JP2009118162A - カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】カメラに近づいたり遠ざかったりする被写体の動きに応じた連写撮影を可能にすること。
【解決手段】時間間隔を空けて被写体の像を撮影する撮像素子７と、被写体までの距離を測定する測距部１７と、連写撮影時に測距部１７により測定された単位時間あたりの距離の変化量が増大した場合に、撮像素子７による撮影のフレームレートを増大させる全体コントローラ１５とを備えるカメラ１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラに関するものである。

従来、８〜９枚／秒の連写速度で撮影が行われるデジタルカメラが知られているが、高速撮影が可能なイメージセンサが開発されつつあり、このようなセンサが搭載されたカメラによれば３０〜６０枚／秒もしくはそれ以上の連写速度で撮影を行うことが可能となっている。このようなカメラでシャッタチャンスを逃がさずに高速移動物体を撮影しようとする場合には、高速移動物体が撮影フレーム内に入る前から低速で撮影を開始し、高速移動物体が撮影フレーム内に入ったらフレームレートを変えて高速で撮影が行われる（特許文献１参照）。

特許文献１のカメラによれば、センサによって被写体の動作が検出されたタイミング、例えば、被写体がセンサを横切ったときのタイミングをトリガとして取り込むこととし、トリガが発生した場合に撮影間隔等の撮影条件を撮影中に変更するようになっている。
特開２００４−０１５６１２号公報

しかしながら、被写体がセンサを横切る方向に動いた場合は、被写体の移動距離による差分が大きいため、被写体が大きく動いたかどうか分かり易いのに対し、被写体がセンサに対して近づいたり遠ざかったりする場合には、被写体と背景とが重なった位置での形状変化による差分が小さいため、被写体が大きく動いたかどうか分かりにくい。そのため、特許文献１に開示されている手法では、撮像面上での変化が小さくなるような被写体の動き、すなわち、センサに対して近づいたり遠ざかったりする被写体の動きを検出しにくく、シャッタチャンスを逃す可能性があるという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、カメラに近づいたり遠ざかったりする被写体の動きに応じた連写撮影が可能なカメラを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、時間間隔を空けて被写体の像を撮影する撮像素子と、前記被写体までの距離を測定する測距部と、連写撮影時に前記測距部により測定された単位時間あたりの距離の変化量が増大した場合に、前記撮像素子による撮影のフレームレートを増大させる撮影間隔調節部とを備えるカメラを提供する。

本発明によれば、測距部により測定されたカメラから被写体までの単位時間あたりの距離の変化量が増大した場合、例えば、被写体が高速で移動した場合には、撮影間隔調節部により、撮像素子の連写撮影のフレームレートが増大させられる。これにより、撮影の時間間隔が短くなり、カメラに対して近づいたり遠ざかったりする被写体の速く細かい動きの変化に対して、シャッタチャンスを逃すことなく効果的に連写撮影を行うことができる。

上記発明においては、前記撮影間隔調節部が、前記測距部により測定された単位時間あたりの距離の変化量が低減した場合に、前記撮像素子によるフレームレートを低下させることとしてもよい。

このように構成することで、測距部により測定されたカメラから被写体までの単位時間あたりの距離の変化量が低減した場合、例えば、被写体が低速で移動した場合には、撮影間隔調節部により撮像素子の連写撮影のフレームレートが低下させられる。これにより、撮影の時間間隔が長くなり、被写体の動きの変化が小さく同じような情景の撮影を省くことができる。

本発明は、時間間隔を空けて被写体の像を撮影する撮像素子と、該撮像素子の撮像面に被写体の像を合焦させるフォーカスレンズを含むレンズユニットと、前記撮像素子により取得された画像のコントラストが最大となるように、前記被写体の位置に応じて前記フォーカスレンズのレンズ位置を調節するオートフォーカス処理部と、連写撮影時に前記フォーカスレンズのレンズ位置の移動量の単位時間あたりの変化量が増大したら前記撮像素子による撮影のフレームレートを増大させる撮影間隔調節部とを備えるカメラを提供する。

本発明によれば、オートフォーカス処理部により、撮像素子によって取得された画像のコントラストが最大となるように、被写体の位置に応じてフォーカスレンズのレンズ位置が調節される。そのため、フォーカスレンズのレンズ位置の移動量の単位時間あたりの変化量が増大した場合は、被写体が高速で移動したといえる。この場合に、撮影間隔調節部によって撮像素子による撮影のフレームレートが増大させられることにより、撮影の時間間隔が短くなり、被写体の速く細かい動きの変化に合わせて撮影を行うことができる。

上記発明においては、前記撮影間隔調節部が、前記フォーカスレンズのレンズ位置の移動量の単位時間あたりの変化量が低減したら、前記撮像素子によるフレームレートを低下させることとしてもよい。

このように構成することで、フォーカスレンズのレンズ位置の移動量の単位時間あたりの変化量が低減した場合は、被写体が低速で移動したといえる。この場合に、撮影間隔調節部によって撮像素子による撮影のフレームレートが低下させられることにより、撮影の時間間隔が長くなり、被写体の動きの変化が小さく同じような情景の撮影を省くことができる。

本発明によれば、カメラに近づいたり遠ざかったりする被写体の動きに応じた連写撮影を可能にすることができるという効果を奏する。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係るカメラについて、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るカメラ１は、図１に示すように、画像を取得するシャッタ操作が行われるシャッタ操作部３と、外部からの光を集めて被写体の像を結像させるレンズユニット５と、該レンズユニット５により結像された被写体の像を撮影するＣＣＤ等の撮像素子７と、該撮像素子７により取得されたアナログ画像データを図示しないアナログゲインアンプにて増幅処理した後デジタル画像データに変換するアナログフロントエンド（以下、単に「ＡＦＥ」という。）９と、前記シャッタ操作部３のシャッタ操作によりカメラ１全体の制御を行う全体制御部１１と、ＡＦＥ９により変換されたデジタル画像データを記憶するメモリユニット１３とを備えている。なお、カメラ１は、図示しない撮影モード切替手段を備え、単写撮影モードと連写撮影モードとを切替可能になっている。

シャッタ操作部３は、例えば、略直方体形状に形成されたカメラ１の上端面に対して垂直方向に押し込み可能な押しボタン式のシャッタボタンである。シャッタ操作部３は、ユーザによって所定量を押し込まれることにより、シャッタを切るシャッタ信号を全体制御部１１へ出力するようになっている。また、シャッタ操作部３は、連写撮影モードにおいては、押し込まれている間シャッタ信号を出力し続けるようになっている。

全体制御部１１は、シャッタ操作部３からのシャッタ信号を受けてカメラ１全体をコントロールする全体コントローラ（撮影間隔調節部）１５と、被写体までの距離を測定して距離情報を算出する測距部１７と、レンズユニット５を制御するレンズユニット制御部１９と、撮像素子７およびＡＦＥ９を制御するタイミング制御部２１と、ＡＦＥ９を制御するゲイン制御部２３と、デジタル画像データのカラー補正やＪＰＥＧ圧縮等の画像処理を行う画像処理部２５とを備えている。

全体コントローラ１５は、シャッタ操作部３からのシャッタ信号が入力されると測距部１７に測定信号を出力するとともに、シャッタ信号が入力されてからの経過時間をタイマ（図示せず）により計測するようになっている。また、全体コントローラ１５は、レンズユニット５のフォーカスレンズの位置を制御する距離情報を測距部１７から受けてレンズユニット制御部１９に出力するようになっている。また、全体コントローラ１５は、撮像素子７の露光時間を制御するシャッタ速度とフレームレートを制御するフレームレート値とを算出してタイミング制御部２１に出力するようになっている。

また、全体コントローラ１５は、ＡＦＥ９のゲインの増幅率を制御するＩＳＯ感度値を算出してゲイン制御部２３に出力するとともに、算出したＩＳＯ感度値に応じたノイズ低減処理のノイズ調整信号等を画像処理部２５に出力するようになっている。
これにより、全体コントローラ１５は、レンズユニット５、撮像素子７、ＡＦＥ９および画像処理部２５を介してデジタル画像データを取得し、メモリユニット１３に出力するようになっている。

ここで、全体コントローラ１５は、シャッタ操作部３が押されている間は、タイマにより計測された経過時間に基づいて、測距部１７から送られてきた距離情報の単位時間あたりの変化量を算出するようになっている。そして、全体コントローラ１５は、算出された距離情報の単位時間あたりの変化量に応じて、例えば、この変化量が増大する場合にはフレームレートを増大させ、一方、この変化量が低減する場合にはフレームレートを低下させるように、連写撮影時に連続的にフレームレートを変更するようになっている。

測距部１７は、全体コントローラ１５からの測定信号が入力されると被写体までの距離を測定する測距センサ２７と、該測距センサ２７からの出力信号を基に距離情報を算出する距離演算部２９とを備えている。

レンズユニット制御部１９は、全体コントローラ１５を介して入力された距離情報に基づいてレンズユニット５内のフォーカスレンズ（図示せず）を駆動し、オートフォーカス処理を行うようになっている。具体的には、レンズユニット制御部１９は、撮像素子７に入射される光束を撮像面に合焦させるように合焦位置を調節するようになっている。

タイミング制御部２１は、入力されたシャッタ速度およびフレームレートに基づき撮像素子７の駆動タイミングを設定するようになっている。また、タイミング制御部２１は、撮像素子７の駆動タイミングをサンプリングタイミングとして、ＡＦＥ９内の図示しないＡＤコンバータの駆動周波数を設定するようになっている。

ゲイン制御部２３は、入力されたＩＳＯ感度値をＡＦＥ９内のアナログゲインアンプのゲイン値として設定するようになっている。これにより、ＡＦＥ９においては、撮像素子７の露光時間に応じてアナログ画像データのゲインが増幅され、適正な明るさのデジタル画像データに変換されるようになっている。

メモリユニット１３は、全体コントローラ１５から送られるデジタル画像データを一時的に記憶するバッファメモリ３１と、レンズユニット５を介して撮影範囲を表示したり、バッファメモリ３１に記憶されたデジタル画像データを表示したりする液晶ディスプレイ（以下、単に「ＬＣＤ」という。）３３と、バッファメモリ３１に記憶されているデジタル画像データを保存するカードインターフェース３５とを備えている。

このように構成された本実施形態に係るカメラ１の作用について説明する。
本実施形態に係るカメラ１を起動すると、レンズユニット５を介して結像される被写体の像が撮像素子７により撮影されてアナログ画像データとしてＡＦＥ９に出力される。ＡＦＥ９においてアナログ画像データから変換されたデジタル画像データは、画像処理部２５に送られて画像処理され、全体コントローラ１５を介してＬＣＤ３３に送られて表示される。

この状況で、シャッタ操作部３が所定量押し込まれると、単写撮影モードにおいては、全体コントローラ１５から測距部１７に測定信号が出力されて、測距センサ２７により被写体までの距離が測定される。そして、距離演算部２９により、測距センサ２７によって測定された被写体までの距離の出力信号に基づいて距離情報が算出され、全体コントローラ１５を介してレンズユニット制御部１９へ送られる。レンズユニット制御部１９においては、入力された距離情報を基にフォーカスレンズが駆動されてオートフォーカス処理が行われる。

また、全体コントローラ１５により算出された撮像素子７のシャッタ速度がタイミング制御部２１を介して設定されるとともに、全体コントローラ１５により算出されたＡＦＥ９のＩＳＯ感度値がタイミング制御部２１およびゲイン制御部２３を介して設定される。さらに、全体コントローラ１５からは、ＩＳＯ感度値に応じたノイズ低減処理のノイズ調整信号等が画像処理部２５に出力される。

これにより、レンズユニット５、撮像素子７およびＡＦＥ９が制御されて適正露光のデジタル画像データが取得される。そして、デジタル画像データが画像処理部２５に送られてカラー補正やＪＰＥＧ圧縮等の画像処理やノイズ低減処理が行われた後、全体コントローラ１５を介してバッファメモリ３１へ送られて一時的に記憶される。バッファメモリ３１に記憶された撮影画像データは、ユーザの操作により、全体コントローラ１５を介してＬＣＤ３３に送られて静止画像として表示されたり、カードインターフェース３５に送られて保存されたりする。

次に、本実施形態に係るカメラ１の連写撮影時の動作を、図２に示すフローチャート図を用いて詳細に説明する。
撮影モード切替手段が連写撮影モードに設定されると（ステップＳＡ１）、まず、全体コントローラ１５により、シャッタ操作部３が押下げられたか否かが判断される（ステップＳＡ２）。

シャッタ操作部３が押下げられたと判断されると（ステップＳＡ２「ＹＥＳ」）、全体コントローラ１５から測距部１７に測定信号が出力されるとともに、タイマにより経過時間の計測が開始される。なお、シャッタ操作部３が押下げられていないと判断されると（ステップＳＡ２「ＮＯ」）、シャッタ操作部３の押下げが確認されるまでステップＳＡ２の動作が繰り返される。

続いて、単写撮影モードと同様に、測距部１７においては、全体コントローラ１５からの測定信号が入力されると測距処理が行われ（ステップＳＡ３）、レンズユニット制御部１９においては、測距部１７により算出された距離情報に基づいてオートフォーカス処理が行われる（ステップＳＡ４）。

また、全体コントローラ１５によりタイミング制御部２１を介して撮像素子７が制御されるとともに、タイミング制御部２１およびゲイン制御部２３を介してＡＦＥ９が制御され、画像処理部２５にはノイズ処理信号等が入力される。これにより、レンズユニット５、撮像素子７およびＡＦＥ９により適正露光のデジタル画像データが順次取得され、取得されるごとに画像処理部２５を介して全体コントローラ１５に送られる（ステップＳＡ５）。

この場合に、全体コントローラ１５においては、シャッタ操作部３が押下げられていると判断されると（ステップＳＡ６「ＹＥＳ」）、タイマにより計測された経過時間に基づいて、測距部１７から送られた距離情報の単位時間あたりの変化量が算出される（ステップＳＡ７ａ）。そして、全体コントローラ１５により、算出された距離情報の単位時間あたりの変化量に応じて撮像素子７のフレームレートが算出される（ステップＳＡ８）。

例えば、距離情報の単位時間あたりの変化量が増大する場合、すなわち、被写体が移動速度を速めてカメラ１に対して近づいたり遠ざかったりしたような場合には、全体コントローラ１５において、撮像素子７のフレームレート値がその変化量に対応して増大させられる。これにより、タイミング制御部２１を介して撮像素子７の撮影時間間隔が短くなるように調節されるので、被写体の速く細かい動きの変化に合わせた連続するデジタル画像データを取得することができる。

一方、距離情報の単位時間あたりの変化量が低減する場合、すなわち、被写体が移動速度を遅くしてカメラ１に対して近づいたり遠ざかったりしたような場合には、全体コントローラ１５において、撮像素子７のフレームレート値が距離情報の単位時間あたりの変化量に対応して低下させられる。これにより、タイミング制御部２１を介して撮像素子７の撮影時間間隔が長くなるように調節されるので、被写体の動きの変化が小さく同じような情景の撮影を省くことができる（ステップＳＡ９）。

そして、連写撮影モードに設定中は、ステップＳＡ３において、測距部１７により常に測距処理が行われ、算出された距離情報に基づいてステップＳＡ４〜ステップＳＡ１０の動作が繰り返される。
一方、ステップＳＡ６において、全体コントローラ１５により、シャッタ操作部３の押下げが解除されたと判断されると（ステップＳＡ６「ＮＯ」）、連写撮影モードは終了する（ステップＳＡ７ｂ）。

以上説明したように、本実施形態に係るカメラ１によれば、カメラ１から被写体までの距離に応じて撮像素子７の連写撮影のフレームレートが変更されるので、カメラ１に対して近づいたり遠ざかったりする被写体の動きの変化に対して、シャッタチャンスを逃すことなく効果的に連写撮影を行うことができる。また、測距センサ２７および距離演算部２９により高速で距離情報を得ることができる。

〔第２の実施形態〕
以下、本発明の第２の実施形態に係るカメラについて、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るカメラ１０１は、全体制御部１１１が、測距部１７に替えて、撮像素子７により取得された画像のコントラストを算出するコントラスト算出部１１７を備え、全体コントローラ（オートフォーカス処理部）１１５が、被写体の位置に応じてフォーカスレンズのレンズ位置を調節する機能を備える点で、第１の実施形態と異なる。
以下、第１の実施形態に係るカメラ１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。

コントラスト算出部１１７は、全体コントローラ１１５からの指示により、ＡＦＥ９によりアナログ画像データから変換されたデジタル画像データのコントラスト、すなわち、最明部と最暗部との明るさの比をコントラスト信号として算出するようになっている。

全体コントローラ１１５は、シャッタ操作部３からのシャッタ信号が入力されると、コントラスト算出部１１７にコントラスト信号を算出させる測定信号を出力するとともに、シャッタ信号が入力されてからの経過時間をタイマにより計測するようになっている。また、全体コントローラ１１５は、コントラスト算出部１１７により算出された複数のデジタル画像データのコントラスト信号を受けて、コントラストが最大となるフォーカスレンズのレンズ位置、すなわち、１番ピントが合うフォーカスレンズのレンズ位置を算出し、レンズユニット制御部１９に位置情報を出力するようになっている。

ここで、被写体の位置に応じてフォーカスレンズのレンズ位置が調節されることにより、カメラ１０１から被写体まで距離とフォーカスレンズのレンズ位置とが相関する。そこで、全体コントローラ１１５は、シャッタ操作部３が押されている間は、フォーカスレンズのレンズ位置の移動量とタイマにより計測された経過時間とに基づいて、フォーカスレンズのレンズ位置の移動量の単位時間あたりの変化量を算出するようになっている。

そして、全体コントローラ１１５は、算出されたフォーカスレンズのレンズ位置の移動量の単位時間あたりの変化量に応じて、例えば、変化量が増大する場合にはフレームレートを増大させ、一方、変化量が低減する場合にはフレームレートを低下させるように、連写撮影時に連続的にフレームレートを変更するようになっている。

このように構成された本実施形態に係るカメラ１０１の作用について説明する。
本実施形態に係るカメラ１０１が起動され、シャッタ操作部３が所定量押し込まれると、全体コントローラ１１５からコントラスト算出部１１７に測定信号が出力される。コントラスト算出部１１７においては、ＡＦＥ９によりアナログ画像データから変換されたデジタル画像データが順次入力され、各デジタル画像データのコントラスト信号が算出されて全体コントローラ１１５へと送られる。

全体コントローラ１１５においては、コントラスト算出部１１７から送られた複数のデジタル画像データのコントラスト信号に基づいて、コントラストが最大となるフォーカスレンズの位置情報が算出されて、レンズユニット制御部１９へと出力される。

レンズユニット制御部１９においては、全体コントローラ１１５から送られた位置情報を基にフォーカスレンズが駆動されてオートフォーカス処理が行われる。
この場合に、全体コントローラ１１５においては、シャッタ操作部３が押下げられていると判断されると、フォーカスレンズのレンズ位置の移動量とタイマにより計測された経過時間とに基づいて、フォーカスレンズのレンズ位置の移動量の単位時間あたりの変化量が算出される。そして、全体コントローラ１１５により、算出された変化量に応じて撮像素子７のフレームレートが算出される。

具体的には、カメラ１０１から被写体までの距離とフォーカスレンズのレンズ位置とが相関するので、例えば、フォーカスレンズのレンズ位置の移動量の単位時間あたりの変化量が増大する場合は、被写体が高速で移動したといえ、全体コントローラ１１５により、撮像素子７のフレームレート値がその変化量に対応して増大させられる。一方、フォーカスレンズのレンズ位置の移動量の単位時間あたりの変化量が低減する場合は、被写体が低速で移動したといえ、全体コントローラ１１５により、撮像素子７のフレームレート値がその単位時間あたりの変化量に対応して低下させられる。

以上説明したように、本実施形態に係るカメラ１０１によれば、デジタル画像データのコントラストが最大となるようにフォーカスレンズのレンズ位置が調整され、カメラ１０１から被写体までの距離とフォーカスレンズのレンズ位置とが関係付けられるので、フォーカスレンズのレンズ位置の移動量に基づいて被写体の動きの変化が分かる。これにより、被写体の動きの変化に対して、撮像素子７の連写撮影のフレームレートを適宜変更することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の第１の実施形態に係るカメラの概略構成を示すブロック図である。 図１のカメラの連写撮影を示すフローチャート図である。 本発明の第２の実施形態に係るカメラの概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ カメラ
７ 撮像素子
１５ 全体コントローラ
１７ 測距部

Claims (4)

1. 時間間隔を空けて被写体の像を撮影する撮像素子と、
   前記被写体までの距離を測定する測距部と、
   連写撮影時に前記測距部により測定された単位時間あたりの距離の変化量が増大した場合に、前記撮像素子による撮影のフレームレートを増大させる撮影間隔調節部と
   を備えるカメラ。
2. 、
   前記撮影間隔調節部が、前記測距部により測定された単位時間あたりの距離の変化量が低減した場合に、前記撮像素子によるフレームレートを低下させる請求項１に記載のカメラ。
3. 時間間隔を空けて被写体の像を撮影する撮像素子と、
   該撮像素子の撮像面に被写体の像を合焦させるフォーカスレンズを含むレンズユニットと、
   前記撮像素子により取得された画像のコントラストが最大となるように、前記被写体の位置に応じて前記フォーカスレンズのレンズ位置を調節するオートフォーカス処理部と、
   連写撮影時に前記フォーカスレンズのレンズ位置の移動量の単位時間あたりの変化量が増大したら前記撮像素子による撮影のフレームレートを増大させる撮影間隔調節部と
   を備えるカメラ。
4. 前記撮影間隔調節部が、前記フォーカスレンズのレンズ位置の移動量の単位時間あたりの変化量が低減したら、前記撮像素子によるフレームレートを低下させる請求項３に記載のカメラ。

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