JP2019197185A - Imaging device, control method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置、制御方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to an imaging apparatus, a control method, and a program.
カメラといった撮像装置による撮像方法には、流し撮りによるものがある。流し撮りは、たとえば水平方向に移動している被写体の動きに撮像装置の向きを追従させながら撮像する手法である。従来、撮像装置では、流し撮りをアシストする機能が提案されている。たとえば、特許文献1は、現在行われている撮像が流し撮り状態か否かを判定し、判定結果に応じて露出制御を変更する技術を開示する。 An imaging method using an imaging device such as a camera is based on panning. Panning is a technique for capturing an image while the direction of the imaging device follows the movement of a subject moving in the horizontal direction, for example. Conventionally, in an imaging apparatus, a function for assisting panning is proposed. For example, Patent Document 1 discloses a technique for determining whether or not the currently performed imaging is in the panning state and changing the exposure control according to the determination result.
ところで、撮像装置による撮像方法には、ズーミングを行いながら流し撮りを行うものもある。この場合、撮像した画像では、流し撮りによる背景の流れに加えてズーミングによる背景の流れが生じ、単なる流し撮りでは生じ得ない過剰な背景の流れが生じ得る。このため、たとえば特許文献1の技術を採用しても、ユーザがズーム流し撮りによって所望の流し効果を得ることは容易でなかった。ズーム流し撮りにおいて、ユーザは、被写体の画角を維持するように、撮像装置の向きとズーミングとを操作する。そして、ユーザは、所望の流し効果を得るためには、その操作内容を事前に予想して、その予想に基づく適切な露光時間を撮像装置に事前に設定しなければならい。この作業が適切にできるようになるためには、ユーザには多くの経験が必要とされる。このように、撮像装置では、ズームなどにより焦点距離の変化を伴う流し撮りにおいて、好適な流し効果を含む画像を容易に得られるようにすることが求められている。 Incidentally, some imaging methods using an imaging apparatus perform panning while zooming. In this case, in the captured image, a background flow due to zooming occurs in addition to a background flow due to panning, and an excessive background flow that cannot occur with simple panning can occur. For this reason, for example, even if the technique of Patent Document 1 is adopted, it is not easy for the user to obtain a desired sink effect by zoom panning. In zoom panning, the user operates the orientation and zooming of the imaging device so as to maintain the angle of view of the subject. In order to obtain a desired flow effect, the user must predict the operation contents in advance and set an appropriate exposure time based on the prediction in the imaging apparatus in advance. In order to be able to do this work properly, the user needs a lot of experience. As described above, an imaging apparatus is required to easily obtain an image including a suitable sink effect in panning with a change in focal length due to zoom or the like.
本発明に係る撮像装置は、撮像光学系を介して入射した被写体像を撮像する撮像手段と、前記撮像光学系の焦点距離の時間変化量を検出する検出手段と、被写体の移動量に相当する角速度を算出する角速度算出手段と、露光時間を決定する露光時間制御手段と、を備え、前記露光時間制御手段は、流し撮り撮像モードにおいて、前記検出手段により検出された焦点距離の時間変化量と、前記角速度算出手段により算出された被写体の角速度と、に基づいて前記露光時間を決定する。 An imaging apparatus according to the present invention corresponds to an imaging unit that captures an image of a subject incident through an imaging optical system, a detection unit that detects a temporal change amount of a focal length of the imaging optical system, and an amount of movement of the subject. An angular velocity calculation means for calculating an angular velocity; and an exposure time control means for determining an exposure time, wherein the exposure time control means includes a temporal change amount of the focal length detected by the detection means in a panning imaging mode. The exposure time is determined based on the angular velocity of the subject calculated by the angular velocity calculating means.
本発明によれば、ズームなどにより焦点距離の変化を伴う流し撮像において、好適な流し効果を含む画像を容易に得ることが可能になる。 According to the present invention, it is possible to easily obtain an image including a suitable sink effect in sink imaging with a change in focal length due to zoom or the like.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、以下の実施形態に記載されている構成はあくまで例示に過ぎず、本発明の範囲は実施形態に記載されている構成によって限定されることはない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the configurations described in the following embodiments are merely examples, and the scope of the present invention is not limited by the configurations described in the embodiments.
図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置1の模式的な構成図である。撮像装置1には、たとえばレンズ交換式のデジタルカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ(コンパクトデジタルカメラ)、ビデオカメラ、監視カメラがある。図1に示す撮像装置1はレンズ交換式のデジタルカメラであり、交換レンズ100と、カメラ本体127とを備える。交換レンズ100は、カメラ本体127に着脱可能なレンズ装置である。なお、撮像装置1は、レンズを交換できないものでもよい。交換レンズ100は、撮像レンズユニット101を備える。撮像レンズユニット101は、撮像光学系である、焦点距離を変更可能なズームレンズ群(以下、「ズームレンズ」と記述)102と、被写体像を結像させるフォーカスレンズ群(以下、「フォーカスレンズ」と記述)103と、を有する。ズームレンズ駆動手段104は、交換レンズ100のズームリング(不図示)と連動している。ズームレンズ駆動手段104は、ユーザがズームリングを回動させることで、ズームレンズ102の位置を変化させる。これにより、被写体像の光学的な倍率が変化する。交換レンズ100は、ズーミング可能である。フォーカスレンズ駆動手段105は、ズームレンズ駆動手段104と同様のアクチュエータで構成され、フォーカスレンズ103の位置を移動させる。これにより、被写体のピントが変化する。また、交換レンズ100は、ズームレンズ102の位置を検出するエンコーダ106と、レンズシステム制御用マイクロコンピュータ(以下、「レンズマイコン」と記述)107と、を備える。レンズマイコン107は、CPUおよびメモリを有し、メモリに記録されているプログラムをCPUが実行する。これにより、レンズマイコン107には、レンズ制御手段108と、ズーミング検出手段109と、が実現される。レンズ制御手段108は、フォーカスレンズ103の移動量と移動速度に必要な駆動量をフォーカスレンズ駆動手段105に伝達し制御する。ズーミング検出手段109は、エンコーダ106から得られるズームレンズ102の位置情報を検出する。ズーミング検出手段109は、ズームレンズ102の位置情報に基づいて、交換レンズ100の焦点距離の時間変化量を検出することができる。また、交換レンズ100は、カメラ本体127と接続するためのレンズマウント110、を備える。レンズマウント110は、交換レンズ100がカメラ本体127に装着された状態で、カメラ本体127の本体マウント122と接続される。レンズマイコン107は、レンズマウント110および本体マウント122を通じて、カメラ本体127の後述するカメラマイコン116と、所定のタイミングで双方向のシリアル通信を行う。たとえば、レンズマウント110は、ズーミング検出手段109が検出したズームレンズ102の位置情報をカメラ本体127のカメラマイコン116へ送信する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an imaging apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. Examples of the imaging apparatus 1 include a lens-exchangeable digital camera, a lens-integrated digital camera (compact digital camera), a video camera, and a surveillance camera. An imaging apparatus 1 shown in FIG. 1 is an interchangeable lens digital camera, and includes an
カメラ本体127は、シャッタユニット111、撮像光学系を介して入射した被写体像を撮像する撮像手段としてのCMOSセンサ等の撮像素子112、アナログ信号処理回路(AFE)113、カメラ信号処理回路114、を備える。また、カメラ本体127は、撮像素子112やアナログ信号処理回路113の動作タイミングを設定するタイミングジェネレータ(TG)115、を備える。また、カメラ本体127は、たとえば電源スイッチ、レリーズスイッチなどの操作スイッチ126、を備える。操作スイッチ126は、この他にもたとえば、カメラ本体127へ電源供給を指示するメインSW、ユーザが撮像モードを設定するモードダイヤル、を含んでよい。また、カメラ本体127は、カメラ全体のシステムを制御するカメラシステム制御用マイクロコンピュータ(以下、「カメラマイコン」と記述)116、シャッタ動作を行わせるためのモータを駆動するドライバ120、シャッタ駆動用モータ121、を備える。また、カメラ本体127は、カメラ本体127の角速度データを出力する角速度センサ123、を備える。また、カメラ本体127は、撮像画像を記録するメモリカード124、カメラで撮像している画像をモニタするとともに撮像した画像を表示する液晶パネル(以下、「LCD」と記述)125、交換レンズ100との接点部である本体マウント122、を備える。
The camera
カメラマイコン116は、CPUおよびメモリを有し、メモリに記録されているプログラムをCPUが実行する。これにより、カメラマイコン116には、背景流し量設定手段117、角速度算出手段118、撮像パラメータ算出手段としての露光時間制御手段119、が実現される。角速度算出手段118は、画像における被写体の移動量に相当する主被写体の角速度を算出する。背景流し量設定手段117は、ユーザの入力に基づいて、ズーム流し撮りでの背景の流し量を設定する。背景流し量設定手段117は、たとえば、主被写体の移動方向の前方にある領域の背景についての流し量を設定する。露光時間制御手段119は、ズーム流し撮り時の露光時間を決定する。詳しくは後述するが、露光時間制御手段119は、焦点距離の時間変化量および被写体の角速度とともに、設定された背景の流し量を用いて、ズーム流し撮りの露光時間を決定する。そして、撮像装置1の電源をオンにするために操作スイッチ126が操作されると、カメラマイコン116は、操作スイッチ126の状態の変化を検出し、起動する。起動したカメラマイコン116は、カメラ本体127の各回路への電源供給を許可し、各回路に初期設定を実行する。また、交換レンズ100へ電源が供給されると、レンズマイコン107が起動し、レンズマイコン107の制御により交換レンズ100内の各部の初期設定が行われる。起動したレンズマイコン107と、起動したカメラマイコン116とは、所定のタイミングで通信を開始する。この通信により、必要なタイミングにおいて、たとえばカメラからレンズへ向けて、カメラの状態、撮像設定等が送信される。また、レンズからカメラへ向けて、レンズの焦点距離情報等が送信される。
The
次に、ズーム流し撮りについて説明する。ここでは、まず、比較のために露光中にズームをしない通常の流し撮りについて説明する。図2は、比較例としての通常の流し撮りにおける、露光開始から露光終了までの被写体と背景の位置関係の変化を説明する図である。図2(a)は露光開始時であり、図2(b)は露光開始から露光終了までの間のある一時点であり、図2(c)が露光終了時である。図2(a)から図2(c)は、ユーザに向かって右前方向へ進行する被写体である移動体501a,501c,501eを画角の中心で捉えるように流し撮りする例である。図2(a)の露光開始時では、移動体501aの反射光は、カメラ装置503の集光レンズ504により集光され、仮想の撮像面505の中心に結像する。また、仮想の撮像面505には、撮像画角507の範囲内に位置する背景の静止体502aの静止体像502bが結像する。そして、図2(b)では、ユーザに対して右前方へ向かって進行する移動体は、移動体501cの位置まで移動する。ユーザは、この移動体501cを画角の中心位置501dで捉えるようにカメラ装置503をパンニングする。これにより、通常流し撮り露光途中の背景の静止体502aは、静止体像502bとは異なる静止体像502cの位置に結像する。さらに、図2(c)では、ユーザに対してさらに右前方へ向かって進行する移動体は、移動体501eの位置まで移動する。ユーザは、この移動体501eを画角の中心位置501fで捉えるようにカメラ装置503をさらにパンニングする。これにより、通常流し撮り露光途中の背景の静止体502aは、静止体像502bとは異なる静止体像502dの位置に結像する。このように、露光期間中において、移動体は、画角の中心位置に結像し続ける。また、静止体像は、静止体502aの位置から静止体像502cの位置を経由して、静止体像502dの位置へ向かって移動する。仮想の撮像面505において、静止体像は、静止体502bの位置から静止体像502eの位置へ向かって移動する。
Next, zoom panning will be described. Here, for comparison, first, normal panning without zooming during exposure will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining a change in the positional relationship between the subject and the background from the start of exposure to the end of exposure in normal panning as a comparative example. FIG. 2A shows the start of exposure, FIG. 2B shows a temporary point from the start of exposure to the end of exposure, and FIG. 2C shows the end of exposure. FIG. 2A to FIG. 2C are examples in which the panning is performed so that the moving
図3(a)〜(c)は、図2(a)〜(c)の位置関係における各瞬間の画像を示している。図3(a)〜(c)において、移動体像501b,501c,501fは、撮像画角507の中心で捉えられている。これに対し、背景の静止体は、静止体像502bの位置から静止体像502dの位置へ移動している。これにより、図3(d)に示すように、被写体である移動体を撮像画角507の中心で捉え続けた流し撮り画像を撮像できる。しかしながら、通常の流し撮りで撮像した場合、被写体である移動体の移動体像501b,501c,501fは、図3(a)から(c)にかけて大きくなる。その結果、図3(d)に示すように、被写体である移動体において撮像画角507の中心から離れている後方部は、流れた画像になる。なお、流し撮りにおける背景の流し量は、露光開始時の静止体像502bから通常流し撮り露光終了時の静止体像502dまでの撮像面上の背景の移動量に相当する。ユーザがカメラ本体127をパンニングする速度が一定だとすると、撮像面上の背景の移動量は、露光時間で決定される。露光時間が長ければ、ユーザがパンニングする時間も長くなり、撮像中にカメラ本体127を振る角度も大きくなる。その結果、撮像面上の背景の移動量は、露光時間に合わせて大きくなる。すなわち、所望の流し量に適切なシャッタ速度を算出するためには、所望の流し量を撮像面上の背景の移動量に変換し、ユーザのパンニング速度を取得して必要なシャッタ速度を算出すればよい。シャッタ速度の算出方法は公知の技術であるため、ここでは詳述しない。
3A to 3C show images at each moment in the positional relationship shown in FIGS. 3A to 3C, the moving
次に、露光中にズームする流し撮りについて説明する。本実施形態は、以下に説明するズーム流し撮りを実現するものである。図4は、ズーム流し撮りにおける、露光開始から露光終了までの被写体と背景の位置関係の変化を説明する図である。図4(a)は露光開始時であり、図4(b)は露光開始から露光終了までの間のある一時点であり、図4(c)は露光終了時である。図5(a)〜(c)は、図4(a)〜(c)の位置関係における各瞬間の画像を示している。図4(a)〜(c)では、図2(a)〜(c)と同様に、ユーザに向かって右前方向へ進行する被写体である移動体501a,501c,501eを画角の中心で捉えるように流し撮りする例である。図中の符号は、基本的に図2(a)〜(c)のものに対応する。また、図4において、ユーザは、ズーム流し露光中の移動体像501g,501hは、仮想の撮像面505上において露光開始時の移動体像501bと同じ大きさになるようにズーミング動作を行う。このため、図4(a)から図4(c)にかけて、画角は、ズーム流し露光開始時の画角507aからズーム流し露光途中の画角507bへと画角が広がるように変化する。その結果、図4(a)〜(c)の位置関係における各瞬間の画像において、移動体像501b,501g,501hは、図5(a)〜(c)に示すよう同じ大きさで撮像され得る。
Next, panning that zooms during exposure will be described. This embodiment implements zoom panning as described below. FIG. 4 is a diagram for explaining a change in the positional relationship between the subject and the background from the start of exposure to the end of exposure in zoom panning. FIG. 4A shows the start of exposure, FIG. 4B shows a certain temporary point from the start of exposure to the end of exposure, and FIG. 4C shows the end of exposure. FIGS. 5A to 5C show images at the respective moments in the positional relationship of FIGS. 4A to 4C. 4A to 4C, similarly to FIGS. 2A to 2C, the moving
そして、図4のズーム流し撮りでは、画角が、ズーム流し露光開始時の画角507aからズーム流し露光途中の画角507bへと画角が広がる。このように集光レンズ504の位置がワイド側に変更されることによって、ズーム流し露光途中の静止体像502eは、図2(b)の通常流し撮り露光途中の静止体像502cよりも仮想の撮像面505上の移動体の結像に近づく。同様に、ズーム流し露光終了時の静止体像502fは、図2(c)の通常流し撮り露光終了時の静止体像502dよりも仮想の撮像面505上の移動体の結像に近づく。図5(d)は、図3(d)と同様に、図5(a)〜(c)までの各瞬間の画像を重ねあわせて作成された、流し撮り画像のイメージ図である。仮想の撮像面505上の静止体像は、カメラ装置503のパンニングに加えたズーミング動作により、図3(d)の場合よりも流し量が大きくなる。
In the zoom panning shot of FIG. 4, the field angle widens from the angle of
このように、通常の流し撮りとズーム流し撮りにおいて、同じ被写体かつ同じ露光時間で撮像を行った場合、被写体である移動体と背景の静止体とでそれぞれ撮像画像が異なる。通常の流し撮りでは、移動体がユーザに近づいた距離だけ、仮想の撮像面505上の移動体像の大きさが大きくなる。一方でズーム流し撮りでは、カメラ装置503のパンニングと同時にズーミング動作を行うため、仮想の撮像面505上の移動体像の大きさは変わらない。ただし、仮想の撮像面505上の静止体像に関して図5(b)と図3(b)で比較すると、通常流し撮り露光途中の静止体像502cよりもズーム流し露光途中の静止体像502eの方が、露光開始時の移動体像501bからの移動量が大きくなる。ズーム流し撮りではズーミング動作を行うため、背景の流れ量には、カメラ装置503のパンニング量だけではなく、集光レンズ504の移動量が加味されることになる。このため、通常の流し撮りでは、所望の流し量を撮像面上の背景の移動量に変換し、ユーザのパンニング速度を取得して必要なシャッタ速度を算出すれば、適切な流し量の効果を有する画像を撮像し得た。しかし、ズーム流し撮りでは、撮像面上の背景の移動量は、ユーザのパンニングとズーミング動作の双方によって変化してしまうため、パンニング速度を取得するだけでは、適切な流し量の効果を有する画像を撮像し得るシャッタ速度を算出し得ない。このように、単に流し撮りに対応するシャッタ速度制御では、ズーミング動作の影響が加味されていないため、ズーム流し撮りを行うと、流し量が所望のものよりも大きくなってしまう画像部分が生じ得る。そこで、本実施形態では、ズーム流し撮りにおいて所望の背景の流し量が得られるように、適切なシャッタ速度を算出する。以下、詳しく説明する。
As described above, in normal panning shooting and zoom panning shooting, when imaging is performed with the same subject and the same exposure time, the captured images are different between the moving body as the subject and the stationary body as the background. In normal panning, the size of the moving object image on the
図6は、流し撮りアシスト用のシャッタ速度の算出処理の例を示すフローチャートである。図6のフローチャートは、ズームをしない通常の流し撮りと、ズームをする流し撮りとについてのシャッタ速度を算出するものである。図6のステップS201において、カメラマイコン116は、ユーザが操作スイッチ126を操作して流し撮りモードを設定したか否かを判定する。流し撮りモード以外の動作モードが設定されている場合、カメラマイコン116は、ステップS201の処理を繰り返す。流し撮りモードが設定されている場合、カメラマイコン116は、処理をステップS202に進める。ステップS202において、カメラマイコン116の背景流し量設定手段117は、ユーザが設定した背景の流し量を取得する。ユーザが設定する背景の流し量は、たとえば小、中、大のように流し量の程度を示す設定でよい。ステップS203において、カメラマイコン116の角速度算出手段118は、カメラ本体127の角速度センサ123から、被写体の角速度を取得する。被写体の角速度の算出方法はすでに公知の技術であるため、ここでの説明を省略する。ステップS204において、レンズマイコン107のズーミング検出手段109は、ズームレンズ102の位置情報を所定の時間間隔でエンコーダ106から取得する。ズーミング検出手段109は、エンコーダ106から取得した複数の位置情報から、交換レンズ100の焦点距離を算出する。ズーミング検出手段109は、算出した焦点距離情報を、レンズマウント110、本体マウント122を通じて、カメラマイコン116の露光時間制御手段119へ送信する。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a shutter speed calculation process for panning assist. The flowchart in FIG. 6 calculates shutter speeds for normal panning without zooming and panning with zooming. In step S <b> 201 of FIG. 6, the
ステップS205において、露光時間制御手段119は、ステップS204で所定の時間間隔で得られた焦点距離に基づいて、ユーザがズーミング操作をしているか否かを判断する。選択手段としての露光時間制御手段119は、焦点距離が変化していない場合、または焦点距離の時間変化量が閾値より小さい場合、ユーザがズーミング操作をしていないと判断する。この場合、ユーザは通常の流し撮りを行っていると考えられるので、露光時間制御手段119は、処理をステップS206に進める。ステップS206において、露光時間制御手段119は、再度、レンズマイコン107から送信されるズームレンズ102の焦点距離を取得し、記憶する。ステップS207において、露光時間制御手段119は、ステップS206で取得した焦点距離と、流し量、主被写体の角速度に基づいて、通常の流し撮りでのシャッタ速度を算出する(第2のモードによるシャッタ速度算出)。流し撮り用シャッタ速度は、流し撮り時の露光時間である。露光時間制御手段119は、下記式1に基づいて、通常の流し撮りでのシャッタ速度tvを算出する。ここで、αは、ユーザが操作スイッチ126で設定した背景の流し量に対応する値である。fは、交換レンズ100の焦点距離である。露光時間制御手段119は、交換レンズ100内の焦点距離データを、本体マウント122を通じて取得する。ωは、カメラ本体127の角速度センサ123のカメラ角速度から得られる主被写体の角速度である。そして、たとえば背景部の像面上での移動量がたとえば800μmとなるように、背景の流し効果αを予め定めた所定の値に設定することにより、撮像される背景の流し量は、ユーザのパンニング速度によらず、一定になり得る。その後、通常の流し撮りのために、スイッチが操作されると、カメラマイコン116は、自動設定されたシャッタ速度TVにより撮像する。これにより、ユーザは、流し撮りに不慣れであったとしても簡単に、適切な流し撮り効果を有する画像を撮像できる。
In step S205, the exposure time control means 119 determines whether or not the user is performing a zooming operation based on the focal lengths obtained at predetermined time intervals in step S204. The exposure
TV=α/f/ω ・・・(式1) TV = α / f / ω (Formula 1)
これに対し、ステップS205において、交換レンズ100の焦点距離の時間変化量が所定量以上で変化する場合、露光時間制御手段119は、ユーザがズーミング操作をしていると判断する。この場合、ユーザはズーム流し撮りを行っていると考えられるので、露光時間制御手段119は、処理をステップS208に進める。ステップS208において、露光時間制御手段119は、ズーミング速度を算出する。露光時間制御手段119は、ズーミング検出手段109から送信されたズームレンズ102の焦点距離をもとに、焦点距離の時間変化量を計算し、ズーミング速度を算出する。ズーム流し撮りを行う場合、ユーザは交換レンズ100のズームリングを回転させ、交換レンズ100の焦点距離を変化させながら、被写体を追いかける。ここで、ユーザは、一定の速度で交換レンズ100のズームリングを回転させて、一定のズーミング速度で流し撮りを行っているものとする。ステップS208で焦点距離の時間変化量を計算すると、ステップS209へ進み、ステップS208で計算した焦点距離の時間変化量、流し量、主被写体の角速度に基づいて、ズーム流し用のシャッタ速度を算出する(第1のモードによるシャッタ速度算出)。ステップS209におけるズーム流し用のシャッタ速度の算出方法について、図7を用いて説明する。
On the other hand, in step S205, when the temporal change amount of the focal length of the
図7は、ズーム流し撮りにおける被写体と背景との位置関係を説明する図である。図7(a)は露光を開始したときの被写体と背景部の位置関係を示す。図7(b)は露光を終了したときの被写体の位置関係を示す。図7において被写体は、ユーザを基準として、左奥から右手前へ向かって斜め前方へ進行している。図7(a)には、撮像対象である露光開始時の主被写体301と、露光開始時の主被写体301の背後にある背景部の一点302と、露光開始時の主被写体301で反射した露光開始時の主被写体の光線303と、が図示されている。また、背景部の一点302で反射した背景部の一点の光線304、が図示されている。さらに、図7(a)には、交換レンズ100内のズームレンズ102を簡易的に示した仮想的なズームレンズ305と、カメラ本体127内に配置された撮像素子112上の撮像面306と、が図示されている。また、撮像面306に投影される撮像範囲となる露出開始時の画角307と、が図示されている。露光開始時の主被写体301や背景部の一点302で反射された光束は、仮想的なズームレンズ305の中心で集光し、撮像面306で結像する。本実施形態では説明を簡便にするため、図7(a)と図7(b)では、撮像面306の中心で露光開始時の主被写体301をとらえる構図とする。つまり、露光開始時の主被写体の光線303は交換レンズ100の光軸と一致する。そして、図7(a)において、露光開始時の主被写体の光線303と、背景部の一点の光線304とがなす角をθ1とする。仮想的なズームレンズ305の中心から撮像面306までの距離を、仮想的なズームレンズ305の焦点距離f1とする。撮像面上の背景部の一点302の像と光軸との距離をx1とする。
FIG. 7 is a diagram for explaining the positional relationship between the subject and the background in zoom panning. FIG. 7A shows the positional relationship between the subject and the background when exposure is started. FIG. 7B shows the positional relationship of the subject when the exposure is completed. In FIG. 7, the subject progresses diagonally forward from the left back toward the right front with reference to the user. FIG. 7A shows the
また、図7(b)には、さらに、露光終了後の主被写体308と露光終了後の主被写体308で反射した露光終了時の主被写体の光線309と、露光終了時の画角310と、が図示されている。図7(b)において、露光終了時の主被写体の光線309と背景部の一点の光線304とのなす角をθ2とする。仮想的なズームレンズ305の中心から撮像面306までの距離を、仮想的なズームレンズ305の焦点距離f2とする。撮像面上の背景部の一点302の像と光軸との距離をx2とする。そして、焦点距離がf1からf2に変化することにより、露出開始時の画角307から、露光終了時の画角310へとワイド側に画角が広がる。また、角速度センサ123から得られる主被写体の角速度をωとし、ズーム流し用のシャッタ速度をTZとすると、露光開始時の主被写体の光線303と露光終了時の主被写体の光線309とのなす角はω・TZとなる。背景の流し効果αは、下記式2に示すように、撮像面306上の背景部の一点302の移動量で示される。図7(a)より露光開始時の撮像面上の背景部の一点302の像と光軸との距離をx1は、下記式3となる。図7(b)より露光終了時の撮像面上の背景部の一点302の像と光軸との距離をx2は、下記式4となる。この時、θ1と(θ2−ω・TZ)が十分に小さいと考えると、「tanθ1≒θ1」、「tan(θ2−ω・TZ)≒θ2−ω・TZ」となる。よって、背景の流し量αは、下記式5のように変形できる。さらに、ズーム流し撮りでのシャッタ速度は十分に短い時間と考えると、θ1とθ2はほぼ等しいので、背景の流し量αは、下記式6のように変形できる。さらに、ズーミング速度をVZとするとf2=f1+VZ・TZであるから、背景の流し量αは、下記式7のように変形できる。背景の流し量αは、TZの多項式として表現できる。なお、これらの式において「・」は乗算を意味する。また、「^2」は二乗を意味する。
FIG. 7B further shows a
α=x1−x2 ・・・(式2)
x1=f1・tanθ1 ・・・(式3)
x2=f2・tan(θ2−ω・TZ) ・・・(式4)
α=x1−x2=f1・θ1−f2・(θ2−ω・TZ) ・・・(式5)
α=(f1−f2)θ2+f2・ω・TZ ・・・(式6)
α=(f1・ω−VZ・θ1)TZ+ω・f2・TZ^2 ・・・(式7)
α = x1−x2 (Formula 2)
x1 = f1 · tan θ1 (Formula 3)
x2 = f2 · tan (θ2−ω · TZ) (Formula 4)
α = x1−x2 = f1 · θ1−f2 · (θ2−ω · TZ) (Formula 5)
α = (f1−f2) θ2 + f2 · ω · TZ (Expression 6)
α = (f1 · ω−VZ · θ1) TZ + ω · f2 · TZ ^ 2 (Expression 7)
カメラ本体127が備える露光時間制御手段119は、通常の流し撮りのシャッタ速度と同様に、上記式7の関係に基づいて、ズーム流し撮りのシャッタ速度TZを算出する。露光時間制御手段119は、ズームレンズ102のズーミング速度VZを、本体マウント122を通じてズームレンズ102から取得し得る。これにより露光時間制御手段119は、ユーザが設定した背景の流し量が得られるように、ズーム流し撮りにおける適切なシャッタ速度を算出することができる。
The exposure time control means 119 provided in the camera
図8は、ズーム流し撮りによる撮像画像での背景の流れ方を説明する図である。図8は、図7と同じように、ズーム流し撮りにより、左奥から右手前へ向かって進行してくる被写体を、画角の中心でピントを合わせて撮像する画像を示している。また、説明のために、画像を縦と横の各々で3分割する分割線を表記している。図8の周辺の分割領域に示す細実線の矢印は、ユーザがカメラ本体127を左向きにパンニングすることにより各々の分割領域に生じる背景の流し量と流し方向のベクトルを示している。この細実線のベクトルを、パンニングベクトル401とする。図8の点線の矢印は、ユーザが交換レンズ100をズーミングすることにより各々の分割領域に生じる背景の流し量と流し方向のベクトルを示している。この細点線のベクトルを、ズーミングベクトル402とする。図8の太実線の矢印は、ズーム流し撮りにおいて各々の分割領域に生じる背景の流し量と流し方向のベクトルを示している。この太実線のベクトルを、ズーム流しベクトル403とする。ズーム流しベクトル403は、細実線のパンニングベクトル401と、点線のズーミングベクトル402とを合成したベクトルである。
FIG. 8 is a diagram for explaining how the background flows in a captured image by zoom panning. FIG. 8 shows an image obtained by focusing on a subject moving from the left back to the right front by focusing on the center of the angle of view by zoom panning as in FIG. Further, for the sake of explanation, a dividing line that divides the image into three parts in the vertical and horizontal directions is shown. The thin solid-line arrows shown in the peripheral divided areas in FIG. 8 indicate the background flow amount and the flow direction vector generated in each divided area when the user pans the
図8に示すように、パンニングベクトル401は、画角内のどの箇所でも一定である。これに対して、ズーミングベクトル402は画角内の位置に応じて、ベクトルの方向が異なる。図8のズーミングベクトル402は、画角の中心から放射状に広がる方向のベクトルである。ここで、被写体の進行方向の前側の分割領域を、右分割領域404とし、被写体の進行方向の後側(逆側)の分割領域を、左分割領域405とする。そして、右分割領域404では、ズーミングベクトル402のベクトル方向は右方向だが、左分割領域405では、ズーミングベクトル402のベクトル方向は左方向となる。このように、ズーミングベクトル402のベクトル方向は、画角内の領域に応じて異なる。その結果、各分割領域での、パンニングベクトル401とズーミングベクトル402の合成ベクトルであるズーム流しベクトル403は、異なるベクトル方向になる。たとえば図8では、右分割領域404におけるパンニングベクトル401とズーミングベクトル402は同じ右方向である。このため、右分割領域404のズーム流しベクトル403は、右方向となり、その大きさは、パンニングベクトル401とズーミングベクトル402の合計となる。右分割領域404における背景の流し量は増大する。その一方で、左分割領域405におけるパンニングベクトル401は右方向であるのに対して、ズーミングベクトル402は逆の左方向である。パンニングベクトル401とズーミングベクトル402とは、互いに打ち消し合う。このため、左分割領域405のズーム流しベクトル403は、小さくなる。ズーム流しベクトル403の大きさがゼロである場合、左分割領域405における背景の流し量はなくなる。このように、ズーム流し撮りにおいて、ズーム流し撮りにおける背景の流し量は、画角内の位置に応じて異なるものになる。
As shown in FIG. 8, the panning
本実施形態では、背景の流し量αが設定される領域は、主被写体の進行方向先の領域に、背景流し量設定手段117によって自動設定される。以下に、背景の流し量αの領域設定に関して詳述する。ステップS209において、カメラ信号処理回路114は、撮像素子112が得た画像を図8のように縦と横とに3分割ずつし、画像データについての9つの分割領域を生成する。そして、角速度算出手段118は、角速度センサ123が取得した角速度データから、主被写体の進行方向を判別する。背景流し量設定手段117は、カメラ信号処理回路114から主被写体の画角内の位置情報を取得し、角速度算出手段118から主被写体の進行方向情報を取得する。そして、背景流し量設定手段117は、主被写体の位置情報と進行方向情報から、主被写体の進行方向先に該当する領域を抽出する。図8の例では、主被写体は画角の中央に位置し、左から右に進行している。この場合、背景流し量設定手段117は、右分割領域404を、背景の流し量αの設定領域として選択する。この場合、背景流し量設定手段117は、右分割領域404における背景の流し量が、設定された流し量αとなるように、上記式7の関係に基づいてズーム流し撮りのシャッタ速度tzを算出する。
In the present embodiment, the area in which the background flow amount α is set is automatically set by the background flow amount setting means 117 in the area ahead of the main subject in the traveling direction. Hereinafter, the setting of the background flow amount α will be described in detail. In step S209, the camera
以上のように、本実施形態では、流し撮り撮像モードにおいて、検出された焦点距離の時間変化量に基づいて、第1のモードと第2のモードとを選択する。具体的には、本実施形態では、たとえばズームなどによる焦点距離の時間変化量が閾値以上の場合は第1のモードを選択し、焦点距離の時間変化量と、被写体の角速度と、に基づいて前記露光時間を決定する。これに対して、本実施形態では、たとえば焦点距離の時間変化量が閾値未満の場合は第2のモードを選択し、撮像光学系の焦点距離と、被写体の角速度と、に基づいて前記露光時間を決定する。よって、本実施形態では、流し撮り撮像モードにおいて、ズームなどにより焦点距離の変化を伴う場合でも、焦点距離が変化しない通常の流し撮りの場合と同様に、好適な流し効果を含む画像を容易に得ることができる。 As described above, in the present embodiment, the first mode and the second mode are selected based on the detected temporal change amount of the focal length in the panning imaging mode. Specifically, in the present embodiment, for example, when the temporal change amount of the focal length due to zoom or the like is equal to or greater than the threshold, the first mode is selected, and based on the temporal change amount of the focal length and the angular velocity of the subject. The exposure time is determined. On the other hand, in the present embodiment, for example, when the amount of temporal change in focal length is less than the threshold, the second mode is selected, and the exposure time is based on the focal length of the imaging optical system and the angular velocity of the subject. To decide. Therefore, in the present embodiment, in the panning shooting mode, even when the focal length changes due to zoom or the like, an image including a suitable panning effect can be easily obtained as in the case of normal panning without the focal length changing. Obtainable.
また、本実施形態では、ズーム流し撮りでの背景の流し量を設定し、ズーム流し撮りの露光時間を、焦点距離の時間変化量および被写体の角速度のみからだけでなく、設定される背景の流し量をも用いて決定する。特に、背景の流し量として、主被写体の移動方向の前方にある領域の背景についての流し量を設定する。この場合、主被写体の移動方向の前方にある領域の背景は、設定された流し量で流れるように撮像され得る。よって、本実施形態では、流し撮り中にズームをする撮像において、流し撮りでは生じないズーミングによる過剰な背景の流しが生じにくくなり、背景が所望の量で流れるように露光時間を決定することができる。ユーザは、ズーム流し撮りによる所望の流し効果を含む画像を容易に得ることができる。尚、設定される背景の流し量は変更可能でなくてもよく、その場合、流し量を設定する背景流し量設定手段117は不要である。 Further, in the present embodiment, the background sink amount in zoom panning is set, and the exposure time of zoom panning is set not only from the temporal change amount of the focal length and the angular velocity of the subject but also from the set background sink. The amount is also determined. In particular, as the amount of background flow, the amount of flow for the background in the region ahead of the moving direction of the main subject is set. In this case, the background of the area in front of the moving direction of the main subject can be imaged so as to flow with the set sink amount. Therefore, in this embodiment, in zooming during panning, excessive exposure of the background due to zooming that does not occur in panning is less likely to occur, and the exposure time is determined so that the background flows in a desired amount. it can. The user can easily obtain an image including a desired sink effect by zoom panning. It should be noted that the background flow amount to be set may not be changeable. In this case, the background flow amount setting means 117 for setting the flow amount is unnecessary.
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。 Although the present invention has been described in detail based on preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms within the scope of the present invention are also included in the present invention. included.
たとえば、上記実施形態では、背景の流し量αとなる領域は、主被写体の進行方向の前側の分割領域としている。この他にもたとえば、背景流し量設定手段117は、ユーザによる分割領域の指定に基づいて、指定された分割領域を、背景の流し量αとなる領域としてもよい。このように、ユーザが背景の流し量を設定する領域を指定する場合でも、上述した実施形態と同様に、ユーザは、ズーム流し撮りによる所望の効果を含む画像を容易に得ることができる。ズーム流し撮りに慣れたユーザにおいては、背景が流し量αとなる分割領域を自ら指定して、所望のズーム流し効果を有する画像を得ることができる。
For example, in the above-described embodiment, the region that has the background flow amount α is a divided region on the front side in the traveling direction of the main subject. In addition to this, for example, the background flow
上記実施形態では、ズーム流し撮りにおいて、ユーザが交換レンズ100のズーミング操作を行っている。この他にもたとえば、カメラマイコン116は、ズーム流し撮りにおいてズーミング制御を実施してよい。
In the above embodiment, the user performs a zooming operation of the
上記実施形態では、ズーム流し撮りにおいて、ユーザが撮像装置1の向きを、主被写体の移動に合わせて操作している。この他にもたとえば、交換レンズ100は、ズーム流し撮りの露光中に、主被写体の画角を維持するように撮像レンズユニット101を駆動してよい。このように、ズーム流し撮りの露光中に交換レンズ100が撮像レンズユニット101を駆動して主被写体の画角を維持することにより、主被写体のずれを軽減し、はっきりと撮像することができる。
In the above embodiment, in zoom panning, the user operates the orientation of the imaging device 1 in accordance with the movement of the main subject. In addition to this, for example, the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はデジタルカメラのような撮像を主目的とした機器に限定されない。携帯電話、パーソナルコンピュータ(ラップトップ型、デスクトップ型、タブレット型など)、ゲーム機など、撮像装置を内蔵もしくは外部接続する任意の機器に適用可能である。従って、本明細書における「撮像装置」は、撮像機能を備えた任意の電子機器を包含することが意図されている。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the apparatus which mainly aimed at imaging like a digital camera. The present invention can be applied to any device with a built-in or externally connected imaging device, such as a mobile phone, personal computer (laptop type, desktop type, tablet type, etc.), game machine, and the like. Therefore, the “imaging device” in this specification is intended to include any electronic device having an imaging function.
また、本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータの1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。 In addition, the present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors of a computer of the system or apparatus execute the program. It can also be realized by a process of reading and executing. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
1 撮像装置
100 交換レンズ
101 撮像レンズユニット
102 ズームレンズ
103 フォーカスレンズ
104 ズームレンズ駆動手段
109 ズーミング検出手段
112 撮像素子
117 背景流し量設定手段
118 角速度算出手段
119 露光時間制御手段
127 カメラ本体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記撮像光学系の焦点距離の時間変化量を検出する検出手段と、
被写体の移動量に相当する角速度を算出する角速度算出手段と、
露光時間を決定する露光時間制御手段と、を備え、
前記露光時間制御手段は、流し撮り撮像モードにおいて、
前記検出手段により検出された焦点距離の時間変化量と、前記角速度算出手段により算出された被写体の角速度と、に基づいて前記露光時間を決定する、
ことを特徴とする撮像装置。 An image pickup means for picking up a subject image incident via the image pickup optical system;
Detecting means for detecting a temporal change amount of a focal length of the imaging optical system;
Angular velocity calculating means for calculating an angular velocity corresponding to the amount of movement of the subject;
Exposure time control means for determining the exposure time,
The exposure time control means is in a panning imaging mode.
Determining the exposure time based on the amount of change in the focal length detected by the detecting means and the angular velocity of the subject calculated by the angular velocity calculating means;
An imaging apparatus characterized by that.
前記露光時間制御手段は、
前記選択手段により前記第1のモードが選択された場合は、前記焦点距離の時間変化量と、前記被写体の角速度と、に基づいて前記露光時間を決定し、
前記選択手段により前記第2のモードが選択された場合には、前記撮像光学系の焦点距離と、前記被写体の角速度と、に基づいて前記露光時間を決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 Selecting means for selecting a first mode and a second mode based on a temporal change amount of the focal length detected by the detecting means;
The exposure time control means includes
When the first mode is selected by the selection unit, the exposure time is determined based on a temporal change amount of the focal length and an angular velocity of the subject,
When the second mode is selected by the selection unit, the exposure time is determined based on a focal length of the imaging optical system and an angular velocity of the subject;
The imaging apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 The selection unit selects the first mode when the temporal change amount of the focal distance is equal to or greater than a threshold, and selects the second mode when the temporal change amount of the focal distance is less than the threshold.
The imaging apparatus according to claim 2.
前記露光時間制御手段は、前記ズーミング検出手段が検出する焦点距離の時間変化と、前記角速度算出手段が算出する被写体の角速度と、前記背景流し量設定手段によって設定される背景の流し量と、に基づいて、ズーム流し撮りの露光時間を決定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 A background sink amount setting means for setting the background sink amount in zoom panning is provided.
The exposure time control means includes a temporal change in focal length detected by the zooming detection means, an angular velocity of the subject calculated by the angular velocity calculation means, and a background flow amount set by the background flow amount setting means. To determine the exposure time for zoom panning,
The imaging apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 The background sink amount setting means sets the sink amount for the background of the area in front of the moving direction of the main subject;
The imaging apparatus according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 The background flow amount setting means sets a flow amount for the background of the area designated by the user.
The imaging apparatus according to claim 4.
前記撮像光学系の焦点距離の時間変化量を検出する検出工程と、
被写体の移動量に相当する角速度を算出する角速度算出工程と、
露光時間を決定する露光時間制御工程と、
を備え、
流し撮り撮像モードにおける前記露光時間制御工程では、
前記検出工程が検出する焦点距離の時間変化量と、前記角速度算出工程が算出する被写体の角速度と、に基づいて、前記露光時間を決定する、
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。 A method for controlling an imaging apparatus that captures a subject image incident through an imaging optical system,
A detection step of detecting a temporal change amount of a focal length of the imaging optical system;
An angular velocity calculating step for calculating an angular velocity corresponding to the amount of movement of the subject;
An exposure time control step for determining an exposure time;
With
In the exposure time control step in the panning shooting mode,
The exposure time is determined based on the amount of change in focal length detected by the detection step and the angular velocity of the subject calculated by the angular velocity calculation step.
And a method of controlling the imaging apparatus.
前記撮像装置の制御方法は、
前記撮像光学系の焦点距離の時間変化量を検出する検出工程と、
被写体の移動量に相当する角速度を算出する角速度算出工程と、
露光時間を決定する露光時間制御工程と、
を備え、
流し撮り撮像モードにおける前記露光時間制御工程では、
前記検出工程が検出する焦点距離の時間変化量と、前記角速度算出工程が算出する被写体の角速度と、に基づいて、前記露光時間を決定する、
ことを特徴とするプログラム。 A program that causes a computer to execute a control method of an imaging device that captures an image of a subject incident through an imaging optical system,
The control method of the imaging device is:
A detection step of detecting a temporal change amount of a focal length of the imaging optical system;
An angular velocity calculating step for calculating an angular velocity corresponding to the amount of movement of the subject;
An exposure time control step for determining an exposure time;
With
In the exposure time control step in the panning shooting mode,
The exposure time is determined based on the amount of change in focal length detected by the detection step and the angular velocity of the subject calculated by the angular velocity calculation step.
A program characterized by that.
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