JP2004040817A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化及び機能の多様化がより進められた撮像装置を提供する。
【解決手段】被写体画像（ＯＩ）を生成するために撮像されるべき被写体（Ｏ）を光学的に撮像し、投影画像（ＰＩ）を生成するために表示画像（ＤＩ）を光学的に投影するように構成された撮像装置が提供される。
【選択図】　図１

Description

　本発明は、撮像装置に関し、特に撮像機能と投影機能とを併せ持つ撮像装置に関するものである。

　近年、撮像機能、特に画像記録機能を備える多くの電子機器が商品化されている。このような周知の光電子機器のさらなる開発の目的の１つは、機器の小型化である。また、もう一方の目的は、機器の機能向上にあり、より具体的には、機器機能の数の増加あるいは多様化に関するものである。

特開平０６−１１８３７７号公報（［００２５］〜［００３３］、第１図〜第６図）。

　本発明の目的は、小型化及び機能の多様化がより進められた撮像装置を提供することにある。

　本発明によれば、上述の目的を達成するために、以下に示すような撮像装置が提供される。

　本発明による撮像装置は、第１の撮像モードにおいて、被写体に対応する少なくとも１つの被写体実画像を生成するために被写体を光学的に撮像するように構成されている。さらに、本発明による撮像装置は、第２の撮像モードにおいて、表示画像に対応する少なくとも１つの投影実画像を生成するために表示画像を光学的に投影するように構成されている。

　本発明の基本的な考えは、撮像又は記録機能と投影機能とを単一の撮像装置に統合させることにある。このため、被写体に対応する少なくとも１つの被写体実画像を生成するとともに投影すべき表示画像を光学的に投影するために必要となるのは単一の装置だけである。一方、従来の技術では、撮像と投影の両方の目的を達成するためには少なくとも２つの装置が必要となる。例えば、カムコーダを用いて撮像して、さらに投影を行う場合には、別途、画像プロジェクタが必要となる。

　本発明の一実施例によれば、撮像装置は、外部の投影実画像を得るために表示画像を外部へ投影するように構成されている。したがって、この実施例による撮像装置を用いて、外部のスクリーンなどの上に投影画像を形成することができる。

　本発明の他の実施例によれば、撮像装置において、光学的対物レンズ構造が設けられる。光学的対物レンズ構造又はその一部は、第１の撮像モードにおいて、画像記録用対物レンズ、カメラ用対物レンズあるいはその一部として作用するように構成されている。さらに、光学的対物レンズ構造又はその一部は、第２の撮像モードにおいて、画像投影用対物レンズ、プロジェクタ用対物レンズあるいはその一部として作用するように構成されている。すなわち、本発明による撮像装置において、この光学的対物レンズ構造は、異なる動作モードにおいて共用することができる。この結果、本発明を実現するために必要な部品点数、さらには収納空間の大きさを削減することが可能となる。

　また、本発明の撮像装置においては、被写体画像がアナログ的あるいはデジタル的に生成されるように構成することがより好ましい。

　本発明の他の実施例によれば、被写体実画像を生成及び／又は記録するために、画像センサ手段が設けられている。

　より好ましい実施例においては、画像センサ手段が少なくとも１つの電荷結合素子（ＣＣＤ）を備えている。また、例えば異なるスペクトラム領域あるいは色に対応する、複数の電荷結合素子が設けられていてもよい。

　上述の構成に代わり又は上述の構成に加えて、被写体実画像、表示画像、それらの派生情報及び／又はそれらの画像情報を記憶する記憶手段が設けられていることがより好ましい。

　さらに他の好ましい実施例においては、少なくとも第１の撮像モード及び第２の撮像モードを制御するための評価／制御ユニットが設けられている。

　また、評価／制御ユニットは、評価及び／又は記憶手段へ格納するために、被写体実画像に対応する画像情報を、画像センサ手段などから取得するように構成されていてもよい。

　さらに、評価／制御ユニットは、記憶手段などに格納され読み出され又は外部から提供された、投影すべき表示画像に対応する画像情報などに基づき、投影実画像の形成を制御するように構成されていてもよい。

　また、他の好ましい実施例においては、投影実画像を得るために、第２の撮像モードなどにおいて、光学的対物レンズ構造と共に表示画像を光学的に投影するための照明ユニットが設けられている。

　照明ユニットは、評価／制御ユニット及び／又は記憶手段によって制御されるように構成されることがより好ましい。

　また、照明ユニットは、投影用途に適合した光源素子、具体的には高圧ガスディスチャージランプ構造、ＬＥＤ構造などを備えることがより好ましい。

　また、照明ユニットは、対応する画像情報に基づき、表示画像又はその予備的生成情報を生成するための、ライトバルブ素子、具体的にはマイクロディスプレイ、ＬＣＤ素子、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicone）液晶素子及び／又はデジタルミラー素子（ＤＭＤ）を備えていてもよい。

　本発明の撮像装置において、ライトバルブ素子として、すべての原色用のライトバルブを１つ備えるか、又は、各原色毎にそれぞれ１つのライトバルブを備えていてもよい。

　本発明の撮像装置においては、現時点で取得されている画像又は予め格納されている画像を、ビューファインダモードにおいて利用者に提示するためのビューファインダ光学系をさらに備えるように構成されることがより好ましい。

　ビューファインダ光学系は、実画像を生成するためのビューファインダスクリーンを備えていてもよい。

　あるいは、ビューファインダ光学系が、虚像を生成するためのビューファインダアイピースを備えていてもよい。

　本発明の撮像装置においては、複数の画像、具体的には画像シーケンス又は動画を処理するように構成されていることがより好ましい。

　また、本発明の撮像装置が、プロジェクタ機能を備えたカムコーダであることがより好ましい。

　上述した本発明の形態及び上上述以外の形態については、発明の実施の形態の欄で、以下の点に基づき、さらに詳細に説明される。

　本発明に係る装置は、例えばカムコーダのようにビデオ画像を記録し、かつ、記録した後に、そのビデオ画像をスクリーンに投影することができるものである。カメラとプロジェクタという２つのアプリケーションモードにおいて、映像の撮像と映像の投影の両方で同一のレンズ系を共用することができる。さらに、投影ユニットの一部を、電子ビューファインダとして使用することもできる。

　カムコーダモードでは、対物レンズは、画像センサ、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）の上に、被写体の実画像を形成するために使用される。画像はデジタル的あるいはアナログ的に記録され、メモリ素子あるいは記憶手段に記録される。ここで設けられた電子ビューファインダは、記録されたシーンを迅速にフィードバックするために使用できる。電子ビューファインダにおいて、映像は、例えば薄膜トランジスタ駆動型液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）やＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon：反射型ディスプレイタイプ）のような、小型ディスプレイ上に表示される。

　プロジェクタモードでは、撮像された映像を、投影対物レンズによりスクリーンに表示するために、例えば、ポリシリコン駆動型液晶ディスプレイ（ｐＳｉ−ＬＣＤ：透過型ディスプレイ）、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon：反射型ディスプレイタイプ）又はデジタルミラー素子（ＤＭＤ：反射型ディスプレイ）のような、１又は複数のディスプレイを用いるができる。ディスプレイ装置を照明し、明るいスクリーン画像を得るためには、十分な光束（ルーメン）出力を備えたランプと高効率な光学照明ユニットとが必要となる。

　上述したモードにおいては、偏光成分の一方を透過させ、それを補完する他方の偏光成分を反射する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を用いることができる。偏光方向の切り換えが可能な複数の電子的な半波長位相差板を用いてもよい。これらは、通常、２枚のガラス板の間に充填された配向した液晶層から構成されており、その光学的特性を電界を印加することで切り換えることができる。

　公知のビデオプロジェクタとカムコーダはそれぞれが個別の装置である。本発明では、これらの装置の概念をどのようにして単一の装置に統合したかについて説明する。本発明の装置において、一部の部品は、収容スペース、重さ、コストを節約するために、両方の用途で共用されている。

　以下、本発明の好ましい実施の形態に基づき、添付の図面を参照して、本発明の上述した態様及び他の態様をより詳細に説明する。

　なお以下の説明においては、類似の機能あるいは類似の構成を備える構成要素については、同一の参照番号が付与されている。これらの構成要素に関する詳細な記載は繰り返されない場合もある。

　図１及び図２は、被写体を撮像し表示画像を投影するという本発明の概念を説明するための模式的な側面図である。

　図１に示すカムコーダモードにおいて、映像が取得される。対象又は被写体Ｏは、光学的対物レンズ構造、すなわちレンズ１０によって画像センサ４０上に結像される。カムコーダモードにおいて、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳという。）２０は機能しない。ＰＢＳ２０は、入射してくる光を直線偏光成分Ｓ（入射面に対して垂直）とＰ（入射面に対して平行）とに分ける。通常、被写体からくる光はほとんどの場合偏光していない。このため、画像の品質に関し、偏光化することによる影響はない。被写体に鏡面反射が含まれるような場合には、フレネル反射によって一部偏光することもある。この場合、レンズ１０の前に回転式半波長位相差板を配置することで、そのような反射を最小に抑えることが可能となる。ここで、画像センサ４０によって検出される強度は、偏光により１／２となる。

　プロジェクションモードを図２に示す。表示映像又は表示画像ＤＩの映像は、スクリーンＳへ向けて投影される。映像ＤＩが表示されるＬＣＤパネル３０は、照明ユニット５０によって照明される。照明ユニット５０は、光源と、集光及び偏光のための光学部品とを備えている。回転式１／２波長位相差板３１は、偏光状態をＳ状態へ変化させる位置に配置されている。このＳ偏光の光をＰＢＳ２０で反射させ、レンズ１０を介してスクリーンＳへ向かわせることで、ＬＣＤパネル３０に表示された映像ＤＩをスクリーンＳに投影し、投影画像ＰＩを生成する。

　図１及び図２に示す実施例では、画像センサ４０、ＬＣＤパネル３０及び照明ユニット５０はそれぞれ評価／制御ユニット７０及び記憶手段８０に接続される。記憶手段８０には、被写体Ｏの被写体画像に関する情報ＯＩＩと、表示画像ＤＩに関する情報ＤＩＩとを記憶することができる。

　図２に示すような透過型ＬＣＤは、現時点では、時系列的に色を生成する必要がある単一パネルを用いた実施例で使用するには応答速度が遅すぎる。このため、上述した透過型のＬＣＤパネル３０は、通常、図３に示すような３つのパネルを用いた実施例で用いられる。ここで、パネル３０ａ、３０ｂ、３０ｃはそれぞれ赤、緑、青のチャンネル用である。光は、光合成素子であるＸキューブ３２で再合成される。

　上述の３つのパネル３０ａ、３０ｂ、３０ｃを用いた実施例では、サイズが大きいという難点がある。照明ユニット５０は、白色ビームを原色に分割し、すべてのパネルを照明するため、複雑な構造となっている。

　また、他の実施例として、単一パネルのＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicone）３３を用いたよりコンパクトな実施例を図４に示す。

　ビューファインダモードの一般的な例を図５に示す。現時点で撮像されている又は予め記録されている画像はＬＣＤパネル３０に表示され、ビューファインダ光学系６０によって利用者に対して結像される。回転式１／２波長位相差板３１は、その回転により出射光がＰ状態へ変換されるように、偏光状態を切り換える。この出射光はＰＢＳ２０を透過して、ビューファインダ光学系６０へ入射する。ビューファインダ光学系６０には、画像の変形を修正するレンズ、光路を折り曲げるための鏡やプリズムが含まれている。小型のビューファインダ画像に明るさを適応させるとともに電力を節約するために、照明ユニット５０の照明光源の明かりを暗くするか、より低い強度の照明光源を別途に設けて使用する必要がある。

　第１のビューファインダを用いた実施例を図６に示す。ＬＣＤパネル３０に表示された映像の実画像は、拡散式のビューファインダスクリーン６１上に形成される。利用者はビューファインダスクリーン６１上の実画像を見る。

　ビューファインダを用いた他の実施例を図７に示す。利用者は、アイピース６２をのぞいた場合に、ＬＣＤパネル３０に表示された映像の虚像を見る。

　機械的な回転式１／２波長位相差板３１は液晶セルに替えることもできる。位相差板を機械的に回転する代わりに、液晶セルでは、電位を印加することで配向状態を切り換えることができる。

　偏光ビームスプリッタ２０は、反射鏡シャッタに替えることもできる。このシャッタはプロジェクションモードで「ＯＮ」となり、照明ユニット５０からくる光を反射鏡ミラーでレンズ１０へ向けて反射する。カムコーダモード及びビューファインダモードでは、このシャッタは「ＯＦＦ」となり、光が通過して画像センサ４０、ビューファインダ光学系６０にそれぞれ到達する。この場合、回転式１／２波長位相差板３１は不要となる。

　個々のカムコーダ装置とプロジェクタ装置を使用する場合に比べ、コスト及び大きさに関して本発明はより有利な効果を奏する。

　なお、上述した各実施例は、本願発明を限定するものではなく、例示することを意図して開示されているものである。本願発明の技術的範囲は特許請求の範囲により定められるものであり、特許請求の範囲に記載された技術的範囲において種々の設計的変更が可能である。

　本発明によれば、小型化及び機能の多様化がより進められた撮像装置を提供することができる。

本発明の第１の撮像モード又はカムコーダモードのための要素及び処理を説明するための模式的な側断面図である。 本発明の第２の撮像モード又はプロジェクションモードのための要素及び処理を説明するための模式的な側断面図である。 本発明において用いられる照明ユニットの１タイプを説明するための模式的な側断面図である。 本発明において用いられる照明ユニットの他のタイプを説明するための側断面図である。 本発明において用いられるビューファインダの一実施例を説明するための模式的な側断面図である。 本発明において用いられるビューファインダの他の実施例を説明するための模式的な側断面図である。 本発明において用いられるビューファインダの他の実施例を説明すための模式的な側断面図である。

符号の説明

　１０　　レンズ、　２０　　偏光ビームスプリッタ、　３０　　ＬＣＤパネル、　３１　　回転式１／２波長位相差板、　３２　　Ｘ−キューブ、　３３　　ＬＣＯＳ、　４０　　画像センサ、　５０　　照明ユニット　６０　　ビューファインダ光学系、　６１　　ビューファインダスクリーン、　６２　　ビューファインダアイピース、　７０　　評価／制御ユニット、　８０　　記憶手段

Claims (20)

1. 　第１の撮像モードでは、被写体に対応する少なくとも１つの被写体実画像を生成するために該被写体を光学的に撮像するように構成され、
   　第２の撮像モードでは、表示画像に対応する少なくとも１つの投影実画像を生成するために該表示画像を光学的に投影するように構成される撮像装置。
2. 　外部の投影実画像を得るために前記表示画像を外部へ投影することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 　光学的対物レンズ構造を備え、
   　該光学的対物レンズ構造は、
   　前記第１の撮像モードにおいて、前記光学的対物レンズ構造又はその一部が画像記録用対物レンズ、カメラ用対物レンズあるいはその一部として作用するように構成されており、
   　前記第２の撮像モードにおいて、前記光学的対物レンズ構造又はその一部が画像投影用対物レンズ、プロジェクタ用対物レンズあるいはその一部として作用するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 　前記被写体画像がアナログ的あるいはデジタル的に生成されるように構成され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。
5. 　前記被写体実画像を生成及び／又は記録するための画像センサ手段をさらに備える請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 　前記画像センサ手段は、少なくとも１つの電荷結合素子を備えていることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 　前記被写体実画像、表示画像、その派生情報及び／又はその画像情報を記憶する記憶手段をさらに備える請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 　前記第１の撮像モード及び第２の撮像モードを制御するための評価／制御ユニットをさらに備える請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 　前記評価／制御ユニットは、前記被写体実画像に対応する画像情報を前記画像センサ手段から取得し、評価し、及び／又は前記記憶手段へ格納するように構成されることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 　前記評価／制御ユニットは、前記記憶手段に格納され読み出されたか又は外部から提供された、投影すべき前記表示画像に対応する画像情報に基づき、前記投影実画像の形成を制御するように構成されることを特徴とする請求項８又は９に記載の撮像装置。
11. 　前記投影実画像を得るために、前記第２の撮像モードにおいて、前記光学的対物レンズ構造と共に前記表示画像を光学的に投影するための照明ユニットをさらに備える請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 　前記照明ユニットは、前記評価／制御ユニット及び／又は前記記憶手段によって制御されるように構成されることを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
13. 　前記照明ユニットは、投影用途に適合した光源素子を備え、
    　前記光源素子は、高圧ガスディスチャージランプ構造又はＬＥＤ構造を備えることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の撮像装置。
14. 　前記照明ユニットは、対応する画像情報に基づき、前記表示画像又はその予備的生成情報を生成するためのライトバルブ素子を備え、
    　前記ライトバルブ素子は、マイクロディスプレイ、ＬＣＤ素子、ＬＣＯＳ液晶素子及びデジタルミラー素子のいずれかをさらに備えることを特徴とする請求項１１又は１３に記載の撮像装置。
15. 　前記ライトバルブ素子は、すべての原色に対してライトバルブを１つ備えるか、又は、各原色毎に１つのライトバルブを備えることを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
16. 　現時点で取得されている画像及び／又は予め記録されている画像を、ビューファインダモードにおいて利用者に提示するためのビューファインダ光学系をさらに備える請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
17. 　前記ビューファインダ光学系は、実画像を生成するためのビューファインダスクリーンを備えていることを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
18. 　前記ビューファインダ光学系は、虚像を生成するためのビューファインダアイピースを備えていることを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
19. 　複数の画像を処理するものであって、
    　前記複数の画像は、画像シーケンス又は動画であるように構成されることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の撮像装置。
20. 　当該撮像装置がプロジェクタ機能を備えたカムコーダであることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の撮像装置。
    

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