JP2011059291A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 煩わしい操作を撮影者に要求することなく、しかもファインダーでの視野に制約されずに、自然な感覚で直感的にズーム倍率を調整して撮影することができる撮像装置を提供すること。
【解決手段】 撮像装置１０は、撮像光学系１２Ａにより結像した像を光電変換して画像を出力する撮像手段１２と、撮像光学系１２Ａの光軸Ａ方向の加速度を検出する加速度検出手段１４と、加速度検出手段１４によって検出された加速度に基づいて、撮像された画像のズーム倍率を調整するズーム倍率調整手段１６とを有する。ズーム倍率調整手段１６は、光軸Ａ方向での加速度の向きによってズーム倍率を加減する方向を決定し、加速度の大きさによってズーム倍率の調整量の大きさを決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置に関する。

広角撮影または望遠撮影のためのズーム倍率調整には、従来、釦操作や回転操作が必要である。デジタルカメラやカメラ付携帯電話機は小型化・多機能化が進んでいて、操作部に多数のボタン等が密集して配置される。そのため、特に初心者には操作ミスが生じてしまうことがある。例えば、広角撮影（視野が広く、対象物は小さく映る）させたい場合に、望遠撮影（視野が狭く、対象物は大きく写る）のためのテレ動作を誤ってしてしまう等である。

また、撮影者は操作釦に注意を仕向ける必要があるため、肝心の被写体を見失ってしまい、意図した撮影ができないという問題もある。

さらに、近年では簡易的な撮像装置としてファインダーがないものが提供されている。この撮像装置にあっては、ズーム倍率の確認ができないためズーム倍率調整機構そのものが省略されている。

表示倍率の調整操作を省略する提案がなされている（特許文献１）。特許文献１の図３及び図４には、それぞれ電子ルーペモードが開示されている。特許文献１の図３では撮像装置と被写体との間の距離（被写体距離）に応じて、特許文献１の図４では撮像装置と撮影者との間の距離（撮影者距離）に応じて、それぞれ光学倍率や電子倍率を変更して表示倍率を調整している。

特許文献１の図３では被写体距離が長くなるほど、図４では撮影者距離が短くなるほど、それぞれ表示倍率は大きくなる。逆に、特許文献１の図３では被写体距離が短くなるほど、特許文献１の図４では撮影者距離が長くなるほど、それぞれ表示倍率は小さくなる。この表示倍率変更は、ルーペと同じ原理に従っている。

特許文献１以外にも、ボタンでのカメラ操作を減らす提案がある（特許文献２）。特許文献２では、振動検知手段によって検知されたカメラの振動に基づいて、カメラに適宜の動作を指令する信号を出力して、カメラ操作を行うためのボタンやスイッチ類として使用するカメラが提案されている。

特開平８−３０７７６５号公報 特開２０００−１２８１２５号公報

本発明者は、煩わしい操作を撮影者に要求することなく、しかもファインダーでの視野に制約されずに、自然な感覚で直感的に撮影することができる撮像装置の開発を企図した。特許文献１の技術はルーペの原理を電子ビューファインダー上での表示倍率変更として実現したものである。よって、特許文献１の技術は、ルーペとしてのマクロ撮影には適しているかもしれない。しかし、特許文献１の技術は、撮像装置と被写体または撮影者との間の距離の遠近による差異が顕著に現れ、一般の撮影に適用するには不向きである。しかも、特許文献１の技術は、ファインダーを不要とする撮像装置には適さない。

特許文献２は、振動検知手段が検知した振動レベルが予め設定した閾値を越えたときに所要の振動があったと判別する実施形態が主体である。よって、異なる方向の振動検出を組み合わせることで、各種コマンド入力には適していているかもしれない。しかし、連続して増加または減少するパラメータ値、たとえばズーム量の入力には適さない。なぜなら、一回の振動動作では単位ズーム量しか入力できないため、同一方向の振動動作を繰り返して行わないと、パラメータ値は所望の値まで増大または減少しないからである。よって、特許文献２の動作内容ではかえって撮影者の操作が煩わしくなる。

本発明の幾つかの態様では、煩わしい操作を撮影者に要求することなく、しかもファインダーでの視野に制約されずに、自然な感覚で直感的にズーム倍率を調整して撮影することができる撮像装置を提供することにある。

本発明の一態様は、
撮像光学系により結像した像を光電変換して画像を出力する撮像手段と、
前記撮像光学系の光軸方向の加速度を検出する加速度検出手段と、
前記加速度検出手段によって検出された加速度に基づいて、撮像された画像のズーム倍率を調整するズーム倍率調整手段と、
を有し、
前記ズーム倍率調整手段は、前記光軸方向での加速度の向きによって前記ズーム倍率を加減する方向を決定し、前記加速度の大きさによって前記ズーム倍率の調整量の大きさを決定する撮像装置に関する。

本発明の一態様によれば、撮影者が撮像装置を撮像光学系の光軸方向に移動させる時の加速度を加速度検出手段により検出し、その加速度に基づいて、撮像された画像のズーム倍率を調整することができる。ここで、ズーム倍率とは、光学ズーム倍率の他デジタルズーム倍率を含むことができる。このように、撮像装置を撮像光学系の光軸方向に移動させる動きを、ズーム倍率調整動作と定義付けることで、ズーム倍率の釦操作を要せず、しかもファインダーでの視野に制約されずに、自然な感覚で直感的にズーム倍率を調整して撮影することができる。しかも、加速度は大きさと向きを伴うので、加速度の大きさと向きを検出するだけで、ズーム倍率の調整量と調整方向を決定できる。従って、ズーム量の増減量を大きくしたい時には大きな加速度で撮像装置を操作し、ズーム量の増減量を小さくしたい時には小さな加速度で撮像装置を操作すればよい。

本発明の一態様では、前記ズーム倍率調整手段は、前記加速度検出手段からの経時的な出力に基づいて、一回のズーム倍率調整区間を認識する一区間認識手段を含み、前記ズーム倍率調整区間に対応して一つのズーム倍率を調整設定することができる。

こうすると、一回のズーム倍率調整区間にて互いに逆方向の加速度が加速度検出手段にて検出されても、一区間に対応して一つのズーム倍率を調整設定することができる。事実、撮像装置を撮像光学系の光軸方向に移動させると、始動時には一方向の加速度が検出されるが、停止時には必ず逆方向の加速度が発生する。互いに逆向きの２つの加速度を検出してしまい、その２つの加速度に基づいて互いに逆方向のズーム量を設定することで、ズーム倍率調整操作がキャンセルされてしまう。本発明の一態様では、そのような弊害は生じない。

本発明の一態様では、前記加速度検出手段からは、一方向の加速度が出力された後に、前記一方向とは逆向きとなる逆方向の加速度が出力され、前記ズーム倍率調整手段は、前記一方向の加速度及び前記逆方向の加速度のうち予め定められた一方のみに基づいてズーム倍率を調整することができる。

特許文献２の技術によれば、１回目の操作時には２つの加速度のうちの一方のみに基づいて加速度を検出し、２回目の操作時には２つの加速度のうちの他方のみに基づいて加速度を検出する等、毎回区々の加速度を誤検出する虞がある。本発明の一態様では、一方向の加速度及び前記逆方向の加速度が検出される一回のズーム倍率調整区間では、予め定められた一方のみに基づいてズーム倍率を調整することができるので、ズーム倍率調整操作がキャンセルされたり、誤検出されたりすることがない。例えば、ズーム倍率調整手段は、最初に出力される一方向の加速度の大きさと向きに基づいてズーム倍率を調整すれば、撮影者の意図したズーム倍率に調整できる。

本発明の一態様では、前記一区間認識手段は、前記加速度検出手段の出力を積分して、速度の経時的変化を演算する積分手段を含むことができる。こうすると、一区間認識手段は、積分結果に基づいて、速度が零からスタートして再び零となる区間を、正しくズーム倍率調整区間と認識することができる。

本発明の一態様では、前記ズーム倍率調整手段は、前記撮像装置が撮影者から離れる方向に移動された時に前記ズーム倍率を増加させる方向に調整し、前記撮像装置が撮影者に近付く方向に移動された時に前記ズーム倍率を減少させる方向に調整することができる。

このような加速度方向に応じて決定されるズーム倍率の加減方向は、撮影者のズーム倍率の変更意思や操作感覚によく合致したものとなる。

本発明の一態様では、前記ズーム倍率調整手段は、前記加速度が大きい時ほど前記ズーム倍率の調整量を大きくし、前記加速度が小さい時ほど前記ズーム倍率の調整量を小さくするズーム倍率調整量算出手段を含むことができる。

このような加速度の大きさに応じて算出されるズーム倍率の大きさもまた、撮影者のズーム倍率の変更意思や操作感覚によく合致したものとなる。なお、ズーム倍率の算出は、演算によるものの他、テーブルを用いても良い。

本発明の一態様では、前記加速度検出手段は、一定時間以上に亘って同一方向に作用する加速度を検出することができる。

こうすると、加速度検出手段にて検出される加速度ノイズと区別でき、例えば手振れや移動終了時の逆加速度を排除できる。検出される加速度は、瞬時の加速度に限らず平均加速度であっても良い。

本発明の一態様では、前記ズーム倍率調整手段は、前記撮像手段の画角を調整する画角調整手段を含むことができる。つまり、画角を調整することによって、光学ズーム倍率を調整できる。

ここで、前記画角調整手段は、前記撮像装置を撮影者から離れる方向に移動させた時に前記画角が狭くなるように調整し、前記撮像装置を撮影者に近付く方向に移動させた時に前記画角が広くなるように調整することができる。また、前記画角調整手段は、前記加速度が大きい時ほど前記画角の調整量を大きくし、前記加速度が小さい時ほど前記画角の調整量を小さくする画角調整量算出手段を含むことができる。このような加速度方向や大きさに応じて決定される画角の調整方向や調整量は、撮影者の光学ズーム倍率の変更意思や操作感覚によく合致したものとなる。

さらに、前記画角調整手段は、前記画角調整量に基づいて前記撮像光学系の焦点距離を変更して前記画角を調整する焦点距離変更手段を含むことができる。焦点距離を調整すれば、一義的に画角を調整することができる。

このとき、前記焦点距離変更手段は、前記加速度が大きいほど前記焦点距離を変更する変更速度を速くし、前記加速度が小さいほど前記焦点距離を変更する変更速度を遅くすることができる。こうすると、撮影者により撮像装置の動きの速さ（加速度の大きさ）に合わせて、光学的ズーム倍率を調整することができる。

本発明の一態様では、前記ズーム倍率調整手段は、画角調整された前記撮像手段にて得られる画像をデジタル処理してズーム倍率を調整するデジタルズーム倍率調整手段をさらに含むことができる。

つまり、光学ズームが最大になると自動的にデジタルズームに切り替わる撮像装置にも本発明を適用できる。

本発明では、前記ズーム倍率調整手段は、ズーム倍率調整前の画像と調整後の画像との間の変倍率を識別する倍率識別手段をさらに有し、前記ズーム倍率調整手段は、１回の調整ステップで単位調整量だけズーム倍率を調整し、前記調整ステップが終了する毎に前記倍率識別手段で前記変倍率を識別し、前記変倍率が前記ズーム倍率調整量算出部にて算出された前記ズーム倍率調整量に達するまで、前記調整ステップを繰り返し実施することができる。

こうすると、加速度の検出過程で撮像装置が被写体に近付くという距離変化に伴う物理的な画角変化を無視してズーム倍率が設定されても、元の画像に対する変倍率を監視することで、過度にズーム倍率が調整されてしまうことを回避できる。この手法は、光学ズーム調整にもデジタルズーム調整にも適用できる。

この場合、ズーム倍率調整手段は、被写体から前記撮像装置までの距離が所定値以下である時に、前記単位調整量毎の前記調整ステップを実施することができる。撮像装置から被写体までの距離が短い時に、撮像装置の移動に伴う物理的な画角変化の影響が大きいからである。

また、前記ズーム倍率調整手段は、前記ズーム倍率を増大させる時に、前記単位調整量毎の前記調整ステップを実施することができる。撮像装置の移動に伴う物理的な画角変化の影響によって、フレームから被写体がはみ出すような画像が得られる事態は、ズーム倍率を増大させる時に生ずるからである。

本発明の一態様では、少なくとも撮影モードと加速度プリセットモードとに切り換えるモード切換手段と、前記加速度プリセットモードにて、前記光軸方向にて前記撮像装置に作用している加速度を基準値にプリセットするプリセット手段とをさらに有することができる。

こうすると、例えば移動中の車中で撮影する場合にも、加速度プリセットモードにより車両の移動による加速度の悪影響を除外できる。

本発明の一態様の機能ブロック図である。 撮像装置を撮影者に向けて近づけた時のズーム倍率調整動作を説明するための概略説明図である。 撮像装置を撮影者から遠ざけた時のズーム倍率調整動作を説明するための概略説明図である。 図１のズーム倍率調整手段に一区間認識手段を付加した態様の機能ブロック図である。 図５（Ａ）は加速度波形を、図５（Ｂ）は加速度波形を積分した速度波形をそれぞれ示す図である。 本発明の一実施形態のブロック図である。 本発明の他の実施形態のブロック図である。 撮像装置を撮影者から遠ざけた動作をした時に撮像装置に作用する加速度を示すための時間−速度特性を示す図である。 図８に示す加速度が撮像装置に作用した時のズーム倍率変更動作を示す図である。 撮像装置を撮影者から遠ざけた動作をした時に撮像装置に作用する図８とは異なる加速度を示すための時間−速度特性を示す図である。 図１０に示す加速度が撮像装置に作用した時のズーム倍率変更動作を示す図である。 検出される加速度の向きと大きさに対応して変化するズーム倍率調整量の一例を示す特性図である。 図１をさらに具体化したブロック図である。 図１３に示す実施形態でのズーム倍率調整動作のフローチャートである。 被写体に対して画角をθ１からθ２に変化させた状態を示す図である。 図１６（Ａ）は図１５の画角θ１に対応する元画像を、図１６（Ｂ）は画角θ２に対応する倍率調整後の適正な調整画像をそれぞれ示している。 撮像装置を被写体に向けて移動する本実施形態のズーム倍率変更動作を示している。 図１８（Ａ）は図１７での撮像装置の移動前の元画像を、図１８（Ｂ）は図１７の撮像装置の移動後の不適正な調整画像をそれぞれ示している。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

１．実施形態の概要
図１は本実施形態の基本ブロック図である。図２及び図３はズーム倍率調整の動作説明図である。図１において、撮像装置例えばデジタルカメラ１０は、撮像手段１２、加速度検出手段１４及びズーム倍率調整手段１６を有する。撮像手段１２は、撮像光学系により結像した像を光電変換して画像を出力する。撮像手段１２にて得られる画像のズーム倍率を調整するために、加速度検出手段１４及びズーム倍率調整手段１６が設けられている。特に本実施形態では、ファインダーにてフレーミングして画角を調整する煩わしい操作を撮影者に強いずに、撮影者の撮影行動に基づいて、自動的にズーム倍率を調整している。

加速度検出手段１４は、図２及び図３に示す撮像装置１０の光軸Ａの方向であって、撮像装置１０に作用する加速度を検出する。加速度検出手段１４は、公知の種々の加速度センサーを利用することができ、カメラの手振れ補正等に用いられているＭＥＭＳセンサー（Micro Electro Mechanical Sensor:マイクロエレクトロメカニカルセンサー）にて形成すると小型化することができる。

ズーム倍率調整手段１６は、加速度検出手段１４にて検出された加速度に基づいて、撮像手段１２にて得られる画像のズーム倍率を調整する。より詳しくは、ズーム倍率調整手段１６は、加速度検出手段１４にて検出された加速度の向きによってズーム倍率を加減する方向を決定し、加速度検出手段１４にて検出された加速度の大きさによって前記ズーム倍率の調整量の大きさを決定する。従って、撮影者は、ズーム量の増減量を大きくしたい時には大きな加速度で撮像装置を操作し、ズーム量の増減量を小さくしたい時には小さな加速度で撮像装置を操作すればよい。よって、特許文献２のように、一回の振動によって例えば単一のズーム量だけ増減するものと比較すれば、撮影者の操作負担は大幅に軽減され、つまり、撮影者が意図するズーム倍率に応じて、撮影者は撮像装置１０を一回だけ移動操作するだけで、所望のズーム倍率に設定できる。

１．１．ズーム調整操作の一区間の認識
ズーム倍率調整手段１６は、図４に示すように、一区間認識手段１６Ａ１とズーム倍率調整量算出手段１６Ｂ１を含むことができる。一区間認識手段１６Ａ１は、加速度検出手段１４からの経時的な出力に基づいて、一回のズーム倍率調整区間を認識する。ズーム倍率調整量算出手段１６Ｂ１は、認識された一区間に対応して一つのズーム倍率を調整設定する。

この一区間認識手段１６Ａ１の技術的意義について、図５（Ａ）（Ｂ）を参照して説明する。図５（Ａ）は、図２と同様にしてカメラ１０を撮影者から遠ざけるズーム倍率変更操作と、図３と同様にしてカメラ１０を撮影者に近づけるズーム倍率変更操作とを連続して行った時の、加速度検出手段１４からの経時的な出力である加速度波形を示している。ここで、加速度検出手段１４は、光軸方向に沿った一方向の加速度の符号はプラスであり、光軸方向に沿った一方向とは逆向きの逆方向の加速度の符号はマイナスとする。

カメラ１０を撮影者から遠ざける区間１の操作では、カメラ１０の始動時の加速期間にてプラスの加速度が加速度検出手段１４にて検出され、カメラ１０の等速期間を経た後に、カメラ１０の停止時の加速期間（減速期間）にマイナスの加速度が加速度検出手段１４にて検出される。同様に、カメラ１０を撮影者に近づける区間２の操作では、カメラ１０の始動時の加速期間にてマイナスの加速度が加速度検出手段１４にて検出され、カメラ１０の等速期間を経た後に、カメラ１０の停止時の加速期間（減速期間）にプラスの加速度が加速度検出手段１４にて検出される。このように、一回の各ズーム倍率調整区間１，２では各々、互いに逆向きの加速度が加速度検出手段１４にて検出されることになる。

本実施形態では、ズーム倍率調整量算出手段１６Ｂ１は、区間１，２にそれぞれ対応して各一つのズーム倍率を調整設定する。こうすることで、区間１，２の各々で、互いに逆向きの２つの加速度に基づいて、互いに逆方向のズーム量を設定することで、ズーム倍率調整操作がキャンセルされてしまうことを防止できる。

一区間認識手段１６Ａ１は、例えば、互いに逆向きの２つの加速度が加速度検出手段１４から出力されたことで、それぞれ区間１，２を認識することができる。この場合には、このために、ズーム倍率調整手段１６は、区間１，２の各々にて検出される一方向の加速度及び逆方向の加速度のうち予め定められた一方のみに基づいてズーム倍率を調整すれば良い。加速度の大きさは、図５（Ａ）の加速度波形のピーク値や面積等から求めることができる。

あるいは、一区間認識手段１６Ａ１は、図４に示すように、加速度検出手段１４の出力を積分して、速度の経時的変化を演算する積分手段１６Ａ１１を含むことができる。こうすると、一区間認識手段１６Ａ１は、積分手段１６Ａ１１での積分結果に基づいて、図５（Ｂ）に示すように速度が零からスタートして再び零となる一区間を、正しく一回のズーム倍率調整区間と認識することができる。この際、ズーム倍率調整量算出手段１６Ｂ１は、図５（Ｂ）に示す速度波形の面積に基づいてズーム調整量を決定しても良い。

１．２．画角調整
図６に示すように、ズーム倍率調整手段１６は、図４の機能に加えて、あるいは図４の機能を伴わずに、撮像手段１２の画角を調整する画角調整手段１６Ａ２を含むことができる。図６に示すように、撮像手段１２は、撮像光学系１２Ａとイメージセンサ１２Ｂとを有する。イメージセンサ１２Ｂは、撮像光学系１２Ａにより結像した像を光電変換して画像信号を出力する。画角調整手段１６Ａ２は、図６に示す画角θを調整するものである。画角θは、図６に示す焦点距離ｆを調整することで変更できる。画角θを調整することで、撮像手段１２にて得られる画像のズーム倍率を光学的に調整できる。この意味で、画角調整手段１６Ａ２とは、光学ズーム倍率調整手段と称することができる。

ズーム倍率調整手段１６は、図７に示すように、画角調整手段１６Ａ２に加えてデジタルズーム倍率調整手段１６Ｂ２を有することができる。デジタルカメラは、光学ズームが最大になると自動的にデジタルズームに切り替わるものがあり、図７はデジタルズーム機能を有する撮像装置１０に本発明を適用したものである。図７の場合、加速度に基づいて決定されるズーム倍率が光学ズーム最大倍率になるまでは、画角調整手段１６Ａ２によって光学ズーム倍率が調整される。加速度に基づいて決定されるズーム倍率が光学ズーム最大倍率を超えた場合には、画角を固定したままデジタルズーム倍率調整手段１６Ｂ２によってズーム倍率が調整される。

１．３．加速度の向きとズーム倍率調整方向
上述した通り、ズーム倍率調整手段１６は、撮像光学系１２Ａの光軸Ａの方向での加速度の向きによってズーム倍率を加減する方向を決定することができる。例えば、図２に示すように、ズーム倍率調整手段１６は、撮像装置１０が撮影者から離れる方向Ｂに移動された時に、ズーム倍率を増加させる方向に調整する。これにより、図６及び図７の画角調整手段１６Ａ２により画角θは狭角θ１と狭くされ、被写体の一部が拡大された望遠撮影が可能となる。一方、図３に示すように、ズーム倍率調整手段１６は、撮像装置１０が撮影者２０に近付く方向Ｃに移動された時に、ズーム倍率を減少させる方向に調整する。これにより、図６及び図７の画角調整手段１６Ａ２により画角θが広角θ２へと広がり、広角撮影が可能となる。

図２及び図３に示す撮像装置１０の移動方向Ｂ，Ｃと、その時の加速度の方向に応じて決定されるズーム倍率の加減方向は、撮影者２０のズーム倍率の変更意思によく合致したものとなる。特許文献１では、被写体にカメラを近づけたマクロ撮影である電子ルーペモードでは、撮影者と撮像装置との間の距離を検出していたが、本実施形態では撮像装置１０が移動する過程での加速度を検出している点で異なる。

さらには、特許文献１では、ルーペ（虫眼鏡）と同様に、撮像装置と撮影者との距離が短くなるほど表示倍率を大きく調整し、逆に、撮像装置と撮影者との間の距離が長くなるほど表示倍率は小さく調整している。しかし、本実施形態では、撮像装置１０と撮影者２０との距離が短くなる図３の方向Ｃに移動させたときにズーム倍率を小さく調整し、撮像装置１０と撮影者２０との間の距離が長くなる図２の方向Ｂに移動させた時にズーム倍率は大きくなる。

つまり、結果としてみると、本実施形態でのズーム倍率調整は、特許文献１のズーム倍率調整方向とは向きが逆となっている。特許文献１はルーペの原理に従ったマクロ撮影に有用ではあるが、一般の撮影での撮像装置１０の移動操作とズーム倍率調整との相関は、本実施形態での制御の方が操作者の感覚に近いものとなる。本実施形態ではファインダーは必ずしも必要でないが、仮にファインダーに目を近づけて覗き込むと、ファインダーを通じた視野が広がって広角の映像が見られる。逆に、ファインダーから目を遠ざけると、ファインダーを通じた視野は狭められる。図２及び図３の制御動作は、上述したファインダーを通じたフレーミングと同等になるから、撮影者２０のズーム倍率調整意思に一致しているものと考えられる。

１．４．加速度の大きさとズーム倍率調整量
次に、本実施形態では、ズーム倍率調整手段１６は、上述下通り加速度の大きさによってズーム倍率の調整量の大きさを決定することができる。図８〜図１１は、加速度の大きさとズーム倍率との関係を示している。図８及び図１０は、共に図２に示す方向Ｂに向けて撮像装置１０を撮影者２０から遠ざけた時に、撮像装置１０に作用する加速度を示すための時間−速度特性を示している。図８及び図１０に示す時間−速度特性曲線を微分して得られる加速度は、時間−速度特性曲線の傾きと等価である。

図８及び図１０では、撮像装置１０の移動開始時の加速度（図８では＋Ｆ１、図１０では＋Ｆ３）よりも、撮像装置１０の移動終了時の加速度（図８では−Ｆ２、図１０では−Ｆ４）の方が絶対値は大きい（時間−速度特性曲線の傾きが急傾斜）。つまり、｜Ｆ１｜＜｜−Ｆ２｜、｜＋Ｆ３｜＜｜−Ｆ４｜である。また、図８及び図１０では、撮像装置１０の移動開始時の加速度（図８では＋Ｆ１、図１０では＋Ｆ３）の方向と、撮像装置１０の移動終了時の加速度（図８では−Ｆ２、図１０では−Ｆ４）の方向とは異なる（加速度の符号が異なる）。さらに、図８及び図１０では、撮像装置１０の移動開始時の加速度（図８では＋Ｆ１、図１０では＋Ｆ３）が作用する時間は、撮像装置１０の移動終了時の加速度（図８では−Ｆ２、図１０では−Ｆ４）が作用する時間よりも長い。また、撮像装置１０には撮影者２０の手振れに伴う加速度も作用する。

本実施形態では、加速度検出手段１４は、撮像装置１０に作用する各種の加速度のうち、例えば、一定時間以上に亘って一方向に作用する加速度または平均加速度（図８では＋Ｆ１、図１０では＋Ｆ３）を検出するものとする。こうすると、短時間にのみ一方向に作用する加速度や、短時間に両方向に交互に作用する加速度を検出対象から除外できる。これにより、撮像装置１０の移動終了時のごく短時間にのみ作用する加速度（図８では−Ｆ２、図１０では−Ｆ４）を排除できる。また、手振れにより両方向に交互に作用する加速度を除外できる。

このようにすると、本実施形態では、撮像装置１０の移動開始時の加速度（図８では＋Ｆ１、図１０では＋Ｆ３）が検出され、他の加速度は検出対象外とできる。なお、加速度検出は本実施形態以外の態様でも良く、例えば、絶対値が最大である加速度の方向（符号）と大きさ（絶対値）に基づいて、ズーム倍率の増減方向とその調整量を決定してもよい。つまり、図８及び図１０において、移動終了時の加速度（図８では−Ｆ２、図１０では−Ｆ４）を検出してもよい。絶対値が最大の加速度は、撮像装置１０の移動中に順次得られる加速度をピークホールドすれば検出できるからである。

本実施形態では、図２に示すように撮像装置１０を撮影者２０から遠ざけた時には、加速度の符号はプラス（図２の移動方向Ｂ）となり、それによりズーム倍率の増加方向が決定される。一方、図３に示すように撮像装置１０を撮影者２０に近づけた時には、加速度は逆符号のマイナス（図３の移動方向Ｃ）となり、それによりズーム倍率の減少方向が決定される。

図９は、図８の加速度（例えば＋Ｆ１）が検出された時のズーム倍率の変更動作を示している。図１１は、図１０の加速度（例えば＋Ｆ３）が撮像装置１０に作用した時のズーム倍率の変更動作を示している。ここで、本実施形態では加速度の大きさによってズーム倍率の調整量の大きさを決定している。従って、図９及び図１１でのズーム倍率調整前の元画像のズーム倍率が同一であるとすると、｜＋Ｆ１｜＜｜＋Ｆ３｜の関係にあることから、図９よりも図１１の方が調整後の画像のズーム倍率が大きくなっている。

図１２は、検出された加速度とズーム調整倍率との関係を示している。図１２の横軸には加速度の向きと大きさが、例えば±２Ｇの範囲で示されている。この加速度の向きと大きさに対応するズーム倍率調整量が、図１２の縦軸に示されている。図１２に示すように、加速度が大きい時ほどズーム倍率の調整量を大きくし、加速度が小さい時ほどズーム倍率の調整量を小さくしている。なお、図１２では、加速度が±２Ｇの範囲で変化すると、ズーム倍率調整量がリニアに変化する例を示しているが、所定範囲の加速度毎にズーム倍率調整量を段階的に変化させても良い。ズーム倍率調整手段１６は、図１２のような加速度情報とズーム倍率調整量との相関を示すテーブルを有し、そのテーブルからズーム倍率調整量を求めることができる。

２．具体的な実施形態
２．１．装置の全体説明
次に、本発明をより具体化した実施形態について、図１３を参照して説明する。図１３は、図１のブロック図をさらに具体化したブロック図である。図１３には、撮像手段である撮像部１２及び加速度検出手段である加速度検出部１４の他に、以下の各部が設けられている。

ズーム倍率調整量算出部３０は、図４の一区間認識手段に相当する一区間認識部３１にて認識された一区間中に、加速度検出部１４にて検出された加速度の大きさに従って、例えば図１２のテーブルに基づいてズーム倍率調整量を算出するものである。このズーム倍率調整量算出部３０は、図６及び図７にて説明した画角調整量算出部を含んでいる。図６の通りデジタルズームを実施しない撮像装置１０では、算出されたズーム倍率調整量は画角調整量に置き換えられる。図７の通りデジタルズームを実施する撮像装置では、ズーム倍率が光学ズーム最大倍率に達するまで、算出されたズーム倍率調整量は画角調整量に置き換えられる。ズーム倍率が光学ズーム最大倍率を超えた場合には、ズーム倍率調整量はデジタルズーム倍率調整量に置き換えられる。

撮像画像制御部３２は、撮像装置１０の制御を司る。この撮像画像制御部３２は、ズーム倍率調整に関して、以下の通り機能する。撮像画像制御部３２には、ズーム倍率調整量算出部３０からのズーム倍率調整量（画角調整量を含む）の情報が入力される。撮像画像制御部３２は、ズーム倍率調整量と調整方向の情報に基づいて、被写体撮像制御部３４または画像処理部３６を制御する。

被写体撮像制御部３４は、撮像画像制御部３２からの入力に基づいて撮像部１２に対してＡＦ（オートフォーカス）動作、ズームレンズ駆動制御、絞り調整、イメージセンサ駆動制御等を行なう。

ここでは、被写体撮像制御部３４の画角調整機能について説明する。図６にて説明したとおり、撮像部１２は撮像光学系１２Ａとイメージセンサ１２Ｂとを含んでいる。撮像部１２の画角θは焦点距離ｆを調整することで変更できる。焦点距離ｆはズームレンズ駆動制御によって達成できる。被写体撮像制御部３４は、撮像画像制御部３２からの画角調整量と調整方向の情報に基づいて、ズームレンズを駆動制御し、焦点距離ｆを変更して画角θを調整することができる。この意味で、被写体撮像制御部３４は、画角調整量に基づいて撮像光学系１２Ａの焦点距離ｆを変更して画角θを調整する焦点距離変更手段を含んでいる。

画像処理部３６は、イメージセンサ１２Ｂから入力された画像に対して適切な画像処理を実施し、処理画像は表示部３８と撮像画像制御部３２に送出される。表示部３８はビューファインダーであり、画像情報その他の撮影情報が表示される。撮像画素制御部３２は、画像処理部３６から取得した画像を画像記憶部４０に格納する。

画像処理部３６は、画角調整された撮像部１２にて得られる画像をデジタル処理してズーム倍率を調整するデジタルズーム倍率調整手段として機能することができる。このために、ズーム倍率が光学ズーム最大倍率を超えた場合には、撮像画像制御部３２から、デジタルズーム倍率調整量とその調整方向に関する情報が画像処理部３６に入力される。また、この画像処理部３６は、倍率識別部４２にて元の画像（ズーム倍率調整前の画像）に対するズーム倍率（変倍率）を識別するための画像処理を行うことができる。変倍率識別のための画像処理としては、元の画像と調整後の画像中の複数の特徴点間の距離情報を挙げることができる。複数の特徴点とは、例えば顔画像中の目、鼻、口等であり、ズーム倍率が異なれば、特徴点間の距離も異なる。

倍率識別部４２は、画像処理部からの情報に基づいて、元の画像に対する実際のズーム倍率（変倍率）を識別するものである。ズーム倍率調整を後述する通りに段階的に実施した場合には、各回の調整ステップ後に元の画像に対する実際のズーム倍率が倍率識別部４２にて確認される。

ユーザーインターフェース部４４及び電源部４６が設けられている。ユーザーインターフェース部４４からは、撮影者２０により各種情報が入力されるが、本実施形態ではユーザーインターフェース部４４にはズーム倍率調整部は不要である。

ユーザーインターフェース部４４には、少なくとも撮影モードと加速度プリセットモードとに切り換えるモード切換部（モード切換手段）を設けることができる。この場合、撮像画像制御部３２には、加速度プリセットモードにおいて、光軸Ａ方向にて撮像装置１０に作用している加速度を基準値（例えば加速度０）にプリセットするプリセット部（プリセット手段）３２Ａを設けることができる。このようにすると、例えばモード切換部としてのプリセット釦を押し続けている間に加速度プリセットモードが設定される。撮影者２０が自動車や電車で移動している間では加速度検出部１４にて光軸Ａ方向の加速度が検出されてしまうが、加速度プリセットモードに設定してその加速度を０にプリセットすることができる。従って、車中においても自動ズーム倍率調整機能を誤動作なく作動させることができる。

２．２．ズーム倍率の自動調整
図１４は、図１３に示す撮像装置１０にて実施されるズーム倍率の自動調整動作を示すフローチャートである。撮像装置１０が電源オンされると（ステップ１）、加速度プリセットモードか否かが判断される（ステップ２）。加速度プリセットモードであればステップ３に、そうでなければステップ４に移行する。ステップ３では、光軸Ａ方向にて撮像装置１０に作用している加速度を基準値（例えば加速度０）にプリセットする。

次に、撮影モードであるか否かが判断される（ステップ４）。撮影モードであれば、加速度検出部１４にて、光軸Ａ方向にて撮像装置１０に作用している加速度を検出する（ステップ５）。この加速度とは、図１３の一区間認識部３１にて認識された図５（Ａ）の例えば区間１中の例えば始動時のプラス方向の加速度である。区間１中の停止時のマイナス方向の加速度は無視される。こうして加速度が検出されると、ズーム倍率調整量算出部３０にて、例えば図１２のテーブルからズーム倍率調整量と調整方向が算出される（ステップ６）。

次に、ズーム倍率調整量算出部３０では、倍率識別部４２から現在のズーム倍率（当初は１倍）が、撮像光学系１２Ａでの光学ズーム最大倍率よりも小さいか否かが判断される（ステップ７）。現在のズーム倍率が光学ズーム最大倍率よりも小さければ、撮像光学系１２Ａの画角調整により光学ズーム倍率を調整できるので、ステップ８に移行する。ステップ７での判断がＮＯであれば、ステップ９に移行して、画像処理部３６でのデジタルズーム倍率調整が行われる。

ここで、ステップ８でもステップ９においても、ステップ６にて算出されたズーム倍率調整量だけ一気に調整することはせず、それぞれ単位調整量だけ変化させている。そして、単位調整量だけ変化させた後にイメージセンサ１２Ｂにより出力されて画像処理部３６に入力された現画像と、調整前の元画像との比較から、実際のズーム倍率（元画像に対する変倍率）が倍率識別部４２にて取得される（ステップ１０）。そして、元画像に対する変倍率がステップ６で算出されたズーム倍率調整量に達したか否かが判断される（ステップ１１。ステップ１１での判断がＮＯであれば、ステップ７に戻ってステップ７〜ステップ１１が繰り返し実施され、ズーム倍率を単位調整量ずつ変化させる。

元画像に対する変倍率がステップ６で算出されたデーム倍率調整量に達すると（ステップ１１の判断がＹＥＳ）、加速度に基づくズーム倍率調整動作は終了し、ステップ４，５がＮＯである場合と同じく、電源オフか否かが判断された後に（ステップ１２）、電源オンであればステップ２に戻って新たなズーム倍率調整を待機することになる。

ここで、ステップ８及びステップ９において、ステップ６にて算出されたズーム倍率調整量だけ一気に調整することはせず、それぞれ単位調整量だけ変化させている理由について、図１５〜図１８を参照して説明する。図１５及び図１６は、撮影者２０の意図通りのズーム倍率調整がなされることを示している。図１５に示すように、広角の画角θ１より狭角の画角θ２に調整することで、画角θ１の時には図１６（Ａ）に示すようにフレーム内で小さく撮影された被写体が、画角θ２の時には図１６（Ｂ）に示すように拡大される。

本実施形態では、図１７に示すように、破線の位置にあった撮像装置１０を実線位置まで移動させたときの加速度に基づいてズーム倍率調整量を決定している。つまり、元画像を撮影した図１７の破線位置から、図１７の実線位置まで撮像装置１０は前進している。このような撮像装置１０と被写体との間の距離変化は、ズーム倍率調整に調整誤差を生ずる原因となり得る。つまり、撮像装置１０が被写体に近付くため、その分だけ物理的に画角が変化するからである。特に、撮像装置１０に対して被写体が近く、かつ、ズーム倍率を大きくする場合には、撮像装置１０を動かすことにより得られる画角変化が大きい。このため、加速度に基づくズーム倍率調整量だけ調整すると、図１８（Ａ）に示す元画像の被写体を過大に拡大してしまい、図１８（Ｂ）に示すように被写体がフレーム内に収まらない誤調整が生じ得る。このことを防止するために、ズーム倍率調整では単位調整量だけ変化させている。

単位調整量ずつ調整する具体例を以下に示す。以下の例は、光学ズームによってのみズーム倍率を調整する例であるが、デジタルズームによる調整にも同様に適用できる。例えば、撮像光学系１２Ａでの焦点距離可変範囲を３５ｍｍ〜１４０ｍｍとする。現在の焦点距離は３５ｍｍに設定されるものとする。図１７に示すように、破線位置にある撮像装置１０を被写体に向けて実線位置まで移動させて、その過程での加速度が検出される。取得された加速度情報に基づいて、ズーム倍率調整量算出部３０によりズーム倍率調整量が２倍と算出されたものとする。つまり、現在の画角（図１７の破線位置での画角）から画像を２倍に拡大させる画角に調整する。

ここで、本実施形態では一気に２倍のズーム倍率調整量を設定するのでなく、１回の調整ステップ（図１３のステップ８またはステップ９）で単位調整量ずつ変化させている。１回の調整ステップでの単位調整量は、例えば焦点距離調整量で３．５ｍｍとする。３．５ｍｍの焦点距離調整量は、単位ズーム倍率調整量ないしは単位画角調整量に相当する。

ところで、算出されたズーム倍率量は２倍であることから、現在の焦点距離３５ｍｍから焦点距離７０ｍｍに調整すれば、元画像に対する変倍率は計算上で２倍となる。このためには、調整ステップを１０回繰り返せば、３．５ｍｍ×１０回＝３５ｍｍだけ焦点距離が変更されて、計算上では変倍率が２倍となる。

しかし、図１７に示すように、ズーム倍率が調整される撮像装置１０は元の位置（破線の位置）に止まってなく、被写体により近い実線位置まで移動されているのであり、２倍のズーム倍率調整に距離変化が上乗せされるために、元の画像に対する変倍率は２倍以上となってしまう。結果として、図１８（Ｂ）の画像となってしまう可能性がある。

このために、各回の調整ステップ毎に現ズーム倍率（元の画像に対する変倍率）を識別し（図１４のステップ１０）、それが算出されたズーム倍率調整量に達するまで、以下の通り調整ステップを繰り返す。

調整ステップ数 元画像に対する変倍率 差分 判定結果
１ステップ目 １．２倍 ０．８ 追加調整必要
２ステップ目 １．４倍 ０．６ 追加調整必要
３ステップ目 １．６倍 ０．４ 追加調整必要
４ステップ目 １．８倍 ０．２ 追加調整不要
５ステップ目 ２．０倍 ０ 調整終了
以上の動作によれば、５回の調整ステップにより３．５ｍｍ×５＝１７．５ｍｍが焦点距離の変位量であり、計算上の３５ｍｍの半分に相当する焦点距離調整により、元の画像に対する変倍率を２倍にすることができた。撮像装置１０が図１７の破線の位置から図１７の実線位置まで推し出された分が、焦点距離の非ドライブ量を補填しているからである。このようにすることで、図１８（Ｂ）のような過大なズーム倍率調整となることを防止できる。

３．変形例
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。

例えば、図１８（Ｂ）のような弊害は、被写体までの距離が短いマクロ撮影の時に問題となる。よって、被写体から撮像装置１０までの距離が所定値以下である時に、単位調整量毎の調整ステップを実施することができる。一方、遠景を撮影する場合には元の画像とズーム倍率調整後の画像との誤差は少ないので、図１８（Ｂ）のような弊害は生じない。よって、撮像装置１０と被写体までの距離に基づいて、所定値を越えれば、単位調整量ずつ複数回の調整ステップを経ることなく、一気にズーム倍率調整量に調整しても良い。単位調整量を用いるか否かは、撮像装置１０と被写体までの距離に基づいて判断でき、赤外線等で距離を測定する他、合焦距離を用いてもよい。この際、図６または図７の画角調整手段１６Ａ２は、加速度が大きいほど焦点距離を変更する変更速度を速くし、加速度が小さいほど前記焦点距離を変更する変更速度を遅くすることができる。こうすると、撮影者２０により撮像装置１０の動きの速さ（加速度の大きさ）に合わせて、光学的ズーム倍率を調整することができる。

また、図１８（Ｂ）のような事態は、ズーム倍率を増大する場合により問題が大きい。よって、ズーム倍率を増大させる時に、単位調整量毎の調整ステップを実施することができる。つまり、加速度検出手段１４にてズーム倍率を減少する方向の加速度が検出された場合には、必ずしも単位調整量ずつ調整しなくてもよい。

なお、撮像装置１０の姿勢や移動の有無に拘らず、実際には常に重力加速度が作用しているので、重力加速度に対する補正が必要である。

１０ 撮像装置、１２ 撮像手段、１２Ａ 撮像光学系、１２Ｂ イメージセンサ、１４ 加速度検出手段、１６ ズーム倍率調整手段、１６Ａ１ 一区間認識手段、１６Ａ１１ 積分手段、１６Ａ２ 画角調整手段（光学ズーム倍率調整手段）、１６Ｂ２ デジタルズーム倍率調整手段、２０ 撮影者、２２ 被写体、３０ ズーム倍率調整量算出手段（画角調整量算出手段）、３１ 一区間認識部、３２ 撮像画像制御部、３４ 被写体撮像制御部（焦点距離変更手段）、３６ 画像処理部（デジタルズーム倍率調整手段）、３８ 表示部、４０ 画像記憶部、４２ 倍率識別部、４４ ユーザーインターフェース部（モード切換手段）、Ａ 光軸、ｆ 焦点距離、θ 画角

Claims (18)

1. 撮像光学系により結像した像を光電変換して画像を出力する撮像手段と、
   前記撮像光学系の光軸方向の加速度を検出する加速度検出手段と、
   前記加速度検出手段によって検出された加速度に基づいて、撮像された画像のズーム倍率を調整するズーム倍率調整手段と、
   を有し、
   前記ズーム倍率調整手段は、前記光軸方向での加速度の向きによって前記ズーム倍率を加減する方向を決定し、前記加速度の大きさによって前記ズーム倍率の調整量の大きさを決定することを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１において、
   前記ズーム倍率調整手段は、前記加速度検出手段からの経時的な出力に基づいて、一回のズーム倍率調整区間を認識する一区間認識手段を含み、前記ズーム倍率調整区間に対応して一つのズーム倍率を調整設定することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または２において、
   前記加速度検出手段からは、前記光軸方向での一方向の加速度が出力された後に、前記一方向とは逆向きとなる逆方向の加速度が出力され、
   前記ズーム倍率調整手段は、前記一方向の加速度及び前記逆方向の加速度のうち予め定められた一方のみに基づいてズーム倍率を調整することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項２において、
   前記一区間認識手段は、前記加速度検出手段の出力を積分して、速度の経時的変化を演算する積分手段を含み、前記速度が零からスタートして再び零となる区間を前記ズーム倍率調整区間と認識することを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１乃至４のいずれにおいて、
   前記ズーム倍率調整手段は、前記撮像装置が撮影者から離れる方向に移動された時に前記ズーム倍率を増加させる方向に調整し、前記撮像装置が撮影者に近付く方向に移動された時に前記ズーム倍率を減少させる方向に調整することを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記ズーム倍率調整手段は、前記加速度が大きい時ほど前記ズーム倍率の調整量を大きくし、前記加速度が小さい時ほど前記ズーム倍率の調整量を小さくするズーム倍率調整量算出手段を含むことを特徴とする撮像装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
   前記加速度検出手段は、一定時間以上に亘って同一方向に作用する加速度を検出することを特徴とする撮像装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
   前記ズーム倍率調整手段は、前記撮像手段の画角を調整する画角調整手段を含むことを特徴とする撮像装置。
9. 請求項８において、
   前記画角調整手段は、前記撮像装置を撮影者から離れる方向に移動させた時に前記画角が狭くなるように調整し、前記撮像装置を撮影者に近付く方向に移動させた時に前記画角が広くなるように調整することを特徴とする撮像装置。
10. 請求項８または９において、
    前記画角調整手段は、前記加速度が大きい時ほど前記画角の調整量を大きくし、前記加速度が小さい時ほど前記画角の調整量を小さくする画角調整量算出手段を含むことを特徴とする撮像装置。
11. 請求項８乃至１０のいずれかにおいて、
    前記画角調整手段は、前記画角調整量に基づいて前記撮像光学系の焦点距離を変更して前記画角を調整する焦点距離変更手段を含むことを特徴とする撮像装置。
12. 請求項１１において、
    前記焦点距離変更手段は、前記加速度が大きいほど前記焦点距離を変更する変更速度を速くし、前記加速度が小さいほど前記焦点距離を変更する変更速度を遅くすることを特徴とする撮像装置。
13. 請求項８乃至１２のいずれかにおいて、
    前記ズーム倍率調整手段は、画角調整された前記撮像手段にて得られる画像をデジタル処理してズーム倍率を調整するデジタルズーム倍率調整手段をさらに含むことを特徴とする撮像装置。
14. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
    前記ズーム倍率調整手段は、ズーム倍率調整前の画像と調整後の画像との間の変倍率を識別する倍率識別手段をさらに有し、
    前記ズーム倍率調整手段は、１回の調整ステップで単位調整量だけズーム倍率を調整し、前記調整ステップが終了する毎に前記倍率識別手段で前記変倍率を識別し、前記変倍率が前記ズーム倍率調整量算出部にて算出された前記ズーム倍率調整量に達するまで、前記調整ステップを繰り返し実施することを特徴とする撮像装置。
15. 請求項１０たまは１１において、
    前記画角調整手段は、画角調整前の画像と調整後の画像との間の変倍率を識別する倍率識別手段をさらに有し、
    前記画角調整手段は、１回の調整ステップで単位調整量だけ画角を調整し、前記調整ステップが終了する毎に前記倍率識別手段で前記変倍率を識別し、前記変倍率が前記画角調整量算出部にて算出された前記画角調整量に達するまで、前記調整ステップを繰り返し実施することを特徴とする撮像装置。
16. 請求項１４または１５において、
    前記ズーム倍率調整手段は、被写体から前記撮像装置までの距離が所定値以下である時に、前記単位調整量毎の前記調整ステップを実施することを特徴とする撮像装置。
17. 請求項１４乃至１６のいずれかにおいて、
    前記ズーム倍率調整手段は、前記ズーム倍率を増大させる時に、前記単位調整量毎の前記調整ステップを実施することを特徴とする撮像装置。
18. 請求項１乃至１７のいずれかにおいて、
    少なくとも撮影モードと加速度プリセットモードとに切り換えるモード切換手段と、
    前記加速度プリセットモードにて、前記光軸方向にて前記撮像装置に作用している加速度を基準値にプリセットするプリセット手段と、
    をさらに有することを特徴とする撮像装置。

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