JP5112235B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種カメラなどの撮像装置に関するもので、撮影時の角度データに基づいた任意の角度で撮影することを特徴とするものである。

カメラなどの撮像装置において、例えば、構図が気に入っていてもピント合わせを失敗し、満足な画像を得ることができないことがある。また、気に入った構図で撮影しても、手ぶれによって満足な画像が撮影されていなかったことが撮影後にわかることがある。このような場合に、同じ構図で再度撮影したいと思うことがあるが、次に同じ構図でとるのは難しい。また、一度撮影した後に同じ構図で撮影することをサポートするカメラは存在せず、かかる技術を開示した技術文献も見たことがない。

本願発明に関連のある技術を記載した文献として特許文献１がある。特許文献１には、角度検出手段を使用し、出力情報である傾斜量が所定値以内であるか否かを制御手段により判断させ、所定値以内であると判断すると、カメラの姿勢が水平であると判断して水平検出信号を出力し、この信号に基づきシャッターパルスを得てシャッターを駆動し、水平方向の姿勢による画像を得るようにしたカメラが記載されている。

特開２００６−１３３７０３号公報

特許文献１記載のカメラは、カメラがある定められた姿勢すなわち水平の姿勢にあるときシャッターを作動させて撮影するものである。したがって、カメラの任意の姿勢で撮影するものではないから、前に撮影した構図と同じ構図で撮影することはできない。
前に撮影した画像のデータから角度情報を抽出し、抽出した角度と同じ角度で撮影することができれば、次も同様の構図で撮影することが可能となる。
なお、従来のカメラでは、画像に付加した情報を、再生時のみにしか使用しておらず、撮影には使用していない。

本発明は、以上述べたような従来技術に鑑みてなされたもので、前に撮影した画像のデータから角度情報を抽出し、抽出した角度と同じ角度で撮影することを可能にすることにより、例えば、ピント合わせに失敗し、あるいは手ぶれによって満足な画像を撮影することができなかったとしても、同じ構図で再度撮影することを可能にし、あるいはこれをサポートする撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、光学像を電子的画像情報に変換する撮像素子と、この撮像素子を介して画像情報を取得する撮像処理手段と、少なくとも撮影モードと再生モードを設定可能なモード設定手段と、撮像装置の傾き角度を検出する角度検出手段を有する撮像装置において、モード設定手段によって設定されているモードにより角度検出手段の測定精度を変更することを最も主要な特徴とする。

例えば、構図が気に入っていても、ピント合わせを失敗し、あるいは、手振れを起こして、意図したとおりの画像を得ることができなかった場合、次に同じ構図で撮影するのは難しい。本発明によれば、その撮影した画像のデータから角度情報を抽出することで、次も同様の構図で撮影することが可能となる。しかも、時間が経過しても以前撮影した画像と同じ角度で撮影することが可能となる。

以下、図を参照しながら、本発明にかかる撮像装置の実施例としてのカメラの例につき説明する。なお、各図において、同じ部材や同じ処理に関しては、極力、同じ符号を付けている。
まず、カメラに装着されている各機能部品について説明する。図１乃至図３において、カメラ本体の正面中央付近にはレンズ鏡胴ユニット４が組み込まれ、カメラ本体の正面上部にはストロボ発光部１、測距ユニット２、光学ファインダ３が組み込まれている。カメラ本体の上面には、レリーズスイッチＳＷ１、第１ジョグダイヤルＳＷ３、モードダイヤルＳＷ２が組み込まれている。

カメラ本体の背面側には、ＬＣＤモニタ５、第２ジョグダイヤルＳＷ４、ズームスイッチ［ＴＥＬＥ］ＳＷ５、ズームスイッチ［ＷＩＤＥ］ＳＷ６、上方向指示スイッチＳＷ７、右方向指示スイッチＳＷ８、ＯＫスイッチＳＷ９、左指示スイッチＳＷ１０、マクロスイッチを兼ねた下方向指示スイッチＳＷ１１、ディスプレイスイッチＳＷ１２、削除スイッチＳＷ１３、メニュースイッチＳＷ１４、電源スイッチＳＷ１５がそれぞれ組み込まれている。また、光学ファインダ３の接眼部がカメラ本体の背面側に配置されている。本明細書では、上記各種スイッチＳＷ１〜ＳＷ１５を一括して「操作キーユニット」という場合がある。

次に、上記カメラ内部の制御系等の構成例を、図４を参照しながら説明する。以後の説明において、中央演算処理ユニットを「ＣＰＵ」、液晶表示素子を「ＬＣＤ」、電荷結合素子からなる撮像素子を「ＣＣＤ」という。図４に示す制御系統の構成からわかるように、この実施例にかかるカメラはデジタルスチルカメラである。図４において、ＣＣＤ１０１は、光学画像を光電変換するための固体撮像素子である。Ｆ／Ｅ（フロントエンド）−ＩＣ１０２は、画像ノイズ除去用相関二重サンプリングを行うＣＤＳ１０２−１、利得調整を行うＡＧＣ１０２−２、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１０２−３、および、後述のデジタルスチルカメラプロセッサ１０４に含まれるＣＣＤ１制御ブロック１０４−１から垂直同期信号ＶＤ、水平同期信号ＨＤが供給され、ＣＰＵブロック１０４−３によって制御されて、上記ＣＣＤ１０１とＦ／Ｅ−ＩＣ１０２の駆動タイミング信号を発生するＴＧ（タイミングジェネレータ）１０２−４を有している。

図４に示す鏡胴ユニット４は、図１乃至図３とともに説明したように、カメラ本体の前面に組み込まれている。図４において、鏡胴ユニット４は、被写体の光学画像を取り込むズームレンズ４−１ａ、ズーム駆動モータ４−１ｂからなるズーム光学系４−１と、フォーカスレンズ４−２ａ、フォーカス駆動モータ４−２ｂからなるフォーカス光学系４−２と、絞り４−３ａ、絞り駆動モータ４−３ｂからなる絞りユニット４−３と、メカシャッタ４−４ａ、メカシャッタ駆動モータ４−４ｂからなるメカシャッタユニット４−４と、上記各モータを駆動するモータドライバ４−５を有する。

デジタルスチルカメラプロセッサ１０４は、ＣＣＤ１０１から入力されＦ／Ｅ―ＩＣ１０２から出力されるデータにホワイトバランス設定やガンマ設定を行う。また、前述したように、垂直同期信号ＶＤ、水平同期信号ＨＤを供給するＣＣＤ１制御ブロック１０４−１、フィルタリング処理により輝度データ・色差データへの変換を行うＣＣＤ２制御ブロック１０４−２、前述した装置各部の動作を制御するＣＰＵブロック１０４−３、前述した制御に必要なデータ等を一時的に保存するローカルＳＲＡＭ１０４−４、パソコンなどの外部機器とＵＳＢ通信を行うＵＳＢブロック１０４−５、パソコンなどの外部機器とシリアル通信を行うシリアルブロック１０４−６、ＪＰＥＧ圧縮・伸張を行うＪＰＥＧ ＣＯＤＥＣブロック１０４−７、画像データのサイズを補間処理により拡大／縮小するリサイズブロック１０４−８、画像データを液晶モニタやＴＶなどの外部表示機器に表示するためのビデオ信号に変換するＴＶ信号表示ブロック１０４−９、撮影された画像データを記録するメモリカードの制御を行うメモリカードブロック１０４−１０を有する。

図４において、ＳＤＲＡＭ１０３は、前述したデジタルスチルカメラプロセッサ１０４で画像データに各種処理を施す際に、画像データを一時的に保存するものである。保存される画像データは、例えば、ＣＣＤ１０１から、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２を経由して取り込まれ、ＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１でホワイトバランス設定、ガンマ設定が行われた状態の「ＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ」やＣＣＤ２制御ブロック１０４−２で輝度データ・色差データ変換が行われた状態の「ＹＵＶ画像データ」、ＪＰＥＧ ＣＯＤＥＣブロック（１０４−７）でＪＰＥＧ圧縮された「ＪＰＥＧ画像データ」などである。

内蔵メモリ１０７は、撮影して得られた画像データを記憶できるようにするためのメモリである。
ＬＣＤドライバ１０８は、ＬＣＤモニタ５を駆動するドライブ回路であり、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９から出力されたビデオ信号を、ＬＣＤモニタ５に表示するための信号に変換する機能も有している。ＬＣＤモニタ５は、撮影前に被写体の状態を監視する、撮影した画像を確認する、メモリカードや前述した内臓メモリ１０７に記録した画像データを表示する、など、各種表示を行うためのモニタである。ビデオＡＭＰ１１８は、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９から出力されたビデオ信号を、７５Ωインピーダンス変換するためのアンプである。ビデオジャック１１０は、ＴＶなどの外部表示機器と接続するためのジャックである。操作Ｋｅｙ（キー）ユニット（ＳＷ１〜１５）は、ユーザーが操作するキー回路であり、図１乃至図３に示す各スイッチＳＷ１〜１５がこれに該当する。ＳＵＢ−ＣＰＵ１０５は、ＲＯＭおよびＲＡＭをワンチップに内蔵した中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）であり、操作キーユニット（ＳＷ１〜１５）などの出力信号をユーザーの操作情報として、前述したＣＰＵブロック１０４−３に出力する。

加速度センサ１１１はプリント回路基板（ＰＣＢ；Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）上に実装され、直交する２軸Ｘ，Ｙ方向の加速度データをＩ２Ｃブロック１０４−１１に出力する。デジタルスチルカメラプロセッサ１０４は、Ｉ２Ｃブロック１０４−１１を介して加速度センサ１１１とシリアル通信し、取得したデータからカメラの傾きを演算し、ロール角の傾き情報をＬＣＤモニタ５等に撮影画像と重畳して表示する。カメラの傾きの演算は、例えばＣＰＵブロック１０４−３が行う。
加速度センサの水平に対するロール角θは以下の式で表される。
θ［ｄｅｇ］＝１８０／π＊ａｒｃｔａｎ（（Ｙ−Ｙ０）／（Ｘ−Ｘ０））
Ｇ０は重力ゼロ時の出力である。
ピッチ角φは以下の式で表される。
φ［ｄｅｇ］＝１８０／π＊ａｒｃｔａｎ（（Ｚ−Ｚ０）／（Ｙ−Ｙ０））
ここでＸ０、Ｙ０、Ｚ０は各々重力ゼロ時の出力である。

以上のようなハードウェア構成において、以下のように動作するようにソフトウェアが構成されていることを本願発明の特徴としている。以下、各種実施例について説明する。

ユーザーが以前撮影した画像と同じ構図で撮影したい場合、同じロール角（横方向の傾き角）とピッチ角（前後方向の傾き角）で撮影するのは難しい。その点、本発明の以下に示す実施例によると簡単に以前と同じ構図で再度撮影することが可能となる。以下、図５に示すフローに従って第１の実施例について説明する。まず、図５に示すように、再生モードに切り換えて再生画面をＬＣＤモニタ５に表示し、ユーザーは以前に撮影した記録媒体（もしくは内蔵メモリ）に保存されている一枚の画像を選択する。以前撮影されたその画像には撮影情報であるメーカーノートが保存されている。メーカーノートにはロール角θ・ピッチ角φ・温度Ｔ等撮影時の情報が保存されている。ユーザーが選択した画像のメーカーノートから角度情報を読み出し（Ｓ１）、ＲＡＭに保存する。このとき、メーカーノートに保存されている温度Ｔから以前撮影したときに保証範囲内の温度で撮影したかを確認する（Ｓ２）。保証範囲内であれば角度情報を保存できるが、範囲外であれば警告を出し（Ｓ３）、再度選択画面に戻る。角度情報を記憶した後、モニタリング状態にすると（Ｓ４）、図６に示すように、ＬＣＤモニタ５の表示バーに、現在のカメラの傾きを示すマークとともにもう一点マークが表示される。このマークは前記角度情報に基づいて表示されるもので、現在のカメラの傾きを示すマークが上記前回の傾きを表わすマークに一致するようにカメラの傾きを調整する（Ｓ５）。この調整後に撮影することにより、以前撮影した画像と同じ構図で撮影することが可能である。

次に、撮影状態から開始する場合の動作を、図７を参照しながら説明する。撮像装置であるカメラでは、まず角度情報が設定済みかどうかを確認する（Ｓ１１）。角度が設定されていなければユーザーが設定することもできるが、設定しなくてもよい。すなわち、ステップＳ１で角度情報設定済みでなければ、角度設定ステップ（Ｓ１２）に進み、ユーザーが角度設定を選択すれば角度を入力し（Ｓ１３）、角度設定をしないのであれば、設定角度をモニタに表示する（Ｓ１４）。次に、撮影モードが終了しているかどうかを確認し（Ｓ１５）、撮影モード終了であれば一連の動作を終了し、撮影モード終了でなければモニタリングモードとなる（Ｓ１６）。モニタリング中は、最新の角度情報、温度情報を取得してモニタに表示されている現在の角度を逐次更新する（Ｓ１７）。温度情報は特に表示する必要はないが、表示させるモードを備えていてもよい。モニタリング中はまたレリーズＯＮかどうかを検出する（Ｓ１８）。レリーズＯＮを検出すると、画像データを取り込む撮影処理を実行し（Ｓ１９）、処理された画像データと共に、撮影時の角度情報と温度情報も記録する（Ｓ２０）。記録した角度情報を新たな設定角度情報として表示を更新する（Ｓ２１）。上記ステップＳ１８でレリーズＯＮでなければ、ステップＳ１５に戻る。

例えば、レリーズＯＮ前に設定角度が４５°として表示されていても、レリーズＯＮの角度情報が５°だったときは、設定角度が５°に変更される。４５°のまま撮影を続けられるように設定角度を更新しないように構成することも可能である。さらに、モニタリングの期間中にユーザーが角度設定を行うように構成してもよい。
また、撮影した後、適宜のキースイッチ、例えば左ＳＷＳＷ１０を押すと、その一つ前に撮影した画像の角度情報をＲＡＭに保存し、上記の動作と同様に表示バーにマークがつくようにしてもよい。これにより、撮影した画像で構図が気に入っていたが、ピンボケや手ぶれなどで撮影を失敗していた場合でも、表示バーに合わせて撮影することで1つ前に撮影した画像と同じ傾きで撮影することができる。マーカーが水平となった場合、およびカメラの姿勢を調整して現在のカメラの角度を示す前記マークが目標とするマーク箇所に来た場合に色を変えたり、音色を変えたりすることでユーザーインタフェースを向上させることができる。

図８、図９は、ＬＣＤモニタ５に表示する現在のカメラの傾きを示すマークと、角度情報に基づいて表示するマークの別の例を示す。図８に示す例は、ピッチング方向、すなわち撮影レンズ光軸（図８に示すＺ方向）に直交する水平方向（図８に示すＸ方向）の軸を回転中心とした前後方向の傾きと、ローリング方向、すなわち撮影レンズ光軸（Ｚ方向）を回転中心とした横（左右）方向の傾きの両方を、ＬＣＤモニタ５に縦方向のスケールと横方向のスケールで表示するようにしたものである。図９に示す例は、上記のようなスケールによる表示に代えて、または、スケールによる表示とともに、ロール角すなわち上記ローリング方向の傾き角と、ピッチ角すなわち上記ピッチング方向の傾き角を数値で表示するようにしたものである。

実施例１では、カメラの傾きをモニタに表示するようになっていたが、傾きを表示することなく、自動で撮影するようにしてもよい。また、モニタによる傾き表示モードと、傾きを表示することなく自動で撮影するモードをユーザーが選択できるようにしてもよい。傾きを表示することなく自動で撮影したい場合は、まず、再生画面にし、ユーザーは以前に撮影した記録媒体（もしくは内蔵メモリ）に保存されている一枚の画像を選択する。以前撮影されたその画像には撮影情報であるメーカーノートが保存されている。メーカーノートにはロール角θ・ピッチ角φ・温度Ｔなどの撮影時の情報が保存されている。ユーザーが選択した画像のメーカーノートから角度情報を読み出し、ＲＡＭに保存する。このとき、メーカーノートに保存されている温度Ｔから以前撮影したときに保証範囲内の温度で撮影したかを確認する。保証範囲内であれば角度情報を保存できるが、範囲外であれば警告を出し、再度選択画面に戻る。角度情報をＲＡＭに保存した後、モニタリング状態にする。

上記モニタリング状態で、ＲＡＭに保存してある角度情報を読み出し、カメラをピッチ方向・ロール方向に回転させ、ＲＡＭに保存した角度情報とほぼ一致した場合、シャッターパルスを出力し撮影する。こうして、以前撮影した画像と同じ角度で自動的に撮影することができる。また、連写をした場合、撮影した角度情報とＲＡＭに保存してある角度情報がほぼ一致した場合のみ、撮影した画像を保存する。上記角度情報が一致しない場合は警告を出し、画像が保存されていないことを通知する。これにより以前撮影した画像と同じ構図のものだけを残すことができる。

実施例１、２では、以前撮影した画像のメーカーノートより角度情報をＲＡＭに保存する構成になっていたが、実施例３では、ユーザーが角度情報を直接入力して表示バーに表示させることも可能な構成になっている。図８、図９に示す表示例において、適宜の操作キー、例えば、図２に示した上方向指示スイッチＳＷ７、右方向指示スイッチＳＷ８、左方向指示スイッチＳＷ１０、下方向指示スイッチＳＷ１１などを走査することによって、モニタでの表示を見ながら任意の角度に設定するように構成することができる。傾き角度によって表示スケールが異なり、細かく設定できない場合であっても、任意の角度での撮影が可能となる。

本発明に係る撮像装置は、角度検出手段として例えば加速度センサを備えている。市販のデジタルカメラにも、加速度センサを使用して角度を算出し、そのデータを活用しているものが増えている。例えば、前述の実施例のように、撮影時にロール角（もしくはピッチ角）を表示し、あるいは、再生時にカメラが縦向きかまたは横向きかを検出して、カメラの向きが変わるとそれに応じて画像を回転して、常時正立した画像がディスプレイに表示されるようにしてものがある。そのため、加速度センサは常時ＯＮの状態であり、電池寿命を短縮する要因になっている。そこで、実施例４は、カメラの電源スイッチがＯＮであっても、カメラを使用していない状況では、センサの消費電力を極力抑える工夫を施したことを特徴としている。ロール角・ピッチ角は前述の定義のとおりである。

加速度センサの消費電力を落とす方法としてここでは以下の３つの方法を想定している。
１．測定精度を落とす
測定精度のビット数を、例えば１０ビットから８ビットに変更する。あるいは、平均化の回数を減らす。
２．データの取得間隔を広げる
Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸それぞれの重力データＸ，Ｙ，Ｚ，または温度データＴを取得する間隔を広げる。
３．スタンバイモードを設ける
加速度センサを待機状態にする。
以上３つの方法を含む加速度センサの消費電力を落とす方法を、以後、「省エネ状態」という。

次に、図１０のフローチャートを用いて、どのよう場合に省エネモードにするかを説明する。カメラの電源をいれ（Ｓ３１）、撮影モードか再生モードかの選択を行う（Ｓ３２）。再生モードに場合（Ｓ３２においてＮｏの場合）、ｍ秒後、省エネ状態に遷移する（Ｓ３５）。ここでの使用方法は縦横回転程度であり、角度の精度は必要なく、温度上昇も少ないため、省エネ状態は、前述の「１．測定精度を落とす」、「２．データの取得間隔を広げる」方法を使う。また、再生モードは全て省エネ状態とする場合は、上記ｍを０秒とすればよい。

ステップＳ３２で撮影モードだった場合、モニタリング状態に移行する（Ｓ３６）。モニタリング状態では角度検出の精度を確保する必要があり、温度上昇も大きいため、省エネ状態には入らず、通常状態とする。次に、レリーズスイッチを押下すると（Ｓ３７）、撮影モードが静止画撮影モードかまたは動画撮影モードかを判別する（Ｓ３８）。静止画撮影モードであれば、そのまま静止画を撮影することができ（Ｓ３９）、省エネ状態にはならない。ステップＳ３８で動画撮影モードの場合、動画撮影を開始することができ（Ｓ４０）、動画撮影中は、高精度の角度情報はいらないため、省エネ状態に遷移する（Ｓ４１）。ここでの省エネ状態は、前述の「１．測定精度を落とす」、「２．データの取得間隔を広げる」方法を使う。さらに、撮影直後の角度さえ分かれば足りる場合は、撮影直後の角度情報を取得後、前記「３．スタンバイモード」による方法を使う。レリーズスイッチを押下すると（Ｓ４２）動画撮影が終了し（Ｓ４３）、通常状態へ復帰する。
これらの動作中電源ＳＷを押下すると、割り込み（Ｓ４４）で電源をＯＦＦする（Ｓ４５）ことが可能である。

実施例４によれば、精度の必要がない再生モードでは測定精度を落とすことにより、消費電力を低減することが可能となる。
温度変化の少ない再生モードでは角度データ・温度データの変化が少ないため、データの取得間隔を広げることにより、消費電力を低減することが可能となる。
再生モードで角度検出手段の出力値が一定時間変化しなかった場合は、角度検出手段の測定精度を落とすことにより、または、データの取得間隔を広げることにより、消費電力を低減することが可能となる。
動画モードのときは角度検出が不要であるので、角度検出手段の測定精度を落とす、または、データの取得間隔を広げる、またはスタンバイ状態にすることにより、消費電力を低減することが可能となる。

本発明に係る撮像装置をデジタルカメラに適用した実施例の外観を示す正面図である。 上記デジタルカメラの背面図である。 上記デジタルカメラの上面図である。 本発明に係る撮像装置の制御系統の構成例を示すブロック図である。 本発明に係る撮像装置の第１実施例の動作を示すフローチャートである。 本発明に適用可能な傾き表示の一例を示す撮像装置の背面図である。 本発明に係る撮像装置の第２実施例の動作を示すフローチャートである。 本発明に適用可能な傾き表示の他の例を示す撮像装置の斜視図である。 本発明に適用可能な傾き表示のさらに他の例を示す正面図である。 本発明に適用可能な加速度センサの省エネモードの動作例を示すフローチャートである。

符号の説明

２ 測距ユニット
４ レンズ銅鏡
５ ＬＣＤモニタ
１０１ ＣＣＤ
１０２ Ｆ／Ｅ−ＩＣ
１０３ ＳＤＲＡＭ
１０４ デジタルスチルカメラプロセッサ
１０５ ＳＵＢ−ＣＰＵ
１０７ 内蔵メモリ
１０８ ＬＣＤドライバ
１１１ 加速度センサ
１１３ ＲＯＭ
１１４ ＲＡＭ
ＳＷ１ レリーズスイッチ
ＳＷ２ モードダイヤル
ＳＷ７ 上ＳＷ
ＳＷ８ 右ＳＷ
ＳＷ９ ＯＫ ＳＷ
ＳＷ１０ 左ＳＷ
ＳＷ１１ 下ＳＷ／マクロＳＷ
ＳＷ１５ 電源ＳＷ

Claims (1)

1. 光学像を電子的画像情報に変換する撮像素子と、この撮像素子を介して画像情報を取得する撮像処理手段と、少なくとも撮影モードと再生モードを設定可能なモード設定手段と、撮像装置の傾き角度を検出する角度検出手段を有する撮像装置であって、
   上記モード設定手段によって設定されているモードにより上記角度検出手段の測定精度を変更することを特徴とする撮像装置。

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