JP2020098309A - 撮像装置および撮像装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ズームタイムラプスの撮影のときに画角を変化させる自動的なズームを、消費電力を抑制しつつ実現する。【解決手段】 撮像装置のズーム制御手段は、第１の撮像と第２の撮像の間におけるズームレンズの駆動量がモータの制御特性に基づく最小駆動量以上であるときに、ズームレンズの駆動方法を、ズームレンズを第１方向に駆動させて目標位置に到達させる第１駆動に決定する。ズーム制御手段は、第１の撮像と第２の撮像の間におけるズームレンズの駆動量が最小駆動量未満で、かつ閾値以上であるときに、ズームレンズの駆動方法を、ズームレンズを第１方向と、第１方向とは逆の第２方向に駆動させて目標位置に到達させる第２駆動に決定する。ズーム制御手段は、第１の撮像と第２の撮像の間におけるズームレンズの駆動量が閾値未満であるときに、ズームレンズを駆動させない決定を行う。【選択図】図８

Description

本発明は、撮像装置および撮像装置の制御方法に関する。

タイムラプス撮影とは、所定の時間間隔ごとに撮影を繰り返すことで、被写体の時間経過を観察できる画像群を取得する撮影手法である。そのタイムラプス撮影の表現の効果を高めるために、被写体にズームインあるいはズームアウトするというように一定間隔で画角を変更して撮影し、ズームとタイムラプスを組み合わせて撮影する手法がある。上記のように、ズームとタイムラプスを組み合わせた撮影手法を、本明細書においてはズームタイムラプスと呼ぶ。

ズームタイムラプスにおいては、時間経過に伴って画角が等倍で変化していくのが望ましい。しかし、ズームの駆動量と画角の変化量は必ずしも一定の比例関係にあるとは限らず、手動でズームを微量ずつ所定の間隔で駆動させてズームタイムラプスの撮影を行うことは現実には難しい。また、ズームタイムラプスを実現する他の手段として、タイムラプス撮影した画像の画角をトリミングで調整することも考えられる。しかし、タイムラプス撮影では大量の枚数を撮影することもあり、ズームタイムラプスをトリミングで実現することは手間がかかる。
このように、ユーザーがズームとタイムラプスを組み合わせた撮影を行うことは、現状容易ではない。

一方、ＤＣ（直流）モータを使って、ズームレンズやフォーカスレンズを駆動させるデジタルカメラが知られている。例えば、特許文献１に開示されているレンズ駆動装置は、ＤＣモータを用いたレンズ制御において、移動距離を制御限界の移動量と比較する。そして、移動距離が制御限界の駆動量未満の場合、一度レンズを制御限界の移動量以上の量を移動させて目標位置への移動を行うことで、レンズを駆動させている。

特開２００８−２０８３４号公報

上記のようにズームタイムラプスの撮影において画角の等倍変化を実現するためには、ズームタイムラプスに適合するズームの駆動を自動で行う必要がある。しかし、一般的にズーム駆動に用いられているＤＣモータでズームの微小駆動を自動で行う際には、ズームの駆動量に応じた制約が生じてしまう。
例えば、特許文献１に開示された構成では、一度制御限界の移動量以上の量を移動させ、さらに目標位置への移動を行うため、通常駆動と比較して消費電力が大きくなる。例えば、特許文献１に開示された構成をズームタイムラプスの撮影に適用すると、ズーム駆動を繰り返す回数が多くなることで、必要以上に電池が消耗することなどが懸念される。

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであって、ズームタイムラプスの撮影のときに画角を変化させる自動的なズームを、消費電力を抑制しつつ実現する撮像装置を提供する。

本発明の一例である撮像装置は、所定の時間間隔で複数の画像を撮像する撮像手段と、複数の画像を撮像するときにズームレンズを駆動して画角を変化させる指示を行うズーム制御手段と、を備える。ズーム制御手段は、第１の撮像と第１の撮像に続いて行われる第２の撮像の間におけるズームレンズの駆動量がモータの制御特性に基づく最小駆動量以上であるときに、ズームレンズの駆動方法を、ズームレンズを第１方向に駆動させて目標位置に到達させる第１駆動に決定する。ズーム制御手段は、第１の撮像と第２の撮像の間におけるズームレンズの駆動量が最小駆動量未満で、かつ最小駆動量よりも小さい閾値以上であるときに、ズームレンズの駆動方法を、ズームレンズを第１方向と、第１方向とは逆の第２方向に駆動させて目標位置に到達させる第２駆動に決定する。ズーム制御手段は、第１の撮像と第２の撮像の間におけるズームレンズの駆動量が閾値未満であるときに、ズームレンズを駆動させない決定を行う。

本発明の一例である撮像装置によれば、ズームタイムラプスの撮影のときに画角を変化させる自動的なズームを、消費電力を抑制しつつ実現できる。

第１実施形態における撮像装置の構成例を示すブロック図である。 図１に示すズーム制御部の構成例を示すブロック図である。 ズームタイムラプスの撮影の概要を示す図である。 （Ａ）はズームの位置と焦点距離の変化量の対応関係を示すグラフであり、（Ｂ）はズームの位置と画角の変化量の対応関係を表すグラフである。 ズームの駆動方法の例を示す図である。 ズームレンズ駆動部におけるモータの制御特性例を示すグラフである。 ズームタイムラプスの撮影のフローチャートである。 第１実施形態におけるズームの駆動制御例を説明するフローチャートである。 第２実施形態におけるズームの駆動制御例を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面などに基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態における撮像装置１００の構成例を示すブロック図である。
本実施形態の撮像装置１００は、撮影者によるズームタイムラプスの撮影を支援するズームタイムラプス機能を備えている。

（ズームタイムラプスの概要）
ここで、図３を参照しつつ、ズームタイムラプスの撮影の概要を説明する。
ズームタイムラプスの撮影においては、図３（Ａ）に示すように、所定の時間間隔ｔ’ごとに静止画像の撮影がＭ回（Ｍは２以上の整数）繰り返され、時間軸ｔにおいて撮影時点の異なるＭ枚の画像が連続的に生成される。

上記のズームタイムラプスの撮影中には、被写体へのズームインまたはズームアウトが行われる。一例として、図３（Ｂ）では、ズームタイムラプスの撮影でズームインした場合の１枚目からＭ枚目の画角の変化例を示している。図３（Ｂ）に示すズームタイムラプスの撮影においては、１枚目からＭ枚目の画像にわたってズームインで被写体を強調しつつ、被写体の経時的な変化を表現することができる。
なお、ズームタイムラプスの撮影でズームアウトする場合には、図３（Ｂ）に示す１枚目の画角とＭ枚目の画角の関係が逆になる点でズームインの場合と相違する。そのため、ズームアウトの場合の重複説明は省略する。

（撮像装置の構成例）
図１に戻って、レンズ鏡筒１０１は、ズームレンズ１０２、フォーカスレンズ１０３、防振レンズ１０４、絞り及びシャッタ１０５をその内部に保持している。ズームレンズ１０２は、レンズ鏡筒１０１の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する。ズームレンズ１０２による焦点距離の調節により、ズーム位置が移動する。フォーカスレンズ１０３は、レンズ鏡筒１０１の光軸方向に移動することで焦点位置を調節する。防振レンズ（像ブレ補正用レンズ）１０４は、手ぶれ等に起因する像ブレを補正する。光量調節を行う絞り及びシャッタ１０５は、露出制御に使用される。

撮像素子１０６は、レンズ鏡筒１０１を通過した光を受光し、光電変換によって被写体の像を電気信号に変換することで撮像信号を生成する。撮像素子１０６は、例えば、ＣＣＤ（電荷結合素子）型またはＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）型のイメージセンサである。撮像素子１０６による撮像信号は、画像処理部１０７に入力されて、画素補間処理や色変換処理等の各種処理が行われる。各種処理後の画像データは画像メモリ１０８に記憶される。画像メモリ１０８は、ＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)やＳＲＡＭ(Static Random Access Memory)等の記憶デバイスである。

表示部１０９は、ＴＦＴ型ＬＣＤ（薄膜トランジスタ駆動型液晶表示器）等で構成される。表示部１０９は、撮影画像（画像データ）や、特定の情報（例えば、撮影情報等）を表示する。撮影画像に係るライブビュー等の情報表示により、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）機能を表示部１０９が提供できる。

絞りシャッタ駆動部１１０は、ステッピングモータや電磁プランジャ等のアクチュエータやアクチュエータを駆動する駆動回路によって構成され、絞り及びシャッタ１０５を駆動する。
防振レンズ駆動部１１１は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等のアクチュエータや、駆動回路及びホール素子等の位置検出センサによって構成され、防振レンズ１０４を駆動する。

フォーカスレンズ駆動部１１２は、オートフォーカス制御部（以下、ＡＦ制御部という）１２３の制御により、フォーカスレンズ１０３を駆動する。
ズームレンズ駆動部１１３は、ズーム制御部１２４により、ズームレンズ１０２を駆動する。ズームレンズ駆動部１１３は、ズームレンズ１０２を駆動する直流モータ等のアクチュエータと、モータ位置を検出するロータリーエンコーダ等の位置検出センサ、及びそれらを駆動する駆動回路によって構成される。

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る。システム制御部１１４は、撮影者の操作に応じて各部に制御命令を送ることにより撮像装置１００全体を制御する。システム制御部１１４は、メモリ１１７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の制御やＡＥ／ＡＦ制御、ズーム制御等を行うためのプログラムを実行する。

システム制御部１１４には、カメラ制御部１２０、ＡＥ制御部１２１、光学防振制御部１２２、ＡＦ制御部１２３、ズーム制御部１２４が含まれる。これらの各部はハードウェアとして構成されてもよく、システム制御部１１４の内部処理でソフトウェアとして実現されてもよい。

カメラ制御部１２０は、カメラ機能全般の制御の指示を行う。例えば、カメラ制御部１２０は、操作部１１８のレリーズスイッチが半押し操作されるとＡＥ／ＡＦ等の撮影準備動作の指示を行う。また、カメラ制御部１２０は、レリーズスイッチが全押しされると静止画や動画の撮影動作の指示を行う。

自動露出制御部（以下、ＡＥ制御部という）１２１は、画像処理部１０７の画像処理によって得られた測光値に基づいて露出制御値（絞り値及びシャッタ速度）を演算する。ＡＥ制御部１２１は、設定された測光方式にしたがって、画面内の任意の領域（測光枠）での輝度値（測光値）を算出する。上記の測光方式としては、設定された特定の位置で測光するスポット測光やシーンに応じてカメラが自動で測光枠の位置を決める評価測光、画面中央部に重点を置いて画面全体で平均的に測光する中央部重点平均測光などが挙げられる。ＡＥ制御部１２１は、測光結果に基づいて絞りシャッタ駆動部１１０を制御する。これにより、絞りシャッタ駆動部１１０が絞り及びシャッタ１０５を駆動することで、自動露出制御が実行される。

光学防振制御部１２２は、揺れ検出部１１９のジャイロセンサ等の角速度センサによる振れ検出情報に基づいて撮像装置１００に加わる振れ量を演算する。この演算結果にしたがって、撮像装置１００に加わる振れ量を打ち消す（または低減する）ように防振レンズ１０４を駆動することで光学防振が実現される。具体的には、光学防振制御部１２２は、揺れ量を元に所定の演算周期で防振レンズ１０４を制御する目標位置を演算し、防振レンズ駆動部１１１に駆動指示を出す。その指示に基づいて、防振レンズ駆動部１１１は防振レンズ１０４を駆動する。光学防振制御部１２２は、防振レンズ駆動部１１１の位置検出センサで検出された防振レンズ１０４の位置をフィードバックし、防振レンズ１０４を目標位置に保持するようにフィードバック制御を実行する。

ＡＦ制御部１２３は、例えば、コントラスト方式で自動焦点調節（ＡＦ）制御を行う。つまり、ＡＦ制御部１２３は、画像処理部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、被写体に焦点が合うようにフォーカスレンズ１０３を駆動させる制御を行う。ただし、撮像装置１００のＡＦはコントラスト方式に限定されるものではなく、例えば、位相差ＡＦ方式や、コントラスト方式と他の方式との組み合わせのように、複数の方式でＡＦ制御を行う構成でもよい。

撮像装置１００は、光学ズーム機能を有しており、ズーム制御部１２４およびズームレンズ駆動部１１３がこの光学ズームの制御を担う。
ズーム制御部１２４は、操作部１１８から受け付けたズーム操作指示に従って、ズームレンズ駆動部１１３を制御する。操作部１１８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、ズームリング等を備える。後述のシステム制御部１１４は、ズーム操作部材の操作量及び操作方向を検知して、ズームの駆動速度および駆動方向を演算する。ズーム制御部１２４は、この演算結果に従ってズームレンズ駆動部１１３を介してズームレンズ１０２を光軸に沿って移動させる制御を行う。

また、ズーム制御部１２４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。このとき、ＡＦ制御部１２３は、検出されたズーム位置に対して、ＡＦ制御部１２３で計測された被写体距離でのフォーカスカムテーブルに追従するように、フォーカスレンズ１０３を駆動させる制御を行う。これにより、撮像装置１００において、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。
なお、ズーム制御部１２４の構成例については、図２を用いて後述する。

撮影動作によって生成された画像データは、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１１５を介して記録部１１６に送られて記録される。画像データは、カメラに装着して使用するメモリカード等の外部記録媒体や、撮像装置１００に内蔵されている不揮発性のメモリ１１７、あるいはそれらの両方に記録される。
上記のメモリ１１７は、プログラムデータや画像データの他に、撮像装置１００の設定情報を記憶する。さらにメモリ１１７は、図４で後述するズーム情報を記憶するとともに、ズーム制御部１２４で生成されるズーム駆動量の情報および駆動方法の情報を記憶する。

操作部１１８は、上記のズーム操作部材に加えて、撮影開始を指示するレリーズスイッチ等を含む。操作部１１８からの信号は、システム制御部１１４に送られる。

図２は、ズームタイムラプスの撮影を支援する機能を実現するズーム制御部１２４の構成例を示すブロック図である。
ズーム制御部１２４は、ズーム駆動量算出部２０１、駆動方法判定部２０２を有する。

ズーム駆動量算出部２０１は、ズームタイムラプスの撮影のときに、各撮影における焦点距離もしくは画角の変化量を算出する。そして、ズーム駆動量算出部２０１は、この変化量に対応する撮影ごとのズームレンズ１０２の駆動量（以下、ズーム駆動量とも称する）を算出する。

具体的には、ズーム駆動量算出部２０１は、ズームタイムラプスの撮影開始から撮影終了までの各撮影において焦点距離もしくは画角の変化量が等倍で変化していくように、焦点距離もしくは画角の変化量を算出する。そして、ズーム駆動量算出部２０１は、メモリ１１７に記憶されているズーム情報と、上記の焦点距離もしくは画角の変化量とに基づいて、ズームタイムラプスにおける撮影ごとのズーム駆動量を算出する。
なお、ズーム駆動量算出部２０１の演算においては、ワークエリアとしてメモリ１１７が利用される。

駆動方法判定部２０２は、ズームタイムラプスにおける撮影ごとのズームレンズ１０２の駆動方法を決定する。ここで、本実施形態のズームレンズ１０２の駆動方法としては、通常駆動と微小駆動の２種類がある。通常駆動および微小駆動の詳細については、図５を用いて後述する。

駆動方法判定部２０２に基づいて判定された駆動方法の情報は、メモリ１１７に記憶される。この駆動方法の情報は、ズームタイムラプスの撮影が開始されると、ズームの駆動を行う際にズーム制御部１２４によって参照される。

ここで、ズームタイムラプスの撮影が開始されると、カメラ制御部１２０は静止画の撮影を行う。この静止画の撮影が終了すると、ズーム制御部１２４は、駆動方法およびズーム駆動量の情報に基づいてズームレンズ駆動部１１３を制御し、ズームレンズ１０２を駆動させる。その後、カメラ制御部１２０は、所定の時間間隔をおいて次の静止画の撮影を行い、上記の動作を繰り返す。撮影者が指定した撮影開始の画角から撮影終了の画角まで撮影とズームの駆動を繰り返すことで、ズームタイムラプスの撮影が行われる。

（ズーム情報）
次に、図４を用いて、メモリ１１７が記憶するズーム情報について説明する。ズーム情報には、ズームの位置やそれに対応する焦点距離あるいは画角の情報が含まれる。
図４の説明では簡単のためズーム情報の内容をグラフで示している。しかし、ズーム情報は、ズームの位置と焦点距離の対応関係またはズームの位置と画角の対応関係を、標本点においてそれぞれ数値で保持するデータテーブルで構成されていてもよい。

図４（Ａ）は、ズームの位置と焦点距離の変化量の対応関係を示すグラフである。図４（Ａ）の縦軸は焦点距離［ｍｍ］であり、横軸はズーム位置［パルス：ｐｌｓ］である。
図４（Ｂ）はズームの位置と画角の変化量の対応関係を表すグラフである。図４（Ｂ）の縦軸は画角［度］であり、横軸はズーム位置［ｐｌｓ］である。

図４（Ａ）のグラフは、ズームレンズ１０２のワイドとテレ間にあるいくつかのズームの位置と焦点距離の対応関係に基づく。図４（Ａ）に示すズームの位置と焦点距離の対応関係があれば、図４（Ｂ）のズームの位置と画角の対応関係を算出することが可能である。画角は、撮像素子１０６のサイズの情報と焦点距離の情報を、以下の（１）〜（３）に示すいずれかの式に代入して算出可能である。つまり、（１）〜（３）のいずれかに基づいて焦点距離から画角を算出することで、図４（Ｂ）に示すズームの位置と画角の対応関係を取得できる。

（１）水平画角［度］を求める場合
水平画角［度］＝２×ａｔａｎ（撮像素子１０６の水平の辺の長さ［ｍｍ］／（２×焦点距離［ｍｍ］））
（２）垂直画角［度］を求める場合
垂直画角［度］＝２×ａｔａｎ（撮像素子１０６の垂直の辺の長さ［ｍｍ］／（２×焦点距離［ｍｍ］））
（３）対角画角［度］を求める場合
対角画角［度］＝２×ａｔａｎ（撮像素子１０６の対角の辺の長さ［ｍｍ］／（２×焦点距離［ｍｍ］））

ズームタイムラプスの撮影において焦点距離または画角を等倍で変化させるためには、図４（Ａ）、（Ｂ）のズームの位置と焦点距離または画角の変化量の対応関係から、焦点距離または画角の変化量に対応するズーム駆動量を算出する必要がある。また、このズームの位置と焦点距離または画角の変化量の対応関係は、ズームレンズ１０２のワイドとテレ間にあるいくつかの標本点におけるズームの位置と焦点距離または画角の対応関係に基づく。そのため、標本点に一致しない位置ではズーム情報から補間計算でズーム駆動量を算出すればよい。

（ズーム駆動量および駆動方法の決定）
以下、撮影ごとのズーム駆動量および駆動方法を決定する手順を説明する。
（Ａ）パラメータの設定
はじめに、撮影者はズームタイムラプス撮影用のパラメータとして、撮影枚数とズームの撮影開始位置と撮影終了位置を設定する。これにより、撮像装置１００は、ズームタイムラプスにおける撮影枚数、ズームの撮影開始位置および撮影終了位置の各情報を取得する。これらのパラメータの設定がズーム駆動量を決定するときの前提条件となる。

このズームタイムラプス撮影用のパラメータは、上記のもの以外に、撮影時間、撮影間隔、静止画像から生成する動画像の再生時間、再生コマ数、さらにズームの撮影開始タイミングや撮影終了タイミングであってもよい。例えば、合計の撮影時間で撮影間隔から撮影枚数を決定してもよい。あるいは、静止画像から生成する動画像の再生時間と、再生コマ数から、撮影枚数を決定してもよい。その他の組み合わせで、タイムラプス撮影に必要な撮影条件が満たされる場合は、上記以外の組み合わせでもよい。

また、ズーム駆動に必要となる項目に関しては、撮影者が、ズームレバーやズームリングでズームを直接操作することによって、ズームの撮影開始位置と撮影終了位置を指定してもよい。あるいは、タッチパネルやボタンやキーを用いて、撮影者が画面上でズームの範囲を指定することで、ズームの撮影開始位置と撮影終了位置を指定してもよい。

なお、ズームタイムラプスの撮影においては、必ずしも撮影開始から撮影終了にわたってズームさせる必要はない。ズームタイムラプスの撮影において、撮影開始から撮影終了までの間の任意のタイミングでズームを開始またはズームを停止させてもよい。

（Ｂ）ズーム駆動量の決定
次に、ズーム駆動量算出部２０１は、撮影枚数、ズームの撮影開始位置および撮影終了位置の各情報からズーム駆動量を決定する。

図４（Ａ）を用いて、焦点距離を等倍変化させるためのズームの駆動量の算出方法を説明する。本実施形態では、撮影開始位置とズーム駆動開始位置、また撮影終了位置とズーム駆動終了位置は同じであると仮定する。また、ズーム駆動位置や駆動量の単位は、モータに与えるパルス（ｐｌｓ）で示す。撮影枚数（Ｍ）は、ズームの駆動開始位置と駆動終了位置での撮影枚数も含むため、撮影枚数から１を引いた数をズームの駆動回数Ｎとする（Ｎ＝Ｍ−１）。

撮影開始位置から撮影終了位置まで駆動回数分ズームレンズ１０２を駆動させ、焦点距離を等倍変化させることを想定する。この場合、１回のズーム駆動における焦点距離の変化倍率Ｘは、（撮影終了位置の焦点距離［ｍｍ］／撮影開始位置の焦点距離［ｍｍ］）に対して、Ｎの累乗根をとると求めることができる。

設定した撮影開始位置と、図４（Ａ）に基づいて、撮影開始位置（１回目の撮影の位置）に対応する焦点距離を求めておく。撮影開始位置に対応する焦点距離に、１回のズーム駆動における焦点距離の変化倍率Ｘを積算すると、１回目のズーム駆動後の焦点距離が求められる。図４（Ａ）から１回目のズーム駆動後の焦点距離に対応するズームの位置（２回目の撮影の位置）がわかる。２回目の撮影位置から１回目の撮影位置を引いて差分を求めると、１回目のズームの駆動量が求められる。

同様に、１回目のズーム駆動後の焦点距離にＸを積算すると、２回目のズーム駆動後の焦点距離が求められる。続いて、図４（Ａ）から２回目のズーム駆動後の焦点距離に対応するズームの位置（３回目の撮影の位置）がわかる。３回目の撮影位置から２回目の撮影位置を引いて差分を求めると、２回目のズームの駆動量が求められる。このように、同様の計算を繰り返すことで１〜Ｎ回までの駆動回数分のズーム駆動量を求めることができる。

画角を等倍変化させるためのズームの駆動量の算出方法も、基本的には焦点距離の場合と同様である。図４（Ｂ）を用いて以下で説明する。撮影開始位置から撮影終了位置まで、駆動回数分ズームを駆動させ、画角を等倍変化させることを想定する。この場合、１回のズーム駆動における画角の変化倍率Ｙは、（撮影終了位置の画角［度］／撮影開始位置の画角［度］）に対して、Ｎの累乗根をとると求めることができる。

設定した撮影開始位置と図４（Ｂ）に基づいて、撮影開始位置（１回目の撮影の位置）に対応する画角を求めておく。撮影開始位置に対応する画角に、１回のズーム駆動における画角の変化倍率Ｙを積算すると、１回目のズーム駆動後の画角が求められる。図４（Ｂ）から１回目のズーム駆動後の画角に対応するズームの位置（２回目の撮影の位置）がわかる。２回目の撮影位置から１回目の撮影位置を引いて差分を求めると、１回目のズームの駆動量が求められる。

同様に、１回目のズーム駆動後の画角にＹを積算すると、２回目のズーム駆動後の画角が求められる。続いて、図４（Ｂ）から２回目のズーム駆動後の画角に対応するズームの位置（３回目の撮影の位置）がわかる。３回目の撮影位置から２回目の撮影位置を引いて差分を求めると、２回目のズームの駆動量が求められる。このように、同様の計算を繰り返すことで１〜Ｎ回までの駆動回数分のズーム駆動量を求めることができる。

以上のようにして、ズーム駆動量算出部２０１は、焦点距離や画角を等倍で変化させるためのズームの駆動量を求める。
また、本実施形態では焦点距離や画角を等倍で変化させるためズームを駆動させる方法を記述しているが、ズーム駆動量の決定方法として、ズーム駆動量を毎回同じ駆動量にしてもよい。また、ズームの変化倍率が等倍になるようにズーム駆動量を決定してもよい。

（Ｃ）ズーム駆動方法の決定
次に、駆動方法判定部２０２は、ズーム駆動量算出部２０１で算出された撮影ごとのズーム駆動量に基づいて、撮影ごとのズームレンズ１０２の駆動方法を決定する。

例えば、駆動方法判定部２０２は、以下のようにしてズームレンズ１０２の駆動方法を決定する。
まず、駆動方法判定部２０２は、ズーム駆動量算出部２０１で算出された、撮影ごとのズーム駆動量と、ズームレンズ１０２の最小駆動量を比較する。上記の最小駆動量は、ズームレンズ駆動部１１３におけるモータの制御特性に基づいて決定される。

図６は、ズームレンズ駆動部１１３におけるモータの制御特性例を示すグラフである。図６の縦軸は速度［ｐｐｓ］であり、横軸はズームの駆動量［ｐｌｓ］である。図６においては、モータの制御特性に基づいて決定されるズームレンズ１０２の最小駆動量（以下では、最小駆動量と略す）について説明する。

ＤＣモータを制御する際、目標速度に達するまでに必要な駆動量分モータを駆動させ、目標速度に達してすぐにショートブレーキをかける。ショートブレーキとは、モータの端子をショートさせることで発生するブレーキ力を利用してモータの回転を止める動作である。ＤＣモータはショートブレーキをかけた後も、惰性で回転してやがて停止する。上記の目標速度に達するまでに必要な駆動量と、ショートブレーキ後の惰性回転の駆動量を足し合わせたものが最小駆動量である。

続いて、図５を用いて、ズームの駆動方法である通常駆動および微小駆動について説明する。図５の説明では、ズームの進行方向（すなわち、撮影開始から撮影終了の画角変化の方向）を正方向と表現する。

図５の符号４０１の矢印は、通常駆動の場合のズームレンズ１０２の動きを示している。通常駆動４０１の場合には、駆動開始位置から目標位置まで正方向に向けて、算出されたズーム駆動分を移動する。しかし、算出されたズーム駆動量が図６で説明した最小駆動量未満の場合、ズーム速度が目標速度に到達できずに停止精度が安定しない可能性がある。したがって、ズーム駆動量が最小駆動量未満の場合には、以下で説明する微小駆動４０２、４０３のようにズームレンズ１０２を駆動することで目標位置まで移動させる。

図５の符号４０２，４０３の矢印は、微小駆動の場合のズームレンズ１０２の動きをそれぞれ示している。
微小駆動４０２では、通常駆動４０１とは逆方向に最小駆動量以上の量で移動し、その後、正方向に方向転換をして目標位置まで移動する。あるいは、微小駆動４０３では、通常駆動４０１と同様に正方向に最小駆動量以上の量で移動させた後、逆方向に方向転換をして目標位置まで移動する。なお、微小駆動４０３では、ズームの進行方向と逆方向に進んだ状態で駆動を終了しているので、次のズーム駆動をする際は、ＤＣモータによって駆動されるギアのガタ量も次の駆動量に含める必要がある。

ここで、駆動方法判定部２０２は、撮影ごとのズーム駆動量が最小駆動量以上の場合には、ズームレンズ１０２の駆動方法を通常駆動にすると判定する。
一方、撮影ごとのズーム駆動量が最小駆動量未満の場合には、駆動方法判定部２０２は、撮影ごとのズーム駆動量と、撮影画像の画角に変化が生じるズーム駆動量の閾値（所定値）との比較を行う。この閾値は、最小駆動量よりもズーム駆動量として小さな値である。本実施形態における上記のズーム駆動量の閾値は、例えばズームの前後で人間が画角の変化をほぼ認識できないようなズーム駆動量に相当する。
あるいは、上記の閾値は、ズームレンズ駆動部１１３のモータの停止精度保証を満たすズーム駆動量に基づき設定されてもよい。この場合は後述の第２実施形態で説明する。

そして、駆動方法判定部２０２は、撮影ごとのズーム駆動量が所定値以上の場合、ズームレンズ１０２の駆動方法を微小駆動にすると判定する。一方、駆動方法判定部２０２は、撮影ごとのズーム駆動量が所定値未満の場合、ズームレンズ１０２を駆動させないと判定する。なお、ズームレンズ１０２の駆動なしの判定がされるとズーム駆動量が積算され、このズーム駆動量が所定値以上になるまで、ズームレンズ１０２は駆動しない。

（ズームタイムラプス時の撮像装置１００の制御例）
以下、第１実施形態におけるズームタイムラプス時の撮像装置１００の制御例を説明する。第１実施形態は、ズームの駆動方法を決定するときの判定基準の一つとして、撮影画像の画角が変化する駆動量以上かどうかを適用する場合を示している。

撮像装置１００がズームタイムラプスの撮影指示を受けると、図７に示すフローチャートの処理が開始される。
Ｓ５０１において、ズーム駆動量算出部２０１は、撮影枚数、ズームの撮影開始位置および撮影終了位置の各情報を用いて、ズームタイムラプスの１回のズーム駆動における焦点距離の変化倍率を算出する。このズーム駆動は、撮影ごとの焦点距離の変化量が等倍になるように設定される。

Ｓ５０２において、ズーム駆動量算出部２０１は、ズームタイムラプスの１回のズーム駆動量を算出する。また、駆動方法判定部２０２は、算出されたズーム駆動量に基づき、ズームレンズ１０２の駆動方法を判定する。Ｓ５０２の詳細な手順については図８を用いて後述する。
上記のＳ５０１、Ｓ５０２の処理は、ズームタイムラプスの実際の撮影を行う前に行われる。Ｓ５０１、Ｓ５０２の処理により、メモリ１１７には、ズームタイムラプスの１回の撮影ごとのズーム駆動量および駆動方法の情報が記憶される。

Ｓ５０１、Ｓ５０２の処理が完了すると、カメラ制御部１２０は、撮影開始位置から撮影を実行する（Ｓ５０３）。撮影後に、ズーム制御部１２４は、メモリ１１７を参照して駆動方法およびズーム駆動量の情報を取得する。そして、ズーム制御部１２４は、取得した情報に基づいてズームレンズ駆動部１１３を制御し、ズームレンズ１０２を駆動させる（Ｓ５０４）。

Ｓ５０５において、カメラ制御部１２０は、指定された撮影枚数に達したかを判定する。指定された撮影枚数に達した場合には、図７の処理が終了する。一方、指定された撮影枚数に達していない場合にはＳ５０３に処理が戻る。これにより、指定された撮影枚数に達するまで、Ｓ５０３、Ｓ５０４の処理が繰り返される。
なお、図７の説明では、ズームタイムラプスの撮影終了を撮影枚数で判定したが、撮影終了時のズームの位置または画角、あるいはズームの駆動回数によって撮影終了を判定してもよい。

次に、図８を参照して、図７のＳ５０２におけるズームの駆動制御例を説明する。
Ｓ６０１において、駆動開始から駆動終了の回数のカウントをする変数をＮとする。また、駆動方法や駆動量を決定するために用いる残駆動量を示す変数をＺとする。はじめに、ズーム制御部１２４は、変数Ｎ、Ｚをいずれも初期化する。
Ｓ６０２において、駆動初回から駆動終了までの駆動方法を決定するために、繰り返し処理が開始される。

Ｓ６０３において、ズーム駆動量算出部２０１は、１回のズーム駆動における焦点距離の変化倍率を用いてズーム駆動量を算出する。
Ｓ６０４において、ズーム駆動量算出部２０１は、Ｓ６０３で算出したズーム駆動量に残駆動量Ｚを加算した値をズーム駆動量とする。なお、初回の処理では、残駆動量Ｚは０であるため、Ｓ６０３、Ｓ６０４においてズーム駆動量は変化しない。

Ｓ６０５において、駆動方法判定部２０２は、Ｓ６０４のズーム駆動量が最小駆動量以上か否かを判定する。ズーム駆動量が最小駆動量以上の場合には、Ｓ６０６において、駆動方法判定部２０２は、ズームレンズ１０２の駆動方法を通常駆動に決定する。そして、ズーム制御部１２４は、Ｎ回目に行われるズーム駆動の情報として、通常駆動を示す情報とＳ６０４のズーム駆動量の情報を対応付けてメモリ１１７に記憶する。
その後、Ｓ６０７において、ズーム制御部１２４は、後述のＳ６１４でメモリ１１７に一時保存された残駆動量Ｚの値をクリアする。その後、Ｓ６０８に処理が移行する。

一方、Ｓ６０５においてズーム駆動量が最小駆動量未満の場合には、Ｓ６１０に処理が移行する。

Ｓ６１０において、駆動方法判定部２０２は、Ｓ６０４のズーム駆動量が、撮影画像の画角に変化が生じるズーム駆動量を示す閾値以上であるかを判定する。ズーム駆動量が撮影画像の画角が変化する駆動量以上の場合には、Ｓ６１１において、駆動方法判定部２０２は、ズームレンズ１０２の駆動方法を微小駆動に決定する。そして、ズーム制御部１２４は、Ｎ回目に行われるズーム駆動の情報として、微小駆動を示す情報とＳ６０４のズーム駆動量の情報を対応付けてメモリ１１７に記憶する。
その後、Ｓ６１２において、ズーム制御部１２４は、メモリ１１７に一時保存されている残駆動量Ｚの値をクリアする。その後、Ｓ６０８に処理が移行する。

一方、Ｓ６１０においてズーム駆動量が撮影画像の画角が変化する駆動量未満の場合には、Ｓ６１３において、駆動方法判定部２０２は、ズームレンズ１０２の駆動方法を駆動なし（ズーム駆動量をゼロ）に決定する。そして、ズーム制御部１２４は、Ｎ回目に行われるズーム駆動の情報として、駆動なしを示す情報をメモリ１１７に記憶する。
その後、Ｓ６１４において、ズーム制御部１２４は、Ｓ６０４のズーム駆動量を残駆動量Ｚとしてメモリ１１７に一時保存する。その後、Ｓ６０８に処理が移行する。

Ｓ６０８において、ズーム制御部１２４は、次のズーム駆動の駆動方法を決定するために、変数Ｎに１を加算する。Ｓ６０９において、ズーム制御部１２４は、Ｓ６０２で開始された処理を、変数Ｎが指定された撮影枚数よりも小さい間繰り返す。
このループ処理により、駆動初回から駆動終了までのＮ回分のズーム駆動について、駆動方法とズーム駆動量がそれぞれメモリ１１７に記憶される。

ここで、図８に示すフローチャートにおいて、Ｎ回目のズーム駆動が駆動なし（Ｓ６１３）に決定された場合、Ｎ回目のＳ６０４におけるズーム駆動量は残駆動量としてメモリ１１７に保存される（Ｓ６１４）。その後に行われるＮ＋１回目のズーム駆動の判定では、Ｎ回目のＳ６１４で保存された残駆動量と、Ｎ＋１回目のＳ６０３で算出されたズーム駆動量と加算されて、Ｎ＋１回目のＳ６０４におけるズーム駆動量となる。Ｎ＋１回目のＳ６０５、Ｓ６１０の各処理では、Ｎ＋１回目のＳ６０４で決定したズーム駆動量を用いて判定が行われる。
このように駆動なしと判定された場合には、前回の残駆動量が次回のズーム駆動量に積算される。

Ｎ＋１回目のズーム駆動で通常駆動（Ｓ６０６）または微小駆動（Ｓ６１０）に決定された場合には、残駆動量はクリアされる（Ｓ６０７、Ｓ６１２）。しかし、Ｎ＋１回目のズーム駆動も駆動なし（Ｓ６１３）に決定されると、Ｎ＋１回目のズーム駆動量は残駆動量としてメモリ１１７に保存される（Ｓ６１４）。
したがって、駆動なしの判定が連続する場合にはその間残駆動量が積算されていく。そして、ズームレンズ１０２が駆動なしの場合、次回以降の判定において、積算される残駆動量を加算したズーム駆動量が所定値以上になるまで、ズームレンズ１０２は駆動しない。

以下、本実施形態の撮像装置１００の効果を述べる。
本実施形態の撮像装置１００は、ズームタイムラプスの撮影を行うときに、所定のパラメータを設定することで、ズーム駆動量算出部２０１が撮影ごとのズーム駆動量を算出する。

ここで、ズームタイムラプスにおいて撮影枚数が多くなると、これに反比例して撮影ごとのズーム駆動量は小さくなっていく。例えば、Ｎ回分のズーム駆動のうち、過半数以上においてズーム駆動量が最小駆動量未満となるケースも想定しうる。
一方で、ズームレンズ１０２を微小駆動させるときには、ズームレンズ１０２を一度最小駆動量よりも大きく移動させてから、逆方向に戻して目標位置に移動させる。微小駆動は、駆動開始位置から目標位置までズームレンズ１０２を直接移動させる通常駆動と比べると効率が悪く、電力の消費も多くなる。
このように、ズームタイムラプスにおいて画像の画角の変化が非常に小さいにも拘わらず、ズームレンズ１０２を微小駆動させると、必要以上に電池が消耗するおそれがある。

以上の観点から、駆動方法判定部２０２は、撮影ごとのズーム駆動量に基づき撮影ごとのズームレンズ１０２の駆動方法を以下のように決定する。
駆動方法判定部２０２は、ズーム駆動量が最小駆動量以上であるときに、ズームレンズの駆動方法を通常駆動に決定する。駆動方法判定部２０２は、ズーム駆動量が最小駆動量未満で、かつ最小駆動量よりも小さい閾値以上であるときに、ズームレンズの駆動方法を微小駆動に決定する。また、駆動方法判定部２０２は、ズーム駆動量が上記の閾値未満であるときに、ズームレンズを駆動させない決定を行う。
ズームレンズ１０２が駆動なしの場合、次回以降の判定において、積算される残駆動量を加算したズーム駆動量が上記の閾値以上になるまで、ズームレンズ１０２は駆動しないように制御される。

本実施形態では、上記のようにズームタイムラプスにおいて画像の画角の変化が非常に小さいとき（上記の閾値未満の場合）にはズームレンズ１０２が駆動しないので、微小駆動の頻度が低下する。したがって、本実施形態によると、ズームタイムラプスの撮影における消費電力を抑制できる。

また、本実施形態のズーム駆動量算出部２０１は、焦点距離または画角が等倍で変化するように、撮影ごとのズーム駆動量を算出する。そして、ズームタイムラプスの撮影のときには、カメラ制御部１２０が撮影枚数分の撮影を実行し、ズーム制御部１２４は、予め算出された駆動方法およびズーム駆動量に基づいてズームレンズ１０２を駆動させる。
以上のようにして、本実施形態の撮像装置１００によると、簡単なパラメータの設定を行うだけで、消費電力を抑えた上で、画角を滑らかに変化させながら自動でタイムラプスの撮影を行うことができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、ズームの駆動方法を決定するときの判定基準の一つとして、停止精度保証を満たすズーム駆動量以上であるかを適用する例を示す。

図９は、第２実施形態におけるズームの駆動制御例を説明するフローチャートである。第２実施形態においては、図８に示す制御の代わりに、図９に示す制御が行われる。図９と図８の相違は、図８のＳ６１０の判定の代わりに、Ｓ６２０の判定が行われる点である。第２実施形態においてその他の点は第１実施形態と同様であるので、重複説明はいずれも省略する。

図９に示す第２実施形態のＳ６０５において、ズーム駆動量が最小駆動量未満の場合には、Ｓ６２０に処理が移行する。
Ｓ６２０において、駆動方法判定部２０２は、Ｓ６０４のズーム駆動量が、ズームレンズ駆動部１１３のモータの停止精度保証を満たすズーム駆動量を示す閾値以上であるかを判定する。
Ｓ６２０においてズーム駆動量が停止精度保証を満たす駆動量以上の場合には、Ｓ６１１に処理が移行して駆動方法は微小駆動に決定される。

一方、Ｓ６２０においてズーム駆動量が停止精度保証を満たす駆動量未満の場合には、Ｓ６１３に処理が移行して、駆動方法は駆動なしに決定される。
この第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜実施形態の変形例＞
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、本発明は、例えばデジタルカメラやデジタル一眼レフカメラ、デジタルビデオカメラ、撮像機能を有する携帯端末等の撮像装置に広く適用できる。そのため、撮像装置の構成は、上述の実施形態の構成には限定されない。

例えば、上述の実施形態の撮像装置１００は、レンズ鏡筒１０１とカメラ本体部とが一体的に構成されているが、これに限定されない。本発明は、カメラ本体部と、カメラ本体部に着脱可能な交換レンズとから構成される撮像装置にも適用可能である。カメラ本体部に交換レンズを着脱する撮像装置においては、レンズ鏡筒１０１に含まれる要素と、カメラ本体部に含まれる要素とを、レンズ通信部を介して通信するように構成すればよい。

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。

１００ 撮像装置
１０２ ズームレンズ
１０６ 撮像素子
１１３ ズームレンズ駆動部
１１４ システム制御部
１１７ メモリ
１２０ カメラ制御部
１２４ ズーム制御部
２０１ ズーム駆動量算出部
２０２ 駆動方法判定部

Claims (8)

1. 所定の時間間隔で複数の画像を撮像する撮像手段と、
   前記複数の画像を撮像するときにズームレンズを駆動して画角を変化させる指示を行うズーム制御手段と、を備え、
   前記ズーム制御手段は、
   第１の撮像と前記第１の撮像に続いて行われる第２の撮像の間における前記ズームレンズの駆動量がモータの制御特性に基づく最小駆動量以上であるときに、前記ズームレンズの駆動方法を、前記ズームレンズを第１方向に駆動させて目標位置に到達させる第１駆動に決定し、
   前記第１の撮像と前記第２の撮像の間における前記ズームレンズの駆動量が前記最小駆動量未満で、かつ前記最小駆動量よりも小さい閾値以上であるときに、前記ズームレンズの駆動方法を、前記ズームレンズを前記第１方向と、前記第１方向とは逆の第２方向に駆動させて前記目標位置に到達させる第２駆動に決定し、
   前記第１の撮像と前記第２の撮像の間における前記ズームレンズの駆動量が前記閾値未満であるときに、前記ズームレンズを駆動させない決定を行う
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記ズーム制御手段は、
   前記第１の撮像と前記第２の撮像の間において前記ズームレンズを駆動させないときに、前記第２の撮像に続いて行われる第３の撮像の判定において、前記ズームレンズの駆動量に前回の判定で用いた前記ズームレンズの残駆動量を積算し、
   積算した後の前記ズームレンズの駆動量が前記閾値以上になるときに、前記ズームレンズの駆動方法を前記第２駆動に決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記閾値は、ズームの前後で画像の画角に変化が生じるズームの駆動量、または前記モータの停止精度保証を満たすズームの駆動量に基づいて設定される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記画像の撮影枚数、ズームの開始位置および終了位置の情報に基づき、連続する撮像の間における前記ズームレンズの駆動量を算出する算出手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記算出手段は、焦点距離または画角が等倍で変化するように、前記連続する撮像の間における前記ズームレンズの駆動量を算出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記算出手段は、前記連続する撮像が開始される前に前記ズームレンズの駆動量を予め算出し、
   前記ズーム制御手段は、前記連続する撮像が開始される前に前記ズームレンズの駆動方法を予め決定する
   ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記ズームレンズと、
   前記ズームレンズを駆動させる駆動手段と、をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 所定の時間間隔で複数の画像を撮像する撮像手段と、前記複数の画像を撮像するときにズームレンズを駆動して画角を変化させる指示を行うズーム制御手段と、を備える撮像装置の制御方法であって、
   第１の撮像と前記第１の撮像に続いて行われる第２の撮像の間における前記ズームレンズの駆動量がモータの制御特性に基づく最小駆動量以上であるときに、前記ズーム制御手段が、前記ズームレンズの駆動方法を、前記ズームレンズを第１方向に駆動させて目標位置に到達させる第１駆動に決定する工程と、
   前記第１の撮像と前記第２の撮像の間における前記ズームレンズの駆動量が前記最小駆動量未満で、かつ前記最小駆動量よりも小さい閾値以上であるときに、前記ズーム制御手段が、前記ズームレンズの駆動方法を、前記ズームレンズを前記第１方向と、前記第１方向とは逆の第２方向に駆動させて前記目標位置に到達させる第２駆動に決定する工程と、
   前記第１の撮像と前記第２の撮像の間における前記ズームレンズの駆動量が前記閾値未満であるときに、前記ズーム制御手段が、前記ズームレンズを駆動させない決定を行う工程と、を含む、
   ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
   
   

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