JP2012255938A

JP2012255938A - 電子機器

Info

Publication number: JP2012255938A
Application number: JP2011129268A
Authority: JP
Inventors: Takanori Shioda; 貴則塩田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-27

Abstract

【課題】手の長さに関わらずズームレンズの変倍域を有効に利用する。
【解決手段】カメラボディ１１は、外界の視野像の構図を決めるための素通しのファインダ枠１２を備える。カメラボディ１１の背面は、撮影者の視点からファインダ枠１２までの撮影者距離を検出する距離検出部１９を備える。ＣＰＵは、撮影者距離が最長距離の時にズームレンズ光学系をテレ端に変倍し、また、撮影者距離が最短距離の時には、ズームレンズをワイド端に変倍するとともに、ズームレンズをテレ端とワイド端との間で変倍するときの単位長さ当たりの変倍量を、最大距離と最小距離との間の間隔に基づいて決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ズームレンズを用いて撮像するテレビカメラを備えた電子機器に関する。

従来、撮影者の眼から離したり近付けたりすることによりズームレンズを自動的に可変する画像撮像装置が知られている（特許文献１）。この画像撮像装置は、透過型液晶表示デバイスの表示面を透過視可能な状態にして光学ファインダとして機能させ、光学ファインダを透した視野範囲を手の伸縮により変えることで、距離センサにより検出した撮影者との距離に応じた光学ファインダのファインダ画角（視野角）に、ズームレンズの撮影画角を一致させるよう変倍制御を行っている。

特開２０１０−１８３３７８号公報

しかしながら、前述した画像撮像装置では、人によって手の長さが違うため、手をいっぱい伸ばした時の光学ファインダを透した視野角が、ズームレンズがテレ端の時の撮影画角に一致するとは限らない。また、手の短い人は、手の長い人と比べて手の伸縮域が狭い。このため、ズームレンズの変倍域のうちの一部しか利用できなくなるおそれがある。

そこで、本発明は、ズームレンズの変倍域を有効に利用することができるよう工夫した電子機器を提供することを目的とする。

本発明を例示する電子機器の一態様は、ズームレンズ光学系により結像される外界の像を撮像する撮像手段と、外界の視野像の構図を決めるためのファインダとなる枠と、撮影者の視点から枠までの撮影者距離を検出する距離検出手段と、撮影者距離に応じてズームレンズ光学系を変倍する変倍手段と、撮影者距離が最長の時にズームレンズ光学系をテレ端に変倍し、また、撮影者距離が最短の時には、ズームレンズ光学系をワイド端に変倍する両端対応付け手段と、最大距離と最小距離との間の間隔に基づいて変倍手段がズームレンズ光学系をテレ端とワイド端との間で変倍するときの単位長さ当たりの変倍量を決定する変倍量決定手段と、を備えたものである。

変倍手段としては、例えばステップモータでズームレンズ光学系を変倍する構成が知られている。ステップモータは、加える駆動パルスの１パルス当り一定角度の回転角で回転する。単位長さ当たりの変倍量は、ステップモータの駆動パルスに対応する。よって、変倍量決定手段は、単位長さ当たりのパルス数を決定し、決定した単位長さ当たりのパルス数をメモリに記憶しておく。距離検出手段が距離を検出すると、変倍手段は、記憶しておいた前回検出した距離と今回検出した距離とを比較してその差分長さを求め、求めた差分長さに単位長さ当たりのパルス数を乗算したパルス数をステップモータに加えて、今回距離が変わった分だけズームレンズ光学系を変倍する。

変倍量は、ズームレンズ光学系の全変倍域で同じにしてもよいし、任意の変倍域で変えても良い。例えば、テレ端側変倍域、又はワイド端側変倍域がこれらの間の中央変倍域よりも細かな変倍量になるようにしてもよい。また、その逆、つまり両サイドの変倍域よりもこれら間の中央変倍域の方が細かな変倍量になるようにしてもよい。

ズームレンズ光学系がステップズームの場合には、予め変倍位置がステップ毎に決められているから、最大距離と最小距離との間の間隔長さを変倍位置の数で割った区間毎に変倍位置の対応付けを行えば、距離に比例した変倍量（変倍位置）を決めることができる。

ファインダの役目をする枠としては、素通し枠としてもよいし、透過型液晶表示パネルや透明有機ＥＬパネル等のシースルー表示部を設けた枠としてもよい。

本発明の電子機器によれば、撮影者距離が最長距離の時にズームレンズ光学系をテレ端に変倍し、最短距離の時にはワイド端に変倍するとともに、最大距離と最小距離との間隔に基づいて変倍手段がズームレンズ光学系をテレ端とワイド端との間で変倍するときの変倍量を変倍量決定手段が決定するため、手の長さに関わらず、ズームレンズ光学系がもつ全変倍域を常に有効に利用することができる。

本実施形態の一例の電子カメラを示す背面側斜視図である。電子カメラの電気的概略を示すブロック図である。設定モードの動作手順を示すフローチャートである。手を伸ばした時の視野角とテレ端時の撮影画角とを示す説明図である。手を縮めた時の視野角とワイド端時の撮影画角とを示す説明図である。撮影者距離と変倍モータに加えるパルスとの関係を示すグラフであり、単位長さ当たりのパルスを全変倍域で同じにしている。撮影者距離と変倍モータに加えるパルスとの関係を示すグラフであり、単位長さ当たりのパルスを任意の変倍域で変えた別の実施形態を示している。

本発明の電子機器の一実施の形態による電子カメラ１０は、図１に示すように、厚み薄い横長矩形のカメラボディ１１の略中央部に、撮影方向に貫通した矩形の素通しのファインダ枠（枠）１２が形成されている。この電子カメラ１０で撮影を行う際には、撮影者は、カメラボディ１１の背面からファインダ枠１２を通して外界を覗いて撮影範囲を確認する。ファインダ枠１２は、内面に段部１３が形成されており、撮影範囲を段部１３の先端で画定する。段部１３は、内面で反射する光が眼に入って有害光となるのを防止する。なお、段部１３としては、階段状に設けてもよい。この場合には、背面から正面に向けてファインダ枠１２の間口が広がるように設けるのが好適である。また、光の反射を防止ために、内面を黒色で塗布してもよい。

カメラボディ１１の前面には、外界の像を結像する撮影レンズ１４が設けられている。また、左側面には、カードメモリ１５が挿入されるカードスロット（図示なし）が設けられている。撮像した画像データは、カードメモリ１５に書き込まれる。カメラボディ１１の上面には、電源スイッチ１６、レリーズボタン１７、及びモード選択操作部１８が設けられている。モード選択操作部１８は、撮影モードと変倍設定モードとの何れかを選択するためのものである。カメラボディ１１の背面にはインジケーターランプ９が、また、背面のファインダ枠１２の上部には、カメラボディ１１から撮影者の顔までの撮影者距離を測定する距離検出部（距離検出手段）１９がそれぞれ設けられている。

距離検出部１９は、例えば光電式の距離センサであり、撮影者に向けて測定光を照射し、その反射時間を測定して撮影者距離を測定する。撮影者がファインダ枠１２を覗いているときには、撮影者の額が距離検出部１９に対面する。距離検出部１９は、予め決められた距離内で、カメラボディ１１から撮影者の額までの距離を測定する。距離検出部１９で測定した撮影者距離の情報は、図２に示すように、ＣＰＵ２０に送られる。

ＣＰＵ２０には、電源スイッチ１６、レリーズボタン１７、ドライバ２０、及びモード選択操作部１８が接続されている。ドライバ２０は、インジケーターランプ９を駆動する。インジケーターランプ９は、レリーズボタン１７の半押し操作により合焦した時や、設定モードの時にワイド端又はテレ端に変倍が完了したことを知らせする時に点灯する。

撮影レンズ１４は、撮影画角を光学的に変化させるズームレンズ光学系を構成しており、変倍モータドライバ２１を介して変倍モータ２２の駆動を利用して変倍される。変倍モータ２２は、ステップモータになっており、変倍モータドライバ２１が加える駆動パルスの１パルス当たり一定の回転角で回転する。

ＣＰＵ２０は、変倍特定部２３を有する。変倍特定部２３は、変倍モータ２２に供給する駆動パルスをカウントするカウント部を有し、カウント部でカウントしたパルス値に基づいて変倍位置を特定する。なお、変倍特定部２３としては、撮影レンズ１４の一部を保持する鏡筒の回転位置又は繰り出し位置を検出して変倍位置を割り出す構成のものであってもよい。

ＣＰＵ２０には、不揮発性メモリ２４、及びバッファメモリ２５が接続されており、不揮発性メモリ２４には、ＣＰＵ２０が種々の制御を行う際に参照される制御プログラムなどが格納されている。ＣＰＵ２０は、不揮発性メモリ２４に格納されている制御プログラムに従い、バッファメモリ２５を一時記憶作業領域として利用して各部の制御を行い、電子カメラ１０を構成する各部（回路）機能を作動させる。

ＣＰＵ２０には、両端対応付け部２６、及び変倍量決定部２７を備えている。両端対応付け部２６は、距離検出部１９を制御して、撮影者が手を伸ばしてファインダ枠１２を覗く姿勢の時の撮影者距離と、撮影者が手を縮めてファインダ枠１２を覗く姿勢の時の撮影者距離との情報を、特定の操作を行ってもらうことで取り込む。

特定の操作は、レリーズボタン１７の半押し又は全押し操作である。このときのレリーズボタン１７の操作が距離検出部１９で検出を行うタイミングになる。

両端対応付け部２６は、撮影者が手を伸ばした時に取り込んだ撮影者距離の情報を最長距離として、また手を縮めた時に取り込んだ撮影者距離の情報を最短距離としてバッファメモリ２５に記憶しておく。そして、変倍制御の時には、最長距離を得たときに撮影レンズ１４をテレ端に、最短距離を得たときには撮影レンズ１４をワイド端にそれぞれ変倍させる。

変倍量決定部２７は、最長距離と最短距離との間の間隔に基づいて、変倍手段を構成するＣＰＵ２０が撮影レンズ１４をテレ端とワイド端との間で変倍するときの単位長さ当たりの変倍量を決定する。

撮影レンズ１４から入射する被写体光は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子（撮像手段）３３の撮像面に結像する。撮像素子駆動回路３４は、ＣＰＵ２０からの制御信号に基づいて撮像素子３３を駆動させる。これにより、撮像素子３３の撮像面に結像した被写体像は、アナログの撮像信号に変換される。撮像信号は、ＡＦＥ（Analog Front End）回路を構成するＣＤＳ３４、及びＡＭＰ３５に順に出力し、ＡＦＥ回路で所定のアナログ処理が施され、その後、Ａ／Ｄ（Analog/Digital変換器）３６においてデジタルの画像信号に変換される。

ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）３７は、画像処理回路を構成しており、デジタルの撮像信号に対して、ホワイトバランス処理やガンマ補正等の画像処理を施して画像データを生成する。

画像データは、ＳＤＲＡＭ３８にいったん記憶される。ＳＤＲＡＭ３８に記憶した画像データは、ＣＰＵ２０の制御により読み出されてＹＣ変換回路３９で輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃｂとに変換される。なお、符号４１はＣＰＵ２０と各部（回路）とを繋ぐバスである。

ＹＣ変換回路３９で輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ，Ｃｂとに変換された画像データは、シャッタレリーズに応答して、圧縮伸長処理回路４３で圧縮処理が施されてからメディアコントローラ４４を介して記録媒体であるカードメモリ１５に記録される。

ＡＥ・ＡＷＢ検出回路４６は、ＳＤＲＡＭ３８に取り込んだ１画面の画像データ（撮像画像）に基づいて１画面を複数のエリア（例えば、１６×１６）に分割したエリアごとにＲＧＢ信号を積算し、その積算値をＣＰＵ２０に提供する。ＣＰＵ２０は、ＡＥ・ＡＷＢ検出回路４６から得た積算値に基づいて被写体の明るさ（被写体輝度）を決定し、決定した被写体輝度に基づいて適正な露出値（撮影ＥＶ値）を求める。そして、求めた露出値から所定のプログラム線図に従い、絞り値とシャッタスピードを決定し、これに従って撮像素子３３の電子シャッタ、及び電子アイリスを制御して適正な露光量を得る。なお、絞り兼用のメカシャッタを設けて、メカシャッタで絞りを可変してもよい。

また、ＡＥ・ＡＷＢ検出回路４６は、自動ホワイトバランス調整時に、分割エリアごとにＲＧＢ信号の色別の平均積算値を算出し、その算出結果を、ＣＰＵ２０を介してＡＳＩＣ３７に提供する。ＡＳＩＣ３７は、Ｒの積算値、Ｂの積算値、Ｇの積算値を得ることで光源種判別を行い、判別された光源種に適したホワイトバランス調整値に従って各色チャンネルの信号に補正をかける。

ＡＦ検出回路４７は、ＳＤＲＡＭ３８に記録された画像データの空間周波数の高周波成分を積算する。ＣＰＵ２０は、ＡＦ動作時にＡＦ検出回路４７によって得られる高周波成分の積算値が最大となるように合焦モータドライバ４８を制御して合焦モータ４９を駆動してフォーカスレンズを光軸方向で進退させて焦点調整を行う。

次に上記構成の作用を説明する。電源スイッチ１６をオンした後には、モード選択操作部１８を操作して設定モードを選択する。設定モードでは、撮影レンズ１４の撮影画角を手の伸縮により変わる視野角の全域に対応させるための初期設定を行う。

初期設定では、図３に示すように、まず、ＣＰＵ２０が撮影レンズ１４をテレ端に変倍させる。ＣＰＵ２０は、テレ端への変倍が完了すると、ドライバ２０を制御してインジケーターランプ９を点灯する。この点灯を確認してから撮影者は、手を伸ばしてファインダ枠１２を覗いた姿勢でレリーズボタン１７の半押し又は全押し操作を行う。これに応答してＣＰＵ２０は、インジケーターランプ９を消灯するようドライバ２０を制御するとともに、距離検出部１９を制御して、距離検出部１９からその時点の撮影者距離の情報を取り込む。両端対応付け部２６は、距離検出部１９から得られる撮影者距離の情報を最長距離の情報としてバッファメモリ２５に記憶し、最長距離を得た時に撮影レンズ１４をテレ端に変倍するように対応付けする。これにより、撮影モードの時には、最長距離Ｌ１の情報を得た時には、撮影レンズ１４がテレ端に変倍され、図４に示すように、手を伸ばした時のファインダ枠１２の視野角Ｆθ１に対して撮影画角がテレ端の撮影画角Ｒθ１になる。この画角の関係は、人の平均の手の長さを基にして、視野角Ｆθ１＜撮影画角Ｒθ１の関係を満足するように、ファインダ枠１２の対角線の長さ、及び撮影レンズ１４のテレ端の倍率を決めればよい。

今度は、ＣＰＵ２０が撮影レンズ１４をワイド端に変倍させる。ワイド端への変倍が完了すると、インジケーターランプ９が点灯する。この点灯を確認した後に撮影者は、手を縮めてファインダ枠１２を通した外界の像を観察した姿勢でレリーズボタン１７の半押し又は全押し操作を行う。これに応答してＣＰＵ２０は、インジケーターランプ９を消灯するとともに、距離検出部１９を制御して、距離検出部１９からこの時点の撮影者距離の情報を得る。両端対応付け部２６は、距離検出部１９から得られる撮影者距離の情報を最短距離の情報としてバッファメモリ２５に記憶し、最短距離を得たときに撮影レンズ１４をワイド端に変倍するように対応付けする。これにより、図５に示すように、手を縮めた時のファインダ枠１２の視野角Ｆθ２に対して撮影レンズ１４は、ワイド端の撮影画角Ｒθ２になる。この画角の関係は、人の平均の手の長さを基にして、視野角Ｆθ２＜撮影画角Ｒθ２の関係を満足するように、ファインダ枠１２の対角線の長さ、及び撮影レンズ１４のワイド端の時の撮影倍率を決めればよい。

変倍量決定部２７は、最長距離と最短距離との間の間隔長さに基づいて、変倍手段を構成するＣＰＵ２０が撮影レンズ１４をテレ端とワイド端との間で変倍するときの変倍量を決定する。撮影レンズ１４の変倍量は、単位長さ当たりの変倍量となり、単位長さ当たりの変倍量は、変倍モータ２２の駆動パルスに対応する。よって、変倍量決定部２７は、単位長さ当たりのパルス数を決定し、決定した単位長さ当たりのパルス数をバッファメモリ２５に記憶しておく。

本実施形態では、図６に示すように、撮影者距離は、変倍量に比例する。そこで、全域の変倍量を撮影者距離の間隔長さで割った単位長さ当たりの変倍量を求める。図６では、パルス数が「０」の時をワイド端、パルス数が「Ｂ」の時をテレ端と仮に設定している。単位長さ当たりのパルスｂは、Ｂ／Ａ（間隔長さ）の式から算出する。ワイド端からテレ端までの全変倍域において単位長さ当たりのパルスｂが同じになる。

設定モードで初期設定が完了した後には、撮影モードを選択する。これに応答してＣＰＵ２０は、撮影レンズ１４を初期位置であるワイド端に移動する。その後、距離検出部１９を監視する。距離検出部１９が撮影者距離を検出すると、ＣＰＵ２０は、記憶しておいた前回分の撮影者距離の情報と今回検出した撮影者距離の情報とを比較してその差分長さを求め、求めた差分長さに単位長さ当たりのパルス数を乗算して今回加えるパルス数を求め、求めたパルス数を、変倍モータドライバ２１を介して変倍モータ２２に加えて、今回撮影者距離が変わった分だけ撮影レンズ１４を変倍する。

上記実施形態では、単位長さ当たりのパルスを、撮影レンズ１４の全変倍域で同じにしているが、任意の変倍域毎で異なるようにしてもよい。例えば、図７に示すように、全変倍域のうちの特定のテレ側変倍域、及びワイド側変倍域では、これらの間の中央変倍域よりも単位長さ当たりのパルスを細かくしたパルス、例えば半分のパルスになるように決めてもよい。また、逆に、両サイドの変倍域よりも中央変倍域の方が細かいパルスになるように決めてもよい。さらに、ワイド側変倍域とテレ側変倍域とで単位長さ当たりのパルスを異なるようにしてもよい。例えばテレ側変倍域に対してワイド側変倍域の単位長さ当たりのパルスをｂ/4にすると、ワイド側変倍域では、テレ側変倍域よりも細かく変倍を行うことができる。

上記各実施形態では、設定モードにおいて、テレ端を最長距離に対応付けする設定の次にワイド端を最短距離に対応付けする設定をしているが、設定順を逆にしてもよい。また、素通しのファインダ枠１２の中に透過型液晶表示部や透明有機ＥＬ等のシースルー表示部を設け、シースルー表示部を透して外界の像を観察するようにしてもよい。この場合、シースルー表示部に、スルー画像や再生画像を表示することができる。そこで、シースルー表示部に表示されるスルー画像を見ながら手を伸縮させてズームするように構成してもよい。

上記各実施形態では、ズームレンズの撮影レンズを採用しているが、単焦点の撮影レンズを採用してもよい。この場合には、撮影者距離に応じて撮像画像の一部を、光学的にズームした画像と同じ撮影画角（範囲）になるようにトリミングし、トリミングした範囲を原撮影画像と同じサイズに拡大するデジタルズーム（疑似ズーム）用の画像処理部を設ければよい。

上記各実施形態では、電子カメラ１０として説明しているが、ズームレンズを用いて撮像するテレビカメラを備えた、例えば携帯電話やスマートフォン等の電子機器でもよい。

１０電子カメラ
１２ファインダ枠
１４撮影レンズ
１９距離検出部
２６両端対応付け部
２７変倍量決定部

Claims

ズームレンズ光学系により結像される外界の像を撮像する撮像手段と、
前記外界の視野像の構図を決めるためのファインダとなる枠と、
撮影者の視点から前記枠までの撮影者距離を検出する距離検出手段と、
前記撮影者距離に応じて前記ズームレンズ光学系を変倍する変倍手段と、を備えた電子機器において、
前記撮影者距離が最長の時に前記ズームレンズ光学系をテレ端に変倍し、また、前記撮影者距離が最短の時には前記ズームレンズ光学系をワイド端に変倍する両端対応付け手段と、
前記最長距離と最短距離との間の間隔に基づいて、前記変倍手段が前記ズームレンズ光学系をテレ端とワイド端との間で変倍するときの単位長さ当たりの変倍量を決定する変倍量決定手段と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
請求項１記載の電子機器において、
前記単位長さ当たりの変倍量は、前記ズームレンズ光学系の全変倍域のうちテレ側又はワイド側の変倍域とこれらの間の中央変倍域とで異なっていることを特徴とする電子機器。