JP2010245691A - 複眼撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】視差を小さくすると共に、装置の大きさを小さくすることができる。
【解決手段】基本ユニット１０が２つ重ねて配設され、基本ユニット１０の上には垂直画角撮影用ユニット１１が重ねて配設され、基本ユニット１０の下には制御ユニット１２が重ねて配設される。基本ユニット１０は、２つの撮像手段が１８０度逆向きに設けられている。下側の基本ユニット１０に対して９０度回転させて上側の基本ユニット１０を重ねると、４つの撮像手段が９０度おきに配置される。このように基本ユニット１０を回転させて配置することで、撮影画角を広げることができる。また、基本ユニット１０を縦積みするため、複眼デジタルカメラ１の狭小化を実現すると共に、各撮像手段の主点を接近させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は複眼撮像装置に係り、特に撮影範囲の異なる複数の画像を撮影し、それらを合成することで超広角画像を撮影可能な複眼撮像装置に関する。

特許文献１には、複数の撮影レンズ系を用いてパノラマ撮影が可能な複眼式光学系が記載されている。

しかしながら、特許文献１に示すような複眼式光学系を用いる場合には、それぞれの光学系で撮影された画像をつなぎ合わせるため、画像が重なる箇所、いわゆるオーバーラップ領域を設けるが、このオーバーラップ領域には視差が発生し、この視差が大きくなると、画像合成の障害となり、視差が大きくなるほど合成画像のつながりがなくなるという問題がある。

これを解決するため、特許文献２には、複数のレンズ群の間に間隙を設け、前側レンズ群と後側レンズ群の配置を任意に変え、視差を発生させない点（ＮＰ点）を調整可能な撮像装置が記載されている。これにより、オーバーラップ領域の視差を効率的に抑制することができる。

特開平７−６７０２０号公報 特許第４０５１９４５号

しかしながら、特許文献２に記載の発明においては、光軸を重ね合わせるため、光漏れや干渉が発生するという問題があった。

しかしながら、光漏れや干渉が発生しないようにするためには、図１３に示すように、光軸が重ならないように撮像手段を配置しなければならない。そのため、隣接する撮像手段の主点間の距離が遠くなり（主点を結んだ円が大きくなり）、視差が大きくなってしまうとともに、装置も大型化してしまうという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、視差を小さくすると共に、装置の大きさを小さくすることができる複眼撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の複眼撮像装置は、略多角柱形状又は略円柱形状の基本ユニットであって、側面に露出するように設けられた撮影光学系と、前記撮影光学系により被写体像が結像される撮像素子とを含む撮像手段を少なくとも１つ有する基本ユニットを複数重ねて配設した複眼撮像装置であって、前記複眼撮像装置を上から見たときの前記撮像手段の光軸の向きが異なることを特徴とする。

請求項１に記載の複眼撮像装置によれば、略多角柱形状又は略円柱形状の基本ユニットは、側面に露出するように設けられた撮影光学系と、前記撮影光学系により被写体像が結像される撮像素子とを含む撮像手段を少なくとも１つ有し、装置を上から見たときに撮像手段の光軸の向きが異なるように基本ユニットが重ねて配設される。これにより、各撮像手段により異なる範囲を撮影可能な複眼撮像装置において、主点間の距離を近づけることができる。したがって、視差を減少することができる。また、装置の大きさを小さくすることができる。

請求項２に記載の複眼撮像装置は、請求項１に記載の複眼撮像装置において、各撮像手段の撮影範囲の左右両端近傍の領域の少なくとも１つが他の撮像手段の撮影範囲と重なることを特徴とする。

請求項２に記載の複眼撮像装置によれば、ある撮像手段の撮影範囲の左右両端近傍の領域の少なくとも１つであって、他の撮像手段の撮影範囲と重なる領域、すなわちオーバーラップ領域の視差を減少することができる。そのため、つなぎ目が滑らかな合成画像を生成することができる。

請求項３に記載の複眼撮像装置は、請求項１又は２に記載の複眼撮像装置において、隣接する２本の光軸のなす角度が等しいことを特徴とする。

請求項３に記載の複眼撮像装置によれば、撮像手段を均等に配置することができる。また、オーバーラップ領域がある場合には、オーバーラップ量を均等にすることができる。

請求項４に記載の複眼撮像装置は、請求項１、２又は３に記載の複眼撮像装置において、前記撮像手段の水平画角が、前記複眼撮像装置の水平画角を当該複眼撮像装置に設けられた撮像手段の数で割った角度に、前記撮像手段により撮影された画像の合成に必要な角度であるオーバーラップ画角を加えた角度以上であることを特徴とする。

請求項４に記載の複眼撮像装置によれば、撮像手段の水平画角が、複眼撮像装置の水平画角を撮像手段の数で割った角度に、撮像手段により撮影された画像の合成に必要な角度であるオーバーラップ画角を加えた角度以上である。これにより、必要なオーバーラップ画角を確実に確保することができる。したがって、つなぎ目がより滑らかな合成画像を生成することができる。

請求項５に記載の複眼撮像装置は、請求項１から４のいずれかに記載の複眼撮像装置において、前記基本ユニットと略同形状の垂直画角撮影用ユニットであって、上面に露出するように設けられた撮影光学系と、前記撮影光学系により被写体像が結像される撮像素子とを有する垂直画角撮影手段を備えた垂直画角撮影用ユニットを前記複数の基本ユニットの上に重ねて配設したことを特徴とする。

請求項５に記載の複眼撮像装置によれば、上面に露出するように設けられた撮影光学系と、撮影光学系により被写体像が結像される撮像素子とを有する基本ユニットと略同形状の垂直画角撮影用ユニットを基本ユニットの上に重ねて配設する。これにより、垂直方法の撮影領域を拡大することができる。

請求項６に記載の複眼撮像装置は、請求項１から５のいずれかに記載の複眼撮像装置において、把持部が下向きに突出するように設けられた制御ユニットに前記複数の基本ユニットを重ねて配設したことを特徴とする。

請求項６に記載の複眼撮像装置によれば、把持部が下向きに突出するように設けられた制御ユニットに複数の基本ユニットを重ねて配設する。これにより、撮像手段が手で遮られることなく、超広角画像の撮影時にも画像が手で遮られることがない。

請求項７に記載の複眼撮像装置は、請求項６に記載の複眼撮像装置において、前記制御ユニットは、前記撮像手段により撮像された被写体像を取得する取得手段と、前記取得された被写体像から画像データを生成する画像処理手段と、前記生成された画像データを合成して１枚の画像データを生成する画像合成手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項７に記載の複眼撮像装置によれば、撮像手段により撮像された被写体像を取得し、取得された被写体像から画像データを生成し、画像データを合成して１枚の画像データを生成することができる。

本発明によれば、視差を小さくすると共に、装置の大きさを小さくすることができる。

本発明の第１の実施の形態の複眼デジタルカメラ１の概略図である。 図２（ａ）は、基本ユニット１０の概略を示す正面斜視図であり、図２（ｂ）は基本ユニット１０の内部構成の概略を示す図である。 図２（ａ）は、垂直画角撮影用ユニット１１の概略を示す正面斜視図であり、図２（ｂ）は垂直画角撮影用ユニット１１の内部構成の概略を示す図である。 制御ユニット１２の概略を示す図である。 制御ユニット１２の内部構成の概略を示す図である。 前処理部４５ａの概略を示すブロック図である。 後処理部４５ｂの概略を示すブロック図である。 基本ユニット１０の配置について説明する図である。 基本ユニット１０の配置について説明する図である。 基本ユニット１０の別の実施の形態である基本ユニット１０’を示す図であり、（ａ）は正面斜視図、（ｂ）はブロック図である。 基本ユニット１０の別の実施の形態である基本ユニット１０’’を示す図であり、（ａ）は正面斜視図、（ｂ）はブロック図である。 基本ユニット１０の別の実施の形態を示す図である。 従来例を示す図である。

以下、添付図面に従って本発明に係る複眼撮像装置を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

＜構成について＞
図１は、複眼デジタルカメラ１の概略を示す正面斜視図である。複眼デジタルカメラ１は、パノラマ画像などの２次元画像と、３次元画像とが撮影可能であり、また、動画、静止画、音声の記録再生が可能である。また、動画、静止画どちらにおいても、単視点画像、多視点画像の撮影が可能である。

複眼デジタルカメラ１は、図１に示すように、主として、基本ユニット１０と、垂直画角撮影用ユニット１１と、制御ユニット１２とで構成される。図１においては、基本ユニット１０が２つ重ねて配設され、基本ユニット１０の上には垂直画角撮影用ユニット１１が重ねて配設され、基本ユニット１０の下には制御ユニット１２が重ねて配設される。以下、各ユニットの詳細について説明する。なお、図１における手前側を正面と定義して以下の説明を行う。

（１）基本ユニット１０について
図２（ａ）は、基本ユニット１０の概略を示す正面斜視図であり、図２（ｂ）は基本ユニット１０の内部構成の概略を示す図である。

図２（ａ）に示すように基本ユニット１０の筐体２０は、略多角柱形状（本実施の形態では略直方体）に形成されている。筐体２０の正面及び背面には対物レンズ２１が設けられている。また、筐体２０の上面及び底面には、基本ユニット１０、垂直画角撮影用ユニット１１又は制御ユニット１２と機械的、電気的に接続するためのコネクタ２６が形成される。

図２（ｂ）に示すように、筐体２０の内部には、レンズ光軸Ｌａ、Ｌｂが平行となり、筐体２０の中心点を対象の中心として点対称となるように、２組の撮像手段１０ａ、１０ｂが設けられている。

撮像手段１０ａは、レンズ光軸Ｌａに沿って配列された対物レンズ２１、フォーカスレンズ群２２、絞り（図示せず）、ズームレンズ群２３、および撮像素子２４とで構成される。また、撮像手段１０ｂは、レンズ光軸Ｌｂに沿って配列された対物レンズ２１、フォーカスレンズ群２２、絞り（図示せず）、ズームレンズ群２３、および撮像素子２４とで構成される。撮像手段１０ａ、１０ｂは同一の構成であるため、以下撮像手段１０ａについて説明し、撮像手段１０ｂの説明は省略する。

対物レンズ２１は、筐体２０の正面の左端近傍及び背面の左端近傍（図２（ａ）のように正面から見た場合には右端）に露出して設けられており、レンズ光軸Ｌａ又はＬｂ上に配置されている。

フォーカスレンズ群２２は、レンズ光軸Ｌａ又はＬｂ上に配置されており、ＡＦ（Auto Focus）動作時にレンズ光軸Ｌａ又はＬｂに沿ってＮＥＡＲ側、あるいはＩＮＦ側に移動されて合焦位置を変え、ピント調整を行う。この移動は図示しないレンズ駆動部によって行われる。

絞りは、レンズ光軸Ｌａ又はＬｂ上に配置されており、ＡＥ（Auto Exposure）動作時に開口値（絞り値）を変化させて光束を制限し、露出調整を行う。

ズームレンズ群２３は、レンズ光軸Ｌａ又はＬｂ上に配置されており、操作部４３からのズーム操作に応じて、レンズ光軸Ｌａ又はＬｂに沿ってＮＥＡＲ側（繰り出し側）、あるいはＩＮＦ側（繰り込み側）に移動し、ズーム倍率を変化させる。この移動は図示しないレンズ駆動部によって行われる。レンズ駆動部によるズーム操作は公知の技術なので、詳細な説明は省略する。

撮像素子２４は、レンズ光軸Ｌａ又はＬｂ上に配置されたＣＣＤ型やＣＭＯＳ型のイメージセンサであり、対物レンズ２１、ズームレンズ群２３、絞り、およびフォーカスレンズ群２２によって結像された被写体光を受光し、受光素子に受光量に応じた光電荷を蓄積する。撮像素子２４で蓄積された撮像信号は、インターフェース（Ｉ／Ｆ）２５に出力される。

このように、撮像手段１０ａ及び撮像手段１０ｂの構造を同一とすることにより、撮像手段１０ａ及び撮像手段１０ｂの構造を異なったものとした場合と比べて、撮像手段１０ａ及び撮像手段１０ｂにより撮像された画像サイズを同一のものとするための補正光学系を設ける必要がない。また、各種レンズや反射光学素子の金型を共通化できるために、低コスト化することができる。

次に、撮像手段１０ａ及び撮像手段１０ｂの配置について説明する。

撮像手段１０ａの対物レンズ２１、フォーカスレンズ群２２、絞り（図示せず）、ズームレンズ群２３、および撮像素子２４は、対物レンズ２１の中心を通り、筐体２０の側面に平行な光軸に沿って正面から背面に向けて一列に並ぶように設けられる。すなわち、撮像手段１０ａは、正面から見て筐体２０の左半分に収まるように設けられる。

撮像手段１０ｂの対物レンズ２１、フォーカスレンズ群２２、絞り（図示せず）、ズームレンズ群２３、および撮像素子２４は、対物レンズ２１の中心を通り、筐体２０の側面に平行な光軸に沿って背面から正面に向けて一列に並ぶように設けられる。すなわち、撮像手段１０ｂは、正面から見て筐体２０の右半分に収まるように設けられる。

このように、筐体２０の中心点を対象の中心として点対称となるように２組の撮像手段１０ａ、１０ｂを設けることで、光軸を重ね合わせることなく２個の撮像手段を筐体２０に配設することができる。また、他の構成要素を筐体２０内に設ける必要が無いため、レンズ光軸Ｌａ又はＬｂの距離を近くし、筐体２０を小型化することができる（図１３に示す従来例と比較した場合には、半分以下の大きさにすることができる）。また、画角が１８０度逆になるように２個の撮像手段を配置するため、基本ユニット１０の大きさを抑えたまま、撮影範囲を広げることができる。

（２）垂直画角撮影用ユニット１１について
図３（ａ）は、垂直画角撮影用ユニット１１の概略を示す正面斜視図であり、図３（ｂ）は垂直画角撮影用ユニット１１の内部構成の概略を示す図である。

図３（ａ）に示すように、垂直画角撮影用ユニット１１の筐体３０は、基本ユニット１０と略同形状に形成されている。筐体３０の上面の略中央には対物レンズ３１が設けられている。また、筐体３０の底面には、基本ユニット１０と機械的、電気的に接続するためのコネクタ２６が形成される。

撮像手段１１ａは、レンズ光軸Ｌｃに沿って配列された対物レンズ３１、フォーカスレンズ群３２、プリズム３３、絞り（図示せず）、ズームレンズ群３４、および撮像素子３５とで構成される。

対物レンズ３１は、筐体３０の上面に露出して設けられており、レンズ光軸Ｌｃ上に配置されている。

フォーカスレンズ群３２は、レンズ光軸Ｌｃ上に配置されており、ＡＦ（Auto Focus）動作時にレンズ光軸Ｌｃに沿ってＮＥＡＲ側、あるいはＩＮＦ側に移動されて合焦位置を変え、ピント調整を行う。この移動は図示しないレンズ駆動部によって行われる。

プリズム３３は、レンズ光軸Ｌｃを約９０°屈曲する。

絞りは、レンズ光軸Ｌｃ上に配置されており、ＡＥ（Auto Exposure）動作時に開口値（絞り値）を変化させて光束を制限し、露出調整を行う。

ズームレンズ群３４は、レンズ光軸Ｌｃ上に配置されており、操作部４３からのズーム操作に応じて、レンズ光軸Ｌｃに沿ってＮＥＡＲ側（繰り出し側）、あるいはＩＮＦ側（繰り込み側）に移動し、ズーム倍率を変化させる。この移動は図示しないレンズ駆動部によって行われる。レンズ駆動部によるズーム操作は公知の技術なので、詳細な説明は省略する。

撮像素子３５は、レンズ光軸Ｌｃ上に配置されたＣＣＤ型やＣＭＯＳ型のイメージセンサであり、対物レンズ３１、ズームレンズ群３４、プリズム３３、絞り、およびフォーカスレンズ群３２によって結像された被写体光を受光し、受光素子に受光量に応じた光電荷を蓄積する。撮像素子３５で蓄積された撮像信号は、図示しないインターフェース（Ｉ／Ｆ）に出力される。

これにより、天頂部が撮影可能となり、垂直方向の撮影画角を拡大することができる。

（３）制御ユニット１２について
図４は、制御ユニット１２の概略を示す正面斜視図である。図４に示すように、制御ユニット１２の筐体４０は、基本ユニット１０と略同形状に形成されている。筐体４０の底面には、基本ユニット１０と機械的、電気的に接続するためのコネクタ２６が形成される。また、筐体４０の底面には、複眼デジタルカメラ１を把持するための把持部４１が形成される。筐体４０の側面のうちの１つは開閉自在に形成され、この側面が開いた場合には、側面の内側に形成された表示部４２及び操作部４３が露出される。

把持部４１は、略円柱形の部材であり、筐体４０の底面略中央部に固着される。これにより、撮像手段１０ａ、１０ｂ等を手で遮ることなく複眼デジタルカメラ１を把持することができる。したがって、超広角画像が手で遮られることがない。

表示部４２は、液晶や有機ＥＬ等の二次元と三次元の両方が表示可能な表示素子により構成される。表示部４２は、画像撮影時には電子ビューファインダとして使用され、画像再生時には撮影によって得られた画像データの立体表示を行う。なお、表示部４２は、４：３や１６：９の一般的なアスペクト比の表示素子に限らず、様々なアスペクト比の表示素子で構成してもよい。また、複数の表示素子を連結して１つの表示部としても良い。

操作部４３は、主として、ズームボタン４３ａと、ＭＥＮＵ／ＯＫボタン４３ｂと、レリーズスイッチ４３ｃと、十字ボタン４３ｄとで構成される。

ズームボタン４３ａは、撮像手段１０ａ、１０ｂ、１１ａのズーム操作に用いられ、望遠側へのズームを指示するズームテレボタンと、広角側へのズームを指示するズームワイドボタンとで構成されている。

ＭＥＮＵ／ＯＫボタン４３ｂは、メニュー画面の呼び出し（ＭＥＮＵ機能）に用いられるとともに、選択内容の確定、処理の実行指示等（ＯＫ機能）に用いられ、複眼デジタルカメラ１の設定状態に応じて割り当てられる機能が切り替えられる。メニュー画面では、たとえば露出値、色合い、ＩＳＯ感度、記録画素数などの画質調整やセルフタイマの設定、測光方式の切り替え、デジタルズームを使用するか否か、複眼デジタルカメラ１の動作モード（例えば、再生モード、撮影モード）の設定、オート撮影やマニュアル撮影等の撮影モードの設定など、複眼デジタルカメラ１が持つ全ての調整項目の設定が行われる。複眼デジタルカメラ１は、このメニュー画面で設定された条件に応じて動作する。

レリーズスイッチ４３ｃは、いわゆる「半押し」と「全押し」とからなる二段ストローク式のスイッチで構成されている。複眼デジタルカメラ１は、静止画撮影時（例えば、モードダイヤル７２で静止画撮影モード選択時、又はメニューから静止画撮影モード選択時）、このレリーズスイッチ４３ｃを半押しすると撮影準備処理、すなわち、ＡＥ（Automatic Exposure：自動露出）、ＡＦ（Auto Focus：自動焦点合わせ）、ＡＷＢ（Automatic White Balance：自動ホワイトバランス）の各処理を行い、全押しすると、画像の撮影・記録処理を行う。また、動画撮影時（例えば、モードダイヤル７２で動画撮影モード選択時、又はメニューから動画撮影モード選択時）、このレリーズスイッチ４３ｃを全押すると、動画の撮影を開始し、再度全押しすると、撮影を終了する。なお、設定により、レリーズスイッチ４３ｃを全押ししている間、動画の撮影を行い、全押しを解除すると、撮影を終了するようにすることもできる。なお、静止画撮影専用のシャッタボタン及び動画撮影専用のシャッタボタンを設けるようにしてもよい。

十字ボタン４３ｄは、各種のメニューの設定や選択あるいはズームを行うためのボタンであり、上下左右４方向に押圧操作可能に設けられており、各方向のボタンには、カメラの設定状態に応じた機能が割り当てられる。たとえば、撮影時には、左ボタンにマクロ機能のＯＮ／ＯＦＦを切り替える機能が割り当てられ、右ボタンにストロボモードを切り替える機能が割り当てられる。また、上ボタンに表示部４２の明るさを替える機能が割り当てられ、下ボタンにセルフタイマのＯＮ／ＯＦＦを切り替える機能が割り当てられる。また、再生時には、右ボタンにコマ送りの機能が割り当てられ、左ボタンにコマ戻しの機能が割り当てられる。また、上ボタンに表示部４２の明るさを替える機能が割り当てられ、下ボタンに再生中の画像を削除する機能が割り当てられる。また、各種設定時には、表示部４２に表示されたカーソルを各ボタンの方向に移動させる機能が割り当てられる。

図５は制御ユニット１２の内部構成の概略を示す図である。制御ユニット１２は、主として、表示部４２と、操作部４３と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）４４と、制御部４５とで構成される。

インターフェース（Ｉ／Ｆ）４４は、基本ユニット１０のＩ／Ｆ２５、垂直画角撮影用ユニット１１のＩ／Ｆ２７等を介して、撮像素子２４、３５で取得された撮像信号を取得する。

制御部４５は、主として、図６に示すような前処理部４５ａと、図７に示すような後処理部４５ｂとで構成される。

まず、前処理部４５ａについて説明する。前処理部４５ａは、図６に示すように、信号処理部５１と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）５２と、撮像素子２４、３５のシャッタースピードなどを制御する撮像素子駆動回路５３とで構成される。

信号処理部５１は、主としてＣＤＳ／ＶＧＡ５１ａと、Ａ／Ｄ変換器５１ｂと、デジタル信号処理部５１ｃとで構成される。本実施の形態では、基本ユニット１０が２つ、垂直画角撮影用ユニット１１が１つ設けられており、撮像手段は全部で５つであるため、信号処理部５１は５つ設けられる。

ＣＤＳ／ＡＭＰ５１ａは、撮像素子１１２から出力された画像信号に対して相関二重サンプリング処理（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、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）を行い、増幅してＲ、Ｇ、Ｂのアナログの画像信号を生成する。

Ａ／Ｄ変換器５１ｂは、入力された画像データをアナログからデジタルに変換する。

デジタル信号処理部５１ｃは、オフセット補正やキズ補正、シェーディング補正などの各種画像処理を、Ａ／Ｄ変換器５１ｂから入力された画像データに施す。デジタル信号処理部５１ｃの演算結果は後処理部５４ｂへ出力される。

ＴＧ５２は、後処理部４５ｂのＣＰＵ５４の演算結果を受けて制御信号を生成し、生成した制御信号を信号処理部５１及び撮像素子駆動回路５３に出力する。

撮像素子駆動回路５３は、撮像素子２４、３５にそれぞれ接続され、ＴＧ５２から入力されるタイミング信号（クロックパルス）により、撮像素子２４、３５の光電荷蓄積・転送動作を制御すると共に、電子シャッター速度（光電荷蓄積時間）を決定する。撮像素子２４、３５は、動画撮影モード時には、１画面分の画像信号を所定周期ごとに取得する。

後処理部４５ｂは、図７に示すように、主として、ＣＰＵ５４と、メモリ５５と、信号処理部５６と、圧縮伸長処理部５７と、メディアＩ／Ｆ５８と、記録メディア５９とで構成される。

ＣＰＵ５４は、複眼デジタルカメラ１の全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ５４は、デジタル信号処理部５１ｃから出力された画像データを一時的に格納する記憶領域を有する。ＣＰＵ５４は、画像データのＹＣ信号を、所定方式の映像信号（例えば、ＮＴＳＣ方式のカラー複合映像信号）に変換した上で表示部４２に出力する。

メモリ５５は、各種制御用のプログラムや設定情報などを格納している。ＣＰＵ５４は、このプログラムや設定情報に基づいて各種処理を実行する。

信号処理部５６は、主として、露出演算部、同期信号生成部、ＹＣ処理部、画像合成処理部により構成される。

露出演算部は、レリーズスイッチ４３ｃの半押し状態が検出されると、撮像素子２４から測距データを得、得られた測距データに基づいて絞り等を算出する。算出された結果はＣＰＵ５４に出力され、ＣＰＵ５４はこの値に基づいてＴＧ５２等を制御する。

同期信号生成部は、処理を同時化する信号を生成する。

ＹＣ処理部は、ＣＰＵ５４の一次記憶領域に記憶された画像データを輝度信号（Ｙ信号）及び色差信号（Ｃr,Ｃb 信号）に変換するとともに、ガンマ調整等の所定の処理を施し、最終的な画像信号に加工する。

画像合成処理部は、撮像素子２４（必要に応じて撮像素子３５も追加する）で撮影された画像データを合成し、１枚の超広角画像（本実施の形態では、全方位画像）を生成する。

圧縮伸長処理部５７は、それぞれメモリ５５に記憶された画像データに対して、静止画ではＪＰＥＧ、動画ではＭＰＥＧ２、ＭＰＥＧ４、Ｈ．２６４方式等の所定の圧縮形式に従って圧縮処理を施す。

メディアＩ／Ｆ５８は、圧縮伸張処理手段３６ａ、３６ｂによって圧縮処理された各画像データを、メディアＩ／Ｆ５８経由で接続された記録メディア５９やその他の記録メディアに記録させる。

記録メディア５９は、複眼デジタルカメラ１に着脱自在なｘＤピクチャカード（登録商標）、スマートメディア（登録商標）に代表される半導体メモリカード、可搬型小型ハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等、種々の記録媒体である。

また、複眼デジタルカメラ１には、電源電池が着脱可能に設けられている。電源電池は、充電可能な二次電池、例えばニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池で構成される。電源電池として、使い切り型の一次電池、例えばリチウム電池、アルカリ電池で構成してもよい。電源電池は筐体４０にも受けられた図示しない電池収納室に装填され、図示しない電源スイッチが操作され電源がＯＮされると、複眼デジタルカメラ１の各手段と電気的に接続される。

次に、基本ユニット１０の配置方法について説明する。図８は、複眼デジタルカメラ１の基本ユニット１０を２つ重ねた部分を上から見た図であり、下側が正面である。図９は、複眼デジタルカメラ１の基本ユニット１０を２つ重ねた部分を横から見た図であり、右側が正面である。

基本ユニット１０は、２つの撮像手段１０ａ、１０ｂが１８０度逆向きに設けられている。したがって、下側の基本ユニット１０に対して９０度回転（本実施の形態では９０度半時計回りに回転させている）させて上側の基本ユニット１０を重ねると、４つの撮像手段が９０度おきに配置される。このように基本ユニット１０を回転させて配置することで、撮影画角を広げることができる。

また、基本ユニット１０を縦積みするため、複眼デジタルカメラ１の狭小化を実現すると共に、各撮像手段の主点を従来例（図１３参照）よりも接近させることができる。主点を連結した円の直径で比較すると、本実施の形態である図８に示す円の直径は、従来例である図１３の直径の半分以下とすることができる。そのため、装置の大きさを小型化することができる。

図８には、各撮像手段の撮影範囲を示している。画像を合成するためには、隣接する撮像手段の撮影範囲の左右両端近傍の領域（本実施の形態では、左右両端近傍の領域両方であるが、複眼デジタルカメラの撮影範囲によってはどちらか一方の場合もありうる）が互いに重なる（オーバーラップする）必要がある。この画像合成に必要なオーバーラップ領域の角度がオーバーラップ画角であり、オーバーラップ画角は予め指定される。オーバーラップ画角が確保できているかどうかは、数式１により判定することができる。
[数１]
複眼デジタルカメラの水平画角／撮像手段の総数＋オーバーラップする必要のある所定の角度≦各撮像手段の水平画角
複眼デジタルカメラの水平画角とは、複眼デジタルカメラの撮影範囲の水平方向の画角であり、本実施の形態では３６０度である。また、各撮像手段の水平画角とは、主点と撮影範囲の水平方向の両端を結んだ角度であり、本実施の形態では１３５度である。

オーバーラップ画角が２０度必要であるとすると、撮影したい水平画角／撮像手段の総数＋オーバーラップする必要のある所定の角度は、３６０度／４個＋２０度＝１１０度となり、１３５度以下である。したがって、本実施の形態では、数式１を満足するため、予め指定されている画像合成に必要なオーバーラップ画角が確保できている。このように、適切な角度で基本ユニットを配置することで、撮像手段間の視差を小さくし、良好な合成画像を得ることができる。また、必要なオーバーラップ画角を確実に確保することができるため、つなぎ目がより滑らかな合成画像を生成することができる。

なお、本実施の形態では基本ユニットを縦積みしているため、図９に示すように縦方向（高さ方向）の主点のズレが生じる。しかしながら、このズレが４〜５ｃｍ程度である場合には、画像合成に与える影響は小さく、撮像手段間の視差を小さくすることによる効果のほうが大きい。

＜作用について＞
上記のように構成された複眼デジタルカメラ１の作用（撮影、記録動作及び再生動作）について説明する。

この複眼デジタルカメラ１において、電源ボタンがＯＮ操作されると、ＣＰＵ５４はこれを検出し、カメラ内電源をＯＮにし、撮影モードで撮影スタンバイ状態にする。

対物レンズ２１、３１より入った被写体光は、それぞれズームレンズ群２３、３４及びフォーカスレンズ群２２、３２により倍率及びピントが調節され、撮像素子２４、３５にそれぞれ結像される。

ＣＰＵ５４は、所定の撮像手段で取得された画像信号のみを信号処理部５１で連続的に処理させ、ライブビュー画像用の画像データを生成する。そして、ＣＰＵ５４は、生成された画像データを順次表示用の信号形式に変換して、表示部４２に出力する。本実施の形態では、正面の被写体像を撮像する撮影手段（下側の基本ユニット１０の撮像手段１０ａ）で撮影された画像から生成されたライブビュー画像を表示部４２に出力する。これにより、撮像素子２４で捉えた画像が表示部４２にスルー表示される。

ユーザ（撮影者）は、表示部４２に表示されるライブビュー画像を見ながらフレーミングしたり、撮影したい被写体を確認したり、撮影後の画像を確認したり、撮影条件を設定したりする。

上記撮影スタンバイ状態時にレリーズスイッチ４３ｃが半押しされると、ＣＰＵ５４にＳ１ＯＮ信号が入力される。ＣＰＵ５４はこれを検知し、ＡＥ測光、ＡＦ制御を行う。ＡＥ測光時には、撮像素子２４、３５を介して取り込まれる画像信号の積算値等に基づいて被写体の明るさを測光する。この測光した値（測光値）は、本撮影時における絞り値、及びシャッター速度の決定に使用される。

また、ＣＰＵ５４は、撮像素子２４、３５を介して取り込まれた画像信号から信号処理部５１で生成された画像データをＣＰＵ５４内部のメモリ領域に一時的に記憶し、この画像データの各々からＡＦ評価値およびＡＥ評価値を算出する。

ＡＦ評価値は、各画像データの全領域または所定領域（例えば中央部）について輝度値の高周波成分を積算することにより算出され、画像の鮮鋭度を表す。輝度値の高周波成分とは、隣接する画素間の輝度差（コントラスト）を所定領域内について足し合わせたものである。ＣＰＵ５４は、ＣＰＵ５４がフォーカスレンズ群２２、３２を制御してそれぞれ所定方向に移動させながら、順次に得られる画像データの各々から算出されたＡＦ評価値の最大値を求めることにより、ＡＦ動作（コントラストＡＦ）を行う。ＡＥ評価値は、各画像データの全領域または所定領域（例えば中央部）について輝度値を積算することにより算出され、画像の明るさを表す。ＡＦ評価値およびＡＥ評価値は、後述する撮影処理時に実行されるＡＦ動作およびＡＥ動作においてそれぞれ使用される。

レリーズスイッチ４３ｃが全押しされると、ＣＰＵ５４にＳ２ＯＮ信号が入力される。ＣＰＵ５４は、このＳ２ＯＮ信号に応動して、撮影、記録処理を実行する。

まず、ＣＰＵ５４は、前記測光値に基づいて決定した絞り値に基づいて各撮像手段の絞りを駆動するとともに、前記測光値に基づいて決定したシャッター速度になるように撮像素子２４、３５での電荷蓄積時間（いわゆる電子シャッター）を制御する。

被写体光は、対物レンズ２１、フォーカスレンズ群２２、絞り、およびズームレンズ群２３を介して撮像素子２４の受光面に入射する。また、対物レンズ３１、フォーカスレンズ群３２、プリズム３３、絞り、およびズームレンズ群３４を介して撮像素子３５の受光面に入射する。

撮像素子２４、３５の受光面に同時に入射した光は、その受光面に配列された各フォトダイオードによって入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１８ａから加えられるタイミング信号に従って読み出され、電圧信号（画像信号）として撮像素子２４、３５から順次出力され、信号処理部５１に入力される。

信号処理部５１は、各々の電圧信号に対して各種画像処理を施すことにより電圧信号をデジタルのＲ、Ｇ、Ｂの画像信号を生成し、ＹＣ処理部は、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号を輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂ（ＹＣ信号）に変換する。ＹＣ処理部で処理されたＹＣ信号は、それぞれＣＰＵ５４のメモリ領域に蓄えられる。

画像合成処理部は、ＣＰＵ５４のメモリ領域に蓄えられた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超広角画像を生成し、これをＣＰＵ５４のメモリ領域に蓄える。

上記のようにしてＣＰＵ５４のメモリ領域に蓄えられた各画像データ及び合成された超広角画像の画像データは、圧縮伸張処理手段３６ａ、３６ｂによって圧縮され、所定のフォーマットの画像ファイルとして、メディアＩ／Ｆ５８を介して記録メディア５９に記録される。本例の複眼デジタルカメラ１の場合、静止画の２次元画像のデータは、Ｅｘｉｆ規格に従った画像ファイルとして記録メディア５９に格納される。Ｅｘｉｆファイルは、主画像のデータを格納する領域と、縮小画像（サムネイル画像）のデータを格納する領域とを有している。撮影によって取得された主画像のデータから画素の間引き処理その他の必要なデータ処理を経て、規定サイズ（例えば、１６０×１２０又は８０×６０ピクセルなど）のサムネイル画像が生成される。こうして生成されたサムネイル画像は、主画像とともにＥｘｉｆファイル内に書き込まれる。また、Ｅｘｉｆファイルには、撮影日時、撮影条件、顔検出情報等のタグ情報が付属されている。動画のデータは、ＭＰＥＧ２、ＭＰＥＧ４、Ｈ．２６４方式等の所定の圧縮形式に従って圧縮処理が施されて記録メディア５９に格納される。

このようにして記録メディア５９に記録された画像データは、複眼デジタルカメラ１のモードを再生モードに設定することにより、表示部４２に再生表示される。再生モードへの移行は、電源ボタンを押下することにより行われる。

再生モードが選択されると、記録メディア５９に記録されている最終コマの画像ファイルがメディアＩ／Ｆ５８を介して読み出される。この読み出された画像ファイルの圧縮データは、圧縮伸張処理手段３６ａ、３６ｂを介して非圧縮のＹＣ信号に伸長される。

伸長されたＹＣ信号は、バッファメモリ３２ａ、３２ｂ（又は図示しないＶＲＡＭ）に保持され、ＣＰＵ５４によって表示用の信号形式に変換されて表示部４２に出力される。これにより、表示部４２には記録メディア５９に記録されている最終コマの画像が表示される。

その後、順コマ送りスイッチ（十字ボタン４３ｄの右キー）が押されると、順方向にコマ送りされ、逆コマ送りスイッチ（十字ボタン４３ｄの左キー）が押されると、逆方向にコマ送りされる。そして、コマ送りされたコマ位置の画像ファイルが記録メディア５９から読み出され、上記と同様にして画像が表示部４２に再生される。

なお、表示部４２に超広角画像が再生された場合には、十字ボタン４３ｄを操作することにより、超広角画像を上下左右方向にスクロール表示することができる。超広角画像を上下左右方向にスクロールする方法は、十字ボタン４３ｄによる操作に限定されず、表示部４２の前面に重ねて設けられたタッチパネル（図示せず）、ホイールデバイス（図示せず）などの操作によっても可能である。

表示部４２に再生表示された画像を確認しながら、必要に応じて、記録メディア５９に記録された画像を消去することができる。画像の消去は、画像が表示部４２に再生表示された状態でメニュー／ＯＫボタン７５が操作されることによって行われる。

以上のように、複眼デジタルカメラ１は画像の撮影、記録及び再生を行う。上記説明は、静止画を撮影する場合について説明したが、動画の場合も同様である。動画、静止画の撮影は、個々のレリーズボタンにより制御される。また、動画、静止画のモードセレクトＳＷやメニューにより、動画、静止画の切り替えを行うようにしてもよい。

本実施の形態によれば、主点間の距離を近づけることができるため、視差を減少し、つなぎ目が滑らかな合成画像を生成することができる。また、装置の大きさを小さくすることができる。

なお、本実施の形態では、基本ユニット１０に２個の撮像手段１０ａ、１０ｂを設けたが、基本ユニットに設ける撮像手段の数は２つに限らない。例えば、図１０に示すように、撮像手段１０ａのみを設けた基本ユニット１０’を用いるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、略直方体の基本ユニット１０を用いたが、基本ユニットの形態はこれに限らない。例えば、その他の略多角柱形状である略三角柱形状、略六角柱形状等の基本ユニットを用いるようにしてもよい。また、図１１に示すように、略円柱形上の基本ユニット１０’’を用いるようにしてもよい。

本実施の形態では、略直方体の基本ユニット１０を用いたため、９０度ずらして基本ユニットを重ねた（１８０度も可能である）が、基本ユニットを重ねるときのずらす角度は９０度に限定されない。略直方体の基本ユニット１０を用いる場合には、９０度又は１８０度でずらすことが可能であるし、略略三角柱形の基本ユニットを用いる場合には６０度でずらすことが可能である。また、略円柱形上の基本ユニット１０’’を用いる場合には、図１２に示すように、ずらす角度を自由に設定することができる。

また、本実施の形態では、基本ユニット１０に２個の撮像手段１０ａ、１０ｂを１８０度反対に設けたが、基本ユニットに複数の撮像手段を設ける場合における撮像手段の配置はこれに限らない。撮像手段は、プリズム等で光軸を曲げることにより４５度、９０度など様々な角度で撮像手段を配置することができる。

また、本実施の形態では、各撮像手段で撮影された画像と、画像合成手段により合成された画像の両方を記録メディア５９に記録したが、どちらか一方のみを保存するようにしても良い。

また、本実施の形態では、基本ユニット１０の上に垂直画角撮影用ユニット１１を重ねたが、垂直画角撮影用ユニット１１は必須ではない。また、基本ユニット１０の下に制御ユニット１２を重ねたが、基本ユニット１０の下に制御ユニットを重ねず、制御ユニットから無線を用いて遠隔操作等することにより撮影を行うようにしてもよい。

また、本実施の形態では、基本ユニット１０を２個重ねたが、３６０度の撮影範囲を４個の撮像手段でカバーするために、１つの撮像手段を備えた基本ユニットを４個重ねるようにしても良い。

また、本実施の形態では、３６０度の撮影範囲を４個の撮像手段でカバーするため、差水平画角が１３５度の撮像手段、すなわち魚眼レンズを用いた撮像手段を用いたが、撮影範囲は３６０度に限定されるものではないし、撮像手段に魚眼レンズを用いる場合に限定されるものではない。

１０：基本ユニット、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ：撮像手段、１１：垂直画角撮影用ユニット、１２：制御ユニット、２１，３１：対物レンズ、２２、３２フォーカスレンズ群、２３、３４：ズームレンズ群、２４、３５：撮像素子、２５、４４：インターフェース（Ｉ／Ｆ）、２６：コネクタ、３３：プリズム、２０、３０、４０：筐体、４１：把持部、４２：表示部、４３：操作部、４３ａ：ズームボタン、４３ｂ：ＭＥＮＵ／ＯＫボタン、４３ｃ：レリーズスイッチ、４３ｄ：十字ボタン、４５：制御部、４５ａ：前処理部、４５ｂ：後処理部

Claims (7)

1. 略多角柱形状又は略円柱形状の基本ユニットであって、側面に露出するように設けられた撮影光学系と、前記撮影光学系により被写体像が結像される撮像素子とを含む撮像手段を少なくとも１つ有する基本ユニットを複数重ねて配設した複眼撮像装置であって、前記複眼撮像装置を上から見たときの前記撮像手段の光軸の向きが互いに異なることを特徴とする複眼撮像装置。
2. 各撮像手段の撮影範囲の左右両端近傍の領域の少なくとも１つが他の撮像手段の撮影範囲と重なることを特徴とする請求項１に記載の複眼撮像装置。
3. 隣接する２本の光軸のなす角度が等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の複眼撮像装置。
4. 前記撮像手段の水平画角が、前記複眼撮像装置の水平画角を当該複眼撮像装置に設けられた撮像手段の数で割った角度に、前記撮像手段により撮影された画像の合成に必要な角度であるオーバーラップ画角を加えた角度以上であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の複眼撮像装置。
5. 前記基本ユニットと略同形状の垂直画角撮影用ユニットであって、上面に露出するように設けられた撮影光学系と、前記撮影光学系により被写体像が結像される撮像素子とを有する垂直画角撮影手段を備えた垂直画角撮影用ユニットを前記複数の基本ユニットの上に重ねて配設したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の複眼撮像装置。
6. 把持部が下向きに突出するように設けられた制御ユニットに前記複数の基本ユニットを重ねて配設したことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の複眼撮像装置。
7. 前記制御ユニットは、前記撮像手段により撮像された被写体像を取得する取得手段と、前記取得された被写体像から画像データを生成する画像処理手段と、前記生成された画像データを合成して１枚の画像データを生成する画像合成手段と、を備えたことを特徴とする請求項６に記載の複眼撮像装置。

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