JP4499537B2 - 電子カメラ - Google Patents

Description

本発明は電子カメラに関し、特に撮影によって得られた画像データと共にステレオ音声情報を記録できる電子カメラに関する。

デジタルカメラは、アスペクト比（縦横比率）が異なっているために、撮影者がカメラを９０度傾けた状態で撮影することが多々ある。しかし画像モニタ時においては、９０度傾いた画像が表示されてしまうのは好ましくない。このため、特許文献１の手法では、撮像時に角度センサを用いて検出したカメラの回転角度情報を記録できるようにし、画像モニタ時には記録されている回転角度情報に基いてカメラの傾きによる画像の回転を補正してモニタ上に再生表示するようにしている。しかしながら、この特許文献１では、ステレオ音声の記録については考慮されていない。

一般的なビデオカメラにおいてステレオ音声を記録する際には、２つのマイクロホン（以下、マイク）を一定角度に設置し、それぞれのマイクの集音方向によりステレオ感を生み出している。しかしながら、このようなビデオカメラにおいては、撮影者のビデオカメラの持ち方を制限しなければ正しいステレオ音声を得ることができないものが多い。また、複数のマイクを用いて立体的な音声記録を行うことが可能な機器でも、撮影者のビデオカメラの持ち方を制限することに関しては同様である。

例えば、２つのマイクを用いてステレオの録音を行う場合に、カメラを９０度水平方向から回転させてしまうと、本来左右方向からの音声が入力されるはずの２つのマイクには上下方向からの音声が入力されてしまい、誤ったステレオ音声が記録されてしまう。

そこで、特許文献２では、回転軸とおもりとによる物理的な機構を用いて、ステレオマイクの水平を常に維持するようにすることで、正常なステレオ音声を記録できるようにしている。
特開平７−２３２８０号公報 特開平８−４６８４１号公報

しかしながら、特許文献２の手法は、物理的な機構を用いて正常なステレオ音声を記録するようにしているので、装置の小型化には不向きである。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、物理的な機構を使用せずに、かつ撮影者の持ち方を制限することもなしに正しいステレオ音声を記録することができる電子カメラを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様による電子カメラは、被写体像を入射させる撮像レンズと、上記撮像レンズを介して入射した被写体像に基づいて画像データを取得する撮像手段と、上記撮像レンズの光軸に対する回転角を検出するセンサ手段と、ステレオ音声を記録するために複数方向からの音声を入力してそれぞれ音声信号を取得する複数の集音手段と、上記センサ手段で検出された回転角に基づいて、上記複数の集音手段で取得された複数方向からの音声信号を信号処理してステレオ音声データを取得する音声処理手段と、上記撮像手段で取得された画像データと上記音声処理手段で取得されたステレオ音声データとを少なくとも記録する記録手段とを具備し、上記音声処理手段による信号処理は、上記複数の集音手段で取得された複数方向からの音声信号を上記センサ手段で検出された回転角に対応する割合で合成する処理と、上記合成する処理により得られた音声信号に対するゲインを上記センサ手段で検出された回転角に対応する値に調整することにより、上記複数の集音手段で取得された複数方向からの音声信号のステレオ音声感を強調する処理とからなることを特徴とする。

この第１の態様によれば、音声記録時に撮像レンズの光軸に対する回転角に応じて音声の信号処理を行うので、正しいステレオ音声を記録することができる。

本発明によれば、物理的な機構を使用せずに、かつ撮影者の持ち方を制限することもなしに正しいステレオ音声を記録することができる電子カメラを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電子カメラのブロック構成を示す図である。ここで、この電子カメラは画像と共に立体音声（ステレオ音声）も記録することができるものである。
図１において、撮像レンズ１は被写体像を撮像素子２に入射させる。撮像素子２は、被写体像を光電変換して画像信号を取得し、取得した画像信号を色成分毎に出力する。撮像素子２から出力される信号を取り出す駆動制御は撮像回路３が行う。即ち、撮像回路３は撮像素子２の各色成分信号の出力タイミングや出力レベルなどを制御する。Ａ/Ｄ変換回路４は撮像回路３を介して撮像素子２から出力された各色成分毎の画像信号をデジタルデータに変換してシステムコントローラ２７へ出力する。モータ駆動回路５は撮像レンズ１のズーム駆動やフォーカス駆動を行うためのモータを駆動する。

不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）６はシステムコントローラ２７の処理に必要なプログラムデータを格納している。

システムコントローラ（ＡＳＩＣ）２７は、Ａ/Ｄ変換回路４から入力されたデジタルの画像信号に対してホワイトバランス（ＷＢ）処理などの画像処理を施して所定フォーマットの画像データを生成し、この生成した画像データをＳＤＲＡＭ２６に格納する。圧縮/伸長回路１０は、ＳＤＲＡＭ２６に格納された画像データを圧縮し、この結果得られた圧縮画像データをドライブコントローラ７及びメディアドライブ８を介して記録装置９に転送して保存する。また、圧縮/伸長回路１０は、画像再生時には、記録装置９に保存された画像データを伸長する。ここで、記録装置９としてはモータ駆動を伴うテープ媒体や、着脱可能な半導体メモリ、ハードディスク装置などが考えられる。

集音手段としての右側マイクロホン（以下、マイクＲ）１８、左側マイクロホン（以下、マイクＬ）１９は本電子カメラ外部に露出配置されており、外部から入力された音声を音声信号に変換してマイクアンプ２０、２１に出力する。マイクアンプ２０、２１はマイクＲ１８、Ｌ１９で得られた音声信号をそれぞれ増幅して、Ａ/Ｄ変換回路２２、２３に出力する。Ａ/Ｄ変換回路２２、２３はそれぞれ入力された音声信号をデジタルの音声データに変換して音声処理回路１７に出力する。音声処理回路１７はシステムコントローラ２７の制御に従って音声データの信号処理方法を適時変更しながら（詳細は後述する）、得られた結果を音声入出力制御回路１３に送信する。音声入出力制御回路１３は、音声処理回路１７から入力された音声データをシステムコントローラ２７に送信する。

センサ手段としての角度センサ２４は、撮像レンズ１の光軸に対する回転角を検出し、検出した回転角を角度センサＩ/Ｆ２５を介してシステムコントローラ２７に出力する。システムコントローラ２７は、この回転角に応じて音声処理回路１７における音声データの処理方法を設定する。ここで、角度センサ２４は、例えばマグネットとホール素子とを用いたセンサやＭＥＭＳ素子を用いたセンサなどの周知のセンサを用いればよい。

また、システムコントローラ２７は、動画撮影時において、音声データをＳＤＲＡＭ２６に一時的に格納しておき、音声データと画像データとの同期をとりながら順次、記録装置９に記録させる。また、静止画撮影時の音声記録をする場合でも、システムコントローラ２７は音声データをＳＤＲＡＭ２６に一時的に格納した後、記録装置９に記録させる。

画像表示部１２は画像を表示する為の表示ディスプレイ装置である。例えば、動画再生時では、システムコントローラ２７は、記録装置９に記録された動画像データ及び音声データをＳＤＲＡＭ２６に展開し、その後、動画像データを表示制御回路１１に送る。表示制御回路１１は、音声データと同期をとりながら動画像を画像表示部１２に表示させる。

スピーカ１６は再生時に音声データを出力するための音声デバイスである。音声再生時において、システムコントローラ２７は、ＳＤＲＡＭ２６に展開した音声データを音声入出力制御回路１３に送る。音声入出力制御回路１３は、音声データをＤ/Ａ変換回路１４に送る。Ｄ/Ａ変換回路１４は、入力された音声データをアナログの音声信号に変換してスピーカアンプ１５に送る。スピーカアンプ１５は、入力された音声信号を増幅してスピーカ１６に送る。スピーカ１６は入力された音声信号に基づいて音声を再生する。

ここで、図１の電子カメラにおいては、ステレオ音声として記録された音声もモノラル音声として再生される。図１の電子カメラにおいてステレオ音声を再生する場合には、Ｄ/Ａ変換回路１４、スピーカアンプ１５、及びスピーカ１６がもう１組必要である。

また、システムコントローラ２７には、操作部３１が接続されている。この操作部３１には撮影開始を指示するためのレリーズボタン、電子カメラの電源のオンオフを行うための電源ボタン、録音の終了を指示するためのボタン、各種モード設定を行うためのモードボタン等が含まれる。撮影者によって操作部３１が操作された場合には、その情報がシステムコントローラ２７に送られる。なお、この操作部３１の情報などを画像表示部１２に表示させるようにしてもよい。

電源部２９はシステムコントローラ２７の指示に従って図１に示す各ブロックヘの電源供給を制御する。カメラ電池３０は電源部２９へ電力を供給する。電源モニタ２８は、電圧値などの監視を行うことでカメラ電池３０の残量を検知する。

図２（ａ）〜図２（ｄ）は、図１の電子カメラの外観図である。ここで図２（ａ）〜図２（ｄ）において示されている角度θは、撮像レンズの光軸に対する回転角を示している。

図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、電子カメラの構え方によって回転角θが変化すると、それに応じてマイクＲ１８、マイクＬ１９の位置関係も変化する。本一実施形態では、角度センサ２４により回転角θを検出することにより、電子カメラの構え方によってマイクＲ１８、マイクＬ１９の位置関係が変化した場合でも誤ったステレオ音声が記録されないようにする。

図３は、本一実施形態における音声処理回路の内部構成を示す図である。図３の音声処理回路は、回転角θを基にマイクＬ１９から入力される音声信号L-in３０１とマイクＲ１８から入力される音声信号R-in３０２とを合成する合成回路３０４及び３０５と、ステレオ感を強調する為のステレオ感強調回路とから構成される。ステレオ感強調回路は、低周波雑音成分を除去するフィルタ３０７及びゲイン調整を行うゲイン調整回路３０８等で構成されている。

図３の合成回路３０４はマイクＬ１９から入力される音声信号L-in３０１とマイクＲ１８から入力される音声信号R-in３０２とを、
La=L-in×(1+cos(θ))/2+R-in×(1+cos(θ+180°))/2 （式１）
の式に応じて合成し、得られた結果を差分演算回路３０６及び差分演算回路３０９に出力する。ここで、回転角θはシステムコントローラ２７から入力されるものである。

同様に、合成回路３０５はマイクＬ１９から入力される音声信号L-in３０１とマイクＲ１８から入力される音声信号R-in３０２とを、
Ra=R-in×(1+cos(θ))/2+L-in×(1+cos(θ+180°))/2 （式２）
の式に応じて合成し、得られた結果を差分演算回路３０６及び加算演算回路３１０に出力する。

例えば、θ＝０°の場合には、図２（ａ）に示すようにマイクＲ１８、マイクＬ１９が本来の再生系と同じ配置状態である。したがって、合成回路３０４及び３０５は音声信号L-in３０１と音声信号R-in３０２とがそのまま出力されるように、音声信号L-in３０１と音声信号R-in３０２とを合成して出力する。

また、θ＝９０°、２７０°の場合には、合成回路３０４及び３０５は、それぞれの出力が同じになるように音声信号L-in３０１と音声信号R-in３０２を合成して出力する。

また、θ＝１８０°の場合には、図２（ｃ）に示すようにマイクＲ１８、マイクＬ１９の配置が左右逆になるので、合成回路３０４及び３０５は、それぞれの出力が入れ替わるように音声信号L-in３０１と音声信号R-in３０２とを合成して出力する。

差分演算回路３０６は、合成回路３０５の出力Raから合成回路３０４の出力Laを減算してフィルタ３０７に出力する。フィルタ３０７はハイパスフィルタ（High Pass Filter）で構成されており、ステレオ感を強調する周波数帯域を制限し、その結果をゲイン調整回路３０８に出力する。このフィルタ３０７を用いて低音域成分を除去することにより、風雑音等によるランダムノイズの発生を抑制できる。

ゲイン調整回路３０８は、回転角θに応じたステレオ感強調を行って、その結果を差分演算回路３０９及び加算演算回路３１０に出力する。差分演算回路３０９は、合成回路３０４の出力Laからゲイン調整回路３０８の出力を減算して出力する。また、加算演算回路３１０は合成回路３０４の出力Laにゲイン調整回路３０８の出力を加算して出力する。これにより左右の音の違いが強調される。

このような構成により、最終的な左側出力L-out、右側出力R-outはそれぞれ、

となる。ここで、（式３）及び（式４）のＨＰＦはＨＰＦによって低周波成分を除去することを意味し、gainはゲイン調整回路３０８の増幅率を示す。ＨＰＦによってどの程度の周波数成分まで除去するのかやゲイン調整回路３０８の増幅率はシステムコントローラ２７によって設定される。

図３との比較のために図７に従来例の音声処理回路の構成を示す。この図７の回路では回転角を考慮できないので、例えば、図２（ｂ）のように電子カメラを９０°回転させてしまうと上下方向のステレオ感を強調してしまう。

図４は、本発明の一実施形態に係る電子カメラの静止画及び音声記録処理について説明するためのフローチャートである。

ステップＳ１では、操作部３１に含まれる電源ボタンが押されたか否かが判定される。ステップＳ１において電源ボタンが押されていない間は低消費電力動作が行われる。一方、ステップＳ１において電源ボタンが押された場合には、ステップＳ２においてカメラ電池３０の残量が有るか否か、即ち電池電圧が規定の閾値以上であるか否かが判定される。ステップＳ２においてカメラ電池３０の残量がなければステップＳ１に戻る。

一方、ステップ２において、カメラ電池３０の残量があればステップＳ３に遷移する。ステップＳ３では、初期化処理が行われる。この初期化処理においては、撮像レンズ１のセットアップ処理や、撮像回路３の初期化処理、音声処理回路１７の初期化処理、記録装置９のマウント処理などが行われる。また、撮像回路３からの出力画像が画像表示部１２を介して表示される。

ステップＳ４では、静止画撮影を開始するか、即ち操作部３１に含まれるレリーズボタンからの静止画撮影開始のトリガが検出されたか否かが判定される。ステップＳ４において静止画撮影開始のトリガが検出されなかった場合にはステップＳ５に遷移する。ステップＳ５では、電源ボタンがオフされたか否かが判定され、電源ボタンがオフされたことが検出された場合にはステップＳ１に戻る。一方、電源ボタンがオフされたことが検出されなければステップＳ４に戻る。

また、ステップＳ４において静止画撮影開始のトリガが検出された場合にはステップＳ６に遷移して静止画撮影が行われる。この静止画撮影においては静止画用の露出制御（ＡＥ）が行われ、これによって撮像素子２を介して撮像回路３で得られた画像データがシステムコントローラ２７で処理された後、記録装置９に記録される。

静止画撮影終了後、ステップＳ７では、角度センサ２４の電源がオンされて角度センサ２４による角度検出が開始される。ステップＳ８では、現在のモードが撮影後に音声も記録する録音モードに設定されているか否かが判定される。現在のモードが録音モードである場合にはステップＳ９へ遷移する。一方、現在のモードが録音モードでない通常の静止画撮影モードの場合にはステップＳ１５に遷移する。

ステップＳ９では、録音の為の音声処理回路１７の設定が行われる。ステップＳ１０では、一時記憶領域であるＳＤＲＡＭ２６に音声データが取り込まれ始める。ステップＳ１１では、角度センサ２４の出力結果から回転角が算出される。ステップＳ１２では、ステップＳ１１で検出された回転角の変化に応じて、音声処理回路１７において音声信号の合成処理及びステレオ感強調処理が行われる。

ステップＳ１３では、録音の終了ボタンが押されたか否かが判定される。録音の終了ボタンが押されていない場合にはステップＳ１１に戻り、録音が継続される。

一方、ステップＳ１３において録音の終了ボタンが押された場合にはステップＳ１４に遷移する。ステップＳ１４では、録音データが一時記憶領域から記録装置９に転送されて記録される。その後、ステップＳ１５では角度センサ２４の検出動作の停止処理が行われる。

ステップＳ１６では、静止画記録処理として静止画データの付帯情報（Ｅｘｉｆ情報など）に撮影直後の回転角情報が記録される。なお、この回転角情報は録音が行われていなくとも記録される。これは、後の静止画再生のための処理である。

図５は、本発明の一実施形態に係る電子カメラの動画記録処理について説明するためのフローチャートである。
ステップＳ２１では、操作部３１に含まれる電源ボタンが押されたか否かが判定される。ステップＳ２１において電源ボタンが押されていない間は低消費電力動作が行われる。一方、ステップＳ２１において電源ボタンが押された場合には、ステップＳ２２においてカメラ電池３０の残量が有るか否か、即ち電池電圧が規定の閾値以上であるか否かが判定される。電池残量がなければステップＳ２１に戻る。

一方、ステップ２２において、カメラ電池３０の残量があればステップＳ２３に遷移する。ステップＳ２３では、初期化処理が行われる。この初期化処理においては、撮像レンズ１のセットアップ処理や、撮像回路３の初期化処理、音声処理回路１７の初期化処理、記録装置９のマウント処理などが行われる。また、撮像回路３の出力画像が画像表示部１２に出力されて画像表示が行われる。

ステップＳ２４では、撮影を開始するか、即ち操作部３１に含まれるレリーズボタンからの動画撮影開始のトリガが検出されたか否かが判定される。ステップＳ２４において動画撮影開始のトリガが検出されなかった場合にはステップＳ２５に遷移する。ステップＳ２５では、電源ボタンがオフされたか否かが判定され、電源ボタンがオフされたことが検出された場合にはステップＳ２１に戻る。一方、電源ボタンがオフされたことが検出されなければステップＳ２４に戻る。

また、ステップＳ２４において動画撮影開始のトリガが検出された場合にはステップＳ２６に遷移して動画撮影が開始される。ステップＳ２７では、角度センサ２４の電源がオンされて角度センサ２４による角度検出が開始される。ステップＳ２８では、角度センサ２４の出力結果から回転角が算出される。

ステップＳ２９では、録音の為の音声処理回路１７の設定が行われる。ステップＳ３０では、動画用のホワイトバランス処理（ＷＢ）及び露出処理（ＡＥ）が行われる。ステップＳ３１では、音声データと動画像データとを同期させて記録装置９に記録させる処理が行われる。

ステップＳ３２では、撮影を終了するか否かが判定される。撮影を終了しない場合には、ステップＳ２８に戻る。一方、撮影を終了する場合には、ステップＳ３３において角度センサ２４の検出動作が停止される。その後、ステップＳ３４において、動画データのヘッダ情報に撮影時の回転角情報などの動画撮影情報が記録される。

以上説明したように、本一実施形態によれば、音声記録時の水平軸に対するマイクの回転角を検出し、その回転角に基づいた音声信号処理を行うので、誤ったステレオ音声が記録されることがない。その結果、物理的な機構を用いることなく、また撮影者のビデオカメラの持ち方を制限することもなく、立体的な音声記録処理を行うことが可能である。

なお、本一実施形態の音声処理回路では、回転角が９０°又は２７０°の場合にはステレオ感を強調せず、０°又は１８０°の場合にステレオ感の強調を最大とするようにしているが、図６に示すようにマイクを２つ（マイク３２、３３）よりも多く設置するようにすれば、回転角が９０°や２７０°の場合にもステレオ感を強調することができる。また、２つのマイクを水平に配置せずに、予め水平軸から所定角度傾けて配置するようにし、その角度分だけ（式１）〜（式４）の角度を補正するようにしておいても良い。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の一実施形態に係る電子カメラのブロック構成について示す図である。 電子カメラの外観図である。 音声処理回路の内部構成について説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る電子カメラの静止画及び音声記録処理について説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る電子カメラの動画記録処理について説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態の変形例について説明するための図である。 従来の音声処理回路の内部構成について示す図である。

符号の説明

１…撮像レンズ、２…撮像素子、３…撮像回路、４，２２，２３…Ａ/Ｄ変換回路、５…モータ駆動回路、６…不揮発性メモリ、７…ドライブコントローラ、８…メディアドライブ、９…記録装置、１０…圧縮/伸長回路、１１…表示制御回路、１２…画像表示部、１３…音声入出力制御回路、１４…Ｄ/Ａ変換回路、１５…スピーカアンプ、１６…スピーカ、１７…音声処理回路、１８…右側マイクロホン（マイクＲ）、１９…左側マイクロホン（マイクＬ）、２０，２１…マイクアンプ、２４…角度センサ、２５…角度センサＩ/Ｆ、２６…ＳＤＲＡＭ、２７…システムコントローラ、２８…電源モニタ、２９…電源部、３０…カメラ電池、３１…操作部、３０４，３０５…合成回路、３０６，３０９…差分演算回路、３０７…フィルタ、３０８…ゲイン調整回路、３１０…加算演算回路

Claims (3)

1. 被写体像を入射させる撮像レンズと、
   上記撮像レンズを介して入射した被写体像に基づいて画像データを取得する撮像手段と、
   上記撮像レンズの光軸に対する回転角を検出するセンサ手段と、
   ステレオ音声を記録するために複数方向からの音声を入力してそれぞれ音声信号を取得する複数の集音手段と、
   上記センサ手段で検出された回転角に基づいて、上記複数の集音手段で取得された複数方向からの音声信号を信号処理してステレオ音声データを取得する音声処理手段と、
   上記撮像手段で取得された画像データと上記音声処理手段で取得されたステレオ音声データとを少なくとも記録する記録手段と、
   を具備し、
   上記音声処理手段による信号処理は、
   上記複数の集音手段で取得された複数方向からの音声信号を上記センサ手段で検出された回転角に対応する割合で合成する処理と、
   上記合成する処理により得られた音声信号に対するゲインを上記センサ手段で検出された回転角に対応する値に調整することにより、上記複数の集音手段で取得された複数方向からの音声信号のステレオ音声感を強調する処理と、
   からなることを特徴とする電子カメラ。
2. 上記撮像手段で取得される画像データは、動画像データであることを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
3. 上記撮像手段で取得される画像データは、静止画像データであり、
   上記記録手段は、上記センサ手段で検出された回転角を更に記録することを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。

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