JP2011151709A

JP2011151709A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2011151709A
Application number: JP2010012995A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kubota; 明広窪田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2010-01-25
Publication date: 2011-08-04

Abstract

【課題】撮りたい被写体を肉眼で見ながら、その構図を直感的に指示できる小型で携帯可能な撮像装置等を提供すること。
【解決手段】撮像装置１００は、モーションセンサ２００を有する撮像装置であって、モーションセンサ２００からのセンサ情報を取得するセンサ情報取得部１６１と、取得されたセンサ情報に基づいて、モーションセンサ２００の軌跡を算出する軌跡算出部１６３と、算出された軌跡に基づいて、画角特定情報を算出する画角特定情報算出部１６５と、画角特定情報に基づいて画角を調整する画角調整部１８０とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置等に関する。

デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置には構図を決めるユーザーインタフェースとしてファインダー機能が通常装備されている。ファインダーとしての重要な役割は、撮影したい背景や被写体の位置・画角などを確認しながら撮影者の意図する構図となるようにするフレーミング操作である。その方式も光学ビューファインダー（ＯＶＦ、Optical Viewfinder）方式から電子的なビューファインダー（ＥＶＦ、Electronic Viewfinder）方式などが存在している。

その他にも背面液晶パネル（ＬＣＤ、Liquid Crystal Display）方式だけの表示装置のものも存在しており、ＥＶＦ方式と同様に、モニター機能のほかにタッチパネルなどの操作入力装置が一体化されたものなどもあり、撮影画像を見ながらカメラの撮影制御のための操作を行うことが可能なものなども存在している。

しかし、一方でファインダーを覗きこみながらのカメラ操作や、フレーミング操作には熟練が必要となる。ムービー撮影においては更にその状態を維持し続けなければならない。撮像装置がブレない様に保持するなど、撮影者には負担の大きな操作となる。

更に撮影時においてファインダー越しや背面液晶を通して被写体を確認することになる。或いはファインダーが表示する範囲内を通した画角しか見えないので、人間の肉眼で観察できるはずの広範囲の視野の像を観察することができない、つまり撮影中はその場の雰囲気を生で味わう(肉眼で観察)ことが出来ない。

カメラの既存のスイッチ操作を、モーションセンサを用いた直感的な操作に変換し、カメラ操作のハードルを低くする例として特許文献１がある。

また、直感的な操作で撮影時のズーム操作ができる例として特許文献２には、カメラから撮影者までの距離を赤外線等で測定してズームする方式が開示されている。

また、内視鏡においては撮像部と操作部は離れており、操作者は被験者の体外にある操作部にある各種スイッチ等のインターフェースを通して体内にある撮像部の方向やズームの操作を行っている。この時操作者は操作部付近にあるＥＶＦやモニターに撮像画像を表示しながら操作を行っている。

特開２０００−１２５１８４号公報特開２００３−１９５１４５号公報

特許文献１は、既存のスイッチ操作をモーションコマンドに変換したのでスイッチ操作の煩雑さはなくなるが、構図を決めるための操作について従来と何ら変わらない。

特許文献２は、腕の曲げ伸ばしによる操作でズームが変倍するので直感的な操作ではあるが、構図はファインダーやＬＣＤ等で確認しなければならないので、その場の雰囲気を生で味わう(肉眼で観察)ことが出来ないという課題は解決していない。

また、内視鏡操作では手元の操作が煩雑であるという問題点があった。

本発明の幾つかの態様によれば、モーションセンサの移動を検出し、移動の軌跡を算出し、軌跡から画角特定情報を算出する。そして算出した画角特定情報に基づいて、画角を調整する撮像装置等を提供することができる。

また、本発明の幾つかの態様によれば、ファインダーを覗いたり、見たりすることなく、撮りたい被写体を肉眼で見ながら、その構図を直感的に指示できる小型で携帯可能な撮像装置等を提供することができる。また、内視鏡においては操作部を直感的に移動することで操作をすることにより煩雑な操作を簡略化することができる。

本発明の一態様は、モーションセンサを有する撮像装置であって、前記モーションセンサからのセンサ情報を取得するセンサ情報取得部と、取得された前記センサ情報に基づいて、前記モーションセンサの軌跡を算出する軌跡算出部と、算出された前記軌跡に基づいて、画角特定情報を算出する画角特定情報算出部と、前記画角特定情報に基づいて画角を調整する画角調整部と、を含む撮像装置に関係する。

本発明の一態様では、モーションセンサからセンサ情報が取得され、センサ情報から軌跡が算出される。そして軌跡から画角特定情報が算出され、画角特定情報に基づいて画角が調整される。これにより、モーションセンサを動かすことにより、画角を調整することが可能になり、直感的な操作で撮像装置を動作させることができる。

また、本発明の一態様では、前記画角調整部は、前記モーションセンサの軌跡が撮像装置の光軸に対して垂直状態であると評価された場合に、前記画角特定情報に基づいて画角を調整してもよい。

このようにすれば、モーションセンサの軌跡が撮像装置の光軸に対して垂直であると評価された場合に、モーションセンサの動きをモーションとして検出し、画角を調整することが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記画角特定情報算出部は、前記モーションセンサの軌跡を直線として算出する場合には、光軸に垂直な方向の軌跡における距離ｂを前記画角特定情報として算出してもよい。

このようにすれば、軌跡を直線として算出するモードにおいては、軌跡（直線）の距離の情報を画角特定情報として算出することが可能になる。よって直線のモーションにより画角を決めることができる。

また、本発明の一態様では、撮影者から撮像装置までの距離ａの情報を取得する撮影者距離情報取得部を含み、前記画角調整部は、画角θ＝２×arctan(b/２a)になるように画角を調整してもよい。

このようにすれば、撮影者距離ａの情報と、画角特定情報として算出されたｂとから、画角を求めることが可能になり、求めた値に実際に画角を調整することができる。

また、本発明の一態様では、撮像装置から被写体までの距離ｃの情報を取得する被写体距離情報取得部を含み、前記画角調整部は、画角θ'＝２×arctan(((a+c)/c)×(b/２a))になるように画角を調整してもよい。

このようにすれば、被写体距離ｃの情報を求めた上で、撮像装置の位置を基準とした、より精度の高い画角を求めることが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記モーションセンサのセンサ情報に基づいて、前記モーションセンサの動きを検出する動き検出部を含み、前記動き検出部は、光軸方向であるＺ軸の方向のモーションセンサの移動と、前記Ｚ軸に直交する、Ｘ軸及びＹ軸の方向でのモーションセンサの移動を少なくとも検出し、前記モーションセンサの軌跡の前記Ｘ軸方向での成分をｘ、前記Ｙ軸方向での成分をｙとした場合に、前記画角特定情報算出部は、ｘ＞ｙの場合は、ｘを画角特定情報ｂとし、ｙ＞ｘの場合は、ｙを画角特定情報ｂとしてもよい。

このようにすれば、モーションセンサの軌跡がＸ軸もしくはＹ軸に平行にならなかった場合にも、画角特定情報を算出することが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記画角特定情報算出部は、前記モーションセンサの軌跡を円形状として算出する場合には、前記円形状の大きさを表す情報φを、前記画角特定情報として算出してもよい。

このようにすれば、軌跡を円形状として算出するモードにおいては、軌跡（円形状）の大きさを表す情報を画角特定情報として算出することが可能になる。よって円形状のモーションにより画角を決めることができる。

また、本発明の一態様では、前記画角特定情報算出部は、前記モーションセンサの軌跡が円形状であると評価された場合に、前記円形状から円の直径情報を前記円形状の大きさを表す情報として算出してもよい。

このようにすれば、円形状と評価されたモーションが得られた場合には、モーションの軌跡の直径情報を円形状の大きさを表す情報として算出することが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記画角特定情報算出部は、前記モーションセンサの軌跡が非円形状であると評価された場合に、軌跡の経路距離を円周長とする円を設定し、設定した前記円の直径を前記円形状の大きさを表す情報として算出してもよい。

このようにすれば、非円形状のモーションであっても、円形状の大きさを表す情報を算出することが可能になる。つまりは非円形状のモーションからも画角の決定が可能になる。

また、本発明の一態様では、撮影者から撮像装置までの距離aの情報を取得する撮影者距離情報取得部を含み、前記画角調整部は、画角θ＝２×arctan(φ/２a)になるように前記画角を調整してもよい。

このようにすれば、撮影者距離ａの情報と画角特定情報として算出されたφとから、画角を求めることが可能になり、求めた値に実際に画角を調整することができる。

また、本発明の一態様では、撮像装置から被写体までの距離ｃの情報を取得する被写体距離情報取得部を含み、前記画角調整部は、画角θ'＝２×arctan(((a+c)/c)×(φ/２a))になるように前記画角を調整してもよい。

また、本発明の一態様では、前記画角特定情報算出部は、前記モーションセンサの軌跡が円形状であると評価された場合に、前記軌跡である円形状を内接円とする四角形の情報を前記画角特定情報として算出してもよい。

このようにすれば、円形状と評価されたモーションが得られた場合には、モーションの軌跡を内接円とする四角形の情報を画角特定情報として算出することが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記画角特定情報算出部は、前記モーションセンサの軌跡が非円形状であると評価された場合に、軌跡の経路距離を円周長とするような円を設定し、設定した前記円を内接円とする四角形の情報を前記画角特定情報として算出してもよい。

このようにすれば、非円形状のモーションであっても、画角特定情報を算出することが可能になる。つまりは非円形状のモーションからも画角の決定が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記画角調整部は、前記画角特定情報である四角形の情報を含めた領域を撮影範囲とするように画角を調整してもよい。

このようにすれば、画角特定情報として算出した四角形を少なくとも含む領域を撮影範囲にすることができ、撮影者の望む範囲を含む領域を撮影可能となる。

また、本発明の一態様では、前記画角調整部は、前記撮像装置が対応可能な複数のアスペクト比のうち、前記画角特定情報算出部で求めた四角形の情報のアスペクト比に最も近いアスペクト比を持つ四角形を設定し、設定した四角形を撮影範囲とするように画角を調整してもよい。

このようにすれば、画角特定情報として算出した四角形のアスペクト比に最も近いアスペクト比を撮影範囲として設定可能になる。従って撮影者が意図しなかった領域が撮影範囲に多く入ってしまう事態を抑止できる。

また、本発明の一態様では、前記モーションセンサのセンサ情報に基づいて、前記モーションセンサの動きを検出する動き検出部を含み、前記動き検出部は、光軸に対して垂直状態と評価された第１の軌跡上での、モーションセンサの第１の移動が終了した後、光軸に対して垂直状態と評価された第２の軌跡上での、モーションセンサの第２の移動を検出し、前記画角調整部は、前記第２の移動が検出された場合に、画角を調整してもよい。

このようにすれば、画角を決定する第１のモーションと、中心への移動である第２のモーションとを明確に区別し、その上で第２のモーションを画角調整のトリガーとして利用できる。

また、本発明の一態様では、モーションセンサの移動開始状況、移動中状況、移動終了状況のうち、少なくとも１つの状況を入力する状況入力部を含んでもよい。

このようにすれば、撮影者が明示的にモーションの開始や終了を指示することが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記モーションセンサの軌跡を直線として扱うか、円形状として扱うかの選択指示を行う選択入力部を含み、前記軌跡算出部は、直線として扱う選択がされた場合には、前記モーションセンサの軌跡を直線として算出し、円形状として扱う選択がされた場合には、前記モーションセンサの軌跡を円形状として算出してもよい。

このようにすれば、撮影者が明示的に直線モードか円モードかを指定することが可能になり、より撮影者の意図が反映された構図を特定することができる。

本実施形態の撮像装置の構成例。モーションセンサ（加速度センサ）の例。モーションセンサを撮像装置に内蔵する場合の例。本実施形態における撮影のためのモーションの説明図。時間と加速度の関係図。時間と速度の関係図。時間と変位の関係図。軌跡が斜めになった場合に画角特定情報ｂを特定する手法の説明図。モーションの軌跡の説明図。撮影者距離情報ａと画角特定情報ｂとから画角θを求める手法の説明図。被写体距離情報ｃと撮影者距離情報ａと画角特定情報ｂとから画角θ’を求める手法の説明図。被写体距離情報ｃの求め方の例。本実施形態の処理を説明するためのフローチャート。軌跡算出処理を説明するためのフローチャート。画角特定処理を説明するためのフローチャート。画角特定処理を説明するための他のフローチャート。内視鏡システムの構成例。内視鏡システムにおいて画角を調整する手法の説明図。本実施形態における撮影のための他のモーションの説明図。円形状を描く際の理想的な撮像装置の移動の説明図。円形状を描く際にひねりが入る場合の撮像装置の移動の説明図。時間と加速度の関係図。時間と速度の関係図。時間と変位の関係図。モーションの軌跡の説明図。画角特定処理を説明するための他のフローチャート。画角特定処理を説明するための他のフローチャート撮影範囲に撮影者の意図しない余白が入ってしまう状況の説明図。アスペクト比を考慮した場合の外接四角形と撮影領域の説明図。

以下、本実施形態について説明する。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い。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．第１の実施形態

まず、本実施形態の手法の概要について説明する。従来の手法では画角の決定（構図の決定、ズーム倍率の決定）はボタンやレバーにより操作する必要があった。また、現在の構図を確認するためにファインダーやモニター画面が必須となる。そのため、被写体を肉眼で観察しながら構図を決定することができなかった。

そこで、本出願人は直感的な方法で画角を調整する手法を提案する。具体的には後述する図４のような方法である。被写体の左端から右端へと撮像装置（厳密にはモーションセンサ）を移動させることで、被写体が撮影画面に収まるように画角を調整する。

画角を求める方法を後述する図１０に示す。撮影者の位置を基準とした画角θは、左端から右端までの移動距離を表す画角特定情報ｂ及び、撮影者と撮像装置間の距離情報ａとから、後述する式（２）により求めることができる。

また、さらに撮像装置と被写体間の距離情報ｃを取得することにより、撮像装置の位置を基準とした、より正確な画角であるθ’を求めることも可能である。この場合後述する式（４）または（５）を用いる。

以上の方法を第１の実施形態において詳細に説明する。また画角を決定するモーションは直線上のものに限られない。第２の実施形態及び第３の実施形態においては、円状のモーションにより画角を決定する方法について説明する。ここで、第２の実施形態においては円状データの直径情報φに基づいて画角を求める方法を説明し、第３の実施形態においては、円状データに外接する四角形を撮影領域とする方法について説明する。

図１は、本実施形態に係る撮像装置１００の概略的構成を説明するブロック図である。撮像装置１００は、撮影レンズ１１０と、撮像素子１２０と、画像処理部１３０と、Ｉ／Ｆ部１４０と、記憶部１５０と、モーション処理部１６０と、レンズ駆動モータ（ＡＦモータ、ズームモータ）１７０と、画角調整部１８０と、距離情報取得部１９０と、モーションセンサ２００とを備えている。なお、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

なお、図示していないが撮像装置１００には、背面液晶パネル等の表示装置やフラッシュ機構等の一般のデジタルカメラに装備される機器が設けられていてもよい。

撮影レンズ１１０は、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳイメージセンサで構成される撮像素子１２０の撮像面上に被写体像を形成する焦点距離可変のズームレンズである。本明細書中では、撮像素子１２０は内部にＣＤＳ、Ａ／Ｄ変換等の処理ブロックを有してディジタルの画像信号を出力可能なＣＭＯＳイメージセンサであるものとして説明をする。

撮像素子１２０から出力されるディジタルの画像信号は、記憶部１５０に一時的に保管される。記憶部１５０は、画像処理部１３０が画像処理を行う際のバッファメモリとしても用いられるので、書き込み・読み出しの速度が速いことが望ましく、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等で構成することが可能である。記憶部１５０へは、システムバスを介して撮像素子１２０、画像処理部１３０、モーション処理部１６０、距離情報取得部１９０がアクセス可能に構成される。記憶部１５０は、上述した構成要素からのメモリアクセス要求を調停する機能を有する。

画像処理部１３０は、特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）等で構成することが可能である。この画像処理部１３０は、撮像素子１２０から出力されて記憶部１５０に一時的に保管されたディジタルの画像信号に同時化（デモザイク処理）、ホワイトバランス調整、階調・レベル補正、アンシャープマスク、シェーディング補正等の処理をしてディジタルの画像データを生成する。

画像処理部１３０が画像記録処理を行う際には、画像処理部１３０によって生成された画像データが必要に応じてＪＰＥＧ圧縮され、Ｉ／Ｆ部１４０を介して記憶媒体（不図示）に記録される。この記憶媒体としては様々なものを用いることが可能である。一例として、記憶媒体はフラッシュメモリで、撮像装置１００に内蔵されるものであってもよいし、撮像装置１００に対して着脱可能に構成されるものであってもよい。

モーション処理部１６０は、モーションセンサ２００からの信号を受信して、モーションに関する処理を行う。

モーション処理部１６０は、センサ情報取得部１６１と、軌跡算出部１６３と、画角特定情報算出部１６５と、動き検出部１６９を含む。なお、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

モーション処理部１６０のセンサ情報取得部１６１は、モーションセンサ２００からの信号であるセンサ情報を取得する。

軌跡算出部１６３は、センサ情報取得部１６１が取得したセンサ情報に基づいて、撮像装置（モーションセンサ）の移動の軌跡を算出する。軌跡の算出方法については後述する。

画角特定情報算出部１６５は、軌跡算出部１６３が算出した軌跡に基づいて、画角を特定するための画角特定情報を算出する。第１の実施形態においては、直線上の軌跡に対して、その直線の長さを画角特定情報として算出する。

また、画角特定情報算出部１６５は、直径情報算出部１６６と、四角形情報算出部１６７を含む。

画角特定情報算出部１６５の直径情報算出部１６６は、円形状の軌跡を算出するモードにおいて、円形状（略円形状を含む）の軌跡が得られた場合には、得られた軌跡である円形状の直径を画角特定情報として算出する。また円形状の軌跡が得られなかった場合には、軌跡の長さ（経路距離）を円周長とする円を設定し、設定した円の直径を画角特定情報として算出する。詳細については第２の実施形態において説明する。

四角形情報算出部１６７は、円形状の軌跡を算出するモードにおいて、円形状（略円形状を含む）の軌跡が得られた場合には、得られた軌跡である円形状を内接円とするような四角形を画角特定情報として算出する。また円形状の軌跡が得られなかった場合には、軌跡の長さ（経路距離）を円周長とする円を設定し、設定した円を内接円とするような四角形を画角特定情報として算出する。詳細については第３の実施形態において説明する。

動き検出部１６９は、センサ情報取得部１６１が取得した信号が、モーションであるかどうかを判断する。またモーションであった場合には、モーションの開始及び終了を検出する。具体的には、ある閾値を用意して、モーションセンサからの信号値が閾値以下であった場合には、撮影者の手のブレや意図しない動きであると判断して、モーションとして非検出にする。閾値以上であった場合には、モーションであると判断し、モーションの開始を検出する。モーションの終了の検出は、例えば加速度もしくは速度から判断する。詳細については図５、図６の説明にあわせて後述する。

レンズ駆動モータ１７０は、ＡＦモータやズームモータから構成される。ズームモータは、画角調整部１８０からの画角調整情報を受信し、適切な画角になるように撮影レンズ１１０の位置を調整する。また、ＡＦモータは画角調整の終了後に、被写体に対して自動的にフォーカスをあわせるＡＦ（オートフォーカス）を実行する。具体的にはズームモータと同様に撮影レンズ１１０の位置を調整する。

画角調整部１８０は、モーション処理部１６０からの画角特定情報及び距離情報取得部１９０からの距離情報を取得して、適切な画角を算出し、画角調整情報をレンズ駆動モータ１７０に送信する。ここで、画角特定情報、距離情報及び画角の算出方法については後述する。

距離情報取得部１９０は、撮影者距離情報取得部１９２及び被写体距離情報取得部１９４から構成される。撮影者距離情報取得部１９２は、撮像装置１００と撮影者との距離である撮影者距離情報ａを取得する。また、被写体距離情報取得部１９４は、撮像装置１００と被写体との距離である被写体距離情報ｃを取得する。撮影者距離情報ａ及び被写体距離情報ｃの取得方法については後述する。

次にモーションセンサ２００について説明する。

図２はモーションセンサの一例である加速度センサの平面図である。この加速度センサは、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の加速度を検出し、その検出した加速度に対応した電圧信号を出力するもので、ピエゾ抵抗ＲＸ１〜ＲＸ４、ＲＹ１〜ＲＹ４、ＲＺ１〜ＲＺ４を有している。尚、これらのピエゾ抵抗ＲＸ１〜ＲＸ４、ＲＹ１〜ＲＹ４、ＲＺ１〜ＲＺ４は、それぞれブリッジに構成されている。

ここで、Ｘ軸方向からのみ加速度センサに加速度が加わった場合には、全てのピエゾ抵抗ＲＸ１〜ＲＸ４、ＲＹ１〜ＲＹ４、ＲＺ１〜ＲＺ４は引張応力を受け、ピエゾ抵抗ＲＸ１、ＲＸ３の抵抗値が減少し、他のピエゾ抵抗の抵抗値は増加する。これにより、Ｘ軸方向の加速度を検出するブリッジからのみ出力が得られ、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の加速度を検出するブリッジの出力は０となる。

同様に、Ｙ軸方向又はＺ軸方向からのみ加速度が加わった場合には、Ｙ軸方向又はＺ軸方向の加速度を検出するブリッジの出力のみ得られ、他の２つのブリッジの出力は０となる。従って、この加速度センサ（２００）は、３軸方向の加速度をそれぞれ独立して検出することができる。

なお、モーションセンサは、加速度センサであっても、ジャイロセンサであっても、地磁気センサであっても、気圧、水圧等の圧力センサであっても、ＧＰＳや携帯電話、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＰＨＳ、ＲＦＩＤ（無線タグ）等無線による位置検出センサであってもよく、画像処理による位置検出手段であってもよい。また、上記複数の組合せであってもよい。

図３は、図２のモーションセンサを撮像装置に配置した模式図である。モーションセンサを撮像装置に必ずしも内蔵させる必要はないが、本実施例では一例として内蔵タイプとする。よって以下ではモーションセンサの移動と撮像装置の移動は同義である。

上記モーションセンサによって得られる各軸方向の加速度を示す電圧信号はモーション処理部１６０に送信される。モーション処理部１６０の動き検出部１６９では、撮影者が意図しないモーションを感知しないようにモーションの閾値が設定されている。

図２のモーションセンサの配置でＸ方向ある程度の加速度があった場合に、動き検出部１６９は撮像範囲を設定するモーションと判断する。そして、動き検出部１６９の判断に基づいて、軌跡算出部１６３及び画角特定情報算出部１６５はそれぞれ算出処理を開始する。

また、閾値で撮像範囲を設定するモーションと判断する以外に、撮影領域設定モーション開始ボタン等を撮像装置に付与し、モーションの開始や終了を撮影者側から指示してもよい。

具体的には例えば、移動開始時と移動終了時にボタンを押すという操作が考えられる。また、移動開始時にボタンを押して、移動中はボタンを押し続け、移動終了時にボタンをはなすといった操作も考えられる。

図４は、撮像装置を直線移動することにより撮影領域を設定するモーションを示している。

本実施形態では、撮影者が腕を伸ばして撮像装置を構え、肉眼で見た被写体（図４の例ではクルマ）に対して左端から右端へ撮像装置を移動している。次に折り返して撮影領域の中心点（略中心を含む）に撮像装置を移動して静止する。

つまり、被写体の左端から右端への撮像装置の移動（以下、適宜モーション１と表記する）により構図（画角）を決定し、その後、中心点への移動（以下、適宜モーション２と表記する）をトリガーとして、撮影処理を行うことになる。

ここで中心点とは、撮影者が判断してもよく、また、撮像装置の軌跡算出部１６３により判断されてもよい。

撮影者が判断する場合には、撮影者自身が中心だと思う点に撮像装置を移動させ、モーションを終了させる（前述したように静止させるだけの場合もあれば、ボタンで指示する場合もある）。中心点は厳密に求める必要はないので、撮影者の感覚に任せても十分な精度が得られると考えられる。

また、軌跡算出部１６３により判断することも可能である。この場合、撮像装置はモーション１に対応する軌跡を記憶部１５０に保存しておく。そしてモーション２に対応する軌跡を算出し、記憶部１５０に記憶しておいたモーション１の軌跡と比較し、モーション２の軌跡がモーション１の軌跡の半分の長さになるような位置を中心点と判断する。

軌跡算出部１６３による算出の場合は、ある閾値を用意しておいてもよい。中心点からのずれが閾値以下であれば、中心点においてモーションが終了したと判断して撮影処理を行う。閾値以上であった場合は撮影者に対して、中心点からずれている旨を警告したり、モーションを再度やり直すよう促したりしてもよい。中心点の判定については、図５〜図９の説明の箇所において、具体例を挙げながら詳述する。

図５は、図４のモーションが行われた場合の、撮像装置のＸ軸方向における加速度と時間の関係図の一例である。

最初に０．５秒の間、加速度ａ１＝０.４ｍ／ｓ２で正方向に等加速度運動をし、そして１．５秒の間、等速度で運動する。その後に０．５秒の間、加速度ａ２＝-０.４ｍ／ｓ２で負方向に等加速度運動をする。以下、適宜上記期間をＴ１と表記する。

次に０．５秒の間、加速度ａ３＝-０.４ｍ／ｓ２で負方向に等加速度運動をし、そして０．５秒の間、等速度で運動する。その後に０．５秒の間、加速度ａ４＝０.４ｍ／ｓ２で正方向に等加速度運動をする。以下、適宜上記期間をＴ２と表記する。

図６は、加速度と時間の関係図から、速度と時間の関係図に変換した図の一例であり、図５のデータを時間積分することで得られる。

最初に０．５秒間で速度ｖ＝０.２ｍ／ｓに達し、１．５秒間等速で移動し、その後０．５秒間で静止する。次に０．５秒間で速度ｖ＝-０.２ｍ／ｓに達し、０．５秒間等速で移動し、その後０．５秒間で静止する。

モーションの終了の検出は、加速度もしくは速度に基づいて行われる。具体的には図５においては、ａ２とａ３の間の加速度が小さくなる瞬間を検知する。これはａ２とａ３の境界において、運動方向が１８０度変化するため、人が操作する以上、連続的な等加速度運動は難しいとの考えによるものである。

また、図６においては速度ｖ＝０となる点が検出されたらモーションの終了とすればよい。

図７は、速度と時間の関係図から、変位と時間の関係図に変換した図の一例であり、図６のデータを時間積分することで得られる。

モーション１での移動距離（本実施形態においては画角特定情報ｂに相当）は図７から明らかなように、ｂ＝０．４（ｍ）となる。

図８は、撮像装置の移動方向がＸ、Ｙ軸から角度がずれた場合の処理方法の図である。Ｘ、Ｙ軸に近い方を距離ｂとするように換算することにより補正できる。

また、図示していないが、Ｘ、Ｙそれぞれの移動距離から軌跡のベクトルを求め、ベクトル値をＸあるいはＹの値に置き換えても良い。

また、モーション２での移動距離ｄは、図７から明らかなように、ｄ＝−０．２（ｍ）であると求められる。移動距離ｄは構図（画角）の特定には用いられないが、前述したように撮影処理のトリガーとなる、中心点への移動の判定に用いることもできる。この場合、モーション２の軌跡は、モーション１の軌跡の逆方向であり、長さは半分となる。これを図示すると図９のようになり、確かに中心点に戻っていることがわかる。閾値としては例えば０．０５（ｍ）を設定したとすると、ｘが０．１５〜０．２５（ｍ）の間で静止した場合に中心点に戻ったと判断する。この条件を一般的な式で表すと下式（１）となる。

-(b/2 + th) < d < -(b/2 - th) ・・・・・（１）

ｂ、ｄは前述したように、それぞれモーション１での移動距離、モーション２での移動距離を表す（負方向の移動は負の値となる）。ｔｈは設定した閾値である。上式（１）を満たす場合に中心点に戻ったと判断し、満たさない場合は中心点ではないと判断し、警告を発する等の処理を行う。

ここで、Ｔ２の期間に行われる処理について説明する。Ｔ２は撮像装置を撮影領域の中心に持ってくるモーションの期間である。そこで、Ｔ２終了時にスムーズに撮影処理に移行できるように、構図の決定（画角をθに変更）する処理はＴ２の間に行われる。

図１０は画角を決めるための概略図（上面図）である。

まず、撮影者から撮像装置までの距離（撮影者の腕の長さに相当）を撮影者距離情報取得部１９２により求める。ここではａ＝０．６ｍとする。この値は固定としても、撮影者が撮像装置を操作して入力できるようにしてもよい。また、赤外線による距離測定センサ等を用いて測定してもよい。

画角θはａ及び前述の方法で求めたｂから、下式（２）によって求められる。

θ＝２×arctan(b/２a) ・・・・・（２）

上述したθは図１０に示したように、撮影者の位置を基準とした角度である。しかし実際には撮像装置の位置を基準として画角は求められるべきであり、その場合の画角θ’は撮影者の腕の長さａの分だけ、θとは異なる値になる。

図１１は画角θ’を決めるための概略図（上面図）である。

図１１に示すように、θ’を求めるには、撮像装置と被写体の間の距離ｃを取得する必要がある。距離ｃは例えば図１２の位相差ＡＦ手段を用いて、被写体距離情報取得部１９４により、下式（３）で求められる。

ｃ＝ｋtanα ・・・・・（３）

また、距離ｃは、他の撮像装置の機能から求めても、撮影者が値を設定しても良い。

ａ、ｂ、ｃより、下式（４）あるいは（５）で画角θ’を求めることができる。

θ'＝２×arctan(((a+c)tanθ/２)/c) ・・・・・（４）

θ'＝２×arctan(((a+c)/c)×(b/２a)) ・・・・・（５）

なお、画角調整手段は光学ズームであっても、電子ズームであっても、画像合成であっても良い。

また、Ｔ２終了時に行われる撮影処理のシーケンスとして、自動露出（ＡＥ、Auto Exposure）、オートフォーカス（ＡＦ、Auto Focus）、オートホワイトバランス（ＡＷＢ、Auto White Balance）、ストロボチャージ、シャッター操作等の各操作がある。これらの処理は撮影者が手動で行ってもよいし、撮像装置によって自動に行われてもよい。

自動で行われる場合にも、どの段階の処理まで行うかは、撮像装置の設計思想に応じて自由に変えることが考えられる。あるいは撮影者が選択できるようにしてもよい。

なぜならば以下のように自動化レベルによりそれぞれのメリットがあるからである。

まず、シャッター操作まで自動処理する場合には、撮影まで簡単に完了できるメリットがある。また、ストロボチャージまで自動処理すれば、撮影する前に画像を確認や（背面ＬＣＤ等がある場合）、撮影領域の微調整ができるメリットがある。そして、撮影領域を決めるだけ（自動処理を行わない）なら、撮影領域の再設定が素早くできるメリットがある。

以上の処理の詳細を、フローチャートを用いて説明する。

図１３は処理全体の流れを表したフローチャートである。この処理が開始されると、まず電源スイッチが入れられる（Ｓ３０１）。これは省エネルギーモード等からの復帰も含まれる。次に自動構図決定機能（本実施形態の機能）を使用するかどうかの判定を行う（Ｓ３０２）。自動構図決定機能を使用しない場合は、通常の撮影に移行する（Ｓ３０３）。

自動構図決定機能を使用する場合の処理について説明する。まず、モーションの開始を検出する（Ｓ３０４）。前述したように、閾値を設けて、加速度の大きさが閾値を超えたか否かで判断を行う。このステップはスタートボタンを押すことで実現してもかまわない。次にセンサ情報取得部１６１がセンサからの信号値を取得して、加速度の測定を行う（Ｓ３０５）。動き検出部１６９がモーションの終了（静止）を検知したら（Ｓ３０６）、軌跡算出部１６３は軌跡の算出を行う（Ｓ３０７）。Ｓ３０７の軌跡算出処理の詳細については後述する。以上が前述したモーション１に対応する部分であり、本実施形態においては、被写体の左端から右端へ撮像装置を移動させることに対応する。

次に再びモーション（モーション２）が開始されたことを検出したら（Ｓ３０８）、画角特定処理を行う（Ｓ３０９）。画角特定処理の詳細については後述する。モーション２の終了を検出したら、撮像装置１００が中央に戻ってきたかどうかの判定を行う（Ｓ３１０）。中央でない場合は、例えば再度モーション１からやり直す。撮影者に警告等を発してもよい。

中央に戻った場合には、撮影処理（具体的にはＡＥ、ＡＦ、ＡＷＢ等）を行い（Ｓ３１１）、シャッターを切り（Ｓ３１２）、画像を記録する（Ｓ３１３）。そして電源がＯＦＦにされた場合は処理を終了し、そうでない場合はＳ３０２に戻り、再度撮影を行う。

図１４は軌跡算出処理Ｓ３０７の詳細を表したフローチャートである。この処理が開始されると、まず加速度に基づいて速度が算出される（Ｓ４０１）。これは具体的には図５から図６を求める処理に相当する。次に速度に基づいて軌跡を算出する。これは具体的には図６から図７（もしくは図９）を求める処理に相当する。

軌跡が求められたら、光軸方向（Ｚ軸方向）の変位が、閾値Ｚｔｈ以下であるかの判定を行う（Ｓ４０３）。本実施形態のモーションは、理想的にはＸＹ平面上で行われ、Ｚ軸方向の変位は０のはずである。よってＺ軸方向の変位があまりにも大きいものは、モーションではないと判断し、モーションフラグをＯＦＦにする（Ｓ４０７）。

Ｚ軸方向の変位が閾値以下であった場合は、ＸＹ平面上での軌跡を取得し（Ｓ４０４）、モード判定に移行する。軌跡が直線状であるか、円形状であるかの判断を行い（Ｓ４０５、Ｓ４０６）、どちらかに当てはまる場合は対応するモードのフラグをＯＮにする（Ｓ４０８、Ｓ４０９）。どちらにも当てはまらない場合はモーションではなかったと判断し、モーションフラグをＯＦＦにする（Ｓ４０７）。

このとき、どんなモーションでも必ず直線か円かに分類してしまう方法もある。その場合Ｓ４０６からＳ４０７へ進むことはなく、必ずＳ４０８かＳ４０９へ移行する。またここでは、軌跡の形状情報からモードを判定したが、Ｉ／Ｆ部１４０から撮影者があらかじめモードを入力してもよい。

次に画角特定処理Ｓ３０９の詳細について説明する。ここでは第１の実施形態に対応する、直進モードが選択された場合（図１４において直進フラグがＯＮになった場合）について説明する。

図１５は画角特定処理Ｓ３０９の詳細を表したフローチャートである。この処理が開始されると、まず画角特定情報算出部１６５により、画角特定情報ｂが算出される（Ｓ５０１）。次に撮影者距離情報取得部１９２により、撮影者距離情報ａが算出される（Ｓ５０２）。そしてａとｂとから上述した式（２）を用いて画角θを決定し、画角を調整する（Ｓ５０３）。

図１６は画角特定処理Ｓ３０９の他の例の詳細を表したフローチャートである。この処理が開始されると、まず画角特定情報算出部１６５により、画角特定情報ｂが算出される（Ｓ６０１）。次に撮影者距離情報取得部１９２により、撮影者距離情報ａが算出される（Ｓ６０２）。さらに被写体距離情報取得部１９４により、被写体距離情報ｃが算出される（Ｓ６０３）。そしてａとｂとｃとから上述した式（４）もしくは（５）を用いて画角θ’を決定し、画角を調整する（Ｓ６０４）。

なお、撮像装置は、デジタルカメラのように携帯可能なものであっても、監視カメラのように固定カメラであっても、内視鏡や顕微鏡等のように撮像部分と操作部分が分離している撮像装置であっても良い。

図１７を用いて、撮像装置が内視鏡である例について説明する。図１７に示すように、内視鏡においては、撮像素子と操作部が分離している。この場合にモーションセンサが搭載されるのは操作部である。

つまり、図１８に示すように、例えば右手で挿入部を操作し、左手で操作部（例えばリモコン）を操作している場合には、左手でリモコンを直線上に移動させることによって画角を調整（ズーム操作）することが可能になる。従来のシステムにおいては、リモコンを持った手でボタン操作を強いられており、ズーム操作等はわずらわしく、困難なものであったが、本実施形態によれば、直感的な動作により簡単に操作を行うことができる。

この場合、どの程度の移動距離（画角特定情報ｂの大きさ）がどの程度のズームに相当するのか、わかりにくい可能性がある。そこで、本実施形態と同様に被写体の左端から右端への移動により、構図を決定することが考えられる。このときの被写体とはモニターに映し出される画像を対象にすればよい。しかし内視鏡の場合、操作者と操作部と被写体が直線上に位置しない（すなわち操作者の視界に操作部が位置しない）ことも有り得る。このような場合には、モニター上にモニターに対する操作部の相対位置を示すポインタを表示し、モニター上に映し出される画像に対してポインタを見ながら操作部を左右あるいは円状に移動することで構図を決定することができる。ここで、操作部の移動量は、ポインタの動きを追跡し、この軌跡情報から画像処理を用いて求めても良いし、あるいは、操作部に載せた加速度センサからの情報を用いて求めても良い。

以上の本実施形態では、撮像装置１００はモーションセンサ２００を有し、モーションセンサ２００からのセンサ情報を取得するセンサ情報取得部１６１と、センサ情報に基づいて軌跡を算出する軌跡算出部１６３と、算出された軌跡に基づいて画角特定情報を算出する画角特定情報算出部１６５と、画角特定情報に基づいて画角を調整する画角調整部１８０とを含む。

ここで軌跡とはモーションセンサ２００の移動した経路を示すものであり、図９に対応する。また、画角特定情報とは画角（構図、ズーム倍率）を特定するための情報であり、本実施形態においては、具体的には前述した軌跡の距離情報ｂに相当する。

これにより、センサ情報から軌跡を、軌跡から画角特定情報を算出し、画角特定情報から画角を調整することが可能になる。よって、例えば被写体の左端から右端へ撮像装置１００を移動させるような直感的な操作により、ズーム操作を行うこと等ができる。

また、画角調整部１８０は、モーションセンサの軌跡が撮像装置１００の光軸に対して垂直（略垂直含む）である場合に、画角特定情報に基づいて画角を調整してもよい。

これにより、光軸に対して垂直な平面上でのモーションのみを検出することが可能になる。本実施形態が想定しているモーションは、撮影者にとって横又は縦の移動であり、奥に押し出したり手前に引いたりするモーションは想定していない。そのため、垂直であるかどうかの判断を行うことで、想定外の動きはモーションとして非検出にすることが可能になる。

また、画角特定情報算出部１６５は、モーションセンサ２００の軌跡を直線として算出する直線モードにおいては、光軸に垂直な方向の軌跡における距離ｂを前記画角特定情報として算出する。

これにより、被写体の左端から右端へ撮像装置１００を移動させるような直感的な操作から、画角を特定する情報を算出することが可能になる。

また、撮像装置１００は、撮像装置１００と撮影者の間の距離である撮影者距離情報ａを取得する撮影者距離情報取得部１９２を含む。そして画角調整部１８０は、ａとｂとに基づいてθ＝２×arctan（ｂ／２ａ）となるθに画角を調整する。

これにより、撮影者距離情報ａ及び画角特定情報ｂを適切に取得した上で、ａとｂとに基づいて画角θを特定することが可能になる。よって、撮影者の位置を基準とした画角を、後述するθ’を求める場合に比べて少ない情報及び計算量に基づいて求めることができる。

また、撮像装置１００は、撮像装置１００と被写体の間の距離である被写体距離情報ｃを取得する被写体距離情報取得部１９４を含んでもよい。そして画角調整部１８０はａとｂとｃとに基づいてθ’＝２×arctan（（（ａ＋ｃ）／ｃ）×（ｂ／２ａ））となるθ’に画角を調整してもよい。

これにより、撮影者距離情報ａ、画角特定情報ｂ及び被写体距離情報ｃを適切に取得した上で、ａとｂとｃとに基づいて画角θ’を求めることが可能になる。よって、撮像装置１００の位置を基準とした画角を求めることができるため、前述したθを用いた場合に比べ、より撮影者の求める構図に近い構図を設定することが可能になる。

また、撮像装置１００は、動き検出部１６９を含む。動き検出部１６９は、光軸方向であるＺ軸と、Ｚ軸に垂直なＸ軸及びＹ軸の、３軸の方向でのモーションセンサの移動を、少なくとも検出する。そして、モーションセンサの軌跡のＸ軸方向の成分をｘ、Ｙ軸方向の成分をｙとしたとき、ｘ＞ｙの場合はｂ＝ｘとし、ｙ＞ｘの場合はｂ＝ｙとする。

これにより、本実施形態ではＸ軸もしくはＹ軸に平行なモーションを想定しているが、図８に示すように軌跡がＸ軸もしくはＹ軸に平行にならなかった場合にも、画角特定情報ｂを適切に算出することが可能になる。ｘまたはｙの値を比較するだけなので、画角特定情報を少ない計算量で求められるというメリットもある。

また、動き検出部１６９は、前述したモーション１（構図決定モーション）及びモーション２（中心への移動及び撮影処理のトリガーとなるモーション）を検出する。そして画角調整部１８０は、モーション２が検出されたことを条件に、画角の調整を行う。

これにより、モーション１は画角（構図）の決定、モーション２は中心点（撮影点）への移動及び画角調整実行のトリガー、というモーションの役割の切り分けが可能になる。これは、モーションの開始と終了を適切に検出し、各モーションがどの操作を行うためのモーションであるかの判断が可能になることを意味する。

また、撮像装置１００は、モーションセンサの移動開始状況・移動中状況・移動終了状況のうち、少なくとも１つの状況を入力する、状況入力部を含んでもよい。

これにより、前述したように動き検出部１６９によりモーションの開始や終了を検出する手法だけでなく、撮影者からボタンやレバー等を用いて明示的にモーションの開始や終了等を指示する手法を採用することも可能になる。この場合、撮影者の明示的な指示があるため、モーションの開始や終了等の検出の精度が向上することが期待できる。

２．第２の実施形態

次に、本発明の第２の実施形態を図１９〜図２７を用いて説明する。前述したように、第２の実施形態では、円形状のモーションを検出し、その軌跡の直径情報φを画角特定情報とすることにより、画角を調整する手法について説明する。なお、動き検出部１６９により閾値を用いてモーションを判断するほかに、ボタン等により撮影者側からモーションの開始・終了を指示してもよい点は第１の実施形態と同様である。

図１９に示すように、３軸加速度センサあるいは３軸加速度センサとジャイロセンサを組み合わせたモーションセンサ内蔵の撮像装置を円形状（略円状含む）に移動させることで撮影範囲を設定している。次に撮影領域の中心点（略中心を含む）に撮像装置を移動して静止する。

つまり、被写体を含むような円形状の撮像装置の移動（以下、適宜モーション３と表記する）により構図（画角）を決定し、その後、中心点への移動（以下、適宜モーション４と表記する）をトリガーとして、撮影処理を行うことになる。

ここで中心点とは、第１の実施形態と同様に、撮影者が判断してもよく、また、撮像装置１００の軌跡算出部１６３及び画角特定情報算出部１６５により判断されてもよい。

軌跡算出部１６３により判断する場合、撮像装置１００はモーション３（円形状の撮像装置の移動）に対応する軌跡を記憶部１５０に記憶しておく。画角特定情報算出部１６５（狭義には直径情報算出部１６６）は記憶部１５０に記憶されたモーション３の軌跡から直径情報φを算出する。そして軌跡算出部１６３はモーション４（中心点への移動）に対応する軌跡を算出し、モーション４の軌跡がφの半分の長さになるような位置を中心点と判断する。中心点からずれたときに閾値判断をしたり、撮影者に警告を出したりしてもよい点は、第１の実施形態と同様である。

ジャイロセンサを採用する理由を図２０及び図２１に示す。撮像装置１００の移動（厳密にはモーションセンサの移動）は、理想的には被写体に対して垂直な平面内で行われる。つまり、図２０に示すように撮像装置１００の向きを一定に保った状態で円形状に移動させる。しかし、円を描く動作を自然に行った場合、図２１に示すように、ひねりの動作が入ってしまうことが考えられる。この場合には、３軸の加速度センサだけではなく、角速度を検出可能な（つまりはひねりを検出可能な）ジャイロセンサを使用することで、円形状の検出の精度を高めることが可能になる。

図２２はＸ軸、Ｙ軸における加速度と時間の関係を表した図の一例である。ここでは簡単のため３軸加速度センサの例のみ示す。第１の実施形態と同様に、図２２を積分することで速度と時間の関係図である図２３が求められ、速度と時間の関係図を積分することで変位と時間の関係図である図２４が求められる。撮像装置１００の軌跡は図２４から求められる。

具体的な軌跡を図２５に示す。軌跡が円形状（略円形状を含む）であると評価された場合には、その円の直径をφとする。例えば中心を通る弦のうち、最も長いものをφとすることが考えられる。ここで直径情報φは厳密に求める必要はない。計算量も考慮して適当な精度で求めればよい。

また、軌跡が円形状でなかった場合は、軌跡の長さ（経路距離）を円周長とするような円を考え、その円の直径を直径情報φとする。

ここで、軌跡が円形状であるか否かの判断方法としては、始点と終点の一致を判断することが考えられる。始点と終点の距離がある閾値以下であれば、始点と終点が一致したとして、その軌跡は円形状であると判断し、閾値以上であれば円形状でないと判断する。

撮影者距離情報ａは第１の実施形態と同様の方法で求められる。よってａとφとから、画角θは、下式（６）で決定される。

θ＝２×arctan(φ/２a) ・・・・・（６）

φは第１の実施形態における、移動距離（被写体の長さ）ｂに相当するものである。

また、撮像装置と被写体間の距離情報ｃを取得することにより撮像装置の位置を基準とした画角θ’を求めることも可能である。ｃの取得方法は第１の実施形態と同様である。ａ、φ、ｃから、下式（７）あるいは（８）により、θ’が決定される。

θ'＝２×arctan(((a+c)tanθ/２)/c) ・・・・・（７）

θ'＝２×arctan(((a+c)/c)×(φ/２a)) ・・・・・（８）

以上の処理の詳細を、フローチャートを用いて説明する。

全体の処理及び軌跡算出処理Ｓ３０７は第１の実施形態と同様である。ここでは軌跡算出処理Ｓ３０７において、円形状モードが選択された場合（円フラグがＯＮになった場合）の画角特定処理Ｓ３０９の詳細について説明する。

図２６は画角特定処理Ｓ３０９の詳細を表したフローチャートである。この処理が開始されると、まず画角特定情報算出部１６５の直径情報算出部１６６により、画角特定情報φが算出される（Ｓ７０１）。次に撮影者距離情報取得部１９２により、撮影者距離情報ａが算出される（Ｓ７０２）。そしてａとφとから上述した式（７）を用いて画角θを決定し、画角を調整する（Ｓ７０３）。

図２７は画角特定処理Ｓ３０９の他の例の詳細を表したフローチャートである。この処理が開始されると、まず画角特定情報算出部１６５の直径情報算出部１６６により、画角特定情報φが算出される（Ｓ８０１）。次に撮影者距離情報取得部１９２により、撮影者距離情報ａが算出される（Ｓ８０２）。さらに被写体距離情報取得部１９４により、被写体距離情報ｃが算出される（Ｓ８０３）。そしてａとφとｃとから上述した式（７）もしくは（８）を用いて画角θ’を決定し、画角を調整する（Ｓ８０４）。

なお、円形状として楕円が描かれた場合は、楕円の長軸を直径情報φとすることで撮影者の意図に合った撮影領域が求められる。その際、楕円の形状が横長か縦長かによって撮影装置を縦向き、横向きにするように撮影者に知らせても良い。具体的には、例えば撮像装置１００のアスペクト比が１６：９等の横長だった場合に、縦長の楕円が描かれたら、撮影者は縦長の被写体を撮影しようとしていると判断し、撮像装置を９０度回転させるように知らせることなどが考えられる。

また、撮像装置１００としてアスペクト比が１：１の撮像素子を持つものを採用してもよい。このようにすればモーションセンサの軌跡が縦長円等の場合にも、撮像装置を回転させることなく、撮影が可能になる。

以上の本実施形態では、画角特定情報算出部１６５は、モーションセンサの軌跡が円形状（略円形状含む）である場合に、円形状の大きさを表す情報φを画角特定情報として算出する。

これにより、画角を決定するモーションとして、直進のみならず円状のモーションも採用することが可能になる。この場合、被写体を囲むように円を描くため、被写体の幅の情報だけでなく、高さの情報もあわせて考慮することが可能になる。言い換えれば１次元的に被写体をとらえていた第１の実施形態に比べ、本実施形態では面で被写体をとらえることが可能になり、撮影者が撮りたいと考えている範囲をより直感的に指定することができる。

また、画角特定情報算出部１６５は、モーションセンサの軌跡が円形状（略円形状含む）である場合には、円形状の直径情報を円形状の大きさを表す情報として算出する。

これにより、軌跡が円形状である場合には直径情報を円形状の大きさを表す情報として扱うことが可能になる。なお、楕円が描かれた場合には、その楕円全体を撮影範囲に含むように画角を設定する必要があり、直径情報とは楕円の長軸となる。

また、画角特定情報算出部１６５は、モーションセンサの軌跡が非円形状である場合には、軌跡の経路距離（道のり）を円周長とする円を設定し、設定した円の直径を円形状の大きさを表す情報としてもよい。

これにより、円がうまく描けなかったとき（これは、撮影者がモーションを失敗した場合も考えられるし、モーションセンサがセンシングを失敗した場合も考えられる）でも、円形状の大きさを表す情報を算出することが可能になる。その際、ランダムな値を設定したり、経路距離をそのまま用いたりせず、一度円を設定し、その直径を用いることで、比較的精度の高い近似を行うことができる。

また、撮像装置１００は、撮像装置１００と撮影者の間の距離である撮影者距離情報ａを取得する撮影者距離情報取得部１９２を含む。そして画角調整部１８０は、ａとφとに基づいてθ＝２×arctan（φ／２ａ）となるθに画角を調整する。

これにより、撮影者距離情報ａ及び円形状の大きさを表す情報φを適切に取得した上で、ａとφとに基づいて画角θを特定することが可能になる。よって、撮影者の位置を基準とした画角を、後述するθ’を求める場合に比べて少ない情報及び計算量に基づいて求めることができる。

また、撮像装置１００は、撮像装置１００と被写体の間の距離である被写体距離情報ｃを取得する被写体距離情報取得部１９４を含んでもよい。そして画角調整部１８０はａとφとｃとに基づいてθ’＝２×arctan（（（ａ＋ｃ）／ｃ）×（φ／２ａ））となるθ’に画角を調整してもよい。

これにより、撮影者距離情報ａ、画角特定情報φ及び被写体距離情報ｃを適切に取得した上で、ａとｂとｃとに基づいて画角θ’を求めることが可能になる。よって、撮像装置１００の位置を基準とした画角を求めることができるため、前述したθを用いた場合に比べ、より撮影者の求める構図に近い構図を設定することが可能になる。

３．第３の実施形態

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。前述したように、第３の実施形態では、円状のモーションを検出して、その軌跡を内接円とする四角形により、画角を調整する手法について説明する。なお、動き検出部１６９により閾値を用いてモーションを判断するほかに、ボタン等により撮影者側からモーションの開始・終了を指示してもよい点は第１の実施形態と同様である。

図２５に示すように、３軸加速度センサあるいは３軸加速度センサとジャイロセンサを組み合わせたモーションセンサ内蔵の撮像装置を略円形状に移動させることで撮影範囲を設定し、次に撮影領域の中心点（略中心を含む）に撮像装置を移動して静止する点は、第２の実施形態と同様である。また、中心点の判断及びジャイロセンサを使用する理由も同様である。

図２２はＸ軸、Ｙ軸における加速度と時間の関係を表した図の一例である。ここでは簡単のため３軸加速度センサの例のみ示す。第１の実施形態と同様に、図２２を積分することで速度と時間の関係図がもとめられ、速度と時間の関係図を積分することで変位と時間の関係図が求められる。撮像装置１００の軌跡は変位と時間の関係図から求められる。

具体的な軌跡を図２５に示す。画角特定情報算出部１６５（狭義には四角形情報算出部１６７）は、軌跡が円形状（略円形状を含む）であると評価された場合には、その円を内接円とする四角形を求める。

また、軌跡が円形状（略円形状含む）でなかった場合は、軌跡の長さ（経路距離）を円周長とするような円を考え、その円を内接円とするような四角形を求める。

四角形が求められたら、その四角形（ないしは四角形を含む領域）を撮影領域とするように画角を調整すればよい。

ただし、撮像装置１００の撮像素子１２０によっては、撮影可能なアスペクト比が複数存在するものもある。その場合、どのアスペクト比で撮影を行うのか判断する必要がある。もちろん撮影前（モーション前）に設定しておき、設定されたアスペクト比をそのまま使うことも考えられるが、場合によっては被写体が写っていない余白部分が大きくなってしまう可能性がある。具体的には４：３のアスペクト比が選択されているときに、非常に横長の楕円が描かれた場合などは、図２８に示すように上下に大きな余白ができてしまう。

そのため、複数のアスペクト比が設定可能な撮像素子１２０を有する撮像装置１００では、画角特定情報算出部１６５（四角形情報算出部１６７）により算出された四角形のアスペクト比に応じて、撮像素子１２０側のアスペクト比も変更することが考えられる。具体的には図２９に示すように、円状の軌跡及びその円を内接円とする四角形が求められたら、四角形のアスペクト比を算出し、算出されたアスペクト比に最も近い、撮像素子１２０が対応可能なアスペクト比を用いて撮影を行えばよい。また、先ほど示した図２８の例においては、利用可能なアスペクト比の中でより横長のアスペクト比（具体的には例えば１６：９等）を用いるようにすればよい。

以上の、第１〜第３の実施形態では、軌跡が直進か円形状かは、軌跡算出部１６３が算出した軌跡の形状に基づいて判断されていた。具体的には例えば、始点と終点が一致したものを円と判断し、それ以外を直進と判断する。または、軌跡の始点付近・中点付近・終点付近の３点から、３点を通る円弧を持つ円を設定し、仮の円周長を求め、仮の円周長が２ｍ以下の場合は円と判断し、２ｍ以上であれば直進と判断することも考えられる。

しかし、円か直進かの判断は、軌跡の形状から求められる必要はなく、Ｉ／Ｆ部１４０を介して撮影者が指示を行ってもよいことは当業者には容易に理解可能であろう。

以上の本実施形態では、画角特定情報算出部１６５（狭義には四角形情報算出部１６７）は、モーションセンサの軌跡が円形状（略円形状含む）である場合には、円形状を内接円とする四角形を画角特定情報として算出する。

これにより、図２９に示すように、円形状の外接四角形を含む領域を画角特定情報として設定することが可能になる。外接四角形を求めるためには、ｘの最大値／最小値及びｙの最大値／最小値を求めるだけでよく、計算量が少なくてすむというメリットがある。

また、画角特定情報算出部１６５は、モーションセンサの軌跡が非円形状である場合には、軌跡の経路距離（道のり）を円周長とする円を設定し、設定した円を内接円とする四角形を画角特定情報としてもよい。

これにより、円がうまく描けなかったとき（これは、撮影者がモーションを失敗した場合も考えられるし、モーションセンサがセンシングを失敗した場合も考えられる）でも、画角特定情報を算出することが可能になる。その際、ランダムな値を設定したり、経路距離をそのまま用いたりせず、一度円を設定し、その直径を用いることで、比較的精度の高い近似を行うことができる。このとき単純に真円のみを設定するのではなく、そのときの撮影モードのアスペクト比に応じた楕円を設定してもよい。例えばアスペクト比が４：３ならば、長軸：短軸＝４：３となる楕円を設定する。

また、画角調整部１８０は、画角特定情報である四角形の情報を含めた領域を、撮影範囲とするように画角を調整する。

これにより、撮影者が円形状を意図して行ったモーションにより指定した範囲を、少なくとも含むような領域を撮影範囲とするように、画角を調整することが可能になる。

また、画角調整部１８０は、撮像装置が対応可能な複数のアスペクト比のうち、画角特定情報である四角形のアスペクト比に最も近いアスペクト比を撮影に用いてもよい。

これにより、図２８に示すような、上下（ないしは左右）に撮影者は撮ろうとしていない大きな余白が生じてしまう事態を抑止することが可能になる。

また、撮像装置１００は、モーションセンサの軌跡を直線として扱うか、円形状として扱うかの選択指示を行う選択入力部を含んでもよい。そして軌跡算出部は、直線モードではモーションセンサの軌跡を直線として算出し、円モードではモーションセンサの軌跡を円として算出する。

以上、本発明を適用した３つの実施形態１〜３及びその変形例について説明したが、本発明は、各実施形態１〜３やその変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階では、発明の要旨を逸脱しない範囲内で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記した各実施形態１〜３や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、各実施形態１〜３や変形例に記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態や変形例で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能である。

また、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（例えば、画角の調整等）と共に記載された用語（例えば、ズーム操作、構図の決定等）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。

１００撮像装置、１１０撮影レンズ、１２０撮像素子、１３０画像処理部、
１４０Ｉ／Ｆ部、１５０記憶部、１６０モーション処理部、
１６１センサ情報取得部、１６３軌跡算出部、１６５画角特定情報算出部、
１６６直径情報算出部、１６７四角形情報算出部、１６９動き検出部、
１７０レンズ駆動モータ、１８０画角調整部、１９０距離情報取得部、
１９２撮影者距離情報取得部、１９４被写体距離情報取得部、
２００モーションセンサ

Claims

モーションセンサを有する撮像装置であって、
前記モーションセンサからのセンサ情報を取得するセンサ情報取得部と、
取得された前記センサ情報に基づいて、前記モーションセンサの軌跡を算出する軌跡算出部と、
算出された前記軌跡に基づいて、画角特定情報を算出する画角特定情報算出部と、
前記画角特定情報に基づいて画角を調整する画角調整部と、
を含むことを特徴とする撮像装置。
請求項１において、
前記画角調整部は、
前記モーションセンサの軌跡が撮像装置の光軸に対して垂直状態であると評価された場合に、前記画角特定情報に基づいて画角を調整することを特徴とする撮像装置。
請求項２において、
前記画角特定情報算出部は、
前記モーションセンサの軌跡を直線として算出する場合には、光軸に垂直な方向の軌跡における距離ｂを前記画角特定情報として算出することを特徴とする撮像装置。
請求項３において、
撮影者から撮像装置までの距離ａの情報を取得する撮影者距離情報取得部を含み、
前記画角調整部は、
画角θ＝２×arctan(b/２a)
になるように画角を調整することを特徴とする撮像装置。
請求項４において、
撮像装置から被写体までの距離ｃの情報を取得する被写体距離情報取得部を含み、
前記画角調整部は、
画角θ'＝２×arctan(((a+c)/c)×(b/２a))
になるように画角を調整することを特徴とする撮像装置。
請求項４又は５において、
前記モーションセンサのセンサ情報に基づいて、前記モーションセンサの動きを検出する動き検出部を含み、
前記動き検出部は、
光軸方向であるＺ軸の方向のモーションセンサの移動と、前記Ｚ軸に直交する、Ｘ軸及びＹ軸の方向でのモーションセンサの移動を少なくとも検出し、
前記モーションセンサの軌跡の前記Ｘ軸方向での成分をｘ、前記Ｙ軸方向での成分をｙとした場合に、
前記画角特定情報算出部は、
ｘ＞ｙの場合は、ｘを画角特定情報ｂとし、ｙ＞ｘの場合は、ｙを画角特定情報ｂとすることを特徴とする撮像装置。
請求項２において、
前記画角特定情報算出部は、
前記モーションセンサの軌跡を円形状として算出する場合には、前記円形状の大きさを表す情報φを、前記画角特定情報として算出することを特徴とする撮像装置。
請求項７において、
前記画角特定情報算出部は、
前記モーションセンサの軌跡が円形状であると評価された場合に、前記円形状から円の直径情報を前記円形状の大きさを表す情報として算出することを特徴とする撮像装置。
請求項７において、
前記画角特定情報算出部は、
前記モーションセンサの軌跡が非円形状であると評価された場合に、軌跡の経路距離を円周長とする円を設定し、設定した前記円の直径を前記円形状の大きさを表す情報として算出することを特徴とする撮像装置。
請求項７乃至９のいずれかにおいて、
撮影者から撮像装置までの距離aの情報を取得する撮影者距離情報取得部を含み、
前記画角調整部は、
画角θ＝２×arctan(φ/２a)
になるように画角を調整することを特徴とする撮像装置。
請求項１０において、
撮像装置から被写体までの距離ｃの情報を取得する被写体距離情報取得部を含み、
前記画角調整部は、
画角θ'＝２×arctan(((a+c)/c)×(φ/２a))
になるように画角を調整することを特徴とする撮像装置。
請求項２において、
前記画角特定情報算出部は、
前記モーションセンサの軌跡が円形状であると評価された場合に、前記軌跡である円形状を内接円とする四角形の情報を前記画角特定情報として算出することを特徴とする撮像装置。
請求項２において、
前記画角特定情報算出部は、
前記モーションセンサの軌跡が非円形状であると評価された場合に、軌跡の経路距離を円周長とするような円を設定し、設定した前記円を内接円とする四角形の情報を前記画角特定情報として算出することを特徴とする撮像装置。
請求項１２又は１３において、
前記画角調整部は、
前記画角特定情報である四角形の情報を含めた領域を撮影範囲とするように画角を調整することを特徴とする撮像装置。
請求項１２又は１３において、
前記画角調整部は、
前記撮像装置が対応可能な複数のアスペクト比のうち、前記画角特定情報算出部で求めた四角形の情報のアスペクト比に最も近いアスペクト比を持つ四角形を設定し、設定した四角形を撮影範囲とするように画角を調整することを特徴とする撮像装置。
請求項１乃至１５のいずれかにおいて、
前記モーションセンサのセンサ情報に基づいて、前記モーションセンサの動きを検出する動き検出部を含み、
前記動き検出部は、
光軸に対して垂直状態と評価された第１の軌跡上での、モーションセンサの第１の移動が終了した後、光軸に対して垂直状態と評価された第２の軌跡上での、モーションセンサの第２の移動を検出し、
前記画角調整部は、
前記第２の移動が検出された場合に、画角を調整することを特徴とする撮像装置。
請求項１乃至１６のいずれかにおいて、
前記モーションセンサの移動開始状況、移動中状況、移動終了状況のうち、少なくとも１つの状況を入力する状況入力部を含むことを特徴とする撮像装置。
請求項１乃至１７のいずれかにおいて、
前記モーションセンサの軌跡を直線として扱うか、円形状として扱うかの選択指示を行う選択入力部を含み、
前記軌跡算出部は、
直線として扱う選択がされた場合には、前記モーションセンサの軌跡を直線として算出し、円形状として扱う選択がされた場合には、前記モーションセンサの軌跡を円形状として算出することを特徴とする撮像装置。