JP2009260413A - 撮像装置及び撮像装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影者の意図する滑らかなレンズ操作で被写体を撮影することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置は、撮影者によるレンズ１０２，１０５の位置を検出する検出手段１１２，１１３と、検出手段１１２，１１３により検出されるレンズ１０２，１０５の位置を操作情報として記憶する操作情報記憶装置１１５と、操作情報記憶装置１１５に記憶した操作情報を平滑化し、平滑化した操作情報に基づいてレンズ１０２，１０５の駆動源１１０，１１１を制御するカメラ制御部１１４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、操作状態を記憶、最適化し再現することで滑らかな操作で撮影を行う機能を有するデジタルビデオカメラ等の撮像装置及び撮像装置の制御方法に関する。

従来より、撮影者がプリセットスイッチを操作することによりレンズのズーム位置やフォーカス位置等を記憶し、記憶した位置を読み出して再現するプリセット機能を有する撮像装置がある。

この撮像装置では、撮影者が任意のパンニング角及びチルティング角を設定し、プリセットスイッチを操作することで、レンズのズーム位置やフォーカス位置等を記憶する。

撮影者が意図する画角を再現するには、設定したパンニング角、チルティング角で撮像装置を被写体に向け、プリセットスイッチを操作することで、そのパンニング角及びチルティング角に対応するレンズのズーム位置やフォーカ位置等を再現することができる。

また、プリセットスイッチ等の操作によることなく、パンニング角やチルティング角に対応するレンズのズーム位置やフォーカス位置を記憶、再現させる撮像装置が提案されている（特許文献１）。
特開平１１−３２６９８２号公報

しかし、上記従来例では、レンズのズーム位置やフォーカス位置等だけを記憶、再現させるものであり、プリセットされたズーム位置やフォーカス位置等にレンズが移動する間の動作や時間を考慮して記憶、再現させるものではない。

そのため、プリセット位置の呼び出し時点でのズーム位置やフォーカス位置からプリセットされているズーム位置やフォーカス位置へのレンズ動作途中の映像は、ズームの動きが速すぎたり、フォーカスが合わなかったりと撮影者の意図するものと異なることが多い。

また、プリセットされているレンズのズーム位置やフォーカス位置が撮影者の意図するものではなかった場合、プリセット位置を変更する回数が多くなり、撮影された映像は視聴者に不快を与えるものとなってしまう。

パンニング操作やチルティング操作についても同様で、撮像装置を大きく振り回したり、繰り返し撮像装置を動かした場合等、撮影された映像は視聴者にとって不快なものとなる。

そこで、本発明は、撮影者の意図する滑らかな操作で被写体を撮影することができる撮像装置及び撮像装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮影者による操作対象の操作状態を検出する検出手段と、該検出手段により検出される前記操作対象の操作状態を操作情報として記憶する操作情報記憶手段と、該操作情報記憶手段に記憶した操作情報を平滑化する平滑化手段と、該平滑化手段により平滑化した前記操作情報に基づいて前記操作対象を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の撮像装置の制御方法は、撮影者による操作対象の操作状態を検出する検出ステップと、該検出ステップで検出される前記操作対象の操作状態を操作情報として記憶する操作情報記憶ステップと、該操作情報記憶ステップで記憶した操作情報を平滑化する平滑化ステップと、該平滑化ステップで平滑化した前記操作情報に基づいて前記操作対象を制御する制御ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、前もって撮影者の意図する操作対象の操作情報を記憶し、記憶させた操作情報を平滑化して撮影時に再現することができるので、撮影者の意図する滑らかな操作で被写体を撮影することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の撮像装置の第１の実施形態であるデジタルビデオカメラを説明するためのブロック図である。なお、本実施形態では、ズーム操作とそれに伴う焦点調節（フォーカスレンズの移動）によるズームレンズ位置およびフォーカスレンズ位置の時間変化情報を記憶、最適化し、レンズのズーム、フォーカス制御を行う場合を例に採る。

本実施形態のデジタルビデオカメラ（以下、カメラという）は、図１に示すように、第１固定レンズ群１０１、ズームレンズ（操作対象）１０２、絞り１０３、第２固定レンズ群１０４、フォーカスレンズ（操作対象）１０５、及び撮像素子１０６等を備える。フォーカスレンズ１０５は、焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正するいわゆるコンペ機能を兼ね備える。

ズーム駆動源１１０は、ズームレンズ１０２を駆動し、フォーカス駆動源１１１は、フォーカスレンズ１０５を駆動する。ズーム駆動源１１０及びフォーカス駆動源１１１は、それぞれモータとドライバとを有している。

カメラ信号処理回路１０７は、撮像素子１０６の出力信号を表示機能をもつモニタ装置１０８や記録装置１０９に対応した信号に変換する。記録装置１０９は、磁気テープや半導体メモリ等の記録媒体に動画や静止画を記録する。

カメラ制御部１１４は、駆動源１１０，１１１を制御すると共に、ズームレンズ１０２の操作手段であるズームスイッチ１１７の制御やカメラ信号処理回路１０７の出力信号の制御等を行う。

また、カメラ制御部１１４は、リハーサルスイッチ１１６の制御により操作情報記憶装置１１５にズームレンズ１０２、フォーカスレンズ１０５の操作情報の記憶処理を開始／終了させたり、操作情報記憶装置１１５から操作情報を読み出して最適化する処理を行う。

更に、カメラ制御部１１４は、平滑化した操作情報からズームレンズ１０２、フォーカスレンズ１０５の目標位置を算出する。そして、カメラ制御部１１４は、該算出値とレンズ位置検出手段１１２，１１３で検出したレンズ１０２，１０３の位置とを比較して、該比較結果に基づいて駆動源１１０，１１１を制御してレンズ１０２，１０３を移動させる。

レンズ位置検出手段１１２，１１３は、いずれも不図示のフォトセンサと遮光板とを有している。フォトセンサは、発光部と受光部とで構成され、遮光板はそれぞれズームレンズ１０２及びフォーカスレンズ１０５に固定されている。

そして、ズームレンズ１０２及びフォーカスレンズ１０５が光軸と平行に移動すると、遮光板が一体に移動し、フォトセンサの発光部と受光部との間の光路を遮ったとき、受光部の出力信号はＬｏｗレベルになり、遮らないときはＨｉｇｈレベルになる。

従って、受光部の出力信号が変化する位置を基準位置として、ズームレンズ１０２、フォーカスレンズ１０５が基準位置に存在するか否かを検知することができる。そして、カメラ制御部１１４は、この基準位置と、レンズ移動速度やレンズ移動方向などにより、各レンズ１０２，１０３の位置を認識することができる。

カメラ制御部１１４には、ズームレンズ１０２をワイド方向、テレ方向に移動させるためのズームスイッチ１１７が接続されている。ズームスイッチ１１７は、その押圧操作に応じて電圧が変化するような回路構成になっている。カメラ制御部１１４は、ズームスイッチ１１７が押圧操作されたときにその電圧変化を検出し、その検出値に応じて可変速ズームの何速目のズーム速度でズームレンズ１０２を駆動させるかを決定する。

カメラ制御部１１４には、ズームレンズ１０２とフォーカスレンズ１０５の操作情報の記憶開始および終了のタイミングを検出するためのリハーサルスイッチ１１６が接続されている。

リハーサルスイッチ１１６が押下されると、カメラ制御部１１４は、ズームレンズ１０２とフォーカスレンズ１０５の位置を操作情報として操作情報記憶装置１１５に記憶させる。もう一度リハーサルスイッチ１１６が押下されると、カメラ制御部１１４は、ズームレンズ１０２とフォーカスレンズ１０５の操作情報の記憶処理を停止する。

カメラ制御部１１４は、ズームレンズ１０２とフォーカスレンズ１０５の操作情報の記憶後、記憶した操作情報の最適化を行い、操作情報記憶装置１１５に格納する。この際、最適化には操作情報の時間平均による平滑化や近似演算による平滑化を行う。この場合、短時間でのズーム位置の反転を無視するといった条件を設けてもよい。

記録装置１０９への記録開始のタイミングを検出する手段である録画スイッチ１１８が押下されると、カメラ制御部１１４は、操作情報記憶装置１１５から平滑化したレンズ１０２，１０５の操作情報を読み出す。そして、カメラ制御部１１４は、読み出した操作情報に基づいてズーム駆動源１１０とフォーカス駆動源１１１を制御してズームレンズ１０２とフォーカスレンズ１０５を駆動させると共に、カメラ信号処理回路１０７の映像信号を記録装置１０９に記録する。

次に、図２を参照して、本実施形態のカメラにおいて、リハーサルスイッチ１１６の押下によるレンズの操作情報の記憶開始から終了までの処理を説明する。なお、図２での各処理は、ＲＯＭやハードディスク等に記憶された制御プログラムがＲＡＭにロードされて、カメラ制御部１１４のＣＰＵにより実行される。また、以下の説明では、リハーサルスイッチ１１６の押下による操作情報の記憶開始から終了までをリハーサルモードと呼ぶ。

まず、ステップＳ２０１では、カメラ制御部１１４は、リハーサルスイッチ１１６が押下されているかを判断し、押下されていればステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、カメラ制御部１１４は、リハーサルモードであるか否かを判断する。その結果、リハーサルモード中であれば、カメラ制御部１１４は、ステップＳ２０３及びステップＳ２０４に移行し、現在のズームレンズ１０２の位置及びフォーカスレンズ１０５の位置をそれぞれ操作情報として操作情報記憶装置１１５に記憶する。

次に、ステップＳ２０５では、カメラ制御部１１４は、ズームスイッチ１１７の操作状態を判別し、ズーム中であるか否かを判断する。その結果、ズーム中であれば、カメラ制御部１１４は、ステップＳ２０６及びステップＳ２０７において、ズーム駆動源１１０とフォーカス駆動源１１１を制御してズームレンズ１０２とフォーカスレンズ１０５を移動させる。これらのステップをリハーサルスイッチ１１６が再び押下され、リハーサルモードが終了するまで繰り返す。

図３は、リハーサルモードで操作情報記憶装置１１５に記憶させたズームレンズ１０２の位置の時間変化情報をカメラ制御部１１４において近似演算により平滑化（最適化）した結果を模式的に示すグラフ図である。

図３において、破線がリハーサルモードにおけるズームレンズ１０２の位置の時間変化情報であり、実線が平滑化後の時間変化情報である。なお、操作情報記憶装置１１５に記憶させた操作情報の最適化は、時間平均による平滑化により行うようにしてもよい。

カメラ制御部１１４は、撮影時の記録映像を撮影前にイメージできるように、平滑化した操作情報を確認する機能として、平滑化した操作情報に基づいてレンズ制御を行い、モニタ装置１０８にカメラ信号処理回路１０７の映像信号を出力する。なお、図３に示すようなレンズ位置の時間変化を表すグラフ等をモニタ装置１０８に表示してもよい。

次に、図４を参照して、本実施形態のカメラにおける録画時のレンズ制御について説明する。なお、図４での各処理は、ＲＯＭやハードディスク等に記憶された制御プログラムがＲＡＭにロードされて、カメラ制御部１１４のＣＰＵにより実行される。また、図４では、リハーサルモードを少なくとも一度は実行した後の録画時に関する処理を示す。

まず、ステップＳ３０１では、カメラ制御部１１４は、録画スイッチ１１８が押下されているか否かを判断し、押下されていればステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２では、カメラ制御部１１４は、録画モードであるか否かを判断し、録画モードであれば、ステップＳ３０３に進む。

ステップＳ３０３では、カメラ制御部１１４は、操作情報記憶装置１１５から平滑化（最適化）したズームレンズ１０２及びフォーカスレンズ１０５の位置の時間変化情報の初期位置を読み出し、ステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０４では、カメラ制御部１１４は、ズーム駆動源１１０及びフォーカス駆動源１１１を制御して、ズームレンズ１０２及びフォーカスレンズ１０５を初期位置へそれぞれ移動させ、ステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５では、カメラ制御部１１４は、操作情報記憶装置１１５からズームレンズ１０２の次の駆動目標位置を読み出し、ステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６では、カメラ制御部１１４は、操作情報記憶装置１１５からフォーカスレンズ１０５の次の駆動目標位置を読み出し、ステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０７では、カメラ制御部１１４は、平滑化した操作情報の最後の駆動目標位置にズームレンズ１０２及びフォーカスレンズ１０５が到達しているか否かを判断する。そして、各レンズ１０２，１０３が最後の駆動目標位置に到達していなければ、カメラ制御部１１４は、ステップＳ３０８及びステップＳ３０９に進む。

ステップＳ３０８及びステップＳ３０９では、カメラ制御部１１４は、ズーム駆動源１１０を制御してズームレンズ１０２を最後の駆動目標位置に移動させ、また、フォーカス駆動源１１１を制御して、フォーカスレンズ１０５を移動させる。

一方、ステップＳ３０７において、各レンズ１０２，１０３が最後の駆動目標位置に到達している場合は、カメラ制御部１１４は、レンズ制御と記録装置１０９への映像信号の記録を停止させる。

なお、平滑化した操作情報に基づくレンズ制御の開始タイミングは、必ずしも記録装置１０９への映像信号の記録開始のタイミングを検出する録画スイッチ１１８と連動する必要はない。例えば、録画を開始して３秒後にレンズ制御を開始したり、ズームスイッチ１１７が押下されたタイミングでレンズ制御を開始してもよい。

以上説明したように、本実施形態では、前もって撮影者の意図するレンズの操作情報を記憶し、記憶させた操作情報を最適化して撮影時に再現するようにしているので、撮影者の意図する滑らかなレンズ操作で被写体を撮影することができる。従って、ズーム等の繰り返しや速すぎるズーム等の視聴者が不快になるような映像を撮ることを軽減することができる。

（第２の実施形態）
次に、図５〜図７を参照して、本発明の撮像装置の第２の実施形態であるデジタルビデオカメラについて説明する。図５は、本発明の撮像装置の第２の実施形態であるデジタルビデオカメラを説明するための概略ブロック図である。

図５に示すように、本実施形態のデジタルビデオカメラ１１９は、上面にパンニング角度内の角加速度を検出する加速度センサ１２０が取り付けられ、側面にチルティング角度内の角加速度を検出する加速度センサ１２１が取り付けられている。加速度センサ１２０，１２１の検出情報は、それぞれカメラ制御部１１４に出力される。

カメラ制御部１１４は、三脚１２２に設置されている雲台（操作対象）１２３に接続される。雲台１２３は、不図示のパンニング／チルティング機構を有しており、カメラ制御部１１４は、パンニング／チルティング機構の駆動源を制御することで、雲台１２３を所定の姿勢位置に配置する。

ここで、本実施形態では、カメラ制御部１１４は、加速度センサ１２０，１２１により検出された角加速度をパンニング／チルティング機構の操作情報として操作情報記憶装置１１５に記憶し、記憶した操作情報を上記第１の実施形態と同様にして平滑化する。

次に、カメラ制御部１１４は、平滑化した操作情報からパンニング／チルティング機構の目標位置を算出する。そして、カメラ制御部１１４は、該算出値と加速度センサ１２０，１２１で検出したパンニング／チルティング機構の角速度情報とを比較し、該比較結果に基づいてパンニング／チルティング機構の駆動源を制御して雲台１２３を移動させる。その他の構成は、上記第１の実施形態と同様であるので、符号を流用して説明する。

次に、図６を参照して、本実施形態のカメラにおいて、リハーサルスイッチ１１６の押下による操作情報の記憶開始から終了までの処理を説明する。なお、図６での各処理は、ＲＯＭやハードディスク等に記憶された制御プログラムがＲＡＭにロードされて、カメラ制御部１１４のＣＰＵにより実行される。また、以下の説明では、リハーサルスイッチ１１６の押下による操作情報の記憶開始から終了までをリハーサルモードと呼ぶ。

まず、ステップＳ４０１では、カメラ制御部１１４は、リハーサルスイッチ１１６が押下されているかを判断し、押下されていればステップＳ４０２に進む。

ステップＳ４０２では、カメラ制御部１１４は、リハーサルモードであるか否かを判断する。その結果、リハーサルモード中であれば、カメラ制御部１１４は、ステップＳ４０３及びステップＳ４０４に移行し、現在のパンニング角度内の角加速度情報およびチルティング角度内の角加速度情報を操作情報として操作情報記憶装置１１５に記憶する。これらのステップをリハーサルスイッチ１１６が再び押下されて、リハーサルモードを終了するまで繰り返す。ステップＳ４０３及びステップＳ４０４で操作情報記憶装置１１５に記憶された操作情報は、上記第１の実施形態と同様に、カメラ制御部１１４によって時間平均又は近似演算等の手法で平滑化される。

次に、図７を参照して、本実施形態のカメラにおける録画時の雲台制御について説明する。なお、図７での各処理は、ＲＯＭやハードディスク等に記憶された制御プログラムがＲＡＭにロードされて、カメラ制御部１１４のＣＰＵにより実行される。また、図７では、リハーサルモードを少なくとも一度は実行した後の録画時に関する処理を示す。

まず、ステップＳ５０１では、カメラ制御部１１４は、録画スイッチ１１８が押下されているか否かを判断し、押下されていればステップＳ５０２に進む。

ステップＳ５０２では、カメラ制御部１１４は、録画モードであるか否かを判断し、録画モードであればステップＳ５０３に進む。

ステップＳ５０３では、カメラ制御部１１４は、操作情報記憶装置１１５から平滑化したパンニング機構の操作情報およびチルティング機構の操作情報の初期位置を読み出し、ステップＳ５０４に進む。

ステップＳ５０４では、カメラ制御部１１４は、雲台１２３が初期位置になるようにパンニング／チルティング機構の駆動源を制御し、ステップＳ５０５に進む。

ステップＳ５０５では、カメラ制御部１１４は、操作情報記憶装置１１５からパンニング機構の次の駆動目標位置を読み出し、ステップＳ５０６に進む。

ステップＳ５０６では、カメラ制御部１１４は、操作情報記憶装置１１５からチルティング機構の次の駆動目標位置を読み出し、ステップＳ５０７に進む。

ステップＳ５０７では、カメラ制御部１１４は、雲台１２３が最後の駆動目標位置に到達しているか否かを判断し、到達していなければステップＳ５０８及びステップＳ５０９においてパンニング機構／チルティング機構の駆動源を制御し、雲台１２３を移動させる。

一方、ステップＳ５０７において、雲台１２３が最後の駆動目標位置に到達している場合は、カメラ制御部１１４は、雲台制御と記録装置１０９への映像信号の記録を停止させる。

なお、平滑化した操作情報に基づく雲台制御の開始タイミングは、必ずしも記録装置１０９への映像信号の記録開始のタイミングを検出する録画スイッチ１１８と連動する必要はない。また、パンニング機構の操作情報やチルティング機構の操作情報の検出は、加速度センサに限らず、ジャイロセンサや画像処理（ベクトル検出）によるものであっても構わない。

以上説明したように、本実施形態では、前もって撮影者の意図する雲台１２３の操作情報を記憶し、記憶させた操作情報を最適化して撮影時に再現するようにしているので、撮影者の意図する滑らかな雲台操作で被写体を撮影することができる。従って、カメラを大きく振り回したり、繰り返しカメラを動かしたりすることにより不快な映像が撮られることを軽減することができる。

なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

本発明の撮像装置の第１の実施形態であるデジタルビデオカメラを説明するためのブロック図である。 リハーサルスイッチの押下によるレンズの操作情報の記憶開始から終了までの処理を説明するためのフローチャート図である。 リハーサルモードで操作情報記憶装置に記憶させたズームレンズの位置の時間変化情報をカメラ制御部において近似演算により平滑化（最適化）した結果を模式的に示すグラフ図である。 録画時のレンズ制御について説明するためのフローチャート図である。 本発明の撮像装置の第２の実施形態であるデジタルビデオカメラを説明するための概略ブロック図である。 リハーサルスイッチの押下による雲台の操作情報の記憶開始から終了までの処理を説明するためのフローチャート図である。 録画時の雲台制御について説明するためのフローチャート図である。

符号の説明

１０１ 第１固定レンズ群
１０２ ズームレンズ
１０３ 絞り
１０４ 第２固定レンズ群
１０５ フォーカスレンズ
１０６ 撮像素子
１０７ カメラ信号処理回路
１０８ モニタ装置
１０９ 記録装置
１１０ ズーム駆動源
１１１ フォーカス駆動源
１１２，１１３ レンズ位置検出手段
１１４ カメラ制御部
１１５ 操作情報記憶装置
１１６ リハーサルスイッチ
１１７ ズームスイッチ
１１８ 録画スイッチ
１１９ デジタルビデオカメラ
１２０，１２１ 加速度センサ
１２２ 三脚
１２３ 雲台

Claims (9)

1. 撮影者による操作対象の操作状態を検出する検出手段と、
   該検出手段により検出される前記操作対象の操作状態を操作情報として記憶する操作情報記憶手段と、
   該操作情報記憶手段に記憶した操作情報を平滑化する平滑化手段と、
   該平滑化手段により平滑化した前記操作情報に基づいて前記操作対象を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記操作情報が、前記操作対象の操作状態の時間変化情報である、ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記操作対象が、ズームレンズ及びフォーカスレンズである、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記操作対象が、パンニング機構及びチルティング機構を備える雲台である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
5. 前記平滑化手段は、前記操作情報記憶手段に記憶されている前記操作情報を近似演算により平滑化する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記平滑化手段は、前記操作情報記憶手段に記憶されている前記操作情報を時間平均により平滑化する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 前記平滑化手段により平滑化された前記操作情報を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 前記制御手段による前記操作対象の制御が、映像信号の記録開始のタイミングに連動して実行される、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の撮像装置。
9. 撮影者による操作対象の操作状態を検出する検出ステップと、
   該検出ステップで検出される前記操作対象の操作状態を操作情報として記憶する操作情報記憶ステップと、
   該操作情報記憶ステップで記憶した操作情報を平滑化する平滑化ステップと、
   該平滑化ステップで平滑化した前記操作情報に基づいて前記操作対象を制御する制御ステップと、を備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。

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