JPH10341373A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 頻繁に動く被写体であっても、確実にかつ容
易に撮影することのできる撮像装置を実現する。 【解決手段】 撮影部１０は、被写体２００を撮影す
る。照明部２０の内側位置決め照明１０３と外側位置決
め照明１０４とは、被写体２００の物面２０１上に、被
写体２００と撮影部１０との距離が焦点距離と一致した
場合に重なるよう異なる色の光を照射する。被写体２０
０と撮影部１０との距離が、焦点距離より近い場合と遠
い場合では、内側位置決め照明１０３による投影部と外
側位置決め照明１０４による投影部とのパターンが異な
り、撮影者は、このパターンの違いで、被写体２００と
撮影部１０との距離を認識する。また、投影部が主光軸
３００に対して対称であるため、二箇所の投影部の間に
被写体２００を位置させることにより、確実に被写体を
撮影することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は動きの激しい被写体
であっても良好な画像を得ることのできる撮像装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被写体を撮影するビデオカメラに
は、被写体の焦点距離に合わせたり、被写体を撮影範囲
内に捕らえるためのビューファインダを備えたものがよ
く知られている。

【０００３】また、例えば特開平８−９２０４号公報に
開示されているように、撮影時に視野の狭さによるカメ
ラワークの不便さをなくすために、ビューファインダの
他に撮影中の画像を表示する大型の液晶表示装置を設
け、その液晶表示装置を見ながら被写体を撮影すること
で、被写体が確実に撮影されているかを確認する撮像装
置があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の撮像装置では、必ずビューファインダまたは液晶表
示装置を見ながら撮影しなければならない。そのため、
撮影者の視線はカメラ部分に集中することになる。従っ
て、例えば、被写体が動いてフレームアウトした場合
は、一旦、その視線をビューファインダや液晶表示装置
から外し、被写体を肉眼で捉えてから、再度ビューファ
インダや液晶表示装置を覗くといった動作を行う必要が
ある。そのため、動きの激しい被写体を確実に撮影する
のは従来の撮像装置では困難であった。

【０００５】このような点から、動きの激しい被写体で
あっても、確実にかつ容易に撮影することのできる撮像
装置の実現が望まれていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するため次の構成を採用する。 〈請求項１の構成〉被写体を光学的に撮影する撮影部
と、撮影部の光軸に対して垂直で、かつ、被写体と同一
平面上に、複数の光からなる投影パターンを光軸を中心
として対称に形成すると共に、投影パターンで、被写体
と撮影部との距離を認識するための照明部とを備えたこ
とを特徴とする撮像装置である。

【０００７】〈請求項１の説明〉請求項１の発明が対象
とする被写体は、例えば人間や動物の目であるが、これ
以外のどんなものであってもよい。また、撮影する画像
としては動画像や静画像のいずれであってもよい。更
に、照明部が投影する光のパターンは、例えば複数のス
ポット光や複数の環状光であるが、投影パターンによっ
て被写体との距離が判別できるものであればどのような
ものであってもよい。また、被写体との同一平面上と
は、例えば被写体が人間の目であり、その同一平面が顔
の表面であるといったように、数学的に完全な平面では
なく、投影した部分で被写体と距離が判別できる平面で
あればある程度の凹凸等も含むものとする。

【０００８】請求項１の発明は、このように構成されて
いることにより、被写体との焦点合わせのために、ビュ
ーファインダや液晶表示装置等を覗く必要がない。即
ち、被写体を、対称となっている投影パターンの間に位
置させることにより、被写体をフレーム枠内に位置させ
ることができ、かつ、その状態で焦点合わせが同時に行
えるため、被写体を見ている状態でフレーム内への位置
合わせと、焦点合わせを行うことができる。従って、頻
繁に動く被写体が仮にフレームの外に出てしまった場合
でも、即座に撮像装置を動かして視野内に被写体を納
め、焦点が合うようにすることができる。

【０００９】〈請求項２の構成〉請求項１において、被
写体と同一平面上に、色の異なる複数の光を照射し、か
つ、この平面と撮影部との距離に応じて複数の色のパタ
ーンが変化するよう照明を行う照明部を備えたことを特
徴とする撮像装置である。

【００１０】〈請求項２の説明〉請求項２の発明は、投
影パターンを複数の異なる色の組み合わせとしたもので
ある。例えば、複数の色を赤と青の２色とした場合、こ
の二つの色の投影部が、被写体との焦点が合っている時
は一致し、遠い場合と近い場合は投影部がずれ、かつ、
色の並び（＝パターン）が逆になる。

【００１１】〈請求項３の構成〉請求項１において、被
写体と同一平面上に、光軸を中心として同心環状で色の
異なる複数の光を照射し、かつ、平面と撮影部との距離
に応じて複数の円のパターンが変化するよう照明を行う
照明部を備えたことを特徴とする撮像装置である。

【００１２】〈請求項３の説明〉請求項３の発明は、投
影パターンを複数の環状光としたものである。これによ
り、投影された環状光の内部に被写体を位置させれば、
被写体をフレーム枠内に確実に位置させることができ、
かつ、この状態で、環状光の色の並びに基づいて被写体
との焦点合わせを行うことができる。また、被写体に対
して光軸が傾いている場合は投影パターンが楕円となる
ため、撮影者もこの状態を容易に把握することができ
る。

【００１３】〈請求項４の構成〉請求項１〜３のいずれ
かにおいて、撮影部で撮影された複数の光の投影パター
ンの画像から被写体を含む平面との距離を判定し、焦点
を合わせるための移動方向を決定する画像処理部と、画
像処理部の結果に基づき、移動方向を表示する表示部と
を備えたことを特徴とする撮像装置である。

【００１４】〈請求項４の説明〉請求項４の発明は、被
写体との同一平面上に投影されたパターンを画像処理
し、撮像装置の移動方向を表示するようにしたものであ
る。ここで、移動方向の表示方法は、画像や音声のいず
れであってもよく、また、その具体的な表示手段も種々
のものが選択可能である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。 《具体例１》 〈構成〉図１は本発明の撮像装置の具体例１を示す説明
図であるが、これに先立ち、全体構成を説明する。

【００１６】図２は、撮像装置の外観図である。図の装
置は、フィルタ１００、レンズ１０１、照射用照明１０
２、内側位置決め照明１０３、外側位置決め照明１０
４、取っ手１０５、本体１０６からなる。フィルタ１０
０は、レンズ１０１前面に取り付けられ、入射する光の
波長や強度等を制御するものである。レンズ１０１は、
本体１０６の前面に配置され、被写体２００の像を取り
入れるためのレンズであり、フィルタ１００と共に、後
述する図１の撮影部１０の一部分を構成している。照射
用照明１０２は、被写体２００に対する照明を行うため
のものである。尚、本具体例では、例えば虹彩認識処理
に用いるため、被写体２００が人間の目の場合を示して
いる。

【００１７】内側位置決め照明１０３および外側位置決
め照明１０４は、後述する図１の照明部２０を構成する
照明であり、レンズ１０１の光軸を中心として上下左右
に対称に配置され、更に、各々の照明は異なる色あるい
は異なる形の照明により構成されている。これらの内側
位置決め照明１０３および外側位置決め照明１０４は、
その投影パターンを、被写体２００を含む平面上に形成
し、これらの投影パターンの位置関係により、被写体２
００と撮像装置との距離を撮影者に示す機能を有してい
る。

【００１８】取っ手１０５は本体１０６に取り付けら
れ、撮影者がこれを把持し、本体１０６を上下左右に移
動させたり、あるいは傾けることにより、撮像装置を被
写体２００を撮影するための最良の画質が得られる位置
に配置するためのものである。また、本体１０６には、
像を撮像するための撮像素子や、照射用照明１０２、内
側位置決め照明１０３、外側位置決め照明１０４のため
の図示しない電源が搭載されている。

【００１９】次に、本具体例の詳細を図１を用いて説明
する。図１において、１０７は、撮像素子であるＣＣＤ
であり、レンズ１０１やフィルタ１００と共に、撮影部
１０を構成する。また、内側位置決め照明１０３と外側
位置決め照明１０４により照明部２０を構成している。

【００２０】被写体２００の像は、レンズ１０１によ
り、ＣＣＤ１０７上に投影される。ここで、レンズ１０
１からの被写体２００までの物体距離をｆとし、レンズ
１０１の光軸を、主光軸３００と呼ぶ。また、図示例で
は、撮像装置が被写体２００を含む物面２０１に対し
て、その垂線上に位置しており、垂線と主光軸３００は
等しいものとする。これにより、被写体２００はレンズ
１０１からの距離ｆに位置した場合に焦点が合うように
設定される。尚、本具体例では撮影部１０は固定焦点で
あるとして説明する。

【００２１】また、内側位置決め照明１０３および外側
位置決め照明１０４は、各々、内側光源１０９と内側レ
ンズ１０８、および外側光源１１１と外側レンズ１１０
により構成されている。内側レンズ１０８、外側レンズ
１１０の焦点距離ｆ１，ｆ２は各々 ｆ１²＝（Ｍ１−Ｌ）²＋ｆ² …（１） ｆ２²＝（Ｍ２−Ｌ）²＋ｆ² …（２） によって与えられる。ここで、Ｍ１は、内側レンズ１０
８の主光軸３００からの距離、Ｍ２は、外側レンズ１１
０の主光軸３００からの距離である。また、Ｌは、内側
位置決め照明１０３、外側位置決め照明１０４からの像
が、物面２０１上で１点に結像した点Ｓの主光軸３００
からの距離である。尚、物面２０１は被写体２００の像
をＣＣＤ１０７上に結ぶための主光軸３００に垂直に位
置している。

【００２２】更に、内側位置決め照明１０３の光軸（以
後、内側光軸４０１と呼ぶ）と主光軸３００とのなす角
度をα１、および、外側位置決め照明１０４の光軸（以
後、外側光軸４０２と呼ぶ）と主光軸３００とのなす角
度α２は、各々 ｔａｎ（α１）＝（Ｍ１−Ｌ）／ｆ …（３） ｔａｎ（α２）＝（Ｍ２−Ｌ）／ｆ …（４） によって与えられる。

【００２３】ここで、内側光源１０９と外側光源１１１
から平行に出射された光線は、レンズ１０８、１１０に
よって屈折され、被写体２００を含む物面２０１上で１
点に集められる。これにより、被写体２００がレンズ１
０１からの距離ｆに存在することになる。即ち、被写体
２００がＣＣＤ１０７上に明瞭に結像される場合に限
り、内側位置決め照明１０３および外側位置決め照明１
０４からの光線が被写体２００の中心（この場合主光軸
３００）からの距離Ｌの１点に結像される。従って、内
側位置決め照明１０３および外側位置決め照明１０４か
ら被写体２００近傍に投影される光の位置関係を判別
し、撮像装置を被写体２００から近づけるあるいは遠ざ
ける等の操作をすることで、撮影者は、焦点が合う位置
を知ることができる。

【００２４】尚、上記例では、内側位置決め照明１０３
および外側位置決め照明１０４を内側光源１０９とレン
ズ１０８、外側光源１１１とレンズ１１０とで構成した
が、光源がスポット光を照射できるものであれば、レン
ズ１０８、１１０は不要である。

【００２５】〈動作〉次に、このように構成された撮像
装置の動作について説明する。図３は、操作判別方法を
示す説明図である。図示の場合は、内側位置決め照明１
０３が青色、外側位置決め照明１０４が赤色とした構成
を示している。図３において、（ａ）は、撮像装置と被
写体２００との距離が物体距離ｆよりも短い場合、
（ｂ）は等しい場合（焦点が合っている状態）、（ｃ）
は、長い場合のパターンである。

【００２６】例えば、図３（ｂ）のように焦点が合って
いる場合、被写体２００は撮像装置の物体距離ｆに位置
しているため、内側位置決め照明１０３と外側位置決め
照明１０４から発せられた光は、図１に示したように、
ほぼ１点、実際には最小錯乱円の大きさの範囲内に集ま
る。一方、図３（ａ）の場合、撮像装置は被写体２００
に対して、物体距離ｆより近い距離に位置しているた
め、被写体２００の近傍に内側位置決め照明１０３から
の青色光が、その外側（被写体２００から遠い位置）に
外側位置決め照明１０４からの赤色光が投影される。反
対に、図３（ｃ）に示すように、被写体２００の近傍に
外側位置決め照明１０４からの赤色光が、その外側（被
写体２００より遠い位置）に内側位置決め照明１０３か
らの青色光が投影される。これにより、撮影者は、内側
位置決め照明１０３および外側位置決め照明１０４から
の光の位置関係を見るだけで、焦点距離を合わせるため
に撮像装置を近づけるまたは遠ざけるべきかを知ること
ができる。

【００２７】上記例では、撮像装置の主光軸３００が物
面２０１の垂線に一致している場合について説明した。
実際の環境では、被写体２００が動くことにより、物面
２０１が３次元的に傾く場合がある。

【００２８】図４は、撮像装置に対して物面２０１が傾
いている場合を示す説明図である。図中のＡは、撮像装
置が物面２０１に向かって主光軸３００（垂線）より右
に位置している場合、Ｂは主光軸３００に対して上に位
置している場合を示している。

【００２９】図５は、撮像装置に対して物面２０１が傾
いている場合の投影パターンを示す説明図であり、その
（ａ），（ｂ）は、それぞれ上記図４の（ａ），（ｂ）
の場合の投影パターンを示している。

【００３０】図５の（ａ）において、被写体２００に対
して左側の投影パターンは、内側位置決め照明１０３お
よび外側位置決め照明１０４から物面２０１までの距離
が物体距離ｆよりも遠いため、図３（ｃ）のパターンを
示す。反対に、右側のパターンは内側位置決め照明１０
３および外側位置決め照明１０４から物面２０１までの
距離が物体距離ｆより近いため、図３（ａ）のパターン
を示す。

【００３１】同様に、図５の（ｂ）においては、被写体
２００に対して、下側の投影パターンが図３（ｃ）のパ
ターンを、上側の投影パターンが図３（ａ）のパターン
を示す。従って、図３の各投影パターンに一致するよう
に撮像装置を上下左右に移動させる、あるいは傾けるこ
とにより、撮像装置を物面２０１の垂線（主光軸３０
０）上に位置決めすることが可能となる。被写体２００
が主光軸３００上に位置できたら、撮像装置を前後に動
かし、その際の内側位置決め照明１０３および外側位置
決め照明１０４からの投影パターンが重なる位置を見つ
けることで、焦点位置で撮影することが可能となる。

【００３２】〈効果〉以上のように、具体例によれば、
被写体の同一平面上に、色違いの光を照射し、この投影
パターンで、撮像装置と被写体との距離を認識できるよ
うにしたので、被写体との焦点合わせのために、ビュー
ファインダや液晶表示装置等を覗く必要がない。即ち、
被写体を、対称となっている投影パターンの間に位置さ
せることにより、被写体をフレーム枠内に位置させるこ
とができ、かつ、その状態で焦点合わせが同時に行える
ため、被写体を見ている状態でフレーム内への位置合わ
せと、焦点合わせを行うことができる。従って、頻繁に
動く被写体が仮にフレームの外に出てしまった場合で
も、即座に撮像装置を動かして視野内に被写体を納め、
焦点が合うようにすることができる。特に、撮像装置を
人間や動物の目の虹彩認識を行う場合の撮影に用いれ
ば、子供や動物といった頻繁に動く被写体であっても、
良質な画像を得ることができる。しかも、本具体例の撮
像装置では、焦点合わせのための可動部が必要ないた
め、装置としての信頼性を高いものとすることができ
る。

【００３３】《具体例２》具体例２は、具体例１の構成
に加えて、物面２０１上の投影パターンを画像処理によ
って読み取り、これに基づいて撮像装置と被写体２００
との位置関係を表示するようにしたものである。

【００３４】〈構成〉図６は、具体例２の撮像装置の外
観図である。図において、３０は画像処理部であり、撮
像装置本体内に設けられている。この画像処理部３０
は、撮影部１０で撮影した投影パターンの画像から、撮
像装置と被写体２００との位置関係を判定する機能部で
あり、次のように構成されている。

【００３５】図７は、画像処理部３０の機能ブロック図
である。画像処理部３０は、初期設定部３１、赤色領域
抽出部３２、青色領域抽出部３３、位置関係決定部３
４、出力部３５からなる。これら初期設定部３１〜出力
部３５は、次のような動作を行うよう構成されている。

【００３６】初期設定部３１は、予め、図３で示したよ
うに、撮像装置の主光軸３００が物面２０１の垂線と重
なった場合において、レンズ１０１と被写体２００との
距離が物体距離ｆより近い場合、等しい場合、遠い場合
における内側位置決め照明１０３と外側位置決め照明１
０４の投影パターンの大きさ、および各投影パターン間
の距離、位置関係を計測しておく。赤、青の投影パター
ンの大きさが予め設定した大きさよりも小さく、かつ、
両パターン間の距離が予め設定した距離よりも小さけれ
ば、レンズ１０１と被写体２００との距離が物体距離ｆ
に等しいと判定する。

【００３７】赤色領域抽出部３２は、画像中から赤色の
領域でかつ、初期設定部３１で得られた大きさの範囲内
のものを抽出し、各領域をレンズの上下左右にある内側
位置決め照明１０３からの投影パターンに対応付ける。
青色領域抽出部３３では、赤色領域抽出部３２と同様の
処理を画像中の青色の領域に対して行う。位置関係決定
部３４では、赤色領域抽出部３２、青色領域抽出部３３
で得られた内側位置決め照明１０３および外側位置決め
照明１０４の投影パターンの大きさおよび位置関係によ
り、撮像装置全体、あるいは、撮像装置の上下左右の各
部を被写体２００から近づける、あるいは、遠ざけるか
どうかを判定する。出力部３５は、位置関係決定部３４
で判定された撮影者への指示を表示部に出力する機能部
である。ここで、表示部が音声表示部で構成されている
場合、出力部３５は音声出力を行い、画像表示部で構成
されている場合は、画像出力を行う。

【００３８】図６において、これ以外の構成について
は、具体例１と同様であるため、対応する部分に同一符
号を付してその説明を省略する。

【００３９】〈動作〉撮像装置の内側位置決め照明１０
３および外側位置決め照明１０４によって、図３に示す
ような、その位置関係に応じて物面２０１上に投影パタ
ーンが現れる場合の動作については、具体例１と同様で
ある。

【００４０】このような投影パターンを含む画像は画像
処理部３０で画像処理される。例えば得られた画像が図
５の（ａ）のような場合、左側の投影パターンから右に
向かって順に青、赤、青、赤と並んでいるので、図３の
投影パターンの例から判断して、左の青、赤の投影パタ
ーンは物体距離よりも遠い場合に相当し、右の青、赤の
投影パターンは、物体距離よりも近い場合に相当してい
ると判定する。従って、この場合は、撮像装置の左側を
被写体２００に近づけ、右側を遠ざけるよう指示する。
図５の（ｂ）に並んだ投影パターンの場合も同様な処理
を行う。

【００４１】出力部３５では、このような指示を音声出
力する。この音声表示としては、例えば予め決定したビ
ープ音の音色や間隔で、撮像装置をどのように動かした
らよいかを知らせたり、「右」や「左」といった移動方
向を音声で表示するといった方法を用いる。

【００４２】また、出力部３５を画像表示として、これ
を本体１０６に設けてもよい。図８は、このような画像
表示部を示す説明図である。図示のように、画像表示部
では、上下左右の動き用のランプが示されている。各ラ
ンプでは、撮像装置の上下左右の各部を被写体２００に
近づけるあるいは遠ざけることがランプの色によって表
示される。例えば、上下左右のいずれかが遠い場合は黄
色に点滅し、近い場合は緑色に点滅するといった表示を
行う。

【００４３】更に、表示方法として、図８に示したよう
な画像表示を物面２０１上の内側位置決め照明１０３と
外側位置決め照明１０４による投影パターンとは別の部
分に投影するようにしてもよい。また、この場合、投影
パターンとして、移動方向を示す矢印としてもよい。

【００４４】このような移動方向の表示によって、撮影
者はその指示に従い、撮像装置を上下左右に動かすこと
によって、焦点の合う物体位置を的確に知ることができ
る。

【００４５】〈効果〉以上のように具体例２によれば、
投影パターンの組み合わせを画像処理によって読み取
り、その判定結果を表示するようにしたので、撮影者
は、焦点の合った映像を得るために必要な撮像装置の上
下左右への傾きあるいは、被写体への近づけるかあるい
は遠ざけるかといった移動方向を知ることができる。

【００４６】尚、上記具体例１、２では、照明部２０と
して、４組（内側および外側）の内側位置決め照明１０
３と外側位置決め照明１０４としたが、照明の個数はこ
れに限定されるものではない。また、内側位置決め照明
１０３を青色、外側位置決め照明１０４を赤色とした
が、これらの色は適宜選択が可能である。

【００４７】更に、上記各具体例では、内側位置決め照
明１０３および外側位置決め照明１０４からの投影パタ
ーンは、物面２０１上の１点で結像するスポット照明を
使用する場合について示したが、これ以外にも、例えば
リング照明を使用することもできる。この場合、内側位
置決め照明１０３および外側位置決め照明１０４の投影
パターンは、撮像装置が物面２０１の垂線上に位置して
いる場合、同心の二重円を構成し、焦点距離においては
各円が重なるようにする。また、垂線上から離れている
場合は、投影パターンが楕円に変形する。この場合、垂
線からのずれの方向は、楕円の長軸方向として反映され
るので、これを元に撮像装置の傾き補正を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撮像装置の具体例１を示す説明図であ
る。

【図２】本発明の撮像装置の具体例１の外観図である。

【図３】本発明の撮像装置の具体例１における操作判別
方法の説明図である。

【図４】本発明の撮像装置の具体例１における撮像装置
に対して物面が傾いている場合を示す説明図である。

【図５】本発明の撮像装置の具体例１における撮像装置
に対して物面が傾いている場合の投影パターンを示す説
明図である。

【図６】本発明の撮像装置の具体例２の外観図である。

【図７】本発明の撮像装置の具体例２における画像処理
部の構成を示す機能ブロック図である。

【図８】本発明の撮像装置の具体例２における表示部の
一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 撮影部 ２０ 照明部 ３０ 画像処理部 １０３ 内側位置決め照明 １０４ 外側位置決め照明 ２００ 被写体 ２０１ 物面 ３００ 主光軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 5/238 Ｈ０４Ｎ 5/238 Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を光学的に撮影する撮影部と、 前記撮影部の光軸に対して垂直で、かつ、前記被写体と
   同一平面上に、複数の光からなる投影パターンを前記光
   軸を中心として対称に形成すると共に、前記投影パター
   ンで、前記被写体と前記撮影部との距離を認識するため
   の照明部とを備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 被写体と同一平面上に、色の異なる複数の光を照射し、
   かつ、当該平面と撮影部との距離に応じて前記複数の色
   のパターンが変化するよう照明を行う照明部を備えたこ
   とを特徴とする撮像装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 被写体と同一平面上に、光軸を中心として同心環状で色
   の異なる複数の光を照射し、かつ、前記平面と撮影部と
   の距離に応じて前記複数の円のパターンが変化するよう
   照明を行う照明部を備えたことを特徴とする撮像装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 撮影部で撮影された複数の光の投影パターンの画像から
   被写体を含む平面との距離を判定し、焦点を合わせるた
   めの移動方向を決定する画像処理部と、 前記画像処理部の結果に基づき、移動方向を表示する表
   示部とを備えたことを特徴とする撮像装置。