JP2023062881A - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】流し撮り時に被写体ブレの補正の基準となる基準領域を精度良く検出することが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置のカメラマイコン141が、被写体と撮像装置の成す角度を取得する。カメラマイコン141は、取得された角度の大きさに応じて、被写体の特徴領域を決定する。そして、カメラマイコン141は、複数の画像間の動きに基づいて得られる、上記特徴領域に関する被写体の動きベクトルに基づいて、被写体に係る像ブレの補正の基準領域を決定する。【選択図】図1
Description
本発明は、撮像装置およびその制御方法に関する。
カメラの撮影方法の一つに、移動している被写体に対してカメラを追従させつつ、スローシャッタで撮影することで、被写体を静止させながら背景を流すことで躍動感のある写真を撮影する流し撮りがある。流し撮りは、一般的には難しい撮影技法とされている。一つ目の理由は、被写体の動きに合わせてカメラを追従させながら撮影することが困難だからである。例えば、モータースポーツのように高速で動く被写体になる程、被写体の動きに合わせながらカメラを追従させることが難しくなる。二つ目の理由は、被写体の振れにより生じる像ブレ(被写体ブレ)を抑えつつ、背景を流して躍動感を得る最適なシャッタ速度の設定が難しいからである。
被写体ブレを懸念して、シャッタ速度を短秒気味にしすぎると背景も止まってしまい、躍動感が得られなくなってしまう。一方、躍動感を得るために、シャッタ速度を長秒気味にしすぎると、被写体振れが発生し易くなる。すなわち、異なる撮影シーンによって撮像面上での動き量は変化するので、被写体の動きに合わせてカメラを追従させたり、流し撮りに最適なシャッタ速度を設定したりすることは容易ではない。特許文献1は、撮像光学系の合焦位置至近の被写体と撮像装置との相対的な差分に基づき算出される被写体角速度に基づいて被写体ブレを補正する撮像装置を開示する。
流し撮りの際には、カメラは角速度を伴う動きをし、被写体はカメラに対して常に並行して動いている訳ではないので、撮像面上に写る被写体の全ての位置で同じ振れ量にはならない。つまり、同一被写体においても被写体位置によっては撮像面上での振れ量は異なる。シャッタ速度が長秒になる程、同一被写体においても振れ量の差分は顕著に表れるので、流し撮りの芯を正確に検出して、補正することが重要である。流し撮りの芯は、撮影者が被写体ブレを補正したい領域、つまり被写体ブレの補正の基準となる基準領域である。特許文献1が開示する撮像装置は、合焦位置至近の被写体の振れを検出する。したがって、例えば被写体検出に基づいて、カメラが自動的に合焦位置を決める設定条件では、撮影者が意図した流し撮りの芯と合焦位置とが異なってしまうと、流し撮りの作例としては失敗するおそれがある。本発明は、流し撮り時に被写体ブレの補正の基準となる基準領域を精度良く検出することが可能な撮像装置の提供を目的とする。
本発明の一実施形態の撮像装置は、異なる画像間の動きを動きベクトルとして検出する検出手段と、被写体と撮像装置の成す角度を取得する取得手段と、前記取得された角度の大きさに応じて、前記被写体の特徴領域を決定する第1の決定手段と、前記特徴領域に関する前記被写体の動きベクトルに基づいて、被写体に係る像ブレの補正の基準領域を決定する第2の決定手段と、を有する。
本発明の撮像装置によれば、流し撮り時に被写体ブレの補正の基準となる基準領域を精度良く検出することが可能となる。
図1は、本実施形態の撮像装置の構成例を示す図である。
撮像装置は、交換レンズ100とカメラ本体130とを有する。交換レンズ100は、カメラ本体130に着脱可能である。なお、本発明の適用範囲は、レンズ交換式のカメラに限定されない。本発明は、カメラ本体とレンズ装置(交換レンズ)とが一体的に構成された、レンズ一体型のカメラにも適用可能である。また、本発明は、像ブレ補正機能を有する各種電子機器への適用が可能である。以下、ユーザの流し撮りを支援する機能を「流し撮りアシスト」といい、流し撮りアシストの制御(流し撮りアシスト制御)が行われる撮影モードを、「流し撮りアシストモード」という。また、本発明は、任意の移動体を被写体として適用可能である。例えば、被写体は、少なくとも車両、船舶、飛行体のうちのいずれかの移動体である。
撮像装置は、交換レンズ100とカメラ本体130とを有する。交換レンズ100は、カメラ本体130に着脱可能である。なお、本発明の適用範囲は、レンズ交換式のカメラに限定されない。本発明は、カメラ本体とレンズ装置(交換レンズ)とが一体的に構成された、レンズ一体型のカメラにも適用可能である。また、本発明は、像ブレ補正機能を有する各種電子機器への適用が可能である。以下、ユーザの流し撮りを支援する機能を「流し撮りアシスト」といい、流し撮りアシストの制御(流し撮りアシスト制御)が行われる撮影モードを、「流し撮りアシストモード」という。また、本発明は、任意の移動体を被写体として適用可能である。例えば、被写体は、少なくとも車両、船舶、飛行体のうちのいずれかの移動体である。
交換レンズ100は、撮影レンズユニット101、位置検出部105、エンコーダ106、角速度検出部111、レンズマイコン112、ドライバ113、アンプ回路(AMP)114、マウント接点部115を有する。
撮影レンズユニット101は、被写体光をカメラ本体130内の撮像素子132に導く。撮影レンズユニット101は、主撮像光学系102と、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)103と、シフトレンズ群(以下、「シフトレンズ」と記述)104とを有する。シフトレンズ104は、レンズマイコン112の制御に応じたドライバ113によって駆動されて、光軸と垂直方向に移動することにより、撮像装置の振れにより生ずる撮像画像のブレ(像ブレ)を補正する。レンズマイコンは、レンズシステム制御用マイクロコンピュータの略称である。
エンコーダ106は、ズームレンズ103の位置を検出する。位置検出部105は、シフトレンズ104の位置を検出する。位置検出部105は、例えばホール素子である。角速度検出部111は、撮像装置の振れを検出する。角速度検出部111は、例えばジャイロセンサである。ドライバ113は、シフトレンズ104を駆動するボイスコイル型モータである。アンプ回路(AMP)114は、位置検出部105の出力を増幅する。マウント接点部115は、カメラ本体130との通信を中継する。
レンズマイコン112は、交換レンズ100全体を制御する。レンズマイコン112は、例えばCPU(Central Processing Unit)およびメモリ等を有する。レンズマイコン112は、手振れ補正制御部121と、流し撮り制御部122とを有する。流し撮り制御部122は、流し撮りアシスト制御を行う。具体的には、流し撮り制御部122は、流し撮りアシストモードが設定されている場合に、カメラマイコン141から得られる角速度情報等に基づき、シフトレンズ104を駆動することにより、被写体の振れにより生じる像ブレ(被写体ブレ)を補正する。カメラマイコン141は、カメラシステム制御用マイクロコンピュータの略称である。なお、本実施形態では、シフトレンズ104を像ブレを補正するブレ補正部材として用いるが、シフトレンズ104に代えて、またはシフトレンズ104とともに、撮像素子をブレ補正部材として適用して、駆動させてもよい。
手振れ補正制御部121は、流し撮りアシストモードの設定が行われていない通常モード時に、角速度検出部111の検出結果に基づいて、シフトレンズ104を駆動して、撮像装置の振れにより生じる像ブレを補正する。レンズマイコン112は、上記の他にも、フォーカスレンズ制御、絞り制御等も行うが、図示の簡略化のため説明を省略する。また、像ブレ補正では、例えば縦方向と横方向といった、直交する2軸に関して検出および補正が行われるが、各軸について同じ構成であるため、1軸分のみ説明する。上述したことから、撮像装置は、光学素子を光軸と直交する方向に駆動して像ブレ補正を行う像ブレ補正装置を備えている。
カメラ本体130は、シャッタ131乃至距離検出部181を有する。シャッタ131は、撮像素子132の露光時間を制御する。撮像素子132は、CMOS素子等を用いたイメージセンサである。CMOSは、Complementary Metal Oxide Semiconductorの略称である。撮像素子132は、撮影レンズユニット101を通して結像される被写体光を光電変換して電気信号を出力する。
アナログ信号処理回路(AFE)133は、撮像素子132の出力を取得して処理して、カメラ信号処理回路134に出力する。アナログ信号処理回路133の出力をカメラ信号処理回路134が処理して、画像信号が生成される。
カメラ信号処理回路134は、動きベクトル検出部145を有する。動きベクトル検出部145は、撮像時間の異なる複数の画像データに基づいて、動きベクトルを検出する。すなわち、動きベクトル検出部145は、異なるフレーム間(画像間)の動きを動きベクトルとして検出する。
タイミングジェネレータ(TG)135は、撮像素子132とアナログ信号処理回路133の動作タイミングを設定する。操作部136は、撮影者による操作入力に用いられる。操作部136は、例えば電源スイッチ、レリーズスイッチ等を有する。シャッタ駆動用モータ138は、シャッタ131を駆動する。ドライバ137は、カメラマイコン141の制御にしたがって、シャッタ駆動用モータを制御する。メモリカード139は、撮像で得られた画像データ(映像)を記録する。メモリカード139は、撮像によって得られた画像データ(映像)を記録する。液晶パネル(LCD)140は、撮像画像を表示する。マウント接点部144は、交換レンズ100との通信を中継する。角速度検出部171は、撮像装置の振れを検出し、角速度情報としてカメラマイコン141に出力する。距離検出部181は、被写体までの距離(被写体距離)を検出して、カメラマイコン141に出力する。
カメラマイコン141は、カメラ全体のシステムを制御する。カメラマイコン141は、例えば、CPUとメモリ等を有する。図1に示す例では、カメラマイコン141は、シャッタ制御部151、被写体角速度算出部152、シャッタ速度算出部153、ズーム流し撮り制御部154を有する。
シャッタ制御部151は、ドライバ137を制御する。シャッタ速度算出部153は、流し撮りに適したシャッタ速度を算出する。被写体角速度算出部152は、動きベクトル検出部145が検出した動きベクトルと、焦点距離等に基づいて、被写体ブレの補正に用いられる被写体の角速度情報を算出して、レンズマイコン112に対して送信する。ズーム流し撮り制御部154は、フレーム毎に撮影画角に写る被写体を一定の大きさで写すようにズーム位置を制御する。
図1において、操作部136によりカメラの電源がONされると、その状態変化をカメラマイコン141が検出し、カメラマイコン141の制御によりカメラ本体130の各回路への電源供給および初期設定が行われる。また、交換レンズ100への電源供給が行われ、レンズマイコン112の制御により、交換レンズ100内の初期設定が行われる。そしてレンズマイコン112とカメラマイコン141の制御との間で、所定のタイミングで通信が開始される。例えば、カメラ本体130から交換レンズ100へ、カメラの状態および撮影設定等を含むカメラ情報が送信される。撮影設定には、例えば、流し撮りアシストモードの設定を含む。また、交換レンズ100からカメラ本体130へ、レンズの焦点距離情報、角速度情報等が送信される。
図2は、手振れ補正制御部と流し撮り制御部の構成例を示す図である。
図1と共通の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。手振れ補正制御部121は、オフセット除去部201乃至パルス幅変調部208を有する。オフセット除去部201は、角速度検出部111の出力に含まれている直流成分の除去を行う。オフセット除去部201は、例えばハイパスフィルタ(以下、HPF)等で構成されたフィルタ演算部である。
図1と共通の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。手振れ補正制御部121は、オフセット除去部201乃至パルス幅変調部208を有する。オフセット除去部201は、角速度検出部111の出力に含まれている直流成分の除去を行う。オフセット除去部201は、例えばハイパスフィルタ(以下、HPF)等で構成されたフィルタ演算部である。
利得位相算出部202は、オフセット除去部201でオフセット成分が除去された角速度情報を、所定のゲインで増幅する増幅器、および位相補償フィルタを有する。積分器203は、任意の周波数帯域でその特性を変更し得る機能を有しており、利得位相算出部202の出力を積分し、手振れ補正制御に用いるシフトレンズ104の駆動量を算出し、防振制御判定部204に出力する。積分器203は、角速度検出部111が出力する角速度が一定値以上の大きさで所定時間経過した場合は、カメラがパンニング中であると判定し、オフセット除去部201が有するハイパスフィルタ(HPF)のカットオフ周波数を高周波側に除々に変更する。カットオフ周波数を高周波側へ除々に変更することで、手振れ補正制御の目標信号が除々に小さくなって、ブレ補正部材を光学中心位置に戻す。カメラがパンニング中であると判定するほどの大きな角速度に基づき、カットオフ周波数を高周波側へ変更せずに補正してしまうと、ブレ補正部材は補正限界点に達してしまい、撮影者にとって不自然な画角変化が生じるからである。
防振制御判定部204は、カメラ情報取得部226の出力に応じて、シフトレンズ104を駆動させるための制御信号を切り替える。例えば、カメラ情報取得部226の出力が、流し撮りアシストモードが設定されたことを示す場合、防振制御判定部204は、流し撮り制御部122で算出された積分器225の出力を採用する。カメラ情報取得部226の出力が、流し撮りアシストモード以外の撮影モードが設定されたことを示す場合、防振制御判定部204は、手振れ補正制御部121内の積分器203の出力を採用する。
A/D変換器206は、AMP114の出力をデジタル化して出力する。減算器205は、防振制御判定部204の出力からA/D変換器206の出力を減算し、偏差データを制御器207へ出力する。制御器207は、減算器205が出力した偏差データを所定のゲインで増幅する増幅器、及び位相補償フィルタを有する。偏差データは、制御器207において増幅器及び位相補償フィルタによる信号処理が行われた後、パルス幅変調部208に出力される。パルス幅変調部208は、制御器207の出力を、パルス波のデューティー比を変化させる波形(PWM波形)に変調して、シフトレンズ駆動用のドライバ113へ出力する。ドライバ113が、シフトレンズ104を駆動することで、像ブレが補正される。
流し撮り制御部122は、通信制御部211乃至カメラ情報取得部226を有する。
通信制御部211は、マウント接点部115,144を介して、カメラマイコン141と通信する。例えば、通信制御部211は、カメラマイコン141から、被写体の角速度と角加速度を受信して、被写体角速度取得部223に出力する。また、例えば、通信制御部211は、カメラマイコン141からカメラ情報を受信して、カメラ情報取得部226に出力する。被写体角速度取得部223は、通信制御部211から受け取った被写体の角速度と角加速度に基づいて、露光期間中の被写体の角速度を算出して、加算器224に出力する。また、カメラ情報取得部226は、通信制御部211が出力したカメラ情報を取得して、防振制御判定部204に出力する。角速度出力部222は、オフセット除去部201から角速度情報を取得して、通信制御部211に出力する。通信制御部211は、角速度出力部222から受け取った角速度情報をカメラマイコン141に送信する。
通信制御部211は、マウント接点部115,144を介して、カメラマイコン141と通信する。例えば、通信制御部211は、カメラマイコン141から、被写体の角速度と角加速度を受信して、被写体角速度取得部223に出力する。また、例えば、通信制御部211は、カメラマイコン141からカメラ情報を受信して、カメラ情報取得部226に出力する。被写体角速度取得部223は、通信制御部211から受け取った被写体の角速度と角加速度に基づいて、露光期間中の被写体の角速度を算出して、加算器224に出力する。また、カメラ情報取得部226は、通信制御部211が出力したカメラ情報を取得して、防振制御判定部204に出力する。角速度出力部222は、オフセット除去部201から角速度情報を取得して、通信制御部211に出力する。通信制御部211は、角速度出力部222から受け取った角速度情報をカメラマイコン141に送信する。
加算器224は、オフセット除去部201の出力を正入力とし、被写体角速度取得部223の出力を負入力として減算を行う。減算結果は積分器225に出力される。積分器225は、加算器224の出力を積分して、流し撮りアシスト制御に用いるシフトレンズ104の駆動量を算出し、防振制御判定部204に出力する。流し撮りアシストの設定がされている場合、防振制御判定部204が、積分器225が出力した駆動量信号を採用して減算器205に出力する。これにより、流し撮り制御部122で算出された駆動量に基づいて、シフトレンズ104が駆動され、被写体ブレが補正される。
図3および図4は、流し撮りアシスト制御による被写体ブレの補正処理の一例を説明するフローチャートである。
本フローチャートの処理は、主に、カメラマイコン141、カメラ信号処理回路134、またはレンズマイコン112の機能により実現される。
本フローチャートの処理は、主に、カメラマイコン141、カメラ信号処理回路134、またはレンズマイコン112の機能により実現される。
S301において、カメラマイコン141が、交換レンズ100内のシフトレンズ104の位置情報をレンズマイコン112から取得する。式(1)で示すように、本来、動きベクトル検出部145で検出するベクトル値δvは、カメラの角速度を撮像面上の変位量δgへ換算した値に、シフトレンズ104の駆動量を撮像面上の変位量δoに換算した値を加算したものでなければいけないからである。なお、撮像素子を振れ補正部材として用いる場合は、撮像素子の変位量を式(1)の右辺第三貢に加算すればよい。
次に、S302において、カメラマイコン141が、交換レンズ100内の角速度検出部111とカメラ本体130内の角速度検出部171が検出した角速度情報を取得する。そして、カメラマイコン141が、焦点距離[mm]、フレームレート[frame/sec]、画素ピッチ[um/pixel]を用いて、取得された角速度[deg/sec]を撮像面上の移動量[pixel/frame]に換算する。動きベクトル検出部145が検出した動きベクトル情報から、被写体に係る動きベクトルを抽出するために利用するためである。
次に、S303において、カメラマイコン141が、撮像画像に係る画像データに基づいて、被写体を検出可能か否かを判断する。被写体を検出可能でない場合は、処理がS301に戻る。被写体を検出可能である場合は、処理がS304に進む。被写体を検出する方法として、学習済みデータに基づいて、人物、動物、乗物などの被写体種類、人物の頭部、瞳などの器官を検出し、検出位置を含む被写体情報を出力する方法を適用可能である。
S304において、カメラマイコン141が、被写体と撮像装置の成す角度θを算出(取得)する。角度θは、被写体が撮像素子に対して写る角度を示す。角度θの大きさに応じて、流し撮りの芯とする領域を切り替えて制御することが可能となる。流し撮りの芯は、流し撮りアシスト制御において、被写体に係る像ブレを補正する基準とする領域(基準領域)である。
図6は、被写体と撮像装置の成す角度θを説明する図である。
図6には、撮影者501から見た被写体が、被写体位置502~被写体位置506のそれぞれにある状態が示される。撮影は、被写体位置502から始まり、撮影者501の正面である被写体位置504を介し、最終的に被写体位置506まで順に過ぎていく。なお、図6に示す図では、撮影者501は撮像装置を構えた状態であって、撮影者501の正面方向と撮像装置の正面方向は同方向であると仮定している。また、図6では、被写体の移動軌跡と撮像装置の光軸方向とが略直交し被写体距離Lが最短となる被写体位置を撮影者501の正面(撮像装置の正面)としている。そのため、例えば、被写体が被写体位置502に存在するときに撮像装置を被写体の方向に向けていたとしても被写体位置502を撮影者501の正面とはみなさない。角度θは、撮影者の正面方向を基準とする、移動する被写体の方向に対応している。撮影者の正面である被写体位置504を基準点として、反時計回りの方向をマイナス符号、時計回り方向をプラス符号として角度θを定義する。角度θは、被写体距離L[m]、被写体速度V[m/s]、2 点間の被写体移動時間t[s]を用いて、式(2)で表現できる。
図6には、撮影者501から見た被写体が、被写体位置502~被写体位置506のそれぞれにある状態が示される。撮影は、被写体位置502から始まり、撮影者501の正面である被写体位置504を介し、最終的に被写体位置506まで順に過ぎていく。なお、図6に示す図では、撮影者501は撮像装置を構えた状態であって、撮影者501の正面方向と撮像装置の正面方向は同方向であると仮定している。また、図6では、被写体の移動軌跡と撮像装置の光軸方向とが略直交し被写体距離Lが最短となる被写体位置を撮影者501の正面(撮像装置の正面)としている。そのため、例えば、被写体が被写体位置502に存在するときに撮像装置を被写体の方向に向けていたとしても被写体位置502を撮影者501の正面とはみなさない。角度θは、撮影者の正面方向を基準とする、移動する被写体の方向に対応している。撮影者の正面である被写体位置504を基準点として、反時計回りの方向をマイナス符号、時計回り方向をプラス符号として角度θを定義する。角度θは、被写体距離L[m]、被写体速度V[m/s]、2 点間の被写体移動時間t[s]を用いて、式(2)で表現できる。
図7は、角度θと、角速度ωまたは角加速度αとの関係の一例を示す図である。
図7(A)は、図6に示す各被写体位置での角度θと被写体の角速度ωの関係を示す。実線507に示すように、角速度ωは、被写体が被写体位置502、503のように撮影者に近づくにつれて大きく上昇してゆき、撮影者の正面となる被写体位置504で最大の角速度となる。この時の角度θは0°である。被写体が、撮影者の正面を通り過ぎ、被写体位置505、506となるにつれて、角速度ωが小さくなる。なお、被写体速度Vが遅く、2点間の被写体の移動時間(被写体移動時間)tが短く、被写体距離Lが長くなると、角度θと角速度ωとの関係は、実線507から破線509のように変化する。
図7(A)は、図6に示す各被写体位置での角度θと被写体の角速度ωの関係を示す。実線507に示すように、角速度ωは、被写体が被写体位置502、503のように撮影者に近づくにつれて大きく上昇してゆき、撮影者の正面となる被写体位置504で最大の角速度となる。この時の角度θは0°である。被写体が、撮影者の正面を通り過ぎ、被写体位置505、506となるにつれて、角速度ωが小さくなる。なお、被写体速度Vが遅く、2点間の被写体の移動時間(被写体移動時間)tが短く、被写体距離Lが長くなると、角度θと角速度ωとの関係は、実線507から破線509のように変化する。
図7(B)は、図6に示す各被写体位置での角度θと被写体の角加速度αの関係を示す。実線508で示すように、角加速度αは、被写体が被写体位置502、503のように撮影者に近づくにつれて、角度θが-30°で負の最大角速度となる。被写体が撮影者の正面となる被写体位置504で角加速度αは0となる。被写体が撮影者の正面を通り過ぎ、被写体位置505、506となるにつれて、角度θが+30°で正の最大角加速度となる。その後、角加速度αは、0に向かって減少する。なお、被写体速度Vが遅く、2点間の被写体移動時間tが短く、被写体距離Lが長くなると、角度θと被写体角速度ωとの関係は、実線508から破線510のように変化する。
角度θの他の算出方法について説明する。例えば、被写体速度Vが直接カメラ内で検出できない場合は、カメラマイコン141は、式(5)にしたがい、撮像面上の動き量として検出した被写体の動きベクトル(被写体ベクトル)δと焦点距離fとに基づいて、角度θを取得する。また、カメラマイコン141は、動きベクトルの検出周期であるフレームレートpに基づいて、角速度ωを、式(6)を用いて算出できる。角加速度αは、1フレーム前の角速度ωとの差分をとって、式(7)で表現できる。
図3の説明に戻る。以下に説明するS305乃至S309、S320の処理によって、角度θの大きさに応じて、被写体の特徴領域が決定される。特徴領域は、流し撮りの芯を決定する元(基準)となる領域である。カメラマイコン141は、角度θの解析結果(例えば、角度θの大きさと符号)が、被写体が撮影者の正面(撮像装置の正面)を通過したことを示す場合に、特徴領域を決定する。
まず、S305において、カメラマイコン141が、角度θが0より大きいか(正符号であるか)を判断する。角度θが0より大きいことは、被写体が撮影者の正面を通過したことを示す。したがって、角度θが0より大きい場合は、処理がS306に進む。角度θが0より大きくない場合は、処理が図4のS321に進む。なお、角加速度αは、被写体位置に応じて図7(B)に示す実線508または破線510のように推移する。したがって、カメラマイコン141が、角度θの大きさと符号に代えて、角加速度αの大きさと符号とに基づいて、被写体が撮影者の正面を通過したか否かを判断してもよい。例えば、角加速度αが0より大きくなった場合に、被写体が撮影者の正面を通過したと判断される。
まず、S305において、カメラマイコン141が、角度θが0より大きいか(正符号であるか)を判断する。角度θが0より大きいことは、被写体が撮影者の正面を通過したことを示す。したがって、角度θが0より大きい場合は、処理がS306に進む。角度θが0より大きくない場合は、処理が図4のS321に進む。なお、角加速度αは、被写体位置に応じて図7(B)に示す実線508または破線510のように推移する。したがって、カメラマイコン141が、角度θの大きさと符号に代えて、角加速度αの大きさと符号とに基づいて、被写体が撮影者の正面を通過したか否かを判断してもよい。例えば、角加速度αが0より大きくなった場合に、被写体が撮影者の正面を通過したと判断される。
図8は、構図に応じた流し撮りの芯の例を説明する図である。
図8に対応する撮影シーンは、モータースポーツであり、被写体の種類は乗物の自動車類で、具体的にはツーリングカーを想定している。図8(A)は、被写体が撮影者の正面を通過した被写体位置505における構図を示す。図8(B)は、被写体が撮影者の正面を通過した被写体位置506における構図を示す。
図8に対応する撮影シーンは、モータースポーツであり、被写体の種類は乗物の自動車類で、具体的にはツーリングカーを想定している。図8(A)は、被写体が撮影者の正面を通過した被写体位置505における構図を示す。図8(B)は、被写体が撮影者の正面を通過した被写体位置506における構図を示す。
図8(A)に示す構図では、流し撮りの芯となる候補は、例えば、車体の側面601と、車体のテールランプ602という2つの領域である。撮影者が、車体の側面にあるロゴやナンバー、エンブレムなどの箇所を流し撮りの芯としたい場合は、車体の側面601に対応する領域が優先して流し撮りの芯として決定されることが望ましい。また、撮影者が、例えばシャッタ速度をできる限り長秒にして、テールランプの光跡を流した作例を撮りたい場合には、テールランプ602に対応する領域が優先して流し撮りの芯として決定されることが望ましい。また、図8(B)に示す構図では、被写体と撮像装置の成す角度θは、被写体位置505での角度θよりも大きく、テールランプ603が撮影者の正面に向くようになる。したがって、図8(B)に示す構図では、カメラマイコン141は、テールランプ603に対応する領域が優先して流し撮りの芯として決定されるように制御する。
図3の説明に戻る。S306において、カメラマイコン141が、撮像面上に写る被写体のサイズ(被写体の領域の大きさ)を算出する。カメラマイコン141は、例えば、被写体検出機能により、学習済みデータに基づき被写体の種類と器官(部位)を検出する。そして、被写体の領域の大きさに関する情報としての検出結果(検出領域のサイズ)と、撮像手段の画素サイズ(撮像素子の有効画素サイズ)とに基づいて、被写体のサイズを求める。また、撮像装置が像面位相差AFの機能を持つ撮像素子を有する場合、カメラマイコン141は、以下のようにして被写体のサイズを求めてもよい。カメラマイコン141は、合焦枠位置の領域つまり焦点検出領域の被写体深度を基準に閾値(例えば、±2深度)内の合焦枠を被写体と判定する。そして、被写体の領域の大きさに関する情報としての被写体と判定された合焦枠のサイズと撮像素子の有効画素サイズから被写体のサイズを求めてもよい。なお、S306では、撮像面上に写る被写体のサイズ、すなわち、画像における被写体のサイズを算出するようにしているが、LiDARセンサのような実空間上での被写体距離が計測できるセンサを用いて実空間上での被写体のサイズを算出してもよい。
次に、S307において、カメラマイコン141が、撮像面上に写る被写体の進行方向を判定する。流し撮りの際には、撮影者は、被写体に追従するようにカメラを振っている。したがって、カメラマイコン141は、カメラ本体130内の角速度検出部171が出力する角速度情報、または交換レンズ100内の角速度検出部111が出力する角速度情報の大きさと符号に基づいて、被写体の進行方向を判定してもよい。また、カメラマイコン141が、動きベクトル検出部145によって検出された動きベクトルの大きさと符号に基づいて、被写体の進行方向を判定してもよい。以上のように、S307では、被写体の進行方向に関する情報として角速度情報や動きベクトル情報を用いて、撮像面上に写る被写体の進行方向、すなわち、画像における被写体の進行方向を判定するようにしている。しかしながら、LiDARセンサのような実空間上での被写体距離が計測できるセンサを用いて実空間上での被写体の進行方向を算出してもよい。
次に、S308において、カメラマイコン141が、角度θが閾値未満であるかを判断する。閾値は、例えば経験値または実験値であり、予め決められる。例えば、+30°が閾値として用いられる。角度θが閾値未満である場合は、処理がS309に進む。角度θが閾値未満である場合の構図は、例えば図8(A)に示す構図である。角度θが閾値以上である場合は、処理がS320に進む。角度θが閾値以上である場合の構図は、例えば図8(B)に示す構図である。
S309において、カメラマイコン141が、第1の決定手段として機能し、被写体に対応する領域の大きさに関する情報(例えば、被写体領域の大きさ)と、被写体の進行方向に関する情報とに基づいて、被写体の特徴領域を検出(決定)する。前述したように、図8(A)に示す構図では、流し撮りの芯としたい候補は複数存在する可能性がある。したがって、カメラマイコン141は、例えば、視線入力やボタン操作やタッチ操作といったユーザ操作によって選択される領域が優先して流し撮りの芯に対応する領域となるように特徴領域を決定する。また、流し撮りの芯としたい被写体の部位に関する情報を、流し撮りの芯の登録情報として撮像装置内の記憶手段に予め記憶しておき、登録情報に基づいて選択される領域が優先して流し撮りの芯に対応する領域となるように、特徴領域を決定してもよい。また、カメラマイコン141が、決定された特徴領域を選択可能に液晶パネル等に表示し、表示された特徴領域のうちから選択されたものを流し撮りの芯の決定に用いる特徴領域としてもよい。
図9は、特徴領域の検出例を説明する図である。
図9では、図8(A)に示す構図で、テールランプ602が流し撮りの芯として優先する領域として選択された場合を想定する。なお、流し撮りの芯は、後述するように、特徴領域に関する被写体ベクトルに基づいて算出される被写体の重心点の近傍の領域に決定される。したがって、最終的に決定される流し撮りの芯は、テールランプ602と同一でなくてもよい。
まず、図3のS306の説明で前述した通り、カメラマイコン141が、被写体検出機能または撮像面位相差AFの被写界深度を用いて、撮影面上の被写体領域701を検出する。次に、カメラマイコン141が、被写体領域701の水平サイズと垂直サイズとに基づいて、被写体領域701の中心点702を算出する。図8(A)の構図では、テールランプ602の水平方向の位置は、被写体の進行方向と逆方向の位置となる。したがって、カメラマイコン141は、中心点702からS307で得た被写体の進行方向(図9では水平右方向)と逆方向の位置にある領域を特徴領域703として決定する。
図9では、図8(A)に示す構図で、テールランプ602が流し撮りの芯として優先する領域として選択された場合を想定する。なお、流し撮りの芯は、後述するように、特徴領域に関する被写体ベクトルに基づいて算出される被写体の重心点の近傍の領域に決定される。したがって、最終的に決定される流し撮りの芯は、テールランプ602と同一でなくてもよい。
まず、図3のS306の説明で前述した通り、カメラマイコン141が、被写体検出機能または撮像面位相差AFの被写界深度を用いて、撮影面上の被写体領域701を検出する。次に、カメラマイコン141が、被写体領域701の水平サイズと垂直サイズとに基づいて、被写体領域701の中心点702を算出する。図8(A)の構図では、テールランプ602の水平方向の位置は、被写体の進行方向と逆方向の位置となる。したがって、カメラマイコン141は、中心点702からS307で得た被写体の進行方向(図9では水平右方向)と逆方向の位置にある領域を特徴領域703として決定する。
図3の説明に戻る。図3のS320において、カメラマイコン141が、被写体の特徴領域を検出する。特徴領域の検出方法は、図9を参照して説明した方法と同様である。S320の処理では、図8(B)に示す構図を想定している。したがって、S320の処理では、テールランプ603に対応する領域が流し撮りの芯として決定されるように、特徴領域が決定される。
次に、S310において、カメラマイコン141が、S309で検出した特徴領域(例えば、図9の特徴領域703)に沿って、動きベクトル検出枠704を配置する。続いて、図4の後述するS311乃至S315の処理によって、特徴領域に関する被写体ベクトルに基づいて、流し撮りの芯が決定され、流し撮りの芯の動きベクトルに基づいて、被写体の角速度が算出される。
まず、図4のS311において、カメラマイコン141が、S310で配置された動きベクトル検出枠704の領域から検出される動きベクトルに基づいて、被写体ベクトルの検出処理を実行する。そして、カメラマイコン141は、被写体ベクトルが検出できたかを判断する。被写体ベクトルが検出できた場合は、処理がS312に進む。被写体ベクトルが検出できなかった場合は、処理がS301に戻り、次のフレームに関する処理が行われる。
図5は、被写体ベクトルの検出処理の例を説明する図である。
図5に示すヒストグラムを用いて被写体ベクトルを検出することができる。動きベクトル検出部145は、所定位置に配置した各ブロックにおいて、1フレーム前との動き量を動きベクトルとして検出する。動きベクトル検出部145は、各ブロックの動きベクトルが被写体ベクトルであるか背景ベクトルであるかを判別できない。したがって、カメラマイコン141は、図3のS302における撮像面上の移動量δgへの換算処理で得られた角速度情報401を起点として、背景範囲402内に存在する動きベクトルを背景ベクトル群403と判定する。また、カメラマイコン141は、背景範囲402外に存在する動きベクトルであって、度数が所定の閾値404を超えているベクトルを、被写体ベクトル群405と判定する。なお、背景範囲402については、焦点距離や動きベクトル検出部145の検出精度に応じて、その長さを可変としてもよい。
図5に示すヒストグラムを用いて被写体ベクトルを検出することができる。動きベクトル検出部145は、所定位置に配置した各ブロックにおいて、1フレーム前との動き量を動きベクトルとして検出する。動きベクトル検出部145は、各ブロックの動きベクトルが被写体ベクトルであるか背景ベクトルであるかを判別できない。したがって、カメラマイコン141は、図3のS302における撮像面上の移動量δgへの換算処理で得られた角速度情報401を起点として、背景範囲402内に存在する動きベクトルを背景ベクトル群403と判定する。また、カメラマイコン141は、背景範囲402外に存在する動きベクトルであって、度数が所定の閾値404を超えているベクトルを、被写体ベクトル群405と判定する。なお、背景範囲402については、焦点距離や動きベクトル検出部145の検出精度に応じて、その長さを可変としてもよい。
また、被写体ベクトルの検出を、角速度情報に代えて、撮像面位相差AFの被写体深度に基づいて行うこともできる。例えば、カメラマイコン141は、合焦枠位置の被写体深度を起点として、所定範囲の深度差の領域に存在する動きベクトルを被写体ベクトル群と判定し、所定範囲の深度差の領域外に存在する動きベクトルを背景ベクトル群と判定する。また、カメラマイコン141が、被写体深度情報と、角速度情報とを併用して、被写体ベクトル群と背景ベクトル群の判定を行ってもよい。
図4の説明に戻る。S312において、カメラマイコン141が、S311で検出した被写体ベクトルに基づいて、被写体の重心点を算出(決定)する。カメラマイコンは、例えば、図9の特徴領域703の動きベクトル検出枠704に対応する動きベクトルから検出される被写体ベクトルの水平成分と垂直成分の重心点705を、式(8)により被写体の重心点として算出する。被写体ベクトルは、例えば、図9中の透過塗りつぶしの領域に対応するベクトルであり、Nは、当該領域の検出枠数である。xG,yGは、重心点705の水平成分と垂直成分を示す。
なお、被写体のサイズが所定の範囲内でない場合は、カメラマイコン141は、例えば、被写体の重心点を算出しない。被写体の重心点が算出されない場合には、撮像装置は、合焦枠に沿って配置されている動きベクトル検出枠から検出される被写体ベクトルから算出される被写体の角速度情報に基づいて、シフトレンズ104を駆動してもよい。あるいは、撮像装置は、被写体ベクトルに対応する被写体の領域のうち、ユーザ操作または流し撮りの芯として予め登録された被写体の部位に関する情報に基づいて選択される領域を、流し撮りの芯としてもよい。
図4の説明に戻る。S313において、カメラマイコン141が、被写体の種類が第1の種類であるかを判断する。この例では、カメラマイコン141は、被写体の種類がフォーミュラーカーであるかを判断する。被写体の種類がフォーミュラーカーである場合は、処理がS314に進む。被写体の種類がフォーミュラーカーでなく、第2の種類(例えばツーリングカー)である場合は、処理がS315に進む。
S314の処理について説明する。一般に、フォーミュラーカーのテールランプの位置は車体下側である。したがって、S314において、カメラマイコン141は、S312で算出された被写体の重心点の垂直成分に対して重みづけを行って、重みづけ前の重心点を垂直方向下側(下方向)に移動させる。カメラマイコン141は、例えば、重心点と特徴領域の下端の、垂直成分の差分の平均値を求める。そして、カメラマイコン141は、求めた平均値を重心点の垂直成分から減算することで、重心点を下方向へ移動させる。なお、重みづけの方法は、上記の方法に限定されない。
次に、S315乃至S318において、カメラマイコン141およびレンズマイコン112が、流し撮りの芯の動きベクトルに基づいて決定される被写体の角速度情報に基づいてシフトレンズ104を駆動して被写体ブレを補正する制御手段として機能する。
まず、S315において、カメラマイコン141が、被写体の角速度を算出する。例えば、被写体の種類がフォーミュラーカーであって、S314で重心点の重みづけがされた場合は、以下のようにして被写体の角速度が算出される。カメラマイコン141は、重みづけによって垂直方向下側に移動した重心点の近傍に配置された動きベクトル検出枠により検出される動きベクトルに基づいて、被写体の角速度を算出する。つまり、カメラマイコン141は、重心点の重みづけによって得られる点の近傍の領域を流し撮りの芯として決定する第2の決定手段として機能し、当該流し撮りの芯の動きベクトルに基づいて、被写体の角速度を算出する。具体的には、カメラマイコン141は、焦点距離、フレームレート、画素ピッチを用いて、動きベクトルに係るベクトル値を画素単位から角速度単位へ変換し、被写体の角速度として算出する。また、カメラマイコン141は、被写体の加減速も加味して補正できるようにするために、被写体の角加速度を被写体の角速度の差分として算出する。
まず、S315において、カメラマイコン141が、被写体の角速度を算出する。例えば、被写体の種類がフォーミュラーカーであって、S314で重心点の重みづけがされた場合は、以下のようにして被写体の角速度が算出される。カメラマイコン141は、重みづけによって垂直方向下側に移動した重心点の近傍に配置された動きベクトル検出枠により検出される動きベクトルに基づいて、被写体の角速度を算出する。つまり、カメラマイコン141は、重心点の重みづけによって得られる点の近傍の領域を流し撮りの芯として決定する第2の決定手段として機能し、当該流し撮りの芯の動きベクトルに基づいて、被写体の角速度を算出する。具体的には、カメラマイコン141は、焦点距離、フレームレート、画素ピッチを用いて、動きベクトルに係るベクトル値を画素単位から角速度単位へ変換し、被写体の角速度として算出する。また、カメラマイコン141は、被写体の加減速も加味して補正できるようにするために、被写体の角加速度を被写体の角速度の差分として算出する。
被写体の種類がツーリングカーである場合(S313でNOの場合)は、カメラマイコン141は、S312で算出された重心点の近傍の領域を流し撮りの芯として決定する。前述した図9に示す例では、重心点705の近傍の領域が流し撮りの芯とされる。例えば、図8(A)中に示すテールランプ602、あるいはテールランプ602内の所定の領域が流し撮りの芯とされる。そして、カメラマイコン141は、流し撮の芯の領域に配置された動きベクトル検出枠704により検出される動きベクトルに基づいて、被写体の角速度を算出する。
次に、S316において、カメラマイコン141が、撮影者がレリーズ釦を押下することによる、露光の開始指示があったかを判断する。露光の開始指示がない場合は、処理が図3のS301に戻り、次のフレームに関する処理が行われる。露光の開始指示があった場合は、処理がS317に進む。
S317において、カメラマイコン141が、S315で算出した被写体の角速度と角加速度をフレーム毎にレンズマイコン112に送信する。レンズマイコン112は、受信した被写体の角速度と角加速度に基づいて、露光期間中における被写体の角速度を算出する。撮影者がレリーズ釦を押下してから露光が開始されるまでのレリーズタイムラグを考慮した被写体ブレの補正を可能とするためである。
次に、S318において、レンズマイコン112が、S317で算出した被写体の角速度に基づいて、シフトレンズ104を駆動させる。これにより、被写体ブレが補正される。続いて、S319において、カメラマイコン141が、所定の露光時間が経過したかを判断する。露光時間が経過した場合は、処理を終了する。そして、現像完了後、次のフレームから制御が開始される。露光時間が経過していない場合は、処理がS317に戻る。これにより、露光時間が経過するまでシフトレンズ104が駆動し続ける。
次に、S321における処理について説明する。角度θが0より大きくないこと(図3のS305でNo)は、被写体が撮影者の正面を通過していない、つまり被写体が撮影者に向かって近づいている構図であることを示す。この構図では、被写体の前面が捉えられており、被写体の検出精度が高くなる。したがって、S321において、カメラマイコン141は、合焦枠の近傍の領域(焦点検出領域)を流し撮りの芯とし、合焦枠に沿って動きベクトル検出枠を配置する。
次に、S322において、カメラマイコン141が、S321で配置した動きベクトル検出枠により得られる動きベクトルから、S311と同様にヒストグラムを用いて被写体ベクトルを検出する。カメラマイコン141は、被写体ベクトルが検出できたかを判断する。被写体ベクトルが検出できなかった場合は、処理が図3のS301に戻り、次のフレームに関する処理が行われる。被写体ベクトルが検出できた場合は、処理がS323に進む。
S323において、カメラマイコン141が、S322で検出された被写体ベクトルを取得する。そして、処理がS315に進む。S315において、カメラマイコン141は、S323で取得された被写体ベクトルに基づいて、被写体の角速度と角加速度を算出する。そして、前述したS316乃至S318の処理によって、焦点検出領域から検出された被写体ベクトルに基づいて決定される被写体の角速度情報に基づいて、シフトレンズ104が駆動される。
本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、図1に示す撮像装置は、レフレックスミラーが存在しない、所謂ミラーレスカメラを想定しているが、本発明は、一眼レフカメラにも適用が可能である。一眼レフカメラでは、ファインダー撮影時は、動きベクトル検出部145に測光センサで得た映像信号を入力すれば、ミラーレスカメラと同等の制御が可能である。
(その他の実施形態)
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における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。
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における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。
100 交換レンズ
130 カメラ本体
112 レンズマイコン
141 カメラマイコン
130 カメラ本体
112 レンズマイコン
141 カメラマイコン
Claims (19)
- 異なる画像間の動きを動きベクトルとして検出する検出手段と、
被写体と撮像装置の成す角度を取得する取得手段と、
前記取得された角度の大きさに応じて、前記被写体の特徴領域を決定する第1の決定手段と、
前記特徴領域に関する前記被写体の動きベクトルに基づいて、被写体に係る像ブレの補正の基準領域を決定する第2の決定手段と、を有する
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記第1の決定手段は、前記取得された角度の解析結果が、前記被写体が前記撮像装置の正面を通過したことを示す場合に、前記特徴領域を決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第1の決定手段は、前記取得された角度の大きさと前記角度の符号が、前記被写体が前記撮像装置の正面を通過したことを示す場合に、前記特徴領域を決定する
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 前記第1の決定手段は、前記取得された角度に基づき算出される角加速度の大きさと前記角加速度の符号が、前記被写体が前記撮像装置の正面を通過したことを示す場合に、前記特徴領域を決定する
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 前記第1の決定手段は、前記被写体に対応する領域の大きさに関する情報と、前記被写体の進行方向に関する情報に基づいて、前記特徴領域を決定する
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記第1の決定手段は、前記取得された角度が閾値未満である場合は、ユーザの操作、または予め記憶手段に記憶された前記基準領域の登録情報に基づく領域の選択に応じて、前記特徴領域を決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記特徴領域を選択可能に表示する表示手段を有する
ことを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。 - 前記被写体に対応する領域の大きさは、前記被写体に対応する領域の大きさに関する情報に含まれる学習済みデータに基づく被写体の種類と部位の検出結果と、撮像手段の画素サイズとに基づいて決定される
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 - 前記被写体に対応する領域の大きさは、前記被写体に対応する領域の大きさに関する情報に含まれる焦点検出領域における被写界深度を基準に決定される合焦枠に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 - 前記被写体は、少なくとも車両、船舶、飛行体のうちのいずれかの移動体である
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記第2の決定手段は、前記特徴領域に関する前記被写体の動きベクトルに基づいて、前記被写体の重心点を算出し、前記算出した被写体の重心点に基づいて、前記基準領域を決定する
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記第2の決定手段は、前記被写体の種類が第1の種類である場合は、前記重心点を重み付けして得られる点の近傍の領域を前記基準領域として決定し、前記被写体の種類が第2の種類である場合は、前記重心点の近傍の領域を前記基準領域として決定する
ことを特徴とする請求項11に記載の撮像装置。 - 前記第2の決定手段は、前記被写体の種類がフォーミュラーカーである場合は、前記重心点の垂直方向下側の点の近傍の領域を前記基準領域として決定し、前記被写体の種類がツーリングカーである場合は、前記重心点の近傍の領域を前記基準領域として決定する
ことを特徴とする請求項12に記載の撮像装置。 - 前記第2の決定手段は、前記被写体に対応する領域の大きさが所定の範囲内でない場合は、前記被写体の重心点を算出しない
ことを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記取得手段は、前記被写体の、被写体速度と、被写体距離と、2点間における移動時間とに基づいて、前記被写体と前記撮像装置の成す角度を取得する
ことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記取得手段は、前記被写体の動きベクトルと焦点距離とに基づいて、前記被写体と前記撮像装置の成す角度を取得する
ことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記基準領域の動きベクトルに基づいて決定される前記被写体の角速度情報に基づいて補正手段を駆動して、前記被写体に係る像ブレを補正する制御手段を有する
ことを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記取得された角度の解析結果が、前記被写体が前記撮像装置の正面を通過したことを示さない場合、前記制御手段は、焦点検出領域の動きベクトルに基づいて決定される前記被写体の角速度情報に基づいて、前記補正手段を駆動して、前記被写体に係る像ブレを補正する
ことを特徴とする請求項17に記載の撮像装置。 - 撮像装置の制御方法であって、
被写体と前記撮像装置の成す角度を取得する取得工程と、
前記取得された角度の大きさに応じて、前記被写体の特徴領域を決定する第1の決定工程と、
複数の画像間の動きに基づいて得られる、前記特徴領域に関する前記被写体の動きベクトルに基づいて、被写体に係る像ブレの補正の基準領域を決定する第2の決定工程と、を有する
ことを特徴とする制御方法。
Priority Applications (2)
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