JP2010183364A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ズームスイッチなどを操作しなければ画角調整できない。
【解決手段】撮影モードであれば、液晶ディスプレイにライブビュー画像が表示され（Ｓ１０２）、傾き検出手段によってデジタルカメラの傾きが検出され（Ｓ１０３）、もとの画面をｒ倍した大きさの枠の対角線が液晶ディスプレイの長辺にそれぞれ接する傾きまで傾けられたと判断されると、Ｓ１２１に進んでその枠が表示される。Ｓ１２２でデジタルカメラを水平に戻して傾きが解消されていれば、Ｓ１２３で限界（テレ端）を越えているかが判断され、画角調整しても画角調整の可能な範囲にあれば、Ｓ１２５で枠内の画像がテレ側に画角調整されて液晶ディスプレイの全面に１／ｒに拡大表示され、Ｓ１００に戻る。水平に戻されて傾きがないからＳ１０３からＳ１３１、Ｓ１４１に進み、レリーズ操作があれば、表示されている画像がＳ１４２で撮影される。
【選択図】図１０

Description

本発明は、静止画、動画の撮影機能を有するデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ付携帯電話などの撮像装置、特に撮像装置における画角の調整（ズーミング）の改良に関する。

最近の撮像装置の多くは撮影レンズとしてズームレンズを装着しており、ズームレンズを光軸に沿って移動させることにより、画角を変えて撮影範囲を切り換えた撮影、つまりズームでの撮影が可能となり、特に遠くの被写体を拡大して撮影したい場合などに重宝されている。画角の調整、つまりズーミングはズームスイッチ、タッチパネルを操作して行われる。
そして、画像信号がデジタル化されたため、画面内の特定部分のみを表示したり記録したりする画角調整の技術も、使用する撮像素子の画素数が多くなって画像の切り出しに耐えられることにより、広く活用されている。

ズーム操作では、ワイド端、テレ端をワイド側(広角側)、テレ側（望遠側）の限界とする範囲（画角調整範囲）で画角が調整されており、たとえば、ワイド端を初期位置としてワイド端〜テレ端の範囲で画角が調整される。つまり、画角調整しない撮影においてはワイド端に相当する位置での画角（最大の画角）で撮影がなされる。そして、ワイド端から画角を最小とするテレ端に向かって画角が調整され（ズーミングアップされ）、画角を小さく設定しすぎた場合には、撮影者（ユーザー）は構図を確認しながらズーム操作を行い、この場合には、ワイド端方向に戻って画角が調整される（ズーミングダウンされる）。

撮影時には、こうした操作が必要となり、撮影者が簡単にできる新しい切換え操作方法が模索されている。特開２００５−２３６８８３号公報には、撮影モード、再生モードが撮影姿勢で切換えられる撮像装置が記載されている。すなわち、撮像装置は撮影姿勢検知センサを内蔵し、横の撮影姿勢をとると（撮像装置を水平に構えると）撮影モードとなり、縦の撮影姿勢をとると（撮像装置を垂直に構えると）再生モードが設定される構成となっている。
また、この公開公報には、横の撮影姿勢をとると撮影モードとなり、縦の撮影姿勢にしてから所定時間内に横の撮影姿勢に戻すと再生モードとなる構成も記載されている。

特開２００５−２３６８８３号公報

上記のように画角の調整（ズーミング）は、ズームスイッチ、タッチパネルを操作して行われるが、ズームスイッチ、タッチパネルの操作は、両手を使う必要があったり、片手で行うとしても、それをレリーズスイッチを押す指と同じ指で操作する必要があった。この場合、画角の調整のためにレリーズスイッチから指を離してズームスイッチ、タッチパネルに指を伸ばせば、シャッターチャンスを逃すおそれがあるとともに、撮像装置の保持が不安定になって片手操作が困難となる。

特開２００５−２３６８８３号公報記載の構成では、撮像装置を片手で保持したまま撮影モード、再生モードの切換えを行うことができる。しかしながら、撮像装置背面の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの表示手段は、通常、横長画面であり、撮像装置を縦に構えると縦長の表示画面となる。そのため、撮像装置を垂直に構えると再生モードが設定される構成では、撮像装置を水平に構えて撮影した横長の撮影画像を縦長の液晶ディスプレイで再生することとなり、違和感のある見にくい表示となる。
また、縦の撮影姿勢にしてから所定時間内に横の撮影姿勢に戻して再生モードとする構成では、縦の撮影姿勢にして所定時間待機しなければならず、モード切換えに時間を要する。さらに、所定時間経過前に横の撮影姿勢に戻す誤動作が生じやすい。

特開２００５−２３６８８３号公報記載の構成は、上記のように技術上の問題点があるとともに、横と縦の撮影姿勢の単なる変更のもとでは画角の調整を行えない。
本発明は、撮影者がカメラを構えて、被写体を狙ったまま、特別なスイッチ操作をすることなく片手で迅速に画角調整が行える撮像装置の提供を目的としている。

請求項１記載の本発明によれば、撮影レンズの撮影光軸の回りで回転されて傾けられた当該撮像装置の傾きを検出する傾き検出手段と、撮影される画像を表示する表示手段とを有する撮像装置において、傾き検出手段で検出された当該撮像装置の傾きに対応した水平な矩形形状の枠を当該撮像装置とともに傾けられた表示手段に表示して画像の画角を切換え制御する制御手段をさらに有している。

請求項２記載の本発明によれば、撮影レンズの撮影光軸の回りで回転されて傾けられた当該撮像装置の傾きを検出する傾き検出手段と、撮影される画像を表示する表示手段とを有する撮像装置において、傾き検出手段で検出された当該撮像装置の傾きに対応した水平な矩形形状の枠を当該撮像装置とともに傾けられた表示手段に表示し、当該撮像装置が水平に戻されて傾きが解消されると、傾き検出手段で検出された当該撮像装置の傾きに対応して表示手段の枠に表示されていた画像を、その画角を切換え制御して水平に戻された表示手段に拡大表示する制御手段をさらに有している。

請求項３記載の本発明によれば、制御手段は、上記傾きに対応した水平な矩形形状の枠を当該撮像装置とともに傾けられた表示手段に表示するとともに、画像を表示手段に縮小表示し、当該撮像装置が水平に戻されて傾きが解消されると、枠内およびその回りの画像を水平に戻された表示手段の全面に表示するように制御している。

請求項４記載の本発明によれば、制御手段は、表示手段の表示画面の横縦比がＡ：Ｂのとき、傾き検出手段で検出された当該撮像装置の一方向の傾きがθであれば、その一方向の傾きθに対応して （Ａ・ｓｉｎθ＋Ｂ・ｓｉｎθ）／Ｂの画角比となる画角制御して表示手段に拡大表示している。

請求項５記載の本発明によれば、制御手段は、表示手段の表示画面の横縦比がＡ：Ｂのとき、傾き検出手段で検出された当該撮像装置の上記一方向と別方向の傾きがθ’であれば、その傾きθ’に対応して Ｂ／（Ａ・ｓｉｎθ’＋Ｂ・ｓｉｎθ’）の画角比となる画角制御して表示手段に縮小表示している。

請求項６記載の本発明によれば、撮影レンズの撮影光軸の回りの当該撮像装置の傾きを検出する傾き検出手段と、撮影される画像を表示する表示手段とを有する撮像装置において、表示手段の表示画面の横縦比がＡ：Ｂであるとき、傾き検出手段で検出された当該撮像装置の一方向の傾きがθであれば、その一方向の傾きθに対応して表示手段に表示された画像を（Ａ・ｓｉｎθ＋Ｂ・ｓｉｎθ）／Ｂの比率で拡大表示し、傾き検出手段で検出された当該撮像装置の上記一方向と別方向の傾きがθ’であれば、その別方向の傾きθ’に対応して表示手段に表示された画像をＢ／（Ａ・ｓｉｎθ’＋Ｂ・ｓｉｎθ’）の比率で縮小表示する制御手段をさらに有している。

請求項７記載の本発明によれば、撮影レンズの撮影光軸の回りの当該撮像装置の傾きを検出する傾き検出手段と、撮影される画像を表示する表示手段とを有する撮像装置において、傾き検出手段で検出された当該撮像装置の一方向の傾きがθであれば、その一方向の傾きθに対応して表示手段に表示された画像を拡大表示し、傾き検出手段で検出された当該撮像装置の上記一方向と別方向の傾きがθ’であれば、その別方向の傾きθ’に対応して表示手段に表示された画像を縮小表示する制御手段をさらに有している。

請求項１記載の本発明では、撮像装置を撮影レンズの撮影光軸の回りで傾けるだけで画像の画角が切換えられ、画像の画角が傾きに対応して特別なスイッチ操作なしで調整できる。そして、撮像装置を傾けるだけでよいから、片手操作で画角が迅速に調整できる。また、レリーズスイッチから指を離す必要がないから、重要な被写体を見つめながらシャッターチャンスを逃すことなくズームの制御を伴う撮影が行えるとともに、撮像装置の保持が不安定になることもない。

請求項２記載の本発明では、撮像装置を撮影レンズの撮影光軸の回りで傾けてから水平に戻して傾きを解消するだけで画像の画角が切換えられ、画像の画角が特別なスイッチ操作なしで調整できる。そして、撮像装置の姿勢を変えるだけよいから、片手操作で画角が迅速に調整できる。また、レリーズスイッチから指を離すことなくテレ側の画角調整が行われるから、重要な被写体がシャッターチャンスを逃すことなく適切な量だけズームアップされて撮影される。さらに、重要な被写体を見つめながらレリーズスイッチから指を離すことなく撮像装置を保持したままズーム操作が行われるから、撮像装置の保持が不安定になることもない。

請求項３記載の本発明では、傾きに対応して画像の画角が調整され画像が水平な表示手段に縮小表示され、特別なスイッチ操作をすることなくワイド側の画角調整が行える。

請求項４記載の本発明では、傾きθに対応して画角制御された画像が表示手段に拡大表示され、特別なスイッチ操作をすることなく傾きθに対応したテレ側の画角調整が行える。

請求項５記載の本発明では、傾きθ’に対応して画角制御された画像が表示手段に縮小表示され、特別なスイッチ操作をすることなく傾きθ’に対応したワイド側の画角調整が行える。

請求項６記載の本発明では、撮影レンズの撮影光軸の回りでの一方向の傾きθに対応して画角制御された画像が表示手段に拡大表示され、別方向の傾きθ’に対応して画角制御された画像が表示手段に縮小表示され、傾きθ、θ’に対応してテレ側、ワイド側の画角が特別なスイッチ操作なしで調整できる。そして、撮像装置の姿勢を変えるだけよいから、片手操作でテレ側、ワイド側の画角が調整できる。また、レリーズスイッチから指を離すことなくテレ側、ワイド側の画角調整が行われるから、重要な被写体がシャッターチャンスを逃すことなくズームアップ、ズームダウンされて撮影できる。さらに、レリーズスイッチから指を離すことなく撮像装置を保持したまま画角調整が行われるから、撮像装置の保持が不安定になることもない。

請求項７記載の本発明では、撮影レンズの撮影光軸の回りでの一方向の傾きθに対応して画角制御された画像が表示手段に拡大表示され、別方向の傾きθ’に対応して画角制御された画像が表示手段に縮小表示され、傾きθ、θ’に対応してテレ側、ワイド側の画角が特別なスイッチ操作なしで調整できる。そして、撮像装置の姿勢を変えるだけよいから、片手操作でテレ側、ワイド側の画角が調整できる。また、レリーズスイッチから指を離すことなくテレ側、ワイド側の画角調整が行われるから、重要な被写体を見つめながらシャッターチャンスを逃すことなくズームアップ、ズームダウンされて撮影される。さらに、レリーズスイッチから指を離すことなく撮像装置を保持したまま画角調整が行われるから、撮像装置の保持が不安定になることもない。

デジタルカメラとして具体化された本発明の一実施例に係る撮像装置の主要部の概略ブロック図を示す。 （Ａ）〜（Ｃ）はデジタルカメラを水平、垂直または傾けて構えた撮影の態様をそれぞれ示す。 （Ａ）〜（Ｃ）はデジタルカメラを水平または傾けて構えた場合の液晶ディスプレイのライブビュー画像をそれぞれ示す。 （Ａ）（Ｂ）は水平に構えたデジタルカメラ、前方から見た撮像素子をそれぞれ示す。 （Ａ）（Ｂ）は傾けて構えたデジタルカメラ、前方から見た撮像素子をそれぞれ示す。 アスペクト比（横縦比）Ａ：Ｂの画面を傾けた状態で同じアスペクト比Ａ：Ｂの切り出し画面の得られる傾き、画角比を求める模式図を示す。 （Ａ）〜（Ｃ）はワイド側のズーム操作のためにデジタルカメラを水平、垂直または傾けて構えた撮影の態様をそれぞれ示す。 （Ａ）〜（Ｃ）はワイド側のズーム操作のためにデジタルカメラを水平または傾けて構えた場合の液晶ディスプレイのライブビュー画像をそれぞれ示す。 傾き検出手段による傾きの検出方法の一例を示す。 本発明のデジタルカメラによる撮影制御のフローチャートの一例を示す。

撮像装置は、撮像装置は、撮影レンズの撮影光軸の回りを回転されて傾けられた当該撮像装置の傾きを検出する傾き検出手段と、撮影される画像を表示する表示手段と、傾き検出手段で検出された当該撮像装置の傾きに対応した水平な矩形形状の枠を当該撮像装置とともに傾けられた表示手段に表示して画像の画角を切換え制御する制御手段とを有している。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施例を詳細に説明する。図１は、デジタルカメラとして具体化された本発明の一実施例に係る撮像装置の主要部の概略ブロック図を示す。
図１に示すように、デジタルカメラ（撮像装置）１０は、撮像手段１２、制御手段（中央制御回路）１４、表示手段１６、記録手段（メモリ）１８、計時手段（クロック）２０、通信手段２２、操作判定手段２４、傾き検出手段２６、スイッチ群２８、ストロボ手段３０などを有して構成されている。

撮像手段１２は、撮影レンズ（ズームレンズ）１２ａ（図２（Ａ）参照）やＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子などからなり、被写体からの像は撮影レンズを介して撮像素子に結像され、光電変換されてデジタル化されて中央制御回路１４に出力される。そして、中央制御回路１４で色や階調の補正や圧縮処理などの必要な画像処理が施され、たとえば静止画ではＪＰＥＧ形式、動画ではＨ．２６４形式等の画像ファイルに変換されてフラッシュメモリなどの記録手段（メモリ）１８に記録される。計時手段（クロック）２０は撮影日時を計時し、その日時情報が撮影画像とともにメモリ１８に記録されることにより、撮影画像は順序よく記録され、検索も容易になる。

撮影に先立って撮影の構図やタイミングを確認するために、撮像手段１２からの画像信号は、表示手段１６にライブビュー画像（スルー動画像）として表示される。また、表示手段１６には、撮影前のライブビュー画像だけでなく、メモリ１８内の画像信号も中央制御回路１４で再生用に画像処理されて表示される。表示手段１６は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイなどから形成され、通常、デジタルカメラ１０の背面に設けられる。

撮像手段１２からの撮影画像を画像処理する中央制御回路（制御手段）１４は、たとえばＣＰＵ、ＭＰＵなどからなり、静止画を処理する静止画処理部１４ａと、動画を処理する動画処理部１４ｂと、静止画処理、動画処理のどちらで処理するかを撮影者（ユーザー）のスイッチ操作（モード切換えスイッチの切換え操作）から判定して静止画モード、動画モードの撮影モードを切換えるモード切換部１４ｃとを有し、撮影画像は静止画処理部、動画処理部で選択的に処理されてメモリ１８に記録される。

通信手段２２はＵＳＢ端子や無線送受信部などからなり、メモリ１８に記録された撮影画像のデータは、通信手段を介してＴＶなどの外部の表示手段、別の撮像装置などに出力されるとともに、別の撮像装置に記録された撮影画像のデータが通信手段を介して入力される。

操作判定手段２４は撮影可能状態を設定するパワースイッチ（電源スイッチ）の操作、レリーズスイッチ２８ａ（図２（Ｂ）参照）の操作、撮影・再生モード選択などの撮影者の操作を検出し、その検出結果が中央制御回路１４に出力され、中央制御回路においてデジタルカメラ１０の撮影モードが制御される。

傾き検出手段２６は、撮影レンズ１２ａの光軸（撮影光軸）の回りでのデジタルカメラ１０の傾き（傾き角度）を検出するものであり、傾き検出手段で検出されたデジタルカメラの傾きは中央制御装置１４に出力され、その出力結果に従って画角の調整（ズーミング）が中央制御装置で制御されている点に本発明の大きな特徴がある。

スイッチ群２８は、レリーズスイッチ２８ａ（図２（Ｂ）参照）、パワースイッチ（電源スイッチ）、メニューキー、決定キー（ＯＫキー）、モードキーなどからなり、スイッチが操作されると、操作判定手段２４によってそのスイッチ操作が検出されてスイッチ操作に対応した処理が中央制御回路１４の制御のもとで設定される。

ストロボ手段３０の発光は中央制御回路１４が制御しており、発光させて撮影するか否かが被写体の明るさに応じて中央制御回路で判定される。なお、動画撮影の場合、パルス的なストロボ光では被写体への照射が連続してできないため、ＬＥＤ光源などが利用される。

画角調整されて、または、画角調整されることなく静止画撮影、動画撮影されてメモリ１８に記録された画像は、中央制御回路１４で再生処理されてデジタルカメラ背面の液晶ディスプレイ(表示手段)１６に表示されて撮影された結果が直ちに確認される。また、撮影画像は通信手段２２を介してＴＶなどの外部の表示手段にデジタルカメラ１０を接続することによって再生、表示できる。

本発明では、デジタルカメラ１０の構え（具体的にはデジタルカメラの傾き）に対応してズーム操作が可能となるように構成されている。まずテレ側への画角調整（ズーミングアップ）について述べ、次にワイド側への画角調整（ズーミングダウン）について述べる。

図２（Ａ）〜（Ｃ）はデジタルカメラを水平、垂直または傾けて構えた撮影の態様を示す。
図２（Ａ）はデジタルカメラ１０を片手で保持して横に構えた（水平に構えた）状態を示しており、このままでは画角調整（ズーミング）は行われない。図２（Ｂ）は撮影中に画像がぶれないよう脇を固めてから、撮影レンズ１２ａの光軸（撮影光軸）の回りでデジタルカメラ１０を回転させ水平に対して傾けた状態を示しており、この状態で画角調整の確認表示が行われる。図２（Ｃ）はデジタルカメラ１０を逆方向に回転し傾きを解消して水平に戻した状態を示し、水平に戻された時点で光学的、または電子的な画角調整が行われる。

図３（Ａ）〜（Ｃ）はデジタルカメラを水平または傾けて構えた場合の液晶ディスプレイのライブビュー画像をそれぞれ示す。
パワースイッチを入れて（オンにして）デジタルカメラ１０を水平に構えると（横に構えると）、図３（Ａ）に示すように横長の液晶ディスプレイ１６の全面を使用してライブビュー画像が表示される。この標準の表示でレリーズスイッチ２８ａを操作すれば、液晶ディスプレイ１６に表示された画面がそのままの範囲で撮影（静止画撮影）される。

撮影光軸の回りでデジタルカメラ１０を回転させ水平に対して傾けると、傾斜した液晶ディスプレイ１６の縦方向を最大限に使用して液晶ディスプレイと略同じアスペクト比の枠１６ａが、図３（Ｂ）に示すように液晶ディスプレイに表示される。この枠１６ａが液晶ディスプレイ１６に表示されることにより、画角調整の範囲が表示され、その準備がなされたことが視覚的に認識される。
この枠１６ａは、その対角線が液晶ディスプレイ１６の対向する長辺にそれぞれ接した矩形形状の枠であり、液晶ディスプレイと形状が類似の（矩形形状の）枠ということもできる。

図３（Ｂ）に示す枠１６ａ内の画面だけを撮影すれば、図３（Ａ）（Ｂ）を対比すればわかるように、液晶ディスプレイ１６に表示された画面をそのままの範囲で撮影した場合よりも撮影範囲全体に占める（枠内の）被写体の割合が大きくなる。そのため、枠１６ａ内の画面部だけの撮像範囲を撮影すれば、実質的に拡大された画像が得られ、テレ側の画角調整が可能となる。

なお、最近、液晶ディスプレイ１６をワイド画面に大きくしてその一部にモードやスィツチの表示をしたデジタルカメラが提供されている。このようなワイド画面のデジタルカメラにおいては、液晶ディスプレイ１６、被写体の撮影域の関係が対応しておらず、同じアスペクト比といえない。
本発明が、このようなワイド画面のデジタルカメラ（撮像装置）にも応用できることは明らかであり、枠１６ａを液晶ディスプレイ１６と「略同じアスペクト比」と「略」を付加したのは、ワイド画面のものを本発明が排除しないことを意味する。

枠１６ａが液晶ディスプレイ１６に表示されて画角調整の確認がなされてからデジタルカメラ１０を水平に戻して傾きを解消すると、枠に表示された画面が液晶ディスプレイ全面に表示される(図３（Ｃ）参照)。この状態でレリーズスイッチ２８ａを操作して撮影される。枠１６ａに表示された画面は液晶ディスプレイに拡大されて表示され、テレ側のズーム位置での撮影が行われる。
このように、デジタルカメラ１０を傾けたとき枠１６ａを表示して画角調整が確認され、水平に戻して画角調整された画像を表示してテレ側でのズームの撮影が行われる。この時のズーミングは、光学ズームでも、電子ズームでもよい。

傾斜した液晶ディスプレイ１６の縦方向を最大限に使用して液晶ディスプレイに表示される矩形の枠１６ａは、略同じアスペクト比のもとで液晶ディスプレイの傾きに対応してその大きさが変化するから、デジタルカメラ１０の傾きに対応して画角が調整される。

このように、デジタルカメラ１０を撮影光軸の回りで傾けてから水平に戻して傾きを解消するだけで画像の画角が切換えられるため、被写体を確認したまま、画像の画角が特別なスイッチ操作なしで迅速に調整でき、撮像装置の姿勢を変えるだけよいから、画角調整が片手操作で行える。また、レリーズスイッチから指を離す必要がないから、重要な被写体がシャッターチャンスを逃すことなくズームで撮影できるとともに、デジタルカメラ１０の保持が不安定になることもない。

図４（Ａ）（Ｂ）は水平に構えたデジタルカメラ、前方から見た撮像素子を、図５（Ａ）（Ｂ）は傾けて構えたデジタルカメラ、前方から見た撮像素子をそれぞれ示す。
デジタルカメラ１０を水平に構えれば撮像素子１２ｂも水平に位置する（図４（Ａ）（Ｂ）参照）。これに対して、デジタルカメラ１０を傾ければデジタルカメラの傾きに対応して撮像素子１２ｂも傾き、傾いた撮像素子の縦方向を最大限に使用した撮像素子の領域１２ｂ’が切り出され(図５（Ａ）（Ｂ）参照）、この撮像素子の領域が液晶ディスプレイ１６における枠１６ａに対応する。

図６は、アスペクト比（横縦比）Ａ：Ｂの液晶ディスプレイの画面（表示画面）を傾けた状態で同じアスペクト比Ａ：Ｂの切り出し画面の得られる傾き、画角比（デジタルカメラを傾ける前後における画角の変化の割合）を求める模式図を示す。
Ｘ方向にＡ、Ｙ方向にＢの範囲は撮像素子１２ｂの範囲となり、これから網部で示す枠１２ｂ’と取り出すときの傾きθは、以下のように求められる。

撮像素子１２ｂの右隅に現れる三角形Ｔ１、Ｔ２において、θ＋α＋９０＝α＋９０＋θ’だから、θ＝θ’となり、三角形Ｔ１、Ｔ２が相似形であることがわかる。三角形Ｔ１、Ｔ２の三辺の長さの比を短い辺からａ：ｂ：１とする。
撮像素子１２ｂ、網部（枠１２ｂ’）の矩形形状の相似関係から、撮像素子の一辺をｒ倍したものを網部（枠１２ｂ’）の一辺とすれば、網部の長辺の長さはＡ・ｒ、短辺はＢ・ｒとなり、これらは三角形Ｔ１、Ｔ２の斜辺（長い辺）をそれぞれ構成する。

三角形Ｔ１の他の二辺は、辺の比が(短いものから) ａ：ｂ：１であるから、短い辺は（Ａ・ｒ・ａ）、中間の長さの辺は（Ａ・ｒ・ｂ）となる。同様に、三角形Ｔ２の短い辺は（Ｂ・ｒ・ａ）、中間の長さの辺は（Ｂ・ｒ・ｂ）となる。
三角形Ｔ１の短辺と三角形Ｔ２の長辺との和が、Ｂであるため、以下の式（１）が成立する。
Ａ・ｒ・ａ＋Ｂ・ｒ・ｂ＝Ｂ (式１）

これから、以下の式（２）が得られる。
（Ａ・ａ＋Ｂ・ｂ）・ｒ＝Ｂ
ｒ＝Ｂ／（Ａ・ａ＋Ｂ・ｂ） (式２）

三角形Ｔ１、Ｔ２の三辺の長さの比が短い辺からａ：ｂ：１であるから、ａ、ｂは以下となる。
ａ＝ｓｉｎθ ｂ＝ｃｏｓθ (式３）
このａ、ｂを式（２）に代入すれば、ｒは以下となる。
ｒ＝Ｂ／（Ａ・ｓｉｎθ＋Ｂ・ｃｏｓθ） (式４）

画面の横縦比が４：３であればＡ＝４、Ｂ＝３を代入して以下の式が成立する。
ｒ＝３／（４・ｓｉｎθ＋３・ｃｏｓθ） (式５−１）
同様に、画面の横縦比が１６：９であればＡ＝１６、Ｂ＝９を代入して以下の式が成立する。
ｒ＝９／（１６・ｓｉｎθ＋９・ｃｏｓθ） (式５−２）

たとえば、デジタルカメラ１０を９０度傾けるように回転させると（θ＝９０）、ｓｉｎ９０＝１、ｃｏｓ９０＝０だから、式（５−１）は以下のようになる。
ｒ＝３／（４・１＋３・０）＝３／４

撮像素子の一辺をｒ倍したものを網部（枠１２ｂ’）の一辺として網部の画像が撮影されるから、撮影される画像は１／ｒの画角比でテレ側に画角調整（ズーミングアップ）されることとなる。
１／ｒ＝４／３＝１．３３
このように、一度の画角調整で１．３３の画角比が得られる。
１度の回転では画角の大きな調整（大きな画角比）が得られないとはいえ、図２（Ａ）（Ｂ）に示すような水平姿勢からデジタルカメラを傾けたのち水平姿勢にも戻す一連の動作を繰り返すことによって画角が小刻みに調整され、結果として大きな画角比が得られる。つまり、ｎ回繰り返せば、式(６)に示す画角比が得られる。
（４／３）ⁿ (式６）
たとえば、水平姿勢→傾け動作（θ＝９０度）→水平姿勢への復帰という一連の動作を２回繰り返せば（ｎ＝２）１６／９＝１．７８、３回繰り返せば（ｎ＝３）６４／２７＝２．３７の画角比でテレ側での画角調整が行える。

中央制御回路（制御手段）１４は、傾き検出手段２６で検出したデジタルカメラ１０の傾きに対応した画角比が得られるように制御しており、画角調整は傾きに対応して撮影レンズ（ズームレンズ）を光軸に沿って移動させる光学ズームで行っても、撮影レンズを移動させることなく撮像部の有効範囲を切換える、いわゆる電子ズームで行ってもよい。

次に、ワイド側での画角調整作について述べる。ワイド側での画角調整も、上述のテレ側の画角調整と原理は同じであり、被写体の画像を液晶ディスプレイ１０に拡大して表示するか（テレ側の画角調整の場合）、縮小して表示するか（ワイド側での画角調整の場合）の相違にすぎない。
図７（Ａ）〜（Ｃ）はデジタルカメラを水平、垂直または傾けて構えた撮影の態様をそれぞれ示し、図８（Ａ）〜（Ｃ）はデジタルカメラを水平または傾けて構えた場合の液晶ディスプレイのライブビュー画像をそれぞれ示す。なお、図７（Ａ）〜（Ｃ）は図２（Ａ）〜（Ｃ）に、図８（Ａ）〜（Ｃ）は図３（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ対応する。

デジタルカメラ１０を撮影者側から見て水平姿勢から時計方向に（被写体側から見て反時計方向に）回転して傾けてから水平に戻されることによって、ワイド側のズーム操作が可能となっている（図２（Ａ）〜（Ｃ）、図３（Ａ）〜（Ｃ）。これに対して、以下のようにワイド側でのズーム操作は、ワイド側のズーム操作のときの傾け方向とは逆方向に傾けることによって可能となる。

デジタルカメラ１０を片手で保持し横に構えた（水平に構えた）ままでは画角調整は行われず（図７（Ａ）参照）、脇を固めて撮影光軸の回りでデジタルカメラ１０を撮影者側から見て反時計方向に（被写体側から見て時計方向に）回転させて水平に対して傾けると画角調整がなされる（図７（Ｂ）参照）。

パワースイッチを入れて（オンにして）デジタルカメラ１０を水平に構えると（横に構えると）、図８（Ａ）に示すように横長の液晶ディスプレイ１６の全面を使用してライブビュー画像が表示される。この表示でレリーズスイッチ２８ａを操作すれば、液晶ディスプレイ１６に表示された画面がそのままの範囲で撮影される。
撮影光軸の回りでデジタルカメラ１０を撮影者側から見て反時計方向に回転させ水平に対して傾けると、傾斜した液晶ディスプレイ１６の縦方向を最大限に使用して液晶ディスプレイと略同じアスペクト比の枠１６ａが、図８（Ｂ）に示すように液晶ディスプレイに表示される。

この枠１６ａに、デジタルカメラ１０を水平に構えたとき液晶ディスプレイ１６に表示されたもとの画像（図８（Ａ）に示す画像）が縮小して表示され（図８（Ｂ）参照）、ワイド側の画角調整の確認はデジタルカメラを傾けて枠１６ａが表示された時点で可能となる。デジタルカメラ１０（液晶ディスプレイ１６）の傾きが大きくなれば、傾きに対応して枠１６ａが小さくなるから、デジタルカメラ１０の傾きが大きければ大きいほど、画像は縮小されて液晶ディスプレイに表示される。

デジタルカメラ１０を水平に構えたとき液晶ディスプレイ１６に表示されたもとの画像が縮小されて枠１６ａに納められるから、図８（Ａ）（Ｂ）を比較するとわかるように、水平に構えたときに液晶ディスプレイに表示されなかった画像が、枠１６ａの外側で液晶ディスプレイ１６に表示される。
ここで、枠１６ａを中心として液晶ディスプレイ１６が水平に位置させたと仮定したときの枠１６ａ’を想定する（図８（Ｂ）参照）。

デジタルカメラ１０を水平に戻して傾きを解消すれば、枠１６ａ’が液晶ディスプレイ１６にピッタリ納められて液晶ディスプレイの全面を使って表示される（図８（Ｃ）参照）。つまり、傾けたデジタルカメラ１０を水平に戻せば、図８（Ａ）（Ｃ）を対比すればわかるように、ワイド側にズーミングされた画像が液晶ディスプレイ１６に表示され、この状態でレリーズ操作すればワイド側でのズームの撮影がなされる。

このワイド側の画角調整（ズーミングダウン）においても、テレ側の画角調整について述べた図６の模式図を想定すると上記の式（４）が成立し、画面の横縦比が４：３であれば上記の式（５−１）が成立する
たとえば、デジタルカメラ１０をテレ側の画角調整における方向とは逆方向に９０度傾けるように回転させれば（θ’＝９０）、ｓｉｎ９０＝１、ｃｏｓ９０＝０だから、式（５−１）は以下のようになる。
ｒ＝３／（４・１＋３・０）＝３／４

図６において撮像素子の一辺をｒ倍して網部（枠１２ｂ’）の一辺としているから、撮影される画像は画角比ｒで画角調整され、以下のように一度の画角調整で０．７５の画角比が得られる。
ｒ＝３／４＝０．７５

１度の回転では大きな画角比が得られないとはいえ、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すような水平姿勢からデジタルカメラ１０を（テレ側でのズーム操作と逆方向に）傾けたのち水平姿勢に戻す一連の動作を繰り返すことによって小刻みに画角調整されて結果として大きな画角比が得られ、ｎ回繰り返せば、式(７)に示す画角比が得られる。
（３／４）ⁿ (式７）

たとえば、水平姿勢→（テレ側のズーム操作と逆方向への）傾け動作→水平姿勢の復帰という一連の動作を２回繰り返せば（ｎ＝２）、９／１６＝０．５６、３回繰り返せば（ｎ＝３）、２７／６４＝０．４２の画角比で（ワイド側の）画角調整が行える。このように、きめ細やかなズーム制御が目視確認しながら可能となる。

図９（Ａ）（Ｂ）は傾き検出手段による傾きの検出方法の一例を示す。
傾き検出手段２６は、ホール素子２６ａ、磁石２６ｂを組み合わせ、デジタルカメラ１０の傾きに対応した磁石の磁界変化をホール素子が検出するようになっている。
すなわち、略ヘの字形状の支持腕部２６ｃが水平配置された軸２６ｄに回動自在に支持され、部分環状の永久磁石２６ｂが支持腕部の先端に保持され、ホール素子２６ａが磁石の一部と重複する位置に置かれている。

傾けることなくデジタルカメラ１０が水平に構えられれば、磁石２６ｂは重量のために水平な軸２６ｄの回りを回動して垂れ下がり、図９（Ａ）に示すように、左右のバランスから磁石の中央がホール素子２６ａと整列する。
図９（Ｂ）に示すように、デジタルカメラ１０が撮影光軸の回りで回転されて傾けられると、磁石２６ｂは回動して磁界の変化が生じ、この変化をホール素子２６ａが検出する。そして、ホール素子２６ａの検出信号が中央制御回路１４に出力されてデジタルカメラの傾きが判定される。

ホール素子、磁石を組み合わせた上記傾き検出手段は一例であり、手ぶれ検出用のジャイロや水銀スイッチを傾き検出手段としてもよい。
また、撮像素子１２ａにおける画像の変化から、デジタルカメラ１０の姿勢が変わったかどうかを判定してもよく、この場合は撮像素子が傾き検出手段として機能する。

図１０は本発明のデジタルカメラによる撮影制御のフローチャートの一例を示す。
まず、Ｓ１００でパワースイッチ（電源スイッチ）の操作状態を判定し、パワースイッチが操作されていなければ（オフであれば）終了し、パワースイッチがオンであればＳ１０１に進んで撮影モード（静止画撮影モード）が判定され、撮影モードでなければＳ１１１に分岐する。

Ｓ１１１で再生モードが判定され、再生モードでなければＳ１０１に戻り、再生モードであれば、Ｓ１１２でメモリ１８に記録されていた撮影画像が選択されて液晶ディスプレイ１６に表示（再生）される。Ｓ１１２で再生した画像を外部に送信するかがＳ１１３で判定され、送信しなければＳ１１１に戻り、送信と判定されば液晶ディスプレイ上の画像がＳ１１４で通信手段２２から外部のＴＶなどに送信され、外部のＴＶ画面に画像を再生して観賞される。送信が終わるとＳ１００に戻る。

Ｓ１０１で撮影モード(静止画撮影モード)と判定されれば、Ｓ１０２で液晶ディスプレイ１６にライブビュー画像が表示され、このタイミングで傾き検出手段２６によって撮影光軸の回りでの所定方向でのデジタルカメラ１０の傾きが検出され、その検出結果が中央処理回路１４に出力されて判定される（Ｓ１０３）。そして、Ｓ１０３でデジタルカメラ１０の傾きが中央処理回路１４によって判定され、図３（Ｂ）に示す枠１６ａを表示する傾きが判定されると、Ｓ１２１に進んで枠が液晶ディスプレイ１６に表示される。

この枠１６ａは、もとの画面をｒ倍した大きさのものであり、傾斜した液晶ディスプレイ１６の縦方向を最大限に使用して液晶ディスプレイと略同じアスペクト比の枠であり、対角線が液晶ディスプレイの長辺にそれぞれ接する傾きまでデジタルカメラ１０が傾けられると、液晶ディスプレイ１６に表示される。

枠１６ａが表示されることによって画角調整の準備がなされたことが認識され、枠が表示された後、デジタルカメラ１０は水平に戻される。つまり、Ｓ１２２に進んでデジタルカメラ１０を水平に戻して傾きが解消されたか（傾きが戻されたか）が判定され、水平に戻され手傾きが解消されるまでＳ１２２での判定が繰り返される。傾きが解消されると、Ｓ１２３において、ワイド端、テレ端をワイド側(広角側)、テレ側（望遠側）の限界とする範囲（画角調整の可能な範囲）にあるかが判定される。つまり、テレ側に画角調整される画像が画角調整の可能な範囲になければならず、拡大可能な限界（テレ端）を越えることは許されないから、限界（テレ端）を越えているかが判断される。拡大可能な限界を越えていれば、Ｓ１２４で警告されてＳ１００に戻る。たとえば、警告として、警告音による聴覚上の警告や、液晶ディスプレイ１６の画面に警告マークを点滅させる視覚上の警告などが考えられる。

Ｓ１２３で限界（テレ端）を越えておらず、画角調整しても画角調整の可能な範囲にあると判断されれば、Ｓ１２５で枠１６ａ（図３（Ｂ）参照）の画像がテレ側に画角調整されて（ズーミングアップされて）液晶ディスプレイ１６の全面に表示（拡大表示）され（図３（Ｃ）参照）、Ｓ１００に戻る。この画角調整は撮影レンズ１２ａを光軸に沿って移動させる光学ズームとされ、中央制御回路１４によって制御される。ここで、光学ズームに代えて電子ズームとしてもよい。電子ズームは、画素数は減少するが、制御時にノイズを出すことがなく迅速に画角調整できるというメリットがある。

Ｓ１０３で所定方向（たとえば、図２（Ｂ）に示すように水平に対して撮影者から見て反時計方向）のデジタルカメラ１０の傾き（θ）がなければ、Ｓ１３１に分岐し、逆方向（たとえば、図７（Ｂ）に示すように水平に対して撮影者から見て時計方向）のデジタルカメラの傾き（θ’）が判断される。水平に戻されて逆方向への傾き（θ’）がなければ、Ｓ１４１に分岐されてレリーズ操作の有無が判断され、レリーズ操作があれば、（デジタルカメラの回転に伴って水平に戻された）液晶ディスプレイ１６に表示されている画像がＳ１４２で撮影される。ここで、水平な液晶ディスプレイ１６に表示されている画像は、Ｓ１２５において、枠１６ａの画像をテレ側に画角調整して液晶ディスプレイの全面に表示（拡大表示）されたものであり(図３（Ｂ）（Ｃ）参照)、枠内の画像が拡大されて撮影される。

Ｓ１３１で逆方向でのデジタルカメラ１０の傾き（θ’）が傾けられ、傾斜した液晶ディスプレイ１６の縦方向を最大限に使用して液晶ディスプレイと略同じアスペクト比の枠、つまり、その対角線が液晶ディスプレイの対向する長辺にそれぞれ接するまで傾けられたと判断されると、Ｓ１３２で矩形形状の枠１６ａが表示され、この枠内に画像(被写体)を縮小して納めながら液晶ディスプレイの全面を使用して縮小された画像が表示される（図８（Ｂ）参照）。液晶ディスプレイ１６に表示される画像はたとえば画像処理によって縮小される。

それから、Ｓ１３３に進んでデジタルカメラ１０が水平に戻されて傾き（θ’）が解消されたかが判定され、水平に戻されて傾きが解消されるまで判定が繰り返され、水平になって傾きが解消されると、ワイド側への画角調整が縮小可能な限界（ワイド端）を越えているかがＳ１３４で判定される。ワイド側の限界（ワイド端）を越えていれば画角調整できないから、限界を越えていればＳ１３５で警告が出され、Ｓ１００に戻る。
なお、傾けを直す途中でも画像の縮小や枠の表示が出ると紛らわしいので、所定時間傾けを停止した場合の画角を保持するような工夫を施される。

Ｓ１３４で限界（ワイド端）を越えておらず、画角調整しても画角調整の可能な範囲にあれば、Ｓ１３６で液晶ディスプレイ１６に縮小して表示された画像(被写体)の大きさがその縮小した状態から変わらないように、もとの画像を光学ズームで縮小してＳ１０１に戻る。つまり、画像処理で縮小したと同じ大きさの画像（同じ画角比で縮小した画像）を光学ズームで作り出して、画像処理で縮小した画像に代えて液晶ディスプレイ１６に表示する。

デジタルカメラ１０は水平に戻されて傾きが解消されているから、Ｓ１０１からＳ１３１に分岐し、Ｓ１４１でレリーズ操作が判断され、水平姿勢でレリーズ操作をすれば、液晶ディスプレイ１６に表示されている縮小された画像が撮影される。つまり、ワイド側でのズームの撮影がなされる。

このように本発明によれば、撮像装置（デジタルカメラ）を撮影レンズ（光学系を折り曲げたカメラでは、その対物レンズ）の撮影光軸方向を中心とした回りで傾けるだけで画角の確認ができ、または、傾けてから水平に戻して傾きを解消するだけで画像の画角が切換えられるので、重要な被写体を見失うことなく、画像の画角が傾きに対応して特別なスイッチ操作なしで調整できる。そして、撮像装置を傾けるだけでよいから、片手操作で画角が調整できる。また、レリーズスイッチ２８ａから指を離す必要がないから、重要な被写体を見つめながらシャッターチャンスを逃すことなくズームの撮影が行えるとともに、撮像装置の保持が不安定になることもない。

撮影レンズの撮影光軸の回りでの一方向での撮像装置の傾きθに対応して画角制御された画像が表示手段に拡大表示され、別方向の傾きθ’に対応して画角制御された画像が表示手段に縮小表示され、傾きθ、θ’に対応してテレ側、ワイド側の画角が特別なスイッチ操作なしで調整できる。

上述した実施例は、この発明を説明するためのものであり、この発明を何等限定するものでなく、この発明の技術範囲内で変形、改造等の施されたものも全てこの発明に包含されることはいうまでもない。
たとえば、実施例ではデジタルカメラとして撮像装置を具体化しているが、本発明の対象となる撮像装置はデジタルカメラに限定されず、たとえば、デジタルビデオカメラはもちろん、デジタルカメラの機能を持つ携帯電話、ノートパソコンなどのデジタルカメラ付モバイルツールなども本発明でいう撮像装置に含まれる。

本発明は、液晶ディスプレイのような表示手段を持つデジタルカメラなどの撮像装置に広範囲に応用できる。

１０ デジタルカメラ（撮像装置）
１２ 撮像手段
１２ａ 撮影レンズ（ズームレンズ）
１２ｂ 撮像素子
１４ 中央制御回路（制御手段）
１４ａ〜１４ｃ 静止画処理部、動画処理部、モード切換部
１６ 液晶ディスプレイ（表示手段）
１６ａ 矩形形状の枠
１６ａ’ 液晶ディスプレイの仮想の画面
１８ メモリ（記録手段）
２０ クロック（計時手段）
２２ 通信手段
２４ 操作判定手段
２６ 傾き検出手段
２８ スイッチ群
２８ａ レリーズスイッチ
３０ ストロボ手段

Claims (7)

1. 撮影レンズの撮影光軸の回りで回転されて傾けられた当該撮像装置の傾きを検出する傾き検出手段と、撮影される画像を表示する表示手段とを有する撮像装置において、
   傾き検出手段で検出された当該撮像装置の傾きに対応した水平な矩形形状の枠を当該撮像装置とともに傾けられた表示手段に表示して画像の画角を切換え制御する制御手段をさらに有することを特徴とする撮像装置。
2. 撮影レンズの撮影光軸の回りで回転されて傾けられた当該撮像装置の傾きを検出する傾き検出手段と、撮影される画像を表示する表示手段とを有する撮像装置において、
   傾き検出手段で検出された当該撮像装置の傾きに対応した水平な矩形形状の枠を当該撮像装置とともに傾けられた表示手段に表示し、当該撮像装置が水平に戻されて傾きが解消されると、傾き検出手段で検出された当該撮像装置の傾きに対応して表示手段の枠に表示されていた画像を、その画角を切換え制御して水平に戻された表示手段に拡大表示する制御手段をさらに有することを特徴とする撮像装置。
3. 制御手段は、
   上記傾きに対応した水平な矩形形状の枠を当該撮像装置とともに傾けられた表示手段に表示するとともに、画像を表示手段に縮小表示し、当該撮像装置が水平に戻されて傾きが解消されると、枠内およびその回りの画像を水平に戻された表示手段の全面に表示する請求項２記載の撮像装置。
4. 制御手段は、表示手段の表示画面の横縦比がＡ：Ｂのとき、
   傾き検出手段で検出された当該撮像装置の一方向の傾きがθであれば、その一方向の傾きθに対応して
   （Ａ・ｓｉｎθ＋Ｂ・ｓｉｎθ）／Ｂの画角比となる画角制御して表示手段に拡大表示する請求項２または３記載の撮像装置。
5. 制御手段は、表示手段の表示画面の横縦比がＡ：Ｂのとき、
   傾き検出手段で検出された当該撮像装置の上記一方向と別方向の傾きがθ’であれば、その傾きθ’に対応して
   Ｂ／（Ａ・ｓｉｎθ’＋Ｂ・ｓｉｎθ’）の画角比となる画角制御して表示手段に縮小表示する請求項２〜４のいずれか記載の撮像装置。
6. 撮影レンズの撮影光軸の回りの当該撮像装置の傾きを検出する傾き検出手段と、撮影される画像を表示する表示手段とを有する撮像装置において、
   表示手段の表示画面の横縦比がＡ：Ｂであるとき、
   傾き検出手段で検出された当該撮像装置の一方向の傾きがθであれば、その一方向の傾きθに対応して表示手段に表示された画像を、
   （Ａ・ｓｉｎθ＋Ｂ・ｓｉｎθ）／Ｂの比率で拡大表示し、
   傾き検出手段で検出された当該撮像装置の上記一方向と別方向の傾きがθ’であれば、その別方向の傾きθ’に対応して表示手段に表示された画像を、
   Ｂ／（Ａ・ｓｉｎθ’＋Ｂ・ｓｉｎθ’）の比率で縮小表示する制御手段をさらに有することを特徴とする撮像装置。
7. 撮影レンズの撮影光軸の回りの当該撮像装置の傾きを検出する傾き検出手段と、撮影される画像を表示する表示手段とを有する撮像装置において、
   傾き検出手段で検出された当該撮像装置の一方向の傾きがθであれば、その一方向の傾きθに対応して表示手段に表示された画像を拡大表示し、
   傾き検出手段で検出された当該撮像装置の上記一方向と別方向の傾きがθ’であれば、その別方向の傾きθ’に対応して表示手段に表示された画像を縮小表示する制御手段をさらに有することを特徴とする撮像装置。

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