JP2005348319A

JP2005348319A - 撮像記録装置

Info

Publication number: JP2005348319A
Application number: JP2004168485A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ueda; 理上田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】複眼撮像素子に於て、各撮像素子を切り替えた場合には、例え僅かながらでも撮像される光学系及び素子の光軸に差があるために、撮像された画像に視差が生じ、そのために一瞬ではあるが違和感を感じるものとなっていた。
【解決手段】本発明においては、夫々が独立して駆動される複数の撮像素子と夫々の撮像素子に対応した複数の光学系とを持つ撮像記録装置で、夫々の光学系は焦点距離は同じで焦点位置を異なる位置に変更した状態で固定されており、同一被写体の撮影に対して撮像距離に応じて夫々の撮像素子を切り替え最適なピントのものを選択する、あるいは夫々の光学系は撮像素子に照射するための光量を異なる量に制限した状態で固定されており、同一被写体の撮影に対して照度に応じて夫々の撮像素子を切り替え最適な露光量のものを選択する方式の撮像記録装置に於て、撮像素子の切り替え動作を撮影画像の記録時には行わない様な構造にする。
【選択図】図３

Description

本発明は、複眼撮像装置システムの制御に関するものである。

近年ビデオカメラ・レコーダ等で小型化の要求が強くなってきている。現在ビデオカメラの部分に於て、小型化を阻害する要因としては、レンズが大きいということが上げられている。しかしながらこれはレンズ光学系のその物が大きいのではなく、レンズ光学系に求められる「焦点調節機能」や「露光量調節機能」の構造が大きいためであるといえる。特に最近は撮像素子は小型高密度化しているために、相対的にレンズ光学系構造が大きくなるものである。

そこでその解決策として、独立した複数の撮像素子を並列に並べた様な構造を持ち、夫々の撮像素子に対応して焦点位置や露光量等を夫々異なった状態に設定した光学系を付け、撮影する被写体に合わせて適合する撮像素子を切り替えることで撮像光学系を小さく、特に厚み方向に薄くする事を可能にすると言う方法が提案されている。この撮像素子を便宜上「複眼撮像素子」と呼ぶ事とする。

これは撮像素子の画素の高密度化や小型化によって、或る一定の条件に最適化した光学系ならば非常に小型化したものが設計可能である事を利用したものである。

例えばイメージサイズの小さな撮像素子であれば焦点距離が短いために被写界深度も深くなり、或る程度の範囲内においては十分な合焦が得られる。また、或る程度の範囲内の照度であれば電子シャッターで露光量制御は可能である。等から各々の光学系の内の焦点調節機構と露光量調節機構を省略できる事によるものである。
特開平４−１０７７７号公報

しかしながら前記複眼撮像素子に於て、各撮像素子を切り替えた場合には、例え僅かながらでも撮像される光学系及び素子の光軸に差があるために、撮像された画像に視差が生じ、そのために一瞬ではあるが違和感を感じるものとなっていた。

本発明は、以上の点に着目して成されたもので、複眼撮像装置の各撮像素子切り替え時におきる視差による画面の違和感をなくす撮像記録装置を提供することを目的とする。

そこで本発明においては、夫々が独立して駆動される複数の撮像素子と夫々の撮像素子に対応した複数の光学系とを持つ撮像記録装置で、夫々の光学系は焦点距離は同じで焦点位置を異なる位置に変更した状態で固定されており、同一被写体の撮影に対して撮像距離に応じて夫々の撮像素子を切り替え最適なピントのものを選択する、あるいは夫々の光学系は撮像素子に照射するための光量を異なる量に制限した状態で固定されており、同一被写体の撮影に対して照度に応じて夫々の撮像素子を切り替え最適な露光量のものを選択する方式の撮像記録装置に於て、撮像素子の切り替え動作を撮影画像の記録時には行わない様な構造にすることにより、記録された映像に視差による不自然な画面切り替えが起こらないようにするものである。

さらに詳細に説明すれば、本発明は下記の構成によって前記課題を解決できた。

（１）夫々が独立して駆動される複数の撮像領域を備えた撮像素子と夫々の撮像領域に対応した複数の光学系とを持つ撮像記録装置で、夫々の光学系は焦点距離は同じで焦点位置を異なる位置に変更した状態で固定されており、同一被写体の撮影に対して撮像距離に応じて夫々の撮像領域を切り替え最適なピントのものを選択する方式の撮像記録装置に於て、撮像領域の切り替え動作を撮影画像の記録時には行わない事を特徴とする撮像記録装置。

（２）夫々が独立して駆動される複数の撮像領域を備えた撮像素子と夫々の撮像領域に対応した複数の光学系とを持つ撮像記録装置で、夫々の光学系は撮像領域に照射するための光量を異なる量に制限した状態で固定されており、同一被写体の撮影に対して照度に応じて夫々の撮像領域を切り替え最適な露光量のものを選択する方式の撮像記録装置に於て、撮像領域の切り替え動作を撮影画像の記録時には行わない事を特徴とする撮像記録装置。

（３）前記（２）の撮像記録装置に於て、夫々の撮像素子の露光量の制御は、概略各々の光学系によって制限される入射光量に因るが、残りの制御を電子シャッターで行うことを特徴とする撮像記録装置。

（４）前記（２）の撮像記録装置に於て、入射光量の制限は、夫々の撮像素子の電子シャッターで制御可能な露光量の範囲が概略重なるように設定されている事を特徴とする撮像記録装置。

（５）前記（１）または（２）の撮像記録装置に於て、入射光量の異なる撮像素子への切り替えは、現在撮像中の撮像素子の露光量の制御の範囲から外れた時点で行われることを特徴とする撮像記録装置。

本発明によれば、複眼撮像素子に於て撮影条件によって素子を切り替えることによる視差から来る記録画像の違和感を、記録時には切り替えを行わないという制御を行うことによって防止する事が出来るようになるものである。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図１は本発明の第一の実施例である。同図に於て１０１は複数の撮像素子と光学系をひとつにまとめた撮像素子集合、１０２ａ〜ｄは撮像素子集合１０１に固定された夫々独立して駆動される撮像素子、１０３ａ〜ｄは撮像素子１０２ａ〜ｄに光学像を結像するためのレンズ、１０４ｃ〜ｄは透過する光量を減らす機能を持つ減光フィルタ、１０５ａ〜ｄは撮像素子１０２ａ〜ｄから得られた撮像信号をデジタル量子化するＡ／Ｄコンバータ、１０６ａ〜ｄはＡ／Ｄコンバータ１０５ａ〜ｄから得られた撮像データをビデオ信号に変換するカメラ信号処理回路、１０７はカメラ信号処理回路１０６ａ〜ｄから得られたビデオ信号を切り替えるセレクタ回路、１０８はセレクタ回路からのビデオ信号を記録可能な信号に変換するレコーダ信号処理回路、１０９はレコーダ信号処理回路１０８からの信号をテープに記録する記録装置、１１０は撮像素子１０２ａ〜ｄの駆動タイミングを生成するタイミングジェネレータ、１１１はカメラ信号処理回路１０６ａ〜ｄからのビデオ信号より画面中の高周波成分を検出する高周波成分検出回路、１１２はカメラ信号処理回路１０６ａ〜ｄからのビデオ信号より画面中の輝度値を検出する輝度値検出回路、１１３は各部を制御するコントローラ、１１４は記録の開始及び停止を指示するためのトリガースイッチである。

同図に於て、撮像素子集合１０１に固定されているレンズ１０３ａ〜ｄは、夫々レンズ１０３ａとレンズ１０３ｃが通常の被写対距離に於て十分な合焦が得られる様にレンズと撮像素子との距離が固定されており、一方レンズ１０３ｂとレンズ１０３ｃはより近距離で十分な合焦が得られる様にレンズと撮像素子との距離が固定され、夫々通常距離用レンズ群と近距離用レンズ群となっている。

また、同様に撮像素子１０２ａ〜ｄへ入射される光量は、撮像素子１０２ａと撮像素子１０２ｂは通常撮影時に於て適性制御範囲になるように光がそのまま通る様になっており、一方撮像素子１０２ｃと撮像素子１０２ｄは被写体が高輝度時の撮影時に於て適性制御範囲になるように光量を減少させるような減光フィルタ１０４ｃ〜ｄが固定され、通常輝度撮影群と高輝度撮影群となっている。

これによって、撮像素子集合１０１に固定されている撮像素子１０２、レンズ１０３、減光フィルタ１０４の組み合わせは、図２のような４種類のマトリクス構成となり、被写体に合わせて、通常距離用レンズ群と近距離用レンズ群の切り替え、及び通常輝度撮影群と高輝度撮影群の切り替えを適時行う事となる。

図１に於ける動作を説明すると、夫々の撮像素子１０２ａ〜ｄは、レンズ１０３ａ〜ｄ及び減光フィルタ１０４ｃ〜ｄを通った光学像を撮像信号として出力し、それをＡ／Ｄコンバータ１０５ａ〜ｄによってデジタル化、その後カメラ信号処理回路１０６ａ〜ｄでビデオ信号へと処理される。カメラ信号処理回路１０６ａ〜ｄから出た信号は高周波成分検出１１１で高周波信号を夫々について検出し、同時に輝度値検出回路１１２にて輝度値を夫々について検出し、夫々をコントローラ１１３に入力する。コントローラ１１３は得られた高周波成分と輝度値を元にどの撮像素子を選択するかを判断し、セレクタ回路１０７を制御する。セレクタ回路１０７には前述のカメラ信号処理回路１０６ａ〜ｄからのビデオ信号をコントローラからの制御信号で切り替えて出力する。セレクタ回路１０７からの信号はレコーダ信号処理回路１０８で記録するための信号に変換され、トリガースイッチ１０４の作動タイミングによってコントローラ１１３からなされる制御の元に、記録装置１０９にてビデオテープに記録される事となる。また、コントローラ１１３は輝度値検出回路１１２からの信号を元にタイミングジェネレータ１１０を制御して、撮像素子１０２ａ〜ｄの電子シャッターを制御する。

図３は、図１に於ける高周波成分検出回路１１１及び輝度値検出回路１１２からの信号を元にコントローラ１１３がセレクタ回路１０７を切り替える動作を説明したものである。なお、図示はされていないが、トリガースイッチ１１４が操作される毎にコントローラ１１３は記録装置１０９の状態を録画動作と録画一時停止動作を切り替える様になっている。

同図に於て、コントローラ１１３はＳ３１にて前述の記録装置１０９の動作を確認し、もし録画動作中であれば次段の二つのステップＳ３２、Ｓ３３をスキップする。もしも録画一時停止動作中であれば、まず高周波成分による通常距離用レンズ群と近距離用レンズ群の切り替えステップＳ３２を処理し、次に輝度値による通常輝度撮影群と高輝度撮影群の切り替えステップＳ３３を処理する。そして、先の録画動作中によるスキップを含めて電子シャッターによる露出制御Ｓ３４の処理を行う。

図４は、図１に於ける通常距離用レンズ群及び近距離用レンズ群の、撮像素子と被写体との距離によって得られる高周波成分の分布を示したグラフであり、通常距離用レンズ群は或る一定の距離から遠方の被写体において概ね良好に高周波成分を出力し、近距離用レンズ群は逆に近接した被写体において高周波成分を出力する。グラフの縦軸に引かれたＤ１及びＤ２は、夫々高周波成分の値を比較するときの閾値となる値である。

図５は、図３に於ける高周波成分による通常距離用レンズ群と近距離用レンズ群の切り替えステップ処理Ｓ３２を説明したものである。同図に於て、コントローラ１１３はまずＳ５１にて現在使用中のレンズ群の判断を行う。もしも現在使用中なのが通常距離用レンズ群ならばＳ５２にて現在使用中の撮像素子群の高周波成分を観測し、値が図４Ｄ２よりも充分に大きければ、現在使用中のレンズ群が適当であると判断し処理を終了し、小さければ次のステップＳ５３に処理を移す。ステップＳ５３では、現在使用していない近距離用レンズ群の高周波成分を観測し、値が図４Ｄ２よりも小さい場合は、どちらのレンズ群を使用しても撮影画像に差はないと判断して処理を終了し、大きい場合は近距離用レンズ群の方が適当であると判断し次のステップＳ５４にて撮像素子群を近距離用レンズ群に切り替える処理をして全ての処理を終える。

同様に現在使用中なのが近距離用レンズ群ならばＳ５５にて現在使用中の撮像素子群の高周波成分を観測し、値が図４Ｄ２よりも充分に大きければ、現在使用中のレンズ群が適当であると判断し処理を終了し、小さければ次のステップＳ５６に処理を移す。ステップＳ５６では、現在使用していない通常距離用レンズ群の高周波成分を観測し、値が図４Ｄ２よりも小さい場合は、どちらのレンズ群を使用しても撮影画像に差はないと判断して処理を終了し、大きい場合は通常距離用レンズ群の方が適当であると判断し次のステップＳ５７にて撮像素子群を通常距離用レンズ群に切り替える処理をして全ての処理を終える。

図６は、図１に於ける撮像素子の電子シャッターの制御特性を示したものである。夫々通常輝度撮影群と高輝度撮影群の制御範囲内に於ける制御特性は同じであるが、通常輝度撮影群に於ては輝度地の高い側でそれ以上シャッター速度を上げられず制御が飽和し、逆に高輝度撮影群に於ては輝度の低い側でそれ以上シャッター速度を下げられず制御が飽和する特性となる。グラフの横軸に引かれたＥ１及びＥ２は、夫々輝度値を比較するときの閾値となる値である。

図７は、図３に於ける輝度値による通常輝度撮影群と高輝度撮影群の切り替えステップ処理Ｓ３３を説明したものである。同図に於て、コントローラ１１３はまずＳ７１にて現在使用中のレンズ群の判断を行う。もしも使用中なのが通常輝度撮影群ならばＳ７２にて現在使用中の撮像素子群の輝度値を観測し、もしも輝度値が図６Ｅ１よりも小さい場合は現在使用中の撮像素子群が適当であると判断し処理を終了し、大きければ露出過多の被写体であると判断してＳ７３にて使用する撮像素子群を高輝度撮影群に切り替えて全ての処理を終了する。同様に現在使用中なのが高輝度撮影群ならばＳ７４にて現在使用中の撮像素子群の輝度値を観測し、もしも輝度値が図６Ｅ２よりも大きい場合は現在使用中の撮像素子群が適当であると判断し処理を終了し、小さければ露出不足の被写体であると判断してＳ７５にて使用する撮像素子群を通常輝度撮影群に切り替えて全ての処理を終了する。

［他の実施例］
第一の実施例に於ては撮像素子群の設定を、焦点位置の差異によって二種類、透過光量の差異によって二種類としているが、これを焦点位置を遠距離、中距離、近距離の三種類やそれ以上にする事や、透過光量も多種の設定にすることが可能である。また、撮像素子の配列の仕方も、図１のように一列に並べるのではなく、市松状に配列する方法等が可能である。

本発明の第一の実施例である。本発明の第一の実施例における撮像素子群を示した図である。本発明の第一の実施例におけるコントローラの動作を示した図である。本発明の第一の実施例における撮像素子群と高周波信号の特性を示したを図である。本発明の第一の実施例における図３中の一部の動作を示した図である。本発明の第一の実施例における撮像素子群と電子シャッターの特性を示したを図である。本発明の第一の実施例における図３中の一部の動作を示した図である。

符号の説明

１０１撮像素子集合
１０２ａ〜ｄ撮像素子
１０３ａ〜ｄレンズ
１０４ｃ〜ｄ減光フィルタ
１０５ａ〜ｄＡ／Ｄコンバータ
１０６ａ〜ｄカメラ信号処理回路
１０７セレクタ回路
１０８レコーダ信号処理回路
１０９記録装置
１１０タイミングジェネレータ
１１１高周波成分検出回路
１１２輝度値検出回路
１１３コントローラ
１１４トリガースイッチ

Claims

夫々が独立して駆動される複数の撮像領域を備えた撮像素子と夫々の撮像領域に対応した複数の光学系とを持つ撮像記録装置で、夫々の光学系は焦点距離は同じで焦点位置を異なる位置に変更した状態で固定されており、同一被写体の撮影に対して撮像距離に応じて夫々の撮像領域を切り替え最適なピントのものを選択する方式の撮像記録装置に於て、撮像領域の切り替え動作を撮影画像の記録時には行わない事を特徴とする撮像記録装置。
夫々が独立して駆動される複数の撮像領域を備えた撮像素子と夫々の撮像領域に対応した複数の光学系とを持つ撮像記録装置で、夫々の光学系は撮像領域に照射するための光量を異なる量に制限した状態で固定されており、同一被写体の撮影に対して照度に応じて夫々の撮像領域を切り替え最適な露光量のものを選択する方式の撮像記録装置に於て、撮像領域の切り替え動作を撮影画像の記録時には行わない事を特徴とする撮像記録装置。
請求項２の撮像記録装置に於て、夫々の撮像素子の露光量の制御は、概略各々の光学系によって制限される入射光量に因るが、残りの制御を電子シャッターで行うことを特徴とする撮像記録装置。
請求項２の撮像記録装置に於て、入射光量の制限は、夫々の撮像素子の電子シャッターで制御可能な露光量の範囲が概略重なるように設定されている事を特徴とする撮像記録装置。
請求項１または請求項２の撮像記録装置に於て、入射光量の異なる撮像素子への切り替えは、現在撮像中の撮像素子の露光量の制御の範囲から外れた時点で行われることを特徴とする撮像記録装置。