JP2006197346A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単に天体写真を撮影できる撮影装置を提供する。
【解決手段】 デジタルカメラは白黒画像を担当するＣＣＤとカラー画像を担当するＣＣＤの双方を備え、天体撮影時は、撮影画像として白黒画像と、カラー画像との両方の画像を同時に複数撮影して各撮影画像のデジタルデータをバッファに記憶する（ステップ１００〜１０８）。次に、撮影された白黒画像及びカラー画像の双方の複数枚の画像を、白黒画像のエッジを基準として１枚の画像に合成し（ステップ１１０）、そのカラー画像を出力する（ステップ１１２）。従って、高解像度のカラー画像を得ることができ、また、白黒画像とカラー画像の同時撮影、及び複数画像合成をデジタルカメラ内で処理しているので、撮影時期を逸することがない。
【選択図】 図３

Description

本発明は、撮影装置に係り、特に、星座を含む天体などの被写体を撮影する撮影装置に関する。

星座を含む天体などを撮影する場合、撮影画像にノイズが多く含まれるために、複数枚の画像を撮影して、その複数の撮影画像を合成して天体写真（天体画像）を得る手法（所謂コンポジット法）が知られている。

ところが、複数枚の画像を撮影する必要があるために、全ての撮影画像について合焦状態が維持されていなければならず、合焦位置ずれは、天体写真の劣化になる。

このため、複数のＣＣＤを用いて、正確な合焦を得る装置が各種提案されている（例えば、特許文献１乃至特許文献３参照）。
特開平５−６４２０９号公報 特開平５−３１６４１２号公報 特開平７−２４０９３２号公報

しかしながら、複数のＣＣＤを用いた合焦位置合わせでは、撮影画像毎の合焦状態は保たれるものの、鮮明度が高い撮影画像を得るためには、やはり複数の撮影画像の合成が必要であり、複数の撮影画像の画像データを撮影装置から出力すると共に、その出力された複数の画像データを独立構成の画像処理装置などで画像処理をする必要があった。従って、最終的に天体画像を得るまで、すなわち撮影開始から天体画像を得るまでには複数画像データの出力時間や画像処理時間が介在して、膨大な時間を要していた。このため、撮影に失敗したときに撮り直そうとしたときに、時間経過が多く、天体現象を逸してしまう場合があった。

本発明は、上記事実を考慮したもので、簡単に天体写真を撮影できる撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の撮影装置は、被写体を撮影するための撮影レンズと、前記撮影レンズの光軸上に設けられ、前記撮影レンズからの光束を白黒画像用光束と、カラー画像用光束とに分離する分離手段と、前記分離手段で分離された白黒画像用光束における前記撮影レンズの集光位置に設けられかつ入射光に応じてアナログ信号の第１撮像信号を出力する白黒画像専用の第１撮像手段と、前記分離手段で分離されたカラー画像用光束における前記撮影レンズの集光位置に設けられかつ入射光に応じてアナログ信号の第２撮像信号を出力するカラー画像専用の第２撮像手段と、前記第１撮像信号をデジタルデータの第１画像データに変換すると共に、前記第２撮像信号をデジタルデータの第２画像データに変換して、各々出力する信号処理手段と、前記第１画像データ及び前記第２画像データを合成して１カラー画像の画像データを出力する画像処理手段と、を備えている。

本発明の撮影装置では、分離手段によって、撮影レンズからの光束を白黒画像用光束と、カラー画像用光束とに分離する。分離された白黒画像用光束の集光位置には白黒画像専用の第１撮像手段が設けられ、カラー画像用光束の集光位置にはカラー画像専用の第２撮像手段が設けられる。これらの第１撮像手段による第１撮像信号及び第２撮像手段による第２撮像信号が信号処理手段により変換された第１画像データ及び第２画像データを、画像処理手段が、合成して１カラー画像の画像データを出力する。

従って、撮影装置の外部に特別な装置を設けることなく、階調性が良好な白黒画像と色による直感性が高いカラー画像とを合成した天体画像を簡単に得ることができる。

請求項２の発明の撮影装置では、前記分離手段は、前記カラー画像用光束を複数の光束にさらに分離し、前記第２撮像手段は、前記カラー画像用光束から分離された複数の光束の各々に対応して設けかつ前記光束に対応する複数の色撮像信号からなる第２撮像信号を出力し、前記信号処理手段は、前記第２撮像手段の色撮像信号の各々を色画像データに変換して出力し、前記画像処理手段は、前記第１画像データ及び前記複数の色画像データからなる第２画像データを合成して１カラー画像の画像データを出力することを特徴とする。

カラー画像を得るためには、カラー画像用信号を出力する撮像手段を設けることが好ましいが、単色用の撮像手段を複数設けることにより代用することができる。すなわち、カラー画像用光束を分離手段により複数の光束にさらに分離し、分離された複数の光束の各々に対応して第２撮像手段を設け、第２撮像手段の色撮像信号の各々を信号処理手段により色画像データに変換する。変換された複数の色画像データからなる第２画像データは、画像処理手段によって、前記第１画像データと合成されて１カラー画像の画像データが出力される。このように複数の撮像手段を設けることにより、簡単にカラー画像を得ることができる。

請求項３の発明の撮影装置では、前記第２撮像手段の入射側に赤色、緑色、及び青色の各色フィルタに移動するフィルタ移動手段と、前記信号処理手段から出力される第１画像データ及び第２画像データを一時的に記憶する色画像データ記憶手段と、前記何れか１つの色フィルタに移動するように前記フィルタ手段を制御しかつ移動した色フィルタに対応して前記信号処理手段から出力される第２画像データを前記移動された色フィルタに対応する色画像データとして一時的に記憶するように前記画像処理手段を制御する制御手段と、をさらに備え、前記画像処理手段は、前記色画像データ記憶手段に記憶された色画像データの各々と、前記第１画像データとを合成して１カラー画像の画像データを出力することを特徴とする。

カラー画像のカラー画像用信号は、例えば赤色、緑色、及び青色の各色フィルタを介した色の光を時系列的に得られるようにすることで、単色かつ単一の撮像手段によって得ることができる。そこで、フィルタ移動手段により第２撮像手段へ赤色、緑色、及び青色の各色フィルタの各々を介した光を入射させ、その入射タイミングに同期して制御手段は、信号処理手段から出力される第２画像データを色フィルタに対応する色画像データとして一時的に記憶するように画像処理手段を制御する。そして、画像処理手段が色画像データ記憶手段に記憶された色画像データの各々と、第１画像データとを合成して１カラー画像の画像データを出力すれば、単色かつ単一の撮像手段によって簡単にカラー画像を得ることができる。

請求項４の発明の撮影装置では、前記第１画像データは被写体の輪郭を表すエッジ情報を含み、前記画像処理手段は、前記第１画像データのエッジ情報を基準として合成することを特徴とする。

複数の画像を合成する場合、その画像中の図形（被写体画像）の輪郭を基準とすれば、簡単に合成することができる。そこで、被写体の輪郭を表すエッジ情報を含む第１画像データを用い、画像処理手段が、その第１画像データのエッジ情報を基準として合成することで、複数の画像を容易に合成することができる。

以上説明したように、本発明の撮影装置によれば、分離された撮影レンズからの光束を白黒画像用光束と、カラー画像用光束との各々で撮像された画像を合成して１カラー画像の画像データを出力するので、撮影装置の外部に特別な装置を設けることなく、階調性が良好な白黒画像と色による直感性が高いカラー画像とを合成した天体画像を簡単に得ることができる、という効果がある。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

〔第１実施の形態〕
図１に示すように、デジタルカメラ１０の外観上の構成は、その正面に、被写体像を結像させるためのレンズ２１、撮影時に必要に応じて被写体に照射する光を発するストロボ６２、及び撮影する被写体の構図を決定するために用いられるファインダ８８を備えている。また、デジタルカメラ１０は、その上面に、撮影を実行する際にユーザによって押圧操作されるレリーズボタン（所謂シャッター）９２、及び電源スイッチ９４を備えている。なお、本実施の形態では、天体写真撮影を想定しているので、ストロボ６２は動作する必要はない。

なお、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０のレリーズボタン９２は、中間位置まで押下される状態（以下、「半押し状態Ｓ１」という。）と、当該中間位置を超えた最終押下位置まで押下される状態（以下、「全押し状態Ｓ２」という。）と、の２段階の押圧操作が検出可能に構成されている。そして、デジタルカメラ１０では、レリーズボタン９２を半押し状態Ｓ１にすることによりＡＥ（Automatic Explosure、自動露出）機能が働いて露出状態（シャッタースピード、絞りの状態）が設定された後、ＡＦ（Auto Focus、自動合焦）機能が働いて合焦制御され、その後、引き続き全押し状態Ｓ２にすると露光（撮影）が行われるようになっている。

一方、デジタルカメラ１０の背面には、上記ファインダ８８の接眼部が設けられている。このファインダ８８の接眼部近傍（図１では下方）には、撮影によって得られたデジタル画像データにより示される被写体像や各種メニュー画面、そしてメッセージ等を表示するための液晶ディスプレイ（以下、「ＬＣＤ」という。）４４が設けられている。また、ＬＣＤ４４近傍（図１では上方）にはモード切替スイッチ９６が設けられ、またＬＣＤ４４近傍（図１では右方）には十字カーソルボタン９８が設けられている。

モード切替スイッチ９６は、ユーザによってスライド操作によって、通常撮影を行うモードである通常撮影モード、及び撮影によって得られたデジタル画像データにより示される被写体像をＬＣＤ４４に表示（再生）するモードである再生モード、そして天体写真の撮影を行う天体撮影モードの何れかのモードに設定するためのものである。

十字カーソルボタン９８は、ＬＣＤ４４の表示領域における上・下・左・右の４方向の移動方向を示す４つの矢印キー及び当該４つの矢印キーの中央部に位置された決定キーの合計５つのキーを含んで構成されており、各キーの押圧により該当するコマンドを出力するものである。また、十字カーソルボタン９８の近傍（図１では上方）には、ユーザの押圧操作によって、撮影時にストロボ６２を強制的に発光させるモードである強制発光モードを設定するための強制発光スイッチ９９が設けられている。

図２に示すように、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０は、その電気系の構成として、レンズ２１を含んで構成された光学ユニット２２を備えており、光学ユニット２２の射出側でレンズ２１の光軸後方にはビームスプリッタ２３が設けられている。ビームスプリッタ２３は、光学ユニット２２から射出された光線を分岐するためのハーフミラーであり、一方の射出側でレンズ２１の光軸後方には白黒画像を担当する電荷結合素子（以下、「ＣＣＤ」という。）２４Ａが設けられ、他方の射出側でレンズ２１の光軸後方にはカラー画像を担当するＣＣＤ２４Ｂが設けられている。

ＣＣＤ２４Ａは、アナログ信号処理部２６Ａ、アナログ／デジタル変換器（以下、「ＡＤＣ」という。）２８Ａ及びデジタル信号処理部３０を介してシステムバスＢＵＳに接続されている。アナログ信号処理部２６Ａは、相関二重サンプリング回路（以下、「ＣＤＳ」という。）を含んで構成されている。また、ＡＤＣ２８Ａは、入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換するためのものである。また、デジタル信号処理部３０は、所定容量のバッファ３０Ａを内蔵し、バッファ３０Ａに格納されたデジタル画像データを後述するように合成してメモリ７２の所定領域に直接記憶させる制御を行うと共に、デジタル画像データに対して各種のデジタル画像処理を行う画像処理回路３０Ｂを含んで構成されている。

なお、ＣＤＳによる相関二重サンプリング処理は、固体撮像素子の出力信号に含まれるノイズ（特に熱雑音）等を軽減することを目的として、固体撮像素子の１画素毎の出力信号に含まれるフィードスルー成分レベルと画素信号成分レベルとの差をとることにより正確な画素データを得る処理である。

同様に、ＣＣＤ２４Ｂは、アナログ信号処理部２６Ｂ、及び入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換するＡＤＣ２８Ｂを介してデジタル信号処理部３０に接続されている。

また、システムバスＢＵＳには、デジタル信号処理部３０，ＬＣＤインタフェース４２，ＣＰＵ（中央処理装置）５０、メモリインタフェース７０、外部メモリインタフェース８０、及び圧縮・伸張処理回路８６の各々が相互にデータやコマンドを授受可能に接続されている。ＬＣＤインタフェース４２は、デジタル画像データにより示される画像やメニュー画面等をＬＣＤ４４に表示させるための信号を生成してＬＣＤ４４に供給するインタフェース回路である。ＣＰＵ（中央処理装置）５０は、デジタルカメラ１０全体の動作を司る処理装置である。メモリ７２は、主として撮影により得られたデジタル画像データを記憶するＶＲＡＭ（Video RAM）により構成されたメモリである。メモリインタフェース７０は、メモリ７２に対するアクセスのための制御回路である。外部メモリインタフェース８０は、スマートメディア（Smart Media(登録商標)）等の記録メディアにより構成されたメモリカード８２をデジタルカメラ１０でアクセス可能とするためのインタフェース回路である。圧縮・伸張処理回路８６は、所定の圧縮形式でデジタル画像データに対して圧縮処理を施す一方、圧縮処理されたデジタル画像データに対して圧縮形式に応じた伸張処理を施す処理回路である。

従って、ＣＰＵ５０は、デジタル信号処理部３０及び圧縮・伸張処理回路８６の作動の制御、ＬＣＤ４４に対するＬＣＤインタフェース４２を介した各種情報の表示、メモリ７２及びメモリカード８２へのメモリインタフェース７０及び外部メモリインタフェース８０を介したアクセスを行う。

一方、デジタルカメラ１０には、主としてＣＣＤ２４を駆動させるためのタイミング信号を生成してＣＣＤ２４に供給するタイミングジェネレータ３２が備えられており、ＣＣＤ２４の駆動はＣＰＵ５０によりタイミングジェネレータ３２を介して制御される。

また、デジタルカメラ１０はモータ駆動部３４を備えており、光学ユニット２２に備えられた焦点調整モータ、ズームモータ及び絞り駆動モータの駆動もＣＰＵ５０によりモータ駆動部３４を介して制御される。

光学ユニット２２に含まれるレンズ２１は複数枚のレンズを有し、焦点距離の変更（変倍）が可能なズームレンズとして構成されており、図示しないレンズ駆動機構を備えている。このレンズ駆動機構に上記焦点調整モータ、ズームモータ及び絞り駆動モータは含まれるものであり、これらのモータは各々ＣＰＵ５０の制御によりモータ駆動部３４から供給された駆動信号によって駆動される。

ＣＰＵ５０は、光学ズーム倍率を変更する際にはズームモータを駆動制御して光学ユニット２２に含まれるレンズ２１の焦点距離を変化させる。また、ＣＰＵ５０は、ＣＣＤ２４による撮像によって得られた画像のコントラスト値が最大となるように上記焦点調整モータを駆動制御することによって合焦制御する。本実施の形態に係るデジタルカメラ１０では、合焦制御として、読み取られた画像のコントラストが最大となるようにレンズの位置を設定する、所謂ＴＴＬ（Through The Lens）方式を採用している。

また、レリーズボタン９２、電源スイッチ９４、モード切替スイッチ９６、十字カーソルボタン９８、及び強制発光スイッチ９９の各種ボタン類及びスイッチ類（同図では、「操作部９０」と総称。）はＣＰＵ５０に接続されており、ＣＰＵ５０は、これらの操作部９０に対する操作状態を常時把握できる。

また、デジタルカメラ１０は、ストロボ６２とＣＰＵ５０との間に介在され、ＣＰＵ５０の制御によりストロボ６２を発光させるための電力を充電する充電部６０を備えている。ストロボ６２はＣＰＵ５０にも接続されており、ストロボ６２の発光はＣＰＵ５０によって制御される。

次に、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０の撮影動作について説明する。まず、モード切替スイッチ９６が通常撮影モードに設定された場合を説明する。

デジタルカメラ１０が通常撮影モードに設定されると、図４のステップ１０２へ進み、初期設定がなされる。この初期設定では、通常撮影に必要な各種機器の設定がなされる。例えば、本実施の形態のデジタルカメラ１０は、白黒画像を担当するＣＣＤ２４Ａと、カラー画像を担当するＣＣＤ２４Ｂとを備えている。このため、撮影時から撮影画像として白黒画像と、カラー画像とを選択することができる。この選択は、モード切替スイッチ９６を選択可能に構成してもよい。また、図示を省略したオプション機能設定をＬＣＤ４４に表示させて、十字カーソルボタン９８の操作により設定するようにしてもよい。この選択によって、通常撮影（通常モード）時には、ＣＣＤ２４Ａによる撮影画像（白黒画像）の画像データまたはＣＣＤ２４Ｂによる撮影画像（カラー画像）の画像データがバッファ３０Ａに格納されることになる。

また、通常撮影時には被写体へ向けた照明光を補助するために、ストロボ６２による発光が要求される場合があるため、初期設定では、ストロボ６２の動作は許可する。

次のステップ１０４では、レリーズボタン９２の押圧を判別することにより、撮影指示がなされたか否かを判断し、肯定されるとステップ１０６へ進み、ＡＥ処理及びＡＦ処理が実行された後にステップ１０８において撮影処理が実行される。次のステップ１１２では、撮影処理が終了した撮影画像を出力する。

すなわち、撮影画像としてカラー画像が選択されている場合、ＣＣＤ２４Ｂにより光学ユニット２２を介した撮像を行い、被写体像を示すＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の信号をアナログ信号処理部２６Ｂに順次出力する。アナログ信号処理部２６Ｂは、ＣＣＤ２４Ｂから入力された信号に対して相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を施した後にＡＤＣ２８Ｂに順次出力する。ＡＤＣ２８Ｂは、アナログ信号処理部２６Ｂから入力されたＲ，Ｇ，Ｂの信号を各々１２ビットのＲ，Ｇ，Ｂの信号（デジタル画像データ）に変換してデジタル信号処理部３０に順次出力する。デジタル信号処理部３０は、内蔵しているバッファ３０ＡにＡＤＣ２８Ｂから順次出力されるデジタル画像データを蓄積し、その蓄積したデジタル画像データに対して所定の画像処理を画像処理回路３０Ｂで施した後に、メモリインタフェース７０を介してメモリ７２の所定領域または、外部メモリインタフェース８０を介してメモリカード８２の所定領域に格納する。この画像処理が施されたデジタル画像データは、ＬＣＤ４４に表示するように出力することができる。

上記の画像処理回路３０Ｂは、バッファ３０Ａから読み出したデジタル画像データについて、これらに所定の物理量に応じたデジタルゲインをかけることでホワイトバランス調整を行なうと共に、ガンマ処理及びシャープネス処理を行なって８ビットのデジタル画像データを生成し、更にＹＣ信号処理を施して輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ，Ｃｂ（以下、「ＹＣ信号」という。）を生成し、ＹＣ信号をメモリ７２またはメモリカード８２の所定領域に格納する。

また、ＬＣＤ４４は、ＣＣＤ２４による連続的な撮像によって得られた動画像（スルー画像）を表示してファインダとして使用することができるものとして構成されているが、このようにＬＣＤ４４をファインダとして使用する場合には、生成したＹＣ信号を、ＬＣＤインタフェース４２を介して順次ＬＣＤ４４に出力する。これによってＬＣＤ４４にスルー画像が表示されることになる。

なお、撮影画像として白黒画像が選択されている場合には、上記ＣＣＤ２４Ｂ乃至ＡＤＣ２８Ｂに代えてＣＣＤ２４Ａ乃至ＡＤＣ２８Ａが動作することになる。すなわち、初期設定（ステップ１０２）で撮影時の撮影画像として白黒画像が選択されて、ＣＣＤ２４Ａによる撮影画像（白黒画像）の画像データがバッファ３０Ａに格納される。次に、撮影指示がなされると、ＡＥ処理及びＡＦ処理が実行された後に撮影処理が実行されてその撮影画像（白黒画像）が出力される（ステップ１０４乃至１０８，１１２）。

次に、モード切替スイッチ９６が天体撮影モードに設定されることにより作動する、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１０の天体写真を撮影する場合の動作を説明する。

まず、モード切替スイッチ９６によって天体撮影モードに設定されると、ステップ１００へ進み、初期設定がなされる。この初期設定では、天体撮影に必要な各種機器の設定がなされる。本実施の形態のデジタルカメラ１０では、エッジ強調のための成分を含む白黒画像を担当するＣＣＤ２４Ａと、カラー画像を担当するＣＣＤ２４Ｂとの双方を作動可能にする。すなわち、天体撮影時には撮影画像として白黒画像と、カラー画像との両方の画像を同時に得ることができる。従って、天体撮影（通常モード）時には、ＣＣＤ２４Ａによる撮影画像（白黒画像）の画像データ及びＣＣＤ２４Ｂによる撮影画像（カラー画像）の画像データがともにバッファ３０Ａに格納されることになる。

また、天体撮影時には被写体へ向けた照明光による補助は不要であるために、初期設定では、ストロボ６２の動作は禁止する。

初期設定が終了した後に、レリーズボタン９２が押圧されて撮影指示がなされると（ステップ１０４で肯定）、ＡＥ処理及びＡＦ処理が実行（ステップ１０６）された後に撮影処理が実行される（ステップ１０８）。

なお、撮影処理は、複数枚の撮影画像を得るように、複数回の撮影処理を繰り返し実行し、順次バッファ３０Ａに格納する。これは、最終的に得られる画像として、ノイズを低下させつつ画質を向上させるためである。

次のステップ１１０では、撮影された白黒画像及びカラー画像の双方の複数枚の画像を１枚の画像に合成し、そのカラー画像を出力する（ステップ１１２）。なお、天体を撮影する場合、ＡＥ処理及びＡＦ処理は、予め決定済みの場合が多いため、予め定まっている場合には、上記ステップ１００における初期設定で各値を設定しておき、ステップ１０６ではその値に基づく処理を行うようにする。

上記ステップ１０８では、ＣＣＤ２４Ａにより撮像して被写体像の輝度信号がアナログ信号処理部２６Ａに順次出力され、アナログ信号処理部２６Ａでアナログ信号処理された後にＡＤＣ２８Ａで各々１２ビットのデジタル画像データに変換されてデジタル信号処理部３０に順次出力される。同時に、ＣＣＤ２４Ｂにより撮像して被写体像を示すＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の信号がアナログ信号処理部２６Ｂに順次出力され、そのＣＣＤ２４Ｂから入力された信号をアナログ信号処理部２６Ｂがアナログ信号処理した後にＡＤＣ２８Ｂに順次出力される。ＡＤＣ２８Ｂでは、アナログ信号処理部２６Ｂから入力されたＲ，Ｇ，Ｂの信号が各々１２ビットのＲ，Ｇ，Ｂの信号（デジタル画像データ）に変換されてデジタル信号処理部３０に順次出力される。これによって、バッファ３０Ａには、白黒画像のデジタルデータ及びカラー画像のデジタルデータが蓄積される。

ここで、白黒画像を撮像するためのＣＣＤ２４Ａは、カラー画像を撮影するためのＣＣＤ２４Ｂより多くの素子を利用できることが一般的である。すなわち、ＣＣＤ２４Ｂは、ＲＧＢの３色を分離独立して受光する必要があるため、カラーの１画素を得るためには、輝度のみでよい白黒の１画素の３倍以上の画素が必要である。このため、ＣＣＤ２４Ａは解像度を高く設定することができる。また、解像度を高く設定しておけば、ノイズ除去処理などで解像度が低下する場合であっても、カラー画像の解像度までの差分まで余裕を持たせることもできる。

また、白黒画像は、輝度（明るさ）についての成分によるものであるため、輪郭などのエッジ成分を抽出することが容易である。また、高解像度を望めるため、抽出したエッジを基準にすれば、画像合成が容易である。そこで、ステップ１１０において合成処理を施す前に、白黒画像のデジタル画像データに対してエッジ成分を抽出して抽出したエッジ成分をエッジ情報として得る画像処理を少なくとも施す。これにより、天体画像の星などの輪郭を把握することができる。また、天体画像の星など被写体は、円形や楕円形など閉領域であることが多いため、中心や重心を求めることが可能である。このため、天体画像の星などの閉領域について中心位置や重心位置を中心情報として上記エッジ情報に加えてもよい。

そして、カラー画像のデジタル画像データに対してエッジ成分を抽出して抽出したエッジ成分をエッジ情報として得る画像処理を施してもよい。これにより、合成が容易になる。また、天体画像の星などの閉領域について中心位置や重心位置を中心情報として上記エッジ情報に加えてもよい。

また、本実施の形態では、ノイズを低下させつつ画質を向上させるために、複数枚の撮影画像のデジタル画像データが格納されている。このため、複数の白黒画像のデジタル画像データを平均する等の統計処理し、その統計処理したデジタル画像データを白黒画像のデジタル画像データとする。同様に、複数のカラー画像のデジタル画像データを平均する等の統計処理し、その統計処理したデジタル画像データをカラー画像のデジタル画像データとする。これら白黒画像とカラー画像との双方で統計処理するのは、解像度が異なるためと、デジタル画像データの性質が異なるためである。

従って、ステップ１１０では、上記統計処理後の高解像度が望める白黒画像のデジタル画像データについてエッジ情報を基準として、上記統計処理後のカラー画像のデジタル画像データを合成する。この合成は、単純に重ね合わせる処理でもよく、各々比率を設定して重ね合わせても良い。

なお、白黒画像とカラー画像とを合成する場合における重ね合わせは、上記ではエッジ情報による被写体の輪郭で行うようにしたが、白黒画像の被写体における中心位置や重心位置を基準としてカラー画像の被写体における中心位置や重心位置を重ねるように合成してもよい。

また、上記では、白黒画像の解像度が高く、カラー画像の解像度が低い場合を説明したが、白黒画像とカラー画像との解像度の差は、次のようにして吸収することができる。一例として解像度の差がカラー画像の１画素が白黒画像の４画素に対応する場合、カラー画像の１画素を正方４画素に分割することで、カラー画像を見かけ上、解像度増加を行う。合成時は、正方４分割した各々のカラー画像の画素を白黒画像の画素に対応させることで処理する。

以上のようにして合成されたカラー画像のデジタル画像データを出力することにより（ステップ１１２）、高解像度が望める白黒画像にカラー画像が合成された撮影画像（出力のカラー画像）を得ることができる。また、ＣＣＤ２４Ａによる白黒画像と、ＣＣＤ２４Ｂによるカラー画像を同時に撮影でき、時間差が生じることはない。また、複数枚同時に撮影した白黒画像とカラー画像とを、デジタルカメラ１０内で合成しているので、画像データの外部への出力や外部からの読み取りに割り当てる時間が生じることもない。このため、撮影時期を逸することなく、ユーザが所望する撮影タイミングでの撮影が可能となる。

なお、本実施形態のレンズ２１は、本発明の撮影レンズに対応し、ビームスプリッタ２３は分離手段に対応し、ＣＣＤ２４Ａは白黒画像専用の第１撮像手段に対応し、ＣＣＤ２４Ｂはカラー画像専用の第２撮像手段に対応する。また、アナログ信号処理部２６Ａ及びＡＤＣ２８Ａと、アナログ信号処理部２６Ｂ及びＡＤＣ２８Ｂとは本発明の信号処理手段に対応する。また、デジタル信号処理部３０は、本発明の画像処理手段に対応する。

このように、本実施の形態では、高解像度が望める白黒画像にカラー画像を合成することによって、高解像度の撮影画像（出力のカラー画像）を得ることができる。また、ＣＣＤ２４Ａによる白黒画像と、ＣＣＤ２４Ｂによるカラー画像を同時に撮影でき、時間差が生じることはない。また、複数枚同時に撮影した白黒画像とカラー画像とを、デジタルカメラ１０内で合成しているので、画像データの外部への出力や外部からの読み取りに割り当てる時間が生じることもない。このため、撮影時期を逸することなく、ユーザが所望する撮影タイミングでの撮影が可能となる。

〔第２実施の形態〕
上記実施の形態では、カラー画像撮像用のＣＣＤ２４Ｂによってカラー画像を得る場合を説明したが、本実施の形態では単色のＣＣＤを２個用いてカラー画像を作成する場合に本発明を適用したものである。なお、本実施の形態は、上記実施の形態とほぼ同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図５に示すように、本実施の形態のビームスプリッタ２３の反射側で光学ユニット２２の結像位置には、ＣＣＤ２４Ａと同様の構成のＣＣＤ２４Ｃが設けられている。ビームスプリッタ２３とＣＣＤ２４Ｃとの光路中には、色フィルター装置２５が設置されている。この色フィルター装置２５は、駆動部２５Ａと色フィルター部２５Ｂから構成されている。色フィルター部２５Ｂの中心部分には駆動部２５Ａの回転軸が取り付けられている。

図６に示すように、色フィルター部２５Ｂは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の色フィルタ領域が回転方向に均等に配置されており、色フィルター部２５Ｂの回転によって、ＣＣＤ２４Ｃへ到達する光束の色成分を変更できるようになっている。なお、駆動部２５Ａは、回転する色フィルター部２５Ｂの位置検出のためのエンコーダを備えることが好ましい。また、自立回転制御のためには、パルスモータを用いることが好ましい。

図７に示すように、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０は、その電気系の構成として、色フィルター装置２５の駆動部２５Ａを回転制御するコントローラ２９を含んで構成されており、コントローラ２９はデジタル信号処理部３０に接続されている。また、アナログ信号処理部２６Ｂはアナログ信号処理部２６Ａと同様の構成であり、ＡＤＣ２８ＣはＡＤＣ２８Ａと同様の構成である。

次に、撮影時におけるＣＣＤ２４Ｃ周辺の作動を説明する。撮影時には、コントローラ２９は、駆動部２５Ａを駆動させることにより、色フィルター部２５Ｂを一定速度で回転させる。これによって、ＣＣＤ２４Ｃには、ＲＧＢの各色が時系列的に到達することになる。従って、アナログ信号処理部２６Ｂ及びＡＤＣ２８Ｂを介してデジタル信号処理部３０に到達するデジタルデータは、ＲＧＢの各色が時系列的に到達する。このため、本実施の形態では、コントローラ２９からの位置信号（色フィルター部２５Ｂの色フィルタの色を表す信号）に応じて、バッファ３０Ａに格納する領域を変更する。すなわち、色フィルター部２５Ｂの色フィルタの色に対応する格納領域にデジタルデータが格納される。これによって、３色分離された色成分毎のデジタルデータを得ることができる。

なお、本実施形態の色フィルター装置２５は、本発明のフィルタ移動手段に対応し、バッファ３０Ａは色画像データ記憶手段に対応し、コントローラ２９は制御手段に対応する。

このように、本実施の形態では、単色の２つのＣＣＤによりカラー画像を得ることができ、また、単色のＣＣＤの解像度を高くするのみで得られるカラー画像の解像度を向上することができる。

なお、図８に示すように、色フィルター部を、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色の色フィルタ領域に加えて、白黒画像を得るための透明領域（Ｂ／Ｗ）を備えることで、１個のＣＣＤにより白黒画像及びカラー画像を時系列的に得ることができる。しかし、白黒画像はよりとカラー画像に比べて高解像度の要求が高いため、分離したほうが好ましい。

〔第３実施の形態〕
上記実施の形態では、ビームスプリッタ２３の１回の反射及び透過によって白黒画像用の光束とカラー画像用の光束とに分離した場合を説明したが、本実施の形態ではカラー画像用の光束として色成分に対応してＣＣＤを備え、各色に光束を分離する場合に本発明を適用したものである。なお、本実施の形態は、上記実施の形態とほぼ同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図９に示すように、本実施の形態は、光学ユニット２２からの光束を分離するために、多光束ビームスプリッタ２３Ａを備えている。多光束ビームスプリッタ２３Ａは、４面の反射面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を有している。光学ユニット２２からの光束は、反射面Ｐ１，Ｐ４，Ｐ３を透過して、ＣＣＤ２４Ａに至り、その結像位置に白黒画像用のＣＣＤ２４Ａが設けられる。また、光学ユニット２２からの光束のうち、反射面Ｐ１，Ｐ４を透過しかつ反射面Ｐ３，Ｐ４で反射された光束は、ＣＣＤ２４Ｄに至り、その結像位置にカラー画像用のうちＲ（赤）用のＣＣＤ２４Ｄが設けられる。また、光学ユニット２２からの光束のうち、反射面Ｐ１で反射されかつ反射面Ｐ２を透過した光束は、ＣＣＤ２４Ｅに至り、その結像位置にカラー画像用のうちＧ（緑）用のＣＣＤ２４Ｅが設けられる。また、光学ユニット２２からの光束のうち、反射面Ｐ１，Ｐ２で反射された光束は、ＣＣＤ２４Ｆに至り、その結像位置にカラー画像用のうちＢ（青）用のＣＣＤ２４Ｆが設けられる。

図１０に示すように、本実施の形態に係るデジタルカメラ１０は、その電気系の構成では、同様の構成として、ＣＣＤ２４Ａ，２４Ｄ，２４Ｅ，２４Ｆの各々に対応してアナログ信号処理部２６Ａ，２６Ｄ，２６Ｅ，２６Ｆ、及びＡＤＣ２８Ａ，２８Ｄ，２８Ｅ，２８Ｆが設けられている。

本実施の形態では、撮影時に、ＣＣＤ２４Ａ，２４Ｄ，２４Ｅ，２４Ｆの各々に、白黒画像用の光束、及びＲＧＢの各色の光束の各々が到達する。従って、デジタル信号処理部３０には、白黒画像用のデジタルデータ、及びＲＧＢの各色のデジタルデータが同時に到達する。従って、本実施の形態では、デジタル信号処理部３０は、白黒画像用のデジタルデータ、及びＲＧＢの各色のデジタルデータについてバッファ３０Ａに格納する領域を変更する。この場合、ＡＤＣ２８Ａ，２８Ｄ，２８Ｅ，２８Ｆの各々の接続に応じて分類することができる。これによって、白黒画像用、及び３色分離された色成分毎のデジタルデータを得ることができる。

なお、本実施形態の多光束ビームスプリッタ２３Ａは、請求項２の分離手段に対応する。

このように、本実施の形態では、単色の４つのＣＣＤにより白黒画像及びカラー画像を同時に得ることができる。

本発明の実施の形態にかかるデジタルカメラの外観図である。 デジタルカメラの制御系の概略ブロック図である。 天体写真モードによる撮影処理の流れを示すフローチャートである。 通常モードによる撮影処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態にかかる色フィルター装置を示すブロック図である。 第２実施形態にかかる色フィルター部を示す線図である。 第２実施形態にかかるデジタルカメラの制御系の主要ブロック図である。 色フィルター部の他例である。 第３実施形態にかかるデジタルカメラの多光束ビームスプリッタの周辺図である。 第３実施形態にかかるデジタルカメラの制御系の主要ブロック図である。

符号の説明

１０…デジタルカメラ
２１…レンズ
２２…光学ユニット
２３…ビームスプリッタ
２４Ａ…ＣＣＤ
２４Ｂ…ＣＣＤ
２６Ａ…アナログ信号処理部
２６Ｂ…アナログ信号処理部
２８Ａ…ＡＤＣ
２８Ｂ…ＡＤＣ
３０…デジタル信号処理部
３０Ａ…バッファ
３０Ｂ…画像処理回路
５０…ＣＰＵ

Claims (4)

1. 被写体を撮影するための撮影レンズと、
   前記撮影レンズの光軸上に設けられ、前記撮影レンズからの光束を白黒画像用光束と、カラー画像用光束とに分離する分離手段と、
   前記分離手段で分離された白黒画像用光束における前記撮影レンズの集光位置に設けられかつ入射光に応じてアナログ信号の第１撮像信号を出力する白黒画像専用の第１撮像手段と、
   前記分離手段で分離されたカラー画像用光束における前記撮影レンズの集光位置に設けられかつ入射光に応じてアナログ信号の第２撮像信号を出力するカラー画像専用の第２撮像手段と、
   前記第１撮像信号をデジタルデータの第１画像データに変換すると共に、前記第２撮像信号をデジタルデータの第２画像データに変換して、各々出力する信号処理手段と、
   前記第１画像データ及び前記第２画像データを合成して１カラー画像の画像データを出力する画像処理手段と、
   を備えた撮影装置。
2. 前記分離手段は、前記カラー画像用光束を複数の光束にさらに分離し、
   前記第２撮像手段は、前記カラー画像用光束から分離された複数の光束の各々に対応して設けかつ前記光束に対応する複数の色撮像信号からなる第２撮像信号を出力し、
   前記信号処理手段は、前記第２撮像手段の色撮像信号の各々を色画像データに変換して出力し、
   前記画像処理手段は、前記第１画像データ及び前記複数の色画像データからなる第２画像データを合成して１カラー画像の画像データを出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
3. 前記第２撮像手段の入射側に赤色、緑色、及び青色の各色フィルタに移動するフィルタ移動手段と、前記信号処理手段から出力される第１画像データ及び第２画像データを一時的に記憶する色画像データ記憶手段と、前記何れか１つの色フィルタに移動するように前記フィルタ手段を制御しかつ移動した色フィルタに対応して前記信号処理手段から出力される第２画像データを前記移動された色フィルタに対応する色画像データとして一時的に記憶するように前記画像処理手段を制御する制御手段と、をさらに備え、
   前記画像処理手段は、前記色画像データ記憶手段に記憶された色画像データの各々と、前記第１画像データとを合成して１カラー画像の画像データを出力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
4. 前記第１画像データは被写体の輪郭を表すエッジ情報を含み、前記画像処理手段は、前記第１画像データのエッジ情報を基準として合成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。

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