JP2007225550A - 速度測定装置、撮像装置、撮像方法および制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】移動する被写体の移動速度を簡易に測定することのできる速度測定装置、撮像装置、撮像方法および制御プログラムを提供する。
【解決手段】速度測定装置１に、測定開始指示および測定終了指示が入力される入力部６１と、移動体との間の距離を検出する距離検出部２と、速度測定装置１の所定の軸に対する移動角度量を検出する角度検出部８６と、速度測定装置１と移動体との間の距離と、測定開始指示が入力された時点から測定終了指示が入力された時点までの間の移動角度量とに基づいて、移動体の移動距離を算出する移動距離算出部８７と、測定開始指示が入力された時点から測定終了指示が入力された時点までの間の測定時間を計時する計時部８５と、移動距離と測定時間とから移動体の移動速度を求める移動速度算出部８８を備えさせる。
【選択図】図５

Description

本発明は、移動体の移動速度を測定する速度測定装置および、移動する被写体の移動速度を測定することのできる撮像装置、撮像方法および制御プログラムに関する。

従来、携帯型のデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等、被写体の画像を撮像レンズに結像して撮像する撮像装置において、撮像時の手ぶれを補正するための手ぶれ補正機能を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、撮像装置の移動が手ぶれによるものかパンニング又はチルティングよるものかを判別する手ぶれ判別機能を備えた撮像装置も知られている（例えば、特許文献２および３参照）。
このような携帯型の撮像装置を用いれば、野球の試合等においてピッチャーにより投球されたボールや、運動会等で走る子供の姿等の移動する被写体を撮像する際に、手ぶれが生じてもそれを補正して手ぶれのない撮像画像を得ることができる。
特開平１−１２５０６４号公報 特開平３−１９０３８０号公報 特開平７−２０３２８５号公報

一方、観客が携帯型の撮像装置のように持ち運びが容易で、投球されたボールの速度、子供の走行速度等を簡易に測定することができる装置があれば、野球観戦や運動会の観覧等の楽しみが増大する。
本発明の課題は、移動する被写体の移動速度を簡易に測定することのできる速度測定装置、撮像装置、撮像方法および制御プログラムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の速度測定装置は、移動体の移動速度を測定する速度測定装置であって、測定開始指示および測定終了指示が入力される入力部と、当該速度測定装置と前記移動体との間の距離を検出する距離検出部と、当該速度測定装置の所定の軸に対する移動角度量を検出する角度検出部と、前記距離検出部により検出された当該速度測定装置と前記移動体との間の距離と、前記角度検出部により検出された前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の前記移動角度量とに基づいて、前記移動体の移動距離を算出する移動距離算出部と、前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の測定時間を計時する計時部と、前記移動距離と前記測定時間とから前記移動体の移動速度を求める移動速度算出部と、を備えたことを特徴とする。
この構成の速度測定装置によれば、速度測定装置は、距離検出部により被写体との間の距離を検出し、角度検出部により、測定開始指示が入力された時点から測定終了指示が入力された時点までの間に当該速度測定装置が所定の軸に対して回転移動された移動角度量を検出し、移動距離算出部は、距離検出部により検出された距離と、角度検出部により検出された移動角度量とから移動体の移動距離を算出する。そして、このように算出された移動体の移動距離と計時部により計時された測定時間とから、移動速度算出部は、移動体の移動速度を算出する。したがって、ユーザは入力部を介して測定開始指示を入力して、所定の軸に対して当該速度測定装置を移動体の移動に追従させて回転移動させ、測定終了指示を入力すれば、簡易に移動体の移動速度を測定することができる。

上記構成において、前記距離検出部に、前記測定開始指示が入力された時点における当該速度測定装置と前記移動体との間の距離である測定開始時距離および前記測定終了指示が入力された時点における当該速度測定装置と前記移動体との間の距離である測定終了時距離を検出させ、前記移動距離算出部に、前記測定開始時距離および前記測定終了時距離と前記移動角度量とに基づいて、前記移動距離を算出させることが好ましい。
この構成によれば、距離検出部により、測定開始時における速度測定装置と移動体との間の距離である測定開始時距離と、測定終了時における速度測定装置と移動体との間の距離である測定終了時距離を検出できる。移動距離算出部は、この測定開始時距離と測定終了時距離と、速度測定装置の移動角度量とから、移動体の移動距離をより正確に算出することができる。したがって、この構成によれば、より正確な移動速度を測定することができる。

また、上記構成において、前記移動速度算出部に、前記角度検出部において所定の時間に所定の移動角度量以上の移動角度量が検出された場合に前記移動体の移動速度を算出させてもよい。
この構成によれば、速度測定装置の回転移動を角度検出部が検出した際に、それがユーザの手ぶれによるものか、ユーザが意図的に移動体の移動に追従させた際の速度測定装置の回転移動に伴うものなのかを判別し、ユーザが移動体の移動に追従させて速度測定装置を回転移動したと判別された場合に移動体の移動速度を算出させることができる。

また、上記構成において、前記移動速度算出部に、前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の任意の時点において速度算出指示が入力されると、当該速度算出指示が入力された時点における前記移動体の移動速度を算出させてもよい。
この構成によれば、測定開始指示が入力された時点から測定終了指示が入力された時点の間における移動体の移動距離と移動時間（測定時間）に基づく移動体の移動速度に加えて、任意の時点における移動体の移動速度を求めることができる。

また、本発明の撮像装置は、移動する被写体を撮像する撮像部と、前記撮像部と前記被写体との間の距離を検出する距離検出部と、測定開始指示および測定終了指示が入力される入力部と、前記撮像部の所定の軸に対する移動角度量を検出する角度検出部と、前記距離検出部により検出された前記撮像部と前記被写体との間の距離と、前記角度検出部により検出された前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の前記移動角度量とに基づいて、前記被写体の移動距離を算出する移動距離算出部と、前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の測定時間を計時する計時部と、前記移動距離と前記測定時間とから前記被写体の移動速度を求める移動速度算出部と、を備えたことを特徴とする。
この構成の撮像装置によれば、撮像部により移動する被写体を撮像することができる。また、距離検出部により被写体との間の距離を検出し、角度検出部により、測定開始指示が入力された時点から測定終了指示が入力された時点までの間に所定の軸に対して撮像部が回転移動された移動角度量を検出し、移動距離算出部は、距離検出部により検出された距離と、角度検出部により検出された移動角度量とから被写体の移動距離を算出する。そして、このように算出された被写体の移動距離と計時部により計時された測定時間とから、移動速度算出部は、被写体の移動速度を算出する。したがって、ユーザは被写体を撮像するとともに、入力部を介して測定開始指示を入力して、所定の軸に対して当該撮像装置を被写体の移動に追従させて回転移動させ、測定終了指示を入力すれば、簡易に撮像する被写体の移動速度を測定することができる。

上記構成において、前記移動速度算出部に、前記被写体の静止画の撮像を指示する撮像指示が前記撮像部に入力された場合、前記撮像指示が入力された時点における前記被写体の移動速度を求めること、が好ましい。
この構成によれば、被写体の静止画を撮像することができるとともに、その静止画が撮像された時点における被写体の移動速度を測定することができる。

また、上記構成において、前記撮像部により撮像された被写体の撮像画像とともに前記移動速度算出部により求められた前記被写体の移動速度を表示する表示部を備えさせることが好ましい。
この構成によれば、表示部に撮像された被写体の撮像画像とともに移動速度を表示させることができる。

また、上記構成において、前記撮像部により撮像された被写体の撮像画像とともに前記移動速度算出部により求められた前記被写体の移動速度を記録媒体に記録する記録部を備えさせることが好ましい。
この構成によれば、記録部により記録媒体に被写体の撮像画像とともに移動速度を記録できる。

また、本発明の撮像方法は、上記構成の撮像装置を用いて、移動する被写体を撮像する撮像方法であって、移動する被写体を撮像する過程と、前記撮像部と前記被写体との間の距離を検出する過程と、前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の前記撮像部の移動角度量を検出する過程と、前記撮像部と前記被写体との間の距離と、前記移動角度量とに基づいて、前記被写体の移動距離を算出する過程と、前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の測定時間を計時する過程と、前記移動距離と前記測定時間とから前記被写体の移動速度を求める過程と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の制御プログラムは、上記構成の撮像装置をコンピュータを用いて制御するための制御プログラムにおいて、前記撮像部に、移動する被写体を撮像させ、前記距離検出部に、前記撮像部と前記被写体との間の距離を検出させ、前記角度検出部に、前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の前記撮像部の移動角度量を検出させ、前記移動距離算出部に、前記距離検出部により検出された前記撮像部と前記被写体との間の距離と、前記角度検出部により検出された前記移動角度量とに基づいて、前記被写体の移動距離を算出させ、前記計時部に、前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の測定時間を計時させ、前記移動速度算出部に、前記移動距離と前記測定時間とから前記被写体の移動速度を求めさせる、ことを特徴とする。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
本実施の形態では、速度測定装置および撮像装置の一態様としての携帯型デジタルスチルカメラ（以下、単に「デジタルカメラ」という）に本発明を適用した場合について説明する。

図１は、本実施の形態に係るデジタルカメラ１の構成を示すブロック図である。このデジタルカメラ１は、図１に示すように、距離検出部２と、撮像部３と、外部記録再生部４と、表示部５と、操作部６（入力部）と、角速度検出部７と、制御部８とを備え、撮像部３において被写体を撮像する撮像モードと、撮像する被写体の移動速度を測定することのできる速度測定モードと、既に撮像した被写体の画像を再生する再生モード等の動作モードを有している。

撮像モードには、被写体の静止画を撮像する撮像モード、被写体の静止画を所定の時間間隔ごとに所定枚数撮像する連写モード、被写体の動画を撮像する動画モードがある。速度測定モードは、各撮像モード時に実行することができる。速度測定モードでは、ユーザがデジタルカメラ１を被写体の移動に追従させて回転移動、すなわちパンニング動作を行うことにより、被写体の移動速度が測定される。
以下、デジタルカメラ１の各構成要素について説明する。

距離検出部２は、赤外線発光部２１と、距離センサ２２とを備えている。距離検出部２は、制御部８の制御の下、被写体との間の距離を検出するものである。具体的には、赤外線発光部２１で赤外線を発光させて被写体に赤外線を投光し、被写体から反射する赤外線の入射角度を距離センサ２２で検出することにより、被写体との距離が検出される。

距離検出部２が被写体との距離を検出するための測距点は後述するファインダの中央位置の他、複数設けられている。ファインダ内にピントを合わせるべきと想定される被写体が１箇所に位置する場合、距離検出部２は、被写体の位置に応じた一の測距点において被写体との間の距離を検出する。ファインダ内にピントを合わせるべきと想定される被写体が複数あり、複数箇所に位置する場合、距離検出部２は、ユーザが操作部６を介して選択した測距点に位置する被写体との間の距離を検出する。

撮像部３は、光学レンズ系３１と、イメージセンサ３２と、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）部３３と、画像処理部３４と、圧縮・伸張部３５とを有している。
光学レンズ系３１は、複数のレンズ３１ａ、絞り３１ｂ等を備えて構成され、制御部８の制御の下、距離検出部２により検出された被写体との間の距離に基づき被写体に焦点を合わせるように、いずれかのレンズ３１ａと絞り３１ｂが駆動されて、被写体をイメージセンサ３２の受光面に結像させるものである。

イメージセンサ３２は、２次元空間に離散的に配置された光電変換素子とＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の電荷転送素子とを備えた撮像素子であり、いわゆるＣＣＤイメージセンサ３２、ＣＭＯＳイメージセンサ３２等が適用されている。イメージセンサ３２は、制御部８の制御の下、受光面に結像された被写体像を光電変換して得られる電荷を光電変換素子毎に一定時間蓄積し、光電変換素子毎の受光量に応じた電気信号を出力する。

イメージセンサ３２の露光量は、絞り３１ｂのＦ値や光学レンズ系３１とイメージセンサ３２との間に設けられる図示しないメカニカルシャッタの開放時間とで決定される。また、イメージセンサ３２の撮像時の露光量は、制御部８が設定したシャッター速度および露出時間に基づいて決定される。また、イメージセンサ３２の露光時間はイメージセンサ３２の電荷蓄積時間自体を電気的に制御することによって調整してもよい。

ＡＦＥ部３３は、イメージセンサ３２から出力される電気信号をＡＤ変換器でデジタル信号に量子化してＲＡＷデータを出力するものである。
画像処理部３４は、ＡＦＥ部３３から出力されるＲＡＷデータに対し、３原色（ＲＧＢ）の濃淡レベルを持つカラー画像を形成する画像形成処理、ホワイトバランス補正処理、ガンマ補正処理等の画像処理を施すものである。画像処理部３４において画像処理が施されたＲＡＷデータは画像データとして圧縮・伸張部３５に出力される。

圧縮・伸張部３５は、画像データの圧縮処理および圧縮された画像データの伸張処理を行うものである。画像処理部３４から出力された画像データは、圧縮・伸張部３５において圧縮処理が施され、圧縮された画像データは外部記録再生部４に出力される。

外部記録再生部４は、リムーバブルメモリ４１を取り外し自在に備え、制御部８の制御の下、リムーバブルメモリ４１に対する画像データの記録、再生を行うものである。圧縮・伸張部３５から出力される画像データは、外部記録再生部４によりリムーバブルメモリ４１に記録される。また、リムーバブルメモリ４１に圧縮されて記録された画像データは、制御部８を介して圧縮・伸張部３５に出力され、圧縮・伸張部３５において伸張処理が施される。
リムーバブルメモリ４１は、半導体メモリ、光ディスク、磁気ディスク又はハードディスク等が適用される。

表示部５は、液晶ディスプレイや液晶駆動部等を備え、制御部８の制御の下、操作メニューや撮像画像、速度測定モードにおいて測定した被写体の移動速度等の各種情報を表示する。表示部５は、被写体を撮像する際に構図等を確認するためのファインダとしても機能し、上述の距離検出部２が被写体との距離を検出するための測距点を表示する。

表示部５には、撮像モード、速度測定モード、再生モード等のデジタルカメラ１の動作モードを選択するための操作メニューや各動作モードにおいて撮像条件や画像の再生条件等を設定するための操作メニュー等が表示される。また、表示部５には、撮像モードにおいては、撮像中の画像が表示され、速度測定モードにおいては、被写体の移動速度や、移動する被写体の画像等が表示される。また、再生モードでは、外部記録再生部４によってリムーバブルメモリ４１から読み出され圧縮・伸張部３５により伸張された画像データの画像が表示される。

操作部６は、ユーザによって操作される各種の操作子を有し、この操作子には、撮像を指示する押下式のシャッターボタン６１や、動作モードや撮像条件の設定、測距点の選択等を行う操作キー等がある。シャッターボタン６１は、２段階の押下位置を有している。各押下位置は、シャッターボタン６１が押下可能な最も深い位置に対応する全押し位置と、全押し位置よりも浅い、所定の位置に対応する半押し位置とがある。シャッターボタン６１の押下位置によって、撮像指示、被写体の移動速度の測定開始指示および測定終了指示等の各種の指示が制御部８に入力される。

たとえば、静止画モードにおいて、シャッターボタン６１が半押し位置まで押下されると、距離検出部２に被写体との間の距離を検出させて、撮像レンズの焦点を被写体に合わせるオートフォーカス動作を実行させるための指示が制御部８に入力される。そして、シャッターボタン６１が半押し位置から全押し位置まで押下されると、被写体を撮像させるための撮像指示が制御部８に入力される。以下、シャッターボタン６１が半押し位置まで押下されることを、シャッターボタン６１が「半押し」されるといい、シャッターボタン６１が全押し位置まで押下されることを、シャッターボタン６１が「全押し」されるという。

一方、静止画モードにおいて、速度測定モードが設定されている場合に、シャッターボタン６１が半押しされると、オートフォーカス動作を実行させるための指示とともに被写体の移動速度の測定を開始するための測定開始指示が制御部８に入力される。ユーザがシャッターボタン６１から手を離すことによりシャッターボタン６１の半押し状態が解除されると被写体の移動速度の測定を終了するための測定終了指示が入力される。また、測定開始時から測定終了時の任意の時点において、シャッターボタン６１が半押し位置から全押し位置まで押下されると、制御部８に被写体の静止画を撮像するための撮像指示が入力される。なお、シャッターボタン６１を全押ししたあと、ユーザがシャッターボタン６１から手を離さずに半押し位置で押下し続けることにより被写体の移動速度の測定が継続される。

また、連写モードにおいて、シャッターボタン６１が全押しされると、制御部８に連写モード開始指示が入力され、撮像部３により被写体の静止画を所定の時間間隔ごとに所定枚数撮像される。このとき、速度測定モードが設定されている場合には、静止画が所定の時間間隔毎に撮像されるタイミングに合わせて、被写体が移動する場合には被写体の移動速度が測定される。

また、動画モードにおいて、シャッターボタン６１が全押しされると、制御部８に動画の撮像指示が入力される。その後、シャッターボタン６１が再度全押しされると撮像部３に被写体の動画の撮像を終了させる撮像終了指示が入力される。このとき、速度測定モードが設定されていれば、被写体の動画が撮像されている間にシャッターボタン６１が半押しされると被写体の移動速度の測定を開始するための測定開始指示が制御部８に入力され、シャッターボタン６１の半押し状態が解除されると被写体の移動速度の測定を終了するための測定終了指示が制御部８に入力される。

角速度検出部７は、撮像部３の移動を検出するために用いられるものである。図２に示すように、角速度検出部７は、撮像対象のフレームＦＬの上下方向（以下、Ｘ軸と定義する）の角速度を検出するＸ軸ジャイロセンサ７１と、左右方向（以下、Ｙ軸と定義する）の角速度を検出するＹ軸ジャイロセンサ７２とを有している。この２つのジャイロセンサ７１，７２からそれぞれＸ軸およびＹ軸の各角速度に応じた電圧値の角速度検出信号が制御部８に出力される。

制御部８は、デジタルカメラ１の各部を制御するコンピュータとして機能するものであり、図１に示すように、各種プログラムの実行や演算処理をするＣＰＵ８１と、このＣＰＵ８１が実行する制御プログラム１００や各種データを格納する書換可能なフラッシュＲＯＭ８２（以下、単に「ＲＯＭ８２」という）と、上記ＣＰＵ８１の演算結果や各種データを一時的に格納するためのワークエリアとして機能するＲＡＭ８３とを備えている。上記ＲＯＭ８２に格納された制御プログラム１００には、各撮像モードに応じた撮像処理を実行するための撮像プログラム、速度測定モードにおける速度測定処理を実行するための速度測定プログラムが含まれている。

この制御プログラム１００は、磁気記録媒体、光記録媒体、半導体記録媒体等のコンピュータ読取可能な記録媒体９に記録して配布したり、通信ネットワーク上の配信サーバからダウンロード可能にすることができる。さらに、パーソナルコンピュータと本デジタルカメラ１とを通信可能にケーブル等で接続し、パーソナルコンピュータで読み取られた記録媒体９の制御プログラム１００をデジタルカメラ１に出力することで、ＲＯＭ８２に制御プログラム１００を格納することも可能である。

次に、図３を参照して、制御部８の機能的構成を説明する。
図３に示すように、制御部８は、計時部８５と、角度検出部８６と、移動距離算出部８７と、移動速度算出部８８と、パンニング／手ぶれ判別部８９とを備えている。

計時部８５は、時間を計時するものである。計時部８５は、速度測定モードにおいて、測定開始指示が入力された時点から測定終了指示が入力された時点までの間の時間である測定時間Ｔ（秒）の他、連写モード時における連写のタイミングを定める所定の時間間隔ｔ_a（秒）、動画撮像時のサンプリング間隔ｔ_b、手ぶれか否かを判別するために予め設定された手ぶれ判別時間ｔ_c等を計時する。

角度検出部８６は、角速度検出部７から入力される角速度検出信号に基づいて、デジタルカメラ１の移動角度量θ（rad）を算出するものである。移動角度量θ（rad）は、角速度検出信号に基づいて算出された角速度（rad／秒）を所定の時間（秒）で積分することで求められる。

例えば、速度測定モードにおいて、角速度検出信号に基づいて算出された角速度を測定時間Ｔで積分することで、デジタルカメラ１の移動角度量θが得られる。また、手ぶれ判別時間ｔ_cで積分すると、手ぶれ量としてのデジタルカメラ１の移動角度量が得られる。

移動距離算出部８７は、速度測定モードにおいて、距離検出部２により検出された被写体との間の距離と、角度検出部８６において求められた移動角度量θとに基づいて被写体の移動距離Ｌを算出するものである。

具体的には、例えば、図４に示すように、測定開始指示が入力された時点において距離検出部２により検出された被写体との距離である測定開始時距離をＬ_i、測定終了指示が入力された時点において距離検出部２により検出された被写体との距離である測定終了時距離をＬ_fとした場合、被写体の移動距離Ｌは次の式（１）により算出することができる。
Ｌ²＝Ｌ_i ²＋Ｌ_f ²−２・Ｌ_i・Ｌ_f・ｃｏｓθ・・・式（１）

移動速度算出部８８は、速度測定モードにおいて、被写体の移動速度Ｖを、移動距離算出部８７により算出された被写体の移動距離Ｌと計時部８５により計時された測定時間Ｔとに基づいて、下記式（２）により求めるものである。
Ｖ＝Ｌ／Ｔ・・・式（２）

パンニング／手ぶれ判別部８９は、デジタルカメラ１の移動が角速度検出部７から入力される角速度検出信号に基づいて検出された場合、それが、ユーザのパンニング動作によりデジタルカメラ１が被写体の移動に追従させて回転移動されたためによるものか、ユーザの手ぶれによるものかを判別するものである。具体的には、予め設定された手ぶれ判別時間ｔ_cにおけるデジタルカメラ１の移動角度量を上記角度検出部８６において求め、その移動角度量が予め設定した所定の移動角度量以上である場合には、ユーザのパンニング動作による移動と判別する。

次に、図５〜図７を参照して、制御部８の制御の下、本デジタルカメラ１で実行される移動速度測定処理の動作を説明する。
まず、図５を参照して、静止画モードにおいて移動速度測定モードが設定された場合の移動速度測定処理を説明する。

移動速度測定処理において、まず、シャッターボタン６１が半押しされたか否かが判別される（ステップＳ１）。シャッターボタン６１が半押しされると（ステップＳ１：Ｙ）、制御部８に測定開始指示が入力され、デジタルカメラ１はオートフォーカス動作を行って、距離検出部２において被写体との間の距離を検出し、被写体に撮像レンズの焦点を合わせるとともに計時部８５における計時を開始する（ステップＳ２）。

次に、角速度検出部７より検出される角速度検出信号を取得し、計時部８５において計時動作を継続する（ステップＳ３）。次に、撮像指示の有無を判別する（ステップＳ４）。すなわち、シャッターボタン６１が半押し状態から全押し位置まで押下されると撮像指示が制御部８に入力され（ステップＳ４：Ｙ）、制御部８の制御の下、撮像部３における被写体の静止画の撮像が行われる（ステップＳ５）。

そして、シャッターボタン６１の半押し状態が解除される（ステップＳ６：Ｙ）まで、すなわち、制御部８に測定終了指示が入力されるまでの間、角速度検出部７より検出される角速度検出信号の取得および計時部８５における計時を継続し（ステップＳ３）、撮像指示の入力があった場合（ステップＳ４：Ｙ）には、被写体の静止画を撮像する（ステップＳ５）。

次に、シャッターボタン６１の半押し状態が解除されて、測定終了指示が制御部８に入力されると（ステップＳ６：Ｙ）、距離検出部２において測定終了時距離を検出させ、計時部８５における計時を終了させる（ステップＳ７）。そして、パンニング／手ぶれ判別部８９により以上のステップＳ１〜Ｓ６においてユーザによりパンニング動作が行われたのか否かを判別する（ステップＳ８）。

ステップＳ８においてパンニング動作が行われたと判別されると（ステップＳ８：Ｙ）、移動距離算出部８７は、ステップＳ２において距離検出部２により検出された測定開始時距離と、ステップＳ７において距離検出部２により検出された測定終了時距離と、角度検出部８６により検出された移動角度量とに基づいて、上記式（１）に従い、被写体の移動距離を算出する（ステップＳ９）。

次に、移動速度算出部８８は、ステップＳ９において算出された被写体の移動距離と、計時部８５において計時された測定時間Ｔとに基づき、上記式（２）に従い、被写体の移動速度を算出する（ステップＳ１０）。

次いで、被写体の撮像データの有無が判別される（ステップＳ１１）。被写体の撮像データがあれば（ステップＳ１１：Ｙ）、被写体の撮像画像とともに被写体の移動速度を表示部５に表示させ（ステップＳ１２）、外部記録再生部４により被写体の撮像画像および被写体の移動速度をリムーバブルメモリ４１に記録させ（ステップＳ１３）、処理を終了する。

ステップＳ１１において、被写体の撮像データがないと判別された場合（ステップＳ１１：Ｎ）、被写体の移動速度を表示部５に表示させる（ステップＳ１４）。そして、ユーザに対してこの移動速度の記録の要否の指示入力を要求する画面を表示部５に表示させ、ユーザによる操作部６を介しての記録の要否に対する指示入力を待つ（ステップＳ１５）。ユーザから操作部６を介して移動速度の記録を要求する指示が入力されると（ステップＳ１５：Ｙ）、外部記録再生部４により移動速度をリムーバブルメモリ４１に記録させ（ステップＳ１６）、処理を終了する。また、ユーザから記録が不要であることを示す指示が入力されると（ステップＳ１５：Ｎ）、処理を終了する。

一方、ステップＳ８において、手ぶれであると判別された場合（ステップＳ８：Ｎ）は、撮像された画像データの有無が判別される（ステップＳ１７）。画像データがない場合（ステップＳ１７：Ｎ）は、処理を終了する。

画像データがある場合には（ステップＳ１７：Ｙ）、角度検出部８６において算出した手ぶれ量に相当する移動角度量に基づき、画像処理部３４において画像処理を施して（ステップＳ１８）、手ぶれのない画像データを外部記録再生部４によりリムーバブルメモリ４１に記録し（ステップＳ１９）、処理を終了する。

以上の動作により、移動する被写体の移動速度が測定される。
但し、より正確な被写体の移動速度を測定したい場合には、ユーザはファインダとしての表示部５に測定対象とする被写体を表示させながら、被写体の移動に追従させて、デジタルカメラ１を回転移動させる必要がある。

次に、連写モードにおいて移動速度測定モードが設定された場合の移動速度測定処理を説明する。連写モードでは、シャッターボタン６１が全押しされると所定の時間間隔ｔ_aごとに、被写体の静止画が所定枚数（ここではｎ枚とする）撮像される。このとき、静止画が撮像されるタイミングに合わせて、被写体の移動速度が同時に測定される。

以下、図６を参照して、連写モードにおける移動速度測定処理について説明する。但し、ここでは、シャッターボタン６１が全押しされた時点をｔ₀とし、１枚目の静止画が撮像された時点をｔ₀＋１×ｔ_a、２枚目の静止画が撮像された時点をｔ₀＋２×ｔ_a、…、ｎ枚目の静止画が撮像された時点をｔ₀＋ｎ×ｔ_aとして説明する。

まず、シャッターボタン６１が全押しされたか否かが判別される（ステップＳ２１）。シャッターボタン６１が全押しされると（ステップＳ２１：Ｙ）、被写体との間の距離を距離検出部２により検出させ、計時部８５における計時を開始する（ステップＳ２２）。次いで、角速度検出部７より検出される角速度検出信号を取得し、計時する（ステップＳ２３）。

次に、計時部８５により所定の時間ｔ_aが計時されると（ステップＳ２４：Ｙ）、距離検出部２によりその時点における被写体との間の距離を検出させるとともに、被写体の静止画を撮像する（ステップＳ２５）。そして、移動距離算出部８７により、静止画撮像時点までの被写体の移動距離を算出させ（ステップＳ２６）、移動速度算出部８８により、静止画撮像時の被写体の移動速度を算出させて（ステップＳ２７）、外部記録再生部４により撮像した静止画データとともに移動速度をリムーバブルメモリ４１に記録する（ステップＳ２８）。

上記のステップＳ２３〜Ｓ２８を、被写体の静止画をｎ枚撮像するまで（ステップＳ２９：Ｙ）まで繰り返し行う。そして、ｎ枚の静止画を撮像した時点（ステップＳ２９：Ｙ）で、連写モードにおける速度測定処理を終了する。これにより、所定の時間間隔ｔ_a毎の被写体の静止画とともに、被写体の静止画が撮像された瞬間における被写体の移動速度が測定される。

但し、ステップＳ２６、Ｓ２７において、被写体の静止画撮像時における移動距離および被写体の移動速度を求める際に、ｔ₀の時点から静止画撮像時点までの間の被写体の移動距離を算出し、ｔ₀の時点から静止画撮像時点までの間の測定時間に基づいて各々の静止画の撮像時における被写体の移動速度を求めることができる。この場合、ｎ枚目の静止画の撮像時における被写体の移動速度は、ｔ₀の時点からｔ₀＋ｎ×ｔ_aの時点までの間の被写体の移動距離を求め、式（２）に従い、求めた移動距離を測定時間Ｔとしてのｎ×ｔ_aで割ることにより算出される。

また、ステップＳ２６、Ｓ２７において、被写体の静止画撮像時における移動距離および被写体の移動速度を求める際に、時間間隔ｔ_aで区切られる区間内における被写体の移動距離を求めて被写体の移動速度を求めてもよい。すなわち、ｎ枚目の静止画の撮像時における被写体の移動速度は、（ｎ−１）×ｔ_aの時点からｎ×ｔ_aの時点の間の被写体の移動距離を求め、式（２）に従い、求めた移動距離を測定時間Ｔとしてのｔ_aで割ることにより算出される。

次に、動画モードにおいて移動速度測定モードが設定された場合の移動速度測定処理を説明する。動画モードでは、シャッターボタン６１が全押しされることにより、所定のサンプリング間隔ｔ_b毎に被写体を撮像して、動画データを作成し、外部記録再生部４においてリムーバブルメモリ４１に動画データを逐次記録する動画撮像処理が行われ、シャッターボタン６１が再度全押しされることにより被写体の動画の撮像が終了する。この被写体の動画の撮像が行われている間に、シャッターボタン６１が半押しされると被写体の移動速度の測定が実行される。

以下、図７を参照して、動画撮像時における被写体の移動速度測定処理について説明する。シャッターボタン６１が半押しされると（ステップＳ３１：Ｙ）、制御部８に測定開始指示が入力され、移動速度測定処理が開始する。

測定開始指示の入力に伴い、距離検出部２により被写体との間の距離を検出させ、計時部８５により測定時間の計時を開始させる（ステップＳ３２）。
そして、角速度検出部７より検出される角速度検出信号を取得し、計時部８５における測定時間の計時動作（ステップＳ３３）をシャッターボタン６１の半押し状態が解除される（ステップＳ３４：Ｙ）まで行う。

シャッターボタン６１の半押し状態が解除されて、測定終了指示が制御部８に入力されると（ステップＳ３４：Ｙ）、距離検出部２により測定終了時距離を検出させ、計時部８５における計時を終了させる（ステップＳ３５）。そして、パンニング／手ぶれ判別部８９により以上のステップＳ３２〜Ｓ３４においてユーザによりパンニング動作が行われたのか否かを判別する（ステップＳ３６）。

ステップＳ３６においてパンニング動作が行われたと判別されると（ステップＳ３６：Ｙ）、移動距離算出部８７は、ステップＳ３２において距離検出部２により検出された測定開始時距離と、ステップＳ３５において距離検出部２により検出された測定終了時距離と、角度検出部８６により検出された移動角度量θとに基づいて、上記式（１）に従い、被写体の移動距離を算出する（ステップＳ３７）。

次に、移動速度算出部８８は、ステップＳ３７において算出された被写体の移動距離Ｌと、計時部８５において計時された測定時間Ｔとに基づき、上記式（２）に従い、被写体の移動速度Ｖを算出する（ステップＳ３８）。

そして、表示部５に被写体の移動速度を表示させ（ステップＳ３９）、ユーザに記録の要否について指示入力を求める画面を表示させる（ステップＳ４０）。ユーザから移動速度の記録要求があれば、外部記録再生部４により、動画データとともに算出した移動速度をリムーバブルメモリ４１に記録させ（ステップＳ４１）、移動速度測定処理を終了する。

但し、以上説明した各撮像モードにおける移動速度測定処理において、リムーバブルメモリ４１に記録された被写体の画像データと移動速度データは、再生モードにおいて再生させて表示部５に被写体の撮像画像とともに被写体の移動速度を表示させることができる。

また、距離検出部２において被写体との間の距離を検出する際には、被写体がファインダの中央位置に位置していない場合であっても、自動的にまたはユーザの手動により移動速度の測定対象となる被写体を測距点に設定することができる。

移動距離算出部８７において被写体の移動距離をより正確に算出するために、角度検出部８６において算出されるデジタルカメラ１の移動角度量を、被写体のファインダ内の位置に応じて求めた補正値により補正して被写体の移動距離を求めることが好ましい。補正値は、例えば、測定開始指示が入力された時点における被写体のファインダ内の位置と測定終了指示が入力された時点における被写体のファインダ内の位置と一致しない場合には、測定開始指示が入力された時点における被写体の位置と測定終了指示が入力された時点における被写体の位置との間の距離に基づいて、求めることができる。また、ファインダ内の被写体の位置は、距離検出部において測定開始時距離および測定終了時距離を検出する際の測距点に基づいて判断してもよいし、画像処理により被写体の位置を抽出して判断してもよい。

以上説明したデジタルカメラ１によれば、ユーザはシャッターボタン６１を半押しした状態で、測定対象の被写体をファインダ内に位置するように収めて、被写体の移動に追従させてパンニング動作を行って、所望の時点でシャッターボタン６１の半押しを解除することで、簡易に被写体の移動速度を測定することができる。これにより、例えば、野球の試合などで投球されたボールの速度、運動会で走る子供の走行速度等を簡易に測定して、野球観戦や運動会の観覧等の楽しみを増大させることができる。

また、被写体の移動距離を、距離検出部２により検出される測定開始時距離および測定終了時距離と、角度検出部８６により求められたデジタルカメラ１の移動角度量とに基づいて正しく算出することができる。また、このときに、被写体のファインダ内の位置に応じて、移動角度量を補正することで、より正確な移動距離を求めることもできる。

また、図５および図７において説明したように、パンニング／手ぶれ判定部によりデジタルカメラ１の移動がユーザのパンニング動作によるものか、手ぶれによるものかを判別させるので、ユーザが意図的にデジタルカメラ１を被写体の移動に追従させてパンニング動作させた際に被写体の移動速度を算出することができる。

また、以上説明したデジタルカメラ１によれば、静止画モード、連写モード、動画モードの各モードにおいて被写体を撮像しながら、被写体の移動速度を測定でき、測定した被写体の移動速度をそれぞれ画像データとともに表示部５に表示させたり、リムーバブルメモリ４１に記録させたりすることができる。このため、運動会等で走る子供の姿を撮像する際には、成長とともに子供の走る速度の変化とともに成長の姿の変化を記録することができる。子供の投球シーンを撮像すれば、投球フォームの研究等を行うことなど、ユーザの用途に合わせて画像データとともに測定した移動速度データを活用することができる。

ここで、本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能なのは勿論である。
例えば、以上の説明において、シャッターボタン６１が半押しされることにより、被写体の移動速度を測定するための測定開始指示が入力され、シャッターボタン６１の半押し状態が解除されることにより測定終了指示が入力されるものとして説明したが、測定開始指示および測定終了指示を入力するための操作子はシャッターボタン６１に限定されるものではなく、測定開始指示および測定終了指示が入力されるための操作子を別途設けてもよいのは勿論である。

また、図５および図７に示す速度測定処理において、制御部８に測定開始指示が入力された時点から測定終了指示が入力された時点までの間における被写体の移動速度を測定する構成としたが、測定開始指示が入力された時点から測定終了指示が入力された時点までの間における任意の時点において操作部６を介して速度算出指示の入力を受け付けさせ、移動速度算出部８８に、速度算出指示が入力された時点における被写体の移動速度を算出させる構成としてもよい。また、例えば、図５において、シャッターボタン６１が全押しされて撮像指示が入力された時点における被写体の移動速度を移動速度算出部８８に算出させる構成としてもよい。

また、図５および図７に示す速度測定処理において、パンニング／手ぶれ判別部８９によりユーザによりパンニング動作が行われたと判別された場合に被写体の移動速度を測定させる構成としたが、特にこのような判別処理を行わせずに、被写体の移動速度を測定させる構成としてもよい。

さらに、連写モードにおいて、図６に示すように、被写体の静止画が撮像される度に被写体の移動速度を測定するものとしたが、これに限定されるものではない。ｍ枚目の静止画が撮像された時点における被写体の移動速度のみを測定する構成としてもよい（但し、ｍはｎ以下の任意の整数）。また、連写モードにおいても、静止画を撮像する度に、パンニング／手ぶれ判別部８９により、デジタルカメラ１の移動がユーザのパンニング動作によるものか手ぶれによるものかを判別させて、パンニング動作によるものと判別された場合にのみ、被写体の移動速度を測定する構成としてもよい。

また、変形例として、所定の時間間隔で被写体の移動速度を測定し、測定開始時から測定終了時の間における任意の位置の被写体の静止画を撮像するような構成としてもよい。
また、以上の説明では、ユーザによりパンニング動作が行われた場合について説明したが、デジタルカメラ１は、パンニング動作に限らず、チルティング動作が行われた場合にも、被写体の移動速度を算出することができる。

また、以上の説明において、本発明の速度測定装置をデジタルカメラ１に適用した例を説明したが、本発明の速度測定装置は必ずしも被写体を撮像する撮像部を備える必要はないのは勿論である。

また、上記の実施の形態においては、ユーザはファインダとしての表示部５に測定対象とする被写体を表示させながら、被写体の移動に追従させて、デジタルカメラ１を回転移動させるものとしたが、これに限定されるものではない。光学式ファインダ越しに被写体を視認して、光学式ファインダ内に被写体を捉えた状態でデジタルカメラ１を回転移動させてもよい。また、例えば、本発明の速度測定装置または撮像装置に照準器のように、速度測定装置または撮像装置と被写体との間の位置を対応付け、ユーザが速度測定装置または撮像装置を被写体の移動に追従させて回転移動できるような、被写体との位置を合わせるための装置を備えさせてもよい。これにより、ユーザは、被写体に照準を合わせて速度測定装置または撮像装置を回転移動できるので、被写体の移動速度をより正確に測定することができる。

実施形態のデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 角速度検出部において検出する角速度の回転軸を説明する図である。 実施形態のデジタルカメラの制御部の機能構成を示すブロック図である。 実施形態における被写体の移動距離の算出方法を説明する図である。 実施形態における速度測定処理を示すフローチャートである。 実施形態における速度測定処理を示すフローチャートである。 実施形態における速度測定処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１…デジタルカメラ（速度測定装置、撮像装置）、２…距離検出部、３…撮像部、４…外部記録再生部、５…表示部、６…操作部、７…角速度検出部、８…制御部、８５…計時部、８６…角度検出部、８７…移動距離算出部、８８…移動速度算出部、８９…パンニング／手ぶれ判別部

Claims (10)

1. 移動体の移動速度を測定する速度測定装置であって、
   測定開始指示および測定終了指示が入力される入力部と、
   当該速度測定装置と前記移動体との間の距離を検出する距離検出部と、
   当該速度測定装置の所定の軸に対する移動角度量を検出する角度検出部と、
   前記距離検出部により検出された当該速度測定装置と前記移動体との間の距離と、前記角度検出部により検出された前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の前記移動角度量とに基づいて、前記移動体の移動距離を算出する移動距離算出部と、
   前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の測定時間を計時する計時部と、
   前記移動距離と前記測定時間とから前記移動体の移動速度を求める移動速度算出部と、
   を備えたことを特徴とする速度測定装置。
2. 請求項１記載の速度測定装置において、
   前記距離検出部は、前記測定開始指示が入力された時点における当該速度測定装置と前記移動体との間の距離である測定開始時距離および前記測定終了指示が入力された時点における当該速度測定装置と前記移動体との間の距離である測定終了時距離を検出し、
   前記移動距離算出部は、前記測定開始時距離および前記測定終了時距離と前記移動角度量とに基づいて、前記移動距離を算出すること、
   を特徴とする速度測定装置。
3. 請求項１または２に記載の速度測定装置において、
   前記移動速度算出部は、前記角度検出部において所定の時間に所定の移動角度量以上の移動角度量が検出された場合に前記移動体の移動速度を算出すること、
   を特徴とする速度測定装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の速度測定装置において、
   前記移動速度算出部は、前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の任意の時点において速度算出指示が入力されると、当該速度算出指示が入力された時点における前記移動体の移動速度を算出すること、
   を特徴とする速度測定装置。
5. 移動する被写体を撮像する撮像部と、
   前記撮像部と前記被写体との間の距離を検出する距離検出部と、
   測定開始指示および測定終了指示が入力される入力部と、
   前記撮像部の所定の軸に対する移動角度量を検出する角度検出部と、
   前記距離検出部により検出された前記撮像部と前記被写体との間の距離と、前記角度検出部により検出された前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の前記移動角度量とに基づいて、前記被写体の移動距離を算出する移動距離算出部と、
   前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の測定時間を計時する計時部と、
   前記移動距離と前記測定時間とから前記被写体の移動速度を求める移動速度算出部と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
6. 請求項５記載の撮像装置において、
   前記移動速度算出部は、前記被写体の静止画の撮像を指示する撮像指示が前記撮像部に入力された場合、前記撮像指示が入力された時点における前記被写体の移動速度を求めること、
   を特徴とする撮像装置。
7. 請求項５または６記載の撮像装置において、
   前記撮像部により撮像された被写体の撮像画像とともに前記移動速度算出部により求められた前記被写体の移動速度を表示する表示部を備えたこと、
   を特徴とする撮像装置。
8. 請求項５または６記載の撮像装置において、
   前記撮像部により撮像された被写体の撮像画像とともに前記移動速度算出部により求められた前記被写体の移動速度を記録媒体に記録する記録部を備えたこと、
   を特徴とする撮像装置。
9. 請求項５記載の撮像装置を用いて、移動する被写体を撮像する撮像方法であって、
   移動する被写体を撮像する過程と、
   前記撮像部と前記被写体との間の距離を検出する過程と、
   前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の前記撮像部の移動角度量を検出する過程と、
   前記撮像部と前記被写体との間の距離と、前記移動角度量とに基づいて、前記被写体の移動距離を算出する過程と、
   前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の測定時間を計時する過程と、
   前記移動距離と前記測定時間とから前記被写体の移動速度を求める過程と、
   を備えたことを特徴とする撮像方法。
10. 請求項５記載の撮像装置をコンピュータを用いて制御するための制御プログラムにおいて、
    前記撮像部に、移動する被写体を撮像させ、
    前記距離検出部に、前記撮像部と前記被写体との間の距離を検出させ、
    前記角度検出部に、前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の前記撮像部の移動角度量を検出させ、
    前記移動距離算出部に、前記距離検出部により検出された前記撮像部と前記被写体との間の距離と、前記角度検出部により検出された前記移動角度量とに基づいて、前記被写体の移動距離を算出させ、
    前記計時部に、前記測定開始指示が入力された時点から前記測定終了指示が入力された時点までの間の測定時間を計時させ、
    前記移動速度算出部に、前記移動距離と前記測定時間とから前記被写体の移動速度を求めさせる、
    ことを特徴とする制御プログラム。
    

Images