JP2009094780A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プレビュー画像が途切れる像消失を発生させることなく撮影を続けることができる撮像装置を提供する。
【解決手段】主撮像レンズ101および撮像素子108は被写体を撮像し、第1の画像信号を出力する。副撮像レンズ102および撮像素子117は被写体を撮像し、第2の画像信号を出力する。表示部122は、第1の画像信号に基づいた第1の画像、または第2の画像信号に基づいた第2の画像を表示する。シャッター109は、撮像素子108に対するシャッター動作を行う。表示制御回路121は、シャッター動作時以外に第1の画像を表示部122に表示させ、シャッター動作時に第2の画像を表示部122に表示させる。
【選択図】図1
【解決手段】主撮像レンズ101および撮像素子108は被写体を撮像し、第1の画像信号を出力する。副撮像レンズ102および撮像素子117は被写体を撮像し、第2の画像信号を出力する。表示部122は、第1の画像信号に基づいた第1の画像、または第2の画像信号に基づいた第2の画像を表示する。シャッター109は、撮像素子108に対するシャッター動作を行う。表示制御回路121は、シャッター動作時以外に第1の画像を表示部122に表示させ、シャッター動作時に第2の画像を表示部122に表示させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に関する。
撮像装置を用いた撮影の方法として、撮影者が光学ファインダーを覗きながら被写体を狙うという従来の方法だけではなく、電子ビューファインダー(EVF)等に被写体のプレビュー画像を表示させながら撮影するという方法がある。また、特許文献1に記載されているように、プレビュー画像用の撮像センサと本撮影画像撮影用の撮像センサとを備え、シャッターボタンが全押しされるまではプレビュー画像を表示し、シャッターボタンが全押しされたときには本撮影画像を表示する撮像装置も提案されている。
特開2000−101907号公報
しかしながら、撮影のためのシャッター動作を行うと、連続したプレビュー画像がシャッター動作時に途切れる現象(像消失)が発生する。このため、動く被写体を追いかけて撮影する連写時には、被写体像を全く見ることができなかった。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、プレビュー画像が途切れる像消失を発生させることなく撮影を続けることができる撮像装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、被写体を撮像し、第1の画像信号を出力する第1の撮像部(図1の主撮像レンズ101、撮像素子108に対応)と、前記被写体を撮像し、第2の画像信号を出力する第2の撮像部(図1の副撮像レンズ102、撮像素子117に対応)と、前記第1の画像信号に基づいた第1の画像、または前記第2の画像信号に基づいた第2の画像を表示する表示部(図1の表示部122に対応)と、前記第1の撮像部に対するシャッター動作を行うシャッター部(図1のシャッター109に対応)と、シャッター動作時以外に前記第1の画像を前記表示部に表示させ、シャッター動作時に前記第2の画像を前記表示部に表示させる表示制御部(図1の表示制御回路121に対応)とを備えたことを特徴とする撮像装置である。
また、本発明の撮像装置において、前記第2の撮像部は、前記第1の撮像部よりも広角な画角で前記被写体を撮像することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、前記第2の画像の画角が前記第1の画像の画角と同一となるように、前記第2の画像信号から一部の画像領域の信号を抽出する信号抽出部(図1の領域切り出し回路120に対応)をさらに備えたことを特徴とする。
また、本発明の撮像装置において、前記信号抽出部は、前記第1の撮像部が備える光学系のフォーカス位置に基づいて、前記第2の画像信号から前記一部の画像領域の信号を抽出する領域を決定することを特徴とする。
上記において、括弧で括った部分の記述は、後述する本発明の実施形態と本発明の構成要素とを便宜的に対応付けるためのものであり、この記述によって本発明の内容が限定されるわけではない。
本発明によれば、シャッター動作時以外に第1の画像を表示し、第1の画像の像消失が発生するシャッター動作時に第2の画像を表示することによって、像消失を発生させることなく撮影を続けることができるという効果が得られる。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図2は、本実施形態による撮像装置を上面から見た状態を示している。この撮像装置は、主画像を撮像する主撮像レンズ101と、副画像を撮像する副撮像レンズ102とを備えている。副撮像レンズ102は例えば魚眼レンズであり、その撮像画角は主撮像レンズ101の撮像画角よりも大きい。主撮像レンズ101と副撮像レンズ102の位置は所定の間隔だけ離れており、この間隔に基づく視差が主画像と副画像に発生するが、画像処理によって視差は補正される。
図1は、本実施形態による撮像装置の機能構成を示している。被写体Aからの光は主撮像レンズ101および副撮像レンズ102に入射する。主撮像レンズ101は主画像を得るための光学系であり、撮影倍率を調節するズームレンズ101aと、フォーカスを調節するフォーカスレンズ101bとを備えている。ズームレンズ101aはズームモータ103によって駆動される。光学ズーム制御部104は、レンズCPU107からの駆動指示に基づくズームレンズ101aの目標位置と実際の位置とを比較して、実際の位置が目標位置となるようにズームモータ103をフィードバック制御することによって、ズーム動作を制御する。
フォーカスレンズ101bはフォーカスモータ105によって駆動される。フォーカス制御部106は、レンズCPU107からの駆動指示に基づくフォーカスレンズ101bの目標位置と実際の位置とを比較して、実際の位置が目標位置となるようにフォーカスモータ105をフィードバック制御することによって、オートフォーカス動作を制御する。レンズCPU105は本体内のカメラCPU116からの指示に基づいて光学ズーム制御部104およびフォーカス制御部106を制御する。
上記の主撮像レンズ101、ズームモータ103、光学ズーム制御部104、フォーカスモータ105、フォーカス制御部106、およびレンズCPU107はレンズユニットを構成している。このレンズユニットは、本体に対して着脱可能であってもよい。
撮像素子108は、主撮像レンズ101により集光された光を光電変換により電気信号に変換し、アナログ画像信号として出力する。撮像素子108の光学的な前方位置には、撮像素子108の露光を調節するためのシャッター109(フォーカルプレーンシャッター等)が配置されている。撮影回路110は、撮像素子108を電気的に駆動すると共に、撮像素子108から出力されたアナログ画像信号を、撮像装置内部での使用に適したデジタル画像信号に変換するA/D変換等を行う。
内部メモリ111は、撮像装置の内部で処理に用いる各種の情報(撮影回路110から出力されたデジタル画像信号や、主撮像レンズ101および副撮像レンズ102の種類等の情報)を記憶する。画像処理回路112は、内部メモリ111に格納されているデジタル画像信号に対して所定の画像処理(RGB補間等)を行う。圧縮回路113は、画像処理回路112によって処理されたデジタル画像信号に対して、記録用の圧縮処理を行う。メモリコントローラ114は、撮像装置に接続されているカードメモリ2に対して、圧縮回路113によって圧縮されたデジタル画像信号を記録する。操作部115は、シャッターボタン(レリーズボタン)やズームレバー等を有し、ユーザによる操作の結果を示す信号を出力する。カメラCPU116は撮像装置内の各部を制御する。
副撮像レンズ102は副画像を得るための光学系であり、主画像よりも広い画角の副画像を得ることができる。撮像素子117は、副撮像レンズ102により集光された光を光電変換により電気信号に変換し、アナログ画像信号として出力する。撮影回路118は、撮像素子117を電気的に駆動すると共に、撮像素子117から出力されたアナログ画像信号を、撮像装置内部での使用に適したデジタル画像信号に変換するA/D変換等を行う。
歪補正回路119は、撮影回路118から出力されたデジタル画像信号に含まれる、副撮像レンズ102による光学的な歪みを補正する。領域切り出し回路120は、歪補正回路119から出力されたデジタル画像信号に基づく副画像において、最終的に表示する領域を切り出し、その領域の画像に対応するデジタル画像信号を抽出する。領域切り出し回路120によって切り出される副画像の領域は、主画像と同一画角となる画角の領域である。また、領域切り出し回路120は、主撮像レンズ101と副撮像レンズ102の配置位置の違いに基づく視差を考慮し、その視差を解消するようにして領域の切り出しを行う。
表示制御回路121は、撮影回路110から出力されたデジタル画像信号(以下、主画像信号とする)、または領域切り出し回路120から出力されたデジタル画像信号(以下、副画像信号とする)に対して、画像のサイズを表示サイズに合わせる処理を行い、デジタル画像信号を表示部122(LCD等)へ出力すると共に、表示部122による画像表示を制御する。本実施形態では、主画像の像消失が発生するシャッター動作時に副画像を表示し、シャッター動作時以外に主画像を表示するため、シャッター動作時には副画像信号が表示部122へ出力され、シャッター動作時以外には主画像信号が表示部122へ出力される。これらの画像信号の切り替えのタイミングはカメラCPU116によって制御される。表示部122は、表示制御回路121から出力されたデジタル画像信号に基づいた画像を表示する。
本実施形態では、撮影回路110から出力されたデジタル画像信号が表示制御回路121に入力されるようになっているが、これに代えて、画像処理回路112から出力されたデジタル画像信号が表示制御回路121に入力されるようになっていてもよい。
次に、主画像信号と副画像信号の出力を切り替える具体的な動作を説明する。シャッター109は、撮像素子108の光学的前方で撮像素子108の光軸を横切るように走行する2つのシャッター素子(以下、先幕および後幕とする)を有している。先幕と後幕の走行タイミングに応じて撮像素子108の露光時間を制御することが可能となる。以下、図3を参照しながら説明を行う。図3は、主画像信号および副画像信号の生成タイミングと、先幕および後幕の状態と、表示部122による画像の表示タイミングとを示している。図3に示した多数の正方形の1つが、撮像または表示される画像の単位(1フレーム等)を示している。また、図3の左から右へ向かう向きが時間経過の方向を示している。
シャッター動作時以外では、先幕は走行を終了したときの状態となっており、後幕は走行を開始する前の状態となっている。操作部115のシャッターボタンが押されると、カメラCPU116は、操作部115から出力される信号に基づいて撮像指示の入力を検出し、先幕と後幕の制御を開始する。まず、走行を終了したときの状態となっている先幕を、走行する前の状態に戻すチャージが行われる。図3において「Charge」と記載されている期間は、先幕または後幕のチャージが行われていることを示している。また、「Run」と記載されている期間は、先幕または後幕の走行が行われていることを示している。
続いて、先幕が走行し、さらに先幕の後を追って所定の時間差で後幕が走行する。先幕の走行開始から後幕の走行終了までの期間が露光期間であり、図3において「Exp」と記載されている期間が露光期間を示している。露光期間に続いて、撮像素子108から画像信号が読み出される。画像信号の読み出しを行う期間が読み出し期間であり、図3において「Read」と記載されている期間が読み出し期間を示している。また、露光期間において後幕が走行した後、先幕と後幕のチャージが行われる。続いて、先幕のみが走行し、上述した説明の最初の状態に戻る。
先幕または後幕がチャージされる期間では、撮像素子108に入射する光が遮られるため、撮像素子108では正常な撮像を行うことができない。そこで、本実施形態では、この期間において表示制御回路121から表示部122へ出力される画像信号が主画像信号ではなく副画像信号となる。これによって、撮像素子108で正常な撮像を行うことができない期間においても、表示部122が画像表示を行うことが可能となる。
カメラCPU116は、撮像指示の入力を検出しシャッター動作を開始するときに、表示制御回路121に対して、画像信号の切替を指示する情報を出力する。表示制御回路121は、この情報に基づいて、表示部122へ出力する画像信号を主画像信号から副画像信号へ切り替える。また、先幕と後幕がチャージされ、先幕のみが走行してシャッター動作が終了したときに、カメラCPU116は、表示制御回路121に対して、画像信号の切替を指示する情報を出力する。表示制御回路121は、この情報に基づいて、表示部122へ出力する画像信号を副画像信号から主画像信号へ切り替える。
上記は、撮像装置が単写モードで動作する場合の説明であるが、撮像装置が連写モードで動作する場合も同様である。図4は、連写モードにおける主画像信号および副画像信号の生成タイミングと、先幕および後幕の状態と、表示部122の表示タイミングとを示している。記載の都合上、図4(a)は連写の途中までの状態を示し、図4(b)は図4(a)の続きの状態を示している。図4(a),(b)に示すように、連写中は先幕と後幕の走行とチャージが繰り返される。また、先幕と後幕が走行する期間で撮像素子108の露光が行われ、露光後に撮像素子108から画像信号が読み出される。最後に先幕のみが走行し、先幕と後幕が連写開始前の状態に戻ると、連写が終了する。操作部115のシャッターボタンが押されてシャッター動作が開始されてから、最後に先幕が走行してシャッター動作が終了するまでの期間では、表示制御回路121から表示部122へ出力される画像信号が主画像信号ではなく副画像信号となる。
次に、領域切り出し回路120の動作を説明する。領域切り出し回路120の動作に必要な情報となる副画像の画角は以下のようにして決定される。主撮像レンズ101が撮像装置本体に対して着脱可能でない場合、主撮像レンズ101の種類等の情報は予めROM等に格納されており、撮像装置の動作時には内部メモリ111に格納される。また、主撮像レンズ101が撮像装置本体に対して着脱可能な場合、主撮像レンズ101が撮像装置本体に装着されたときにカメラCPU116はレンズCPU107と通信を行い、主撮像レンズ101の種類等の情報を取得し、内部メモリ111に格納する。
ユーザが操作部115のズームレバーを操作してズーム量を設定すると、操作部115から出力された信号に基づいてカメラCPU116はズーム量を認識し、レンズCPU107へズーム量の情報を送信する。レンズCPU107は、カメラCPU116から受信したズーム量に基づいて光学ズーム制御部104を制御する。
一方、副撮像レンズ102の種類等の情報も予めROM等に格納されており、撮像装置の動作時には内部メモリ111に格納される。カメラCPU116は、内部メモリ111から主撮像レンズ101と副撮像レンズ102の情報を読み出し、主撮像レンズ101の種類に応じた最大画角と、副撮像レンズ102の種類に応じた設定画角と、ズーム量に応じた主撮像レンズ101の設定画角とに基づいて、主画像の設定画角に対応した副画像の画角を算出し、その情報を領域切り出し回路120へ出力する。領域切り出し回路120は、カメラCPU116から出力された副画像の画角の情報に基づいて、その画角に相当する領域の画像に対応する副画像信号を抽出して出力する。これによって、最終的に表示される主画像の画角と副画像の画角が同一となる。
また、領域切り出し回路120は、主撮像レンズ101と副撮像レンズ102の配置位置の違いに基づく視差を解消するため、副画像から切り出す領域の位置を以下のようにして決定する。図5(a)に示すように、撮像装置から無限遠にあると仮定した被写体500を撮像する場合、図5(b)に示すように、主撮像レンズ101で得られる主画像510と副撮像レンズ102で得られる副画像520の間に視差は発生しない。すなわち、被写体500が撮像装置から無限遠にあると仮定しているため、主画像510の中心で被写体500を捉えた場合、副画像520の中心でも被写体500を捉えることになる。領域520aは、主画像510の画角と同一画角となる実際の表示用副画像の領域である。図5(b)の状態では、主画像510と副画像520の間に視差が発生しないので、表示部122によって表示される画像が主画像から副画像に切り替わっても、切り替えの前後で画像表示が不自然にはならない。
一方、図6(a)に示すように、無限遠ではない近距離の被写体600を撮像する場合、図6(b)に示すように、主撮像レンズ101で得られる主画像610と副撮像レンズ102で得られる副画像620の間に視差が発生する。すなわち、主画像610の中心で被写体600を捉えた場合でも、副画像620の中心からずれた位置で被写体600を捉えることになる。この場合、領域620aの画像が実際に表示される副画像となるため、表示部122によって表示される画像が主画像から副画像に切り替わった場合、切り替えの前後で被写体600の位置が不連続に変化し、画像表示が不自然となる。
そこで、領域切り出し回路120は、図6(c)に示すように、実際の表示用副画像の領域を領域620aではなく領域620bとする。領域620bは、主画像610の画角と同一画角となる領域であり、主画像610の中心で被写体600を捉えた場合、被写体600は領域620bの中心に位置する。
領域切り出し回路120は、以下のようにして、副画像内の領域の切り出し位置を決定する。以下では、副撮像レンズ102に魚眼レンズ(画角180°)を用いた例で説明を行う。魚眼レンズには複数の種類が存在し、それらの種類毎に得られる画像が異なる。一般的な魚眼レンズには、球の中心を視点とする等距離射影の特性を持つものが多い。この等距離射影では、図7に示すように、光線の入射角度と画像の中心からの距離とが比例する。
以下では、魚眼レンズが等距離射影の特性を持ち、被写体が主撮像レンズ101の光軸中心上にあり、撮像装置の姿勢が水平に保たれているものとする。また、主撮像レンズ101のフォーカス距離(被写体までの距離と考えられる)をDaとし、主撮像レンズ101の中心と副撮像レンズ102の中心の距離をDbとする。さらに、図8に示すように、水平平面内で副撮像レンズ102の中心と被写体800,810,820の中心を通る直線が副撮像レンズ102の光軸となす角度をθsとする。
図9は、等距離射影の関係を示すグラフであり、光線の入射角度(θs)と像高との関係を示している。像高とは、魚眼レンズで得られる画像の中心からの距離を正規化したものである。θs=−90°(被写体が画像右端にあるとき)で像高が−1となり、θs=0°(被写体が画像中央にあるとき)で像高が0となり、θs=90°(被写体が画像左端にあるとき)で像高が1となる。
被写体が無限遠(Da=∞)にあるとき(図8の被写体800を撮像するとき)、θs=0°であるので、図9より像高(水平方向のずれ)は0となる(点900に対応)。このとき、図10に示すように主画像1010の中心で被写体1000を捉えていれば、副画像1020aの中心で被写体1000を捉えることになる。
また、被写体までの距離DaがDbであるとき(図8の被写体810を撮像するとき)、θs=45°であるので、図9より像高(水平方向のずれ)は0.5となる(点910に対応)。このとき、図10に示すように主画像1010の中心で被写体1000を捉えていれば、副画像1020bでは中心から0.5だけずれた位置で被写体1000を捉えることになる。ただし、副画像1020bの中心から左端までの距離を1としている。
また、被写体までの距離Daが0であるとき(図8の被写体820を撮像するとき)、θs=90°であるので、図9より像高(水平方向のずれ)は1となる(点920に対応)。このとき、図10に示すように主画像1010の中心で被写体1000を捉えていれば、副画像1020cでは中心から1だけずれた位置(画像左端)で被写体1000を捉えることになる。このように、主撮像レンズ101のフォーカス距離に応じて、主画像に対する副画像のずれ量が分かるので、このずれ量に基づいて副画像内の領域の切り出し位置を決定することによって、主画像と副画像の間の視差を解消することができる。
具体的には、撮像装置内の各部は以下のように動作する。カメラCPU116は主撮像レンズ101内のフォーカスレンズ101bの状態を管理しており、フォーカスレンズ101bのフォーカス距離の情報を領域切り出し回路120へ出力する。フォーカス距離(被写体までの距離と考えられる)と図8の距離Dbとによって決まる光線の入射角度と像高(主画像と副画像のずれ量)の対応関係あるいはフォーカス距離と像高の対応関係を示す情報は撮像装置内のROM等に予め格納されている。領域切り出し回路120は、この情報に基づいて、カメラCPU116から通知されたフォーカス距離に対応した像高を求める。領域切り出し回路120は、求めた像高に基づいて領域の切り出しを行う。
上述したように、本実施形態によれば、シャッター動作時以外に主画像を表示し、主画像の像消失が発生するシャッター動作時に副画像を表示することによって、像消失を発生させることなく撮影を続けることができる。また、副撮像レンズ102の画角を主撮像レンズ101よりも広角にする(特に、主撮像レンズ101の最大画角よりも広角にする)ことによって、ユーザによるズームの指示に応じて主撮像レンズ101の画角が変化しても、撮像された副画像から主画像と同一画角の画像を切り出して表示することが可能となる。さらに、表示される主画像と副画像の画角をこのように同一画角とすることによって、主画像から副画像への切替時または副画像から主画像への切替時における画角変動による不自然な画像表示を防止することができる。
また、主撮像レンズ101のフォーカス位置に基づいて、副画像信号から信号を抽出する画像領域を決定することによって、主撮像レンズ101と副撮像レンズ102の配置位置の違いに基づく視差を補正することができ、主画像から副画像への切替時または副画像から主画像への切替時における被写体位置の変化による不自然な画像表示を防止することができる。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
2・・・カードメモリ、101・・・主撮像レンズ、101a・・・ズームレンズ、101b・・・フォーカスレンズ、102・・・副撮像レンズ、103・・・ズームモータ、104・・・光学ズーム制御部、105・・・フォーカスモータ、106・・・フォーカス制御部、107・・・レンズCPU、109・・・シャッター、108,117・・・撮像素子、110,118・・・撮影回路、111・・・内部メモリ、112・・・画像処理回路、113・・・圧縮回路、114・・・メモリコントローラ、115・・・操作部、116・・・カメラCPU、119・・・歪補正回路、120・・・領域切り出し回路、121・・・表示制御回路、122・・・表示部
Claims (4)
- 被写体を撮像し、第1の画像信号を出力する第1の撮像部と、
前記被写体を撮像し、第2の画像信号を出力する第2の撮像部と、
前記第1の画像信号に基づいた第1の画像、または前記第2の画像信号に基づいた第2の画像を表示する表示部と、
前記第1の撮像部に対するシャッター動作を行うシャッター部と、
シャッター動作時以外に前記第1の画像を前記表示部に表示させ、シャッター動作時に前記第2の画像を前記表示部に表示させる表示制御部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 前記第2の撮像部は、前記第1の撮像部よりも広角な画角で前記被写体を撮像することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記第2の画像の画角が前記第1の画像の画角と同一となるように、前記第2の画像信号から一部の画像領域の信号を抽出する信号抽出部をさらに備えたことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記信号抽出部は、前記第1の撮像部が備える光学系のフォーカス位置に基づいて、前記第2の画像信号から前記一部の画像領域の信号を抽出する領域を決定することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
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JP2012093779A (ja) * | 2010-03-31 | 2012-05-17 | Fujifilm Corp | 立体撮像装置及び画像補正方法 |
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