JP2006080932A

JP2006080932A - 水平保持支援機能付き電子カメラ

Info

Publication number: JP2006080932A
Application number: JP2004263215A
Authority: JP
Inventors: Masaru Noda; 勝野田; Masakatsu Saito; 正勝斎藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2004-09-10
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】姿勢検出手段の検出値から傾斜角度を計算するプロセスを経ることなく水平撮
影を支援するのに好適な水平保持支援直線を表示でき、かつ、縦位置撮影時にも何らの切
り替えをも必要としない水平保持支援機能付き電子カメラの提供を目的とする。
【解決手段】第１検出軸がカメラのレンズ軸に直角でかつカメラの水平軸に平行で、第
２検出軸が垂直軸に平行に配置された加速度センサから成る姿勢検出手段と、該姿勢検出
手段の検出結果に応じてカメラの傾き具合を示すカメラ姿勢傾斜直線と、同じく撮影画像
の傾き具合を示す撮影画像水平直線とを表示させる水平保持支援直線表示制御手段とを備
え、
該水平保持支援直線表示制御手段は、表示画面の座標点を（ｈ，ｖ）で表現するとき、座
標点（ｈ＝第２検出軸の検出値，ｖ＝第１検出軸の検出値）と原点を通る直線をカメラ姿
勢傾斜直線として表示し、座標点（ｈ＝第２検出軸の検出値，ｖ＝第１検出軸の検出値を
正負反転した値）と原点を通る直線を撮影画像水平直線として表示するように制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、カメラを構えるときの水平保持を支援する機能が付いた電子カメラに関する
。

写真撮影やビデオ撮影においては、カメラを水平に保持して構えることが基本である。
しかし、撮影に熟練した人は別として、一般の未熟練者がカメラを手持ちして撮影する場
合には、水平度が不十分のままで撮影されていることが多い。これは、被写体にはっきり
した垂直や水平の基準となるものが含まれていないときに顕著である。

このような問題に対して、特開２００２−２７１６５４号公報には、撮影時にカメラを
水平に保持することができる撮影支援技術が開示されている。このカメラは姿勢検出手段
を有しており、この姿勢検出手段で検出したカメラの傾斜角度から撮影画像の水平線を計
算し、これを水平撮影補助線として撮影画像の表示画面に表示し、同時にカメラ自体の水
平基準線も表示して、この両者の線によりカメラの水平保持を支援するものである。

特開２００２−２７１６５４号

しかしながら、上記の技術では、まず、姿勢検出手段の検出値からカメラの傾斜角度を
計算し、更に、傾斜角度から水平撮影補助線の式を求めなければならないと言う煩雑な処
理が必要であり、ＣＰＵに対する負荷が重いという問題がある。また同文献においては、
縦位置撮影時には、水平基準線に代わって垂直基準線を表示することと水平撮影補助線を
垂直方向の撮影補助線に切り替えることが必要だと記載されている。

本発明はこのような事情を鑑みて成されたもので、姿勢検出手段の検出値から傾斜角度
を計算するプロセスを経ることなく水平撮影を支援するのに好適な水平保持支援直線を簡
単に表示させることができ、かつ、縦位置撮影時にも何らの切り替えをも必要としないと
言う利点を有する水平保持支援機能付き電子カメラを提供することを目的とする。

本発明の水平保持支援機能付き電子カメラは、撮像手段と、該撮像手段で撮像された画
像を表示する画像表示手段と、カメラの姿勢を検出する姿勢検出手段と、該画像表示手段
に、該姿勢検出手段の検出結果に応じてカメラ姿勢の傾き具合を示すカメラ姿勢傾斜直線
と、同じく該姿勢検出手段の検出結果に応じて撮影画像の傾き具合を示す撮影画像水平直
線とを表示させる水平保持支援直線表示制御手段とを備え、
該姿勢検出手段は、互いに直交する２以上の検出軸を有する加速度センサから成り、第
１の検出軸はカメラのレンズ軸に直角でかつカメラの水平軸に平行に配置され、第２の検
出軸はカメラのレンズ軸に直角でかつカメラの垂直軸に平行に配置され、
該水平保持支援直線表示制御手段は、該画像表示手段が表示する画面上の任意点を画面
中心を通る横軸Ｈと縦軸Ｖによる直交座標系の座標点（ｈ，ｖ）で表現するとき、座標点
（ｈ＝該第２の検出軸の検出値，ｖ＝該第１の検出軸の検出値）と原点を通る直線を前記
カメラ姿勢傾斜直線又は撮影画像水平直線の一方として表示するように制御し、座標点（
ｈ＝該第２の検出軸の検出値，ｖ＝該第１の検出軸の検出値を正負反転した値）と原点を
通る直線を該カメラ姿勢傾斜直線又は撮影画像水平直線の他方として表示するように制御
する。

該カメラ姿勢傾斜直線と該撮影画像水平直線が重なるようにカメラ姿勢を定めることで
、容易に該カメラの姿勢を水平に保持することが可能になる。また、カメラをレンズ軸回
りに９０度回転して縦位置撮影の姿勢にしたときは、画像表示手段の縦軸Ｖ上で２本の直
線が重なるが、画像表示手段はカメラ本体と一体になって９０度回転するのが普通である
から、撮影者にとっては画像表示手段の縦軸Ｖが撮影画像の水平線と同じく水平方向に見
えるので何らの不自然さはない。

本発明による水平保持支援機能付き電子カメラでは、姿勢検出手段である加速度センサ
の直交２軸の検出値の組み合わせだけで水平保持支援直線が通るべき座標を決めることが
できるので、水平保持支援直線を表示するための処理が簡単である。また、縦位置撮影時
においても、２本の水平保持支援直線が撮影画像の水平線位置で重なるので何らの切り替
えをすることなく横位置撮影時と全く代わらない感覚で撮影できると言う効果がある。

上述の本発明に係るさらに詳しい形態について、以下に説明する。

図１に本発明の第１の実施例の前面斜視図を示し、図２に同じく背面図を示す。本図に
おいて、１はカメラ本体、２はレンズ、２１はレンズ軸、３は姿勢検出手段としての加速
度センサ、４は画像表示手段、１０１はファインダー窓、１０２はシャッターボタン、１
０３は操作スイッチなどである。加速度センサ３は直交２軸形であり、第１検出軸（Ｘ軸
）３１はレンズ軸２１に直角かつカメラ本体の水平軸に平行に配置され、第２検出軸（Ｙ
軸）３２はレンズ軸２１に直角かつカメラ本体の垂直軸に平行に配置されている。検出軸
の矢印の向きは矢印の向きの加速度に対して正の検出値を出力することを意味し、同じく
重力加速度に対しては矢印が上向きの時に正の検出値を出力することを示す。カメラと検
出軸の向きの関係は図示された態様に限定されるものではないが、以下の説明は本図の態
様に沿って行う。また図３に本発明の第１の実施例の機能ブロック図を示す。図３におい
て、５は水平保持支援直線表示制御手段、１１は撮像装置、１２はＡ／Ｄ変換器、１２は
画像処理部、１４は画像圧縮部、１５は保存メモリなどである。被写体像はレンズ２を含
む撮像装置１１によって電気信号に変換され、画像処理部１３において画像信号が生成さ
れる。画像信号はシャッターボタンが押されたときに画像圧縮部１４においてデータ圧縮
された後、保存メモリに記録される。画像表示手段４は撮影画像を表示し撮影モニタの役
割を成す。姿勢検出手段３は重力加速度に対する検出値を出力し、水平保持支援直線表示
制御手段５は重力加速度に対する検出値に基づいた水平保持支援直線を画像表示手段４に
表示される撮影画像に重ねて表示すべく働く。

以下に、図４と図５を用いて本発明の第１の実施例の動作を説明する。図４は水平傾斜
検出の説明図で、カメラ姿勢が左に角度αだけ傾いている場合、即ち水平傾斜角がαの場
合を表示している。αはレンズ軸回りで水平から左に回転した角度を正に定義するものと
する。ベクトルＧは重力加速度ｇをレンズ軸に直交する平面上に射影した線分に相当し、
今、レンズ軸が水平を向いている（即ちあおり角がゼロ）ケースではベクトルＧは重力加
速度ｇの大きさに等しく、レンズ軸が水平より上側又は下側を向いている（あおり角γ）
ケースでは、Ｇは重力加速度ｇにｃｏｓγを掛けた大きさである。従って、図から明らか
なように第１検出軸（ｘ検出軸）の重力加速度検出値Ａｘと第２検出軸（ｙ検出軸）の重
力加速度検出値ＡｙはベクトルＧをｘ検出軸とｙ検出軸にそれぞれ射影したものとなり、
下記の式で表される。
Ａｘ＝Ｇ・ｓｉｎα・・・・・・（１）
Ａｙ＝Ｇ・ｃｏｓα・・・・・・（２）
そして、（１）式を（２）式で割ると、次式のようにＡｘとＡｙの比が水平傾斜角αの正
接値を示すことが分かる。
Ａｘ／Ａｙ＝ｔａｎα・・・・・（３）

図５は前記図４と対応する水平保持支援直線表示の説明図で、４は画像表示手段の表示
画面を示す。点線の直線５１は水平保持支援直線の内のカメラ姿勢傾斜直線を示し、実線
の直線５２は撮影画像水平直線を示す。これら２本の水平保持支援直線は次のようにして
表示される。
画面中心を通る横軸Ｈと縦軸Ｖによる直交座標系の座標点（ｈ，ｖ）によって画面上の
任意点を表現するとき、第１座標点（ｈ＝第２の検出軸の検出値（Ａｙ），ｖ＝第１の検
出軸の検出値（Ａｘ））と原点（０，０）を通る直線を描くことによりカメラ姿勢傾斜直
線５１を表示し、第２座標点（ｈ＝第２の検出軸の検出値（Ａｙ），ｖ＝該第１の検出軸
の検出値を正負反転した値（−Ａｘ））と原点（０，０）を通る直線を描くことにより撮
影画像水平直線５２を表示する。このとき、横軸Ｈに対するカメラ姿勢傾斜直線５１の勾
配はＡｘ／Ａｙとなるから、前記（３）式と照合すると、このカメラ姿勢傾斜直線５１は
カメラの水平傾斜角αと同じ傾斜角をもって表示されることが理解できる。一方、撮影画
像水平直線５２の勾配は−Ａｘ／Ａｙであり、前記（３）式と照合すると、この撮影画像
水平直線５２は−αと同じ傾斜角をもって表示されることが理解できる。カメラを傾斜す
ると撮影される画像は反対側に同じだけ傾斜する関係にあるから、−αの傾斜角で表示さ
れた撮影画像水平直線５２は撮影される画像の水平線に一致するものである。即ち、カメ
ラ姿勢傾斜直線５１と撮影画像水平直線５２は常に互いに反対の傾斜角をもって表示され
る。
なお、上記においては、第１座標点と原点（０，０）を通る直線によってカメラ姿勢傾
斜直線５１を表示したが、第１座標点と第１座標点の奇対称点を用いることもできる。即
ち、座標点（Ａｙ．Ａｘ）と座標点（−Ａｙ，−Ａｘ）を通る直線によってカメラ姿勢傾
斜直線５１を表示できる。同様に、第２座標点と第２座標点の奇対称点を通る直線によっ
て撮影画像水平直線５２を表示できる。このような置き換えが数学的に等価なことは自明
である。
また、これらの直線の表示長さをどのようにするかは本発明の本質ではないが、セット
を成す２座標点を結ぶ直線の範囲にするのが一つの選択である。この場合、座標点は図５
に説明用にに描かれている円周上を移動するように表示される。更に、あおり角γがある
場合は、重力加速度検出値にｃｏｓγの係数がかかる分だけ小さくなるので、円が縮小さ
れ、直線の長さが短縮される。極端なケースとして、真上を向いて撮影する場合は、直線
を描くことが不能になるが、これは例外として扱えばよい。逆のケースとして、直線の長
さが最大になるようにカメラ姿勢を決めたとき、レンズ軸が水平になっていることになる
。

図６は水平保持支援直線を使って水平姿勢を保持する場合の動作の流れを説明する図で
ある。（ａ）の姿勢から保持動作を開始したとする。図示の水平保持支援直線はカメラが
わずかに左に傾斜していることを示す。この状態から左に回転すると（ｂ）のように更に
左傾斜が増したことを示す。右回転をしていくと２本の直線が接近していき、（ｃ）の状
態で２本が重なり水平姿勢が得られる。右に回転が行き過ぎた場合は（ｄ）のように過剰
補正となって右傾斜状態になる。

次に（ａ）の姿勢から右側に９０度近く回転して縦位置撮影の姿勢にした場合、画像表
示装置のみを回転しないで元の姿勢に保った場合を仮想すると、（ｅ）のようになる。即
ち、点線で描かれたカメラ姿勢傾斜直線は右回りに９０度近く回転し、実線で描かれた撮
影画像水平直線は左回りに９０度近く回転し、共に表示画面の縦軸Ｖに接近する。実際に
は、画像表示装置はカメラ本体と一体になって右９０度回転するから、（ｆ）のように表
示される。（ｆ）の状態では水平保持支援直線はカメラがわずかに右に傾斜していること
を示すから、左に回転して補正すると（ｇ）のように最適姿勢が得られる。以上のことは
、左側に回転して縦位置にした場合も同様である。

本発明の第２の実施例を図７に示す。本実施例では、姿勢付加データ生成部６が追加さ
れている。姿勢付加データ生成部６は姿勢検出手段３で検出した水平傾斜に関するデータ
を保存メモリ１５に書き込める形態に整えて付加データを生成する。姿勢付加データは画
像データと一緒に保存メモリ１５に書き込まれる。保存メモリに記録された画像データは
、普通はパソコンに読み込んで画像が再生されるが、このときに付加データとして格納さ
れた水平傾斜に関するデータを読み出して画像処理することで、傾斜の量に応じた傾斜補
正を行うことが可能になる。水平傾斜に関するデータは、ＡｘとＡｙの値、またはＡｘと
Ａｙの比の値、またはＡｘとＡｙの比の値のアークタンジェント値などがよい。カメラで
の演算処理の負荷を軽くするにはＡｘとＡｙの値を水平傾斜に関するデータとするのが良
い。

本発明の第３の実施例を図８と図９に示す。図８において、姿勢検出手段３として３軸
加速度センサを用い、第３検出軸（Ｚ軸）をレンズ軸に平行に配置する。レンズ軸のあお
り角がγの時、第３検出軸（Ｚ軸）は重力加速度ｇに対して、Ａｚ＝−ｇ・ｓｉｎγの検
出値を出力する。図示の例では、Ｚ軸はレンズと逆向きとなっており、レンズ軸が上向き
あおりの時にＡｚは負の値となる。図９は画像表示手段４の表示画面を示す。５３ａ，ｂ
，ｃはあおり角の状況を表示するためのあおり角表示矩形であり、Ａｚの値に応じて表示
位置を上下に変える。あおり角がゼロの時には５３ｂのように画面中心に表示され、あお
り角が上向きの時に５３ｂのように下方に表示され、あおり角が下向きの時に５３ｃのよ
うに上方に表示される。従って、あおり角表示矩形の表示位置によりカメラのあおり角の
状況を把握することができる。なお、このあおり角表示矩形の中心点は水平無限遠方の点
が撮影されて表示される場所に相当する。

以上説明した通り、本発明により、姿勢検出手段である加速度センサの直交２軸の検出
値の組み合わせだけで水平保持支援直線が通るべき座標を決めることができるので、水平
保持支援直線を表示するための処理が簡単に行える。また、縦位置撮影時においても、２
本の水平保持支援直線が撮影画像の水平線位置で重なるので何らの切り替えをすることな
く横位置撮影時と全く代わらない感覚で撮影できると言う効果がある。また、カメラの水
平傾斜の量を示す姿勢付加データを画像データと一緒に保存することにより、再生時に水
平傾斜の補正が可能になる。また、姿勢検出手段を３軸加速度センサとすることにより、
カメラのあおり角の程度を画像表示画面に表示できる。

本発明の第１の実施例の前面斜視図を示す図である。本発明の第１の実施例の背面図を示す図である。本発明の第１の実施例の機能ブロック図を示す図である。水平傾斜検出の説明図である。水平保持支援直線表示の説明図である。水平保持支援直線を使った水平保持動作の説明図である。本発明の第２の実施例を示す図である。本発明の第３の実施例の前面斜視図を示す図である。本発明の第３の実施例の水平保持支援表示を示す図である。

符号の説明

１カメラ本体、２レンズ、３姿勢検出手段、４画像表示手段、
５水平保持支援直線表示制御手段、６姿勢付加データ生成部、１１撮像装置、
１２Ａ／Ｄ変換器、１３画像処理部、１４画像圧縮部、１５保存メモリ、
２１レンズ軸、３１第１検出軸、３２第２検出軸、３３第３検出軸、
５１カメラ姿勢傾斜直線、５２撮影画像水平直線、５３あおり角表示矩形。

Claims

撮像手段と、
該撮像手段で撮像された画像を表示する画像表示手段と、
カメラの姿勢を検出する姿勢検出手段と、
該画像表示手段に、該姿勢検出手段の検出結果に応じてカメラ姿勢の傾き具合を示すカ
メラ姿勢傾斜直線と、同じく該姿勢検出手段の検出結果に応じて撮影画像の傾き具合を示
す撮影画像水平直線とを表示させる水平保持支援直線表示制御手段とを備え、
該カメラ姿勢傾斜直線と該撮影画像水平直線が重なるようにカメラ姿勢を定めたときに
該カメラの姿勢が水平に保持されるように成したことを特長とする水平保持支援機能付き
電子カメラ。
該姿勢検出手段は、互いに直交する２以上の検出軸を有する加速度センサから成り、第
１の検出軸はカメラのレンズ軸に直角でかつカメラの水平軸に平行に配置され、第２の検
出軸はカメラのレンズ軸に直角でかつカメラの垂直軸に平行に配置され、
該水平保持支援直線表示制御手段は、該画像表示手段が表示する画面上の任意点を画面
中心を通る横軸Ｈと縦軸Ｖによる直交座標系の座標点（ｈ，ｖ）で表現するとき、座標点
（ｈ＝該第２の検出軸の検出値，ｖ＝該第１の検出軸の検出値）と原点を通る直線を前記
カメラ姿勢傾斜直線又は撮影画像水平直線の一方として表示するように制御し、座標点（
ｈ＝該第２の検出軸の検出値，ｖ＝該第１の検出軸の検出値を正負反転した値）と原点を
通る直線を該カメラ姿勢傾斜直線又は撮影画像水平直線の他方として表示するように制御
することを特長とする特許請求項１に記載の水平保持支援機能付き電子カメラ。
該姿勢検出手段は、互いに直交する３検出軸を有する加速度センサから成り、第１の検
出軸はカメラのレンズ軸に直角でかつカメラの水平軸に平行に配置され、第２の検出軸は
カメラのレンズ軸に直角でかつカメラの垂直軸に平行に配置され、第３の検出軸はカメラ
のレンズ軸に平行に配置され、該第３の検出軸の検出値を併用してカメラのあおり角を表
示することを可能にした特許請求項２に記載の水平保持支援機能付き電子カメラ。
撮像手段と、
該撮像手段で撮像された画像を保存するメモリと、
互いに直交する２以上の検出軸を有する加速度センサから成り、第１の検出軸はカメラ
のレンズ軸に直角でかつカメラの水平軸に平行に配置され、第２の検出軸はカメラのレン
ズ軸に直角でかつカメラの垂直軸に平行に配置された姿勢検出手段とを備え、
該姿勢検出手段の２つの検出軸の２つの検出値、または該２つの検出値の比の値、また
は該２つの検出値の比の値のアークタンジェント値のいずれかを姿勢付加データとして該
メモリに記録することを特長とする水平保持支援機能付き電子カメラ。