JP2005311789A

JP2005311789A - デジタルカメラ

Info

Publication number: JP2005311789A
Application number: JP2004127095A
Authority: JP
Inventors: Takashi Soga; 孝曽我
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2005-11-04
Also published as: US7456864B2; US20050237383A1

Abstract

【課題】容易にパノラマ画像を得ることが可能なデジタルカメラを提供する。
【解決手段】デジタルカメラ１０は、カメラ本体のヨー方向及びピッチ方向の角速度を検出する角速度検出部５８を備えている。パノラマ画像撮影時にカメラ本体の移動が検出されると、システムコントローラ４１は、角速度検出部５８により検出されたヨー方向の角速度に基づいて撮像間隔を設定して、この撮像間隔に基づいてＣＣＤイメージセンサ４３に複数回の撮像を実行させる。システムコントローラ４１は、撮像された複数の画像データを一時的にバッファメモリ５３に記憶させ、ピッチ方向の角速度及び撮像間隔に基づいて画像信号処理部５５を制御して、複数の画像データに対して画像合成処理を施して位置合わせを行い、１枚のパノラマ画像データを生成させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像手段により撮像された複数の画像を合成することによりパノラマ画像を生成するデジタルカメラに関するものである。

撮影領域を少しずつ移動させて複数回の撮影を実行することにより、パノラマ画像を得るカメラが知られている。このようなカメラとしては、カメラ本体の姿勢を検出する検出手段と、この姿勢検出信号に応じた出力をファインダ内に表示する表示手段とを備え、撮影時のカメラの姿勢と、現在のカメラの姿勢とを比較し、その情報をファインダ内に表示する銀塩カメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。撮影者は、パノラマ画像撮影時に、ファインダ内に表示された情報に基づいて次の撮影を行うことにより、三脚等を用いずに手持ち撮影でパノラマ撮影することができる。

また、ＣＣＤイメージセンサ等の撮像手段を備えたカメラにおいて、パノラマ画像撮影時に、撮影領域を少しずつ移動させながら複数の画像を撮像して、撮影開始点から連続的に画像データを取得する。その後、複数の画像データが、画像処理を行うソフトウェアが搭載されたパーソナルコンピュータに供給され、画像処理ソフトウェアによって、複数の画像データに対して合成処理を施して、パノラマ画像を得る技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−１９９３２１号公報特開平１１−８８７５４号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に記載のカメラでは、カメラ内で複数の画像を合成することができない。このため、撮影された複数の画像をカメラ内で合成して、容易にパノラマ画像を得ることができるカメラが望まれていた。

本発明は、容易にパノラマ画像を得ることが可能なデジタルカメラを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のデジタルカメラは、被写体を撮像する撮像手段を備え、前記撮像手段によって撮像された画像データを記録するデジタルカメラにおいて、パノラマ撮影モードに設定され、撮影者によってカメラ本体が移動された時に、前記カメラ本体のヨー方向及びピッチ方向の角速度を検出する角速度検出手段と、前記角速度検出手段により検出されたヨー方向の角速度に基づいて連写間隔を設定し、この連写間隔に基づいて前記撮像手段を制御する制御手段と、前記撮像手段によって前記連写間隔で撮像された複数の画像データを一時的に記憶する作業用記憶手段と、前記作業用記憶手段に記憶された前記複数の画像データに対して画像合成処理を施す画像合成手段とを備え、前記制御手段は、前記角速度検出手段により検出されたピッチ方向の角速度に基づいて前記画像合成手段を制御して前記複数の画像データに対して画像合成処理を施して、パノラマ画像データを生成させることを特徴とするものである。

前記制御手段は、パノラマ画像撮影時にディストレーションが最も少ない最少位置に撮影レンズを移動させ、前記最少位置での画角、及び前記ヨー方向の角速度に基づいて、前記連写間隔を設定することが好ましい。

前記制御手段は、前記ヨー方向及びピッチ方向の角速度に基づいて、画像にブレが生じないようにシャッタ速度を調節することが好ましい。

前記制御手段は、前記画角及び前記ヨー方向の角速度に基づいて、隣り合う画像の一部が重複するように前記連写間隔を設定して、前記複数の画像データに重複領域を形成することが好ましい。

前記制御手段は、前記ピッチ方向の角速度、及び前記連写間隔に基づいて前記画像合成手段を制御して、前記重複領域が互いに一致するように前記複数の画像データを位置合わせして、前記パノラマ画像データを生成させることが好ましい。

本発明のデジタルカメラによれば、パノラマ画像撮影時に、カメラ本体を移動させるだけで、カメラ本体のヨー方向の角速度に基づいて連写間隔が設定され、自動で複数回の撮像が実行される。このため、撮影者が位置合わせをしながら撮影する場合よりも容易に撮影を行うことができる。また、撮像された複数の画像データがカメラ内で自動的に合成されるので、撮影後に画像を合成するという面倒な作業を省略することができる。

さらに、パノラマ画像撮影時は、ディストーションが最も少ない位置に撮影レンズを移動させて撮影を行うので、撮影後にディストーション補正をせずに画像を合成することができる。また、カメラ本体が移動する角速度に基づいて、シャッタ速度を調節するので、画像にブレのないパノラマ画像を撮影することができる。

図１は、デジタルカメラの前面側の構成を示す外観斜視図であり、図２は背面側の構成を示す外観斜視図である。図１に示すように、デジタルカメラ１０は、カメラ本体１１の前面側に、図中矢印方向にスライド操作自在なレンズバリア１２を備えている。このレンズバリア１２を図１に示す開放位置にスライドさせることにより、撮影レンズ１３、ストロボ発光部１４が前面に露呈される。さらに、このレンズバリア１２は、電源スイッチを兼用しており、開放位置にスライド操作された時に電源がＯＮとなって撮影可能な状態となり、撮影レンズ１３及びストロボ発光部１４が遮蔽される遮蔽位置にスライド操作された時に電源がＯＦＦになる。また、カメラ本体１１の前面には、光学ファインダを構成するファインダ対物窓１５が設けられている。

図２に示すように、カメラ本体１１の背面側には、ＬＣＤパネル１６、光学ファインダを構成するファインダ接眼窓１７、撮影者により操作され、複数の操作部材で構成される操作部１８が設けられている。ＬＣＤパネル１６には、撮影済みの画像、及び各種設定画面が表示される。また、ＬＣＤパネル１６は、被写体画像をリアルタイムで表示することにより、電子ビューファインダとしても使用される。

操作部１８は、モード切替スイッチ２１、戻しボタン２２、送りボタン２３、ズームボタン２４、メニューボタン２５、キャンセルボタン２６、及び表示ボタン２７で構成されている。モード切替スイッチ２１は、通常撮影モードと、パノラマ撮影モードと、再生モードとの間でモード切替を行う際に、撮影者によってスライド操作され、各モードが選択される。このモード切替スイッチ２１が操作されて、パノラマ撮影モードに切り替えられた場合、撮影レンズ１３のディストーション、すなわち歪みが、最少となるように撮影レンズ１３のズーム位置が移動される。また、送りボタン２３及び戻しボタン２２は、再生モード時に再生画像を順送り及び逆送りする際に押圧操作される。

ズームボタン２４は、撮影レンズ１３のズームレンズをワイド端と、テレ端との間で光軸方向に移動させて光学撮影倍率を変更する際に、撮影者によって上下方向に押圧操作される。メニューボタン２５は、メニュー画面をＬＣＤパネル１６に表示させる際に、撮影者によって押圧操作される。また、キャンセルボタン２６は、メニュー画面内での各種設定の操作を途中でやめる場合、または前画面に戻す場合に押圧操作される。表示ボタン２７は、ＬＣＤパネル１６のＯＮ、ＯＦＦを切替える際に、撮影者によって押圧操作される。

カメラ本体１１の上面には、シャッタボタン２９が設けられている。このシャッタボタン２９は、２段階押しのスイッチとなっている。撮影者が、ＬＣＤパネル１６または光学ファインダを用いてフレーミングを行った後に、レリーズボタン２９を軽く押圧（半押し）すると、露光調節、撮影レンズ１３の焦点調節などの各種撮影準備処理が施され、シャッタボタン２９をもう１度強く押圧（全押し）すると撮影が実行される。

また、カメラ本体１１の側面には、メモリカードスロット３０、外部出力端子３１が設けられている。メモリカードスロット３０には、画像データが記録される記録媒体であるメモリカード３２が着脱自在に装填される。外部出力端子３１は、例えばＵＳＢ端子等であり、メモリカード３２に記録された画像データを外部装置、例えばパーソナルコンピュータ等に出力する際に使用される。

図３は、デジタルカメラ１０の電気的構成を示すブロック図である。図３に示すように、デジタルカメラ１０には、カメラ全体を制御する制御手段であるシステムコントローラ４１が設けられている。システムコントローラ４１の内部には、制御プログラムや各種制御用のデータ等が記憶されたメモリが設けられており、これらのプログラムやデータに基づいて各部を制御する。

システムコントローラ４１には、レンズ駆動回路４２が接続されている。このレンズ駆動回路４２は、システムコントローラ４１からの指令に基づいて、図示せぬモータを駆動することにより、撮影レンズ１３を光軸方向に進退移動させて、光学撮影倍率の変更と、焦点調整を行う。また、システムコントローラ４１は、パノラマ撮影を行う際に、このレンズ駆動回路４２から撮影レンズ１３のズームレンズ位置、すなわち画角情報を取得する。また、撮影レンズ１３の背後には、撮像手段であるＣＣＤイメージセンサ４３が配置されている。

ＣＣＤイメージセンサ４３は、ＣＣＤドライバ４４を介してシステムコントローラ４１に接続されている。システムコントローラ４１は、ＣＣＤドライバ４４を制御することによりＣＣＤイメージセンサ４３を駆動させて、光電変換により被写体像を電気信号に変換した撮像信号を相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）４５に出力させる。

アナログ信号である撮像信号は、ＣＤＳ４５にてノイズが除去され、さらにＡＭＰ４６にて増幅される。その後、撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器４７にてアナログ信号からデジタル信号に変換されて、画像入力コントローラ４８に画像データとして出力される。

画像入力コントローラ４８は、データバス５０を介して、システムコントローラ４１及び記憶部５１に接続されている。システムコントローラ４１は、画像入力コントローラ４８を制御して、画像データを記憶部５１に記憶させる。記憶部５１は、ビデオメモリ５２及びバッファメモリ５３を備えている。

ビデオメモリ５２は、ＬＣＤパネル１６に画像を表示させる際に、解像度の低い画像データが一時的に記憶される。このビデオメモリ５２に記憶された画像データは、データバス５０を介してＬＣＤドライバ５４に送信される。ＬＣＤドライバ５４は、ＬＣＤパネル１６に画像を表示できるように、画像データに対して信号処理を施して、画像をＬＣＤパネル１６に表示させる。

また、バッファメモリ５３は、作業用記憶手段であり、撮像された高解像度の画像データが一時的に記憶される。システムコントローラ４１には、データバス５０を介して画像信号処理部５５が接続されている。画像信号処理部５５は、撮像された高解像度の画像データがバッファメモリ５３に記憶されている間に、各種画像処理、例えば、階調変換、色変換、ハイパートーン処理、及びハイパーシャープネス処理等を施す。また、画像信号処理部５５は、複数の画像データを１枚の画像データに合成する画像合成手段であり、パノラマ撮影モードにおいて、複数の画像データがバッファメモリ５３に記憶された時に、複数の画像データに対して合成処理を施して一枚の画像データであるパノラマ画像データを生成する。

また、システムコントローラ４１には、データバス５０を介して、圧縮伸張処理部５６、外部出力端子３１、及びメディアコントローラ５７が接続されている。圧縮伸張処理部５６は、バッファメモリ５３に記憶された画像データに対してＪＰＥＧ方式等の圧縮形式により圧縮処理を施す。システムコントローラ４１は、メディアコントローラ５７を制御して、圧縮処理された画像データをメモリカード３２に記憶される。また、圧縮伸張処理部５６は、メモリカード３２に記憶された画像データを再生する際に、圧縮された画像データに対して伸張処理を行う。

さらに、システムコントローラ４１には、シャッタボタン２９、操作部１８、角速度検出部５８が接続されている。シャッタボタン２９は、押圧操作された時に撮影の指令をシステムコントローラ４１に出力する。また、操作部１８は、撮影者により操作された時に、各操作に対応する指令をシステムコントローラ４１に出力する。

角速度検出部５８は、カメラ本体１１が回転移動された時に、その角速度を検出する角速度検出手段であり、例えば、ジャイロセンサ等で構成されている。この角速度検出部５８は、カメラ本体１１が回転移動された時にカメラ本体１１の角速度を検出してシステムコントローラ４１に角速度情報を出力する。すなわち、図４に示すように、カメラ本体１１が、図中矢印で示すヨー方向に回転移動された時に、このヨー方向の角速度を検出し、さらに、図５に示すように、カメラ本体１１が図中矢印で示すピッチ方向に回転移動された時に、このピッチ方向の角速度を検出して、各角速度情報をシステムコントローラ４１に出力する。

なお、角速度検出部５８は、図４及び図５の矢印で示す方向だけでなく、逆方向にカメラ本体１１が移動されても、ヨー方向及びピッチ方向の角速度を検出することができる。また、図４及び図５において、カメラ本体１１を回転中心として回転移動される場合を図示しているが、これに限るものではなく、例えば、撮影者を回転中心としてカメラ本体１１が回転移動した場合でも、角速度検出部５８によりヨー方向及びピッチ方向の角速度を検出することができる。

パノラマ撮影モードにおいて、シャッタボタン２９が押圧操作された時に、システムコントローラ４１が、ＣＣＤドライバ４４を制御することによりＣＣＤイメージセンサ４３を駆動して最初の撮像を実行させる。その後、撮影者によってカメラ本体１１が回転移動された時に、システムコントローラ４１が、角速度検出部５８からヨー方向の角速度情報を取得して、この角速度情報、及び撮影レンズ１３のズーム位置情報（画角情報）に基づいて、撮像間隔（連写間隔）を設定して、シャッタボタン２９が再び押圧操作されるまで、この撮像間隔に基づいてＣＣＤイメージセンサ４３を駆動して自動的に撮像を実行させる。

前述の撮像間隔は、図６に示すように、隣り合う撮像範囲の画角θ１，θ２は、一部が重複するように設定されている。つまり、隣り合う撮影範囲の光軸Ｌ１と光軸Ｌ２との角度θ３は、画角θ１及び画角θ２の一部（図中角度θ４分）が、重複するように設定される。このため、図７の模式図に示すように、連続撮像された３枚の画像６１，６２，６３は、横方向の端部が互いに重複するように、重複領域６１ａ，６２ａ，６２ｂ，６３ａが形成されて撮像される。

システムコントローラ４１は、ＣＣＤドライバ５４を制御することにより、前述の撮像間隔でＣＣＤイメージセンサ４３に複数枚の画像を撮像させて、複数の画像データをバッファメモリ５３に記憶させる。システムコントローラ４１は、図７（Ａ）に示すように、撮像間隔に基づいて画像信号処理部５５を制御して、重複領域６１ａと重複領域６２ａ、重複領域６２ｂと重複領域６３ａが、互いに一致するように画像６１，６２，６３を横方向に移動させる。また、システムコントローラ４１は、角速度検出部５８からピッチ方向の角速度情報を取得し、この角速度情報に基づいて画像信号処理部５５を制御することにより、互いの重複領域６１ａ，６２ａ，６２ｂ，６３ａが一致するように、画像６１，６２，６３を上下方向に移動させる。

なお、画像６１，６２，６３を横方向及び上下方向に移動させるように説明したが、実際には、画像信号処理部５５によって各画像データに対して、対応する画像処理を施すことにより、画像６１，６２，６３の互いの重複領域６１ａ，６２ａ，６２ｂ，６３ａを一致させる。このように、互いの重複領域が一致するように、画像処理を施すことにより、図７（Ｂ）に示すように、複数の画像データが一枚のパノラマ撮影画像に合成される。

次に、上記構成のデジタルカメラ１０のパノラマ撮影処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。撮影者が、モード切替スイッチ２１を操作することにより、パノラマ撮影モードに切り替えられる。パノラマ撮影モードに切り替えられると、システムコントローラ４１は、レンズ駆動回路４２を制御することにより、ディストーションが最少となる位置に、撮影レンズ１３のズーム位置を移動させる。

その後、シャッタボタン２９が押圧操作されない場合、待機状態が維持される。シャッタボタン２９が、撮影者により押圧操作されると、システムコントローラ４１が、ＣＣＤドライバ４４を制御することによりＣＣＤイメージセンサ４３を駆動して最初の撮像を実行させと同時に、角速度検出部５８が、カメラ本体１１の角速度を検出を開始する。カメラ本体１１が、撮影者によって回転移動されると、角速度検出部５８が、ヨー方向及びピッチ方向の角速度を検出して、角速度情報をシステムコントローラ４１に出力する。システムコントローラ４１は、ヨー方向の角速度情報を取得し、さらにレンズ駆動回路４２から撮影レンズ１３のズーム位置、すなわち画角情報を取得して、この角速度情報及び画角情報に基づいて、図６に示すように、隣り合う撮像範囲の一部が重複するように、撮像間隔を設定する。

その後、システムコントローラ４１は、シャッタボタン２９が再び押圧操作されるまで、この撮像間隔に基づいてＣＣＤドライバ４４を制御することにより、ＣＣＤイメージセンサ４３を駆動して自動的に数回の撮像を実行させる。なお、撮像回数は、撮像間隔及びカメラ本体１１の回転角度によって変化する。また、撮像時において、システムコントローラ４１は、ヨー方向及びピッチ方向の角速度情報に基づいて、ＣＣＤドライバ４４を制御することにより、撮像される画像にブレが生じないように電子シャッタのシャッタ速度を調節する。この撮像により得られた複数の画像データは、バッファメモリ５３に記憶される。システムコントローラ４１は、画像信号処理部５５を制御することにより、図７に示すように、隣り合う互いの重複領域の位置が一致するように、複数の画像データに対して画像処理を施して合成することにより、１枚のパノラマ画像データを生成する。

その後、システムコントローラ４１は、圧縮伸張処理部５６を制御して、パノラマ画像データに対して圧縮処理を施し、さらに、メディアコントローラ５７を制御して、圧縮処理されたパノラマ画像データをメモリカード３２に記録させる。

その後、モード切替スイッチ２１が他のモード、すなわち通常撮影モードまたは再生モードに切り替えられた場合、または、レンズバリア１２が遮蔽位置にスライドされて電源がＯＦＦになった場合、パノラマ撮影処理が終了する。また、他のモードに切り替えられず、且つ電源がＯＮのままの場合、再び待機状態となり、シャッタボタン２９が押圧された時に、パノラマ撮影処理が繰り返し行われる。

また、撮影されたパノラマ画像を再生する際は、通常の画像データと同様に、システムコントローラ４１が、メディアコントローラ５７を制御してメモリカード３２からパノラマ画像データを読み出して、圧縮伸張処理部５６を制御して伸張処理を施す。その後、システムコントローラ４１が、ＬＣＤドライバ５４を制御することにより、ＬＣＤパネル１６にパノラマ画像を表示する。

以上説明したように、パノラマ画像撮影時に、カメラ本体を移動させるだけで、カメラ本体のヨー方向の角速度に基づいて撮像間隔が設定され、自動で複数回の撮像が実行される。このため、撮影者が位置合わせをしながら撮影する場合よりも容易に撮影を行うことができる。また、撮像された複数の画像データがカメラ内で自動的に合成されるので、撮影後に画像を合成するという面倒な作業を省略することができる。

なお、上記実施形態において、カメラ本体を水平方向に移動させて、パノラマ撮影を行うように説明したが、これに限るものではなく、鉛直方向にカメラ本体を移動させて、パノラマ撮影を行っても良い。

また、パノラマ撮影モードにおいてシャッタボタンが押圧操作された時に最初の撮像が実行され、再びシャッタボタンが押圧操作された時に、自動撮像が終了するように説明したが、これに限るものではなく、例えば、シャッタボタンが押圧操作され、カメラ本体の移動が検出された時に撮像が開始されるようにしても良い。また、自動撮像の終了は、例えば、カメラ本体の移動が停止した時に自動撮像が終了されるようにしても良いし、カメラ本体が予め設定された角度まで移動された時に、自動撮像が終了するようにしても良い。

デジタルカメラの正面側の構成を示す外観斜視図である。デジタルカメラの背面側の構成を示す外観斜視図である。デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。カメラ本体のヨー方向の移動を示す説明図である。カメラ本体のピッチ方向の移動を示す説明図である。隣り合う撮像範囲を示す説明図である。画像データの画像合成処理を示す説明図である。パノラマ撮影処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０デジタルカメラ
１１カメラ本体
１２，５２ＥＬディスプレイ
１３撮影レンズ
２１モード切替スイッチ
２９シャッタボタン
４１システムコントローラ
４３ＣＣＤイメージセンサ
４２レンズ駆動回路
５３バッファメモリ
５５画像信号処理部
５８角速度検出部
６１，６２，６３画像
６１ａ，６２ａ，６２ｂ，６３ａ重複領域

Claims

被写体を撮像する撮像手段を備え、前記撮像手段によって撮像された画像データを記録するデジタルカメラにおいて、
パノラマ撮影モードに設定され、撮影者によってカメラ本体が移動された時に、前記カメラ本体のヨー方向及びピッチ方向の角速度を検出する角速度検出手段と、
前記角速度検出手段により検出されたヨー方向の角速度に基づいて連写間隔を設定し、この連写間隔に基づいて前記撮像手段を制御する制御手段と、
前記撮像手段によって前記連写間隔で撮像された複数の画像データを一時的に記憶する作業用記憶手段と、
前記作業用記憶手段に記憶された前記複数の画像データに対して画像合成処理を施す画像合成手段とを備え、
前記制御手段は、前記角速度検出手段により検出されたピッチ方向の角速度に基づいて前記画像合成手段を制御して前記複数の画像データに対して画像合成処理を施して、パノラマ画像データを生成させることを特徴とするデジタルカメラ。
前記制御手段は、パノラマ画像撮影時にディストレーションが最も少ない最少位置に撮影レンズを移動させ、前記最少位置での画角、及び前記ヨー方向の角速度に基づいて、前記連写間隔を設定することを特徴とする請求項１記載のデジタルカメラ。
前記制御手段は、前記ヨー方向及びピッチ方向の角速度に基づいて、画像にブレが生じないようにシャッタ速度を調節することを特徴とする請求項１または請求項２記載のデジタルカメラ。
前記制御手段は、前記画角及び前記ヨー方向の角速度に基づいて、隣り合う画像の一部が重複するように前記連写間隔を設定して、前記複数の画像データに重複領域を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載のデジタルカメラ。
前記制御手段は、前記ピッチ方向の角速度、及び前記連写間隔に基づいて前記画像合成手段を制御して、前記重複領域が互いに一致するように前記複数の画像データを位置合わせして、前記パノラマ画像データを生成させることを特徴とする請求項４記載のデジタルカメラ。