JP2010171894A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 露光間ズーム撮影において、撮影して得られた画像データと差異の無い付属情報を記録すること。
【解決手段】 ズームレンズ(101)を含む光学系を介して入射する光に応じた画像信号を出力する撮像手段を有する撮像装置において、ズームレンズを駆動しながら、撮像手段を露光して撮影を行い(S104〜S110)、撮影中のズームレンズの駆動が開始された後、予め設定されたタイミングの撮影に関する付属情報を記憶し(S106)、撮像手段の露光終了後に、撮像手段から出力された画像信号と、記憶された付属情報とを関連付けて記録する(S112)。
【選択図】 図3

Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、更に詳しくは、露光中にズーム駆動可能な変倍機構を持つ撮像装置及びその制御方法に関する。
露光間ズーム撮影は、画像周辺を放射状に流れたような特殊効果を得るための撮影技法として従来から広く知られている。しかしながら、露光中にズーム操作を行うのは非常に高度な技術が必要であり、熟練を必要とする。
このような背景から、特許文献1に挙げられるように電動でズームを動かし、露光タイミングと同期させる技術がある。
一方、従来から、画像ファイルに画像データ以外の様々な情報を付属情報として記録し、記録した付属情報を画像データの処理に際して広く利用している。例えばExif(Exchangable Image Format)に準拠した画像ファイルには、撮影機種や撮影日時、サムネイル情報等、様々な情報の記録が可能であり、特許文献2にはその記録方法と利用方法に関する技術が開示されている。
特公平07−23949号公報 特開2007−221723号公報
従来は、焦点距離やFナンバー等の鏡筒に関する情報をExif情報として記録する場合、撮影準備時の焦点調節制御及び露出制御で決定した焦点距離やFナンバーをExif情報として記録していた。しかしながら、露光間ズーム撮影では、露光中のズーム駆動により焦点距離やFナンバーが変動するため、実際に撮影された画像と記録されたExif情報に差異が生じてしまい、好ましくないという問題があった。
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、露光間ズーム撮影において、撮影して得られた画像データと差異の無い付属情報を記録することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、ズームレンズを含む光学系を介して入射する光に応じた画像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段の露光を制御する露光制御手段と、前記ズームレンズを駆動しながら、前記露光制御手段により前記撮像手段を露光するように制御する露光間ズーム撮影手段と、前記露光間ズーム撮影手段による前記ズームレンズの駆動が開始された後、予め設定されたタイミングの撮影に関する付属情報を記憶する記憶手段と、前記撮像手段の露光終了後に、前記撮像手段から出力された画像信号と、前記記憶手段に記憶された付属情報とを関連付けて記録する記録手段とを有する。
また、ズームレンズを含む光学系を介して入射する光に応じた画像信号を出力する撮像手段を有する撮像装置の本発明の制御方法は、前記ズームレンズを駆動しながら、前記撮像手段を露光して撮影を行う撮影工程と、前記撮影工程での前記ズームレンズの駆動が開始された後、予め設定されたタイミングの撮影に関する付属情報を記憶する記憶工程と、前記撮像手段の露光終了後に、前記撮像手段から出力された画像信号と、前記記憶された付属情報とを関連付けて記録する記録工程とを有する。
本発明によれば、露光間ズーム撮影において、撮影して得られた画像データと差異の無い付属情報を記録することが可能になる。
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図1は本実施の形態の一例である撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
101は第1レンズ群であり、光軸方向に位置を変更することが可能な倍率変更を行うズームレンズである(以下、「ズームレンズ」と呼ぶ。)。109はズーム駆動制御部であり、ズームレンズ101を駆動制御する。
102はシャッタ・絞りユニット、110はシャッタ・絞り駆動制御部であり、シャッタ・絞りユニット102を駆動制御する。
103は第2レンズ群であり、光軸に対して略垂直な平面での位置を変更することが可能な、振れ補正光学系としてのシフトレンズである(以下、「シフトレンズ」と呼ぶ。)。111はシフトレンズ駆動制御部であり、シフトレンズ103を駆動制御する。
104は第3レンズ群であり、光軸方向に位置を変更することが可能なピント調整を行うフォーカスレンズである(以下、「フォーカスレンズ」と呼ぶ。)。112はフォーカス駆動制御部であり、フォーカスレンズ104を駆動制御する。
105は撮像素子であり、各レンズ群及びシャッタ・絞りユニット102を通過して入射した光像を電気信号に変換する。106は撮像信号処理部であり、撮像素子105から出力された電気信号を画像信号に変換処理する。107は画像処理部であり、撮像信号処理部106から出力された画像信号を用途に応じて加工し、加工した画像データを出力する。108は表示部であり、画像処理部107から出力された画像データに基づいて、必要に応じて画像表示を行う。
113はシステム全体を制御するシステム制御部、114はシステムを操作するための操作部である。操作部114は、押し込み量に応じて第1スイッチ(以下、「SW1」と呼ぶ。)及び第2スイッチ(以下、「SW2」と呼ぶ。)が順にオンするように構成されたシャッタレリーズボタンを有している。シャッタレリーズボタンを約半分押し込んだときにSW1がオンし、シャッタレリーズボタンを最後まで押し込んだときにSW2がオンする構造となっている。
115は外部入出力端子部であり、外部との間で通信信号及び画像データを入出力する。116は記憶部であり、画像情報など様々なデータを記憶する。117は記録部であり、画像データや付属情報等を記録媒体に記録する。118は電源部であり、撮像装置全体に用途に応じて電源を供給する。
次に、上記構成を有する撮像装置の、一般的な撮影時の概略動作について説明する。
操作部114のシャッタレリーズボタンの押下によりSW1がオンされると、システム制御部113(露光制御手段)は、自動焦点調節機能(AF)に基づきフォーカス駆動制御部112にフォーカスレンズ104を駆動させて、ピント調整を行う。更に、自動露出調節機能(AE)に基づきシャッタ・絞り駆動制御部110にシャッタ・絞りユニット102を駆動させて適正な露光量に設定する。
さらにSW2がオンされると、システム制御部113は、撮像素子105に結像された光像から得られた電気信号を撮像信号処理部106で画像信号に変換する。変換された画像信号を画像処理部107により更に画像処理した後に、記憶部116に記憶すると共に、記録部117で画像データを記録媒体に記録する。この際、システム制御部113は、焦点距離やFナンバーを含む鏡筒情報や撮影情報等をExif形式で付属情報として、画像データに関連付けて記録する。
また、操作部114からズームの変倍指示があると、システム制御部113は、ズーム駆動制御部109によりズームレンズ101を駆動して、指示されたズーム位置にズームレンズ101を移動する。それと共に、システム制御部113は、撮像素子105から出力され、撮像信号処理部106及び画像処理部107により処理された画像データに基づいて、フォーカス駆動制御部112によりフォーカスレンズ104を駆動してピント調整を行う。
また、システム制御部113は、シフトレンズ駆動制御部111によりシフトレンズ103を駆動して振れ補正動作を行う。
なお、操作部114が一定時間操作されなかった場合には、システム制御部113は、省電力のために表示部108の電源を遮断する。
図2は、図1に示すズーム駆動制御部109とフォーカス駆動制御部112の詳細な構成を示すブロック図である。
201はDCモータ等で構成されるズームモータであり、ズームレンズ101を光軸方向に移動することでズーム動作を行う。202はズームモータ駆動回路であり、ズームモータ201を駆動するアナログ回路である。203はズームリセット位置検出部であり、ズームレンズ101のリセット位置を検出する。
204はエンコーダであり、ズームレンズ101の位置をパルス情報に変換する。205はズーム位置検出部であり、エンコーダ204から得られるパルス情報により、ズームレンズ101の絶対位置を検出する。206はズーム速度検出部であり、エンコーダ204から得られるパルス情報により、ズームレンズ101の移動速度を検出する。
207はズーム制御部であり、ズーム位置検出部205およびズーム速度検出部206の検出結果に応じてズーム駆動量を制御し、そのズーム駆動量に基づいてズームモータ駆動回路202を介してズームモータ201を駆動し、ズームレンズ101を移動する。また、ズームリセット位置検出部203の検出結果に応じてズームレンズ101の基準位置を判定する。
208は露光間ズーム制御部であり、ズーム制御部207およびシャッタ・絞り駆動制御部110と連携して、露光中のズーム駆動制御を行う。209はズーム開始位置記憶部であり、露光間ズーム制御部208の一部であって、露光間ズーム撮影時のズーム開始位置を記憶する。
210はステッピングモータ等で構成されるフォーカスモータであり、フォーカスレンズ104を光軸方向に移動することで焦点調節制御を行う。211はフォーカスモータ駆動回路であり、フォーカスモータ210を駆動するアナログ回路である。212はフォーカスリセット位置検出部であり、フォーカスレンズ104のリセット位置を検出する。
213はフォーカス制御部であり、フォーカス駆動量の制御を行う。214は合焦位置検出部であり、フォーカスレンズ104を移動しながら撮像素子105から得られた画像から被写体の合焦位置を検出する。
215は露光開始時間記憶部であり、システム制御部113の一部であって、露光間ズーム撮影時のズーム開始から露光開始までの時間を記憶する。
次に、図3から図6を用いて、露光間ズーム撮影処理について説明する。
図3は、本実施の形態による露光間ズーム撮影処理の手順を説明するフローチャート、図4は露光間ズーム撮影における撮影時のタイミングを示す図である。露光間ズーム撮影は、露光中に焦点距離を連続的に変化させることで、画像中心から周辺部にかけて放射状に流れた特殊効果を得るための撮影モードである。
露光間ズーム撮影を開始すると、システム制御部113は、ズーム開始位置記憶部209に記憶されている所定のズーム開始位置へズームレンズ101を移動する(ステップS100)。次に、シャッタレリーズボタンが押下されてSW1がオンされると(ステップS101でYES)、システム制御部113は撮影準備処理を行う(ステップS102)。撮影準備処理では、システム制御部113はAF処理にて被写体にピントが合う位置にフォーカスレンズ104を移動すると共に、AE処理にて適正露出となるように露光量を決定する。露光量は、絞り値とシャッタスピード(露光時間)で決まるが、露光間ズーム撮影ではズームレンズ101の駆動中に露光するため、シャッタスピードを遅めに設定するように考慮され、露光時間がなるべく長くなり、且つ適正露出となるような絞り値が決定される。ここで、鏡筒情報の内、露光時間及び絞り値を含む露出情報が、この撮影準備処理で決定されたものに更新される(図4の300)。
続いて、シャッタレリーズボタンが操作されてSW2がオンされると(ステップS103でYES)、システム制御部113は、ズームレンズ101の駆動を開始する(ステップS104)。ズームレンズ101は露光間ズームの画像効果が適正に得られる位置まで駆動され続ける。次に、ズームレンズ101の駆動開始から露光開始時間記憶部215に記憶されている露光開始時間が経過すると(ステップS105でYES)、ステップS106に進む。ステップS106において、システム制御部113は、鏡筒情報の内、ズームレンズ101の現在位置に応じてFナンバー、レンズの最小絞り値、焦点距離(焦点距離情報)等を更新した後(図4の301)、ステップS107で露光を開始する。
続いて、システム制御部113は、ステップS102の撮影準備処理で決定された露光時間となるようにシャッタ・絞りユニット102を駆動して撮像素子105を遮光し(ステップS108)、電荷の蓄積を終了して露光を終了する(ステップS109)。露光が終了すると、システム制御部113は、ズームレンズ101を停止し(ステップS110)、撮像素子105に蓄積された電荷を読み出してA/D変換した後、各種の画像処理を行って画像データを生成する画像処理を行う(ステップS111)。
次に、システム制御部113は、画像データを符号化して記録媒体に記録する。本実施の形態において、画像データはExifに準拠したファイル形式で記録するものとする。ここで、システム制御部113は、撮影日時やカメラのModelID、鏡筒情報等の付属情報をExifで定められるタグに含めて記録する(ステップS112)。
ここで図5に、Exifの鏡筒情報に関するタグの構造を示す。図5に示すように、本実施の形態における鏡筒情報に関するタグは、Fナンバー、シャッタースピード、絞り値等の露出情報、レンズの最小絞り値等のレンズ情報、焦点距離情報等から成っている。露光間ズーム撮影においては、露光開始時に更新された鏡筒情報がExifの鏡筒情報タグに記録されることとなる。この結果、露光間ズーム撮影時においても、記録された画像データと差異の無い付属情報をExifの鏡筒情報タグとして記録することが可能となる。
以上で露光間ズーム撮影の一連の撮影シーケンスが完了する。引き続き露光間ズーム撮影を行う場合は(ステップS113でNO)、ステップS100に戻って所定のズーム開始位置へズームレンズ101を移動し、次の撮影指示を待つ。
露光間ズーム撮影を終える場合は(ステップS113でYES)、処理を終了する。
上記処理により、露光間ズーム撮影時においても、記録された画像データと差異の無い付属情報をExifの鏡筒情報タグとして記録することが可能となる。
なお、上記説明では、撮像素子105の露光開始時に更新された、Fナンバー、レンズの最小絞り値、焦点距離等の鏡筒情報を記録する場合について説明したが、本発明の鏡筒情報の更新タイミングは露光開始時に限られるものではない。撮像素子105の露光開始から露光終了までの間に行えばよく、例えば、露光終了時、露光中に主被写体に最もピントが合った時、撮影画角において主被写体の領域が予め設定された大きさの範囲となった時などであっても構わない。
また、鏡筒情報を記憶するタイミングは1回でなくても良く、撮像素子105の露光開始から露光終了までの間に複数回、鏡筒情報を記憶し、得られた複数回分の鏡筒情報を記録するようにしてもよい。
次に、上述した露光間ズーム撮影において、ズームレンズ101の駆動開始及び駆動終了と、撮像素子105の露光開始及び露光終了のタイミングを異ならせる理由について、図6を参照して説明する。
図6の上図において、縦軸はズームレンズ101の繰り出し量を示し、横軸は(1)をWide端とし、順に(2)、(3)、(4)と続いて(11)のTele端まで連続的に焦点距離が長くなるようなズームレンズ101の位置を示すものである。多くの鏡筒では、図6に示すようにズームレンズ101の繰り出し量がズーム途中の位置で一旦短くなる。(4)のズーム位置が最もレンズの繰り出し量が少なくなる位置であり、以後ズーム変曲点と呼ぶ。
ズーム変曲点(4)付近ではメカ負荷の増大による鏡筒のガタやレンズの偏芯が発生しやすく、また画角変化が局所的に小さくなってしまうなどの撮影画像への影響が懸念されるため、露光中にズーム変曲点(4)を含めたズーム駆動を行うことは望ましくない。
また、露光間ズーム撮影では露光終了時にシャッタ(シャッタ・絞りユニット102)を動かす必要があるため、ズームレンズ101の突入電流とシャッタ駆動が重なった場合の電源電圧降下の影響で撮像装置に必要な下限電圧を下回ってしまうという問題もある。そのため、露光間ズーム撮影では、ズーム駆動の突入電流とシャッタ駆動の突入電流が重ならないように制御する必要がある。
露光間ズーム撮影が開始されると、ズーム駆動を開始し、ズーム駆動の開始後からの露光開始時間(ズームレンズ101の突入電流時間I)だけ待ってから露光を開始する。露光時間IIがステップS102で決定された露光時間となるようにシャッタ・絞りユニット102に通電を行い(シャッタ通電時間IV)、露光を終了する。露光終了後、撮像素子105から電荷の読み出しなどの後処理を行い(露光終了後処理時間III)ズームレンズ101の駆動を停止する。これにより露光時間が短い場合であってもズーム駆動の突入電流とシャッタ駆動の突入電流が重なることなく、電源の電圧降下の影響を最小限に抑えることが可能となる。さらに、全露光期間でズームレンズ101を駆動することが可能となるため、露光時間が短い場合であっても露光間ズーム効果が得られやすい。
また、ズーム変曲点(4)を避けるために、ズーム開始位置記憶部209に記憶するズーム開始位置(駆動開始位置)を次のように決定した位置とする。即ち、ズーム変曲点(4)に対してズーム駆動方向とは逆方向に、ズームレンズ101の突入電流時間の間にズームレンズ101が駆動する距離より短い距離だけ離れた位置とする。このとき、露光開始時間記憶部215に記憶する露光開始時間をズーム駆動の突入電流時間とすると、露光が開始されるズーム位置はズーム変曲点(4)を通過しているため、ズーム変曲点付近でのメカ要因による画質への影響を避けることが可能となる。また、ズーム変曲点(4)付近で画角変化量が小さい場合、ズーム突入電流時間中の焦点移動の影響を意識しなくてもよい。
また、ズーム変曲点付近で画角変化が大きい場合は、ズーム開始位置を次のように決定した位置としてもよい。即ち、ズーム変曲点(4)に対してズーム駆動方向とは逆方向に、ズームレンズ101の突入電流時間にフォーカスレンズ104の焦点補正に必要な時間を加えた時間でズームレンズ101が駆動する距離より短い距離だけ離れた位置としてもよい。
なお、上記ではズーム開始位置記憶部209に露光間ズーム撮影におけるズームレンズ101のズーム開始位置が記憶されていると説明したが、ズームレンズ101の駆動速度が可変の場合、駆動速度に応じて適宜ズーム開始位置を算出してもよい。
なお、本発明の目的は、以下の様にして達成することも可能である。まず、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(または記録媒体)を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、以下のようにして達成することも可能である。即ち、読み出したプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合である。ここでプログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ROM、RAM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、CD−ROM、CD−R、DVD、光ディスク、光磁気ディスク、MOなどが考えられる。また、LAN(ローカル・エリア・ネットワーク)やWAN(ワイド・エリア・ネットワーク)などのコンピュータネットワークを、プログラムコードを供給するために用いることができる。
本発明の実施の形態に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 図1のズーム駆動制御部109とフォーカス駆動制御部112の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る露光間ズーム撮影処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る露光間ズーム撮影処理のタイミング図である。 本発明の実施の形態に係るExifの鏡筒情報に関するタグの構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係るズームレンズの駆動開始及び駆動終了と、撮像素子の露光開始及び露光終了のタイミングを説明する図である。
101 ズームレンズ
102 シャッタ・絞りユニット
103 シフトレンズ
104 フォーカスレンズ
105 撮像素子
106 撮像信号処理部
107 画像処理部
108 表示部
109 ズーム駆動制御部
110 シャッタ・絞り駆動制御部
111 シフトレンズ駆動制御部
112 フォーカス駆動制御部
113 システム制御部
114 操作部
115 外部入出力端子部
116 記憶部
117 記録部
118 電源部
201 ズームモータ
202 ズームモータ駆動回路
203 ズームリセット位置検出部
204 エンコーダ
205 ズーム位置検出部
206 ズーム速度検出部
207 ズーム制御部
208 露光間ズーム制御部
209 ズーム開始位置記憶部
210 フォーカスモータ
211 フォーカスモータ駆動回路
212 フォーカスリセット位置検出部
213 フォーカス制御部
214 合焦位置検出部
215 露光開始時間記憶部

Claims (11)

  1. ズームレンズを含む光学系を介して入射する光に応じた画像信号を出力する撮像手段と、
    前記撮像手段の露光を制御する露光制御手段と、
    前記ズームレンズを駆動しながら、前記露光制御手段により前記撮像手段を露光するように制御する露光間ズーム撮影手段と、
    前記露光間ズーム撮影手段による前記ズームレンズの駆動が開始された後、予め設定されたタイミングの撮影に関する付属情報を記憶する記憶手段と、
    前記撮像手段の露光終了後に、前記撮像手段から出力された画像信号と、前記記憶手段に記憶された付属情報とを関連付けて記録する記録手段と
    を有することを特徴とする撮像装置。
  2. 前記付属情報は、露出情報と焦点距離情報とを含むことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記予め設定されたタイミングは、前記撮像手段の露光開始時であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  4. 前記予め設定されたタイミングは、前記撮像手段の露光終了時であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  5. 前記予め設定されたタイミングは、前記撮像手段の露光中、主被写体に最もピントが合うタイミングであることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  6. 前記予め設定されたタイミングは、前記撮像手段の露光中、撮影画角における主被写体の領域が予め設定された大きさの範囲となるタイミングであることを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。
  7. 前記予め設定されたタイミングは、複数回あることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  8. 前記ズームレンズの駆動開始位置を記憶するズーム開始位置記憶手段と、
    前記ズームレンズの駆動開始から前記撮像手段の露光開始までの時間を記憶する露光開始時間記憶手段とを更に有し、
    前記露光間ズーム撮影手段は、前記ズーム開始位置記憶手段に記憶されたズーム開始位置から前記ズームレンズの駆動を開始させ、前記露光制御手段は、前記ズームレンズの駆動開始から前記露光開始時間記憶手段によって記憶された露光開始時間が経過した後に、前記撮像手段の露光を開始させることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。
  9. ズームレンズを含む光学系を介して入射する光に応じた画像信号を出力する撮像手段を有する撮像装置の制御方法であって、
    前記ズームレンズを駆動しながら、前記撮像手段を露光して撮影を行う撮影工程と、
    前記撮影工程での前記ズームレンズの駆動が開始された後、予め設定されたタイミングの撮影に関する付属情報を記憶する記憶工程と、
    前記撮像手段の露光終了後に、前記撮像手段から出力された画像信号と、前記記憶された付属情報とを関連付けて記録する記録工程と
    を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
  10. コンピュータに、請求項9に記載の制御方法の各工程を実行させるためのプログラム。
  11. 請求項10に記載のプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
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