JP2017073698A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】手ぶれ補正限界を超えるズーム倍率で撮影する場合に、シャッタチャンスを逃すことなく、撮影失敗の可能性を低減し、所望の画角に近い画像を得られるようにする撮像装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】撮像装置１００は、ズームレンズ駆動部１１３がズームレンズ１０２を駆動することによる光学ズームと、電子ズーム制御部１２０及び画像メモリ１０８による電子ズームを具備する。被写体が所定のサイズになる目標画角で撮影を行う場合に、システム制御部１１４は、目標画角が手ぶれ補正限界画角に相当するズーム倍率以上であるとき、ズーム機能が手ぶれ補正限界画角に相当する倍率までズームした段階で予備的に、撮像素子１０６による撮像画像を記録媒体１１６に記録する。システム制御部１１４はまた、ズーム機能が目標画角に到達すると、撮像素子１０６による撮像画像を記録媒体１１６に記録する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、より具体的には、被写体像を変倍するズーム機能を有する撮像装置及びその制御方法に関する。

スチルカメラ及びビデオカメラ等の撮像装置に採用されるズーム機能には、ズームレンズを駆動して光学的な変倍を行う光学ズーム機能と、撮影画像の一部を拡大して電子的に変倍するデジタルズーム機能がある。多くの撮像装置には、光学ズーム機能とデジタルズーム機能の一方又は両方が装備されている。

また、多くの撮像装置は、撮像装置本体の手ぶれを検出し、その手ぶれを解消するように光学的または電子的に撮影視野を補正する手ぶれ補正機能を具備する。この手ブレ補正機能は、広角撮影時よりも望遠撮影時により有効である。

光学ズーム機能を有する撮像装置において、ズームイン（テレ（望遠）側へのズーム）において、手ぶれが許容できる限界値以下になるようにズーム倍率を制御する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００６-２６７２１７号公報

特許文献１に記載される技術では、手ぶれ補正限界を超えるズーム倍率で撮影者が撮影を行おうとすると、光学ズームが手ぶれ補正限界のズーム倍率に設定されてしまい、撮影者の意図する構図と異なる画像になってしまう。また、ズーム駆動中には撮影（撮像画像の記録）を行えないので、シャッタチャンスを逃してしまう。

本発明は、このような不都合を解消し、シャッタチャンスを逃すことなく良好な画像を記録できる撮像装置及びその制御方法を提示することを目的とする。

本発明に係る撮像装置は、撮像光学系を含む撮像手段と、前記撮像手段による撮像記録処理により得られた撮像画像を記録媒体に記録する記録手段と、目標画角に向けてズーム倍率を段階的に変更するよう前記撮像光学系を駆動するズーム駆動手段と、前記ズーム倍率が手ぶれ補正限界に到達したとき、及び、前記ズーム倍率が前記目標画角に到達したとき、前記撮像手段により撮像記録処理により得られた撮像画像を前記記録媒体に記録するように前記記録手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、手ぶれ補正限界を超えるズーム倍率を用いて目標画角で撮影する場合に、ズーム機能のズーム倍率が手ぶれ補正限界に達する前に、予備的に撮影を行なうので、手ぶれの無い画像を予備的に記録しておくことができる。これにより、シャッタチャンスを逃すことなく、希望のズーム倍率またはこれに近いズーム倍率での撮影画像を得ることができる。

本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。 本実施例におけるフレーム表示の説明例である。 本実施例の動作フローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る撮像装置の一実施例の概略構成ブロック図を示す。なお、図１に示す撮像装置１００には、撮影者が予め撮影範囲内での被写体の大きさを指定すると、撮影範囲内での被写体の大きさを指定のサイズにするようにズーム機能のズームイン・ズームアウトのズーム倍率を自動制御する自動調整ズーム機能が実装されている。自動調整ズーム機能の実行中、撮像装置１００は、ライブビュー画像をファインダ画面上に表示しつつ、決定された被写体の範囲を把握し、被写体の範囲が撮像範囲内（ファインダの画面内）に収まるようにズーム倍率を段階的に変更するように撮像光学系を駆動する。例えば、被写体がライブビュー画像の外に位置するようになると、撮像装置１００はズーム倍率を低くすることでズームアウトして、被写体の範囲がライブビュー画像の中に入るようにする。被写体が画面中央に位置するように撮影者が撮像装置１００のアングルまたは撮影方向を変更すると、撮像装置１００はズーム倍率を高くし、被写体の範囲がライブビュー画像内で一定の大きさになるようにズームインする。なお、自動調整ズーム機能については、特開２０１３−２５２３０号公報等に記載の技術により実現される。

撮像装置１００の構成要素とその基本機能を説明する。レンズ鏡筒１０１は、その内部にレンズ群を保持している。ズームレンズ１０２は、光軸方向に移動することで焦点距離を調節し、光学的に画角を変更（ズーム位置を移動）する。フォーカスレンズ１０３は、光軸方向に移動することでピントを調節する。防振レンズ１０４は、手ぶれに起因する像振れを補正する補正用レンズである。絞り及びシャッタ１０５は、光量を調節するためのものであり、露出制御に用いられる。なお、撮像装置１００は、レンズ鏡筒１０１とカメラ本体とが一体的に構成されているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明は、カメラ本体と、カメラ本体に着脱可能な交換レンズとを備えて構成される撮像装置にも適用されうる。

レンズ鏡筒１０１を通過した光は、撮像素子１０６に入射する。撮像素子１０６は、ＣＣＤ（電荷結合素子）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）イメージセンサ等からなる。撮像素子１０６は、入射する光学像を電気信号に光電変換し、撮像画像信号を出力する。撮像素子１０６は、生成した撮像画像信号を画像処理回路１０７に入力する。画像処理回路１０７は、撮像素子１０６からの撮像画像信号に対して、画素補間処理及び色変換処理等の各種処理を行い、処理後の画像データを画像メモリ１０８に書き込む。

画像メモリ１０８は、画像データを一時記憶する記憶手段であり、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）またはＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等からなる。

表示部１０９は、ＴＦＴ型ＬＣＤ（薄膜トランジスタ駆動型液晶表示器）等からなり、撮影画像（画像データ）を表示する。また表示部１０９は、撮影画像とともに、特定の情報（例えば、撮影情報や後述する自動調整ズーム枠等）を表示する。記録処理前の撮像画像を表示するライブビューにより、表示部１０９は、撮影者が画角合わせを行うための電子ビューファインダ（ＥＶＦ）として利用されうる。

絞りシャッタ駆動部１１０は、画像処理回路１０７での画像処理によって得られた輝度情報に基づいて露出制御値（絞り値及びシャッタ速度）を演算し、この演算結果に基づいて絞り及びシャッタ１０５を駆動する。これにより、ＡＥ（自動露出）制御が行われる。

防振レンズ駆動部１１１は、図示しないジャイロセンサ等の角速度センサの情報に基づいて撮像装置１００に加わるブレ量を演算し、このブレ量を打ち消す（低減する）ように防振レンズ１０４を駆動する。このようにして補正光学系がシフトされ、手ぶれ補正が実行される。なお、ズーム倍率が高倍率になると、ブレ量が大きくなるため、補正光学系をシフトしてもブレ量を打ち消すことができず、手ぶれ補正ができなくなる。よって、手ぶれ補正が可能なズーム倍率には限界がある。本実施形態では、手ぶれ補正が可能なズーム倍率の上限を、手ぶれ補正限界のズーム倍率とする。

フォーカスレンズ駆動部１１２は、フォーカスレンズ１０３を駆動する。撮像装置１００は、コントラスト方式でＡＦ（オートフォーカス）制御を行う。このため、フォーカスレンズ駆動部１１２は、画像処理回路１０７の画像処理により得られた撮影光学系の焦点調節情報（コントラスト評価値）に基づいて、被写体にピントが合うようにフォーカスレンズ１０３を駆動する。

フォーカス制御及び露出制御は、撮像装置１００に実装した方式に限定されない。すなわち、本発明は、位相差ＡＦ方式等のコントラスト方式以外のＡＦ制御、または、コントラスト方式と他の方式との組み合わせ等、複数の方式を用いたＡＦ制御を採用する撮像装置にも、適用可能である。

ズームレンズ駆動部１１３は、ズーム操作指示に従ってズームレンズ１０２を駆動する。

操作部１１７は、撮影者がカメラにズーミングを指示するためのズーム操作部材としてのズームレバーまたはズームボタン等を備える。システム制御部１１４は、撮影者によるズーム操作部材の操作量及び操作方向に基づいてズーム駆動速度及び駆動方向を演算し、その演算結果に従ってズームレンズ１０２を光軸に沿って移動する。

システム制御部１１４は、撮影動作によって生成された画像データを記録処理し、インターフェース部（Ｉ／Ｆ部）１１５を介して記録媒体１１６に記録する。システム制御部１１４及びＩ／Ｆ部１１５は、記録媒体１１６にデータを記録する記録手段を構成する。記録媒体１１６はフラッシュメモリなどの不揮発性メモリを有するメモリカードなどからなる。

操作部１１７は、ズーム操作部材の他に、撮影開始を指示するレリーズスイッチ、及び、自動調整ズーム機能の開始と終了を指示する自動調整ズーム操作スイッチ等を含む。操作部１１７は、操作を示す操作信号をシステム制御部１１４に供給する。

不揮発性のメモリ１１８には、システム制御部１１４上で動作するプログラム、当該プログラムのための設定情報などが格納されている。

システム制御部１１４は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等の演算装置を備えており、動作状態と撮影者による操作部１１７の操作に応じて撮像装置１００の各部を制御する。システム制御部１１４は、メモリ１１８に記憶されている各種の制御プログラム、例えば撮像素子１０６の制御、ＡＥ／ＡＦ制御及びズーム制御（自動調整ズーム処理を含む）等を実現するプログラムを実行する。

自動調整ズーム機能の利用下での撮像制御を説明する。図１に示すように、システム制御部１１４は、その主要な機能手段として、ＣＺ（コンピュータズーム）制御部１１９、電子ズーム制御部１２０、自動調整（ＦＡ）ズーム枠制御部１２１、自動調整（ＦＡ）ズーム制御部１２２及び被写体検出部１２３を備える。

撮像装置１００は、光学ズーム機能及び電子ズーム機能を有し、ＣＺ制御部１１９は、ズームレンズ駆動部１１３により光学ズームを制御する。レンズ鏡筒１０１のようなリアフォーカスタイプのレンズ鏡筒の場合、光学ズームによる画角変更時に合焦状態を維持するには、ズームレンズ１０２の位置に応じてフォーカスレンズ１０３を適正なフォーカス位置に移動させる必要がある。ＣＺ制御部１１９は、ズーム動作時に、所定の制御周期ごとにズームレンズ１０２のズーム位置を検出する。ＣＺ制御部１１９は、ズームレンズ１０２のズーム位置と、ＡＦ制御にて計測される被写体距離でのフォーカスレンズ１０３の位置との対応関係を示すフォーカスカムテーブルを有し、ズーム位置に応じた位置にフォーカスレンズ１０３を駆動する。これにより、合焦状態を維持したまま光学ズーム動作を行うことが可能となる。

撮像装置１００はまた、電子ズーム制御部１２０及び画像メモリ１０８により電子的に被写体像を拡大する。電子ズーム制御部１２０は、画像メモリ１０８に書き込まれた画像データの所望の領域を読み出すことにより、電子ズームを実現する。また、電子ズーム制御部１２０は、画像メモリから読み出す範囲を時間の経過とともに拡げる又は狭くしながら、読み出した画像部分を表示部１０９にフル画面で表示する。これにより、被写体像が滑らかに拡大される様子をユーザに示すことができる。

被写体検出部１２３は、画像メモリ１０８に記憶された画像データから所望の被写体領域を検出する。被写体検出部１２３はまた、被写体の判断情報とともに、ＣＺ制御部１１９で計測された被写体距離情報及びズームレンズ１０２の焦点距離情報を参照して、画像データ上での被写体領域の大きさを推定する。

姿勢検出部１２４は、図示しない加速度センサの情報に基づいて、撮像装置１００の姿勢（正位置／グリップ上／グリップ下）を検出する。揺れ検出部１２５は、図示しないジャイロセンサ等の情報に基づいて、撮像装置１００の振れ状態を検出する。揺れ検出部１２５は、ジャイロセンサ等に加わる振れ量が所定量以上である場合には手持ち状態と判定し、所定量未満である場合には三脚等に固定された状態と判定し、この判定結果をシステム制御部１１４に通知する。

姿勢検出及び揺れ検出にそれぞれ用いる加速度センサ及びジャイロセンサは、防振レンズ駆動部１１１の制御情報として用いるセンサと兼用する構成でもよい。

図２は、撮像装置１００におけるフレーム表示の説明例を示す。ここでは、自動調整ズーム機能がオン（有効）になっているとする。図２（ａ）は、表示部１０９のライブビュー画面２００に被写体たる航空機が表示されている状態を示す。矩形の枠線２０１は被写体（航空機）に外接する矩形であって、被写体範囲を示す。被写体範囲２０１は、ユーザの操作にしたがって設定されてもよいし、被写体認識処理により自動で設定されるものでもよい。ライブビュー画面２００内で、波線の矩形枠２０２は、ズームインした場合に手振れ補正限界となるズーム倍率での画角（撮像範囲）を示し、波線の矩形枠２０３は、ユーザの操作に従って予め設定される被写体の撮影基準サイズと対応する画角を示す。矩形枠２０３は、自動調整ズーム機能による目標画角でもある。矩形枠２０２，２０３は、ライブビュー画面２００内で撮影者が視認できるように特定の色または形状で表示されるが、もちろん、その一方または両方を非表示としてもよい。手ぶれ補正限界のズーム倍率を超えてズームインすると、撮像装置１００の撮像画像は手ぶれの影響を受けたものとなる。ここで、手ぶれ補正限界のズーム倍率での画角は矩形枠２０２で示される。

図２（ｂ）は、手ぶれ補正限界のズーム倍率になるまでズーム倍率を段階的に高くするよう変更を行った場合のライブビュー画面２００を示す。図２（ｃ）は、自動調整ズーム機能による目標画角２０３と対応するズーム倍率になった場合のライブビュー画面２００を示す。

図３は、自動調整ズーム機能が有効な状態下での撮像制御の動作フローチャートを示す。システム制御部１１４は、図３に示すフローを実現する制御プログラムを実行することで、図３を参照して説明する以下の諸機能を実現する。図３に示す制御の前提として、システム制御部１１４は、自動調整ズーム機能を有効にしているとする。図３では、「手ぶれ補正限界のズーム倍率での画角」を「限界画角」と略して表記している。

ステップＳ３０１にて、システム制御部１１４は、ライブビュー画面上の被写体範囲２０１のサイズと被写体の目標画角２０３を取得し、記憶する。

ステップＳ３０２にて、システム制御部１１４は、現在の撮影設定における手ぶれ補正限界画角を取得する。手ぶれ補正限界画角は、ズーム倍率から換算しても良い。

ステップＳ３０３にて、システム制御部１１４は、目標画角と手ぶれ補正限界画角を比較する。システム制御部１１４は、目標画角が手ぶれ補正限界画角よりも大きい場合（Ｓ３０３でＮｏ）、手ぶれ補正を利用できる範囲で撮影することになるので、予備撮影の処理（ステップＳ３０４〜Ｓ３０７）を迂回してステップＳ３０８に進む。目標画角が手ぶれ補正限界画角以下の場合（Ｓ３０３でＹｅｓ）、システム制御部１１４は、予備撮影のためにステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０４にて、システム制御部１１４は、ライブビュー画面２００に表示されている被写体範囲の画角（被写体画角）を、ステップＳ３０１で取得した目標画角と比較する。システム制御部１１４は、目標画角が被写体画角より大きい場合（Ｓ３０４でＹｅｓ）、ズームインする必要があるので、ステップＳ３０５に進み、そうでない場合（Ｓ３０４でＮｏ）、ステップＳ３１０に進む。

ステップＳ３０５にて、システム制御部１１４は、ズーム倍率を所定値だけ上げて撮像処理を実行し、得られたライブビュー画像を表示部１０９に表示する。ステップＳ３０６にて、システム制御部１１４は、現在の被写体画角をステップＳ３０２で取得した手ぶれ補正限界画角と比較する。システム制御部１１４は、手ぶれ補正限界画角が現在の被写体画角より大きい場合（Ｓ３０６でＮｏ）、まだ手ぶれ補正可能なので、ステップＳ３０５に戻ってズーム倍率を所定値だけ、再度上げる。手ぶれ補正限界画角が現在の被写体画角以下の場合（Ｓ３０６でＹｅｓ）、手ぶれ補正限界画角に到達したことになるので、システム制御部１１４は、予備撮影のためにステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０７にて、システム制御部１１４は、予備的に撮像記録処理を行い、得られた画像（予備撮影画像）を記録媒体１１６に保存し、ステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０７で記録媒体１１６に記録される予備撮影画像のメタデータには、手ぶれ補正限界のズーム倍率で撮像処理が自動的に実行されて得られた画像であることを示す情報が記録される。目標画角２０３を示す情報もメタデータとして記録しても良い。

ステップＳ３０８にて、システム制御部１１４は、現在の被写体画角と目標画角を比較する。システム制御部１１４は、現在の被写体画角が目標画角より小さい場合（Ｓ３０８でＹｅｓ）、ステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９にて、システム制御部１１４は、ズーム倍率を所定値だけ上げて撮像処理を実行し、得られたライブビュー画像を表示部１０９に表示し、ステップＳ３０８に戻る。

現在の被写体画角が目標画角以上になると（Ｓ３０８でＮｏ）、ステップＳ３１０にて、システム制御部１１４は、撮像記録処理を行い、撮像処理により得られた画像（主撮影画像）を記録媒体１１６に記録する。ここで記録媒体１１６に記録される主撮影画像のメタデータには、目標画角となるズーム倍率で自動で撮像・記録された画像であることを示す情報が記録される。目標画角が手ぶれ補正限界画角より大きい場合に、その旨を示す情報もメタデータとして記録してもよい。

ステップＳ３０９の後に、システム制御部１１４は、ステップＳ３０８に代えてステップＳ３０６に進むようにしてもよい。このようにすると、被写体画角が手ぶれ補正限界画角を超えてから目標画角になるまでの間で撮像処理により得られる１以上の画像が、一定時間間隔で記録される。これにより、ユーザの所望する画角に近い画像を記録できる可能性が高くなる。この場合、記録画像の枚数に上限を設け、所定枚数の画像が記録されるようにしてもよい。

このようにズームと撮像を連動制御することで、手ぶれのない撮影結果と撮影者の所望のフレーミングでの撮影結果の両方を、シャッタチャンスを逃すことなく、得ることができる。

手ぶれ補正機能を有する撮像装置の実施例を説明したが、本発明は、手ぶれ補正機能を有しない撮像装置にも適用可能である。この場合、上記実施例における手ぶれ補正限界画角を、手ぶれ限界画角と読み替えれば良い。もちろん、手ぶれ補正限界画角と手ぶれ限界画角のいずれにおいても、実装においては一定量のマージンが加味されうる。

本発明の好ましい実施形態を説明したが、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。適用するシーンとして、動画記録におけるズーム処理に実施しても構わない。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

また、上述の実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線／無線通信を用いてプログラムを実行可能なコンピュータを有するシステム又は撮影装置に供給し、そのプログラムを実行する場合も本発明に含む。

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光／光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリでもよい。

また、プログラムの供給方法としては、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムを記憶し、接続のあったクライアントコンピュータはがコンピュータプログラムをダウンロードしてプログラムするような方法も考えられる。

Claims (5)

1. 撮像光学系を有する撮像手段と、
   前記撮像手段による撮像記録処理により得られた撮像画像を記録媒体に記録する記録手段と、
   目標画角に向けてズーム倍率を段階的に変更するよう前記撮像光学系を駆動するズーム駆動手段と、
   前記ズーム倍率が手ぶれ補正限界に到達したとき、及び、前記ズーム倍率が前記目標画角に到達したとき、前記撮像手段による撮像記録処理により得られた撮像画像を前記記録媒体に記録するように前記記録手段を制御する制御手段
   とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御手段は、前記ズーム倍率と対応する画角が、前記手ぶれ限界画角と前記目標画角の間にある間、前記撮像手段による撮像記録処理により得られた撮像画像を所定枚数及び一定時間間隔のいずれかで記録媒体に記録するように前記記録手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 光学ズーム機能及び電子ズーム機能の一方または両方からなることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記撮像装置のブレ量を演算し、前記ブレ量を打ち消すように補正光学系をシフトして手ぶれ補正を実行するする手ぶれ補正手段を具備し、
   前記手ぶれ補正限界のズーム倍率は、前記手ぶれ補正手段による前記ブレ量を打ち消すための前記補正光学系のシフトが可能なズーム倍率の上限である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 撮像光学系を有する撮像手段と、前記撮像手段による撮像記録処理により得られた撮像画像を記録媒体に記録する記録手段と、撮像光学系を駆動するズーム駆動手段とを具備する撮像装置を制御する方法であって、
   目標画角に向けてズーム倍率を段階的に変更するよう前記撮像光学系を駆動するように前記ズーム駆動手段を制御するステップと、
   前記ズーム倍率が手ぶれ限界に到達したときに、前記撮像手段による撮像記録処理により得られた撮像画像を前記記録媒体に記録するように前記記録手段を制御するステップと、
   前記ズーム倍率が前記目標画角に到達したときに、前記撮像手段による撮像記録処理により得られた撮像画像を前記記録媒体に記録するように前記記録手段を制御するステップ
   とを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。

Images