JP2004120527A

JP2004120527A - ２眼式デジタルカメラ

Info

Publication number: JP2004120527A
Application number: JP2002283074A
Authority: JP
Inventors: Takashi Soga; 曽我　孝
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】ユーザにとって使い勝手の良い、２眼を使う複数のアプリケーションが配備された２眼式のデジタルカメラを提供すること。
【解決手段】二つのレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂを撮影モードに応じて回転させてレンズ鏡胴内の撮影光学系の光軸を適宜配置する。通常撮影モードにあってはレンズ鏡胴それぞれを回転さえて同一の被写体を捉えるようにして、立体撮影モードにあってはレンズ鏡胴それぞれを通常撮影のときよりもさらに回転させて同一の被写体を左右の視線に対応する異なる方向から捉えるようにしてパノラマ撮影モードにあってはレンズ鏡胴それぞれを立体撮影のときとは異なる方向に回転させて相互に隣接する被写体を捉えるようにする。レンズ鏡胴内に撮影光学系とともに配設された固体撮像素子に結像された被写体像から画像信号を生成する。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２眼式のデジタルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラの中には２眼式といって二つの撮影光学系を備えたカメラがある。このような２眼式のカメラの中には、一方の撮影光学系をファインダおよび焦点調節用として用い、その一方の撮影光学系で焦点を調節すると他方の撮影光学系で写真フィルムに焦点のあった被写体像が結像されるカメラや、一方の撮影光学系で写真フィルムに被写体像を結像させるとともに、他方の撮影光学系でその写真フィルムに結像された被写体像と同等の被写体像を固体撮像素子の撮影面にも結像させることができるカメラがある（たとえば特許文献１）。
【０００３】
このように今までの２眼式カメラには写真フィルムに被写体像を結像させるための撮影光学系と固体撮像素子に被写体像を結像させるための撮影光学系とを備えたものが多い。
【０００４】
このような２眼式カメラに代わり、双方の撮影光学系とも固体撮像素子に被写体像を結像させるものもある。このような２眼式カメラの中には二つの撮影光学系それぞれで二つの固体撮像素子の撮影面上に被写体像をそれぞれ結像させ、立体撮影を行なうカメラもある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００１−１５４２２８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、２つの撮影光学系で固体撮像素子それぞれに被写体像を結像させる２眼式のカメラにあっては立体撮影を行なうことが主なアプリケーションになっていて立体撮影以外の様々なアプリケーションがそのカメラに配備されるまでには至っていない。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、ユーザにとって使い勝手の良い、２眼を使う複数のアプリケーションが配備された２眼式のデジタルカメラを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の２眼式デジタルカメラは、２つの固体撮像素子と、その２つの固体撮像素子それぞれに被写体像を結像する２つの撮影光学系を備え、上記２つの固体撮像素子それぞれに結像された各被写体像を相互に関連づけた画像信号を生成する、該関連づけの態様が相互に異なる複数のモードを有することを特徴とする。
【０００９】
ここで、上記本発明の２眼式デジタルカメラは、上記二つの撮影光学系の、相互の間隔および相互の向きの調整が自在なものであることが好ましい。
【００１０】
本発明の２眼式デジタルカメラにおいて、２つの撮影光学系で同一の被写体を捉え、上記２つの固体撮像素子それぞれに同一の被写体像を結像させてその固体撮像素子それぞれで同一の画像信号を生成すると、上記２つの固体撮像素子で生成された画像信号を交互に画像信号に変換する連写を行なう高速連写モードを本発明のデジタルカメラに配備することができる。
【００１１】
さらに、上記２つの撮影光学系で同一の被写体を捉え、上記２つの固体撮像素子に相互に異なる感度を与えて画像信号をそれぞれ生成すると、双方の画像信号を合成することによりダイナミックレンジの拡大を図ることができる高ダイナミックレンジ撮影モードを本発明のデジタルカメラに配備することができる。
【００１２】
さらに本発明の２眼式カメラによれば、上記高速連写モードや高ダイナミックレンジ撮影モードといったアプリケーションの他に、さらに上記２つの撮影光学系で同一の被写体を左右の視線に対応する相互に異なる方向から捉える立体撮影モードや上記２つの撮影光学系で相互に隣接する被写体を捉えるパノラマ撮影モードを上記２眼式デジタルカメラに配備すると、２眼式を使う、複数のアプリケーションが配備された２眼式カメラをユーザに提供することができる。
【００１３】
尚、本発明の２眼式デジタルカメラは、これらのモード全てを有する必要はなく、二つの撮影光学系で捉えた被写体を相互に関連づけるモードが２種類以上あれば足りる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施形態を示す２眼式のカメラの構成を示す図である。
【００１６】
図１に示すように撮影光学系が内蔵されたレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂを二つ備えており、それぞれのレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂに内蔵された撮影光学系で同一の被写体Ｐを睨むことができるようになっている。それぞれのレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂには撮影光学系のほかにそれらの撮影光学系で被写体像が結像されるＣＣＤ固体撮像素子も内蔵されている。それらの撮影光学系それぞれで捉えられた被写体像が固体撮像素子の撮影面に結像され、被写体像があらわす双方の画像信号が間引かれて所定の間隔ごとにデジタルカメラ１００内部の信号処理部へと読み出されるようになっている。またこのときにレリーズ釦１０１が押下されるとそのレリーズ操作が行なわれたときに固体撮像素子それぞれの撮影面に結像されていた画像信号がすべて読み出されてメモリカードに記録されるようになっている。また、このデジタルカメラには連写モードが配備されており、レリーズ釦１０１が押され続けると、連写が行なわれて所定の間隔ごとに固体撮像素子から読み出された画像信号がメモリカードに順次記録されるようになっている。
【００１７】
本実施形態のデジタルカメラではそれぞれのレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂをレンズ鏡胴中央に設けられた支軸（図示せず）を中心に回転させることができるようになっている。撮影者は自分の撮影したい構図に応じて、それぞれのレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂを手動で回転させて、それらのレンズ鏡胴内の撮影光学系それぞれで同じ被写体を捉えたり、相互に隣接する被写体を捉えたりすることができるようになっている。
【００１８】
図２はレンズ鏡胴を、支軸を中心に回転させたときの３つの配置例を示す図である。
【００１９】
図２（ａ）は通常の撮影が行なわれるときの双方のレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂの配置を示す図であり、それぞれのレンズ鏡胴内の撮影光学系で同一の被写体Ｐを捉えるように双方のレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂが配置されている。
【００２０】
図２（ｂ）は立体撮影が行なわれるときの双方のレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂの配置を示す図である。図２（ａ）の位置よりもレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂ双方を外側に回転させてレンズ鏡胴内の撮影光学系それぞれで左右の視線に対応する異なる方向から同じ被写体Ｐを捉えるように双方のレンズ鏡胴が配置されている。このようにレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂ双方を支軸を中心に回転させて左右の撮影光学系の視線で相互に異なる方向から同一の被写体を捉えるようにすると、人間の両眼の視差と同様の視差を持った撮影光学系が構成されて立体撮影を行なうことができるようになる。
【００２１】
これに対し、図２（ｃ）に示すように双方の撮影光学系１１０ａ，１１０ｂを逆方向に回転させて双方の撮影光学系１１０ａ，１１０ｂで相互に隣接する被写体を捉えるようにレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂ双方が配置されると、パノラマ撮影を行なうことができるようになる。このときには一方の撮影光学系で捉えられた被写体像と、他方の撮影光学系で捉えられた被写体像を後述する信号処理部で繋ぐ処理が行なわれて広い角度の範囲のパノラマ写真が得られるようになっている。
【００２２】
図３は２眼式デジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【００２３】
本実施形態の２眼式デジタルカメラ１００の動作はＣＰＵ１０２により制御される。なおＣＰＵ１０２には図示しないＲＯＭ，ＲＡＭが接続されており、ＲＯＭにはプログラムが記憶され、ＲＡＭにはプログラムにしたがって処理が行なわれるときの変数などが一時記憶される。
【００２４】
図３に示すように、双方のレンズ鏡胴１１０ａ、１１０ｂには撮影光学系を構成する複数の撮影レンズ１１１ａ，１１２ａ、１１１ｂ，１１２ｂとそれらのレンズで被写体像が結像される固体撮像素子１１３ａ、１１３ｂとそれらの固体撮像素子に異なる感度を与えるための二つの絞り１１４ａ，１１５ａ、１１４ｂ，１１５ｂがそれぞれ内蔵されている。双方のレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂとも同じ構成であるので一方のレンズ鏡胴１１０ａ内部の構成を説明する。
【００２５】
レンズ鏡胴１１０ａには撮影レンズ１１１ａ，１１２ａと固体撮像素子１１３ａが内蔵されており、その固体撮像素子１１３ａの撮影面に感度を与えるための絞りも内蔵されている。この絞りには相対的に大きな開口を持つ絞り１１４ａと相対的に小さな開口を持つ絞り１１５ａとがあり、相対的に大きな開口を持つ絞り１４１ａの方は光軸に固定されている。後述する信号処理部にある輝度検出回路（以下、ＡＥ検出回路という）の検出結果により被写界輝度が充分明るいと判定されたときには相対的に小さな開口を持つ絞りの方がメータ駆動部１２１により駆動されて大きな開口を持つ絞り１１４ａを覆って配設されるようになっている。
【００２６】
なお本実施形態の２眼式デジタルカメラが備える撮影光学系は複数のレンズを備えているが、ここでは複数のレンズを二つのレンズで代表させて示してあり、一方のレンズをフォーカスの調整に最も寄与するフォーカスレンズ１１２ａとして示してある。このフォーカスレンズ１１２ａを、被写体距離の無限大に対応する位置から被写体距離の至近点に対応する位置までフォーカス駆動部１２３ａにより移動させることにより合焦点が検出される。この合焦点の検出は後述する信号処理部にある合焦点検出回路（以下ＡＦ検出回路）で行なわれる。そのＡＦ検出回路で合焦点位置が探索されたら、ＣＰＵ１０２からフォーカス駆動部１２３に駆動指示が出されて、フォーカス駆動部１２３ａによって合焦点位置にフォーカスレンズ１１２ａが駆動される。またレンズ鏡胴１１０ａ内の撮影光学系は焦点距離可変な撮影光学系にもなっており、ズーム倍率に応じてレンズ１１１ａとフォーカスレンズ１１２ａの相対位置をズーム駆動部１２２およびフォーカス駆動部１２３で調節して光学ズームが行なわれるようにもなっている。
【００２７】
一方、レンズ鏡胴１１０ａに内蔵されている固体撮像素子１１３ａの方にはレリーズ操作が行われたときにそのレリーズ操作の操作タイミングを固体撮像素子１１３ａに知らせるタイミングジェネレータ１４０が接続されている。このタイミングジェネレータ１４０からの信号に基づいて、固体撮像素子１１３ａでは露光を行なう時間が定められるとともにその露光が終了した後の画像信号の読み出しが行なわれる。
【００２８】
このタイミングジェネレータ１４０からのタイミング信号により読み出された画像信号はＲＧＢ信号となって撮像処理部１３０ａに供給され、この撮像処理部１３０ａにある相関２重サンプリング回路（以下ＣＤＳ回路という）で雑音が低減される。ここで雑音が低減されたＲＧＢ信号が撮像処理部１３０ａからＡ／Ｄ変換部１３１ａへ導かれて、このＡ／Ｄ変換部１３１ａでアナログ信号のＲＧＢ信号からデジタル信号のＲＧＢ信号へ変換され、さらにこのＡ／Ｄ変換部１３１ａでデジタル信号に変換されたＲＧＢ信号が信号処理部１５０へと供給される。
【００２９】
信号処理部１５０には２つの絞り１１４ａ，１１５ａのうち、いずれの絞りを光軸に配置するかを決めるためのＡＥ検出回路や被写体距離を検出するためのＡＦ検出回路が配備されており、その他にＲＧＢ信号からＹＣ信号への変換を行なう映像信号処理部やメモリカード１６０に記録される画像ファイルを作成するための圧縮・解凍部なども配備されている。
【００３０】
信号処理部１５０の中のＡＥ検出回路では固体撮像素子から読み出されたＲＧＢ信号に応じた被写界輝度が検出され、同じく信号処理部の中のＡＦ検出回路ではＲＧＢ信号に応じたコントラストが検出される。ＡＥ検出回路で検出された被写界輝度情報に基づいて相対的に小さな開口の絞りか、あるいは相対的に大きな開口の絞りが光軸に配置されて露出調整が行なわれ、ＡＦ検出回路で検出されたコントラスト情報に基づいて合焦点位置にフォーカス駆動部１２３ａによりフォーカスレンズ１１２ａが駆動される。また信号処理部１５０の中の映像処理部では固体撮像素子１１３ａから読み出されたＲＧＢ信号の画像信号がＹＣ信号の画像信号に変換されて、このＹＣ信号に変換された画像信号が表示装置１７０に供給されて被写体像があらわす画像の表示が行なわれる。もう１つのレンズ鏡胴１１０ｂ側でも同様の処理が行なわれる。
【００３１】
また本実施形態のデジタルカメラ１００には２つの固体撮像素子１１３ａ，１１３ｂが配備されているので、これらの固体撮像素子１１３ａ，１１３ｂで得られた画像信号を別々に記憶するためのメモリＡ１５１ａ，メモリＢ１５１ｂが備えられている。これらのメモリに画像信号が記憶されるときには信号処理部１５０で双方の画像信号に関連付けが行なわれてからメモリＡ，メモリＢそれぞれに記憶される。そして双方のメモリに記憶された、関連のある画像信号が信号処理部内のその関連情報にしたがって信号処理部１５０に読み出されて圧縮・解凍部で圧縮されて画像ファイルとなってメモリカード１６０に記憶される。このファイルとなってメモリカード１６０に記録されるときにも、双方の画像信号を結び付ける関連情報はファイルのヘッダ情報として付加されている。
【００３２】
なお本実施形態の２眼式デジタルカメラ１００では、それぞれのレンズ鏡胴を手動で回転させたときにレンズ鏡胴内の撮影光学系で同じ被写体が捉えられる位置に双方のレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂが配置されたとＣＰＵ１０２で判定されたときに、通常撮影モードであると判定される。さらにこのときにレリーズ釦１０１の押下が継続的に行なわれたら、ＣＰＵ１０２では高速連写モードであると判定される。そうするとＣＰＵ１０２からタイミングジェネレータ１４０に対して、各撮影光学系で被写体像が結像されたＣＣＤ固体撮像素子１１３ａ，１１３ｂそれぞれから交互に読み出しを行なえという指示が与えられる。この指示が与えられたタイミングジェネレータ１４０によって固体撮像素子１１３ａ，１１３ｂそれぞれに露光のタイミングと読み出しのタイミングとが交互に与えられる。このようにして二つの撮影光学系を用いて高速連写が行なわれる。さらに本実施形態の２眼式デジタルカメラでは高速連写モードが選択されたときに、双方の撮影光学系の一方に相対的に小さな開口を持つ絞りを配置して、他方に相対的に大きな開口を持つ絞りを配置して異なる感度を固体撮像素子に与えて画像信号を生成することによりダイナミックレンジの拡大を図ることができる高ダイナミックレンジ撮影モードも自動的に設定される。
【００３３】
図４は高速連写モードで行なわれる連写のプロセスを示すシーケンスフローである。
【００３４】
図４に示すように高速連写モードでは一方の固体撮像素子１１３ａで露光が行なわれているときに他方の固体撮像素子１１３ｂで読み出しが行なわれるように交互にタイミング信号が与えられている。また本実施形態のデジタルカメラ１００では、高速連写モードが選択されたときに自動的に高ダイナミックレンジ撮影モードが設定されて、レンズ鏡胴１１０ａ側に内蔵された撮影光学系の方には相対的に小さな開口を持つ絞り１１５ａが配置され、レンズ鏡胴１１０ｂ側に内蔵された撮影光学系の方には相対的に大きな開口を持つ絞り１１４ｂが配置される。したがって固体撮像素子１１３ａ，１１３ｂそれぞれに異なる感度が与えられて画像信号がそれぞれ生成され、高速連写を行いながらそれぞれの画像信号を合成することにより高画質な撮影が行なわれる。
【００３５】
一般的に撮影光学系で結像される被写体像の明暗は絞りの選定によってある程度定められてしまうため、後段の信号処理部でこのダイナミックレンジを拡大することが行なわれているが、ここではダイナミックレンジの拡大を二つの固体撮像素子に相互に異なる感度を与えて画像信号を生成し、信号処理部でそれらを合成することによりダイナミックレンジの拡大が行なわれる。
【００３６】
このようにすると連写が行なわれたときに高速のデータの処理を行なえてかつダイナミックレンジの拡大された画質の良い画像信号を得ることができる。
【００３７】
また図２（ｂ）に示すようにレンズ鏡胴双方を図２（ａ）よりもさらに回転させて配置するとＣＰＵ１０２では立体撮影モードであると判定される。このように視差が与えられて立体撮影が行なわれたときには信号処理部１５０でそれぞれの固体撮像素子１１３ａ，１１３ｂに結像された被写体像が画像信号に変換されてそれぞれメモリＡ１５１ａ、メモリＢ１５１ｂに関連付けが行なわれて記憶される。さらにそれぞれのメモリから画像信号が読み出されて、そのときの関連情報がタグ情報としてヘッダ部に付加されて右眼用の画像信号と左眼用の画像信号とが所定の間隔ごとに１つの画像ファイルとしてメモリカード１６０に記録される。もしも立体画像を表示することが可能な表示装置を持ったデジタルカメラなどでその画像信号が再生されると、左右の眼に対応する画像信号が表示画面上に所定の間隔ごとに切り替えられながら表示されてユーザにはその表示された画像が立体画像として認識される。なお本実施形態のカメラにおいても周波数切替型の液晶眼鏡などを使用して立体画像を表示装置に表示させることも可能である。
【００３８】
またレンズ鏡胴１１０ａ，１１０ｂそれぞれが図２（ｃ）に示すように配置されると、ＣＰＵ１０２ではパノラマ撮影モードであると判定される。また、パノラマ撮影が行なわれたときには撮影画角の中央で双方の固体撮像素子で得られた画像信号を繋ぐように信号処理部１５０で関連付けが行なわれてメモリカードに記録される。このデジタルカメラでそのメモリカードに記録されている画像信号を再生するとパノラマ写真が表示される。また撮影が行なわれているときにもパノラマ写真が表示装置１７０から表示されてどのようなパノラマ写真が撮影されたかが撮影者にわかるようにもなっている。
【００３９】
以上説明したようにダイナミックレンジの拡大、高速処理といったアプリケーションやパノラマ撮影、立体撮影といったアプリケーションを２眼式デジタルカメラに配備することができる。
【００４０】
本実施形態のカメラにおいてはレンズ鏡胴を手動で回転させるだけで、通常撮影モード、立体撮影モード、パノラマ撮影モードといったアプリケーションが選択されるため、ユーザにとっては使い勝手の良い２眼式カメラになる。
【００４１】
なお本実施形態の２眼式デジタルカメラでは、通常撮影が行なわれるように双方のレンズ鏡胴が配置されたら、高速連写モードに移行するととともに高ダイナミック撮影モードに移行したが、本発明はこれに拠らず、たとえばスイッチなどで高速連写モードとダイナミック拡大撮影モードを別々に設定するような構成にしても、双方のモードが同時に行なわれるような構成にしても良い。
【００４２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明のカメラによれば、ユーザにとって使い勝手の良い、２眼を使う複数のアプリケーションが配備された２眼式のデジタルカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す２眼式デジタルカメラの外観図である。
【図２】撮影モードに応じたレンズ鏡胴それぞれの配置を示す図である。
【図３】図１の２眼式デジタルカメラの内部構成を示す図である。
【図４】高速連写モードで行なわれる連写のプロセスを示すシーケンスフローである。
【符号の説明】
１００　　デジタルカメラ
１０１　　ＣＰＵ
１１０ａ　　レンズ鏡胴
１１０ｂ　　レンズ鏡胴
１１１ａ　１１１ｂ　撮影レンズ
１１２ａ　１１２ｂ　フォーカスレンズ
１１３ａ　１１３ｂ　固体撮像素子
１１４ａ　１１４ｂ　相対的に大きな開口を持つ絞り
１１５ａ　１１５ｂ　相対的に小さな開口を持つ絞り
１２１ａ　１２１ｂ　メータ駆動部
１２２ａ　１２２ｂ　ズーム駆動部
１２３ａ　１２３ｂ　フォーカスレンズ駆動部
１３０ａ　１３０ｂ　撮像処理部
１４０　　タイミングジェネレータ
１５０　　信号処理部
１５１ａ　　メモリＡ
１５１ｂ　　メモリＢ
１６０　　メモリカード
１７０　　表示装置

Claims

２つの固体撮像素子と、該２つの固体撮像素子それぞれに被写体像を結像する２つの撮影光学系とを備え、前記２つの固体撮像素子それぞれに結像された該被写体像を相互に関連づけた画像信号を生成する、該関連づけの態様が相互に異なる複数のモードを有することを特徴とする２眼式デジタルカメラ。
前記複数のモードのうちの１つが、前記２つの撮影光学系で同一の被写体を捉え、前記２つの固体撮像素子で交互に画像信号に変換する連写を行なう高速連写モードであることを特徴とする請求項１記載の２眼式デジタルカメラ。
前記複数のモードのうちの１つが、前記２つの撮影光学系で同一の被写体を捉え、前記２つの固体撮像素子で相互に異なる感度で画像信号に変換する高ダイナミックレンジ撮影モードであることを特徴とする請求項１記載の２眼式デジタルカメラ。
前記複数のモードのうちの１つが、前記２つの撮影光学系で同一の被写体を左右の視線に対応する相互に異なる方向から捉える立体撮影モードであることを特徴とする請求項１記載の２眼式デジタルカメラ。
前記複数のモードのうちの１つが、前記２つの撮影光学系で相互に隣接する被写体を捉えるパノラマ撮影モードであることを特徴とする請求項１記載の２眼式デジタルカメラ。
前記２つの撮影光学系は、相互の間隔および相互の向きの調整が自在なものであることを特徴とする請求項１記載の２眼式デジタルカメラ。