，以預(yù)定比率計算R、G和B各顏色的信號，并且形成被攝體檢測用的信號;然后CPU 101檢測特征部分，由此判斷在拍攝視野中是否存在人。[〇〇67]這里，要說明各顏色的分辨率和被攝體檢測的精度，因而為了方便起見，CPU 101 將僅計算G。如在圖4A中所說明地，在測光傳感器122上的G的成像狀態(tài)IPg在中央部分為 100%，并且IPg具有隨著圖像高度變高而IPg降低這樣的特性。由此，由用于檢測被攝體的被攝體檢測用的信號所形成的圖像變成在中央部分分辨率高并且隨著圖像高度變高而分辨率降低的圖像。
[0068]在如圖5A所示拍攝視野的中央部分存在人的情況下，在分辨率高的區(qū)域中檢測被攝體，因而可以檢測到人。然后，在人臉附近設(shè)置焦點(diǎn)檢測區(qū)域124,使得能夠拍攝到聚焦于人臉的圖片。另一方面，在如圖5B中所示在拍攝視野的周邊部分存在人的情況下，在分辨率低的區(qū)域中檢測被攝體。因此，不能檢測到人，并且進(jìn)行上述的正常的自動焦點(diǎn)檢測操作。 由此，不在人處而是在拍攝視野中對比度高的區(qū)域處設(shè)置焦點(diǎn)檢測區(qū)域124,導(dǎo)致沒有聚焦于人臉。[〇〇69]然后，將說明在形成被攝體檢測用的信號的情況下，CPU 101根據(jù)圖像高度來改變針對R、G和B的各個原色信號的權(quán)重。
[0070]圖6A示出在圖4B中說明的、基于測光傳感器122上的R、G和B各顏色的成像狀態(tài)所確定的、在各個圖像高度中分別針對R、G和B顏色的權(quán)重系數(shù)Wr、Wg和Wb的示例。這里，如圖7 中所示，將測光區(qū)域125中的H從圖像高度0分割成三個，并且示出了在圖像高度0、1/3H、2/ 3H和H處的R、G和B各顏色的權(quán)重系數(shù)Wr、Wg和Wb。各顏色的權(quán)重系數(shù)將通過以下確定:
[0071]ffr = IPr/(IPr+IPg+IPb),
[0072]Wg = IPg/( IPr+IPg+IPb)，以及
[0073]ffb = IPb/(IPr+IPg+IPb)〇
[0074]附帶地，不限制用于計算權(quán)重系數(shù)的方法。
[0075]圖6A示出在本實(shí)施例中權(quán)重系數(shù)的表格參數(shù)的示例。在本實(shí)施例中，如6B所示，針對將測光區(qū)域125中的H從圖像高度0開始分割成三個的區(qū)域，分別設(shè)置權(quán)重系數(shù)Wr、Wg和 Wb。例如，表1是圖像高度h滿足0<h<l/3H的區(qū)域。表2是圖像高度h滿足l/3H<h<2/3H的區(qū)域。表3是圖像高度h滿足2/3H^h<H的區(qū)域。根據(jù)上述的基于前述的圖像高度來確定的 R、G和B各顏色的權(quán)重系數(shù)Wr、Wg和Wb來確定權(quán)重系數(shù)。例如，可以將各個圖像高度中的權(quán)重系數(shù)的平均值應(yīng)用至這三個區(qū)域。在圖6B中示出的示例中，在圖像高度h滿足0 < h<2/3H的范圍中，Wg的權(quán)重系數(shù)大于其它顏色的權(quán)重系數(shù)，但是在圖像高度h滿足2/3H < h<H的范圍中，Wr的權(quán)重系數(shù)大于其它顏色的權(quán)重系數(shù)。因此，根據(jù)區(qū)域可以確定與最大權(quán)重系數(shù)相對應(yīng)的顏色以使得與其它顏色不同。將權(quán)重系數(shù)的表格參數(shù)存儲在CPU 101中的EEPROM 101a中。[〇〇76]在形成被攝體檢測用的信號的情況下，CPU 101基于測光傳感器122的坐標(biāo)和三個區(qū)域之間的關(guān)系來選擇與各信號相乘的權(quán)重系數(shù)。CPU 101根據(jù)圖像高度來設(shè)置R、G和B各顏色的權(quán)重系數(shù)Wr、Wg和Wb，由此可以改變針對R、G和B各顏色的信號的相加比率，并且可以形成對分辨率高的信號進(jìn)行更多加權(quán)的被攝體檢測用的信號。由此，即使上述的測光透鏡 121具有前述的具有諸如軸向色差和像面彎曲等像差的成像性能，CPU 101也可以減少在周邊部分的被攝體檢測性能的降低。[〇〇77]接著，將參考圖8中的流程圖來說明根據(jù)第一實(shí)施例的單鏡頭反光照相機(jī)的操作。
[0078]在步驟S1中，從照相機(jī)的非操作狀態(tài)開始接通未示出的電源開關(guān)，然后開始拍攝操作。附帶地，假設(shè)選擇自動選擇操作為鏡頭單元105的焦點(diǎn)檢測操作。[〇〇79] 在步驟S2中，CPU 101判斷是否已經(jīng)將釋放開關(guān)SW 140按到SW1。在SW1未接通的情況下，CPU 101等待直到按到SW1為止。
[0080] 在步驟S3中，測光傳感器122在CPU 101的控制下開始累積，并且CPU 101將在測光傳感器122中獲取到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后臨時存儲在VRAM 103中。[〇〇81 ] 在步驟S4中，在CPU 101的控制下，根據(jù)在步驟S3中存儲在VRAM 103中的測光傳感器122的數(shù)字信號來形成被攝體檢測用的信號。在這時，使用如圖6B中所示的根據(jù)圖像高度設(shè)置的Wr、Wg和Wb的權(quán)重系數(shù)。從所形成的被攝體檢測用的圖像中提取出諸如眼睛、鼻子和嘴等的面部特征部分，并且檢測面部等的被攝體。[〇〇82]在步驟S5中，CPU 101根據(jù)在步驟S4中進(jìn)行的被攝體檢測操作的結(jié)果來判斷是否能夠檢測到面部。在能夠檢測到面部的情況下，處理前進(jìn)至步驟S6。在不能檢測到面部的情況下，處理前進(jìn)至步驟S7。[〇〇83]在步驟S6中，進(jìn)行面部檢測優(yōu)先焦點(diǎn)檢測操作。具體地，在CPU 101的控制下，將在步驟S4中檢測到的面部坐標(biāo)發(fā)送至焦點(diǎn)檢測單元119,并且針對面部附近來進(jìn)行焦點(diǎn)檢測操作。[〇〇84]另一方面，在步驟S7中，進(jìn)行正常的自動焦點(diǎn)檢測操作。具體地，在CPU 101的控制下，基于針對焦點(diǎn)檢測區(qū)域124的各點(diǎn)所計算出的散焦量，在各個區(qū)域中，針對相對于拍攝者側(cè)(攝像設(shè)備側(cè))最近的被攝體或者明暗差(對比度)最高的被攝體進(jìn)行焦點(diǎn)檢測操作。 [〇〇85]在步驟S8中，在CPU 101的控制下，計算將步驟S3中臨時存儲的測光傳感器122的輸出分割成20 X 20的亮度信息。然后，CPU 101進(jìn)行向在步驟S6或者步驟S7中所選擇的焦點(diǎn)檢測區(qū)域124分配權(quán)重的預(yù)定算法計算。通過這樣，CPU 101計算鏡頭單元105的光圈值(即， 照相機(jī)的曝光值)和焦平面快門113的快門速度。[〇〇86] 在步驟S9中，CPU 101判斷是否已經(jīng)將釋放SW 140按到SW2。在SW2接通的情況下， 處理前進(jìn)至步驟S10;并且CPU 101向快門控制單元、光圈驅(qū)動單元和攝像傳感器控制單元 108各自發(fā)送信號，并進(jìn)行公知的拍攝操作。在SW2未接通的情況下，處理返回至步驟S2。
[0087]如上所述，照相機(jī)被構(gòu)成為在通過使用測光光學(xué)元件和測光圖像傳感器來檢測被攝體的情況下，基于通過使用與測光區(qū)域中的區(qū)域相對應(yīng)地針對各個波長區(qū)域所設(shè)置的參數(shù)而形成的被攝體檢測用的信息來檢測被攝體，因而可以減少被攝體檢測精度的降低。 [〇〇88] 第二實(shí)施例
[0089]接著，下面將說明第二實(shí)施例。以下將主要說明與第一實(shí)施例中不同的點(diǎn)。在第一實(shí)施例中說明了照相機(jī)的結(jié)構(gòu)，這里將省略說明。
[0090]在第一實(shí)施例中，CPU 101根據(jù)圖像高度來改變針對R、G和B的各原色信號的權(quán)重以形成被攝體檢測用的信號。另一方面，在第二實(shí)施例中，CPU 101通過使用均一權(quán)重來形成被攝體檢測用的多個信號。
[0091]例如，CPU 101通過使用在圖6B中示出的表1(圖像高度h滿足0<h<l/3H)中的權(quán)重系數(shù)來形成被攝體檢測用的圖像，還使用在表3(圖像高度h滿足2/3H<h<H)中的權(quán)重系數(shù)來形成被攝體檢測用的圖像。然后，CPU 101對被攝體檢測用的這兩個圖像進(jìn)行被攝體檢測操作以檢測被攝體。獲得通過使用表1中的權(quán)重系數(shù)而形成的被攝體檢測用的圖像作為在中央部分處分辨率高的圖像。另外，獲得通過使用表3中的權(quán)重系數(shù)而形成的被攝體檢測用的圖像作為在周邊部分處分辨率高的圖像。由此，CPU 101可以基于分別在中央部分和周邊部分的分辨率高的圖像來檢測被攝體。
[0092]接著，下面將參考圖9中的流程圖來說明根據(jù)第二實(shí)施例的單透鏡反光照相機(jī)的操作。[〇〇93]在步驟S1至S4中的操作與在圖8中的步驟S1至S4的操作相同。[〇〇94] 在步驟S4-1中，在CPU 101的控制下，根據(jù)在步驟S3中存儲在VRAM 103中的測光傳感器122的數(shù)字信號，將圖6B中示出的表1中的Wr、Wg和Wb用作權(quán)重系數(shù)，來形成被攝體檢測用的信號。然后，從所形成的被攝體檢測用的圖像中提取出諸如眼睛、鼻子和嘴等的面部特征部分，并且檢測面部等的被攝體。[〇〇95] 在步驟S4-2中，在CPU 101的控制下，根據(jù)在步驟S3中存儲在VRAM 103中的測光傳感器122的數(shù)字信號，將圖6B中示出的表3中的Wr、Wg和Wb用作權(quán)重系數(shù)，來形成被攝體檢測用的信號。然后，從所形成的被攝體檢測用的圖像中提取出諸如眼睛、鼻子和嘴等的面部特征部分，并且檢測面部等的被攝體。[〇〇96]在步驟S5中，CPU 101根據(jù)在步驟S4-1和步驟S4-2中進(jìn)行的被攝體檢測操作的結(jié)果來判斷是否能夠檢測到面部。在能夠檢測到面部的情況下，處理前進(jìn)至步驟S6。在不能檢測到面部的情況下，處理前進(jìn)至步驟S7。接下來的步驟S6至S10中的操作與在圖8中的步驟 S6至S10中的操作相同。
[0097]如上所述，照相機(jī)被構(gòu)成為:在通過使用測光光學(xué)元件和測光圖像傳感器來檢測被攝體的情況下，基于通過使用針對測光區(qū)域125中的一個區(qū)域中的各個波長區(qū)域所設(shè)置的參數(shù)而形成的被攝體檢測用的信息、以及通過使用針對其它區(qū)域中的各個波長區(qū)域所設(shè)置的參數(shù)而形成的被攝體檢測用的信息，來檢測被攝體，因而可以減少被攝體檢測精度的降低。
[0098]以上與實(shí)施例一起說明了本發(fā)明，但是，上述實(shí)施例僅為如何可以實(shí)施本發(fā)明的示例，不應(yīng)通過上述實(shí)施例限制地解釋本發(fā)明的技術(shù)范圍。換言之，在不背離本發(fā)明的技術(shù)思想或者主要特征的情況下，可以以多種方式實(shí)施本發(fā)明。
[0099]例如，在本實(shí)施例中，作為示例說明了單鏡頭反光照相機(jī)的測光光學(xué)元件和測光傳感器，但也可以將同樣的技術(shù)應(yīng)用于安裝在移動電話或者平板PC上的照相機(jī)的單元中的拍攝透鏡和圖像傳感器中。只要單元具有根據(jù)圖像傳感器的區(qū)域來在改變對與不同波長區(qū)域相對應(yīng)的信號進(jìn)行相加的比率的情況下生成信號的結(jié)構(gòu)，就可以接受光學(xué)系統(tǒng)和圖像傳感器的任何組合。
[0100]另外，在本實(shí)施例中，說明了通過相加與不同波長區(qū)域相對應(yīng)的信號來獲得信號并且將該信號用于被攝體檢測的示例，但是可以使用通過相加而獲得的信號來檢測從圖像傳感器獲得的信息的對比度，并且可以用于焦點(diǎn)調(diào)節(jié)。只要處理使用被攝體的邊緣狀況，則處理可以是其它處理。
[0101]其它實(shí)施例
[0102]本發(fā)明的實(shí)施例還可以通過如下的方法來實(shí)現(xiàn)，S卩，通過網(wǎng)絡(luò)或者各種存儲介質(zhì)將執(zhí)行上述實(shí)施例的功能的軟件(程序)提供給系統(tǒng)或裝置，該系統(tǒng)或裝置的計算機(jī)或是中央處理單元(CPU)、微處理單元(MPU)讀出并執(zhí)行程序的方法。
[0103]盡管已經(jīng)參考典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于所公開的典型實(shí)施例。所附權(quán)利要求書的范圍符合最寬泛的解釋，以包含所有這類修改、等同結(jié)構(gòu)和功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種攝像設(shè)備，包括:第一圖像傳感器，其具有與至少多個波長區(qū)域相對應(yīng)的感光度；以及相加單元，用于以預(yù)定比率對分別與所述多個波長區(qū)域相對應(yīng)的信號進(jìn)行相加，其中，所述相加單元根據(jù)所述第一圖像傳感器中的區(qū)域來將所述預(yù)定比率設(shè)置為不同 的值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其中，在所述第一圖像傳感器的第一區(qū)域中，所述相加單元設(shè)置分別與所述多個波長區(qū)域相 對應(yīng)的信號中的、與第一波長區(qū)域相對應(yīng)的信號的比率，以使得該比率大于其它信號的比 率，以及在所述第一圖像傳感器的第二區(qū)域中，所述相加單元設(shè)置分別與所述多個波長區(qū)域相 對應(yīng)的信號中的、與第二波長區(qū)域相對應(yīng)的信號的比率，以使得該比率大于其它信號的比率。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像設(shè)備，其中，所述第一圖像傳感器中的區(qū)域是根據(jù)圖像高度來分割的；以及所述第二區(qū)域是圖像高度高于所述第一區(qū)域的圖像高度的區(qū)域，并且所述第二波長區(qū) 域是與所述第一波長區(qū)域相比波長較長的波長區(qū)域。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的攝像設(shè)備，其中，還包括被攝體檢測單元，所述被 攝體檢測單元用于通過使用所述相加單元所生成的信號來檢測被攝體。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的攝像設(shè)備，其中，還包括對比度檢測單元，所述對 比度檢測單元用于通過使用所述相加單元所生成的信號來檢測對比度。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的攝像設(shè)備，其中，還包括與所述第一圖像傳感器 不同的第二圖像傳感器，其中，所述第一圖像傳感器是測光傳感器，并且所述第二圖像傳感器是用于生成記錄 用的圖像的圖像傳感器。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像設(shè)備，其中，還包括測光透鏡，所述測光透鏡用于將拍攝 視野的圖像引導(dǎo)至所述第一圖像傳感器。8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的攝像設(shè)備，其中，所述相加單元以在所述第一圖 像傳感器中均一的比率對分別與所述多個波長區(qū)域相對應(yīng)的信號進(jìn)行相加，并且生成用于 測量拍攝視野的亮度的信號。9.一種攝像設(shè)備的控制方法，所述攝像設(shè)備包括具有與至少多個波長區(qū)域相對應(yīng)的感 光度的第一圖像傳感器，所述控制方法包括:相加步驟，用于以預(yù)定比率對分別與所述多個波長區(qū)域相對應(yīng)的信號進(jìn)行相加，其中，在所述相加步驟中，根據(jù)所述第一圖像傳感器中的區(qū)域來設(shè)置所述預(yù)定比率。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的攝像設(shè)備的控制方法，其中，在所述相加步驟中，在所述第一圖像傳感器的第一區(qū)域中，設(shè)置分別與所述多個波長 區(qū)域相對應(yīng)的信號中的、與第一波長區(qū)域相對應(yīng)的信號的比率，以使得該比率大于其它信 號的比率，以及在所述相加步驟中，在所述第一圖像傳感器的第二區(qū)域中，設(shè)置分別與所述多個波長 區(qū)域相對應(yīng)的信號中的、與第二波長區(qū)域相對應(yīng)的信號的比率，以使得該比率大于其它信號的比率。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的攝像設(shè)備的控制方法，其中，所述第一圖像傳感器中的區(qū)域是根據(jù)圖像高度來分割的；以及所述第二區(qū)域是圖像高度高于所述第一區(qū)域的圖像高度的區(qū)域，并且所述第二波長區(qū) 域是與所述第一波長區(qū)域相比波長較長的波長區(qū)域。12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的攝像設(shè)備的控制方法，其中，所述攝像設(shè)備還 包括被攝體檢測單元，所述被攝體檢測單元用于通過使用在所述相加步驟中所生成的信號 來檢測被攝體。13.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的攝像設(shè)備的控制方法，其中，所述攝像設(shè)備還 包括對比度檢測單元，所述對比度檢測單元用于通過使用在所述相加步驟中所生成的信號 來檢測對比度。14.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的攝像設(shè)備的控制方法，其中，所述攝像設(shè)備還 包括與所述第一圖像傳感器不同的第二圖像傳感器，以及所述第一圖像傳感器是測光傳感器，并且所述第二圖像傳感器是用于生成記錄用的圖 像的圖像傳感器。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的攝像設(shè)備的控制方法，其中，所述攝像設(shè)備還包括測光透 鏡，所述測光透鏡用于將拍攝視野的圖像引導(dǎo)至所述第一圖像傳感器。16.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的攝像設(shè)備的控制方法，其中，在所述相加步驟 中，以在所述第一圖像傳感器中均一的比率對分別與所述多個波長區(qū)域相對應(yīng)的信號進(jìn)行 相加，并且生成用于測量拍攝視野的亮度的信號。
【文檔編號】H04N5/232GK105991910SQ201610169965
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】蘆田祐郎, 蘆田祐一郎
【申請人】佳能株式會社