まず、図1を参照して、本実施例における光学装置の基本的な構成および特徴について説明する。図1は、光学装置100の外観概略図である。図1(A)は光学装置100の斜視図、図1(B)は光学装置100の背面図をそれぞれ示す。なお本実施例において、光学装置100はデジタルカメラなどの撮像装置であるが、これに限定されるものではない。本実施例は、双眼鏡など撮像装置以外の光学装置にも適用可能である。
図1(A)に示されるように、光学装置100は、レリーズSW(操作手段)114および光学系(撮像光学系)105を有する。光学系105は、一般的なデジタルカメラに採用されているようなズームレンズ(ズーム光学系)であり、光軸OAに沿って特定のレンズ同士の間隔を変更することにより焦点距離(画角)を変化させることができる。レリーズSW114を操作することで、光学系105を通して得られた光学像を用いて写真や映像を撮影することができる。
なお本実施例において、光学系105は、異なる画角に変更可能な一つのズーム光学系であるが、これに限定されるものではない。本実施例は、異なる画角に変更可能な少なくとも二つのズーム光学系にも適用可能である。また本実施例は、光学系として第一の画角を有する第一の光学系と、第一の画角よりも広角な第二の画角を有する第二の光学系を用いる場合にも適用可能である。
図1(B)に示されるように、光学装置100は、表示手段118、検知手段121、切り替えロック手段(ロック手段)122、および、画角変更手段123を有する。表示手段118は、電子ビューファインダ(Electronic View Finder:EVF)である。EVFは、不図示の接眼レンズ群を介して、小型のTFT方式のディスプレイや有機ELディスプレイなどに表示された画像を観察可能に構成されている。
検知手段121は、本実施例では近接センサであるが、これに限定されるものではない。近接センサは、ユーザーと近接センサ(すなわち光学装置100)との間の距離に応じて出力信号が変わるセンサであり、ユーザーがEVFを覗いている状態か否かを検知することができる。ユーザーがEVFを覗いている状態は、ユーザーが近接センサに近づいている状態である。一方、ユーザーがEVFを覗いていない状態は、ユーザーが近接センサから離れている状態である。この2つの状態に応じて、制御部(変更手段)101(図3参照)は、光学系105を駆動させて画角を変更するか否かを判定する。
切り替えロック手段122は、「有効」と「無効」の2種類の状態を有する。切り替えロック手段122が「有効」の状態の場合、制御部101は、近接センサの出力信号に応じた光学系105の画角の変更を行わない(すなわち、制御部101による画角の変更を禁止する)。一方、切り替えロック手段122が「無効」の状態の場合、制御部101は、近接センサの出力信号に応じて光学系105の画角を変更する。なお、切り替えロック手段122の位置は、図1(B)に示される位置に限定されるものではない。例えば、画角変更手段123は2つのボタンを有し、いずれか一方のボタンを押すことで光学系105のレンズ配置が変更され、画角を広角側または望遠側へ変更することができる。本実施例では、一方のボタンで広角側、他方のボタンで望遠側に画角が変化する。なお、ボタンの順序や位置は限定されるものではない。また画角変更手段123は、これに限定されるものではなく、一つのボタンで広角側と望遠側を切り替えられるようにしても良い。また、画角変更手段123はボタンではなくスライダーやレバーとしてもよい。
図2は、画角変更方法の説明図である。図2(A)に示されるように、ユーザーが光学装置100のEVFを覗いている姿勢を第一の姿勢(第一の状態)という。このときユーザーは、光学装置100で被写体を観察もしくは撮影することができる。一方、図2(B)に示されるように、ユーザーが光学装置100のEVFを覗くことやめた姿勢を第二の姿勢(第二の状態)という。このときユーザーは、光学装置100のEVFから目を離し、周囲の景色を見ているような状態である。
ユーザーが図2(A)の状態(第一の姿勢、第一の状態)から図2(B)の状態(第二の姿勢、第二の状態)に移ったとき、光学装置100の光学系105は、現在の光学系の画角よりも広角側に変更するようにレンズが駆動して、レンズ配置が変更される。すなわち制御部101は、ユーザーの姿勢(光学装置100とユーザーとの間の距離などの相対位置関係)に応じて、光学的に画角を変更する。ただし、図2(B)に姿勢を変える直前まで広角端で使用していた場合、図2(B)の状態になってもレンズを駆動させることはない。ただし、この動作の順番はこの場合に限定されるものではない。例えばユーザーが図2(A)の状態から図2(B)の状態に移った場合には画角の変更は行われず、ユーザーが図2(B)の状態から図2(A)の状態に移った場合には画角を変更するためにレンズ配置が変更される仕様でも構わない。ユーザーが一度EVFから目を離して、再度EVFを覗いた時に前回覗いていた画角よりも広角側へ画角が変更されていればよい。
次に、図3を参照して、光学装置100の基本的な構成について説明する。図3は、光学装置100のブロック図である。図3において、105は、光学系(撮像光学系)である。光学系105は、特に限定されるものではなく、従来の技術で利用可能な光学系を用途に応じて配置すればよい。好ましくは、複数の画角に変更可能で、広角端と望遠端の対角全画角差が10度以上であることが好ましい。より好ましくは、広角端と望遠端の対角全画角差が15度以上である。このような構成により、望遠端の状態から広角の状態へ画角を変更した場合に、被写体の全体像をつかみやすくなる。
101はCPU(中央演算処理装置)などの制御部である。制御部101は、光学装置100の各部の動作を制御する。制御部101は、検知部120の出力結果に基づいて、レンズ駆動部131を用いて光学系105の画角を制御する。
なお本実施例において、光学装置100は、光学系105と光学装置100の本体(光学装置本体)とが一体的に構成されているが、これに限定されるものではない。例えば光学装置本体と、光学装置本体に着脱可能な光学系(交換レンズ)とを備えた光学システム(撮像システム)であってもよい。
撮像素子(撮像手段)106は、CMOSセンサやCCDセンサなどに代表される固体撮像素子であり、光学系105により形成された被写体の像(光学像)を光電変換して画像データを出力する。各実施例において、撮像素子106は、例えば有効画素数約1000万画素(横3888×縦2592画素、アスペクト比3:2)を有する矩形形状のCMOSセンサである。
撮像素子制御部107は、撮像素子106に接続されている。撮像素子制御部107は、撮像素子106に転送クロック信号やシャッター信号を供給するためのタイミングジェネレータ、および、撮像素子106からの出力信号のノイズ除去やゲイン処理を行うための回路を有する。また撮像素子制御部107は、アナログ信号を例えば10ビットデジタル信号に変換するためのA/D変換回路を有する。10ビットデジタル信号は、画像情報を取得するための量子化ビット数に対応する。ビット数は、撮像素子106の仕様などで種々変更可能である。また撮像素子制御部107は、動画撮影や表示部110における表示を行うため、制御部101からの解像度変換指示に従って、画素間引き処理を行うための回路を有する。
画像処理部108は、撮像素子制御部107に接続されている。画像処理部108は、撮像素子制御部107から出力された10ビットデジタル信号をガンマ変換や色空間変換、および、ホワイトバランス、AE、フラッシュ補正等の画像処理を行う。また画像処理部108は、YUV(4:2:2)フォーマットの8ビットデジタル信号出力を行う。表示制御部111は、画像処理部108から転送されたYUVデジタル画像データ、または、データ格納手段104の画像ファイルに対して、JPEGの解凍を行ったYUVデジタル画像データを受け取る。そして表示制御部111は、受け取った画像データをRGBデジタル信号へ変換した後、表示部110へ出力する処理を行う。
焦点制御部119は、例えば、取得した画像のコントラスト情報に基づくコントラストAF(山登りAF)により、撮像画面の複数の領域についての焦点検出を行うことが可能である。なおAF方法は、コントラストAFに限定されるものではなく、位相差AFでもよい。焦点制御部119は、コントラストAFや位相差AFなどの焦点検出方法を用いて焦点位置を検出する。そして制御部101は、現在位置からどの程度レンズや撮像素子106を光軸OAに沿った方向(光軸方向)に移動させれば焦点が合うかを算出する。または制御部101は、現状のレンズまたは撮像素子106の位置で焦点が合ったか否かを判定する。そして制御部101は、レンズ駆動部131に駆動量を指示する。レンズ駆動部131は、制御部101から出力された駆動量に応じて、光学系105の特定のレンズの位置を変更することにより、焦点を合わせる動作を行う。焦点を合わせる方法は、レンズ位置を駆動するレンズ駆動に限定されるものではなく、撮像素子106および光学系105の全体との相対位置を変化させても同様の効果が得られる。このとき、例えば撮像素子106を光学系105の光軸OAに沿って前後させることが好ましい。
また制御部101は、撮像素子106から取得した画像情報により被写体像を複数の領域に分割し、各々の分割領域の輝度や色を検出することが可能である。また制御部101は、検出した輝度や色情報に基づいて、測光制御部132を用いてシャッタースピードや絞り値などの露出条件を設定することができる。また制御部101は、検出した輝度や色情報に基づいて、顔認識、および色認識から被写体が人物であるか否かを判定することもできる。
制御部101は、制御プログラムを記憶しているROM(リードオンリーメモリ)102およびRAM(ランダムアクセスメモリ)103のそれぞれに接続されている。また制御部101は、データ格納手段104、画像処理部108、データ通信手段109、表示制御部111、および、レリーズSW114のそれぞれに接続されている。また制御部101は、DC/DCコンバータ117に接続されている。DC/DCコンバータ117には、電池116から電源が供給されている。電池116は、リチャージャブルの2次電池または乾電池である。DC/DCコンバータ117は、電池116からの電源供給を受け、昇圧、レギュレーションを行う。このような構成により、複数の電源を作り出し、制御部101など、光学装置100の各部に必要な電圧の電源を供給することができる。DC/DCコンバータ117は、制御部101からの制御信号により、各々の電圧供給の開始、停止を制御することが可能である。ただし電源が供給されればよいため、電池116である必要は無く、他の電源装置を用いても構わない。電源が交流電源の場合、AC/DCコンバータを使用するなどしてDCに変換して使用してもよい。
制御部101は、ROM102内の制御プログラムに基づいて各種制御を行う。これらの制御の中には、画像処理部108から出力された撮影画像(画像)信号を読み込み、RAM103へ転送を行う処理がある。同様に、RAM103より表示制御部111へデータを転送する処理、また、画像データをJPEG圧縮し、ファイル形式でデータ格納手段104へ格納する処理がある。動画データの場合も、同様な処理を経て例えばMOV形式のファイルに圧縮され、データ格納手段104に格納される。
光学装置100は、光学装置100を遠隔制御するためのデータ通信手段109を有する。データ通信手段109は、スマートフォンなどに代表されるような不図示の外部機器と通信し、光学装置100で得られた画像を外部機器に表示させて確認しながら撮影を行うこともできる。なお、データ通信手段109と外部機器との間の通信は有線または無線で行われる。また制御部101は、撮像素子106、撮像素子制御部107、画像処理部108、および、表示制御部111などに対してデータ取り込み範囲やデジタル画像処理の変更を指示する。また制御部101は、レリーズSW114の操作に伴う撮影動作の指示、光学装置100の各部への電源の供給を制御するための制御信号をDC/DCコンバータ117に対して出力するなど、様々な制御を行う。
RAM103は、不図示の画像展開エリア、ワークエリア、VRAM、および、一時退避エリアなどを備えている。画像展開エリアは、画像処理部108から送信された撮影画像(YUVデジタル信号)やデータ格納手段104から読み出されたJPEG圧縮画像データを一時的に格納するためのテンポラリバッファとして使用される。または、画像展開エリアは、画像圧縮処理や解凍処理のための画像専用ワークエリアとして使用される。ワークエリアは、各種プログラムのためのワークエリアである。VRAMは、表示部110へ表示する表示データを格納するVRAMとして使用される。また、一時退避エリアは、各種データを一時退避させるためのエリアである。データ格納手段104は、制御部101によりJPEG圧縮された撮影画像データ、または、MOV形式動画像データをファイル形式で格納するためのフラッシュメモリである。撮像素子106は、制御部101からの解像度変換指示に従って、水平方向および垂直方向の間引き画素データの出力が可能である。
制御部101には、検知部120が接続されている。検知部120は、検知手段121を有する。検知手段121は、本実施例では前述のように近接センサである。近接センサは従来の技術で良く、これによりユーザーがEVFを覗いているか否か(第一の姿勢をとっているか否か)が検知可能となる。検知手段121は、ユーザーの体が近接センサに近づいたか離れたかというユーザーと近接センサとの間の距離の変化に応じて出力信号を変化させる。これにより検知部120は、ユーザーの姿勢の変化をリアルタイムに検知し、ユーザーが第一の姿勢をとっているか否かを判定することができる。このため近接センサは、EVFに近い位置に配置されることが好ましい。そしてユーザーの姿勢変化に応じて、制御部101は、光学系105で得られる光学像の画角を変更する。ここでユーザーの姿勢の変化とは、第一の姿勢(EVFを覗いている姿勢)から第二の姿勢(EVFから目を離している姿勢)への変化、または、その逆の姿勢変化であるが、これに限定されるものではない。このようなユーザーの姿勢の変化に応じて、望遠側に設定された画角が広角側へ変更されることで、再度観察を始めたときも被写体を見つけやすくなり便利である。
また制御部101には、切り替えロック手段122が接続されている。切り替えロック手段122は、「有効」と「無効」の2つの状態を取ることができる。例えば、切り替えロック手段122が接触センサである場合、接触センサに指で触れている間のみ「有効」の状態となり、ユーザーが第一の姿勢から第二の姿勢に変化しても画角が変更されない。そして接触センサから指を離すと「無効」の状態となり、ユーザーが第一の姿勢から第二の姿勢へ変化すると検知手段121の出力信号が変化し、光学系105の画角が変更される。なお、本実施例ではわかりやすいように、切り替えロック手段122は独立した接触センサであるが、後述するレリーズSW114が切り替えロック手段122を兼ねていても構わない。例えば、切り替えロック手段122を後述するレリーズSW114の1段目のポジションにした場合は、「有効」の状態になるなどである。このように切り替えロック手段122は、「有効」と「無効」の2つの状態を取ることができればよく、押しボタンなど他の手段を用いても構わない。
レリーズSW114は、静止画撮影動作の開始を指示する操作部材である。レリーズSW114は、操作部材としてのレリーズボタンの押下圧によって2段階のスイッチポジションを有する。1段目のポジション(SW1 ON)の検出で、ホワイトバランスや測光などの光学装置100の設定のロック動作が行われる。2段目のポジション(SW2 ON)の検出で、被写体画像信号の取り込み動作が行われる。被写体の光は光学系105により集光される。シャッター133は、撮像素子106に入射する光量を制御する。撮像素子106は、光学系105により形成された被写体像(光学像)を光電変換し、画像データを出力する。画像処理部108は、撮像素子106から出力された画像データに対して所定の画像処理を行い、撮影画像を生成する。撮影画像は、前述したデータ格納手段104に格納(記録)されるとともに、表示部110に表示される。シャッター133は、フォーカルプレーンシャッターやレンズシャッター、または、電子的に撮像素子106に取り込む光量を制御する電子シャッターでも構わない。
測光制御部132は、制御部101の指示に従って、撮像素子106を駆動制御し、被写体輝度信号を取り込み、制御部101にデータを送る。基本的な測光動作としては、撮像素子106の受光面の画素において発生した輝度信号は制御部101にて各々A/D変換が行われ、各々8ビットのデジタル信号となる。測光制御部132は、このデジタル信号に対して、光学系105の明るさを示す絞り値(F値:Fno.(実効Fno.))の補正を行う。または、撮像素子106からの出力信号のバラツキ補正(レベル・ゲインの調整)や光学系105から送られてくる情報等から測光補正を行う。このような補正後、最終的な被写体輝度信号値を得ることができる。
制御部101は、これらの情報に基づいて、光学装置100の最適露出演算を行い、シャッタースピードや光学系105の絞り値を最適に制御することで最適な露光を得ることができる。前述の通り、撮像素子106は、露出制御のみならず、撮像素子106が出力する多数の被写界輝度信号や色信号に基づいて、制御部101の演算処理により被写体検出、および撮影シーンの判定が可能である。各実施例において、光学系105、撮像素子106、撮像素子制御部107、レリーズSW114、焦点制御部119、レンズ駆動部131、測光制御部132、および、シャッター133により撮像部が構成される。前述のように、撮像部は、被写体の像を光電変換して画像データを出力する。
次に、図4を参照して、本実施例における光学装置100を用いた撮影もしくは被写体観察時の処理(画角変更方法)について説明する。図4は、本実施例における画角変更方法(制御方法)のフローチャートである。図4の各ステップは、主に、制御部101、または制御部101の指令に基づいて光学装置100の各部により実行される。
まずステップS101において、電源を入れて光学装置100を起動させる。光学装置100に電源が入ると、撮影もしくはEVFで被写体を観察できるように光学装置100が起動する。続いてステップS102において、制御部101は、起動後の光学系105の各レンズの初期位置が広角端となるようにレンズの配置を制御する。これにより、最初に被写体空間を広く視認することが可能となり、被写体を見つけやすい。ただし、ステップS102は本実施例では必須ではないため、任意の画角になるような位置にレンズを配置してもよい。
続いてステップS103において、ユーザーが第一の姿勢(EVFを覗く姿勢)にて被写体を撮影もしくは観察を行う。続いてステップS104において、検知手段121は、ユーザーが近接センサに近づいたことを検知し、ユーザーが第一の姿勢をとったことを制御部101に伝達するための信号を出力する。なおステップS105において、ユーザーが画角変更手段123を用いて光学系105の画角を変更してもよい。例えば、小さな被写体やより遠くの被写体を拡大表示させるため、光学系105のレンズ配置をより望遠側や望遠端にする操作をユーザーが行ってもよい。ただし、ステップS105は必須ではない。ユーザーが光学装置100の起動時と同じ画角でずっと観察しても構わない。
続いてステップS106において、ユーザーが第二の姿勢をとる(EVFから目を離す。ここで「目を離す」とは、具体的にはEVFを覗く動作をやめて、他の景色や物を肉眼で見るような動作を指す。休憩のために光学装置100を一度その場に置く動作も含まれる。ただし短時間での休憩であり、電源は切れていない。例えば、図2(A)の状態から図2(B)の状態へ移る動作を行ったことを意味する。
続いてステップS107において、検知手段121は、ユーザーが第二の姿勢をとった(近接センサから離れた)ことを検知して、第一の姿勢のときとは異なる信号を制御部101に出力する。続いてステップS108において、制御部101は、現在の光学系105のレンズ配置が広角端のレンズ配置か否かを判定する。現在の光学系105のレンズ配置が広角端の配置である場合、制御部101は何もせずステップS109へ進む。一方、現在の光学系105のレンズ配置が広角端以外の配置である場合、ステップS120へ進む。ステップS120において、制御部101は、光学系105のレンズ配置を広角側へ変更する。好ましくは、現在のレンズ配置での対角全画角をωn(度)とし、広角側に変更した後の対角全画角をωw(度)とするとき、以下の条件式(1)の範囲で画角を変更する。
ωn<ωw≦ωn+30 ・・・ (1)
条件式(1)は、変更前の画角(望遠画像)と変更後の画角(広角画像)との差(対角全画角における画角差)は、0度よりも大きく、かつ30度以下であることを意味する。
例えば35mm(フルサイズ)換算で400mmの焦点距離を有する光学系105の対角全画角は6.17度である。ここからプラス30度の画角になるように広角側に変更されたとすると、対角全画角が36.17度の画角に変更することになる(このとき、35mm換算での焦点距離では66mmとなる)。よって、6.17度<ωw<36.17度の範囲で画角を変更することが好ましい。焦点距離が35mm換算で400mm相当である場合、66mm~399mm程度の間の焦点距離になるように光学系105のレンズ配置を変更する。これ以上画角を広げる位置に光学系105のレンズ配置を変更しようとすると、レンズをより長い距離動かす必要が出てくるため時間を要し、好ましくない。
さらに素早く画角の変更を行うには、以下の条件式(1a)を満足することが好ましい(変更前の画角と変更後の画角との差は、0度よりも大きく、かつ20度以下である)。
ωn<ωw≦ωn+20 ・・・ (1a)
これにより、レンズの移動量が少なくなるため、素早い画角変更が可能となる。このように、少しでも広角側に画角が変更されれば、現在の画角よりも被写体が視認しやすくなるため好ましい。より好ましくは、以下の条件式(1b)の範囲で画角を変更する(変更前の画角と変更後の画角との差は、10度以上かつ30度以下である)。
ωn+10≦ωw≦ωn+30 ・・・ (1b)
更に好ましくは、素早く被写体とその周りの状況を捉えやすくするため、以下の条件式(1c)の範囲で画角を変更する(変更前の画角と変更後の画角との差は、10度以上かつ20度以下である)。
ωn+10≦ωw≦ωn+20 ・・・ (1c)
続いてステップS109において、ユーザーが被写体観察を再開するために再度第一の姿勢をとる(EVFを覗く)。続いてステップS110において、ユーザーが第一の姿勢をとる(EVFを覗く)と、検知手段121である近接センサは、ユーザーが第一の姿勢をとったことを検知し、それを制御部101に伝達するための信号を出力する。
本発明の要件を満たす一連のステップは以上であるが、好ましくは、図5に示されるステップを追加する。図5は、好ましい画角変更方法のフローチャートである。図6は、図5に対応する画角変更方法の説明図である。具体的には、ステップS105とステップS106との間にステップS130を加える。ステップS130において、画像処理部108は、ユーザーがEVFで観察している被写体を認識する。図6(A)は、このときの状況を示し、被写体の犬を被写体として認識されている。なお認識手法は、従来の技術を使用することができる。図6(A)では、わかりやすく点線の枠で被写体を示しているが、実際には枠表示など特別な表示をしなくてもよい。そして、後段のステップで画角が広角側へ変更された後、ステップS120の次にステップS121を加える。
ステップS121において、ステップS130にて認識された被写体が画面内に存在する場合、画像処理部108は被写体を追尾する。図6(B)は、このときの状態を示す。図6(B)では、わかりやすく点線の枠で被写体を示しているが、ステップS121ではユーザーがEVFを覗いているわけではないため、追尾結果をEVFに表示する必要はない。
また、ステップS110の次にステップS131、S132、S133を加える。ステップS131において、制御部101は時間の計測を開始する。すなわち制御部101は、ユーザーが第一の姿勢をとり始めてから(EVFを再度覗き始めてから)の時間を計測する。続いてステップS132において、制御部101は、EVF上にステップS130にて認識された被写体が画面内に存在する場合、その被写体を枠で囲む表示を行い、追尾を継続する。図6(C)は、このときの状態を示す。これはユーザーが第二の姿勢をとる前(EVFから目を離す前)まで観察していた被写体をわかりやすく示すためであり、枠で囲んだ表示を行うことに限定されるものではない。枠以外の表示、例えばアイコンを被写体付近に表示させるなどでも構わない。これにより、移動している被写体をすぐに見つけることができ、被写体を画面中央に配置し直すなど構図を修正することができる。
続いてステップS133において、ステップS131にて計測を開始してからある任意の時間が経過した場合、制御部101は、ステップS106にて設定された画角へ戻す。すなわち制御部101は、画角を変更してから所定の時間が経過した後、表示手段118に表示される変更後の画角を変更前の画角へ戻す。このとき制御部101は、光学系105の特定のレンズを移動させて画角を変更する。図6(D)は、このときの状態を示す。ここで、画角だけでなく、変更されたその他の撮影条件に関する設定もステップS106時点での設定に戻すことが好ましい。例えば、制御部101は、画角を変更してから所定の時間が経過した後、画角とともに、露出、ホワイトバランス、または、ピント位置の少なくとも一つを元に戻す。これにより、ユーザーが第二の姿勢をとる直前(EVFから目を離す直前)の状態(撮影条件)にすぐ戻ることができるため好ましい。
また前述では、ユーザーが第二の姿勢をとっても(EVFから目を離しても)画角が変更されないように制御部101に切り替えロック手段122が接続されていると説明した。より好ましくは、ユーザーが光学装置100を用いて動画撮影している間、切り替えロック手段122は常に「有効」の状態となり、ユーザーが第二の姿勢をとっても(EVFから目を離しても)画角が変更されないようにする。これにより、ユーザーの意思に反した画角で動画撮影がなされることを防ぐことができる。
より好ましくは、制御部(通知手段)101は、ステップS120にて画角を広角側に変更する前に、EVF(表示手段118)において、これから広角側へ画角を変更する旨を通知するための表示を行うことが好ましい。なお、通知手段による画角を変更する旨の通知は、表示に限定されるものではなく、音、光、振動等による通知であってもよい。
正常な動作が行われていれば、ステップS120ではすでにユーザーはEVFを覗いていない状況である。しかし、EVFから少し目を遠ざける、もしくは少し体をずらしただけなどで検知部120が第二の姿勢をとったと認識し、誤動作を起こした場合に有効である。表示方法は、ユーザーが報知に気付けばよく、「テキストでの警告表示」、「広角側へ画角を変更するまでのカウントダウン」、「アイコンの点滅」などがあるが、特段表示方法は限定されるものではない。そして、この報知が行われた段階で、ユーザーが画角を広角側へ変更してほしくない場合、不図示のキャンセル手段などを操作することで広角側への画角変更をキャンセルすることができる。これは、ステップS133にて説明した、一定時間でステップS106のときの画角へ戻るときにも有効である。ここで、各種設定や画角が変更されたくない場合、キャンセル手段を操作することで設定や画角の変更をキャンセルすることができるため好ましい。
また本実施例では、検知手段121として近接センサを例に説明したが、近接センサに代えて視線検知装置などを用いてもよい。近接センサの場合、ユーザーがEVFを覗いたか否かではなく、近接センサに近づいたか否かの判定を行うため、誤動作が生じやすい。一方、EVF内に不図示の視線検知装置などを内蔵させることで、ユーザーが実際にEVFを使用している状態か否かを判定可能であるため、誤動作を低減することができる。本実施例において、光学装置100とユーザーとの相対位置関係(光学装置100とユーザーとの間の距離や光学装置100とユーザーとの間の角度など)を検知可能であれば、検知手段121として他の検知手段を用いてもよい。
次に、図7を参照して、本実施例の変形例について説明する。図7は、本実施例における変形例(変形例1)としての画角変更方法のフローチャートである。図7は、画角を広角側に変更するときのタイミングを変えた例である。図4のフローチャートでは、ユーザーが第二の姿勢をとった(EVFから目を離した)段階で画角を変更する。一方、本変形例では、EVFから目を離した段階ではなく、再度第一の姿勢をとった(EVFでの観察を再開した)直後に画角を変更する。図7は、ステップS108からステップS110の順番を入れ替え、最後にユーザーが観察を継続するというステップS140を加えたフローチャートである。ただし、本実施例で示した図4、図5、図7の各フローの処理順に限定されるものではなく、それぞれを組み合わせても構わない。
また本実施例では、ワイド端からテレ端まで連続的に画角変化が可能な光学系を例として挙げたが、変形例2として、光学系105がワイド端とテレ端のみからなる2焦点光学系の場合でも構わない。例えばワイド端が35mm(フルサイズ)換算で100mmの焦点距離(対角全画角は24.4度)を有し、テレ端が35mm(フルサイズ)換算で400mmの焦点距離(対角全画角は6.17度)を有する光学系である。2焦点光学系そのものは従来の技術を使用でき、任意のレンズの間隔を変えることで画角(焦点距離)を変更するものでよい。連続的に画角を変更できるズームレンズに比べて2焦点光学系の場合、ステップS120においてテレ端からワイド端へ切り替えるだけでよいため、構成をシンプルにすることができる。
変形例3として、図15に示されるように、光学系105を二つ使用して双眼鏡として使用した場合でも本実施例が適用可能である。図15は、本実施例における変形例(変形例3)としての光学装置(双眼鏡)100aの外観概略図である。光学系105は、前述と同じように光学的にズーミング可能な光学系である。光学装置100aにおいて、撮像素子は必要ではない。表示手段118は光学ファインダーである。図15(A)は、光学装置100aを光学系105(対物レンズ)側から見た斜視図である。図15(B)は、光学装置100aを表示手段118(接眼レンズ)側から見た斜視図である。前述と同様の検知手段121(近接センサ)が例えば左右二つの表示手段118の間に配置されている。前述のEVFの代わりに、接眼レンズ(表示手段118)を覗いている姿勢を第一の姿勢とし、接眼レンズを覗くことやめた姿勢を第二の姿勢とする。このように本実施例は、撮像素子を有しない双眼鏡などの光学装置にも適用可能である。
本実施例によれば、ユーザーの姿勢の変化に応じて画角を変更することが可能な光学装置を提供することができる。
次に、図8を参照して、本実施例における光学装置の基本的な構成および特徴について説明する。図8は、光学装置100bの外観概略図である。図8(A)は光学装置100bの正面図、図8(B)は光学装置100bの背面図をそれぞれ示す。光学装置100bは、スマートフォンとして代表される携帯デバイスである。
図8(A)に示されるように、光学装置100bは、タッチパネルを備えた表示手段118、画面をタッチすることで操作可能な画角変更手段123、レリーズSW114、および、切り替えロック手段122を有する。図8(B)に示されるように、光学装置100bの背面(裏面)には、光学系105が設けられている。本実施例の光学系105は、ズームレンズではなく単焦点光学系である。レリーズSW114を操作することで、光学系105を通して得られた光学像を用いて写真や映像を撮影することができる。検知手段121は例えばジャイロであり、光学装置100に内蔵されている。表示手段118は、例えばタッチパネルを備えた液晶ディスプレイや有機ELディスプレイである。
図9は、本実施例における画角変更方法の説明図である。図9(A)に示されるように、ユーザーが光学装置100bの表示手段118を見ながら光学系105を用いて被写体を観察している姿勢を第一の姿勢(第一の状態)という。このときユーザーは、光学装置100bで被写体を観察もしくは撮影することができる。一方、図9(B)に示されるように、ユーザーが光学装置100bの光学系105を用いた観察もしくは撮影をやめて、過去に撮影された画像を確認している姿勢を第二の姿勢(第二の状態)という。このときユーザーは、表示手段118を上に向けて(光学系105を地面へむけて)、表示手段118の画面を見ているような状態である。
ユーザーが図9(A)の状態(第一の姿勢)から図9(B)の状態(第二の姿勢)に移ったとき、電子的にズーム(光学系105から得られたスルー画像を拡大処理)した状態であれば拡大処理をやめて、画角を広角側に変更するために元の画角へ変更される。すなわち制御部101は、光学装置100bの姿勢に応じて、電子的に画角を変更する。ただし、この動作はこの場合に限定されるものではない。例えば、ユーザーが図9(A)の状態から図9(B)の状態に移ったときには画角の変更は行われず、ユーザーが図9(B)の状態から図9(A)の状態に移ったときに光学系105の元の画角に戻す仕様でも構わない。すなわち、ユーザーが第一の姿勢から第二の姿勢に変化して再度第一の姿勢に戻った場合に、前回見ていた画角よりも広角側へ画角が変更されていればよい。そして光学装置100bは、図9(A)の時点で拡大処理を行っていない場合、図9(B)の状態になっても何もしない。
なお本実施例は、光学系105が単焦点光学系である点で実施例1と異なるだけであり、本実施例の光学装置100bのブロック図は図3と同様であるため、その説明は省略する。
次に、図10を参照して、本実施例における光学装置100bを用いた撮影もしくは被写体観察時の処理(画角変更方法)について説明する。図10は、本実施例における画角変更方法(制御方法)のフローチャートである。図10の各ステップは、主に、制御部101、または制御部101の指令に基づいて光学装置100bの各部により実行される。本実施例は、EVFでなく直接観察するディスプレイである点、および、ズームが光学ズームではなく電子ズーム(画像処理による拡大処理)である点で、実施例1と異なる。なお本実施例において、実施例1と同様のフローについての説明は省略する。
まずステップS201において、カメラアプリケーションが起動すると、撮影もしくは表示手段118で被写体を観察できるように光学装置(カメラ)100bが起動する。続いてステップS202において、制御部101は、光学系(単焦点光学系)105が有する画角で、表示手段118にリアルタイムでスルー映像を表示する。このとき画像処理部108で拡大処理などが行われていないことが好ましい。これにより、最初に被写体空間を広く視認することが可能となり、被写体を見つけやすい。
続いてステップS203において、ユーザーは、表示手段118を見ながら第一の姿勢をとる。第一の姿勢は、ユーザーが被写体を表示手段118で確認しながら構える姿勢である。続いてステップS204において、検知手段121は、図9(A)に示されるように、光学装置100の表示手段118が地面と略垂直の姿勢になっていることを検知し、ユーザーが第一の姿勢をとったことを制御部101に伝達するための信号を出力する。続いてステップS205において、ユーザーが画角を電子ズームで望遠側へ変更する。なお、ユーザーが画角変更手段123を用いて画角を変更してもよい。例えば、小さな被写体やより遠くの被写体を拡大表示させるため、画像処理部108は、撮像素子106で得られた映像を拡大処理する(電子ズームを行う)。
続いてステップS206において、ユーザーが撮影操作や被写体観察をやめて、光学装置100を構えることをやめる。具体的には図9(B)に示されるように、撮影した映像やコンテンツを確認するため、ユーザーが表示手段118を第二の姿勢(地面と平行にするような姿勢)へ変化させる。これは、休憩のために光学装置100を机などに一度置く動作も含まれる。続いてステップS207において、検知手段121は、ユーザーが第二の姿勢をとったことを検知して、第一の姿勢のときとは異なる信号を制御部101に出力する。
続いてステップS208において、制御部101は、画像処理部108がスルー映像に対して電子ズーム処理(映像の拡大処理)を行っているか否かを判定する。画像処理部108が電子ズーム処理を行っていない場合、制御部101は何もせず、ステップS209へ進む。一方、画像処理部108が電子ズーム処理を行っている場合、ステップS220へ進む。ステップS220において、制御部101は、電子ズーム処理をやめて元の画角へ変更する。続いてステップS209において、ユーザーが撮影もしくは被写体観察を再開するために第一の姿勢に戻る。続いてステップS210において、ユーザーが第一の姿勢をとった場合、検知手段121は、ユーザーが第一の姿勢をとったことを検知し、それを制御部101に伝達するための信号を出力する。
本発明の要件を満たす一連のステップは以上であるが、好ましくは、図11に示されるステップを追加する。図11は、好ましい画角変更方法のフローチャートである。図11は、図10に対応する画角変更方法の説明図である。追加したステップの概略は実施例1と同じであるため、図11に追加したステップに対応する図は図6を使用し、その詳細の説明は省略する。
具体的には、ステップS205とステップS206との間にステップS230を加える。ステップS230において、画像処理部108は、ユーザーが表示手段118で観察している被写体を認識する。図6(A)は、このときの状況に対応する。そして、後段のステップで画角が広角側へ変更された後、ステップS220の次にステップS221を加える。ステップS221において、ステップS230にて認識した被写体が画面内に存在する場合、画像処理部108はその被写体を追尾する。図6(B)は、このときの状態に対応する。
また、ステップS210の次にステップS231、S232、S233を加える。ステップS231において、制御部101は、時間の計測を開始する。すなわち制御部101は、ユーザーが第一の姿勢をとり始めてからの時間を計測する。続いてステップS232において、表示手段118上にステップS230にて認識した被写体が画面内に存在する場合、制御部101は、その被写体を枠で囲む表示を行い、追尾を継続する。図6(C)は、このときの状態に対応する。続いてステップS233において、ステップS231にて計測を開始してからある任意の時間が経過したとき、制御部101は、画像処理部108による電子ズーム処理をやめて元の画角へ戻す。このとき、画面中心から電子ズームで元の画角へ拡大するのではなく、ステップS230にて認識した被写体を中心に電子ズーム処理で拡大を行うことが好ましい。図6(D)は、その結果の状態に対応する。これにより、ユーザーが第二の姿勢をとる直前の状態にすぐ戻ることができるため好ましい。なお本実施例のその他の内容に関しても、実施例1と組み合わせることが可能である。
次に、図12を参照して、本実施例の変形例としての光学装置100cの基本的な構成および特徴について説明する。図12は、本実施例の変形例としての光学装置100cの外観概略図である。図12(A)は光学装置100cの正面図、図12(B)は光学装置100cの背面図をそれぞれ示す。光学装置100cは、光学装置100bと同様に、スマートフォンとして代表される携帯デバイスである。図12に示されるように、光学装置100cは、二つの光学系105、155を有する点で、一つの光学系105のみを有する光学装置100bと異なる。光学系105は、例えば対角全画角が84度(35mm換算で24mm相当)の広角な光学系である。光学系155は、例えば対角全画角が28.5度(35mm換算で85mm相当)の光学系であり、光学系105と比べて望遠な光学系である。
次に、図13を参照して、光学装置100cの基本的な構成について説明する。図13は、光学装置100cのブロック図である。図13のブロック図は、光学系155、撮像素子156、および、撮像素子制御部157が加わっている点で、図3のブロック図と異なる。光学系105と光学系155は、独立に制御可能である。二つの光学系105、155(広角光学系および望遠光学系)から得られた画像を表示部110に表示する場合、画角変更手段123を用いて、いずれの画像を表示するかをソフトウエア的に切り替えて表示する(広角と望遠の2焦点切り替え)。これにより、ユーザーは、不連続な画角を有する一つのズームレンズで撮影しているような感覚を得ることができる。検知手段121は例えば加速度センサであり、光学装置100に内蔵されている。加速度センサは、光学装置100cがどのように動いたかを検知することができる。なお図13の他のブロックは図3と同様であるため、それらの説明は省略する。なお本実施例において、光学系は特に限定されるものではなく、従来の技術で利用可能な光学系を用途に応じて配置すればよい。
本実施例において、光学装置100cは二つの光学系105、155にそれぞれ対応する二つの撮像素子106、156を有するが、これに限定されるものではなく、二つの光学系105、155に対して一つの撮像素子のみを有していてもよい。
次に、図14を参照して、本変形例の光学装置100cを用いた撮影もしくは被写体観察時の処理(画角変更方法)について説明する。図14は、本変形例における画角変更方法(制御方法)のフローチャートである。図14の各ステップは、主に、制御部101、または制御部101の指令に基づいて光学装置100cの各部により実行される。本変形例は、EVFを用いずに直接観察するディスプレイを用いること、および、独立した画角の異なる二つの光学系を有することである。また検知手段121は例えば加速センサであり、第一の姿勢と第二の姿勢とを判定することができる。なお本変形例において、その他の処理のフローの概略は実施例1と同様であるため、それらの説明は省略する。
まずステップS301において、カメラアプリケーションが起動すると、撮影もしくは表示手段118で被写体を観察できるように光学装置100c(カメラ)が起動する。続いてステップS302において、制御部101は、広角側の光学系105が有する画角で、表示手段118にリアルタイムでスルー映像を表示する。続いてステップS303において、ユーザーは光学装置100cを第一の姿勢にする。続いてステップS304において、検知手段121は、光学装置100cが第一の姿勢をとったことを制御部101に伝達するための信号を出力する。
続いてステップS305において、ユーザーは、画角変更手段123を用いて画角を変更する。例えば、小さな被写体やより遠くの被写体を拡大表示させるため、制御部101は、表示手段118で表示する映像を光学系(望遠光学系)155で得られる映像に切り替える。続いてステップS306において、ユーザーは光学装置100の姿勢を第二の姿勢に変化させる。続いてステップS307において、検知手段121は、光学装置100が第二の姿勢をとったことを検知して、第一の姿勢の時とは異なる信号を制御部101に向けて出力する。
続いてステップS308において、制御部101は、表示手段118、もしくは不図示の外部デバイスが有する表示手段に表示する映像が、光学系155で得られる映像(望遠光学系からの映像)になっているか否かを判定する。表示手段に表示される映像が光学系105から得られる映像になっている場合、制御部101は何もせずステップS309へ進む。一方、表示手段に表示される映像が光学系155から得られる映像になっている場合、ステップS320へ進む。ステップS320において、制御部101は、表示手段118、もしくは不図示の外部デバイスが有する表示手段に表示する映像を、光学系105から得られる映像(広角光学系からの映像)の画角へ変更する。
続いてステップS309において、ユーザーが光学装置100cを用いた撮影もしくは被写体観察を再開するため、光学装置100cを第一の姿勢に戻す。続いてステップS310において、検知手段121は、光学装置100cが第一の姿勢をとったことを検知し、光学装置100が第一の姿勢をとったことを制御部101に伝達するための信号を出力する。なお本実施例のその他の内容に関しても、実施例1と組み合わせることが可能である。
本実施例によれば、姿勢の変化に応じて画角を変更することが可能な光学装置を提供することができる。
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施例の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
このように各実施例において、制御装置(光学装置100、100a、100b、100c)は、検知手段(検知手段121)および変更手段(制御部101)を有する。検知手段は、光学装置の姿勢または光学装置とユーザーとの相対位置関係(光学装置とユーザーとの間の距離や光学装置とユーザーとの間の角度など)を検知する。変更手段は、検知手段から出力される信号に基づいて、表示手段118に表示される画像の画角を変更する。好ましくは、検知手段は、光学装置の姿勢または光学装置とユーザーとの相対位置関係が第一の状態(第一の姿勢)または第二の状態(第二の姿勢)のいずれであるかを検知する。そして検知手段が第二の状態を検知した後、変更手段は、表示手段に表示されている画像の画角がより広角になるように画角を変更する。
各実施例によれば、ユーザーや光学装置の姿勢の変化に応じて、光学系の画角を変更することが可能な制御装置、光学装置、制御方法、および、プログラムを提供することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。