JP2001008069A

JP2001008069A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2001008069A
Application number: JP11179587A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Yamashita; 紀之山下
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-06-25
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2001-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズブロックの前のミラーブロックを取り
除かなくても、動画、静止画、パノラマ画像、高精細パ
ノラマ画像、高精細静止画を撮影できる。【解決手段】レンズブロック３とミラー３２とがぶつ
からず、ミラー３２に反射される光路がレンズブロック
３に重ならず、且つレンズブロック３とミラー３２の距
離が最短距離となり、さらにレンズブロック３の光軸に
対して４５度となるようにミラー３２が配置される。ミ
ラー３２がレンズブロック３の光軸に対して略４５度の
方向となるように固定されたときに、標準画角のレンズ
ブロック３を用いて、被写体からの入射光を、完全にＣ
ＣＤ撮像素子５へ取り込むようにする。また、レンズブ
ロック３が望遠となっているとき、ミラー３２を垂直方
向に±１５度駆動させて被写体からの入射光が、完全に
レンズブロック３を介してＣＣＤ撮像素子５へ取り込ま
れるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光軸の方向を変
化させて複数枚の画像を重複しながら撮影することがで
きる撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、撮像装置を用いて、複数の静止画
（部分画）を撮影し、その複数の静止画を１枚の静止画
に合成することによって、解像度の高い１枚の静止画を
得ることができることは既に知られている。

【０００３】例えば、従来の撮像装置として特願平１０
−２９９４５３号に示されるディジタルビデオレコーダ
が知られている。この装置は、ミラーブロックの隣に設
けられたレンズブロックとＣＣＤ撮像素子からなるカメ
ラブロックが回動する。カメラブロックを回動させ、本
体から外に出すことによって、動画または静止画を撮影
でき、カメラブロックを回動させ本体に収納することに
よって、高精細静止画または高精細パノラマ画像を撮影
できる。この高精細静止画または高精細パノラマ画像を
撮影するときには、ミラーブロックによって光軸の方向
を水平方向および垂直方向に変化させ、複数の部分画が
撮影される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
撮像装置では、高精細静止画または高精細パノラマ画像
を撮影するときに必要なミラーブロックは、動画または
静止画を撮影するときには、光路上から除かなければな
らない問題があった。そして、ミラーブロックを光路上
に介在させたり、取り除いたりするための複雑な機構が
必要であった。

【０００５】従って、この発明の目的は、ミラーブロッ
クを光軸の光路上から取り除かなくても、動画、静止
画、高精細パノラマ画像および高精細静止画を撮影する
ことができる撮像装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、被写体からの光軸の方向を変化させて撮像素子へ導
き、光軸の方向を変化させながら複数の部分画を撮影す
る撮像装置において、標準画角となる第１の画角と、第
１の画角より少し狭い第２の画角と、第１の画角より狭
い第３の画角とに可変されるレンズブロックと、レンズ
ブロックを介された画像を取り込む撮像素子と、レンズ
ブロックの光軸に対して略４５度となるように配置さ
せ、反射鏡を水平方向および垂直方向に駆動させること
によって、光軸の方向を変化させる光軸変化手段とを有
し、第１の画角で撮影する場合、反射鏡を固定し、第２
の画角で撮影する場合、反射鏡を水平方向に駆動させ、
複数の部分画を撮影し、第３の画角で撮影する場合、反
射鏡を水平方向および垂直方向に駆動させ、複数の部分
画を撮影するようにしたことを特徴とする撮像装置であ
る。

【０００７】レンズブロックの光軸に対して略４５度と
なるように配置されたミラーブロックのミラーを水平方
向および垂直方向に光軸の方向を変化させることによっ
て、被写体を分割して撮影し、複数の部分画が得られ
る。第１の画角（標準画角）で撮影するときには、ミラ
ーブロックのミラーを特定の方向に固定する。また、第
２の画角（標準画角より少し狭い画角）で撮影するとき
には、ミラーを水平方向に光軸の方向を変化させること
ができ、第３の画角（標準画角より狭い画角）で撮影す
るときには、ミラーを水平方向および垂直方向に光軸の
方向を変化させることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施
形態の全体構成を示す。ミラーブロック１は、後述する
ようにミラーをアクチュエータで駆動する構成とされて
いる。ミラーサーボ２によってアクチュエータが駆動す
ることにより、ミラーが例えば垂直方向に回転する。こ
のミラーサーボ２は、シスコン（システムコントロー
ラ）２２によって制御される。また、ミラーブロック１
は、後述するようにパンモータ７と一体に構成されてい
る。この一体化されたミラーブロック１と、パンモータ
７とにより光軸変化部が構成されている。ミラーブロッ
ク１は、パンモータ７によって例えば水平方向に回転す
る。パンモータ７は、モータ制御回路８によって駆動さ
れる。モータ制御回路８は、シスコン２２によって制御
される。

【０００９】ミラーブロック１を介された被写体の像
は、レンズブロック３へ供給される。レンズブロック３
は、フォーカスサーボ４によって駆動される。そのフォ
ーカスサーボ４は、シスコン２２によって制御される。
レンズブロック３に入射された被写体の像は、フォーカ
スを合わせ、ＣＣＤ撮像素子５へ供給される。ＣＣＤ撮
像素子５は、電子シャッター６によって駆動され、静止
画記録キー２１が操作されることによって、供給された
被写体の像が取り込まれる。電子シャッター６は、シス
コン２２によって制御される。

【００１０】具体的には、レンズブロック３が望遠とさ
れてフォーカスが合わせられ、静止画記録キー２１が押
されることによって、被写体の像の１部である部分画
は、ミラーブロック１で反射し、レンズブロック３を通
過し、ＣＣＤ撮像素子５に入射される。この一例では、
被写体を複数に分割し、その分割した複数の部分画を望
遠とされたレンズブロック３で撮影した後、複数の部分
画を合成して１枚の高解像度となる高精細静止画を生成
する。また、後述するように、光軸の方向は、水平方向
に３６０度変え、垂直方向に所定の範囲、例えば±１５
度変えることができる。

【００１１】ＣＣＤ撮像素子５に取り込まれた部分画
は、画像信号としてスイッチ１０および圧縮回路１１を
介して、メモリ１２で記憶される。圧縮回路１１では、
メモリ１２に記憶された部分画に対して画像圧縮が行わ
れる。この画像圧縮の一例として、ＤＣＴ（離散的コサ
イン変換）が部分画に対して施される。圧縮された画像
信号（以下、圧縮画像信号と称する）は、記録媒体１３
へ供給される。

【００１２】シスコン２２によって制御されるサブデー
タ付加回路１４では、時刻や日付などに加え、ミラーの
垂直方向の角度、水平方向の角度、フォーカス状態、電
子シャッターの速度などのサブデータが圧縮回路１１を
介して、対応する圧縮画像信号と共に記録媒体１３へ供
給される。記録媒体１３は、テープ、ディスクまたはＩ
Ｃメモリなどからなるものである。この記録媒体１３
は、シスコン２２によって制御され、サブデータが付加
された圧縮画像信号の記録／再生が行われる。

【００１３】こうして１枚の部分画が記録媒体１３に記
録されると、シスコン２２は、ミラーサーボ２および／
またはモータ制御回路８へ指令を出し、ミラーの垂直方
向の角度と水平方向の角度とを別の値にして、１枚目の
部分画に１部分重なるように２枚目の部分画を撮影す
る。撮影された２枚目の圧縮画像信号とサブコードが記
録媒体１３に記録される。つまり、ＣＣＤ撮像素子５に
て露光した電荷は、所定期間に一回、他の部分画の撮影
位置に光軸を移動させるジャンプ動作を行っている期間
に排出され、ジャンプ動作を行っている期間以外で露光
した電荷を部分画に対応した撮像出力として獲得され
る。このように次々と縦横に光軸を移動させるジャンプ
動作とジャンプ動作完了後の撮影動作とが繰り返してな
され、複数の部分画が撮影され、記録媒体１３へ記録さ
れる。

【００１４】撮影された複数の部分画の圧縮画像信号の
記録が終わると、直ちに再生される。再生された圧縮画
像信号は、記録媒体１３から伸張回路１５を介してメモ
リ１２へ供給される。伸張回路１５では、メモリ１２に
記憶された圧縮画像信号が逆ＤＣＴ等によって画像信号
へ復号される。復号された部分画は、撮影された全ての
画像信号が記憶できる画像メモリ１６へ供給される。そ
して、その部分画と共に読み出されたサブデータは、サ
ブデータ読み取り回路１７へ供給される。サブデータ読
み取り回路１７では、供給されたサブデータが読み取ら
れ、読み取られた時刻、日付、ミラーの垂直方向の角
度、水平方向の角度、フォーカス状態、電子シャッター
の速度などがシスコン２２へ供給される。

【００１５】メモリ１２は、圧縮回路１１および伸張回
路１５と結合されており、圧縮回路１１で用いる領域と
伸張回路１５で用いる領域とに分けて使用しても良い
し、その都度メモリ１２のアドレスをシスコン２２によ
って管理して使用しても良い。また、それぞれ別のメモ
リを用意するようにしても良い。

【００１６】画像メモリ１６では、シスコン２２に供給
されたサブデータに基づいて、画歪補正および境界処理
が記憶された１２枚の部分画に対して行われ、１枚の合
成画像が生成される。画歪補正および境界処理は、一例
としてシスコン２２内のソフトウェアにより実行され
る。生成された１枚の合成画像は、スイッチ１０を介し
て圧縮回路１１へ供給され、再度圧縮され、サブデータ
と共に記録媒体１３に記録される。このとき、画像メモ
リ１６からの合成画像を形成する圧縮画像信号は、ＣＣ
Ｄ撮像素子５からの部分画からなる圧縮画像信号とは異
なる別の領域に記録される。

【００１７】このようにして完成された合成画像を再生
するには、再生キー２０を操作することによって、その
合成画像に対応する圧縮画像信号が記録媒体１３から読
み出される。読み出された圧縮画像信号は、伸張回路１
５において、圧縮が解かれ、画像信号へ変換される。変
換された画像信号は、画像メモリ１６を介して表示回路
１８へ供給される。表示回路１８は、間引きフィルタお
よび／または補間フィルタからなり、供給された画像信
号に対して間引きフィルタおよび／または補間フィルタ
の処理が施される。表示回路１８において処理が施され
た画像信号は、出力端子１９から取り出される。

【００１８】なお、上述した実施形態の説明において
は、圧縮画像信号を記録媒体１３に記録しているが、圧
縮を施さない画像信号を記録媒体１３に記録することも
可能である。

【００１９】また、上述した実施形態においては、撮影
された複数の部分画に対して、画歪補正と境界処理とを
行って１枚の解像度の高い合成画像を得るようにしてい
るが、複数の部分画をパーソナルコンピュータに転送
し、パーソナルコンピュータ側で画歪補正と境界処理と
を行って合成画像を生成するようにしても良い。

【００２０】上述した実施形態では、レンズブロック３
を望遠に設定して、すなわち標準画角より狭い画角に設
定して光軸の方向を、水平方向に３６０度変え、さらに
垂直方向に所定の範囲、例えば±１５度変えながら、複
数の部分画を撮影するようにしているが、レンズブロッ
ク３を標準画角に設定して、光軸の方向を固定して、す
なわち、ミラーブロック３のミラーを固定して、静止画
または動画を撮影するようにしても良い。さらに、レン
ズブロック３を標準画角より少し狭い画角に設定して、
光軸の方向を３６０度の水平方向に変えながら、複数の
部分画を撮影するようにしても良い。このようにして撮
影された複数の部分画は、上述したような処理が施さ
れ、パノラマ画像、高精細パノラマ画像および高精細静
止画などの合成画が生成される。

【００２１】次に、上述した実施形態における光軸変化
部の構成について図２、図３および図４を用いて説明す
る。図２は、光軸変化部の構造を示す断面図である。光
軸変化部は、図２に示すように前述したレンズブロック
３の前に配されており、被写体の像は、光軸変化部およ
びレンズブロック３を介してＣＣＤ撮像素子５に入射さ
れる。なお、図２中におけるＡ−Ａ’は、レンズブロッ
ク３の光軸を示す。

【００２２】図２において３２で示されるのが被写体の
像を反射してＣＣＤ撮像素子に導く、平面状のミラーで
ある。ミラー３２は、支持板３３に取り付けられてお
り、支持板３３は、軸部３４を中心に図中ａで示す矢印
で示すように±１５度程度回転するように構成されてい
る。つまり、軸部３４は、レンズブロック３の光軸Ａ−
Ａ’に直交するように配され、ミラー３２は、レンズブ
ロック３の光軸Ａ−Ａ’に対して４５度程度の角度なす
方向に対して±１５度程度回転することが可能とされて
いる。この軸部３４がフレーム３５により支持され、フ
レーム３５がパンモータ７のロータ３６の外周面側に取
り付けられている。

【００２３】また、図２において４０で示されるのが磁
気回路を構成する断面コ字状の軟鉄製のヨークである。
図３は、磁気回路の外観を示し、図３に示すようにヨー
ク４０の内周側に対向するように２個のマグネット３
７、３８が配設されて閉磁路が形成されており、マグネ
ット３７、３８との間のギャップ３９には強い磁界が発
生している。このヨーク４０およびマグネット３７、３
８からなる磁気回路がフレーム３６と同様にパンモータ
７のロータ３６の外周面側に取り付けられている。

【００２４】さらに、図３において４１で示されるのが
略々半円状に成形されたコイルである。コイル４１は、
支持板３３から延設された支持片４２により支持されて
いる。図４は、コイル４１の取り付け状態を示し、図４
に示すようにコイル４１は、その直線部がギャップ３９
に位置するように支持片４２により支持される。従っ
て、コイル４１に電流が流されると、コイル４１に発生
する磁界と、マグネット３７、３８の磁界の関係により
ギャップ３９の間を軸部３４を中心としてコイル４１お
よび支持板４２を回動させるトルクが発生する。つま
り、ヨーク４０およびマグネット３７、３８からなる磁
気回路と、コイル４１と、支持片４２とにより磁気式ア
クチュエータが構成される。なお、コイル４１の中心
は、後述するロータ７が回転した場合の慣性モーメント
を減らすため、図２に示すようにレンズブロック３の光
軸Ａ−Ａ’に対して５度〜１０度ずれるように配されて
いる。

【００２５】一方、図２において５２で示されるのがパ
ンモータ７の軸部であり、例えばレンズブロック３の光
軸Ａ−Ａ’と一致するように配設されている。軸部５２
は、ステータ４５に設けられた二つのボールベアリング
の軸受けで支持されており、回転自在とされ、この軸部
５２とロータ３６とが連結されている。ロータ３６の内
周面側には、マグネット４３が取り付けられており、マ
グネット４３と対向する位置には、ステータ４５に固定
された三相モータ（パンモータ７）のコイルおよび磁極
４４が配されている。従って、コイルおよび磁極４４の
コイルに電流が流されると、軸部５２を中心としてトル
クが発生し、図中ｂで示す矢印に示すようにレンズブロ
ック３の光軸Ａ−Ａ’を中心に３６０度回転するように
構成されている。

【００２６】また、図２において４６で示されるのがド
ーム状のカバーであり、パンモータ７のステータ４５を
固定している。カバー４６に対してさらに透明カバー３
１が延設され、この透明カバー３１は、レンズブロック
３およびＣＣＤ撮像素子５側と結合している。

【００２７】さらに、ロータ３６が連結されるパンモー
タ７の軸部５２の反対側には、カップ状の延設部が設け
られており、延設部の端部には、環状磁気ストライプ４
７が形成されると共に、カップ状の延設部の所定の位置
には、遮光板５１が取り付けられている。一方、ステー
タ４５の環状磁気ストライプ４７に対応する所定位置に
は、磁気センサの一例として、２相ＭＲ（Magneto Resi
stance）センサ４８が設けられており、２相ＭＲセンサ
４８からは、１回転で３６０波の二つのサイン波が９０
度の位相差で得られる。この２相ＭＲセンサ４８の出力
信号を用いてロータ３６を０．２５度単位に任意の角度
に制御することが可能とされている。また、ステータ４
５の遮光板５１に対応する所定位置には、フォトインタ
ラプタ４９が支持片５０を介して取り付けられており、
フォトインタラプタ４９によりミラー３２の横方向の角
度が検出される。

【００２８】なお、上述した環状磁気ストライプ４７、
遮光板５１、２相ＭＲセンサ４８、フォトインタラプタ
４９と同様のものが支持板３３およびフレーム３５との
間にも取り付けられる。この支持板３３およびフレーム
３５との間に取り付けられた２相ＭＲセンサ、フォトイ
ンタラプタなどによってミラー３２の縦方向の角度が検
出される。

【００２９】このように構成される光軸変化部のアクチ
ュエータを２相ＭＲセンサおよびフォトインタラプタの
出力信号に基づいてミラーサーボ２によって駆動するこ
とで、ミラー３２が例えば垂直方向に回転して所定方向
に保持される。さらに、２相ＭＲセンサ４８およびフォ
トインタラプタ４９の出力信号に基づいてパンモータ７
をモータ制御回路８によって駆動することで、ミラー３
２およびフレーム３５が例えば水平方向に回転して所定
方向に保持される。この状態でもって撮影がなされて１
枚の部分画が記録媒体１３に記録されると、シスコン２
２は、ミラーサーボ２および／またはモータ制御回路８
へ指令を出し、ミラーの垂直方向の角度と水平方向の角
度とを別の値にして、１枚目の部分画に１部分重なるよ
うに２枚目の部分画を撮影する。

【００３０】このとき、ＣＣＤ撮像素子５にて露光した
電荷は、他の部分画の撮影位置に光軸を移動させるジャ
ンプ動作を行っている期間に排出され、ジャンプ動作を
行っている期間以外で露光した電荷を部分画に対応した
撮像出力として獲得される。このように次々と縦横に光
軸を移動させるジャンプ動作とジャンプ動作完了後の撮
影動作とが、例えば、１フレーム毎または１フィールド
毎に繰り返してなされ、複数の部分画の撮影がなされ、
得られた撮像出力に基づいて１枚の合成画像が生成され
る。

【００３１】ここで、この発明に適用されるミラー３２
の一例を図５に示す。まず、レンズブロック３とミラー
３２とがぶつからず、ミラー３２に反射される光路がレ
ンズブロック３に重ならず、且つレンズブロック３とミ
ラー３２の距離が最短距離となり、さらにレンズブロッ
ク３の光軸に対して４５度となるようにミラー３２が配
置される。レンズブロック３が望遠となっているとき、
ミラー３２を垂直方向に±１５度駆動させて被写体から
の入射光が、ケラレることなく、すなわち入射光が完全
にレンズブロック３を介してＣＣＤ撮像素子５へ取り込
まれるようにする。このとき、レンズの有効直径をｄ
〔ｍｍ〕とし、図５Ａに示すように、ｄ×２ｄより少し
大きい楕円形に近い形のミラーが必要になる。この図５
Ａでは、１．１ｄ×２．２ｄとなる形状のミラーが一例
として示されている。

【００３２】そして、レンズブロック３が標準のとき、
例えば水平画角が４０〔deg p-p 〕となる標準画角で、
図５Ａに示すミラーを用いて、被写体を撮影した場合、
被写体からの入射光は、ケラレるので、ＣＣＤ撮像素子
５に完全に取り込めない。そこで、このミラー３２が水
平方向および垂直方向に動かず、レンズブロック３の光
軸に対して略４５度の方向となるように固定されたとき
に、標準画角のレンズブロック３を用いて、被写体から
の入射光を、完全にＣＣＤ撮像素子５へ取り込むように
する。このためには、図５Ｂに示すように、上底を１．
５ｄとし、下底を２．５ｄとし、高さを２．１ｄとする
台形に近い形のミラー３２が必要になる。

【００３３】従って、図５Ａに示す望遠のときに用いら
れるミラーの横幅（水平方向の幅）を約２倍にするだけ
で、標準画角の撮影を行うことができる。ただし、標準
画角では、高精細な１枚の合成画を生成するための複数
の部分画を撮影することはできない。

【００３４】この図５Ｂに示すミラー３２を光軸変化部
に使用した場合、ミラーブロック３を取り外さなくても
標準画角の撮影を行なうことができる。例えば、動画を
撮影することもできる。また、図５Ｂに示すミラー３２
を用いて、標準画角より少し狭い画角を撮影する場合、
ミラー３２をレンズブロック３の光軸の回りに回転させ
ることによって、水平方向に分割された部分画を撮影す
ることができ、撮影された複数の部分画を合成し、３６
０度のパノラマ画像を撮影することができる。そして、
標準画角より狭い画角を撮影する場合、ミラー３２をレ
ンズブロック３の光軸の回りに回転させると共に、垂直
方向にも例えば±１５度の範囲で回転させることによっ
て、水平方向および垂直方向に分割された部分画を撮影
することができ、撮影された複数の部分画を合成し、高
解像度となる１枚の合成画を生成することができる。

【００３５】また、所定の範囲の被写体を標準画角で撮
影した後、同じ所定の範囲の被写体を望遠にして、光軸
の方向を変えながら複数の部分画を撮影し、標準画角で
撮影した画像信号と、望遠で撮影した複数の画像信号と
を合成し、高解像度の画像を得ることができる。

【００３６】

【発明の効果】この発明に依れば、レンズブロックの前
に設けたミラーブロックを取り除かなくても、動画、標
準画角の静止画、パノラマ画像を生成するための部分
画、高解像度の静止画を生成するための部分画を撮影す
ることができる。また、ミラーブロックを光路上から取
り除く必要がないので、機構が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の全体構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】この発明における光軸変化部の構成を示す断面
図である。

【図３】この発明における光軸変化部の説明に用いる斜
視図である。

【図４】この発明における光軸変化部の説明に用いる断
面図である。

【図５】この発明におけるミラーの形状の一例を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１・・・ミラーブロック、２・・・ミラーサーボ、３・
・・レンズブロック、４・・・フォーカスサーボ、５・
・・ＣＣＤ撮像素子、６・・・電子シャッター、７・・
・・パンモータ、８・・・モータ制御回路、２２・・・
システムコントローラ、３２・・・ミラー、３７、３８
・・・マグネット、４０・・・ヨーク、４１・・・コイ
ル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体からの光軸の方向を変化させて撮
像素子へ導き、上記光軸の方向を変化させながら複数の
部分画を撮影する撮像装置において、標準画角となる第１の画角と、上記第１の画角より少し
狭い第２の画角と、上記第１の画角より狭い第３の画角
とに可変されるレンズブロックと、上記レンズブロックを介された画像を取り込む撮像素子
と、上記レンズブロックの光軸に対して略４５度となるよう
に配置させ、反射鏡を水平方向および垂直方向に駆動さ
せることによって、光軸の方向を変化させる光軸変化手
段とを有し、上記第１の画角で撮影する場合、上記反射鏡を固定し、上記第２の画角で撮影する場合、上記反射鏡を上記水平
方向に駆動させ、複数の部分画を撮影し、上記第３の画角で撮影する場合、上記反射鏡を上記水平
方向および垂直方向に駆動させ、複数の部分画を撮影す
るようにしたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】上記第２の画角で撮影する場合、上記反
射鏡を水平方向に３６０度駆動させ、上記複数の部分画
を撮影するようにしたことを特徴とする請求項１に記載
の撮像装置。
【請求項３】上記第３の画角で撮影する場合、上記反
射鏡を水平方向に３６０度および上記垂直方向に所定の
範囲駆動させ、上記複数の部分画を撮影するようにした
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】上記反射鏡は、上記第１、第２および第
３の画角でそれぞれ撮影するときに、必要とされる大き
さをカバーする反射領域を確保するようにしたことを特
徴とする請求項１に記載の撮像装置。