(57)【要約】【課題】方位を算出するタイミングが限られないように、かつ方位を精度良く算出できるようにする。【解決手段】電流検出回路１１７は、地磁気センサ１１６に影響を与えるブロックの動作電流、例えばレンズ１００の駆動電流、絞り１０２の駆動電流、メカシャッター１０４の駆動電流、ミラー１０５の駆動電流、撮像センサ１０３の駆動電流、ストロボ１１２の充電電流、ストロボ１１２の発光電流、表示装置１１１の駆動電流を検出する。マイコン１１３は、撮影方位を算出している間、電流検出回路１１７の出力をモニタする。電流検出回路１１７の出力が所定値未満の場合、地磁気センサ１１６に与える影響が小さいとして、地磁気センサ１１６を用いて撮影方位を算出する。また、電流検出回路１１７の出力が所定値以上の場合、地磁気センサ１１６に与える影響が大きいとして、ジャイロセンサ１１５を用いて撮影方位を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
方位を算出する機能を有する撮像装置であって、
地磁気検出手段と、
角速度検出手段と、
一定の条件下で、前記地磁気検出手段を用いて方位を算出する方式と、前記角速度検出手段を用いて方位を算出する方式とを切り替える制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
所定の電流を検出する電流検出手段を備え、
前記制御手段は、前記電流検出手段の出力に応じて、前記地磁気検出手段を用いて方位を算出する方式と、前記角速度検出手段を用いて方位を算出する方式とを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
所定の部材の動きを検出する動き検出手段を備え、
前記制御手段は、前記動き検出手段の出力に応じて、前記地磁気検出手段を用いて方位を算出する方式と、前記角速度検出手段を用いて方位を算出する方式とを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、方位を算出する方式を切り替えたときに、切り替え前に算出した方位を用いて方位を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記電流検出手段は、前記所定の電流として、レンズの駆動電流、絞りの駆動電流、メカシャッターの駆動電流、ミラーの駆動電流、撮像センサの駆動電流、ストロボの充電電流、ストロボの発光電流、表示装置の駆動電流のうち少なくともいずれか一つを検出することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記動き検出手段は、前記所定の部材の動きとして、メカシャッターの動き、ミラーの動き、レンズの動き、及びそれらを駆動するモータの動きのうち少なくともいずれか一つを検出することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記地磁気検出手段を用いて算出した方位と、前記角速度検出手段を用いて算出した方位とが異なる場合、前記地磁気検出手段のキャリブレーションを促す通知を行う手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
方位を算出する機能を有する撮像装置の制御方法であって、
一定の条件下で、地磁気検出手段を用いて方位を算出する方式と、角速度検出手段を用いて方位を算出する方式とを切り替えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項９】
方位を算出する機能を有する撮像装置を制御するためのプログラムであって、
一定の条件下で、地磁気検出手段を用いて方位を算出する方式と、角速度検出手段を用いて方位を算出する方式とを切り替える処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載のプログラムを記憶することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方位を算出する機能を有する撮像装置、その制御方法、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年デジタルカメラにおいて、撮影位置や撮影方向を知りたいというニーズが高まってきており、地磁気センサと加速度センサを用いた電子コンパスをデジタルカメラに組み込み、撮影方位を算出して撮影画像に関連付けて保存する機能が実用化されている。
しかしながら、電子コンパスは地磁気を検出して方位を算出するため、デジタルカメラ内部において磁界に影響を与えるものがあると、原理上、方位の算出精度が悪化してしまう。
従来、この問題を回避する方法が提案されており、例えば特許文献１では、地磁気センサに影響を及ぼす磁界発生部品の動作期間を判定し、動作期間以外の期間に、地磁気センサの値に基づいて撮像方位を算出する方法が開示されている。また、特許文献２では、地磁気センサに影響を及ぼす電気駆動部が、シャッター操作後に非駆動状態となるように制御し、この間に地磁気センサの出力を取り込んで方位を算出する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３９３７５号公報
【特許文献２】特開２０１２−９０１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、デジタルカメラ内部には、電子コンパスに影響を与える様々な要因があり、撮影を行う中でそれらが複雑に動作する。デジタル一眼レフカメラのように、レンズやストロボ等の外部機器と連動して動作する場合には、外部機器からの影響も考慮する必要がある。
上述の特許文献に開示された従来技術では、電子コンパスを動作するタイミングが限られてしまい、常に撮影方位を算出できるわけでは無い。このため、利用に適した撮影方位を算出できるタイミングには限界がある。結果として、撮影方位を利用できなかったり、不適切な方位情報を利用することになったりするおそれがあった。
【０００５】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、方位を算出するタイミングが限られないように、かつ方位を精度良く算出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像装置は、方位を算出する機能を有する撮像装置であって、地磁気検出手段と、角速度検出手段と、一定の条件下で、前記地磁気検出手段を用いて方位を算出する方式と、前記角速度検出手段を用いて方位を算出する方式とを切り替える制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、方位を算出するタイミングが限られないように、かつ方位を精度良く算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】地磁気センサを用いた撮影方位の算出原理を説明するための図である。
【図３】デジタル一眼レフカメラの撮影シーケンスを時間軸上に表わす図である。
【図４】実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの外観の一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態における地磁気センサとジャイロセンサの切り替えタイミングを示す図である。
【図６】ジャイロセンサを用いた撮影方位の算出原理を説明するための図である。
【図７】デジタル一眼レフカメラの撮影シーケンスを時間軸上に表わす図である。
【図８】第２の実施形態における地磁気センサとジャイロセンサの切り替えタイミングを示す図である。
【図９】地磁気センサのキャリブレーションを促す表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの構成を示すブロック図である。
１００はカメラ本体に着脱可能なレンズ、１０１はＡＦ、１０２は絞りである。１０３は撮像センサ、１０４はメカシャッター、１０５はミラーである。１０６はスイッチ、１０７は電源回路、１０８はバッテリー、１０９は通信インタフェース、１１０は記録装置、１１１は表示装置、１１２はストロボである。１１３はマイコンである。１１４は加速度センサ、１１５は角速度検出手段であるジャイロセンサ（角速度センサ）、１１６は地磁気検出手段である地磁気センサである。１１７は電流検出回路、１１８は動き検出回路である。なお、電流検出回路１１７は第１の実施形態で用いられ、動き検出回路１１８は第２の実施形態で用いられるが、ここでは便宜上両方のブロックを記載している。
【００１０】
ユーザがスイッチ１０６を操作することによって撮影動作が開始される。撮影動作では、マイコン１１３は、ＡＦ／ＡＥ動作を行い、レンズ１００を駆動する。ＡＦ／ＡＥ動作が完了すると、測光値に応じて絞り１０２及びミラー１０５を駆動した後、メカシャッター１０４の走行を開始する。メカシャッター１０４の走行と略同時に撮像センサ１０３を駆動し、被写体を撮影する。ＡＥ動作において、被写体が暗いときと判断された場合には、ストロボ１１２の充電制御を行い、撮像センサ１０３を駆動するタイミングで、ストロボ１１２の発光制御を行う。
【００１１】
ここで、マイコン１１３は、基本的には、地磁気センサ１１６及び加速度センサ１１４を用いて撮影方位を算出するが、以下に詳述するように、一定の条件下で、地磁気センサ１１６に代えてジャイロセンサ１１５を用いて撮影方位を算出する方式に切り替える。
【００１２】
電流検出回路１１７は、所定のブロックの動作電流を検出する。所定のブロックとは、地磁気センサ１１６に影響を与えるブロックであり、電流検出回路１１７は、１つのブロックだけではなく、複数のブロックに対応させて設けられても構わない。本実施形態で、電流検出回路１１７は、レンズ１００の駆動電流、絞り１０２の駆動電流、メカシャッター１０４の駆動電流、ミラー１０５の駆動電流、撮像センサ１０３の駆動電流、ストロボ１１２の充電電流、ストロボ１１２の発光電流、表示装置１１１の駆動電流を検出する。
【００１３】
マイコン１１３は、撮影方位を算出している間、電流検出回路１１７の出力をモニタする。電流検出回路１１７の出力が所定値未満の場合、地磁気センサ１１６に与える影響が小さいとして、地磁気センサ１１６を用いて撮影方位を算出する。また、電流検出回路１１７の出力が所定値以上の場合、地磁気センサ１１６に与える影響が大きいとして、ジャイロセンサ１１５を用いて撮影方位を算出する。
【００１４】
図２は、地磁気センサ１１６を用いた撮影方位の算出原理を説明するための図である。マイコン１１３は、地磁気センサ１１６の出力から、環境磁場の成分をオフセット値として減算することで、地磁気ベクトルを算出する。同時に、加速度センサ１１４の出力から、重力加速度の向きを検出し、カメラの姿勢情報とする。これにより、地面と水平となる面上において、磁北と撮影方位のベクトルが得られるので、その２つのベクトルのなす角を求めることで、撮影方位角が得られる。ＧＰＳ等によって撮影位置が分かっている場合には、撮影位置情報を用いて磁北と真北を変換しても良い。
また、本実施形態では撮影方位を求めたが、レンズ光軸が極端に上向きや下向きとなっている場合等は、レンズ光軸の向きを求めるのではなく、撮影画面中央から上へ向かう方向等、他の注目方向に関して方位を求めても構わない。
【００１５】
図３は、１枚の静止画を撮影するときの撮影シーケンスを時間軸上に表わす模式図である。上述した一連のレンズ駆動、絞り駆動、シャッター駆動、ミラー駆動、撮像センサ駆動、ストロボチャージ、ストロボ発光のタイミングを、時間軸上に示したものである。なお、図３では表示装置駆動は省略している。
レンズ１００、絞り１０２、メカシャッター１０４、ミラー１０５、撮像センサ１０３、ストロボ１１２、表示装置１１１といったブロックが動作することによって、各ブロックには電流が流れる。すなわち、レンズ１００の駆動電流、絞り１０２の駆動電流、メカシャッター１０４の駆動電流、ミラー１０５の駆動電流、撮像センサ１０３の駆動電流、ストロボ１１２の充電電流、ストロボ１１２の発光電流、表示装置１１１の駆動電流である。
いずれかのブロックが動作することによって、デジタル一眼レフカメラ内部の磁場が変化する。地磁気センサ１１６が検出する磁場は地磁気と環境磁場とが合成されたものであるが、デジタル一眼レフカメラのブロックが動作することによって、地磁気センサ１１６の周りの環境磁場が変化する。その結果、地磁気と環境磁場とを分離し、地磁気成分のみを正確に算出することが難しくなる。
【００１６】
図３では、カメラがある１方向を向いて撮影する場合を想定しており、外乱の影響がなければ、地磁気センサ出力は一定値を示すはずであるが、所定のブロックが動作する影響を受けて、地磁気センサ出力が変化してしまっている。
一般に地磁気センサに悪影響を与える要因としては、ブロックの動作電流、モータの動作電流及びモータの回転動作、鉄やニッケル等の磁性体を素材とする部品が移動すること等が挙げられる。デジタル一眼レフカメラ内部では、これらの悪影響を与える要因が数多く存在しており、地磁気センサ１１６だけで方位を正確に算出することは簡単ではない。
【００１７】
図４は、本実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの外観の一例である。加速度センサ１１４及びジャイロセンサ１１５は、磁場の変化による影響を受けにくいため、比較的搭載位置は自由である。加速度センサ１１４及びジャイロセンサ１１５は、場合によってはレンズ１００やその他のアクセサリ等に搭載されてもよく、カメラ本体に内蔵されていなくても構わない。
それに対して、地磁気センサ１１６は、磁場の変化による影響を受けやすいため、カメラボディの左右端やペンタプリズムの付近等、メカシャッター１０４やミラー１０５、撮像センサ１０３といったノイズ源から比較的遠い場所に搭載することが好ましい。
【００１８】
図３の一連の撮影動作の間、マイコン１１３は、地磁気センサ１１６／加速度センサ１１４／ジャイロセンサ１１５を駆動し、撮影方位を算出する。
上述したように、一連の撮影動作の間、所定のブロックが動作することによって地磁気センサ１１６が影響を受ける。そこで、環境磁場の変化が発生している間は、方位を算出する際に地磁気センサ１１６の出力を利用せず、代わりに、ジャイロセンサ１１５の出力を利用する。
【００１９】
図５は、本実施形態における地磁気センサ１１６とジャイロセンサ１１５の切り替えタイミングを示す図である。
図５でも、図３と同様、１枚の静止画を撮影するときの一連のレンズ駆動、絞り駆動、シャッター駆動、ミラー駆動、撮像センサ駆動、ストロボチャージ、ストロボ発光のタイミングを、時間軸上に示している。上述したようにカメラがある１方向を向いて撮影する場合を想定しており、外乱の影響がなければ、地磁気センサ出力は一定値を示す。
そこで、地磁気センサ出力が一定値を示す期間は地磁気センサ１１６の出力を利用し、地磁気センサ出力が変化してしまっている期間はジャイロセンサ１１５の出力を利用するように制御する。
なお、期間（ａ）では、ストロボ充電のための電流が流れている。故に、地磁気センサの出力は影響を受ける。しかしながら、その電流値はほぼ一定であるため、容易に補正することができる。このような理由から、期間（ａ）では、地磁気センサを用いて、補正により正しい方位を算出する。
【００２０】
図６は、ジャイロセンサ１１５を用いた撮影方位の算出原理を説明するための図である。
ジャイロセンサ１１５は、出力を積分することで角度の変化を求めることができるが、相対的な角度変化しか求めることはできない。そこで、基準とする絶対方位としては、図５においてジャイロセンサ１１５に切り替わる前の、地磁気センサ１１６の出力から求めた方位を用いる。
【００２１】
本実施形態では、地磁気センサ１１６とジャイロセンサ１１５の切り替えを判定するために、電流検出回路１１７の出力を使用する。
一連の撮影シーケンスにおいて、電流検出回路１１７は、所定のブロックの動作電流を検出する。
マイコン１１３は、撮影方位を算出している間、電流検出回路１１７の出力をモニタする。電流検出回路１１７の出力が所定値未満の場合、地磁気センサ１１６に与える影響が小さいとして、地磁気センサ１１６を用いて撮影方位を算出する。また、電流検出回路１１７の出力が所定値以上の場合、すなわちいずれかの所定のブロックが駆動している場合、地磁気センサ１１６に与える影響が大きいとして、ジャイロセンサ１１５を用いて撮影方位を算出する。
【００２２】
図６に示すように、マイコン１１３は、加速度センサ１１４の出力から、重力加速度の向きを検出し、カメラの姿勢情報とする。地磁気センサ１１６からジャイロセンサ１１５に切り替わったタイミングを時刻Ｔとし、撮影したときの撮影時刻を時刻ｔとする。時刻Ｔから時刻ｔまでの間、ジャイロセンサ１１５の出力を地面と水平面上で積分し、方位の変化を求める。この値を、時刻Ｔでの地磁気センサ１１６の出力から算出した絶対方位に加算して、時刻ｔでの撮影方位を算出する。
【００２３】
図７は、連写撮影するときの撮影シーケンスを時間軸上に表わす模式図である。連写撮影時には、所定のブロックがより複雑に動作し、地磁気センサ１１６に影響を与える期間も増えてくる。このような場合においても、地磁気センサ１１６とジャイロセンサ１１５とを切り替えることによって、撮影シーケンスの中で、途切れることなく撮影方位を算出することができ、常に精度の高い、正確な撮影方向を検出することが可能である。
【００２４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を説明する。第１の実施形態では、撮影方位の算出に際して地磁気センサ１１６／ジャイロセンサ１１５の切り替えを、電流検出回路１１７で所定のブロックの電流を検出することにより実行した。それに対して、第２の実施形態では、撮影方位の算出に際して地磁気センサ１１６／ジャイロセンサ１１５の切り替えを、動き検出回路１１８で所定の部材の動きを検出することにより実行する。
一般に地磁気センサに悪影響を与える要因としては、ブロックの動作電流、モータの動作電流及びモータの回転動作、鉄やニッケル等の磁性体を素材とする部品が移動すること等が挙げられることは第１の実施形態で述べた。
【００２５】
本実施形態では、モータの回転動作、鉄やニッケル等の磁性体を素材とする部品が移動することによって、地磁気センサ１１６に影響を与える場合の撮影方位の算出方法を切り替える例について述べる。
デジタル一眼レフカメラにおいて、地磁気センサ１１６に影響を与える可能性のある部材としては、メカシャッター１０４、ミラー１０５、レンズのＡＦ１０１、絞り１０２、及びそれらを駆動するモータ等が挙げられる。
【００２６】
図８は、本実施形態における地磁気センサ１１６とジャイロセンサ１１５の切り替えタイミングを示す図である。
図８では、１枚の静止画を撮影するときの一連のレンズ駆動、絞り駆動、シャッター駆動、ミラー駆動、撮像センサ駆動のタイミングを、時間軸上に示している。上述したようにカメラがある１方向を向いて撮影する場合を想定しており、外乱の影響がなければ、地磁気センサ出力は一定値を示すはずである。
そこで、地磁気センサ出力が一定値を示す期間は地磁気センサ１１６の出力を利用し、地磁気センサ出力が変化してしまっている期間はジャイロセンサ１１５の出力を利用するように制御する。
【００２７】
マイコン１１３は、撮影方位を算出している間、常に動き検出回路１１８の出力をモニタする。動き検出回路１１８の出力が所定値未満の場合、地磁気センサ１１６に与える影響が小さいとして、地磁気センサ１１６を用いて撮影方位を算出する。また、動き検出回路１１８の出力が所定値以上の場合、すなわちいずれかの所定の部材が動いている場合、地磁気センサ１１６に与える影響が大きいとして、ジャイロセンサ１１５の出力を用いて撮影方位を算出する。
【００２８】
以上述べた各実施形態では、地磁気センサ１１６からジャイロセンサ１１５に切り替わるときには、切り替わる瞬間の地磁気センサ１１６の値から算出した絶対方位に基づいて、ジャイロセンサ１１５の出力を考慮して撮影方位を求めたが、ジャイロセンサ１１５から地磁気センサ１１６に切り替わるときも、ジャイロセンサ１１５の出力を用いて算出した撮影方位を考慮して撮影方位を求めることにより、ユーザにセンサの切り替わりを意識させずに、スムーズな切換を行うことができる。具体的には、定期的に撮影方位を求め、それらの移動平均を取る等してフィルタリングし、急激に方位が変化するような現象を取り除くことが望ましい。
【００２９】
また、ジャイロセンサ１１５を用いて算出した撮影方位と、地磁気センサ１１６を用いて算出した撮影方位とが異なる場合も考えられる。これは、地磁気センサ１１６の出力から地磁気を求める際には、環境磁場のオフセットを減算する処理を行うが、このオフセットを間違って推定してしまう場合があるためである。
このような場合には、ユーザに地磁気センサ１１６のキャリブレーションを促す通知を行う。図９は、ユーザに地磁気センサ１１６のキャリブレーションを促す表示例である。この表示において“実行”を選択することにより、カメラは地磁気センサ１１６のキャリブレーションモードに入る。このようにして地磁気センサ１１６をキャリブレーションすることにより、環境磁場成分を精度良く推定することができ、その結果、撮影方向を元通りに精度良く算出することが可能となる。
【００３０】
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。
（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。すなわち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００３１】
１００：レンズ、１０１：ＡＦ、１０２：絞り、１０３：撮像センサ、１０４：メカシャッター、１０５：ミラー、１０６：スイッチ、１０７：電源回路、１０８：バッテリー、１０９：通信インタフェース、１１０：記録装置、１１１：表示装置、１１２：ストロボ、１１３：マイコン、１１４：加速度センサ、１１５：ジャイロセンサ（角速度センサ）、１１６：地磁気センサ、１１７：電流検出回路、１１８：動き検出回路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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