JP2002094862A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP2002094862A
JP2002094862A JP2000277093A JP2000277093A JP2002094862A JP 2002094862 A JP2002094862 A JP 2002094862A JP 2000277093 A JP2000277093 A JP 2000277093A JP 2000277093 A JP2000277093 A JP 2000277093A JP 2002094862 A JP2002094862 A JP 2002094862A
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image pickup
imaging
optical system
imaging device
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Hideo Nakamura
秀夫 中村
Muneto Ariga
心人 有賀
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Kodak Digital Product Center Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 静止画と動画とを撮影できるデジタルカメラ
を提供する。静止画の画質を向上する。電力消費を抑制
する。 【解決手段】 撮像装置21は、第１の撮像素子Ｄ1と、
第２の撮像素子Ｄ2とを備える。第１の撮像素子Ｄ1は、
インターライントランスファタイプのＣＣＤ固体撮像素
子で構成し、静止画像の撮影に用いる。第２の撮像素子
Ｄ2は、ＣＭＯＳ型固体撮像素子で構成し、動画像の撮
影及び静止画像の予備測定を行う。予備測定の際は、第
２の撮像素子Ｄ2の画素を部分的に読み出し、撮影レン
ズ31のフォーカス、絞り35のＦ値、及びシャッター36の
シャッタースピードの条件を予め決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子を備えた
撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、静止画像をデジタル信号で記録す
るいわゆるデジタルカメラなど、撮像素子を備えた撮像
装置が用いられている。そして、このような撮像装置に
おいて、静止画に加え、動画を記録、再生、及び表示可
能な構成が考えられている。
【０００３】例えば、図３に示すように、デジタルカメ
ラ１は、撮影レンズ２と、この撮影レンズ２の光軸上に
位置された絞り３、シャッター４、及びＣＣＤ型の固体
撮像素子５とを備えている。また、この固体撮像素子５
にはアナログ処理回路６が接続され、これら固体撮像素
子５とアナログ処理回路６とが、固体撮像素子駆動回路
７により制御されている。さらに、アナログ処理回路６
には、アナログデジタル変換器８、及び画像処理回路９
が接続され、この画像処理回路９が、バスに接続されて
いる。また、このバスには、カード状のメモリやテープ
などを用いる外部記録手段12が接続されているととも
に、表示制御回路14を介して、液晶パネルなどを備えた
表示装置15が接続されている。さらに、このバスには、
ＣＰＵ16が接続され、各部の制御などを行うようになっ
ている。さらに、ＣＰＵ16には、動画像撮影と静止画像
撮影とを切り替える手段やレリーズボタンを備えた図示
しない操作手段が接続されている。
【０００４】ここで、固体撮像素子５として、インター
ライントランスファタイプのＣＣＤ(電荷結合素子)固体
撮像素子(以下、ＩＴＣＣＤ型固体撮像素子と称する)を
用いた第１の構成、フルフレームトランスファタイプの
ＣＣＤ固体撮像素子(以下、ＦＦＴＣＣＤ型固体撮像素
子と称する)を用いた第２の構成、あるいはフレームト
ランスファタイプのＣＣＤ固体撮像素子(以下、ＦＴＣ
ＣＤ型固体撮像素子と称する)用いた第３の構成などが
考えられる。
【０００５】また、図４に示すように、ＩＴＣＣＤ型固
体撮像素子を用いるとともに、図３に示す構成におい
て、シャッターを設けない第４の構成が考えられる。
【０００６】さらには、図５に示すように、ＩＴＣＣＤ
型固体撮像素子を用いるとともに、図３に示す構成に加
え、ファインダーレンズ17と、撮影レンズ２のズーム操
作時に、この撮影レンズ２の画角に連動してファインダ
ーレンズ17の画角を変化させるズーム変倍連動機構18と
を備えた第５の構成が考えられる。
【０００７】次に、これら第１ないし第５の構成の撮影
動作を説明する。
【０００８】まず、図３に示す第１及び第３の構成で
は、動画像撮影と静止画像撮影とが可能であり、動画像
撮影の際は、撮影レンズ２を透過した被写体像光線は、
絞り３により光量を調節され、開放状態に保持されたシ
ャッター４を通過し、固体撮像素子５の受光面に結像す
る。そして、この固体撮像素子５は、固体撮像素子駆動
回路７により駆動される。そして、固体撮像素子５を動
画像と高精細静止画像とに共用する場合、一般的に固体
撮像素子５の画素数は動画規格に必要な画素数を大きく
上回るため、動画像撮影の際は、固体撮像素子駆動回路
７により走査線方向の間引き読み出しが行われる。そし
て、固体撮像素子５から出力されたアナログデータの画
像信号は、アナログ処理回路６でアナログ処理された
後、アナログデジタル変換器８でデジタルデータに変換
され、画像処理回路９へ入力される。そして、この画像
処理回路９で処理された画像は、表示制御回路14を介し
てファインダーとして機能する表示装置15に表示される
とともに、使用者が選択手段により動画像記録を選択し
た場合は、同時に外部記録手段12に動画像が記録され
る。また、動画像撮影の間、得られた画像のフォーカス
及び明るさをＣＰＵ16が監視し、撮影レンズ２のフォー
カス、絞り３のＦ値、及び固体撮像素子駆動回路７によ
る固体撮像素子５の電子シャッター動作が常に適切な状
態となるように制御する。
【０００９】一方、静止画像撮影の際にも、基本的な画
像信号の流れは動画像撮影の場合と同様で、固体撮像素
子５を間引き駆動して動画像を得、表示装置15にファイ
ンダー画像として表示するとともに、ＣＰＵ16による撮
影レンズ２のフォーカス制御、絞り３のＦ値制御を行
う。そして、使用者がレリーズボタンを押下操作した場
合は、ＣＰＵ16が絞り３のＦ値と組み合わせて適度な明
るさとなるようにシャッター４を遮光制御するととも
に、固体撮像素子駆動回路７を制御して固体撮像素子５
の間引き読み出しを止め、全画素読み出し動作に切り替
えて、所望の高精細静止画像を得る。なお、静止画の画
質を重視して画素数を多くすると、静止画像の読み出し
時間は動画像規格の１フレーム期間を上回る。
【００１０】また、同じく図３に示すＦＦＴＣＣＤ型固
体撮像素子を用いた第２の構成では、動画像の撮影は行
われず、静止画撮影の際は、使用者がレリーズボタンな
どを押下げすると、図示しない別個の手段により測光、
測距が行われ、この後、静止画像の露光を開始し、第１
及び第３の構成と同様に画像信号を処理する。
【００１１】さらに、図４に示すＩＴＣＣＤ型固体撮像
素子を用いるとともに、シャッターを設けない第４の構
成では、動画像撮影は、固体撮像素子５を間引き読み出
して動画像を得、第１の構成と同様に、画像信号を処理
する。
【００１２】一方、静止画像撮影の際は、固体撮像素子
５を間引き読み出して得られる動画像を表示装置15に表
示してファインダー動作を行うとともに、ＣＰＵ16は撮
影レンズ２のフォーカス、絞り３のＦ値、固体撮像素子
５の電子シャッターが適正になるように逐次制御を行
う。そして、撮影者が図示しないレリーズボタン等を押
下すると、固体撮像素子５を全画素読み出し動作に切り
替えて、所望の高精細静止画像を得る。
【００１３】また、図５に示す第５の構成では、動画像
撮影、静止画像撮影とも、第１の構成と同様であるが、
この第５の構成では、固体撮像素子５を間引き読み出し
て得られる動画像を表示装置15に表示するファインダー
動作に加え、固体撮像素子５及び表示装置15の動作を止
めた状態で、撮影レンズ２とは別に設けたファインダー
レンズ17を通した被写体像を元に撮影者がフレーミング
を行うことができる。そして、ファインダーレンズ17を
用いてフレーミングを行った場合は、使用者がレリーズ
ボタンなどを押下した後に、静止画像撮影に先立ち、固
体撮像素子５を動画像動作させ、得られた動画像からＣ
ＰＵ16が撮影レンズ２のフォーカス、絞り３のＦ値、シ
ャッター４のシャッタースピードを決定、制御し、静止
画像の露光を開始する。
【００１４】さらに、この第５の構成では、撮影レンズ
２とファインダーレンズ17とが別系統の光学系であるた
め、ズームによる画角変化を双方の光学系で合わせる目
的で、ズーム変倍連動機構18を備えている。すなわち、
このズーム変倍連動機構18は、撮影者がズーム操作を行
った際に、撮影レンズ２の画角と、ファインダーレンズ
17により撮影者が観測する画角とを連動して変化させる
機械的な機構である。
【００１５】また、静止画像と動画像とを共に記録可能
とする構成においては、(1)静止画像の画質向上、(2)動
画像の画質向上、(3)動画撮影時の電力消費の低減、(4)
静止画撮影時の撮影時差の短縮、(5)動画像、静止画像
の同時性、(6)カラーフィルターの選択性、及び、(7)フ
ァインダー光学系に関する問題の解決などが求められ
る。
【００１６】この点、(1)静止画像の画質については、
コスト的要求から、普及タイプのデジタルカメラにおい
ては、小型の個体撮像素子を使う傾向にあるが、上記第
１ないし第５の構成では、例えば、第１の構成に示した
ＩＴＣＣＤ型固体撮像素子を用いる場合、撮像領域に画
像信号蓄積に寄与しない遮光垂直転送路(垂直ＣＣＤ)を
蓄光部とは別にもつという構造的な理由から、撮像領域
の利用効率が悪く、特に近年では、Ｄレンジの喪失、感
度の低下が限界に達しており、画質の向上が困難になっ
ている。この点で、数々の撮像素子の種類が有るなか
で、ＩＴＣＣＤ型固体撮像素子は、画質の点からは、静
止画撮影に最も適した方式であるとは言えない。
【００１７】また、第４の構成では、シャッターを備え
ないため、静止画像の撮影時、画面中に高輝度部が存在
すると、固体撮像素子にスミアが生じて画質が低下しや
すい。
【００１８】また、(2)動画像の画質については、例え
ば、ＦＴＣＣＤ型固体撮像素子を用いた第３の構成にお
いては、動画像撮影が可能であるものの、転送路に遮光
部を持たないという構造的理由により、ＩＴＣＣＤ型固
体撮像素子に比べてスミア発生量が極端に多くなる。
【００１９】なお、ＦＦＴＣＣＤ型固体撮像素子を用い
た第２の構成では、機械的遮光手段をフレームレートに
合わせて高速に動作させる必要があり、ＴＶ規格のレー
トを容易に得ることはできず、すなわち、動画像を得る
ことは極めて困難である。
【００２０】また、(3)動画撮影時の電力消費について
は、特に、多画素の静止画用ＣＣＤを動画目的で使用す
る場合、ＴＶ規格に適合した画素数に合わせることと、
動画像向けのフレームレートを得る目的で、間引き読み
出しをするのが普通であり、必然である。しかしなが
ら、ＣＣＤ型の固体撮像素子では、垂直方向には間引き
読み出しができるものの、水平方向間引きはできず、不
要な画素まで読み出さなければならない。そして、水平
ＣＣＤ駆動は最も電力を消費する部分であるにも関わら
ず、不要な画素信号の読み出しのために多くの電力を無
駄に消費してしまうという問題がある。
【００２１】さらに、(4)静止画撮影時の撮影時差につ
いては、第１及び第４の構成のように、撮影用の固体撮
像素子で測光、測距を行うと、コスト的メリットを期待
できる。一方、第５の構成の様に、光学ファインダーを
別個に設けて積極的に利用する構成では、撮像素子を動
画動作で常時駆動する必要がなく、消費電力低減に関し
ては効果的であるが、静止画の撮影時には、レリーズ押
下、測光、測距、撮影の手順が踏まれるため、撮影者が
意図した瞬間から実際の撮影までに時差が生じてしま
い、移動(運動)被写体のフレーミングを難しくしたり、
決定的な瞬間を撮り損じたりという事態が容易に起こり
得る問題を有している。
【００２２】また、(5)動画像、静止画像の同時性につ
いては、上記の各構成は、全て、撮像手段を１つしか持
たないため、フレームレートの高い現行のＴＶ規格に即
した滑らかな動画像を切れ目なく撮影しつつ、画素数の
多い高精細な静止画像を同時に撮影するといった使用方
法は困難となる。特に、第１の構成のように、静止画像
の画質向上のため、機械的なシャッターを使用する場合
は、固体撮像素子を一時的に遮光する動作が存在するた
め、切れ目のない動画像の撮影は、不可能になる。
【００２３】さらに、(6)カラーフィルターの選択性に
ついては、露光時間がフレームレートで制限されてしま
う動画像撮影や、測定時間を短縮することが望ましい予
備測定においては、、透過率が高く感度の高い補色カラ
ーフィルターを使うことが有利であるが、静止画像の色
再現性を重視すれば、感度は低いが色分離の良い原色カ
ラーフィルターを選択するのが有利である。そして、撮
像手段を１つしか持たない場合、これらを両立すること
は困難である。
【００２４】また、(7)ファインダー光学系に関して
は、第５の構成のように、撮影光学系とファインダー光
学系とを別系統とした構成においては、視差(パララク
ス)が生じ、正確なフレーミングを難しくしている。さ
らに、撮影レンズとファインダーレンズとのズーム倍率
を連動変化させる連動機構を設ける構成では、コストが
上昇するとともに、ズーム倍率を大きくすると、連動機
構も大きくなるばかりではなく、視差が実用に供しなく
なるとの問題を有している。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】デジタルカメラなどで
現在主流となっているＩＴＣＣＤ型固体撮像素子は、動
画、静止画両用で使用できる反面、当所から動画像用途
向けに開発された経緯があり、静止画像の画質を高く維
持する点では不利になる画像信号蓄積に全く寄与しない
遮光垂直転送路構造を持ち、さらに、この特殊構造によ
り、製造プロセスを複雑にしてコストの上昇を招く問題
を有している。そして、コストを抑制するために素子の
サイズを小さくすると、１画素あたりのサイズも小さく
なり、遮光垂直転送路構造の存在がダイナミックレンジ
の確保を難しくして、ノイズの悪化、感度の低下などの
問題を生じる。このように、ＩＴＣＣＤ型固体撮像素子
は、静止画像の画質、コストを両立させるには最適な方
法とは言えない。さらに、多画素のＩＴＣＣＤ型固体撮
像素子の画素数は、既に動画の規格として最も一般的な
現行ＴＶ規格で必要な画素数を大きく上回っていること
から、不要な画素を間引いて読み出す方式が一般的であ
るが、ＣＣＤ型の固体撮像素子は必ずしも低消費電力と
は言えない上に、水平方向の間引きができないため、不
要な画素の読み出しのために無駄に電力を消費する問題
を有している。以上のように、ＩＴＣＣＤ型固体撮像素
子による動画像、静止画像の両立は、カメラにおいて、
最も重視されるべき画質と消費電力との犠牲の上に成り
立っていると言える。
【００２６】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、画質などの諸特性を向上できる撮像装置を提供す
ることを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の撮像装置
は、第１の撮像手段と、前記第１の撮像手段とは特性の
異なる第２の撮像手段と、画像データを記録する記録手
段と、前記第１の撮像手段が撮影した画像データと、前
記第２の撮像手段が撮影した画像データとを、それぞれ
独立した個別の画像として処理可能な処理手段とを具備
したものである。
【００２８】そして、この構成では、互いに特性の異な
る複数の撮像手段を備え、処理手段によりそれぞれ独立
した個別の画像として処理することにより、諸特性が容
易に向上する。そして、第１の撮像手段と第２の撮像手
段とにより、それぞれ静止画を撮影し、また、それぞれ
動画を撮影し、あるいは、一方で静止画を撮影するとと
もに他方で動画を撮影する構成において、それぞれ特性
が容易に向上する。
【００２９】請求項２記載の撮像装置は、第１の撮像手
段と、前記第１の撮像手段とは特性の異なる第２の撮像
手段と、画像データを記録する記録手段と、前記第１の
撮像手段が撮影した画像データを静止画として処理する
とともに前記第２の撮像手段が撮影した画像データを静
止画及び動画として処理可能な処理手段とを具備したも
のである。
【００３０】そして、この構成では、互いに特性の異な
る複数の撮像手段を備えたため、一方を静止画撮影に適
した特性とし、他方を動画撮影及び静止画撮影が可能な
特性とすることにより、諸特性が容易に向上する。
【００３１】請求項３記載の撮像装置は、第１の撮像手
段と、前記第１の撮像手段とは特性の異なる第２の撮像
手段と、画像データを記録する記録手段と、前記第１の
撮像手段が撮影した画像データを静止画として処理する
とともに前記第２の撮像手段が撮影した画像データを動
画として処理可能な処理手段とを具備したものである。
【００３２】そして、この構成では、互いに特性の異な
る複数の撮像手段を備えたため、一方を静止画撮影に適
した特性とし、他方を動画撮影に適した特性とすること
により、諸特性が容易に向上する。
【００３３】請求項４記載の撮像装置は、請求項１ない
し３いずれか記載の撮像装置において、第１の撮像手段
は、静止画像撮影用に使用し、第２の撮像手段は、静止
画の予備測定を含む動画像的用途に使用するものであ
る。
【００３４】そして、この構成では、撮像手段の一方を
静止画撮影に適した構成とし、他方を動画撮影に適した
構成とすることにより、諸特性が容易に向上する。ま
た、動画撮影に適した第２の撮像手段は、静止画像の撮
影の予備測定に用いることにより、静止画像の撮影時の
タイムラグが低減される。
【００３５】請求項５記載の撮像装置は、請求項１ない
し４いずれか記載の撮像装置において、第１及び第２の
撮像装置に被写体像光線を導く光学系と、前記第１の撮
像手段が撮影した画像データを静止画として記録可能で
あるとともに、前記第２の撮像手段が撮影した画像デー
タを動画として記録可能な記録手段と、画像データを表
示する表示手段とを具備したものである。
【００３６】そして、この構成では、静止画像と動画像
とをともに撮影して記録可能な撮像装置が構成される。
【００３７】請求項６記載の撮像装置は、請求項１ない
し５いずれか記載の撮像装置において、第１の撮像手段
は、フルフレームトランスファタイプのＣＣＤ固体撮像
素子を備えるものである。
【００３８】そして、この構成では、内部構造が単純で
かつ感光面全てが信号蓄積部であり開口部が広く、高い
ダイナミックレンジ、高感度、低ノイズ化が可能な固体
撮像素子を使用することにより、静止画の高画質化が安
価に実現される。
【００３９】請求項７記載の撮像装置は、請求項１ない
し６いずれか記載の撮像装置において、第２の撮像手段
は、ＣＭＯＳ型固体撮像素子を備えるものである。
【００４０】そして、この構成では、製造プロセス工程
が単純で周辺回路も極めて簡略に構成できるＣＭＯＳ型
固体撮像素子を使用することにより、安定した動画像が
安価に実現される。さらに、動画時の電力消費について
は、動画像撮影や、静止画像撮影に先立つ被写体状況の
各種予備測定など撮像素子を連続駆動したときの電力消
費の上昇は、ＣＭＯＳ型固体撮像素子を使用することに
より、大幅に低く抑えることが可能になる。さらに、画
素間引きについても、撮影領域の必要部分のみを二次元
的に選択読み出しすることが可能であり、さらに有効に
電力消費が改善される。
【００４１】請求項８記載の撮像装置は、同請求項１な
いし７いずれか記載の撮像装置において一の被写体像光
線を分岐して第１及び第２の撮像装置に導く光学系を備
えたものである。
【００４２】そして、この構成では、複数の撮像素子を
設けた構成においても、視差の問題を生じることがな
い。また、構成を簡略化し製造コストの低減が可能にな
る。
【００４３】請求項９記載の撮像装置は、請求項１ない
し７いずれか記載の撮像装置において、第１及び第２の
撮像手段に対してそれぞれ独立して設けられた第１の光
学系と第２の光学系とを備え、処理手段は、第１の光学
系と第２の光学系との撮像位置の差を補正するものであ
る。
【００４４】そして、この構成では、複数の撮像素子を
設けた構成において、それぞれ独立して設けた光学系を
用いることにより、各撮像素子に適した光学系を備える
ことが可能になり、画質の向上あるいは構造の簡略化に
よるコストの低減が図られる。また、光学系同士の間の
視差は処理手段で処理することにより、コストの上昇を
抑制しつつ視差が解消される。
【００４５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の撮像装置の一実施
の形態を図面を参照して説明する。
【００４６】図１において、21は撮像装置で、この撮像
装置21は、静止画像をデジタル信号で記録するいわゆる
デジタルカメラであり、さらに、動画像を記録可能に構
成されている。そして、この撮像装置21は、第１及び第
２の撮像手段としての第１及び第２の撮像素子Ｄ1，Ｄ2
と、これら撮像素子Ｄ1，Ｄ2に図１に一点鎖線で示す被
写体像光線Ｆを導く光学系23と、画像を表示する表示手
段24と、画像データを記録する記録手段25と、撮像素子
Ｄ1，Ｄ2などを制御するとともに画像データを処理する
処理手段26とを備えている。
【００４７】そして、第１の撮像素子Ｄ1は、静止画撮
影用の専用のもので、静止画撮影に適した撮像素子、本
実施の形態では、フルフレームトランスファタイプのＣ
ＣＤ固体撮像素子(以下、ＦＦＴＣＣＤ型固体撮像素子
と称する)を使用して構成する。また、第２の撮像素子
Ｄ2は、動画像的用途、すなわち、動画像撮影と、静止
画撮影の予備動作となどを行うもので、動画像用途に適
した撮像素子、本実施の形態では、ＣＭＯＳ型固体撮像
素子を使用して構成している。また、素子のサイズ、画
素数なども、それぞれ静止画撮影と動画像的用途とに適
するように構成され、第１の撮像素子Ｄ1の画素数は、
第２の撮像素子Ｄ2の画素数よりも多く設定されてい
る。
【００４８】また、光学系23は、撮影レンズ31、ハーフ
ミラー32、全反射ミラー33などの光学要素を備え、同一
の被写体像光線Ｆをハーフミラー32で分岐して各撮像素
子Ｄ1，Ｄ2に入射させる。また、撮影レンズ31には、ズ
ーム機構及び焦点調節機構が備えられている。さらに、
ハーフミラー32の被写体側すなわち撮影レンズ31側に
は、絞り35が備えられているとともに、ハーフミラー32
の第１の撮像素子Ｄ1側には、機械的なシャッター36が
備えられている。
【００４９】また、表示手段24は、液晶パネルなどを備
えた表示装置である。
【００５０】さらに、記録手段25は、デジタルの画像デ
ータを所定の外部記録手段であるメディアに記録及び読
出するレコーダ装置であり、メディアとしては、外部メ
モリモジュールであるカード状あるいはスティック状な
どのＲＡＭの他、磁気テープなどのカセット、磁気ディ
スクなどのディスクが用いられる。また、記録手段25
は、１個のみ備える他、静止画記録用と動画記録用とを
それぞれ設けるなど複数設けることもできる。
【００５１】また、処理手段26は、第１及び第２の撮像
素子Ｄ1，Ｄ2に接続されたアナログ処理回路41、これら
撮像素子Ｄ1，Ｄ2とアナログ処理回路41とを制御する撮
像素子駆動回路42を備えている。さらに、処理手段26
は、アナログ処理回路41に順次接続されるアナログデジ
タル変換器44、画像処理回路45などを備え、この画像処
理回路45がバスに接続されている。そして、このバスに
は、記録手段25が接続されているとともに、表示制御回
路47を介して表示手段24が接続されている。
【００５２】さらに、このバスには、処理手段26を構成
するＣＰＵ48が接続され、絞り35、シャッター36、撮影
レンズ31のズーム機構及びフォーカス機構などの機械的
な制御を行うとともに、撮像素子Ｄ1，Ｄ2、アナログ処
理回路41、撮像素子駆動回路42、アナログデジタル変換
器44、画像処理回路45、表示制御回路47など、各部の制
御を行い、あるいは画像の評価処理などを行うようにな
っている。
【００５３】また、さらに、この撮像装置21には、動画
像撮影と静止画像撮影とを切り替えるスイッチなどの選
択手段やレリーズボタンを備えた図示しない操作手段、
電源装置、マイク、入出力端子、フラッシュ装置などが
備えられている。
【００５４】次に、この撮像装置21の動作を説明する。
【００５５】まず、撮影レンズ31を透過した被写体像光
線Ｆは、絞り35により光量調整されたうえ、光線の一部
がハーフミラー32を透過し、シャッター36により露光時
間が調節されて静止画撮影用の第１の撮像素子Ｄ1の撮
像面上に結像される。一方、絞り35を透過した光線の一
部は、ハーフミラー32で反射され、さらに、全反射ミラ
ー33で反射され、動画像撮影及び予備測定用の第２の撮
像素子Ｄ2に導かれる。
【００５６】そして、各撮像素子Ｄ1，Ｄ2は、撮像素子
駆動回路42により駆動され、これら撮像素子Ｄ1，Ｄ2か
ら出力された画像信号は、アナログ処理回路41、アナロ
グデジタル変換器44を介してデジタル変換され、さら
に、画像処理回路45に入力される。なお、内部にアナロ
グ処理回路及びアナログデジタル変換器などの回路が内
蔵されている第２の撮像素子Ｄ2を使用する場合には、
図１に破線で示すように、第２の撮像素子Ｄ2のデジタ
ル画像出力が直接に画像処理回路45に入力される。
【００５７】そして、動画像撮影の場合には、第２の撮
像素子Ｄ2からの画像信号は、画像処理回路45で必要な
処理を施された後、表示制御回路47を介して表示手段24
に実時間で表示され、フレーミングを正確に行うための
ビューファインダとして使用される。さらに、使用者が
選択手段の操作により動画記録を選択すると、ＣＰＵ48
は、画像処理回路45から出力される動画像データを記録
手段25に装着された外部メモリモジュールに記録する。
【００５８】一方、静止画撮影の場合には、第２の撮像
素子Ｄ2からの画像信号は画像処理回路45で必要な処理
を施された後、表示制御回路47を介して表示手段24に実
時間で表示され、フレーミングを正確に行うためのビュ
ーファインダとして使用される。また、ＣＰＵ48がレリ
ーズボタンの押下を検知すると、静止画撮影に先立って
行われる予備測定においては、このＣＰＵ48は撮像素子
駆動回路42を制御して得られる第２の撮像素子Ｄ2の全
体の画面すなわち全体画あるいは一部の画面すなわち部
分画を判定処理し、撮影レンズ31のフォーカス、絞り35
のＦ値、シャッター36のシャッタースピードなどの条件
を予め決定し、この後、この条件に従い撮影レンズ31、
絞り35、シャッター36などを制御しつつ、第１の撮像素
子Ｄ1を動作させ、露光を開始、終了する。そして、こ
の第１の撮像素子Ｄ1から出力された静止画像信号は、
アナログ処理回路41で処理された後、アナログデジタル
変換器44でデジタルデータに変換され、画像処理回路45
でデジタル画像処理が施され、最終的には記録手段25の
外部メモリモジュールに保存される。
【００５９】また、静止画撮影の予備測定の場合には、
上記のように、第２の撮像素子Ｄ2の全体画を使うほ
か、予備測定に最低限必要な部分のみを第２の撮像素子
Ｄ2から読み出すように撮像素子駆動回路42を制御する
こともできる。このように、予備測定に最低限必要な部
分のみを第２の撮像素子Ｄ2から読み出す部分読み出し
機能では、予備測定にかかる時間を短縮でき、いわば高
速予備測定が可能になり、静止画撮影時の撮影時間差を
短縮すなわち向上できるとともに、不要な電力消費を抑
え、電池寿命の長時間化を実現できる。
【００６０】また、このような部分読み出し機能を用い
た高速予備測定と、全体画による滑らかな動画像よるフ
ァインダー動作とを両立させる場合には、ファインダー
用動画像フレームと高速予備測定動作とが重なる期間
に、第２の撮像素子Ｄ2の画像読み出し速度を高速化
し、例えば、２倍あるいは４倍に高速化して、ＴＶ規格
の１フレーム期間に複数の高速予備測定フレームと動画
像表示用フレームとを混在させるように駆動しても良
い。また、この動作による動画像フレームの蓄積時間減
少分に相当する出力信号の低下は、その低下相当分を、
アナログ処理回路41の増幅器利得で補償が可能である。
【００６１】さらに、静止画撮影の予備測定の場合に
は、第１の撮像素子Ｄ1は停止させた状態で、第２の撮
像素子Ｄ2の駆動を行い、得られた動画像からＣＰＵ48
が静止画撮影に先立つ予備測定判定を常時繰り返し、そ
の結果を常に撮影レンズ31のフォーカス、絞り35のＦ値
などに反映させ続け、あるいは、使用者がレリーズボタ
ンを押下操作した時点で直ちに反映させて、第１の撮像
素子Ｄ1を動作させ、シャッター36のシャッタースピー
ドを制御しつつ静止画の露光を行うことができる。この
構成では、撮影者の操作から露光動作までのタイムラグ
を短縮し、撮影時間差の問題を著しく改善できる。
【００６２】また、静止画像の撮影記録動作は、動画像
の記録中であってもよく、記録動作中にレリーズボタン
を押下を検知した場合も、ＣＰＵ48は直ちに静止画撮影
の制御を行い、動画像、静止画像両方の画像データが画
像処理回路45で処理された後、外部メモリモジュールに
記録される。また、同時に得られた動画像、静止画像の
画像データが画像処理回路45の処理能力を圧迫する場合
は、図示しない別個のデータ一時保管用メモリなどを設
け、例えば、静止画像の処理は優先度を下げて一時保管
しつつ、ＴＶ規格などによりデータ処理レートを保証し
なければならない動画像処理の合間に処理を実行するよ
うにすれば、いわゆるコマ落ちなどの不具合のない滑ら
かな動画像と、高精細な静止画像とを、同時に得ること
ができる。
【００６３】このように、本実施の形態によれば、いわ
ゆるデジタルカメラなどの撮像装置に関し、複数の撮像
手段を同時に備え、一方を静止画像撮影用に使用し、も
う一方を撮影の予備測定を含む動画像的用途で選択的に
使用する選択性を持ち、静止画撮影用の第１の撮像素子
Ｄ1には、静止画撮影に適した撮像素子、例えばＦＦＴ
ＣＣＤ型固体撮像素子を使用し、静止画撮影の予備動作
を含む動画像的用途の第２の撮像素子Ｄ2には、動画像
用途に適した撮像素子、例えばＣＭＯＳ型固体撮像素子
を使用したため、高い静止画像画質、スミアなどの破綻
が少ない動画像画質、及び静止画撮影時の極めて良好な
レリーズ反応などを、消費電力を抑えつつ実現でき、同
一のカメラで静止画と動画とにつき共に優れた画質を実
現できる。
【００６４】すなわち、(1)静止画像の画質について
は、静止画像の撮影においては、例えば内部構造が最も
単純でかつ感光面全てが信号蓄積部であり開口部が広い
という理由で、高いダイナミックレンジ、高感度、低ノ
イズ化が可能なＦＦＴＣＣＤ型固体撮像素子を使用する
ことにより、例えばＩＴＣＣＤ型固体撮像素子などでは
実現困難なレベルの静止画の高画質化を安価に実現でき
る。
【００６５】また、(2)動画像の画質については、例え
ば製造プロセス工程が単純で周辺回路も極めて簡略に構
成できるＣＭＯＳ型固体撮像素子を使用することによ
り、安定した動画像を安価に実現できる。
【００６６】さらに、(3)動画撮影時の電力消費につい
ては、動画像撮影や、静止画像撮影に先立つ被写体状況
の予備測定など撮像素子を連続駆動したときの電力消費
の上昇は、例えば、上記のようにＣＭＯＳ型固体撮像素
子を使用することにより、大幅に低く抑えることができ
る。さらに、画素間引きについても、撮影領域の必要部
分のみを二次元的に選択読み出しすることが可能であ
り、さらに有効に電力消費を改善できる。
【００６７】また、(4)静止画像撮影時の撮影時差につ
いては、静止画像撮影に先立つ予備測定には、例えば上
記のＣＭＯＳ型固体撮像素子を使用することにより、撮
影領域の部分選択読み出しが可能になり、測定に不要な
画素を読み出ししない分、高速な予備測定が可能にな
り、静止画撮影時のレリーズ押し下げから実際の撮影ま
での時差を大幅に短縮改善できる。さらに、動画用途用
撮像素子、例えばＣＭＯＳ型固体撮像素子を予備測定目
的で常時駆動させ、常に静止画像撮影待機状態としてお
くことにより、大きな電力消費の増加を伴うことなく、
撮影時差をほぼなくすことができる。
【００６８】さらに、(5)動画像、静止画像の同時性に
ついては、撮像手段を２個など複数持つことにより、フ
レームレートの高い現行ＴＶ規格に即した滑らかな動画
像を切れ目なく撮影しつつ、画素数の多い高精細な静止
画像を同時に撮影することが容易に可能になる。
【００６９】また、(6)カラーフィルタの選択性につい
ては、動画的用途撮像手段と静止画用途撮像手段とで個
別のカラーフィルタタイプを選択できるため、動画的用
途撮像手段には、例えば補色タイプのカラーフィルタを
選択することで、高感度の特色を生かし、低輝度動画像
撮影能力を向上させるとともに高速かつ正確な予備測定
能力を実現できる一方、静止画用途撮像手段には、例え
ば原色タイプのカラーフィルタを選択することにより、
高い色再現性を実現することが同時にできる。
【００７０】さらに、(7)ファインダー光学系に関して
は、上記のように、ハーフミラーなどを用い、動画像用
の光学系と静止画像用の光学系とを共通とすれば、パラ
ラックスなどの問題は生じない。
【００７１】このように、本実施の形態では、静止画像
撮影用には、静止画像撮影に最も適した撮像素子、例え
ば、遮光垂直転送路を持たず、光ダイナミックレンジ、
低ノイズ、高感度かつ製造プロセスが簡単で安価なＦＦ
ＴＣＣＤ型固体撮像素子を使用して高画質を実現しつ
つ、動画像撮影用には、動画像撮影に最も適した撮像素
子、例えば感光領域の利用効率はＦＦＴＣＣＤ型固体撮
像素子に及ばないものの、製造プロセスが安価、画素の
選択読み出しが可能、低消費電力、周辺回路が単純など
の特徴を有するＣＭＯＳ型固体撮像素子を使用すること
により、著しいコストの上昇を伴うことなく、画質と低
消費電力との両立を実現できる。さらに、撮像手段を複
数備えることを利用して、静止画撮影時の撮影時間差の
大幅な改善、動画と高精細静止画との同時撮影、予備測
定時の素子感度向上などの効果を実現できる。
【００７２】なお、図１に示す実施の形態では、ハーフ
ミラーなどを用い、動画像用の光学系と静止画像用の光
学系とを共通としたが、互いに独立した撮影レンズを備
えた光学系を備えることもできる。
【００７３】そして、光学系と固体撮像素子などの撮像
手段との組合せを複数具備する構成において、少なくと
も１つの光学系と撮像手段との組合せを基準として、他
方の組合せは、基準とした組合せとの間に生じるパララ
クス及びズームによる画角差を、例えばＣＭＯＳ型固体
撮像素子などの選択読みだし機能と画像処理とにより補
正解消することができる。
【００７４】例えば、図２に示すように、第１の撮像素
子Ｄ1に組み合わされる第１の光学系51と、第２の撮像
素子Ｄ2に組み合わされる第２の光学系52とにより、光
学系23を構成することができる。そして、第１の光学系
51は、ズームレンズである撮影レンズ31と、絞り35及び
機械的なシャッター36を備えている。また、第２の光学
系52は、固定焦点レンズである撮影レンズ55と、絞り56
とを備えている。そして、これら撮影レンズ31，55、絞
り35，56、及びシャッター36は、ＣＰＵ48により制御さ
れるとともに、第１の光学系51の撮影レンズ31のフォー
カス及びズーム倍率などの状況はＣＰＵ48に入力される
ようになっている。
【００７５】そして、この図２に示す構成では、第１の
光学系51の撮影レンズ31を透過した被写体像光線Ｆ1
は、絞り35により光量調整され、シャッター36により露
光時間が調節されて、静止画像撮影用の固体撮像素子で
ある第１の撮像素子Ｄ1の撮像面上に結像される。一
方、第２の光学系52の撮影レンズ55を透過した被写体像
光線Ｆ2は、絞り56により光量調整され、動画像撮影用
の固体撮像素子である第２の撮像素子Ｄ2の撮像面上に
結像される。なお、これら撮像素子Ｄ1，Ｄ2、及びこれ
ら撮像素子Ｄ1，Ｄ2の駆動方法及び画像信号の流れは、
図１に示す実施の形態と同様である。
【００７６】そして、動画像撮影時には、第２の光学系
Ｆ2の撮影レンズ55及び絞り56と、第２の撮像素子Ｄ2と
を用い、第２の撮像素子Ｄ2から出力された動画像信号
は、表示手段24に表示され、ファインダー用途としても
用いられる。そして、動画像撮影の間、撮影レンズ55の
フォーカス、絞り56のＦ値、第２の撮像素子Ｄ2の電子
シャッターは、動画像として得られた画像からＣＰＵ48
が判定処理して常に適正状態となるように制御する。
【００７７】また、動画像撮影の状態のまま、静止画像
を撮影する場合、ＣＰＵ48が撮影レンズ55に当該時点で
設定しているフォーカスの状況から逆算される主要被写
体までの距離と、動画用の撮影レンズ55と静止画用の撮
影レンズ31との間の機構的要素とからパララクスの量を
求めることができる。そして、これらの演算をＣＰＵ48
が行い、撮像素子駆動回路42を制御して第２の撮像素子
Ｄ2から読み出す画像領域をパララクスに相当する分だ
けずらすことで、撮影レンズ31，55同士の間のパララク
スの補正が行われる。
【００７８】さらに、撮影レンズ31のズーム倍率もＣＰ
Ｕ48が監視しており、倍率の変更により画角が変化した
場合は、変化した画角に相当する大きさで第２の撮像素
子Ｄ2の撮像領域を読み出すように撮像素子駆動回路42
を制御する。
【００７９】このようにして、第２の撮像素子Ｄ2から
読み出される任意の大きさの画像が画像処理回路45によ
り適正な大きさに補正されて表示され、あるいは動画像
として記録される。
【００８０】そして、このような構成によれば、(7)フ
ァインダー光学系に関して、動画像用光学系と静止画像
用光学系とを別系統とした場合には、原理的に両光学系
間にパララクスが生じるが、例えば、動画像用の固定撮
像素子として、ＣＭＯＳ型固体撮像素子を用いることに
より、任意の領域を切り出して読み出す部分選択読み出
しが可能になる。そこで、被写体までの距離が既知であ
れば、両光学係間の機構的要素からパララクスを算出
し、このパララクスを容易に補正できる。さらに、この
パララクスの補正の応用としして、画像処理と組み合わ
せてズームによる画角の変化も補正できるため、高価な
ズームレンズは画質が重視される傾向にある静止画用レ
ンズに限定し、ファインダー用途を含む動画像的用途に
用いる側の撮影レンズは単焦点レンズとして、ＣＭＯＳ
型固体撮像素子の自由度の高い読み出し方式と画像処理
とを組み合わせることにより、ズーム変倍連動機構など
を設けることなく、安価にズームレンズ搭載の撮像装置
を提供できる。
【００８１】さらに、静止画像撮影用と動画像撮影用と
で個別に撮影レンズを備える構成では、これら光学系の
視差を利用して、被写体までの距離を算出することもで
きる。すなわち、動画として実時間で表示装置に表示さ
れているファインダー画像の中から使用者がスイッチな
どで選択した被写体をパターンとして認識した後、静止
画像用の第１の光学系の撮影レンズ及び第１の撮像素子
と、動画像用の第２の光学系の撮影レンズ及び第２の撮
像素子とで同時に静止画を撮影し、得られた２枚の画像
から選択した被写体のパターンを検出してパララクスを
算出し、このパララクスと、両光学系の基線長、焦点距
離などの機構的要素とから被写体までの距離を正確に算
出できる。
【００８２】そして、この構成における上記パターン認
識された被写体までの距離を算出する機能は、自動焦点
(インテリジェントＡＦ)としての利用のみならず、例え
ば、算出した被写体までの距離を表示し、あるいは画像
と共に記録することもできる。そして、この様な測距機
能を備えることにより、カメラ撮影機能に加え、測距機
能に需要のあるゴルフなどのレジャーをはじめ建築／道
路工事現場、事故現場保存用など、業務用途にも有効に
利用できる。
【００８３】
【発明の効果】請求項１記載の撮像装置によれば、互い
に特性の異なる複数の撮像手段を備え、処理手段により
それぞれ独立した個別の画像として処理することによ
り、諸特性を容易に向上できる。そして、第１の撮像手
段と第２の撮像手段とにより、それぞれ静止画を撮影
し、また、それぞれ動画を撮影し、あるいは、一方で静
止画を撮影するとともに他方で動画を撮影する構成にお
いて、それぞれ特性を容易に向上できる。
【００８４】請求項２記載の撮像装置によれば、互いに
特性の異なる複数の撮像手段を備えたため、一方を静止
画撮影に適した特性とし、他方を動画撮影及び静止画撮
影が可能な特性とすることにより、諸特性を容易に向上
できる。
【００８５】請求項３記載の撮像装置によれば、互いに
特性の異なる複数の撮像手段を備えたため、一方を静止
画撮影に適した特性とし、他方を動画撮影に適した特性
とすることにより、諸特性が容易に向上する。
【００８６】請求項４記載の撮像装置によれば、請求項
１ないし３記載の効果に加え、撮像手段の一方を静止画
撮影に適した構成とし、他方を動画撮影に適した構成と
することにより、諸特性を容易に向上できる。また、動
画撮影に適した第２の撮像手段は、静止画像の撮影の予
備測定に用いることにより、静止画像の撮影時のタイム
ラグを低減できる。
【００８７】請求項５記載の撮像装置によれば、請求項
１ないし４いずれか記載の効果に加え、第１及び第２の
撮像装置に被写体像光線を導く光学系と、第１の撮像手
段が撮影した画像データを静止画として記録可能である
とともに、第２の撮像手段が撮影した画像データを動画
として記録可能な記録手段と、画像データを表示する表
示手段とを具備したため、静止画像と動画像とをともに
撮影して記録可能な撮像装置を構成できる。
【００８８】請求項６記載の撮像装置によれば、請求項
１ないし５いずれか記載の効果に加え、第１の撮像手段
は、内部構造が単純でかつ感光面全てが信号蓄積部であ
り開口部が広く、高いダイナミックレンジ、高感度、低
ノイズ化が可能なフルフレームトランスファタイプのＣ
ＣＤ固体撮像素子を使用することにより、静止画の高画
質化を安価に実現できる。
【００８９】請求項７記載の撮像装置によれば、請求項
１ないし６いずれか記載の効果に加え、第２の撮像手段
は、製造プロセス工程が単純で周辺回路も極めて簡略に
構成できるＣＭＯＳ型固体撮像素子を使用することによ
り、安定した動画像を安価に実現できる。さらに、動画
時の電力消費については、動画像撮影や、静止画像撮影
に先立つ被写体状況の各種予備測定など撮像素子を連続
駆動したときの電力消費の上昇は、ＣＭＯＳ型固体撮像
素子を使用することにより、大幅に低減できる。さら
に、画素間引きについても、撮影領域の必要部分のみを
二次元的に選択読み出しすることが可能であり、さらに
有効に電力消費を改善できる。
【００９０】請求項８記載の撮像装置によれば、請求項
１ないし７いずれか記載の効果に加え、同一の被写体像
光線を分岐して第１及び第２の撮像装置に導く光学系に
より、複数の撮像素子を設けた構成においても、視差の
問題を生じることがなく、構成を簡略化し製造コストを
低減できる。
【００９１】請求項９記載の撮像装置によれば、請求項
１ないし７いずれか記載の効果に加え、複数の撮像素子
を設けた構成において、それぞれ独立して設けた光学系
を用いることにより、各撮像素子に適した光学系を備え
ることが可能になり、画質の向上あるいは構造の簡略化
によるコストの低減を実現できる。また、光学系同士の
間の視差は処理手段で処理することにより、コストの上
昇を抑制しつつ視差を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置の一実施の形態の構成を示す
説明図である。
【図２】本発明の撮像装置の他の実施の形態の構成を示
す説明図である。
【図３】比較例の撮像装置の一実施の形態を示す説明図
である。
【図４】比較例の撮像装置の他の実施の形態を示す説明
図である。
【図５】比較例の撮像装置のさらに他の実施の形態を示
す説明図である。
【符号の説明】
21 撮像装置 23 光学系 24 表示手段 25 記録手段 26 処理手段 51 第１の光学系 52 第２の光学系 Ｄ1 第１の撮像手段としての第１の撮像素子 Ｄ2 第２の撮像手段としての第２の撮像素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０４Ｎ 101:00 Ｈ０４Ｎ 101:00 Ｆターム(参考） 2H054 AA01 5C022 AA13 AB03 AB12 AB17 AB28 AC01 AC42 5C024 AX01 BX01 BX04 CX13 CY11 CY14 CY15 CY42 CY50 EX17 EX41 GY04 GY05 GY31 HX29 HX58 HX60

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の撮像手段と、 前記第１の撮像手段とは特性の異なる第２の撮像手段
    と、 画像データを記録する記録手段と、 前記第１の撮像手段が撮影した画像データと、前記第２
    の撮像手段が撮影した画像データとを、それぞれ独立し
    た個別の画像として処理可能な処理手段とを具備したこ
    とを特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項２】 第１の撮像手段と、 前記第１の撮像手段とは特性の異なる第２の撮像手段
    と、 画像データを記録する記録手段と、 前記第１の撮像手段が撮影した画像データを静止画とし
    て処理するとともに前記第２の撮像手段が撮影した画像
    データを静止画及び動画として処理可能な処理手段とを
    具備したことを特徴とする撮像装置。
  3. 【請求項３】 第１の撮像手段と、前記第１の撮像手段
    とは特性の異なる第２の撮像手段と、 画像データを記録する記録手段と、 前記第１の撮像手段が撮影した画像データを静止画とし
    て処理するとともに前記第２の撮像手段が撮影した画像
    データを動画として処理可能な処理手段とを具備したこ
    とを特徴とする撮像装置。
  4. 【請求項４】 第１の撮像手段は、静止画像撮影用に使
    用し、 第２の撮像手段は、静止画の予備測定を含む動画像的用
    途に使用することを特徴とする請求項１ないし３いずれ
    か記載の撮像装置。
  5. 【請求項５】 第１及び第２の撮像装置に被写体像光線
    を導く光学系と、 前記第１の撮像手段が撮影した画像データを静止画とし
    て記録可能であるとともに、前記第２の撮像手段が撮影
    した画像データを動画として記録可能な記録手段と、 画像データを表示する表示手段とを具備したことを特徴
    とする請求項１ないし４いずれか記載の撮像装置。
  6. 【請求項６】 第１の撮像手段は、フルフレームトラン
    スファタイプのＣＣＤ固体撮像素子を備えることを特徴
    とする請求項１ないし５いずれか記載の撮像装置。
  7. 【請求項７】 第２の撮像手段は、ＣＭＯＳ型固体撮像
    素子を備えることを特徴とする請求項１ないし６いずれ
    か記載の撮像装置。
  8. 【請求項８】 同一の被写体像光線を分岐して第１及び
    第２の撮像装置に導く光学系を備えたことを特徴とする
    請求項１ないし７いずれか記載の撮像装置。
  9. 【請求項９】 第１及び第２の撮像手段に対してそれぞ
    れ独立して設けられた第１の光学系と第２の光学系とを
    備え、 処理手段は、第１の光学系と第２の光学系との撮像位置
    の差を補正することを特徴とする請求項１ないし７いず
    れか記載の撮像装置。
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