JP5176934B2 - 電子カメラ - Google Patents

Description

本発明は、撮影位置および撮影方位を検出すると共に、撮影位置から被写体までの距離を計測して、これらを記録する電子カメラに関するものである。

従来、この種の電子カメラとしては、例えば、特許文献１に開示されたデジタルカメラがある。このデジタルカメラを用いた撮影では、被写体位置に被写体位置検出ユニットが設置される。デジタルカメラおよび被写体位置検出ユニットは、ＧＰＳアンテナをそれぞれ備えており、このＧＰＳアンテナによりＧＰＳ衛星からの位置座標データを受信して、撮影位置および被写体位置の経緯度をそれぞれ検出する。デジタルカメラは、被写体位置検出ユニットで取得された被写体位置の位置座標データを、無線通信用アンテナで受信する。そして、受信した被写体位置の位置座標データと、自身のＧＰＳアンテナで受信した撮影位置の位置座標データとを基に、撮影方位、および撮影位置から被写体までの距離を算出し、これらを撮影画像に添付してメモリーカードに記録する。

また、一般的な電子カメラに搭載されているピント検出手段や、ＣＰＵを内蔵した撮影レンズは、被写体の像の焦点が合う位置に移動させたレンズの位置を基に、撮影位置から被写体までの距離を求めることができる。
特開２００４−２９７４７８号公報

しかしながら、上記従来の特許文献１に開示されたデジタルカメラは、撮影位置から被写体までの距離を算出するには、被写体位置検出ユニットを被写体位置に設置しなければならず、手間がかかる。

また、レンズの位置を基に撮影位置から被写体までの距離を求める上記従来の構成では、被写体までの距離が数メートル先以上になると、被写体までの距離を正確に測定することができなかった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、撮影位置を検出する位置検出手段と、撮影方位を検出する方位検出手段と、被写体にレーザー光を照射してその反射光を検出することで撮影位置から被写体までの距離を計測する距離計測手段と、位置検出手段によって検出された撮影位置、方位検出手段によって検出された撮影方位、および、距離計測手段によって計測された距離を記録する記録手段と、被写体像を検出して検出した被写体像が人物であるか否かを判定する人物検出手段と、人物検出手段により被写体像が人物であると判定されると、距離計測手段による距離の計測を禁止する制御手段とを備え、電子カメラを構成した。

この構成によれば、人物検出手段によって被写体像が人物でないと判定されると、距離計測手段により、被写体にレーザー光が照射されてその反射光が検出されることで、撮影位置から被写体までの距離が計測される。計測された距離は、位置検出手段によって検出された撮影位置および方位検出手段によって検出された撮影方位と共に、制御手段の制御によって記録手段に記録される。このため、電子カメラに備えられた距離計測手段により、撮影位置から被写体までの距離を計測することができるので、従来の電子カメラのように、撮影位置から被写体までの距離を計測するために、被写体位置検出ユニットを被写体位置に設置する手間がかからなくなる。また、レーザー光によって撮影位置から被写体までの距離を計測するため、被写体までの距離が数メートル先以上であっても、撮影位置から被写体までの距離を正確に測定することができる。また、人物検出手段によって被写体像が人物であると判定されると、制御手段により、距離計測手段によるレーザー光を用いた距離計測が禁止される。このため、人物の目にレーザー光が照射されて人物に傷害を発生させる虞を生じさせることはない。この結果、被写体までの距離の遠近にかかわらず、撮影位置から被写体までの距離を正確にかつ安全に計測することができる。

また、本発明は、レーザー光を用いないで撮影位置から被写体までの距離を計測する第２の距離計測手段を備え、制御手段は、人物検出手段により被写体像が人物であると判定されると、距離計測手段に代えて第２の距離計測手段によって撮影位置から被写体までの距離を計測させることを特徴とする。

この構成によれば、人物検出手段によって被写体像が人物であると判定されると、距離計測手段により、被写体にレーザー光が照射されないで、撮影位置から被写体までの距離が計測される。このため、人物の目にレーザー光が照射されて人物に傷害を発生させる虞を生じさせることなく、撮影位置から被写体までの距離を安全に計測することができる。

また、本発明は、位置検出手段によって検出された撮影位置、方位検出手段によって検出された撮影方位、および、距離計測手段によって計測された距離から被写体位置を算出する算出手段を備え、制御手段は、算出手段で算出された被写体位置を記録手段に記録することを特徴とする。

この構成によれば、位置検出手段によって検出された撮影位置、方位検出手段によって検出された撮影方位、および、距離計測手段によって計測された距離から、算出手段によって被写体位置が算出される。算出された被写体位置は、制御手段の制御によって記録手段に記録される。このため、パーソナルコンピュータ等の別装置を使用せずに、電子カメラのみを用いて被写体位置を算出し、算出した被写体位置を記録手段に記録することができる。

本発明によれば、上記のように、従来の電子カメラのように、撮影位置から被写体までの距離を計測するために、被写体位置検出ユニットを被写体位置に設置する手間がかからなくなる。また、被写体までの距離の遠近にかかわらず、撮影位置から被写体までの距離を正確にかつ安全に計測することができる。

次に、本発明による電子カメラをデジタルカメラに適用した場合における、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、この最良の実施の形態によるデジタルカメラの構成の概略を示す正面斜視図である。

デジタルカメラ１は、カメラボディ２と、このカメラボディ２の前面に設けられた撮影レンズ３とから構成されている。カメラボディ２の正面から見て右上方の前面には、光学系４が設けられている。光学系４からは、後述する距離計測時に、被写体に向かってレーザー光が照射される。また、カメラボディ２の上面には、デジタルカメラ１を起動させる電源スイッチ５や、撮影用のシャッターボタン６などの操作部材や、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）からなる表示装置２４が備えられている。表示装置２４には、撮影可能コマ数や撮影コマ数、設定されているシャッタースピード、その他のカメラ状態が表示される。

図２は、図１に示すデジタルカメラ１の電気回路構成を示すブロック図である。

デジタルカメラ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１を備えている。このＣＰＵ１１は、不揮発性メモリ１０に格納されている制御プログラムに従い、バッファメモリ２１を一時記憶作業領域として、デジタルカメラ１内部の各回路について種々の制御処理を行う。

撮影レンズ３によってカメラ内部に導かれた被写体光は、撮像素子１２の受光面に入射する。撮像素子１２は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などからなり、受光面に入射する被写体光を電荷として蓄積して、被写体像を撮像する。撮像素子１２に被写体像が撮像される際、ＣＰＵ１１は、ピント調整装置１３を作動させ、オートフォーカス（ＡＦ（Auto Focus））機能を働かせる。ピント調整装置１３は、例えば、撮像素子１２の受光面上に投影される被写体像のコントラストが最も高くなるように撮影レンズ３の位置を移動させ、焦点を自動調整する。撮像素子１２の受光面に結像した被写体像はアナログの撮像信号に変換され、この撮像信号は、ＴＧ（Timing Generator）１４によって生成されるタイミングに従ってＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換回路１５に入力される。Ａ／Ｄ変換回路１５は、撮像素子１２が出力したアナログの撮像信号をデジタル信号に変換する。

Ａ／Ｄ変換回路１５で変換されたデジタルの撮像信号は、画像処理ブロック１８内の画像処理回路１６によってイメージメモリ１７に一時的に記憶される。画像処理回路１６は、イメージメモリ１７に記憶された撮像信号を読み出し、読み出したデジタルの撮像信号に対してホワイトバランス処理やガンマ補正などの画像処理を行って現像画像データを生成し、圧縮回路１９へ出力する。圧縮回路１９は、画像処理回路１６から入力した現像画像データを所定の比率で圧縮する圧縮処理を行い、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）やＴＩＦＦ（Tagged Image File Format）等の圧縮画像データを生成する。圧縮処理された現像画像データは、バッファメモリ２１に一時的に格納される。バッファメモリ２１に格納された圧縮画像データは、図示しないカードスロットに着脱される不揮発性メモリからなるカード状の記録媒体２２に保存される。また、表示回路２０に出力されて、デジタルカメラ１の背面に備えられたＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶からなる画像表示装置２３に画像として表示される。この画像表示装置２３には、各種の設定メニュー画面なども表示される。また、画像処理ブロック１８は、圧縮画像データを記録媒体２２に保存すると、ＣＰＵ１１へ撮影終了信号を送出する。ＣＰＵ１１は、撮影終了信号を画像処理ブロック１８から入力すると、表示装置２４に表示させる撮影可能コマ数を１つ減らし、撮影コマ数を１つ増やす信号を表示装置２４へ送出し、表示装置２４の表示内容を更新する。

また、ＣＰＵ１１には、ＧＰＳ（Global Positioning System）２５、方位センサー２６、およびレーザー測距装置２７が接続されている。ＧＰＳ２５は、撮影位置を検出する位置検出手段を構成しており、ＧＰＳ衛星からの測位用電波を受信して撮影位置の緯度、経度、および高度を検出して、ＣＰＵ１１へ出力する。また、方位センサー２６は、撮影方位を検出する方位検出手段を構成しており、地磁気を検知してデジタルカメラ１から被写体への撮影方位を検出し、ＣＰＵ１１へ出力する。また、レーザー測距装置２７は、光学系４を介して被写体にレーザー光を照射してその反射光を検出することで、撮影位置から被写体までの距離を計測する距離計測手段を構成しており、計測した距離をＣＰＵ１１へ出力する。ＣＰＵ１１へ出力された上記の撮影位置、撮影方位、および距離の各情報は、画像処理ブロック１８へ送信されて、撮像素子１２によって撮影された各画像のＥｘｉｆ（Exchangeable image file format）形式の画像ファイルにおけるヘッダ領域に記録される。ＧＰＳで検出した情報が記録可能なデジタルカメラでは、一般的に、このヘッダ領域に、緯度・経度・高度・ＵＴＣ（時刻）などの他に、撮影した画像の方向や目的地までの距離（被写体までの距離）を記録することが可能である。本実施形態におけるデジタルカメラ１では、ＧＰＳ２５によって検出された撮影位置、方位センサー２６によって検出されたデジタルカメラ１から被写体への撮影方位、および、レーザー測距装置２７によって計測されたデジタルカメラ１から被写体までの距離を、Ｅｘｉｆ形式の画像ファイルにおけるヘッダ領域に記録し、この画像ファイルを記録媒体２２に記録する。記録媒体２２は、ＧＰＳ２５によって検出された撮影位置、方位センサー２６によって検出された撮影方位、および、レーザー測距装置２７によって計測された距離を記録する記録手段を構成している。

また、画像処理ブロック１８内の画像処理回路１６には、人物検出手段２８が接続されている。この人物検出手段２８は、画像処理回路１６によって画像処理される被写体像を検出して、検出した被写体像が人物であるか否かを、周知の顔認識技術を用いて判定する。人物検出手段２８によって顔が認識され、被写体像が人物であると判定された場合、ＣＰＵ１１は、図３のデジタルカメラ１の背面図に示すように、表示回路２０によって画像表示装置２３に表示される人物の顔部分に枠３１を表示する制御を行うと共に、レーザー測距装置２７による光学系４からのレーザー光の出射を停止させて、撮影位置から被写体までの距離計測を禁止する。レーザー光には、いくつかの規格があり、例えば、ＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）規格で定められるクラス１Ｍ（波長範囲３０２．５〜４０００ｎｍ）のレーザー光は、ルーペや望遠鏡などの光学的手段を使用して見なければ特に問題とならないが、やはり、直接人物の目に入らない方が好ましい。ＣＰＵ１１は、人物検出手段２８により被写体像が人物であると判定されると、レーザー測距装置２７による距離の計測を禁止する制御手段を構成している。なお、遠方に人物がいて、人物検出手段２８により被写体像が人物であると判定できない場合には、レーザー測距装置２７による距離の計測が行われるが、この場合は距離が遠いので人物に対するダメージは問題とはならない。

また、ＣＰＵ１１は、人物検出手段２８により被写体像が人物であると判定されてレーザー測距装置２７による距離の計測を禁止すると、ピント調整装置１３に内蔵される距離エンコーダーで撮影レンズ３の位置を検出し、この検出した撮影レンズ３の位置を基に、撮影位置から被写体までの距離を求める。つまり、ＣＰＵ１１は、ピント調整装置１３の上述したオートフォーカス機能による撮影レンズ３の繰り出しに応じて変化する距離エンコーダーの値を読み取ることで、撮影位置から被写体までの距離を求める。このように求められる距離は、レーザー測距装置２７による測距に比べて精度は悪いが、人物判定可能な撮影距離は数メートルであり、ＧＰＳ２５で得られた位置との違いは少ないので問題とはならない。距離エンコーダーは、レーザー光を用いないで撮影位置から被写体までの距離を計測する第２の距離計測手段を構成している。ＣＰＵ１１は、人物検出手段２８により被写体像が人物であると判定されると、レーザー測距装置２７に代えて第２の距離計測手段によって撮影位置から被写体までの距離を計測させる制御手段を構成している。距離エンコーダーによって計測されたデジタルカメラ１から被写体までの距離も、レーザー測距装置２７によって得られたデジタルカメラ１から被写体までの距離と同様に、画像処理回路１６によって画像ファイルにおけるヘッダ領域に記録される。

撮像素子１２によって撮影された被写体の位置データは、画像ファイルにおけるヘッダ領域に記録された撮影位置、撮影方位、および、撮影位置から被写体までの距離を基に、ＣＰＵ１１の計算により算出される。この計算は、緯度・経度および方位センサー２６で得られる磁北から真北への換算などの複雑な計算が必要とされる。計算された被写体の位置データは、画像ファイルにおけるヘッダ領域にある目的地の緯度・経度の情報が記録される領域に、記録される。ＣＰＵ１１は、ＧＰＳ２５によって検出された撮影位置、方位センサー２６によって検出された撮影方位、および、レーザー測距装置２７によって計測された距離から被写体位置を算出する算出手段を構成しており、算出手段で算出された被写体位置を記録媒体２２に記録する。

図４は、ＣＰＵ１１によるデジタルカメラ１の制御処理を示したフローチャートである。

この制御処理では、電源ボタン５が操作されてデジタルカメラ１が起動すると、ＣＰＵ１１は、Ｓ１において、撮像素子１２の受光面に結像する被写体像を画像として取得し、取得した画像を画像表示装置２３に表示させる。続いて、ＣＰＵ１１は、Ｓ２において、ピント調整装置１３を作動させ、オートフォーカス機能によって撮影レンズ３の位置を移動させてピント合わせを行う。次に、ＣＰＵ１１は、Ｓ３において、Ｓ１で取得された画像における被写体像が人物であるか否かを、人物検出手段２８によって顔認識をすることで判別する。被写体像が人物ではなく、この判別が“Ｎｏ”である場合には、ＣＰＵ１１は、Ｓ４において、レーザー測距装置２７により撮影位置から被写体までの距離を計測し、距離データを取得する。一方、被写体像が人物であり、Ｓ３の判別が“Ｙｅｓ”であった場合、ＣＰＵ１１は、Ｓ５において、ピント調整装置１３内の距離エンコーダーによって検出された撮影レンズ３の位置情報を基に、撮影位置から被写体までの距離を求め、距離データを取得する。次に、ＣＰＵ１１は、Ｓ６において、方位センサー２６によって検出された、デジタルカメラ１から被写体への撮影方位データを取得する。続いて、ＣＰＵ１１は、Ｓ７において、ＧＰＳ２５によって検出されたデジタルカメラ１の位置情報、つまり、撮影位置のデータを取得する。

その後、ＣＰＵ１１は、Ｓ８において、シャッターボタン６が押下されてレリーズ操作されるまで、制御処理を待機する。シャッターボタン６が押下されると、ＣＰＵ１１は、Ｓ９において撮影処理を行い、撮像素子１２の受光面に結像する被写体像に対して画像処理回路１６によって所定の画像処理を行い、撮影画像としてバッファメモリ２１に記録する。続いて、ＣＰＵ１１は、Ｓ１０において、バッファメモリ２１に記録した撮影画像の１つの画像ファイルにおけるヘッダ領域に、撮影位置データ、撮影方位データ、および、撮影位置から被写体までの距離データを添付して、記録媒体２２に記録する。また、ＣＰＵ１１は、ＧＰＳ２５によって検出された撮影位置データ、方位センサー２６によって検出された撮影方位データ、および、レーザー測距装置２７または距離エンコーダーによって計測された距離データから、被写体位置の緯度および経度を算出し、算出した被写体位置データを画像ファイルのヘッダ領域に添付して、記録媒体２２に記録する。その後、ＣＰＵ１１は制御処理を終了する。

このような本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、上述したように、図４，Ｓ３において、人物検出手段２８によって被写体像が人物でないと判定されると、Ｓ４において、レーザー測距装置２７により、被写体にレーザー光が照射されてその反射光が検出されることで、撮影位置から被写体までの距離が計測される。計測された距離は、Ｓ６においてＧＰＳ２５によって検出された撮影位置、および、Ｓ７において方位センサー２６によって検出された撮影方位と共に、Ｓ１０において、ＣＰＵ１１の制御によって記録媒体２２に記録される。このため、デジタルカメラ１に備えられたレーザー測距装置２７により、撮影位置から被写体までの距離を計測することができるので、従来のデジタルカメラのように、撮影位置から被写体までの距離を計測するために、被写体位置検出ユニットを被写体位置に設置する手間がかからなくなる。また、レーザー光によって撮影位置から被写体までの距離を計測するため、被写体までの距離が数メートル先以上の最大数十メートルあるいはそれ以上の距離であっても、撮影位置から被写体までの距離を正確に測定することができる。また、Ｓ３において、人物検出手段２８によって被写体像が人物であると判定されると、ＣＰＵ１１により、レーザー測距装置２７によるレーザー光を用いた距離計測が禁止される。このため、人物の目にレーザー光が照射されて人物に傷害を発生させる虞を生じさせることはない。この結果、被写体までの距離の遠近にかかわらず、撮影位置から被写体までの距離を正確にかつ安全に計測することができる。

また、本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、Ｓ３において、人物検出手段２８によって被写体像が人物であると判定されると、Ｓ５において、距離エンコーダーにより検出された撮影レンズ３の位置情報を基に、撮影位置から被写体までの距離が求められることにより、被写体にレーザー光が照射されないで、撮影位置から被写体までの距離が計測される。このため、人物の目にレーザー光が照射されて人物に傷害を発生させる虞を生じさせることなく、撮影位置から被写体までの距離を安全に計測することができる。

また、本実施形態によるデジタルカメラ１によれば、Ｓ１０において、ＧＰＳ２５によって検出された撮影位置データ、方位センサー２６によって検出された撮影方位データ、および、レーザー測距装置２７または距離エンコーダーによって計測された距離データから、ＣＰＵ１１によって被写体位置が算出され、記録媒体２２に記録される。このため、パーソナルコンピュータ等の別装置を使用せずに、デジタルカメラ１のみを用いて被写体位置を算出し、算出した被写体位置を記録媒体２２に記録することができる。この結果、特に建築や建設現場等での被写体位置の記録に役立つ。

なお、上記の実施形態では、撮影した被写体の位置データをデジタルカメラ１内のＣＰＵ１１によって算出する場合を説明したが、本発明はこれに限られることはない。例えば、ＧＰＳ２５によって検出された撮影位置データ、方位センサー２６によって検出された撮影方位データ、および、レーザー測距装置２７または距離エンコーダーで計測された距離データを、撮影画像データと共に、記録媒体２２を媒体として、またはＵＳＢケーブルなどを介してパーソナルコンピュータ等の別装置に転送し、この別装置において被写体位置を算出するようにしてもよい。この場合、被写体位置の複雑な計算を、パーソナルコンピュータ等が備える高性能のＣＰＵを使って高速に行うことが可能である。

また、上記の実施形態におけるデジタルカメラ１は、撮影レンズ３によってカメラ内部に導かれた被写体光を撮像系と観察系の２つの光路に分ける構造を有する一眼レフ式のカメラであってもよく、また、２つの光路に分ける構造を有さないコンパクト式のカメラであってもよい。

また、上記の実施形態においては、撮像素子１２の受光面上に投影される被写体像のコントラストが最も高くなるように撮影レンズ３の位置を移動させて焦点を自動調整するコントラスト検出方式の構成を説明したが、本発明はこれに限られることはない。例えば、撮影レンズ３からの入射光を２つの光路に分け、各光路に得られる２つの像の間隔が規定の間隔になるようにピント調整装置１３を作動させ、撮影レンズ３の位置を移動させて焦点を自動調整する位相差検出方式の構成としてもよい。

また、上記の実施形態においては、ＧＰＳ２５、方位センサー２６、およびレーザー測距装置２７をデジタルカメラ１に内蔵した構成の場合について説明したが、本発明はこれに限られることはない。例えば、ＧＰＳ２５、方位センサー２６、およびレーザー測距装置２７のいずれか、または全てをデジタルカメラ１に外付けする構成とし、デジタルカメラ１からレーザー測距装置２７へ測距するコマンドを送出したり、レーザー測距装置２７から測距データ、ＧＰＳ２５から撮影位置データ、方位センサー２６から撮影方位データをデジタルカメラ１が受信する機能をデジタルカメラ１に備える構成であってもよい。

また、上記の実施形態においては、撮像素子１２で得られた被写体像を解析して人物検出手段２８が人物判定する構成として説明したが、本発明はこれに限られることはない。例えば、測光画面を極めて多くの区画に分割して測光する超多分割の測光素子で得られた被写体像を解析して人物判定する構成であってもよい。

上記の各実施形態においては、本発明による電子カメラをデジタルカメラに適用した場合について説明したが、動画像を撮影するデジタルビデオカメラや、携帯電話機などに搭載されているカメラなどの電子カメラに、本発明を適用することも可能である。このような電子カメラに本発明を適用した場合においても、上記の実施形態と同様の作用効果が奏される。

本発明の最良の実施の形態におけるデジタルカメラの構成の概略を示す正面斜視図である。 図１に示すデジタルカメラの電気回路構成を示すブロック図である。 図１に示すデジタルカメラの背面図である。 図１に示すデジタルカメラのＣＰＵによる制御処理を示したフローチャートである。

符号の説明

４…光学系
１１…ＣＰＵ
１３…ピント調整装置
２２…記録媒体
２５…ＧＰＳ
２６…方位センサー
２７…レーザー測距装置
２８…人物検出手段

Claims (3)

1. 撮影位置を検出する位置検出手段と、
   撮影方位を検出する方位検出手段と、
   被写体にレーザー光を照射してその反射光を検出することで撮影位置から被写体までの距離を計測する距離計測手段と、
   前記位置検出手段によって検出された撮影位置、前記方位検出手段によって検出された撮影方位、および、前記距離計測手段によって計測された距離を記録する記録手段と、
   被写体像を検出して検出した被写体像が人物であるか否かを判定する人物検出手段と、
   前記人物検出手段により被写体像が人物であると判定されると、前記距離計測手段による距離の計測を禁止する制御手段と
   を備えたことを特徴とする電子カメラ。
2. 請求項１に記載の電子カメラにおいて、
   レーザー光を用いないで撮影位置から被写体までの距離を計測する第２の距離計測手段を備え、
   前記制御手段は、前記人物検出手段により被写体像が人物であると判定されると、前記距離計測手段に代えて第２の前記距離計測手段によって撮影位置から被写体までの距離を計測させることを特徴とする電子カメラ。
3. 請求項１または請求項２に記載の電子カメラにおいて、
   前記位置検出手段によって検出された撮影位置、前記方位検出手段によって検出された撮影方位、および、前記距離計測手段によって計測された距離から被写体位置を算出する算出手段を備え、
   前記制御手段は、前記算出手段で算出された被写体位置を前記記録手段に記録することを特徴とする電子カメラ。

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