JP2010130633A

JP2010130633A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2010130633A
Application number: JP2008306430A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Toyoda; 隆文豊田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-01
Also published as: JP5176912B2

Abstract

【課題】距離情報やパラメータを入力することなく、煽り調節を自動で行う撮像装置を適用すること。
【解決手段】撮像装置は、傾き角を検出する傾き情報取得手段１９，２０と、撮影光学系１１の焦点距離情報を取得する焦点距離情報取得手段１７と、主要被写体までの被写体距離情報を取得する被写体距離情報取得手段１８と、傾き角、焦点距離情報、および被写体距離情報に基づいて煽り調節角を算出する算出手段１８と、算出された煽り調節角に応じて、光軸に対する撮像素子１２の傾斜角を調節する煽り調節手段１３，１５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関する。

煽り撮影機能を備えるカメラが知られている（特許文献１参照）。

特開２００８−３５３０８号公報

従来技術では、ユーザがカメラへ距離情報やパラメータを入力しなければならず、入力操作が煩わしいという問題があった。

本発明による撮像装置は、傾き角を検出する傾き情報取得手段と、撮影光学系の焦点距離情報を取得する焦点距離情報取得手段と、主要被写体までの被写体距離情報を取得する被写体距離情報取得手段と、傾き角、焦点距離情報、および被写体距離情報に基づいて煽り調節角を算出する算出手段と、算出された煽り調節角に応じて、光軸に対する撮像素子の傾斜角を調節する煽り調節手段とを備えることを特徴とする。

本発明による撮像装置によれば、距離情報やパラメータを入力することなく、煽り調節を自動で行うことができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態による電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。図１において、撮影光学系１１は、撮像素子１２の撮像面に被写体像を結像させる。撮影光学系１１は、ティルト／シフト調節機構を有する煽り調節レンズである。ティルト（煽り）は、撮影光学系１１の光軸が撮像素子１２の撮像面と交差する角度を、垂直から変化させる（光軸を傾ける）ことをいう。シフトは、撮影光学系１１の光軸が撮像素子１２の撮像面と交差する位置を、撮像面の中心からずらす（光軸を平行移動させる）ことをいう。

撮像素子１２は、たとえば、ＣＭＯＳイメージセンサによって構成される。撮像素子１２は被写体像を撮像してアナログ画像信号を出力する。アナログ画像信号は、不図示のＡ／Ｄ変換回路によってデジタル値に変換されて画像処理エンジン１６へ送られる。画像処理エンジン１６は、デジタル化後の画像信号に対して所定の画像処理を施す。画像処理には、たとえば、輪郭強調や色温度調整（ホワイトバランス調整）処理などが含まれる。

ＣＰＵ１７は、各ブロックから出力される信号を入力して所定の演算を行い、演算結果に基づく制御信号を各ブロックへ出力する。加速度センサー１９は、電子カメラ筐体のピッチ方向およびヨー方向に生じた動きに伴う加速度を検出し、加速度検出信号を差分検出回路２０へ送出する。差分検出回路２０は、ＣＰＵ１７からの指示に応じて、電子カメラが所定の基準位置からどれだけ動いたかを加速度検出信号に基づいて算出し、算出結果をティルト・スイング角演算回路１８へ送出する。

ティルト・スイング角演算回路１８は、ＣＰＵ１７を介して取得した撮影光学系１１の設定情報と、差分検出回路２０による算出結果（カメラの動き量）とを用いて、煽り撮影時の撮像素子１２に対する駆動角、すなわちティルト・スイング角（煽りの角度）を演算する。撮影光学系１１の設定情報には、上述した撮影光学系１１のズーム位置情報（焦点距離ｆに対応する）、フォーカス調節位置情報（被写体距離Ｌに対応する）が含まれる。ティルト・スイング角演算回路１８は、たとえば、フォーカスレンズ位置と被写体距離Ｌとの関係を表す演算式を記憶しており、該演算式にフォーカス調節後のレンズ位置情報を代入することにより、対応する被写体距離Ｌを得る。

駆動制御回路１５は、ＣＰＵ１７からの指示に応じて、ティルト・スイング角演算回路１８で演算されたティルト・スイング角にするように煽り機構１３に駆動制御信号を送る。これにより、煽り機構１３が撮像素子１２を傾ける。本実施形態では、図２に例示するように、Ｘ軸に平行な軸を回転軸として撮像素子１２の撮像面を上下に振る角度をティルト、Ｙ軸に平行な軸を回転軸として撮像素子１２の撮像面を左右に振る角度をスイングと呼ぶ。

また、駆動制御回路１５は、ＣＰＵ１７からの指示に応じたシフト量にするようにシフト機構１４に駆動制御信号を送る。これにより、シフト機構１４が光軸に対して垂直方向へ撮像素子１２を移動させる。

操作部材２１は、煽りのマニュアル駆動／オート駆動を切替えるスイッチ、撮像素子１２の傾斜角を指示するスイッチ、撮像素子１２の傾斜角の微調整を指示するスイッチ、マニュアルシフト量を指示するスイッチ、撮影開始を指示スイッチ等を含み、各操作に応じた操作信号をＣＰＵ１７へ送出する。

本実施形態の電子カメラは、操作部材２１からの操作信号によって指示された角度へティルト・スイング角を駆動制御するマニュアル駆動と、電子カメラの動きおよび撮影光学系１１の設定情報に基づいてティルト・スイング角演算回路１８が自動的に演算した角度へティルト・スイング角を駆動制御するオート駆動とが切替え自在に構成される。シフト駆動は、操作部材２１からの操作信号によって指示されたシフト量へマニュアルで駆動制御する。

本実施形態では、上記オート駆動に切替えられた場合の動作に特徴を有するので、以降はこの点を中心に説明を行う。図３は、煽り撮影の対象とする主要被写体を例示する図である。図３のように、電子カメラでビル（主要被写体）を見上げるように撮影する場面を想定する。この場合の撮影状況は、図４に例示するように表すことができる。

図４において、電子カメラはビル（主要被写体）の中ほどを対象にフォーカス調節を行う。この場合、ビルの中ほどがピント面になる。この場面において煽り駆動しないで撮影する場合に取得される画像を図５に例示する。図５によれば、いわゆるパースペクティブがきつい画像、すなわち、ビルの中ほどにピントが合うものの、ビルの下部と上部はそれぞれピントが外れた画像となる。

煽りのオート駆動に切替られた電子カメラは、以下のように必要なティルト・スイング角を演算し、煽り機構１３を駆動することによってビルの下部と上部にもピントが合う画像が得られるように、煽りの駆動制御を自動的に行う。

ティルト角θの演算は、シャインプルーフの法則に従う。図６は、シャインプルーフの法則を説明する図である。図５において、被写体面（ピントが合う面）と、撮像素子面と、レンズ面（撮影光学系１１を単レンズに仮想した場合の該単レンズの主平面）とが一点Ｏで交わる場合には、撮影光学系１１の焦点が被写体面と一致する。

電子カメラの煽り角φは、差分検出回路２０が上記加速度検出信号に基づいて算出する角度（ピッチ方向）に対応する。被写体距離Ｌおよび焦点距離ｆは、上記撮影光学系１１から取得されるフォーカス調節位置情報、ズーム位置情報に対応する。

一般に、図５の場合のティルト角θ、煽り角φ、被写体距離Ｌおよび焦点距離ｆには、次式（１）の関係が成立する。
Ｌ：ｆ＝tan φ：tan θ （１）

ティルト・スイング角演算回路１８は、上式（１）を変形した次式（２）によってティルト角θを算出する。
θ＝tan^-1(ｆ/Ｌ・tanφ) （２）

撮像素子１２をティルト角θ分傾けることで、パースの補正と、ビルの下部と上部にもピントが合う画像が得られるようになる。なお、図６はティルト角θの算出を説明するものであるが、不図示のスイング角θ'についても同様に算出できる。この場合のカメラの振れ角φ'（不図示）は、差分検出回路２０が上記加速度検出信号に基づいて算出する角度（ヨー方向）に対応する。

図７は、煽りのオート駆動に切り替えられたＣＰＵ１７が実行するティルト・スイング角駆動処理の流れを説明するフローチャートである。図７のステップＳ１１において、ＣＰＵ１７は、差分検出回路２０へ指示を送り、現在の電子カメラの位置を基準位置にセットさせてステップＳ１２へ進む。これにより、差分検出回路２０は、この時点以降に加速度センサー１９で加速度が検出された場合に、この検出信号に基づいて基準位置からの電子カメラの動き量（煽り角φ、振れ角φ'）を算出する。

ステップＳ１２において、ＣＰＵ１７は、電子カメラがあおられたか否かを判定する。ＣＰＵ１７は、差分検出回路２０によって所定の判定閾値を超えた煽り角φ、振れ角φ'が算出された場合にステップＳ１２を肯定判定してステップＳ１３へ進む。ＣＰＵ１７は、差分検出回路２０によって所定の判定閾値を超える煽り角φ、振れ角φ'のいずれも算出されない場合には、ステップＳ１２を否定判定して図７による処理を終了する。ステップＳ１２を否定判定する場合は、煽り撮影でなく通常撮影をするものとして撮影指示を待つ（撮影待機）。

ステップＳ１３において、ＣＰＵ１７は、フォーカス調節が終了したか否かを判定する。ＣＰＵ１７は、不図示のフォーカス調節回路で演算されたレンズ駆動制御信号に基づいて撮影光学系１１のフォーカスレンズを駆動終了した場合に、ステップＳ１３を肯定判定してステップＳ１４へ進む。ＣＰＵ１７は、不図示のフォーカス調節回路によってフォーカス調節不能が演算されている場合（たとえば、被写体像から十分なコントラスト情報が取得されなかった場合）にはステップＳ１３を否定判定して図７による処理を終了する。ステップＳ１３を否定判定する場合は、煽り撮影でなく通常撮影をするものとして撮影指示を待つ（撮影待機）。

ステップＳ１４において、ＣＰＵ１７は、撮影光学系１１のレンズデータ（上述した設定情報）をレンズＣＰＵ（不図示）から取得してステップＳ１５へ進む。ステップＳ１５において、ＣＰＵ１７は差分検出回路２０へ指示を送り、基準位置からの電子カメラの動き量（煽り角φ、振れ角φ'）を算出させてステップＳ１６へ進む。

ステップＳ１６において、ＣＰＵ１７はティルト・スイング角演算回路１８へ指示を送り、被写体距離Ｌ、焦点距離ｆおよび煽り角φを用いて上式（２）によりティルト角θを算出させてステップＳ１７へ進む。なお、スイングθ'を算出させる場合は、被写体距離Ｌ、焦点距離ｆおよび振れ角φ'を用いて算出させる。

ステップＳ１７において、ＣＰＵ１７はティルト・スイング角演算回路１８へ指示を送り、ティルト角θ、スイングθ'だけ撮像素子１２の撮像面を傾斜するように煽り機構１３へ駆動制御信号を送出させてステップＳ１８へ進む。

ステップＳ１８において、ＣＰＵ１７は、微調整操作が行われたか否かを判定する。ＣＰＵ１７は、操作部材２１から撮像素子１２の傾斜角の微調整を指示する操作信号が入力された場合には、ステップＳ１８を肯定判定してステップＳ１９へ進む。ＣＰＵ１７は、操作部材２１から操作信号が入力されない場合にはステップＳ１８を否定判定し、図７による処理を終了する。ステップＳ１８を否定判定する場合は、微調整を行わずに撮影指示を待つ（撮影待機）。

ステップＳ１９において、ＣＰＵ１７はティルト・スイング角演算回路１８へ指示を送り、操作部材２１からの操作信号に応じて撮像素子１２の撮像面の傾斜角を変更するように煽り機構１３に対する駆動制御信号を送出させて図７による処理を終了する。ＣＰＵ１７は微調整後、撮影指示を待つ（撮影待機）。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電子カメラは、差分検出回路２０で傾き角を検出し、撮影光学系１１の焦点距離情報をＣＰＵ１７を介してティルト・スイング角演算回路１８で取得し、主要被写体までの被写体距離情報をティルト・スイング角演算回路１８で取得し、傾き角、焦点距離情報、および被写体距離情報に基づいて煽り調節角をティルト・スイング角演算回路１８で算出し、算出された煽り調節角に応じて、光軸に対する撮像素子１２の傾斜角を駆動制御回路１５および煽り機構１３で調節するようにした。これにより、煽り調節を自動的に行わせることができる。

（２）焦点距離情報の取得は、撮影光学系１１のフォーカス調節情報に基づいて対応する被写体距離情報を求めるようにしたので、専用の測距手段を設ける場合に比べて、簡単な構成で電子カメラを提供できる。

（３）傾き角の取得は、撮影光学系１１のフォーカス調節が行われる前後の筐体の振れに基づいて検出する。通常、ピント合わせは電子カメラのパンニング後に行われるので、煽りによって生じた角度差を適切に検出できる。

（４）電子カメラのＣＰＵ１７は、算出された煽り調節角に応じて光軸に対する撮像素子１２の傾斜角を調節する第１調節モードと、操作部材２１からの操作信号に対応する煽り調節角に応じて光軸に対する撮像素子１２の傾斜角を調節する第２調節モードとを切替えるようにしたので、ユーザは、目的に応じて自動（第１モード）とマニュアル（第２モード）とを選ぶことができる。

（変形例１）
本実施の形態は、撮像素子１２の傾斜角を変えて撮影光学系１１の焦点を被写体面と一致させるようにしたので、一眼レフタイプのカメラの光学式ファインダーのように、撮影光学系１１を通過した光束の一部を導いて構成した光学ファインダーの観察像からは、上述したようなパースの補正と、ビルの下部と上部にも合焦した被写体像を確認できない。この場合には、カメラの筐体背面に配設した液晶モニタ（不図示）に撮像素子１２で取得した画像信号に基づく再生画像を表示させることにより、パースの補正と、ビルの下部と上部にも合焦した被写体像をライブビュー画像として確認し得るように構成することができる。

（変形例２）
上述したティルト角・スイング角を駆動する煽り機構１３により、撮像素子１２の撮像面に付着したゴミ等を除去する塵埃除去を行ってもよい。ＣＰＵ１７は、操作部材２１から塵埃除去の開始を指示する操作信号が入力された場合に駆動制御回路１５へ指示を送り、煽り機構１３を所定時間続けて作動させる。これにより、撮像素子１２の撮像面に付着したゴミ等がふるい落とされる。

（変形例３）
以上の説明では、撮影光学系１１の設定情報としてズーム位置情報（焦点距離ｆに対応する）およびフォーカス調節位置情報（被写体距離Ｌに対応する）を含むようにした。撮影光学系１１が固定焦点レンズで構成される場合には、対応する焦点距離ｆを示すデータをプログラムデータとしてあらかじめ記憶させておいてもよい。また、位相差検出方式のオートフォーカス調節装置を備える場合には、フォーカス調節位置情報としてデフォーカス量情報を用いてもよい。

（変形例４）
加速度センサー１９の代わりに、角速度センサーもしくは角度センサーを用いてもよい。

以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。

本発明の一実施の形態による電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。ティルト、スイングを説明する図である。煽り撮影の対象とする主要被写体を例示する図である。煽り撮影状況を説明する図である。煽り駆動しない場合に取得される画像を例示する図である。シャインプルーフの法則を説明する図である。ＣＰＵが実行するティルト・スイング角駆動処理の流れを説明するフローチャートである。

符号の説明

１１…撮影光学系
１２…撮像素子
１３…煽り機構
１５…駆動制御回路
１７…ＣＰＵ
１８…ティルト・スイング角演算回路
１９…加速度センサー
２０…差分検出回路
２１…操作部材

Claims

傾き角を検出する傾き情報取得手段と、
撮影光学系の焦点距離情報を取得する焦点距離情報取得手段と、
主要被写体までの被写体距離情報を取得する被写体距離情報取得手段と、
前記傾き角、前記焦点距離情報、および前記被写体距離情報に基づいて煽り調節角を算出する算出手段と、
前記算出された煽り調節角に応じて、光軸に対する撮像素子の傾斜角を調節する煽り調節手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記焦点距離情報取得手段は、前記撮影光学系のフォーカス調節情報に基づいて対応する被写体距離情報を求めることを特徴とする撮像装置。
請求項２に記載の撮像装置において、
前記傾き情報取得手段は、前記撮影光学系のフォーカス調節が行われる前後の筐体の振れに基づいて前記傾き角を検出することを特徴とする撮像装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記算出された煽り調節角に応じて前記光軸に対する前記撮像素子の傾斜角を調節する第１調節モードと、操作部材からの操作信号に対応する煽り調節角に応じて前記光軸に対する前記撮像素子の傾斜角を調節する第２調節モードとを切替える切替手段をさらに備え、
前記煽り調節手段は、前記切替手段によって切替えられている調節モードで前記光軸に対する前記撮像素子の傾斜角を調節することを特徴とする撮像装置。