JP2005175952A - カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 下向き、上向きの姿勢における姿勢検知手段の不具合の解消。
【解決手段】傾斜角度検出手段の検出した傾斜角度が第１の傾斜角度範囲にある場合は傾斜角度検出手段の検出結果を用いて姿勢検出を行い、傾斜角度検出手段の検出した傾斜角度が第２の傾斜角度範囲にある場合は第１の傾斜角度範囲の傾斜角度検出手段の検出結果と第２の傾斜角度範囲のロール回転角度検出手段の検出するロール回転角度を用いて姿勢検出を行う姿勢検出装置を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、姿勢検出装置を有するカメラ及びカメラシステムに関するものであり、詳しくは重力を用いた姿勢検知手段の不具合の解消に関するものである。

従来、特許文献１に記載のようなカメラの姿勢を検知する姿勢検知手段を有するカメラが提案され、姿勢検知手段を用いたカメラでは通常、加速度検出手段などによって重力の方向を求めカメラの姿勢検知を行っている。

また、特許文献２に示されたスチルビデオカメラでは、姿勢検出手段を用いて画像に撮影時のカメラの姿勢情報を付加して記録し、撮影時の姿勢で画像の再生を可能とする技術が開示されている。
特公昭６１−５６４９２号公報 特開平０７−７５０４８号公報

しかしながら、このような重力を用いてカメラの姿勢を検知する姿勢検出装置を有する従来のカメラでは、下向き、上向きにカメラを向けた場合、重力の方向とユーザーの縦横の感覚に乖離が発生する。

例えば、ユーザーが意図的に真下に向けて正位置で構えている場合でもカメラは真下から微妙に縦に傾いている場合がある。そのため従来の姿勢検出装置を用いたカメラではユーザーの意図に反して縦位置に構えていると判断してしまう。

つまり真下と真上では重力とユーザーの意図するカメラの姿勢の関係が崩れるため、姿勢の判定が出来ない問題を有する。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、下向き、上向きの姿勢における姿勢検知手段の不具合が解消されるカメラを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明では、以下の構成を採用している。

即ち、請求項１記載のカメラは、重力加速度の方向を検出する傾斜角度検出手段と、ロール回転角度を検出するロール回転角度検出手段を有する姿勢検出装置を有するカメラにおいて、傾斜角度検出手段の検出した傾斜角度が第１の傾斜角度範囲にある場合は傾斜角度検出手段の検出結果を用いて姿勢検出を行い、傾斜角度検出手段の検出した傾斜角度が第２の傾斜角度範囲にある場合は第１の傾斜角度範囲の傾斜角度検出手段の検出結果と第２の傾斜角度範囲のロール回転角度検出手段の検出するロール回転角度を用いて姿勢検出を行う姿勢検出装置を有する。

また、請求項２に記載のカメラは、請求項１に記載の姿勢検出装置を前提として、前記傾斜角度検出手段は真上を天頂方向にとった地球に固定される極座標系において天頂方向とカメラの光軸の成す天頂傾斜角度を検出する天頂傾斜角度検知手段乃至、光軸に直交しカメラに固定される平面に投影された重力の方向であるロール傾斜角度を検知するロール傾斜角度検知手段で構成される。

また、請求項３に記載のカメラは、請求項１又は２記載の姿勢検出装置を前提として、前記ロール回転角度検出手段はロール方向の角速度もしくは角加速度、複数の位置の加速度の差からロール回転角度を検出する。

また、請求項４に記載のカメラは、請求項１〜３いずれか記載の姿勢検出装置を前提として、第２の傾斜角度範囲は第１の傾斜角度境界に囲まれ真下を含む範囲乃至第２の傾斜角度境界に囲まれ真上を含む範囲であり、第２の傾斜角度範囲以外が第１の傾斜角度範囲である。

また、請求項５に記載のカメラは、請求項１〜４いずれか記載の姿勢検出装置を前提として、真上を天頂方向にとった地球に固定される極座標系において天頂方向とカメラの光軸の成す角度である天頂傾斜角度を真上を０度、水平を９０度、真下を１８０度、としたときに第１の傾斜角度境界は１７５度から１２０度までの範囲内にあり、第２の傾斜角度境界は５度から６０度までの範囲内にある。

また、請求項６に記載のカメラは、請求項１〜５いずれか記載の姿勢検出装置を前提として、第２の傾斜角度範囲は撮影者がカメラの姿勢を下向き乃至上向きと判断する範囲である。

また、請求項７に記載のカメラは、請求項１〜６いずれか記載の姿勢検出装置を前提として、傾斜角度検出手段の検出した傾斜角度が第２の傾斜角度範囲にある場合は、第１の傾斜角度範囲において傾斜角度検出手段の検出したロール傾斜角度に第２の傾斜角度範囲でロール回転角度検出手段の検出したロール回転角度を加減算した結果を用いて姿勢の判定を行う。

本発明によれば、重力の方向とユーザーの縦横の感覚に乖離が発生する下向き、上向きにカメラを向けた場合でも、ユーザーの意図に沿った姿勢検知が可能となる。

以下に本発明の実施例について説明する。

以下に、本発明の第１の実施例を図１〜図５に基づいて説明する。

図１は構成ブロック図、図２はカメラの姿勢と天頂傾斜角度の関係を示した図、
図３は天頂傾斜角度９０°におけるカメラのロール方向のカメラの姿勢とロール傾斜角度を示した図、図４はロール姿勢角度と姿勢検知手段の判定するカメラの姿勢の関係を示した図、図５は姿勢検出装置のシーケンスを示すフローチャートである。

本実施例では、傾斜角度検出手段１５で検出された重力に対するカメラの姿勢を傾斜角度検出手段、回転角度検出手段を用いて検出した相対回転量を回転角度とし、上記傾斜角度と回転角度から演算する撮影者に対するカメラの姿勢を表す角度を姿勢角度と標記して区別する。

また、本実施例は、カメラ側の座標系と地球側（撮影者）の座標系の相対関係を簡単に記述するにために、天頂傾斜角度は地球に固定される極座標を、ロール傾斜角度とロール回転角度、ロール姿勢角度はカメラに固定された直交座標を用いているが、等価の異なる表記で記載しても問題ない。

図１〜図５において、１はカメラ本体、カメラ本体１に固定された直交座標系においてｘはカメラ本体１の水平軸、ｙはカメラ本体１の垂直軸、ｚはカメラ本体１の光軸である。

２は不図示のレンズ、撮像素子などからなる鏡筒、３はファインダ、４はレリーズスイッチ、５はモードスイッチ、６はストロボ、７は天頂方向に真上をとった地球に固定される極座標系において天頂方向と光軸ｘの成す角度である天頂傾斜角度２０θを検出する天頂傾斜角度検出手段、８はカメラ本体１に固定された直交座標系のｘｙ平面に投影された重力の方向であるロール傾斜角度２０ｒを検出するロール傾斜角度検知手段であり、天頂傾斜角度検出手段７、ロール傾斜角度検知手段８で傾斜角度検出手段１５を構成する。

９は光軸ｚ周りのロール方向の角速度検出手段もしくは角加速度検出手段であり、バンドパスフィルタ及び積分器からなる角度演算手段１０とともに、ロール回転角度２１ｒを検出するロール回転角度検出手段１６を構成する。

１１は鏡筒２からの画像アナログ信号をデジタル変換するＣＤＳＡＤ、１２はカメラの制御を行うマイコン、１３は画像データ等を記録するメモリ、１４は画像データを保存するメモリーカードであり、公知のデジタルカメラとして機能する。

２０θは天頂傾斜角度、２０ｒはロール傾斜角度、２１ｐはピッチ回転角度、２１ｙはヨー回転角度、２１ｒはロール回転角度、２２ｒは撮影者に対するカメラの姿勢を示すロール姿勢角度である。

図２は天頂方向に真上をとった地上に固定される極座標系において、カメラの姿勢と天頂方向と光軸ｘの成す角度である天頂傾斜角度２０θの関係を示した図である。

２３は第１の天頂傾斜角度範囲、２４は第２の天頂傾斜角度範囲、２５は第１の天頂傾斜角度範囲２３と第２の天頂傾斜角度範囲２４のカメラ下向きの境界にあたる第１の天頂傾斜角度境界、２６は第１の天頂傾斜角度範囲２３と第２の天頂傾斜角度範囲２４のカメラ上向きの境界にあたる第２の天頂傾斜角度境界である。

本実施例では真上を天頂傾斜角度２０θの０度、水平を天頂傾斜角度２０θの９０度、真下を天頂傾斜角度２０θの１８０度とした座標系で、第１の天頂傾斜角度境界２５を１５０°、第２の天頂傾斜角度境界２６を３０°とし、第１の天頂傾斜角度境界２５に囲まれ真下（１８０°）を含む範囲と第２の天頂傾斜角度境界２６に囲まれ真上（０°）を含む範囲を第２の天頂傾斜角度範囲２４とし、それ以外を第１の天頂傾斜角度範囲２３としている。

重力の方向とユーザーの縦横感覚の関係が製品の形態や環境、個人差等で異なるので、第１の天頂傾斜角度境界と第２の天頂傾斜角度境界はそれぞれの状況に合わせて値を決定する。

図３は天頂傾斜角度２０θが９０°におけるロール傾斜角度２０ｒとカメラの姿勢と示している。ロール傾斜角度２０ｒは正位置を０°とし、光軸ｚに対し右ネジの方向にカメラを回転させたときに角度が減少する。すなわちストロボ上側縦位置がロール傾斜角度−９０°、ストロボ下側縦位置がロール傾斜角度９０°、逆位置は±１８０°である。

撮影者に対するカメラ姿勢を求めるために演算されるロール姿勢角度２２ｒと姿勢検知手段の判定するカメラの姿勢の関係を図４に示す。

２７はロール角の第１のロール姿勢角度範囲（−４５°から４５°）、２８は第２のロール姿勢角度範囲（−１３５°から−４５°）、２９は第３のロール姿勢角度範囲（４５°から１３５°）、３０は第４のロール姿勢角度範囲（−１８０°から−１３５°、１３５°から１８０°）、である。

ロール姿勢角度２２ｒが第１のロール姿勢角度範囲２７である場合は正位置、第２のロール姿勢角度範囲２８をストロボ上側縦位置、第３のロール姿勢角度範囲２９をストロボ下側縦位置、第４のロール姿勢角度範囲３０を逆位置、と判断する。

上記構成の姿勢検出装置を有するカメラにおいて、ロール姿勢角度２２ｒを求める姿勢検出のシーケンスを図５に示す。

始めに天頂傾斜角度検出手段７で天頂傾斜角度２０θを検出し（Ｓ１）、天頂傾斜角度２０θが第１の天頂傾斜角度範囲２３にあるかを判定する（Ｓ２）。第１の天頂傾斜角度範囲２３の場合はロール傾斜角度検出手段８でロール傾斜角度２０ｒを検出し（Ｓ３）、ロール姿勢角度２２ｒに検出したロール傾斜角度２０ｒを代入し、ロール姿勢角度２２ｒをメモリに保存し姿勢検出を終了する。

ステップ２（Ｓ２）で天頂傾斜角度検出手段７で検出した天頂傾斜角度２０θが第１の天頂傾斜角度範囲２３でない場合（第２の天頂傾斜角度範囲２４の場合）は、ロール回転角度検出手段９でロール回転角度２１ｒを検出し（Ｓ５）、メモリから読み出したロール姿勢角度２２ｒ（Ｓ６）にロール回転角度２１ｒを加減算する（Ｓ７）。演算結果のロール姿勢角度２２ｒをメモリに保存し（Ｓ８）、姿勢検出を終了する。

姿勢検出はインターバルタイマーによって一定間隔で繰り返し行われ、ロール姿勢角度２２ｒは逐次更新される。マイコン１２は、ユーザーがレリーズを押したときなど、必要に応じてロール姿勢角度２２ｒを基に、図４のロール姿勢角度２２ｒと姿勢検知手段の判定するカメラの姿勢の関係からカメラの姿勢判定を行う。

次に本実施例のカメラを正位置から真下にカメラを向け、真下のままストロボ上側縦位置に回転する動作の場合の動作を示す。

最初天頂傾斜角度２０θは９０°から増加し、天頂傾斜角度２０θが第１の天頂傾斜角度境界２５に達するまでインターバルタイマーによって図５の姿勢検出のステップ１（Ｓ１）からステップ４（Ｓ４）のシーケンスが繰り返され、ロール姿勢角度２２ｒにはロール傾斜角度検出手段８で検知したロール傾斜角度２０ｒの値が代入されメモリに保存される。この場合、正位置のままの姿勢で真下に天頂傾斜角度が変化するので、検出されるロール傾斜角度２０ｒとロール傾斜角度２０ｒが代入されるロール姿勢角度２２ｒは０°である。

天頂傾斜角度２０θが第１の天頂傾斜角度境界２５に達すると、図５の姿勢検出のシーケンスはステップ５（Ｓ５）からステップ８（Ｓ８）のシーケンスの繰り返しを始める。ロール姿勢角度２２ｒは天頂傾斜角度２０θが第１の天頂傾斜角度境界２５に達する直前の０°を初期値として、第２の天頂傾斜角度範囲２４内でロール回転角度検出手段９で検出したロール回転角度２１ｒを加減算する。正位置のままで真下に向けるので加算されるロール回転角度２１ｒは０°、演算結果のロール姿勢角度２２ｒも０°のままメモリに保存される。

続けて真下で撮影者に対してカメラをストロボ上側縦位置にロール回転を始めると、光
軸ｚに対し右ネジの方向に回転するのでマイナスのロール回転角度２１ｒが検出され、図５シーケンスのステップ７（Ｓ７）で演算されるロール姿勢角度２２ｒも減少し、カメラの姿勢がストロボ上側縦位置に達した時点でロール姿勢角度２２ｒは−９０°になる。ロール姿勢角度２２ｒが−９０の状態は図４で第２のロール姿勢角度範囲２８なので、カメラの姿勢が撮影者に対してストロボ上側縦位置であることを検知できる。

次に本実施例のカメラを天頂傾斜角度２０θが９０°、ストロボ下側縦位置（ロール傾斜角度２０ｒが９０°）から真上にカメラを向け、真上のまま撮影者に対し正位置の姿勢に回転する動作の場合の動作を示す。

最初天頂傾斜角度２０θは９０°から減少し、天頂傾斜角度２０θが第２の天頂傾斜角度境界２６に達するまでインターバルタイマーによって図５の姿勢検出のステップ１（Ｓ１）からステップ４（Ｓ４）のシーケンスが繰り返され、ロール姿勢角度２２ｒにはロール傾斜角度検出手段８で検知したロール傾斜角度２０ｒの値が代入されメモリに保存される。この場合、ストロボ下側縦位置のままの姿勢で真上に天頂傾斜角度２０θが変化するのでロール傾斜角度２０ｒは９０°が検出され、ロール傾斜角度２０ｒが代入されるロール姿勢角度２２ｒも９０°である。

天頂傾斜角度２０θが第２の天頂傾斜角度境界２６に達すると、図５の姿勢検出のシーケンスはステップ５（Ｓ５）からステップ８（Ｓ８）繰り返しを始める。ロール姿勢角度２２ｒは天頂傾斜角度２０θが第２の天頂傾斜角度境界２６に達する直前の９０°を初期値として、第２の天頂傾斜角度範囲２４内でロール回転角度検出手段９で検出したロール回転角度２１ｒを加減算する。ストロボ下側縦位置のままで真上に向けるので光軸ｚ回りの回転は無く加算されるロール回転角度２１ｒは０°、演算結果のロール姿勢角度２２ｒは９０°のままメモリに保存される。

続けて真上で撮影者に対してカメラを撮影者に対して正位置の向きにロール回転を始めると、光軸ｚに対し右ネジの方向に回転するのでマイナスのロール回転角度２１ｒが検出され、図５シーケンスのステップ７（Ｓ７）で演算されるロール姿勢角度２２ｒも減少し、カメラの姿勢が正位置に達した時点でロール姿勢角度２２ｒは０°になる。ロール姿勢角度２２ｒが０°は図４の第２のロール姿勢角度範囲２７なのでカメラの姿勢が撮影者に対して正位置の向きであることを検知可能となる。

その他の姿勢でも、天頂傾斜角度２０θが第２の天頂傾斜角度範囲２４に入る直前のロール姿勢角度２２ｒを初期値としてロール回転角度検出手段９で検出したロール回転角度２１ｒを加減算することでピッチ角に拠らず下向きと上向きにカメラを向けた場合でも姿勢検知が可能となる。

したがって、姿勢検出手段を用いることで、画像に撮影時のカメラの姿勢情報を付加して記録し、別な装置で画像の再生を行う場合でも撮影者の意図した姿勢での再生が可能となる。

本発明に係る第１の実施例のカメラの構成ブロック図である。 本発明に係る第１の実施例のカメラの姿勢と天頂傾斜角度を示した図である。 本発明に係る第１の実施例の天頂傾斜角度９０°におけるカメラのロール方向のカメラの姿勢とロール傾斜角度を示した図である。 本発明に係る第１の実施例のロール姿勢角度と姿勢検知手段の判定するカメラの姿勢の関係を示した図 本発明に係る第１の実施例の姿勢検出のシーケンスを示すフローチャートである。

符号の説明

この発明の主要な構成要件の符号を説明してください。
１ カメラ本体
２ 鏡筒
３ ファインダ
４ レリーズスイッチ
５ モードスイッチ
６ ストロボ
７ 天頂傾斜角度検出手段
８ ロール傾斜角度検出手段
９ ロール方向の角速度検出手段もしくは角加速度検出手段
１０ 角度演算手段
１１ ＣＤＳＡＤ
１２ マイコン
１３ メモリ
１４ メモリーカード
１５ 検出手段
１６ ロール回転角度検出手段
２０θ 天頂傾斜角度
２０ｒ ロール傾斜角度
２１ｐ ピッチ回転角度
２１ｙ ヨー回転角度
２１ｒ ロール回転角度
２２ｒ ロール姿勢角度
２３ 第１の天頂傾斜角度範囲
２４ 第２の天頂傾斜角度範囲
２５ 第１の天頂傾斜角度境界
２６ 第２の天頂傾斜角度境界
２７ 第１のロール姿勢角度範囲
２８ 第２のロール姿勢角度範囲
２９ 第３のロール姿勢角度範囲
３０ 第４のロール姿勢角度範囲
ｘ カメラ本体の水平軸
ｙ カメラ本体の垂直軸
ｚ カメラ本体の光軸

Claims (7)

1. 重力加速度の方向を検出する傾斜角度検出手段と、ロール回転角度を検出するロール回転角度検出手段を有する姿勢検出装置を有するカメラにおいて、
   前記傾斜角度検出手段の検出した傾斜角度が第１の傾斜角度範囲にある場合は傾斜角度検出手段の検出結果を用いて姿勢検出を行い、傾斜角度検出手段の検出した傾斜角度が第２の傾斜角度範囲にある場合は第１の傾斜角度範囲の傾斜角度検出手段の検出結果と第２の傾斜角度範囲のロール回転角度検出手段の検出するロール回転角度を用いて姿勢検出を行う姿勢検出装置を有することを特徴とするカメラ。
2. 請求項１記載のカメラにおいて、前記傾斜角度検出手段は、真上を天頂方向にとった地球に固定される極座標系において天頂方向とカメラの光軸の成す天頂傾斜角度を検出する天頂傾斜角度検知手段乃至、光軸に直交しカメラに固定される平面に投影された重力の方向であるロール傾斜角度を検知するロール傾斜角度検知手段、で構成されることを特徴とするカメラ及びカメラシステム
3. 請求項１又は２記載のカメラにおいて、前記ロール回転角度検出手段はロール方向の角速度もしくは角加速度、複数の位置の加速度の差からロール回転角度を検出することを特徴とするカメラ。
4. 請求項１〜３いずれか記載のカメラにおいて、第２の傾斜角度範囲は第１の傾斜角度境界に囲まれ真下を含む範囲乃至第２の傾斜角度境界に囲まれ真上を含む範囲であり、第２の傾斜角度範囲以外が第１の傾斜角度範囲であることを特徴とするカメラ。
5. 請求項１〜４いずれか記載のカメラにおいて、真上を天頂方向にとった地球に固定される極座標系において天頂方向とカメラの光軸の成す角度である天頂傾斜角度を真上を０度、水平を９０度、真下を１８０度、としたときに、第１の傾斜角度境界は１７５度から１２０度までの範囲内にあり、第２の傾斜角度境界は５度から６０度までの範囲内にあることを特徴とするカメラ。
6. 請求項１〜５いずれか記載のカメラにおいて、第２の傾斜角度範囲は撮影者がカメラの姿勢を下向き乃至上向きと判断する範囲であることを特徴とするカメラ。
7. 請求項１〜６いずれか記載のカメラにおいて、傾斜角度検出手段の検出した傾斜角度が第２の傾斜角度範囲にある場合は、第１の傾斜角度範囲において傾斜角度検出手段の検出したロール傾斜角度に第２の傾斜角度範囲でロール回転角度検出手段の検出したロール回転角度を加減算した結果を用いて姿勢の判定を行うことを特徴とするカメラ。

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