(57)【要約】【課題】  被写体の周囲環境に関わらず、好適なオートズーム機能を実現することを可能にした撮像装置を提供すること。【解決手段】  焦点距離を可変するズーム手段と、前記ズーム手段を制御するズーム制御手段を有するズームレンズ装置において、前記ズームレンズ装置と第一の撮影被写体との実空間上における相対位置を検出する位置検出手段と、前記撮影被写体に対応する相対位置に基づいて、前記ズーム手段を制御することを特徴とする構成とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点距離を可変するズーム手段と、前記ズーム手段を制御するズーム制御手段を有するズームレンズ装置において、前記ズームレンズ装置と第一の撮影被写体との実空間上における相対位置を検出する位置検出手段と、前記撮影被写体に対応する相対位置に基づいて、前記ズーム手段を制御することを特徴とするズームレンズ装置。
【請求項２】
撮影画面上での被写体倍率を設定する被写体倍率設定手段を有し、前記被写体倍率と被写体との相対位置に基づいて前記ズーム手段を制御することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ装置。
【請求項３】
前記第一の撮影被写体とは異なる少なくとも１つ以上の第二の撮影被写体が存在する場合には、前記、第一の撮影被写体と、前記第二の撮影被写体との相対位置に基づいて、前記ズーム手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ装置。
【請求項４】
焦点距離を可変するズーム手段と、前記ズーム手段を制御するズーム制御手段を有するズームレンズ装置において、前記ズームレンズ装置と撮影被写体との実空間上における相対位置を検出する位置検出手段と、被写体の移動速度を算出する被写体速度算出手段を有し、前記被写体速度に基づいて、前記ズーム手段を制御すること特徴とするズームレンズ装置。
【請求項５】
前記相対位置に対する補正量を設定する補正設定手段を有し、前記補正量に基づいて相対位置を演算する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に、ズームレンズの駆動を制御する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動画撮影などで用いられる撮像装置は、ズームレンズを駆動して光学的な変倍を行う光学ズームや、撮影映像の一部を拡大する電子ズームといった機能がある。これらについて、近年は、光学性能の向上により、超広角から超望遠まで同一の撮像装置で撮影するこが可能になってきている。これに対し、望遠状態で撮影を行う場合、被写体がフレームアウトしやすいことを考慮して、撮影画角を自動で調整する機能（オートズーム機能）が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、所定の撮影領域内に主被写体を捉えているかを検出し、検出した被写体情報から、ズームを制御するオートズーム機能が開示されている。また、特許文献２には、本番撮影を行う前に、プレ撮影を行い、経過時間毎のズーム倍率を記憶し、本番撮影動作において、前記経過時間毎のズーム倍率に、ズームを制御する機能が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１９２２４２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２４５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術では、そもそも撮影したい主被写体を撮像装置で検出していない場合（例えば、主被写体をロストしていたり、主被写体に類似した他の被写体を撮影領域内に捉えていたりする場合）に、所望のオートズーム機能を実現できない。また、特許文献２に開示された技術では、予め、プレ撮影を行っていなければならないためユーザーにとって煩わしく、さらに、プレ撮影と撮影条件が異なった場合に、所望のオートズーム機能が実現できない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、被写体の周囲環境に関わらず、好適なオートズーム機能を実現することを可能にした撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、焦点距離を可変するズーム手段と、前記ズーム手段を制御するズーム制御手段を有するズームレンズ装置において、前記ズームレンズ装置と第一の撮影被写体との実空間上における相対位置を検出する位置検出手段と、前記撮影被写体に対応する相対位置に基づいて、前記ズーム手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、被写体の周囲環境に関わらず、好適なオートズーム機能を実現することを可能にした撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１の構成を示すブロック図
【図２】実施例１におけるオートズーム制御部のフローチャート
【図３】実施例１におけるオートズーム機能を示した図
【図４】実施例２の構成を示すブロック図
【図５】実施例２における目標倍率設定部のフローチャート
【図６】実施例２におけるオートズーム機能を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
［実施例１］
以下、図１を参照して、本発明の第1の実施例による、撮像装置について説明する。撮影装置１００は、レンズ鏡筒部２００が構成され、レンズ鏡筒部２００は、ズームレンズ２０１が構成される。ズームレンズ２０１は、光軸方向に移動することで、レンズ鏡筒部２００の焦点距離を変位させる。なお、レンズ鏡筒部２００には、ズームレンズ２０１以外に、不図示フォーカスレンズや絞りといった光学調整部材が構成される。
【００１２】
撮像素子１０５は、レンズ鏡筒部２００を通過した光を受光して光電変換し、撮影信号を生成する。撮影信号は、不図示画像処理回路で補間等の処理を行い、撮影映像を生成する。表示部１０６は、例えばＬＣＤ（薄膜トランジスタ駆動型液晶表示器）などであり、撮影映像を表示する。表示部１０６は、撮影映像以外に、撮像装置１００の機能メニューや、焦点距離といった光学情報の状態も表示する。操作部１０７は、例えば押し釦スイッチであり、ユーザーが操作することで、撮像装置１００に関する設定を変更するユーザーインターフェイスである。
【００１３】
操作部１０７は、機能応じて複数個構成しても良く、また、十字釦や決定釦といった構成をとり、表示部１０６に表示されるメニューから機能を選択できるようにしても良い。向き検出部１０８は、公知の加速度センサやジャイロセンサで構成され、撮像装置１００の姿勢角度や光軸方向に応じた信号を発生する。ＣＰＵ３００は、被写体位置演算出部３０１、撮像装置位置演算部３０２、撮像装置方向演算部３０３、目標倍率設定部３０４、オートズーム制御部３０５で構成され、上記したそれぞれの機能については後述する。
【００１４】
駆動部４００は、アクチュエータ４０１、駆動回路４０２、位置検出部４０３、操作部４０４で構成され、ズームレンズを光軸方向へ変位させる目的で構成される。アクチュエータ４０１は、例えば、ステッピングモータであり、前記ズームレンズ２０１とギア列を介して接続され、回転力をズームレンズ２０１へ伝達する。駆動回路４０２は、ＣＰＵ３００からの信号に基づいて、アクチュエータ４０１へ駆動信号を出力する。位置検出器４０３は、ズームレンズ２０１とギア列を介して接続され、ズームレンズ２０１の移動量に応じてパルスを発生する。
【００１５】
発生したパルスは不図示カウンタでカウントし、ＣＰＵ３００内で演算することで、ズームレンズ２０１の位置を検出する。これは、予め設定した所定の周期（サンプリング周期）で実行される。操作部４０４は、例えば操作リング等で構成され、アクチュエータ４０１を駆動せずに、リングの回転力をズームレンズ２０１に伝達し、光軸方向に変位させる。なお、これと同様に、駆動装置１００には、同様前記フォーカスレンズや絞りを駆動するための不図示駆動部が構成され、撮像映像のピントや光量を調節する。
【００１６】
受信部５００は、後述する発信部５０１から信号を受信し、受信した信号をＣＰＵ３００に入力する。発信部５０１は、被写体５０２に取り付けられ、所定の波長や周期の信号を、受信部５０１に向けて発信する。被写体位置演算部３０１、撮像装置位置演算部３０２は、受信部５０１で受信した信号と、向き検出部１０８で検出した信号をもとに、所定の演算をすることにより、撮像装置１００と被写体５０２の相対的な位置や、撮像装置１００と被写体５０２間の距離を算出する。
【００１７】
この演算は、所定のサンプリング周期（例えば、1msec）で実行され、略リアルタイムの前記位置や前記距離をもとめられる。撮像装置方向演算部３０３は、前記、撮像装置１００と被写体５０２の位置と、向き検出部１０８の出力信号をもとに、所定の演算を行うことで、撮像装置１００が被写体５０２の方向を向いているか否かをもとめる。この演算は、所定のサンプリング周期（例えば、1msec）で実行され、略リアルタイムの前記方向をもとめられる。なお、被写体と撮像装置の距離や方向が検出できれば、この構成に限らず、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）機能を備えたセンサを被写体および撮像装置に構成してもよい。
【００１８】
目標倍率設定部３０４は、ユーザーが撮影したい被写体倍率（撮影映像内における被写体の大きさ）を設定する。被写体倍率の設定は、例えば、ユーザーが動画撮影開始前に主被写体に対して変倍操作をし、所望の被写体倍率になったところで、操作部１０７を操作するなどして設定すればよい。なお、目標倍率設定部３０４の動作は、ユーザーが撮影したい被写体倍率が撮像装置１００に設定できれば、これに限らず、動画撮影開始から所定時間内における、被写体倍率の平均値や中間値などを設定しても良い。
【００１９】
以下、本実施例におけるオートズーム制御部３０５の動作について説明する。オートズーム制御部３０５は、撮像装置１００の位置情報、被写体の位置情報などから、ズームレンズ２０１の駆動信号を生成する。
【００２０】
図２に示すフローは、本実施例におけるオートズーム制御部３０５の処理の流れを示したフローチャートである。オートズーム制御部３０５の処理は、撮像装置１００のオートズーム機能が有効に設定され、撮影が開始すると、まずステップＳ２００に進み、撮像装置方向演算部３０３から、撮像装置１００の向きを取得し、ステップＳ２０１に進む。ステップＳ２０１では、ステップＳ２００で取得した撮像装置１００の向きから、撮像装置１００が被写体の方向を向いているかを判断し、被写体の方向を向いていればステップＳ２０２（Ｙｅｓ）に進み、そうでない場合（Ｎｏ）は、撮影映像内に被写体を捉えていないと判断し、処理を終了する。
【００２１】
ステップＳ２０２では、撮像装置位置演算部３０２でもとめた撮像装置１００の位置を取得し、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３では、被写体位置演算部３０１でもとめた被写体の位置を取得し、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４では、目標倍率設定部３０５で設定された目標倍率を取得し、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、目標倍率がズームレンズ２０１の可動範囲内か否かを判断し、可動範囲内である場合は、ステップＳ２０６に進み、そうでない場合は、処理を終了する。
【００２２】
ステップＳ２０６では、位置検出部１０３の出力から得られる、ズーム位置を取得し、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７では、目標となるズーム位置と、現在のズーム位置とが略一致しているか否かを判断し、一致している場合は処理を終了し、そうでない場合は、目標倍率になるようズームレンズを駆動する。
【００２３】
以上の処理が、所定サンプリングで実行されることにより、ズームレンズ２０１の駆動信号が生成される。
【００２４】
以下、図３を参照して、本実施例におけるオートズーム機能の動作例を説明する。図３の横軸は撮像装置１００から被写体までの距離（被写体距離）を示し、各ｄ１、ｄ２、ｄ３は、それぞれｄ１＜ｄ２＜ｄ３の関係にある。縦軸は撮像装置１００のズーム倍率を示す。実線３００ａと実線３００ｂは、本実施例におけるオートズーム機能を無効にした場合と有効にした場合の被写体距離とズーム倍率の関係を示す。Ｉｍ３０１ａ乃至Ｉｍ３０３ａは、それぞれ被写体距離がｄ１乃至ｄ３にあるとき、オートズーム機能を無効にした場合の撮影映像を示している。同様に、Ｉｍ３０１ｂ乃至Ｉｍ３０３ｂは、被写体距離がｄ１乃至ｄ３にあるとき、オートズーム機能を有効にした場合の撮影映像を示している。さらに、Ｉｍ３００ｂは、前記目標倍率設定部３０４にて、設定した目標倍率である。
【００２５】
オートズーム機能を無効にした場合（実線３００ａ）に着目すると、被写体距離に応じて、ズーム倍率は変化しない。そのため、撮影映像内における被写体の大きさは、被写体距離が小さくなれば、大きくなり（Ｉｍ３０１ａ）、反対に、被写体距離が大きくなれば、小さくなる（Ｉｍ３０３ａ）。
【００２６】
一方、オートズーム機能を有効にした場合（実線３００ｂ）は、被写体距離に応じてズーム倍率が変化している。そのため、撮影映像内における被写体の大きさは、被写体距離に関わらず、同等で、その大きさは、Ｉｍ３００ｂと同等になっている（Ｉｍ３０１ｂ乃至Ｉｍ３０３ｂ）。
【００２７】
このように本実施例では、主被写体と、撮像装置間の実空間上における相対的な位置関係を検出し、該検出した位置関係と、ユーザーが設定する被写体倍率に基づいて、ズームレンズを制御する。本実施例によれば、主被写体が撮影映像上のどの位置にいるかといった画像認識をする必要がないため、主被写体が障害物などで遮られたり、主被写体に類似した別の被写体が撮影映像内に写り込んでいたりしても、適切なズーム制御を実現できる。
【００２８】
なお、本実施例では、撮像装置と、被写体間の距離に応じて、ズーム制御を行ったが、替わりに、発信機を２つの被写体にそれぞれ設置し、被写体間の距離に応じて、ズーム制御を行ってもよい。
【００２９】
なお、本実施例は、ズームレンズを駆動すること（光学ズーム）によって、オートズーム機能を実現したが、これに限らず、撮影映像を拡大する電子ズームや、光学ズームと電子ズームの併用によって、オートズーム機能を実現してもよい。
【００３０】
なお、本実施例では、被写体に発信機を付ける際に、被写体のどの位置につけるか（被写体が人物であった場合は、発信機を被写体の脚近辺に設置するか、顔近辺に設置するかなど）に対して、予め補正値を設定する手段を設け、該補正値でもって、発信機位置と撮影したい位置のギャップを補正するようにしてもよい。一例として、撮影したい位置が人物の顔近辺であり、発信機を設置する位置が脚近辺であった場合は、発信機から顔までの距離を予め測定して、撮像装置に設定する。
【００３１】
［実施例２］
以下、図４乃至６を参照して、本発明の第２の実施例による、撮像装置について説明する。実施例１では、撮像装置１００と被写体５０２の実空間上における相対的な位置を検出し、前記位置と、ユーザーが設定する被写体倍率に基づいて、ズームレンズを制御した。本実施例では、被写体の速度を検出し、検出した速度から被写体をフレームアウトしやいかを求め、これに基づいて、ズームレンズを制御する。
【００３２】
本実施例における撮像装置１００の構成を図４に示す。なお、実施例１と同様の構成については説明を省略する。
【００３３】
被写体速度演算部３０６は、被写体５０２が移動する速度のうち、撮像装置１００の光軸方向に対して垂直な方向の速度を演算する。被写体速度は被写体位置演算部３０３で演算した被写体位置を微分演算することでもとめられる。
【００３４】
ロストレベル演算部３０７は、撮影映像内から被写体がフレームアウトしやすい状態にあるか（以下、「ロストレベル」）を演算する。ロストレベルを示す指標Ｌは、以下の式（１）で表せられる。
Ｌ＝Ｖ×Ｚ・・・（１）
ここで、Ｖは前記被写体速度演算部３０６でもとめられる被写体速度、Ｚはズーム倍率である。指標Ｌは、被写体速度Ｖが大きければ高く、またズーム倍率Ｚが高ければ、高くなる。一般的に、撮影画角が狭く、撮影被写体の動きが速い場合、被写体を撮影映像内に捉えることは難しい。したがって、式（１）に示すＬにより、ロストしやすさを求められる。なお、ロストしやすさを演算する場合は、式（１）のＶとＺに対し、重みづけをしても良い。また、被写体の移動速度からロストしやすさを求められれば、演算方法は上記式（１）に限らない。
【００３５】
ここで、本実施例における目標倍率設定部３０５について、図５を参照して説明する。目標倍率設定部３０５は、撮影中にズームレンズ２０１が駆動する目標倍率（目標位置）を演算する。目標倍率設定部３０５の処理は図５に示すフローで実行され、まず、ステップＳ５００において、ロストレベル演算部３０７で演算されたロストレベルを取得する。次にステップＳ５０１において、ロストレベルが閾値Ａ以上であるか否かを判断し、閾値Ａ以上である場合、すなわちロストレベルが高く、被写体５０２をロストしやすい状態にある場合は、ステップＳ５０２に進む。
【００３６】
一方、ロストレベルが閾値Ａより低い、すなわち、被写体５０２をロストしづらい状態にある場合は、ステップＳ５０３に進む。ここで閾値Ａは、ロストレベルから被写体をロストしやすいか否かを切り分けられる値に設定するのが好ましい。また、ロストしやすさは撮影者の熟練度によっても変化するため、該閾値Ａをユーザーが設定できる構成としても良い。ステップＳ５０２では、式（１）に基づいて、ロストレベルが閾値Ａより低くなるようなズーム倍率を目標倍率として設定し、処理を終了する。ステップＳ５０３では、目標倍率を現在の倍率に設定し、処理を終了する。
【００３７】
以上の処理が、所定サンプリングで実行されることにより、撮影時のズーム倍率を求める。
【００３８】
以下、図６を参照して、本実施例における、オートズーム制御の動作例について説明する。
【００３９】
図６に示すＣ６０乃至Ｃ６２は、それぞれ撮像装置１００で被写体５０２ａ乃至５０２ｆを撮影し、その際の撮影映像をＩｍ６０乃至Ｉｍ６２で示している。Ｃ６０とＣ６１では、撮像装置１００のズーム倍率をＺ１で撮影しており、Ｃ６２はズーム倍率をＺ２で撮影している（Ｚ１＞＞Ｚ２）。なお、Ｃ６０乃至Ｃ６２について、ユーザーは撮像装置１００のパンニング・チルティング操作をしていないものとする。
【００４０】
被写体５０２ａは被写体５０２ｂの単位時間経過後であり、Ｃ６０において、被写体は比較的低速な速度Ｖ１で移動している。同様に、被写体５０２ｃは被写体５０２ｄの、被写体５０２ｅは被写体５０２ｆの単位時間経過後であり、Ｃ６１において、被写体は比較的高速な速度Ｖ２で移動し、Ｃ６２において、被写体は速度Ｖ２で移動している（Ｖ２＞＞Ｖ１）。
【００４１】
すなわち、Ｃ６１はＣ６０に対し、被写体の速度が速くなったケースであり、Ｃ６２は、Ｃ６１に対し、ズーム倍率を下げたケースを示している。また、Ｃ６０乃至Ｃ６２におけるロストレベルは、式（１）にもとづいて、それぞれ、Ｌ0、Ｌ1、Ｌ2と算出され、大小関係は、Ｌ1＞＞Ｌ0、Ｌ2である。
【００４２】
Ｃ６０の撮影映像Ｉｍ６０を参照すると、被写体の移動が発生しても（被写体５０２ａでも、５０２ｂでも）被写体をロストせずに、撮影範囲内に捉えられていることが分かる。これは、図５のＳ５０１において、Ｎｏと判断された場合と同等である。
【００４３】
一方、Ｃ６１は、Ｃ６０に対して、被写体の移動速度が速くなったケースである。そのため、Ｃ６０に比べ、ロストレベルが高くなり、撮影映像はＩｍ６１に示すように、単位時間後の被写体５０２ｃを撮影映像内に捉えられていない。
【００４４】
したがって、本実施例では、Ｃ６１で示すようにロストレベルが高くなった場合に、Ｃ６２のように、ズーム倍率を低くし、ロストレベルを下げる（図５のＳ５０１において、Ｙｅｓと判断された場合と同等）。Ｃ６２は、Ｃ６１と被写体の速度は同じだが、ズーム倍率を低くすることで、ロストレベルを低下させる。そのため、Ｉｍ６２に示すように、単位時間後の被写体５０２ｅも撮影画像内に捉えられる。
【００４５】
このように本実施例では、被写体の移動速度を求め、該移動速度に基づいてロストレベル（撮影映像内から被写体がフレームアウトしやすい状態にあるか）を算出する。そして、算出したロストレベルに応じて、ズームレンズを制御する。本実施例によれば、画像認識により、被写体が撮影映像上のどの位置にいるかを算出しないので、被写体が障害物などで遮られたり、被写体に類似した別の被写体が撮影映像内に写り込んでいたりしても、適切なズーム制御を実現できる。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  撮像装置
２００  レンズ鏡筒
２０１  ズームレンズ
３０１  被写体位置演算部
３０５  オートズーム制御部
５００  受信部
５０１  発信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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