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JP2004341112A - 撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】被写体を撮像する第1の撮像手段と、大画面を見る撮影者の目を撮像する第2の撮像手段を備え、第2の撮像手段で撮像した目の瞳孔を検出して注視点を検出し、その注視点がさす大画面の表示領域を特定させることで、フォーカス等の撮像機能を設定させるようにした撮像装置を提供する。
【解決手段】被写体を撮像する第1の撮像手段と、この第1の撮像手段により撮像する画像を表示させる表示部をみている撮影者の目を撮像する第2の撮像手段と、この第2の撮像手段により撮像した目の情報から撮影者の注視点を検出する注視点検出手段と、を備え、注視点検出手段の注視点情報に基づいて、被写体の撮像機能を設定するようにしたことである。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に関するものであり、詳しくは、被写体を撮影すると同時に、撮影者の目の部分を撮影し、その撮影した瞳孔の動きを観察して、被写体のフォーカス等を行うようにした撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来技術における撮像装置、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラでは、撮影や再生といった機能項目に対してユーザが設定を変更したり、実施したりする際、釦やスイッチといったものが必ず外装に取付けられ、それを入力デバイスとして操作させてきた。
しかし、近年デジタルスチルカメラやビデオカメラは小型化になってきており、その結果、釦やスイッチというものが極力排除される方向に進んでいる。
なくなった釦やスイッチの代用として、現在押圧式の表示装置の利用から、人間の視線や音声を利用して操作を補助する方法が採られてきている。
特に、視線を利用する方法は、釦やスイッチを殆ど使用することなく操作できる。又、音声を使用した撮影においては、被写体を自然な動きで追いながら、操作することができる。
又、現在の視線の入力では、一般的に使用者や電子ビューファインダーを覗き込み、覗き込んだ状態に対して、LEDを照射し、その反射から瞳孔の位置を検出して位置を特定するものである。
【0003】
【特許文献1】
特開平04−96580号公報 (第2頁 第1図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術で説明した電子ビューファインダ−を覗き込んで、LEDを照射することで瞳孔の位置を検出して位置を特定するという手法では、ユーザは常に電子ビューファインダーを覗き込む行為が必要であり、近年のデジタルスチルカメラやビデオカメラで多い大画面の表示装置の利用ができなかったり、又、装置として電子ビューファインダーを必要とするため、小型化するうえで障害になっているという問題がある。
従って、小型化する撮像装置、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラにおいて、ユーザが所望する撮像機能の設定を瞳孔の動きで特定する手法に解決しなければならない課題を有する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明に係る撮像装置は、次に示す構成にすることである。
【0006】
(1)撮像装置は、被写体を撮像する第1の撮像手段と、前記第1の撮像手段で撮像する画像が表示される表示器と、前記表示器をみている撮影者の目を撮像する第2の撮像手段と、前記第2の撮像手段で撮像した目の情報から撮影者の目の注視点を検出する注視点検出手段と、を備え、前記注視点検出手段で検出された注視点の位置情報に基づいて、被写体の撮像機能を設定するようにしたことである。
(2)前記注視点の位置情報は、前記表示器の指定された位置をみて算出された注視点を表示器の表示領域に位置合わせるキャリブレーションによる情報であることを特徴とする(1)に記載の撮像装置。
(3)前記撮影者の注視点の位置情報は、前記表示器に表示するようにしたことを特徴とする(1)に記載の撮像装置。
(4)前記注視点検出手段で検出された注視点の位置情報に基づく被写体の撮像機能の設定は、前記表示器で注視された表示領域に対してフォーカスを追従させることである(1)に記載の撮像装置。
(5)前記表示器を撮影者がみていないときは、前記撮像機能の設定を停止させるようにしたことを特徴とする(1)に記載の撮像装置。
(6)前記撮像機能の設定の停止は、前記第2の撮像手段の電源供給を停止又は省電力モードにすることである(5)に記載の撮像装置。
【0007】
(7)撮像装置は、被写体を撮像する第1の撮像手段と、前記第1の撮像手段で撮像する画像が表示される表示器と、前記表示器に各種操作モードを所定のキャラクターで表示させる操作モード表示手段と、前記表示器をみている撮影者の目を撮像する第2の撮像手段と、前記第2の撮像手段により撮像した目の情報から撮影者の目の注視点を検出する注視点検出手段と、を備え、前記注視点検出手段で検出された注視点の位置情報に基づいて、何れかの前記キャラクターを注視していることが検出されたとき、対応した操作モードにするようにしたことである。
(8)前記注視点の位置情報は、前記表示器の指定された位置をみて算出された注視点を表示器の表示領域に位置合わせるキャリブレーションによる情報であることを特徴とする(7)に記載の撮像装置。
(9)前記撮影者の注視点の位置情報は、前記表示器に表示するようにしたことを特徴とする(7)に記載の撮像装置。
(10)前記注視点検出手段で検出された注視点の位置情報が、表示器に表示されている画像の領域であるときに、該表示器で注視された表示領域に対してフォーカスを追従させるようにしたことを特徴とする(7)に記載の撮像装置。
(11)前記表示器を撮影者がみていないときは、前記第2の撮像手段の機能を停止させるようにしたことを特徴とする(7)に記載の撮像装置。
(12)前記第2の撮像手段の機能を停止させることは、前記第2の撮像手段の電源供給を停止又は省電力モードにすることである(11)に記載の撮像装置。
【0008】
このように、被写体を撮像するときに撮影者の目を撮像して注視点を観察することで、被写体のフォーカス等を撮影者の目の動きによって自動的に調整することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
次に、本願発明に係る撮像装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【0010】
本願発明に係る撮像装置は、図1に示すように、被写体を取り込む第1のレンズ部11、第1のシャッタ12、第1のアイリス13を介して撮像素子に結像させるための第1のCCD部14と、結像された画像を電気信号に変換し、デジタル信号に変換する第1のフロントエンド部15と、画像信号の信号処理を行うDSPを備えた信号処理部17と、CPUを備えた中央制御装置18と、RAM部19と、ROM部20と、OSD表示を制御するディスプレイコントロール部21と、液晶画面である表示器に相当するLCD22と、メモリーカード23を制御するメモリーインターフェイス部24と、中央制御装置18により制御され第1のCCD部14で取り込む映像のクロックを生成するタイミングジェネレータ25と、中央制御装置18により制御され第1のCCD部14で取り込む映像の同期を取る垂直ドライバー26と、中央制御装置18により制御され、第1のレンズ部11と、第1のアイリス13を制御するレンズ/アイリスドライバー27と、電源制御部28と、温度センサー29と、釦及びスイッチからなる外部操作部30と、第1のネットワークインターフェイス部31と、第2のネットワークインターフェイス部32と、を備え、加えて更に、撮影者の顔面を撮像する第2のレンズ部33、第2のシャッタ34、第2のアイリス35を介して撮像素子に結像させるための第2のCCD部36と、第2のCCD部36に結像された画像をデジタル信号に変換する第2のフロントエンド部37と、からなり、第2のフロントエンド部37で変換された信号は信号処理部17に送られ、被写体に対する瞳孔の位置を検出して目の注視点を検出する処理が行われる。
【0011】
このうち、第1のレンズ部11、第1のシャッタ12、第1のフォーカス/アイリス13を介して撮像素子に結像させるための第1のCCD部14、第1のフロントエンド部15が第1の撮像手段16を形成し、撮影者の顔面を撮像する第2のレンズ部33、第2のシャッタ34、第2のアイリス35を介して撮像素子に結像させるための第2のCCD部36と、第2のCCD部36に結像された画像をデジタル信号に変換する第2のフロントエンド部37が第2の撮像手段38を形成する。
そして、中央制御装置18、RAM部19、ROM部20、ディスプレイコントロール部21、メモリーインターフェイス部24、信号処理部17、第1のネットワークインターフェイス部31、第2のネットワークインターフェイス部32がバスライン39に接続され、中央制御装置18により制御される構成になっている。
【0012】
信号処理部17は、第1の撮像手段16で得られた映像信号から輝度を検出すると共に第2の撮像手段38で撮像した目の情報から撮影者の目の注視点を検出する注視点検出手段を備え、SDRAMコントローラ40を介してSDRAMメモリ41に輝度の情報及び注視点の情報を蓄積する。
【0013】
中央制御装置18は、上記の信号処理部17で得られた注視点の情報やキャリブレーションされた情報等から第1のフォーカス/アイリス13を制御してフォーカスを追従させるように制御したり、その他、LCD22に各種操作モードを所定のキャラクターで表示させる操作モード表示手段を備え、信号処理部17の注視点検出手段で検出された注視点の位置情報に基づいて、何れかのキャラクターを注視していることが検出されたとき、対応した操作モードにするように制御する。
【0014】
このような構成からなる撮像装置における動作について、以下、説明する。
先ず、実際に撮影者の注視点を検出する手法について、図10に示すフローチャートを参照して、以下説明する。
先ず、ユーザが外部操作部30の本スイッチをオンにする(ステップST11)。その結果を中央制御装置18が受理すると、第2のCCD部36と第2のフロントエンド部37に対して電源制御部28を制御して、電源を供給し、結像を開始する(ステップST12)。
【0015】
被写体を向いた第1のCCD部14より第1のフロントエンド部15でデジタル信号とされた画像情報を信号処理部17に入力し、輝度を算出する(ステップST13)。
【0016】
それと同時に、撮影者に向いた第2のCCD部36は、撮影者の画像、特に顔面の画像を結像し、そのアナログデータを第2のCCD部36に直結した第2のフロントエンド部37で、デジタル信号にし、その情報を信号処理部17に送る(ステップST14)。
信号処理部17では、第2のフロントエンド部37より入力されたデジタル信号をSDRAMコントローラ40を介してSDRAMメモリ41に貼付け格納する(ステップST15)。
【0017】
中央制御装置18では、図2に示すように、SDRAMメモリ41に格納された顔面の情報から先鋭度と肌色領域検出を行い、顔を特定し、その後、白情報のある領域を検出する(ステップST15)。
そして、図3に示すように、検出された白情報の領域からその縦横の範囲を決定し、その範囲の最大最小点から伸ばした直線上で縦横が重なる部分の領域ZをSDRAMメモリ41上の本画像から抜き出し、別のメモリエリアに格納する(ステップST16、ST17、ST18)。
【0018】
格納された領域から実際の瞳孔の大きさを検出する方法は、色差からと二値化からがあるが、今回は二値化の方法で説明する。
人間の目の領域は、白、虹彩、瞳孔で濃淡が異なる。中央制御装置18では、図4に示すように、この濃淡を正確に検知するため、格納された領域に対して、ステップ毎に二値化の閾値を変化させる(ステップST19)。
【0019】
閾値を変化させ、二値化を行った後、先鋭度を検出して、格納された領域内における最小の円周の先鋭度を算出し、その幅、最大の円周の先鋭度の白の部分A11、A12、その次の虹彩の部分の円周の幅A21、A22、瞳孔の外周の幅A31、A32を決定する(ステップST20)。
上記の閾値では、A11〜A32までの情報が特定できない場合は、再度閾値をインクリメントかデクリメントし、再度、同様の処理を行う(ステップST21)。
【0020】
また、瞳孔の外周の幅A31、A32の座標情報より、(A31+A32)/2で、実際の瞳孔の注視点である中心点座標P1が求められる(ステップST22)。
【0021】
次に、中心点座標P1については、後述するキャリブレーションの結果を使用して位置補正が行われる(ステップST23)。
【0022】
そして、この補正された中心点座標P1が前の状態から極端に移動や閾値を超えていない場合には、中心点座標P1の結果から位置キャラクター表示を生成し、ディスプレイコントロール部21を経由して表示器であるLCD22に表示する(ステップST24、ST25)。
【0023】
キャリブレーションは、目の注視点とLCD22の表示領域との関係を関連付けするもので、キャリブレーション時は、図6及び図7に示すように、中心に指標(Po(127、127))とLCD22の四隅に対してキャラクタ(Py(0、255)、Px(255、0))を表示し、撮影者はそれを注目してもらうことで、画面中心時の瞳孔中心基準座標(Po(0、0))と四隅の座標が求められる。このキャリブレーションについては後述する。
【0024】
そして、中心点を(0.0)として、各四隅はそこからの規定のオフセット値として算出する。その結果は、中央制御装置18内に保持する。記録情報は、EEPROMといったメモリに保存することも可能である。
【0025】
次に、撮影者の瞳孔の位置が変化した場合は、図5に示すように、上述の図4で示した処理と同じく、人間の目の領域は、白、虹彩、瞳孔で濃淡が異なる。中央制御装置18では、この濃淡を正確に検知するため、格納された領域に対して、ステップ毎に二値化の閾値を変化させる。閾値を変化させ、二値化を行った後、先鋭度を検出して、格納された領域内における最小の円周の先鋭度を算出し、その幅、最大の円周の先鋭度の白の部分A11、A12、その次の虹彩の部分の円周の幅A21、A22、瞳孔の外周の幅A31、A32を決定することで、移動した瞳孔の中心点座標P2が求められる。中心点座標P2を検出時、抜き出した指定領域が、極端にずれている場合は、直前の抜き出し領域をZ(図3参照)と比較し、位置補正をかけた後で最終的な中心点座標P2とする。
【0026】
中心点は、図7に示すように、キャリブレーションした中心位置との比率で、画面内の移動位置を決定する。ここで、中心点座標P2の情報がキャリブレーションした、四隅のオフセット値を超えていた場合、LCD22上の位置キャラクター表示は、直前の位置のままとする。
範囲内であれば、図8に示すように、中央制御装置では中心点座標P2の位置にキャラクター表示(P1(10、−20))を生成し、ディスプレイコントロール部21を経由して、LCD22に表示する。
もし、その座標位置が、機能をオンするキャラクター表示の領域内であれば、中央制御装置18では、カウントを開始する。中央制御装置18では、カウントをデクリメントし、零になった時点でもその領域内に注視点がある場合は、領域内の機能をオンとして、設定などを変更させる。
【0027】
この方法を利用して、一定の領域に対してフォーカスを合わせることが可能なのは自明である。即ち、LCD22に撮像画像が表示されているときに、注視点で決定された特定領域のフォーカシングをする。このようにすることで、例えば、被写体の遠望の位置を注視点にすると、その遠望の領域にピント合わせがされる。
この点については後述する。
又、ユーザがLCD22をオフにした場合は、それを中央制御装置18で判断し、撮影者を撮像する第2のCCD部36と第2のフロントエンド部37の電源供給を停止或いは省電力モードに移行させる。
【0028】
ユーザ操作により、LCD22が再びオンになったことを、中央制御装置18が検知した場合、第2のCCD部36と第2のフロントエンド部37の電源供給を元に戻し、再びスイッチがオンであれば、上記処理を再開する。
【0029】
次に、キャリブレーションについて、図11に示すフローチャートを参照して説明する。
先ず、注視点入力のスイッチがオンされると、LCD22にキャリブレーションキャラクターが表示される(ステップST31、ST32)。
次に、上記図10のフローチャートで説明した注視点の処理が開始され、カウンターのデクリメントが開始され、設定位置はキャラクターの状態を変化させることでユーザに知らせる(ステップST33、ST34)。
【0030】
そして、カウンターが零でないときには一定間隔でカウンターのデクリメントを行い、カウンターが零になるまで行う(ステップST35、ST36)。
【0031】
カウンターが零になると、次に注視点の処理結果を指定位置と対応させて登録する(ステップST37)。
【0032】
次のキャリブレーション位置がある場合には、カウンターをプリセットし、上記ステップST34〜ST37の注視点処理結果を指定位置と対応させて登録する(ステップST38、ST39)。
【0033】
次に、キャリブレーション位置がない場合には、完了表示した後に、通常表示に戻る(ステップST40)。
【0034】
このようにしてキャリブレーションを行うわけであるが、それは、例えば、図9に示すように、センターの位置がLCDでは(127、127)であるのに対してユーザの位置は(30、30)、レフトトップの位置がLCDでは(0、255)であるのに対してユーザの位置は(20、40)、ライトトップの位置がLCDでは(255、255)であるのに対して、ユーザの位置は(40、40)、レフトボトムの位置がLCDでは(0、0)であるのに対して、ユーザの位置は(20、20)、ライトボトムの位置がLCDでは(0、255)であるのに対して、ユーザの位置は(40、20)であるように対応付けできるのである。
【0035】
次に、上記注視点を得ることで、撮像画像のフォーカスを行うことについて、図12に示すフローチャートを参照して説明する。
先ず、注視点入力するためのスイッチをオンにし、カウンターをリセットして注視点の処理を開始する(ステップST41、ST42)。
【0036】
そして、指定領域に注視点がきているかどうかを確認する(ステップST43)。
【0037】
指定領域に注視点が存在しているときには、カウンターのデクリメントを開始する(ステップST44)。
【0038】
カウンターが零でないときには、一定間隔でカウンターをデクリメントする(ステップST45、ST46)。
【0039】
カウンターが零であるときに、いまだ注視点が指定領域に存在しているかを調べる(ステップST47)。
【0040】
指定領域に注視点が存在しているときには、指定領域に割り当てられている処理、即ち、指定領域のフォーカスを行う処理を実行する(ステップST48)。
【0041】
以上のように、本発明の撮像装置では、被写体を撮像する第1の撮像手段16とは別に、撮影者の顔面、特に目が映る程度の第2の撮像手段38を持ち、そこより光電変換された信号から、撮影者の顔情報より瞳孔の位置を検出し、その結果より目の注視点を算出し、注視点をLCD22に表示させることにより、ユーザに対してボタンを使用しないが、簡単に操作が可能な入力方法を提供できるのである。
又、目の位置とLCD22の表示領域との関連性を持たせる、所謂、キャリブレーションを行うことで、ユーザの目の移動範囲に対しても汎用性を持たせられる。
又、上記入力方法でLCD22上のキャラクタを見ることにより、設定等が変更できるので、ボタンやスイッチが削減でき、更なる小型化が可能になる。
また、従来のような電子ビューファインダーを覗き込む必要性がなくなるため、小型化と汎用的な視線入力デバイスを提供することができる。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明の撮像装置は、被写体を撮像する第1の撮像手段の他に撮影者の顔面、特に目を撮像する第2の撮像手段を備え、この第2の撮像手段で撮像した目の瞳孔の位置である注視点からLCDに表示されている撮像画像の撮像機能の設定をするようにしたことで、撮影者の目により様々な撮影の条件を設定変更することができるようになり、釦やスイッチといった操作部材を省くことができ、装置自体のコンパクト化及び小型化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る撮像装置にブロック図である。
【図2】同、第2の撮像手段で撮像した撮影者の顔の部分を表示部の撮像画面上に表示した説明図である。
【図3】同、目の白の部分、虹彩、瞳孔の部分を抽出した様子を示した説明図である。
【図4】同、目の瞳孔が移動した様子を示した説明図である。
【図5】同、表示部のLCDの領域と目の動き具合の関連性を示すキャリブレーションの様子を示した説明図である。
【図6】同、LCDの表示領域と目との関連性を示した説明図である。
【図7】同、LCDの表示領域と目との関連性を示した説明図である。
【図8】同、キャリブレーションしたLCDの位置と目の位置との関係を示した表である。
【図9】同、キャリブレーションのデータのイメージを示した表である。
【図10】同、注視点入力のためのフローチャートである。
【図11】同、注視点入力におけるキャリブレーションのフローチャートである。
【図12】同、注視点入力におけるフオーカス処理のフローチャートである。
【符号の説明】
11;第1のレンズ部、12;第1のシャッタ、13;第1のアイリス、14;第1のCCD部、15;第1のフロントエンド部、16;第1の撮像手段、17;信号処理部、18;中央制御装置、19;RAM部、20;ROM部、21;ディスプレイコントロール部、22;LCD、23;メモリーカード、24;メモリーインターフェイス部、25;タイミングジェネレータ、26;垂直ドライバ、27;レンズ/アイリスドライバ、28;電源制御部、29;温度センサー、30;外部操作部、31;第1のネットワークインターフェイス部、32;第2のネットワークインターフェイス部、33;第2のレンズ部、34;第第2のシャッタ、35;第2のアイリス、36;第2のCCD部、37;第2のフロントエンド部、38;第2の撮像手段、39;バスライン、40;SDRAMコントローラ、41;SDRAMメモリ。

Claims (12)

  1. 被写体を撮像する第1の撮像手段と、前記第1の撮像手段で撮像する画像が表示される表示器と、前記表示器をみている撮影者の目を撮像する第2の撮像手段と、前記第2の撮像手段で撮像した目の情報から撮影者の目の注視点を検出する注視点検出手段と、を備え、
    前記注視点検出手段で検出された注視点の位置情報に基づいて、被写体の撮像機能を設定するようにしたことを特徴とする撮像装置。
  2. 前記注視点の位置情報は、前記表示器の指定された位置をみて算出された注視点を表示器の表示領域に位置合わせるキャリブレーションによる情報であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記撮影者の注視点の位置情報は、前記表示器に表示するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  4. 前記注視点検出手段で検出された注視点の位置情報に基づく被写体の撮像機能の設定は、前記表示器で注視された表示領域に対してフォーカスを追従させることである請求項1に記載の撮像装置。
  5. 前記表示器を撮影者がみていないときは、前記撮像機能の設定を停止させるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  6. 前記撮像機能の設定の停止は、前記第2の撮像手段の電源供給を停止又は省電力モードにすることである請求項5に記載の撮像装置。
  7. 被写体を撮像する第1の撮像手段と、前記第1の撮像手段で撮像する画像が表示される表示器と、前記表示器に各種操作モードを所定のキャラクターで表示させる操作モード表示手段と、前記表示器をみている撮影者の目を撮像する第2の撮像手段と、前記第2の撮像手段により撮像した目の情報から撮影者の目の注視点を検出する注視点検出手段と、を備え、
    前記注視点検出手段で検出された注視点の位置情報に基づいて、何れかの前記キャラクターを注視していることが検出されたとき、対応した操作モードにするようにしたことを特徴とする撮像装置。
  8. 前記注視点の位置情報は、前記表示器の指定された位置をみて算出された注視点を表示器の表示領域に位置合わせるキャリブレーションによる情報であることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
  9. 前記撮影者の注視点の位置情報は、前記表示器に表示するようにしたことを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
  10. 前記注視点検出手段で検出された注視点の位置情報が、表示器に表示されている画像の領域であるときに、該表示器で注視された表示領域に対してフォーカスを追従させるようにしたことを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
  11. 前記表示器を撮影者がみていないときは、前記第2の撮像手段の機能を停止させるようにしたことを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
  12. 前記第2の撮像手段の機能を停止させることは、前記第2の撮像手段の電源供給を停止又は省電力モードにすることである請求項11に記載の撮像装置。
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