JP2016021674A - 電子コンパス機能付きデジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】外来磁界の影響による電子コンパスの誤表示を防止できる電子コンパス機能付きデジタルカメラを提供することである。【解決手段】絶対方位を検出する絶対方位検出手段と、相対方位を検出する相対方位検出手段と、を備え、前記絶対方位検出手段から得られる絶対方位情報と、前記相対方位検出手段から得られる相対方位情報と、を比較、演算し方位を取得する方位演算手段と、取得した方位情報の記憶、演算等を行う信号処理手段と、前記絶対方位情報に変化があった場合、相対方位情報の変化量を前記方位演算手段により判定し、前記信号処理手段を介して方位を表示する方位表示手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電子コンパス機能付きデジタルカメラに関するものである。特に方位検出動作時の、外来磁界による方位の誤表示防止制御に関わるものである。

近年、デジタルカメラにおいて、撮影時の方位情報を画像データに記録する為に、電子コンパス機能が搭載されている。電子コンパスにおいて絶対方位を検出する為に用いられる地磁気センサは、外来磁界の影響を受けやすく、正確な方位計測が困難となる場合がある。

そこで、絶対方位センサが外来磁界の影響を低減する為の技術が提案されている。例えば、常に絶対方位センサの方位と、相対方位センサの出力の積分値に絶対方位センサの出力と加算して得られる方位の、２つの方位情報を取得し、これら２つの方位情報から方位を決定する技術（特許文献１）が挙げられる。また、複数の絶対方位センサの出力の差が許容値以内である場合のみ方位角を計測し、過去数秒間の絶対方位出力が安定している時の方位を基準とし、相対方位センサの出力により補正する技術（特許文献２）が挙げられる。

特開平０５−０１８７６９号公報 特開平０８−１１４５４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、常に絶対方位センサと相対方位センサの出力から方位を決定しており、絶対方位センサの外来磁界の影響による誤差を受けてしまう。また、方位の決定に相対センサを用いる為に、相対方位センサに精度が要求されるが、相対方位センサとして主に使用される角速度センサは、角速度を積分する為、角速度を測定した際の誤差が累積し、次第に許容できない誤差となり、正確な方位計測が困難となる。

特許文献２に開示された従来技術では、複数の絶対方位センサが同様の磁気の乱れの影響を受けた場合、誤った方位表示となる可能性がある。

そこで、本発明の目的は、外来磁界の影響による電子コンパスの誤表示を防止できる電子コンパス機能付きデジタルカメラを提供することにある。

上記目的を達成する為に、本発明の電子コンパス機能付きデジタルカメラは、
絶対方位を検出する絶対方位検出手段と、
相対方位を検出する相対方位検出手段と、
を備え、
前記絶対方位検出手段から得られる絶対方位情報と、
前記相対方位検出手段から得られる相対方位情報と、
を比較、演算し方位を取得する方位演算手段と、
取得した方位情報の記憶、演算等を行う信号処理手段と、
前記絶対方位情報に変化があった場合、
相対方位情報の変化量を前記方位演算手段により判定し、
前記信号処理手段を介して方位表示を行う。

本発明によれば、外来磁界の影響による電子コンパスの誤表示を防止することが可能となる。

電子コンパスシステムブロック図 デジタルカメラにおける電子コンパスシステムブロック図 デジタルカメラにおける電子コンパスシステムブロック図（補正回路あり） 第１実施例フローチャート 第２実施例フローチャート 第３実施例フローチャート 撮影時の方位表示例 撮影時の方位情報のエラー表示例

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態による、電子コンパスシステムの仕組みに関して説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかわる電子コンパスシステムのブロック図である。図１に示すように、本発明の方位検出システムは絶対方位検出手段１０１、相対方位検出手段１０２、方位演算手段１０３、信号処理手段１０４、表示手段１０５から構成されている。

絶対方位検出手段１０１とは、東西南北を基準とした方位を、例えば地磁気センサにより検出される。また、相対方位検出手段１０２は、移動体の移動方向の変化前後における相対的な方位を、例えば角速度センサにより検出される。方位演算手段１０３とは、絶対方位検出手段１０１と相対方位検出手段１０２の各々の出力から方位を算出する部分であり、比較回路１１０や微分回路１０９も含まれる。信号処理手段１０４とは、方位演算手段１０３の出力の記憶、演算等の処理を行うＣＰＵ１１１である。表示手段１０５は、デジタルカメラの背面ディスプレイ等であり、信号処理手段１０４から得られる方位情報を表示する。

図２は、図１で示した電子コンパスシステムをデジタルカメラに搭載した際のブロック図である。ただし、図２は、本発明にかかわるデジタルカメラシステムの主要部のみを図示している。

地磁気センサ１０６、角速度センサ１０７はデジタルカメラ１１５に搭載されている場合と、地磁気センサ１１３、角速度センサ１１４のように、撮影レンズに搭載されている場合もある。あるいは、どちらか一方ずつデジタルカメラ１１５と撮影レンズ１１６に搭載されていても構わないものとする。以下、地磁気センサ１０６は、地磁気センサ１１３を含み、角速度センサ１０７は、角速度センサ１１４を含むものとする。地磁気方位演算回路１０８は、地磁気センサ１０６の出力から方位を演算する回路である。微分回路１０９では、角速度センサ１０７の出力を微分し、角速度の変化を算出する。比較回路１１０は、地磁気センサ１０６の示す方位と、角速度センサ１０７から検出される角度の変化を比較する。そして、その結果をＣＰＵ１１１が表示モニタ１１２に表示する。

詳しい動作に関しては、図４を用いて後述する。なお、地磁気センサ１０６、角速度センサ１０７は、二軸あるいは三軸を検出可能なディジタル出力センサとし、二軸あるいは三軸を検出可能なセンサでも良いし、一軸検出のセンサを複数用いた構成としても良いが、互いに直行する二軸あるいは三軸に関わる地磁気、及び角速度を検出できるようにデジタルカメラに実装されているものとする。また、方位演算手段の各回路は、ハードウェア、あるいはソフトウェアのどちらで実現しても構わないものとする。

なお、表示モニタ１１２における方位表示の例を図７に示す。表示画面５０１、被写体５０２、現在どの方位を向いているか容易に把握できるコンパス表記部５０３と、詳細な方位角表示部５０４が表示モニタ１１２に表示される。ただし、図７は、本発明にかかわる表示のみを図示している。

方位のエラー表示を行う場合の例を、図８に示す。コンパス表記部６０３は、点滅あるいは針を回転させる。方位角表示部６０４は、方位情報が正常に取得できない状態だということを表すためＥＲＲＯＲと表示する。ただし、方位情報が正常に取得できない状態だということを表す表記であれば、どのような表記でも構わない。また、図８は、本発明にかかわる表示のみを図示している。

本発明の方位検出システムの動作を図４に関連付けて説明する。電源ＯＮ（Ｆ２０１）が検出されると、地磁気センサ１０６と角速度センサ１０７が方位情報、及び、回転角の取得（Ｆ２０２）を行う。なお、方位情報の取得は、一定間隔で随時行われる。そして、地磁気方位演算回路１０８より取得した地磁気センサ１０６の方位情報の変化量に対して、角速度センサ１０７より出力される回転角の変化量を微分回路１０９より求め、比較回路１１０で比較する。地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と、角速度センサ１０７の検出回転角が一致している場合には、地磁気センサ１０６の方位情報をＣＰＵ１１１を介して表示モニタ１１２に表示する（Ｆ２０４）。

一方、地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と角速度センサ１０７の検出回転角が一致しない場合には、ＣＰＵ１１１において、任意の時間、あるいは、任意の方位情報取得回数を判定する（Ｆ２０５）。任意の時間、あるいは、任意の方位情報取得回数を上回った場合には、正確な方位表示が困難であると判定し、ＣＰＵ１１１を介して表示モニタ１１２にエラー表示を行う（Ｆ２０６）。図４（Ｆ２０５）のａは、地磁気センサ１０６の方位情報と角速度センサ１０７の検出回転角が一致しなくなった時間、あるいは方位情報の再取得回数であり、ｂはエラー表示を行うか判定する際に規定される値である。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、電子コンパスにおける地磁気センサ１０６の外来磁界の影響による方位の誤表示を防止することが可能である。これにより、デジタルカメラで写真を撮影した際の方位を、画像データに正確に記録することができる。しかし、課題として、地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と角速度センサ１０７の検出回転角がずれてしまうと、全てエラー表示になってしまうため、エラー表示が頻発することが懸念される。上記課題の解決手法に関して、第２実施形態で説明する。

［第２実施形態］
第２実施形態では、第１実施形態における課題を解決する為の制御方法に関して説明する。電子コンパスシステム、及びデジタルカメラシステムの構成等は第１実施形態と同様である。

第１実施形態では、上記の通り外来磁界の影響による電子コンパスの誤表示を防止するために、地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と角速度センサ１０７の検出回転角が一致した場合のみ、地磁気センサ１０６の方位情報を表示するという動作になっている。よって、基本的に、地磁気センサ１０６に外来磁界が影響すると、全てエラー表示となってしまい、エラー表示が頻発する恐れがある。電子コンパスの誤表示は防止できるが、僅かな外来磁界の影響で、全ての方位情報がエラーだと認識されてしまうシステムは好ましくない。第２実施形態では、外来磁界の影響により地磁気センサが誤動作した一部の場合においても、正確な方位表示が可能な形態を示す。

図５は、第２実施形態にかかわる上記課題を軽減する為の処理を取り入れたフローチャートである。図５において、電源ＯＮ（Ｆ３０１）、方位情報の取得（Ｆ３０２）までは第１実施形態と同様である。そして、地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と角速度センサ１０７の検出回転角を比較回路１１０で比較し、地磁気センサ１０６の方位情報のみが変化しており、角速度センサ１０７の検出回転角に変化がない場合（Ｆ３０４）には、ＣＰＵ１１１において、方位に変化はないと判断し（Ｆ３０５）、以前の地磁気センサ１０８の方位情報を更新しない。地磁気センサ１０６の方位情報と角速度センサ１０７の回転角情報が変化している場合には、第１実施形態と同様に、地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と角速度センサ１０７の検出回転角が一致しているか判定する（Ｆ３０５）。地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と角速度センサ１０７の検出回転角が一致している場合には、地磁気センサ１０６の方位情報の表示を表示モニタ１１２にて行う（Ｆ３０６）。

一方、地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と角速度センサ１０７の検出回転角が一致しない場合には、任意の時間、あるいは、任意の方位情報取得回数をＣＰＵ１１１において判定する（Ｆ３０７）。任意の時間、あるいは、任意の方位情報取得回数を上回った場合には、正確な方位表示が困難であると判定し、表示モニタ１１２にエラー表示を行う（Ｆ３０８）。図５（Ｆ３０７）のａ、ｂは、第１実施形態と同様の値である。

第１実施形態と比べ、外来磁界の影響により地磁気センサ１０６が誤動作した場合でも、外来磁界の影響を受けない角速度センサ１０７の検出回転角に変化がない場合は、エラー表示を行わない為、より正確な方位表示とエラー表示が可能である。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、電子コンパスにおける地磁気センサ１０６の外来磁界の影響による方位の誤表示を防止し、かつ第１実施形態よりも正確な方位表示とエラー表示が可能である。

ただし、第２実施形態において、地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と角速度センサ１０７の検出回転角が一致しない場合は、再度方位情報を取得するものの、任意の時間、あるいは回数を超えるとエラー表示が行われる。しかし、角速度センサの誤差が許容範囲内の間は、地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と角速度センサ１０７の検出回転角が一致しない場合でも、正確な方位検出が可能であると考えられる。すなわち、地磁気センサ１０６が外来磁界の影響により誤動作した状態であっても、正常に動作していた時の地磁気センサ１０６が示す方位を参照し、角速度センサ１０７の検出回転角を加算することで補正が可能である。よって、更に方位表示とエラー表示の精度を向上することが可能である。第３実施形態では、上記補正処理を追加した制御に関して説明する。
［第３実施形態］
第３実施形態では、第１実施形態、及び第２実施形態における課題を解決する為の制御方法に関して説明する。電子コンパスシステム、及びデジタルカメラシステムの構成等は第１実施形態、及び第２実施形態と同様である。

上記の通り外来磁界の影響による電子コンパスの誤表示を防止するために、第１実施形態では、地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と角速度センサ１０７の検出回転角が一致した場合のみ、地磁気センサ１０６の方位情報の表示を行う。そして、第２実施形態では、地磁気センサ１０６の方位情報に変化があり、角速度センサ１０７の検出回転角に変化がない場合には、ＣＰＵ１１１が方位に変化はないと判断し、以前の地磁気センサ１０６の方位情報を更新しないとした。第３実施形態では、更に方位表示の精度を低下させずにエラー表示を減らす形態を示す。

図３は、第３実施形態にかかわる上記課題を軽減する為の電子コンパスシステムをデジタルカメラに搭載した際のブロック図である。新たに、地磁気センサが外来磁界の影響を受けた際に、方位情報を補正する為の補正回路１１７が追加されている。

図６は、第３実施形態にかかわる上記課題を軽減する為の補正処理を取り入れたフローチャートである。図６において、電源ＯＮ（Ｆ４０１）、方位情報の取得（Ｆ４０２）までは第１実施形態、及び第２実施形態と同様である。また、地磁気センサ１０６の方位情報のみが変化しているか判定（Ｆ４０４）する。そして、地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と角速度センサ１０７の検出回転角が一致しているか判定する（Ｆ４０５）。地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と角速度センサ１０７の検出回転角が一致している場合には、地磁気センサ１０６の方位情報の表示を表示モニタ１１２にて行う（Ｆ４０６）。ここまでは、第１実施形態、及び第２実施形態と同様の制御フローとなる。

一方、地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と角速度センサ１０７の検出回転角が一致しない場合には、地磁気センサ１０６が正常に動作していた際の方位情報を記憶しているＣＰＵ１１１より参照し、その方位情報に角速度センサ１０７の検出回転角を補正回路１１７において加算することで補正処理を行う（Ｆ４０８）。ただし、ＣＰＵ１１１において、補正処理を行う前に、現在の方位情報の補正回数が、角速度センサの誤差が許容範囲内に収まる補正回数ｃ以下であることを確認する（Ｆ４０７）。方位情報の補正回数が任意の値以下であれば、上記の補正処理を行い、方位表示を行う（Ｆ４０６）。方位情報の補正回数が任意の値以上になると、補正処理は行わずエラー表示を行う（Ｆ４０９）。

第１実施形態、及び第２実施形態と比べ、地磁気センサ１０６の方位情報の変化量と角速度センサ１０７の検出回転角が一致しない場合には、地磁気センサ１０６が正常に動作していた際の方位情報をＣＰＵ１１１より参照し、補正回路１１７において、角速度センサ１０７の検出回転角を用いて補正処理を行うことで、より正確な方位表示とエラー表示が可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

（その他の実施例）
上述した第１〜第２実施形態にかかわるカメラが機能を実現する為に実行するプログラムは、半導体メモリ、磁気ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク等の記録媒体により供給される。または、有線あるいは、無線のネットワークを介してダウンロードしても良い。上記プログラムを、システムあるいはコンピュータが実行することにより、本発明の目的は達成される。よって、上述の実施形態の機能を実現するプログラム自体も本発明の一つである。

１０１ 絶対方位検出手段、１０２ 相対方位検出手段、１０３ 方位演算手段、
１０４ 信号処理手段、１０５ 表示手段、１０６ 地磁気センサ、
１０７ 角速度センサ、１０８ 地磁気方位演算回路、１０９ 微分回路、
１１０ 比較回路、１１１ ＣＰＵ（中央演算処理装置；マイクロコンピュータ）、１１２ 表示モニタ、１１３ 地磁気センサ、１１４ 角速度センサ、
１１５ デジタルカメラ、１１６ 撮影レンズ、１１７ 補正回路

Claims (7)

1. 絶対方位を検出する絶対方位検出手段（１０１）と、
   相対方位を検出する相対方位検出手段（１０２）と、
   を備え、
   前記絶対方位検出手段から得られる絶対方位情報と、
   前記相対方位検出手段から得られる相対方位情報と、
   を比較、演算し方位を取得する方位演算手段（１０３）と、
   取得した方位情報を記憶、演算を行う信号処理手段（１０４）と、
   前記絶対方位情報に変化があった場合、
   相対方位情報の変化量を前記方位演算手段（１０３）により判定し、
   前記信号処理手段１０４を介して方位を表示する方位表示手段（１０５）と、
   を備えることを特徴とするデジタルカメラ。
2. 前記方位演算手段（１０３）が、前記絶対方位検出手段（１０１）により検出される絶対方位情報に変化があり、前記相対方位検出手段（１０２）により検出される相対方位情報に変化がないと判定した場合は、方位表示を更新しないことを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
3. 前記方位演算手段（１０３）が、前記絶対方位検出手段（１０１）により検出される絶対方位情報に変化があり、前記相対方位検出手段（１０２）により検出される相対方位情報に変化がない場合は、再度方位情報の取得を行い、それでも相対方位情報に変化がないと判定した場合は、エラー表示を行うことを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
4. 前記方位演算手段（１０３）が、前記絶対方位検出手段（１０１）により検出される絶対方位情報に変化があり、前記相対方位検出手段（１０２）により検出される相対方位情報が、現在の絶対方位情報と以前の絶対方位情報の差分だけ変化していると判定した場合、前記絶対方位情報の更新を行うことを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
5. 前記方位演算手段（１０３）が、前記絶対方位検出手段（１０１）により検出される絶対方位情報に変化があり、前記相対方位検出手段（１０２）により検出される相対方位情報の変化量が、現在の絶対方位情報と以前の絶対方位情報の差分と一致しないと判定した場合、前記相対方位検出手段（１０２）により検出される相対方位情報の変化量を以前の絶対方位情報に加算することで補正を行う補正手段を特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
6. 前記方位演算手段（１０３）において、前記補正手段での補正回数により信頼度を判定し、任意の信頼度以下の場合には、エラー表示を行うことを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
7. 前記絶対方位検出手段（１０１）、前記相対方位検出手段（１０２）の両方、あるいはどちらか一方が、デジタルカメラ（１１５）に搭載されていない場合は、撮影レンズ（１１６）に搭載された前記絶対方位検出手段（１０１）、あるいは、前記相対方位検出手段（１０２）により電子コンパスシステムが実現可能な構造を特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。