JP3335413B2 - 電子カメラ - Google Patents
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Landscapes
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
して撮影し、それら画像を再構成する広範囲撮影に好適
な電子カメラに関する。
列されたCCD等の固体撮像素子を利用した電子カメラ
がある。このような撮像素子は、光センサを形成する製
造技術上の問題や歩留まりの低下等により、光センサを
並べる数には限界があった。そのため、広範囲の画像を
得るために、例えば特開昭63−191483号公報に
記載されるように、光学系の制御により、撮像素子面に
投影される撮影範囲を切換えて、被写体像を分割して撮
影し、その後に画像を再構成することによって広範囲を
高い分解能で撮影する技術が提案されている。
カメラにより被写体像を分割撮影した画像の再構成にお
いて、分割撮影される各画像が隣接部分で連続して繋が
るように撮影するためには光学系の制御を非常に高い精
度で行う必要があり、そのために光学系の制御装置が複
雑になったり、高コストになる等の問題があった。
ると、そのカメラを移動させると各画像の撮影範囲がず
れ、正確に繋がらない場合があり、三脚等でカメラを固
定して撮影する必要があるという問題もあった。
をそれらの相関をもとに最も適切に画像が繋がる位置に
移動して画像を再構成する電子カメラを提供することを
目的とする。
するために、被写体像を光電変換して画像を生成する撮
像素子からなる撮像手段と、前記撮像手段により取り込
まれた画像を記憶する第1の画像記憶手段と、予め基準
画像を記憶する第2の画像記憶手段と、前記第1の画像
記憶手段及び第2の画像記憶手段から読出された画像か
ら相関性の高いエリアを選し、これらのエリア間の相関
を算出して、比較することにより、動きベクトルを検出
する動きベクトル検出手段と、前記動きベクトル検出手
段からの動きベクトルに基づき、第1の画像記憶手段か
らの画像を移動して記憶する第3の画像記憶手段とを備
え、前記被写体像を分割して順次取り込んだ複数の画像
間の相関を算出し比較することにより、現画像を前画像
の適切に接続する位置に順次移動し、記憶することによ
って画像の再構成を行なう電子カメラを提供する。ま
た、撮像される被写体の上下に相関性の高い補助的被写
体を配置し、これらの被写体像及び補助的被写体像を光
電変換して画像を生成する撮像素子からなる撮像手段
と、前記撮像手段により取り込まれた画像を記憶する第
1の画像記憶手段と、予め基準画像を記憶する第2の画
像記憶手段と、前記第1の画像記憶手段及び第2の画像
記憶手段から読出された前記画像と前記基準画像間の相
関を算出し比較することにより、動きベクトルを検出す
る動きベクトル検出手段と、前記動きベクトル検出手段
からの動きベクトルに基づき、第1の画像記憶手段から
の画像を移動して記憶する第3の画像記憶手段とを備
え、前記被写体像を分割して順次取り込んだ複数の画像
間の相関を、前記補助的被写体像を利用しつつ算出して
比較することにより、現画像を前画像の適切に接続する
位置に順次移動し、記憶することによって前記被写体像
の再構成を行なう電子カメラを提供する。
に説明する。
の電子カメラの構成を示し説明する。この電子カメラ
は、大別すると被写体の撮影を行なう撮影部Aと、所定
メモリに撮影画像の記憶を行なう記録部Bとで構成さ
れ、前記撮影部Aと記録部Bとの間を画像信号が光信号
により空中伝送されるものである。
影レンズ系2及び鏡3aを介して、CCD等からなる撮
像素子4上に結像される。前記鏡3aの一端には回転軸
3bが設けられ、図示されない回転駆動装置より、この
軸を中心にして回転する。そして撮影の際には、被写体
像の取込みが間欠的に複数回行なわれる。この期間中、
前記鏡3aが回転しており、撮影範囲が被写体上を移動
して、図3及び図4に示すように広い範囲が撮影され
る。
れる画像の範囲は、前画像の一部に現画像の一部が重な
るように、撮影の時間間隔と鏡3aの位置を制御する。
撮影範囲の調節を手動で行うことによって、前記回転機
構部をなくした構成も可能である。
信号は、A/Dコンバータ5でディジタル化される。こ
の実施例では、画像データを空中伝送するため、情報量
を少なくする必要があり、続く2値化回路6によって画
像信号を2値化し、さらにデータ圧縮回路7によりデー
タ圧縮を行う。この画像信号の2値化には、公知の2値
化手法を用いることができるが、特に「電子通信学会誌
90/8 Vo1.J 73-D-IINo.8 :馬場口 登他3名」にお
いて提案された新しい2値化手法を用いれば良好な画質
を得ることができる。
録部Bへ伝送するデータ量を大幅に減らすことができ、
伝送にかかる時間を短縮することができる。しかし外光
の影響などによって、伝送エラーが発生する恐れがある
ため、圧縮された画像データには、リードソロモン法等
の手法を用いて、エラー訂正用符号付加回路8により、
エラー訂正用の符号が付加され、変調回路9により、伝
送用に変調される。ここで、変調された画像信号は、L
EDドライバ10に送られ、LED11によって、光と
して送信される。
録部Bの受光ダイオード13によって再び電気信号に変
換され、復調回路14で復調される。
回路15により、前述したエラー訂正用符号を参照して
訂正し、圧縮データ復号回路16により圧縮されていた
データを復号する。ここで復号された画像データは、フ
レームメモリA17に一時的に記憶される。
間欠的に複数回の撮影を行っているため、その間の手ぶ
れ等の影響があり各回の撮影による画像を単純に繋げて
も高品質な画像を再構成することはできない。そこで、
ぶれ補正回路18を用いて、画像のぶれを補正し、フレ
ームメモリB19に改めて記憶される。前記ぶれ補正回
路18の詳細については後述する。
像)の画像データだけは、ぶれ補正されず、前記フレー
ムメモリB19の端に詰めて記憶される。第2フレーム
以降の画像データは、ぶれ補正回路18により、前記フ
レームメモリB19に記憶された第1フレームの画像と
画像がつながる位置に移動されて記憶される。
各回の撮影の画像信号の平均値を記録するようにすれ
ば、ノイズの低減された高品質の画像を得ることができ
る。
像は、例えば、D/A変換コンバータ20により、アナ
ログ変換してCRTモニタ21に表示する、またはプリ
ンタ22に送ってハードコピーを作る等の利用が考えら
れる。また、画像データと共に撮影部から撮影状況に関
する情報も伝送するようにし、それらをファイリング装
置23に入力することによって撮影画像のデータベース
を構築することもできる。
的な構成を示し説明する。ここでは、第Nフレームの画
像のぶれ補正することを例とする。
部から構成される。一方は隣接する2つの画像から像の
移動量を求める移動量計算部18aであり、他方は隣接
画像の一方を平行、回転移動することによって、もうひ
とつの画像を正確につながる位置に変換する画像移動部
18bである。
がら被写体上を移動し順次撮影を行っていく。撮影され
た画像を連続して見ると、像は移動していくように見え
るため隣接する2画像間のずれは動きベクトルで表すこ
とができる。ぶれにより回転成分を含んでいるため一般
に動きベクトルは画像上の各位置でそれぞれ異なる値と
なる。
る。
像で同一の被写体が写ってる範囲の中の異なる複数の部
分で動きベクトルを求めることで画像の平行移動量と回
転移動量を求める。これらの情報を用いて、前記画像変
換部18bが隣接する2画像の相対的な位置を補正し、
2画像を正確につなげることができる。
た第(N−1)フレームの画像データの一部を基準画像
として基準画像メモリ32に記憶する。この画像の大き
さは任意であるが、ここでは16画素×16画素とす
る。
ムの画像との位置関係を調べるには両画像間の相関を使
う。すなわち、第(N−1)フレームの画像の一部であ
る基準画像(基準画像メモリに保持されている)と第N
フレームの画像の一部から取り出した比較画像の相関を
調べる。ここで前記比較画像は、基準画像を第(N−
1)フレーム内から取り出した位置に対応する第Nフレ
ーム画像内の位置から取り出し、その大きさは基準画像
よりも大きいものとする。
基準画像の位置を変化させながら、各位置での両画像間
の相関を求める。前記相関は、重ねた両画像の対応する
画素同士の画素信号の差の絶対値を、基準画像の全ての
画素について合計して求められる。
させて、各位置での相関を求めて、相関の計算値が最も
小さくなる両画像の相対位置を見つける。この相対位置
をベクトルと見なしたものが両画像間における動きベク
トルとなる。
変化させるのは、重ね合わせ位置制御回路40が制御
し、基準画像の全画素に対応する差分の絶対値の合計の
計算の制御を合計制御回路41が行なっている。
る信号と、前記合計制御回路41の出力する信号が、画
素位置計算回路33に入力され、前記フレームメモリA
17に記憶されている第Nフレームの1画素を指定し、
差分計算回路34の一方の入力端に入力する。
号によって、前記基準画像メモリ32に記憶されている
第(N−1)フレームの画像の1画素が指定され、差分
計算回路34の他方の入力端に入力される。
算回路35により、絶対値が計算される。さらに前記合
計制御回路41の制御により、前記基準画像メモリ32
の16×16画素に対する256回分の絶対値が合計用
メモリ37に合計される。この合計値が、この重ね合わ
せ位置における第(N−1)フレームと第Nフレームと
の相関を表す信号と成る。
る位置は、前記重ね合わせ位置制御回路40の制御によ
り順次移動し、それぞれの位置での相関が計算され、最
小値検出回路38によって、相関信号の最も小さくなる
位置が求められる。この位置については、本出願人が出
願した特願平4−96405号に記載されているよう
に、相関値の補間演算を行うことにより、より精度をよ
く求めることができる。第(N−1)フレームとの位置
の差が動きベクトルとしてΔxΔyΔθ計算回路39に
伝えられる。
(−x、−y)にあるときに最も相関が高く(相関の計
算値が小さく)なったとすると、動きベクトルvは
(x、y)となる。動きベクトルは図示しないメモリに
累積され、第1フレームに対する第Nフレームの動きベ
クトル(相対位置)を求める。この動きベクトルは第N
フレーム内の任意の少なくとも2点において求められ、
それぞれΔxΔyΔθ計算回路39に入力される。ここ
では、2点a、bにおいて動きベクトルを求めることに
し、それぞれの点での動きベクトルをv1(x1、y
1)、v2(x2、y2)とする。
ルv1、v2からフレームメモリA17に記憶されてい
る第Nフレームの画像をフレームメモリB19に書き込
む際の位置を平行移動量(Δx、Δy)と反時計回り方
向の回転移動量Δθとして求める。この計算方法を図6
(a)及び(b)に基づいて説明する。図6(a)に示
すように、動きベクトルは平行移動に係るベクトルSと
回転移動に係るベクトルrとの合成ベクトルと考えるこ
とができる。すなわち、 ベクトルv1=S+r ベクトルv2=S−r 従って、ベクトルS、rは ベクトルS=(v1+v2)/2 ベクトルr=(v1−v2)/2 により求めることができる。ベクトルSの成分が、すな
わち、Δx及びΔyとなる。また、Δθは図6(b)に
示す関係から分かるように、(近似的に) Δθ=arctan(|v1−v2|/d) で求めることができる。
らずもっと多くの点における動きベクトルを用いて計算
することにより、計算の精度を高めることもできる。
量Δθは、画像移動回路18bに入力される。前記画像
移動回路18bは、フレームメモリA17にある第Nフ
レームの画像を回転移動及び平行移動して、図7に示さ
れるように、フレームメモリB19に書き込む。ここで
回転移動の中心位置は、2点a、bの中点にすればよ
い。3点以上の点について動きベクトルを求めて計算し
た場合には、それらの点の位置に応じて適切に回転中心
を決めるとよい。
回転移動および平行移動した第Nフレームの画像の画素
位置とフレームメモリB19の画素位置は、一般的には
一致しない。従って、前記フレームメモリB19に書き
込む画像信号は、最も近い位置に移動された第Nフレー
ム画像の画素の信号を用いるか、近傍の数画素の補間に
よって書き込む画素位置に対応する信号値を推定して用
いてもよい。(補間を行なう方が良好な画質が期待でき
る。)また、前記フレームメモリB19に画像を書き込
む際に、既に撮影画像が書き込まれている画素について
は既に書き込まれている信号値と新たに書き込む信号値
とを所定の割合で合成した値を書き込むことによって画
像に含まれるノイズ成分を低減し、画質を高めることが
できる。合成の割合の最適値は1つの画素に何回の書き
込みが行なわれるか等によって異なるため、その都度異
なっている。
いては、分割撮影の撮影範囲の設定は、ラフに行うこと
ができるため撮影範囲切換えのための光学系の制御はポ
リゴンミラーなどの簡単なもので十分である。また、手
ぶれなどの影響も補正できるため手持ち撮影もできるよ
うになるという効果もある。
の使用状態を説明するための図である。前記第1実施例
によれば、手ぶれなどの影響も補正できるため、この図
8に示すように、手持ち撮影が可能になる。また、この
図8に示すように、前記撮影部Aと前記記録部Bを分離
し、赤外線、電波等によりコードレスに信号を送受する
ことにより、撮影部Aの小型化、軽量化を図る共に、撮
影の際の操作性の向上を図ることができる。
ての電子カメラの撮影部の構成を示し説明する。ここ
で、図9には本実施例の特徴部分のみを示し、この特徴
部分以外は、第1実施例と同じ構成である。
ために、ぶれ補正専用の光学系を設けている。
発生部としての鏡67a、及びハーフミラー68を介し
て、記録画像撮影用撮像素子69上に結像される。この
撮像素子69は、ラインセンサで構成される。この像は
CRT表示やプリントアウトなどに用いられる。また、
被写体像は、前記ハーフミラー68を透過し、拡大光学
系70で拡大され、ぶれ検出用撮像素子71上にも結像
される。この画像は、画像のぶれ検出に用いられる。
素子71上の画像は、拡大光学系70によって拡大され
ているため、動きベクトルの検出を高分解能で行なうこ
とができる。従って、画像の再構成の際に行う移動量Δ
x、Δy、Δθの計算を第1実施例に比べて高精度で行
なうことができ、再構成画像の画質がさらに改善され
る。また、撮影用撮像素子69としてラインセンサを用
いれば、高速度の読出しが可能になり、より高画素数の
撮像を行うことができる。
して撮像される画像の相関により、画像間のずれ量の検
出を行っていた。しかしながら、コントラストの少ない
画像においては、相関演算の誤差が大きくなってしま
う。
を向上させる例について説明する。図10(a)に示す
ように、撮像する被写体(例えば、黒板等)の上下に相
関性の高い被写体を設ける。ここで、相関性の高い被写
体とは、帯域が広い被写体であり、例えば、2次元チャ
ープ波や、乱数等により生成されたランダムドットパタ
ーンや、ホワイトノイズを増幅したようなパターン、ポ
イント像などである。ただし、いずれもナイキスト周波
数より小さな帯域とする。または、図10(b)に示す
ように、被写体に文字や線を書き込んでおく。
ドットパターン付近から選択するようにすることによ
り、相関精度を大幅に向上させることができる。
例のように被写体には相関性の高いパターンを設けられ
ない場合の相関演算の精度を向上させる例について説明
する。
り、図2に示したぶれ補正回路18に相関エリア選択回
路を追加して、相関性の高いエリアを選び出すことがで
きるものである。図11には、そのぶれ補正回路の特徴
部分のみを示し説明する。
ータは、移動量計算回路18a、画像移動回路18b及
び相関エリア選択回路18cにそれぞれ入力する。前記
相関エリア選択回路18cは、入力した画像データの中
から相関性の高いエリアを選択し、後述する基準画像を
移動量計算回路18aに出力する。
対応して、2つの画像から像の移動量を求める。そし
て、求められた移動量は、画像移動回路18bにより、
画像の一方を平行、回転移動することによって、もうひ
とつは画像を正確につながる位置に変換される。
構成を図12に示す。画像データは、候補画像選択回路
42に入力される。この候補画像選択回路42では、例
えば図13に示す(a1 ,b1 )〜(an ,bn )まで
のn候補の候補画像の中から、前記画像データに基づ
き、候補画像を選択し、分散検出回路43,44によ
り、各候補の画像ai ,bi の分散値σai ,σbi を
検出する。
検出回路45に送り、前記和σi を最も大きくするiを
imax として、出力する。次に、相関エリア読出し回路
46は、前記最大値検出回路45からのimax に対応し
た基準画像ai max 及びbi max を読出し、前記移動量
計算部18aに出力する。
コントラストが高いことにより、良好な相関結果が得ら
れる。
々の変形例が考えられ、例えば、ハイパスフィルタやバ
ンドパスフィルタでもよく、また図14に示すような係
数に設定されたコンボリーションフィルタを用いること
もできる。さらに、図15に示すような構成により、隣
接する画素間の差分の絶対値和を利用することも考えら
れる。
像するために複数の撮像素子を用いることがあるが、こ
の場合、装置を構成する部材において、部材間の相対位
置を基準としている機構においては、外部からの熱、或
いは自己の発する熱により、部材が伸縮し、部材間の相
対位置が変化することを避けなければならない。そこ
で、このような相対位置を保持させる部材には、熱膨張
係数の小さい材料を用いて、複数の部材の相互位置関係
の温度による変化が生じないようにすることが一般に行
われている。しかし、このような熱膨張係数の小さい特
殊な材料を用いることは、高コスト化、加工の困難さを
招くことになり好ましくない。そこで、熱膨張係数の小
さな特殊な材料を用いること無く、一般的な材料を用い
て、熱による伸縮で部材間の相対位置が変化するのを防
止することを検討した例について、以下、説明する。図
16には、撮像部において、前記相対位置の変化を防止
した構成の一例を示す図である。
は、取込んだ画像を2分割するビーム・スプリッタ82
が保持部材83によって固定される。そのビーム・スプ
リッタ82から送り出される画像を光電変換するよう
に、CCD等の撮像素子84aが取付けられたL字形の
保持部材85及び、撮像素子84bが取付けられた保持
部材86が前記取付け台81上に固定される。前記撮像
素子は、取込んだ画像を2分割するためのビーム・スプ
リッタの半透鏡に対して、共役関係を保つように配置さ
れている。
光学系87が設けられ、前記ビーム・スプリッタ82の
間に回転フィルタ88が介在するように設けられてい
る。
プリッタ82の半透鏡からのそれぞれの撮像素子までの
距離m,nが等しい距離にある。すなわち、前記取付け
台81を基準に考えると、前記各撮像素子は、各保持部
材により取付けられていており、保持部材85の固定端
から撮像面までの距離q、保持部材86の固定ねじの遊
び幅p(p<q)となる。
一般的には、熱の膨張を考慮して熱膨張係数の極力小さ
い材質を選択する。それによって、温度変化による複数
の撮像面同志の相対位置のズレを防いでいる。しかし、
そのような材質は高価であり、加工性も大変悪いと云う
欠点を有しているので、それらの材質は避けたい。一般
的な材質の熱膨張係数は、大きいものから小さいもの迄
多岐に及んでいる。本実施例は、熱膨張係数の大きい材
質も積極的に採用し、結果的に低コストで実現しようと
するものである。
の部材の熱膨張係数を選択し(各々の部材の熱膨張係数
をα,βとする)、以下の式、 p×α=q×β を満足するような材質で構成する。
6の寸法m,nは常に等しくなり、複数の撮像素子間の
相対位置は同時に推移し、常に半透鏡に対して共役の関
係を保つことができる。
て温度補正を施した例を説明したが、次に光軸に対して
直角する方向の補正を併せて行う例について、図17に
より説明する。同図に示されるように、この例において
は、半透鏡で反射された方の光軸に配された撮像素子を
保持する保持部材89のL字形のアームの固定端が、図
16とは逆方向に固定される。
て保持部材86の一方が矢印a方向に伸びた場合を考え
る。
a方向に位置がズレるが、保持部材86の材質は、熱膨
張係数の大きい材質を選んである。また他方の保持部材
89の伸びにより、他方の素子は、矢印b方向にズレる
が、a方向のズレ量とb方向のズレ量が等しければ、二
つの撮像素子の相対位置関係は変わらない。第1実施例
の関係から、α>βである。図16によれば素子間の相
対関係が変わらないためには、 r×α=S×β でなければならない。図17から明らかなように、r<
Sであるため、当然α>βとなる。
α,βに合わせてrとSの関係を選んでやれば、 p×α=q×β と r×α=S×β を両立させることが可能である。従って、図16に示す
ような構成であれば、素子間の温度変化による光軸方向
及び光軸と直角方向の両方の相対位置のズレを防ぐこと
が可能である。
の位置にある複数の撮像素子の温度変化による相対位置
のズレを、異なった熱膨張率を選択することにより、キ
ャンセルすることが可能となるため、熱膨張率の小さい
高価で加工性の悪い材質を用いることなく、熱による伸
縮を防ぐことができる。
がある場合には、その熱膨張率に見合った素子保持部材
の腕の長さに設定すれば、同様の効果が得られる。
割撮影した複数の画像をそれらの相関をもとに最も適切
に画像がつながる位置に移動して画像を再構成するた
め、大まかな光学系制御により分割撮影ができ、構成も
簡易化できる。さらに構成部材の加工精度が低くできる
などの効果がある。また、分割撮影時にカメラがぶれて
も、画像のぶれは補正されるため手持ちでの撮影ができ
る。
るものではなく、例えば、前記検討例に示したように、
電子カメラの構成部材において、特別に熱膨張係数の小
さい特殊材料を用いることなく、一般的な材料を複数種
組合わせて適当に配置することにより、熱による伸縮で
部材間の相対位置が変化するのを防止することができ
る。
としての電子カメラの撮影部の構成を示し説明する。
影レンズ系2と撮像素子4の間に鏡が配置されていた。
しかしながら、この構成では、画角が広くなるにつれ、
光軸からはずれる画像の収差や周辺減光が大きくなる恐
れがある。そこで、図18に示すような、撮影レンズ系
2と被写体の間に鏡を配置する構成例について説明す
る。
ば、2048×256画素のCMD(Charge M
odulation Device、電荷変調素子)4
を用いる。このCMD4は、図19に示すように受像素
子がマトリックス状に配置され、クロック発生回路4-
1、水平走査回路4-2及び、垂直走査回路4-3が設けら
れている。但し、前記CMD4は、紙面と垂直な方向が
2048画素となる。
し方式になっており、クロック発生回路4-1、水平走査
回路4-2、垂直走査回路4-3へ信号読み出しのためのパ
ルスを送ると、画素の信号がSIG端から出力される。
するためのストロボ91と、被写体に反射して戻る正反
射光を除去するために互いに偏向面が90°ずれて設け
られた偏向フィルタ92,93と、鏡3aを回転させる
ためのボイスコイル90と、撮影レンズ系2と、前述し
たCMD4と、CMD4が検出した画像信号を処理する
処理部94と、シャッタ99と、記憶媒体としてのメモ
リカード97とで構成されている。
示し説明する。
号を検出するCMD4と、A/D変換部5と、前記A/
D変換部5でディジタル化された画像信号を2値化する
2値化回路6と、画像合成する画像合成回路95と、所
定の圧縮処理を施す圧縮回路7と、メモリカード97へ
信号を書き込む書込み回路96によって構成される。こ
れらの回路及びボイスコイル90及びストロボ91は、
コントローラ98により制御される。このコントローラ
98には、シャッタボタン99の押下状態を示す信号が
入力される。
ムメモリA17及び、ぶれ補正回路18の双方により構
成される。
を回転させながらストロボ91を発光させることにより
行う。ストロボ発光のタイミングを図21に示す。この
チャートは各ライン(総ライン数をNとする)における
垂直走査回路に印価される電圧を示す。図21(b)に
は、同図(a)のm部分の波形を示し、露光、読み出
し、リセットによりその電圧レベルが異なっている。ま
た図21(a)に示すようにCMDでは、ライン毎に露
光及び読み出しのタイミングが異なるため、ストロボの
発光は、全画素が露光期間に相当する垂直ブランキング
期間に行われる。以上のように構成されたカメラによる
動作について説明する。
と、ボイスコイル90の働きにより、鏡3aの回転が始
まり、図21(a)のタイミングでストロボが発光す
る。ストロボ光は、偏光フィルタ92,93の働きによ
り正反射のとり除かれた被写体光がCMD4に入射す
る。
A/D変換部5にてディジタル信号に変換され、2値化
回路6にて、2値化され画像合成回路95に入力され
る。この処理が所定回数だけ繰り返され、画像合成回路
95で合成された信号がメモリ19に書き込まれる。メ
モリ19に書き込まれた画像信号は圧縮回路7にて圧縮
されメモリカード97に書き込まれる。
ロボ発光を15回程行うと2000×3000相当の高
解像度な撮像を行うことができる。また、撮影レンズ系
2と被写体との間に鏡3aを配置しているので、周辺の
領域でも収差や減光も生じることなく撮像することがで
きる。また、偏光フィルタ92,93の2枚用いること
によりストロボを利用しても、正反射を防止できる。ま
た、ストロボ発光時間は非常に短いことから鏡3aが回
転し続けても、分割画像は露光期間中のぶれは生じ難
く、シャープな画像になる。
ため、携帯性に優れ、パソコンやプリンタ等へ容易にデ
ータを転送することができる。
等速度で回転しない場合でもぶれ補正回路でこれを検出
し補正するため、ボイスコイルの駆動にそれ程精度は要
求しない。
しての電子カメラの構成を示し説明する。この実施例の
構成部材において、図18と同等の部材には同じ参照符
号を付しその説明を省略する。前述した図18の電子カ
メラでは、ストロボが被写体全体に照射するように構成
されているために、CMD4で撮像されていないエリア
にまでも無駄な光を照射している。
やレンズ系101を用いてストロボ光を絞りハーフミラ
ー102、鏡3aを介してCMD4で撮像する被写体に
照射することにより、無駄なく、照射することができ
る。そして、ハーフミラーを偏向板で構成することによ
り、前実施例と同様に正反射をも除去できる。
きない状況下で利用したい場合には、ストロボを発光せ
ず、図23に示すタイミングで鏡の駆動及び静止制御
(間欠駆動)を行うようにしてもよい。この際に、1フ
レーム周期で鏡を駆動すると、異なる画像が混合してし
まうため2フレーム(又は2フレーム以上)の周期で鏡
の駆動を行い、期間Aに露光した信号のみを処理部94
の画像合成回路へ送り、期間Bに露光した信号は用いな
い。
(a)に示すように、ばね103とカム104a、連結
棒104bを設けて、鏡3aを間欠的に駆動してもよ
い。また図24(b)のように鏡を間欠駆動するための
スクリュー112b及びFIT(Flame Inte
rline Transfer)型CCD撮像素子を用
いてもよい。
部を持つようにネジの溝が形成される。つまり、このネ
ジが等速回転すると、歯車112aは、周期的に駆動と
停止を繰り返す。また、ここで用いているFIT型CC
D撮像素子は、その特徴として、時間的にほぼ同時に、
偶数フィールドと奇数フィールドを露光できるととも
に、その露光時間も変化できる。
グと、ミラーの回転量について示してある。スクリュー
112bの平坦部が歯車112aとかみ合っている時
(例えば10ms)にミラーは静止し、この時に、偶数
フィールド、奇数フィールドともに露光を行う。スクリ
ュー112bの駆動部が歯車112aとかみ合っている
時(例えば20ms)はミラーが動いており、この時は
信号の読み出しのみを行う。
とにより、回転運動を容易に間欠運動に変えることがで
きる。図24(a)に示したカムを用いるのに比べ振動
や雑音も少ない。また画像が混合することもなく、無駄
な撮像を行なうこともない。また、これらの実施例で
は、FIT型CCD撮像素子を用いたが、前述したよう
に撮像の2フレーム以上の周期で鏡の間欠駆動を行うこ
とにより、CMDを用いることも可能である。
としての撮像装置の構成を示し説明する。前述した第7
実施例では、鏡を回転させて方向の異なる画像を得るよ
うにしたが、本実施例では、TVカメラを回転させて得
られた連続画像信号の合成を行う。
カメラ等のTVカメラ105と、図18に示した処理部
94と同様な働きをする処理部94′と、合成した画像
信号を保存するためのハードディスク等の記録メディア
106、プリンタ22、CRTモニタ21とで構成され
る。
像合成回路95、メモリ19及び、D/A変換部20と
で構成され、この実施例では濃淡画像を扱うため、画像
信号は2値化しない。
ようなTVカメラを利用するだけではなく、図26に示
すように、例えば、超音波診断装置107等へも応用が
可能である。
像の場合、図28に示すように、画像物体は扇形とな
り、画像にはテキストデータ等の画像合成に不必要な無
効領域としての背景が存在する。そのため、この無効領
域は合成処理に用いないように処理する必要がある。つ
まり、図29(a)に示したような左画像上で右画像の
無効領域と重なる部分、及び図29(b)に示したよう
な右画像上で左画像の無効領域と重なる部分は、画像の
合成には用いない。
物体の重なる部分に、本出願人が出願した特願平5−0
42402号に提案しているようなつなぎ目処理を施
す。
成を示す。
力側には、移動量計算回路18aと画像移動回路18b
が接続される。前記画像移動回路18bは、補間により
劣化した信号を回復するための構造強調を行う構造強調
回路108に接続され、前記構造強調回路108は、右
画像左境界線を検出する左側境界線検出器109と合成
回路111に接続される。この合成回路111には、メ
モリB19及び右側境界線検出器110が接続される。
ここで、左画像が既にメモリB19に書き込まれた画像
信号に相当し、右画像が新たに入力されたメモリA17
の画像信号に相当する。
9に書き込む信号を生成する回路であり、右画像左境界
線より左側の領域については左画像を、左画像右境界線
より右側の領域については右画像の対応した信号値をメ
モリB19に書き込むとともに、両境界線にはさまれた
部分については右画像、左画像両方用いた繋ぎ目処理を
行い、結果をメモリB19へ書き込む。
波診断装置の画像についても良好に画像の合成処理を行
うことができる。
る。
互いに重複領域を有する3つの画像を撮影し、後にこれ
らの画像を繋げて広範囲の撮影(パノラマ撮影)を実現
させるものである。
れた画像の一部(端部)を表示し、今回撮像する画像の
端部をその一部画像と重なり合い一致する位置に撮像部
を振り、撮影するものである。
ダは、前回撮影した画像の一部であり、前回撮影した画
像と今回撮像する画像を繋ぎ合わせるために、画像を重
複させる部分(同じ被写体もしくはその一部が写った領
域)を表示する重複領域画像表示部Aと、今回撮像する
画像が表示される撮像画像表示部Bとで構成される。前
述した図31(a)を例とすれば、画像1を撮像した
後、画像2を今回撮像する場合において、前回撮像した
画像1の一部(重複領域1)の画像が重複画像表示部A
に表示され、今回撮像しようとする画像が撮像画像表示
部にリアルタイムで表示されている。そして、ファイン
ダ内で、これらの両画像1,2が一致して繋がる位置に
撮像部を移動させて画像2を撮像する。
(c)に示す。
入射する被写体光を集光するレンズ121と、結像した
光像を光電変換するCCD122と、検出された画像信
号を増幅するプリアンプ123とが設けられる。さらに
前記プリアンプから出力された画像信号にγ補正等を施
すための信号処理回路124と、ディジタル化するA/
D変換器125と、ディジタル化された画像信号を輝度
信号(Y)及び色信号(Cr,Cb)を分離する色分離
回路126が接続されている。
は、前記輝度信号Yが入力し、前述したように画像を重
ね合わせるための画像加算部127と、輝度信号Y及び
色信号Cr,Cbが入力し、データを圧縮するデータ圧
縮器128が接続される。
像を記録するための重複エリア用メモリ129と、乗算
器130,131と、この乗算のための係数C1 ,C2
を設定するための係数設定回路132と加算器133と
から構成されている。
6から輝度信号Yが入力され、前回撮像した画像の一部
が加算され、D/A変換部134に送出される。ここ
で、係数C1 ,C2 は、図31(b)で示すような各重
複領域画像表示部では、C1 =1,C2 =0で、撮像画
像表示部では、C1 =0,C2 =1となる。そしてD/
A変換部134の出力側にはファインダ135が設けら
れ、ファインダ135は、液晶ディスプレイ136と接
眼レンズ137により構成される。
r,Cbの各信号のデータを圧縮する。圧縮された信号
は、シャッタボタン138の押下と同時に電子カメラに
着脱自在のメモリカード139に書き込まれる。前記シ
ャッタボタン138は、2段階のスイッチであり、1s
tで測距,測光を行い、2ndで撮像を行うものであ
る。画像加算部127の制御やメモリカード139への
書き込みアドレスを制御するためのコントローラ140
がそれぞれ接続されている。
動作について説明する。
の撮像部を向け、シャッタボタン138を1段階として
半分押下する。図示しない測距系,測光系の働きによ
り、焦点調節、露出調節がなされた後、CCD122に
て光電変換された画像信号は、プリアンプ123にて増
幅され、信号処理回路124にてγ補正等の信号処理が
成された後に、A/D変換器125によりディジタル信
号に変換される。
と色信号Cr,Cbに分離され、データ圧縮器128へ
入力される。そして、シャッタボタン138が完全に押
下された時に、データ圧縮器128に入力されている画
像信号(画像1)がデータ圧縮され、メモリカード13
9の所定の位置に書き込まれる。
の重複領域1)の画像信号が重複エリア用メモリ129
に記憶される。そして、このメモリに記憶された画像
は、続いて撮像される画像信号に加算され、D/A変換
された後、LCD136に表示される。この表示は、図
31(b)に示すように、重複領域画像表示部Aに重複
エリア用メモリに記憶されている画像1の右端の画像が
表示される。
122に結像されている画像信号が表示されている。但
し、左端は、重複領域画像表示用となっているため、フ
ァインダから見ることはできない。
像表示部Bの画像が良好に繋がる位置へ撮像部をパンニ
ングさせる。そして、撮影者は各画像が良好に繋がった
と判断したときに、シャッタボタン138を完全に押下
し、その時にCCD122に結像する画像(画像2)を
メモリカードの所定の位置に書き込むと共に、右端の画
像(重複領域2)を重複エリア用メモリ127に記憶さ
せる。
重複領域を有する複数の画像を撮像することができる。
この際、重複エリアが予定していた位置とずれたとして
も、後述する画像合成処理により良好な画像合成が実現
できるため、厳密に重ね合わせをする必要はなく、短時
間で複数枚の画像を撮像することができる。
り撮像された画像の再生処理を行うための画像再生装置
の構成を示し説明する。
たメモリカード139を取出し、画像再生装置に装着す
る。
長を行うためのデータ伸長器141と、伸長された複数
の画像の合成を行うための画像合成回路142と、メモ
リカード139の読出しアドレスや画像合成回路142
等を制御するためのコントローラ143と、画像合成さ
れた画像信号を格納もしくは表示するファイリング装置
144やモニタ145、プリンタ146とで構成されて
いる。
例に対して応用可能であり、例えば3枚の画像の合成を
行う図33に示すような構成例が考えられる。
た画像1,2,3を記憶するためのフレームメモリ15
1,152,153がそれぞれ設けられる。
は、それぞれ画像1と画像2、画像2と画像3の重複領
域の画像信号から所定の重ねあわせ位置からのずれを検
出するためのずれ検出器154,155が接続される。
これらのずれ検出器154,155は、ずれ量として、
平行移動量S1,S2、回転量R1,R2を算出し、補
間演算器156,157に入力する。
リ152に記憶されている画像2、補間演算器157で
は、フレームメモリ153に記憶されている画像3の画
像信号を補間し、画像1に繋がるように画像信号が変換
され、合成処理部158へ出力される。
160,161、乗算係数a,b,cを設定するための
係数設定器162及び、加算器163から構成されてい
る。この係数設定器162では、図34に示すように、
それぞれの画像の重複領域で係数が線形的に変化する。
この合成処理部158により、図34に示す出力画像領
域の画像信号が順次、計算されて、フレームメモリ16
4へ記憶される。
信号が図32に示すファイリング装置144やモニタ1
45、プリンタ146等に出力される。
された複数の画像は、この画像再生装置により合成され
て広範囲の被写体の対応する画像に変換することができ
るが、前記再生装置をカメラ内に一体的に設けたカメラ
をもって再生を行うようにしても勿論よい。
像した画像と今回撮像している画像を異なる領域に表示
するようにしたが、これらの両画像が重複領域画像表示
部で共に表示するようにしてもよい。この場合には、画
像加算部7にて、係数C1 ,C2 を重複領域画像表示部
では、C1 =C2 =0.5に、撮像顔造表示部では、C
1 =1,C2 =0に設定すればよい。撮影者は、重複領
域画像表示部に表示される2画像が重なるように、撮像
部を移動させればよく、より高速で高精度に所望する重
複領域を有する画像の撮像を行うことができる。
には、輝度信号のみで種々の表示したが、カラーLCD
を用いてカラー表示してもよいし、重複領域画像表示部
に表示する前回撮像した画像は、今回撮像する画像と色
を変えて表示するようにしてもよい。また、図35に示
すように、重複エリア用メモリ129から読出した画像
信号にラプラシアン演算等のHPF(High Pas
s Filtering)165を施せば、2画像の重
ね合わせがより容易になる。
撮像し合成する例を説明したが、これに限定されること
はなく、より多くの画像を合成するようにしても良い。
例としての電子カメラの構成を示し説明する。ここで、
第6実施例の構成部材で図33に示す構成部材と同等の
部材には、同じ参照符号を付して、その説明を省略す
る。
器171を付設し、重複エリア用メモリ129からの画
像信号と、順次撮像される現在の画像信号との相関演算
を行い、その変位量を算出することにある。そして、変
位量に応じて、ファインダ内部に設けた矢印表示部17
2の矢印を表示させたり、音声出力装置173による音
や音声により撮像部の移動方向を知らせる。ファインダ
内の矢印表示部172は、図37に示すように構成され
ており、左右上下を示す矢印と中央に“赤”、または
“青”を示す光源174が設けられている。
関信号が非常に弱い場合(2画像に同一部分が存在しな
い場合)には、光源174が“赤”に点灯し、相関信号
が正しく検出され、その変位が検出された場合には、そ
の方向の矢印が点灯する。
“0”になった時には、光源174を“青”に点灯す
る。撮影者は、この矢印表示部の示す情報に従い、容易
に重複領域を有する複数画像の撮像を行うことができ
る。また、音声出力装置173では、右矢印の代わりに
“右”、左矢印の代わりに“左”といった音声を発生さ
せる。また、変位量の大きさによって、“もっと大きく
右に振る”、“少しだけ左に振る”といったような表現
をしてもよいし、矢印表示部172においては、変位量
の大きさにより、矢印を点滅させる等をしてもよい。
2実施例を説明する。
に、9枚の画像をそれぞれ重複領域を有するように撮像
し、より広範囲の撮像を行うものである。図38(a)
において、各画像に付してある番号は、撮像する順番を
示している。画像5を撮像する場合、ファインダは、図
38(b)のように表示されている。つまり、LCDの
上側には、画像2の下端部の画像がLCDの右側には、
画像4の左端の画像が表示される。そして撮影者は現在
撮像されている画像が、これら画像2および画像4と良
好に重なる位置へ撮像部を移動させ、画像5の撮像を行
う。
右側だけでなく、上下側にも先に、撮像した画像を表示
するようにしたため、上下方向に多数枚の画像を容易に
撮像することができる。また、本実施例では、撮像部に
ついては、特に記載していないが、画像加算部の重複エ
リア用メモリ129は、前述した第10実施例に比べ
て、より多くの容量を必要とする。
例として、電子カメラの撮像部を平面原稿の読取装置に
応用した構成例を示し、説明する。この読取装置は、図
39(a)に示すように、撮像部175が平面原稿を乗
せる原稿台176の上部に位置するよう支持台181に
より支持されており、原稿台176には、原稿を撮像す
るためのシャッタボタン177が設けられている。
が設けられ、装脱着可能なメモリカード179が装着さ
れている。
きながら前述した実施例のように撮像部を動かすのでは
なく、平面原稿を動かして広範囲の撮像を行う。
ージ180と、前述した相関演算器とを用いて、変位量
に応じてXYステージ180の動作を制御すれば、自動
的に複数枚の画像を撮像することもできる。さらに、前
記XYステージの動作を制御する代わりに撮像部175
を支持する支持台181の動作を制御するようにして画
像合成を行うようにしてもよい。なお、前記各実施例に
おける表示にあたっては、何番目の画像を撮像したかを
示し数字等をテーパーインポーズしてもよいし、また、
所定時点で別のSW操作によりそれまで撮像していた合
成画像を一時的に全て表示して全体像の確認を行えるよ
うにしてもよいし、撮像部175の撮像素子にラインセ
ンサを用いてもよい。
るものではなく、他にも発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
割撮影した複数の画像をそれらの相関をもとに最も適切
に画像が繋がる位置に移動して画像を再構成する電子カ
メラを提供することができる。
カメラの構成を示す図である。
構成を示す図である。
する状態を示す図である。
を移動する状態を示す図である。
化させながら、各位置での両画像間の相関を求めること
を説明するための図である。
移動量を求めることを説明するための図である。
態を説明するための図である。
カメラの撮影部の構成を示す図である。
相関演算の精度を向上させる例を示す図である。
相関演算の精度を向上させる例を示す図である。
路の具体的な構成を示す図である。
により選択する候補画像の例を示す図である。
の一例を示す図である。
を求める回路の一例を示す図である。
電子カメラの撮影部の構成を示す図である。
電子カメラの撮影部の構成を示す図である。
電子カメラの撮影部の構成を示す図である。
す図である。
す図である。
カメラのストロボ発光のタイミングを示すタイミングチ
ャートである。
電子カメラの撮影部の構成を示す図である。
動)の動作タイミングを示すタイミングチャートであ
る。
電子カメラの撮影部の構成及び露光のタイミングを示す
図である。
電子カメラの撮像部の構成を示す図である。
図25に示した第8実施例を超音波診断装置に応用した
場合の構成例を示す図である。
成を示す図である。
例を示す図である。
態を示す図である。
の電子カメラの撮影部の構成例を示す図である。
像された画像の再生処理を行う画像再生装置の構成例を
示す図である。
示す図である。
重複領域とその係数の変化を示す図である。
ある。
の電子カメラの構成を示す図である。
成例を示す図である。
の複数の画像を合成することにより広範囲の撮像を行う
画像合成の配置状態及びファインダ内の構成を示す図で
ある。
て、電子カメラの撮像部を平面原稿の読取装置に応用し
た構成例を示す図である。
…回転軸、4…撮像素子、5…A/Dコンバータ
(部)、6…2値化回路、7…データ圧縮回路、8…エ
ラー訂正用符号付加回路、9…変調回路、10…LED
ドライバ、11…LED、12…光信号、13…受光ダ
イオード、14…復調回路、15…エラー訂正回路、1
6…圧縮データ復号回路、17…フレームメモリA、1
8…ぶれ補正回路、18a…移動量計算回路(部)、1
8b…画像移動回路(部)、19…フレームメモリB、
20…D/A変換コンバータ(部)、21…CRTモニ
タ、22…プリンタ、23…ファイリング装置、32…
基準画像メモリ、34…差分計算回路、35…絶対値計
算回路、37…合計用メモリ、38…最小値検出回路、
39…ΔxΔyΔθ計算回路、40…重ね合わせ位置制
御回路、41…合計制御回路、65…被写体像、66,
101…レンズ系、67a…鏡、68,102…ハーフ
ミラー、69…記録画像撮影用撮像素子、70…拡大光
学系、71…ぶれ補正用撮像素子71、81…取付け
台、82…ビーム・スプリッタ、83,85,86…保
持部材、84a,84b…撮像素子、87…光学系、8
8…回転フィルタ、A…撮影部、B…記録部、90…ボ
イスコイル、91…ストロボ、92,93…偏向フィル
タ、94,94´…処理部、95…画像合成回路、96
…書込み回路、97…メモリカード、98…コントロー
ラ、99…シャッタ、100…反射鏡、103…ばね、
104a…カム、104b…連結棒、105…TVカメ
ラ、106…記録メディア、107…超音波診断装置、
108…構造強調回路、109…左側境界線検出器、1
10…右側境界線検出器、111…合成回路、112…
歯車。
Claims (3)
- 【請求項1】 被写体像を光電変換して画像を生成する
撮像素子からなる撮像手段と、 前記撮像手段により取り込まれた画像を記憶する第1の
画像記憶手段と、 予め基準画像を記憶する第2の画像記憶手段と、 前記第1の画像記憶手段及び第2の画像記憶手段から読
出された画像から相関性の高いエリアを選し、これらの
エリア間の相関を算出して、比較することにより、動き
ベクトルを検出する動きベクトル検出手段と、 前記動きベクトル検出手段からの動きベクトルに基づ
き、第1の画像記憶手段からの画像を移動して記憶する
第3の画像記憶手段と、 を具備し、 前記被写体像を分割して順次取り込んだ複数の画像間の
相関を算出し比較することにより、現画像を前画像の適
切に接続する位置に順次移動し、記憶することによって
画像の再構成を行なうことを特徴とする電子カメラ。 - 【請求項2】 撮像される被写体の上下に相関性の高い
補助的被写体を配置し、これらの被写体像及び補助的被
写体像を光電変換して画像を生成する撮像素子からなる
撮像手段と、 前記撮像手段により取り込まれた画像を記憶する第1の
画像記憶手段と、 予め基準画像を記憶する第2の画像記憶手段と、 前記第1の画像記憶手段及び第2の画像記憶手段から読
出された前記画像と前記基準画像間の相関を算出し比較
することにより、動きベクトルを検出する動きベクトル
検出手段と、 前記動きベクトル検出手段からの動きベクトルに基づ
き、第1の画像記憶手段からの画像を移動して記憶する
第3の画像記憶手段と、 を具備し、 前記被写体像を分割して順次取り込んだ複数の画像間の
相関を、前記補助的被写体像を利用しつつ算出して比較
することにより、現画像を前画像の適切に接続する位置
に順次移動し、記憶することによって前記被写体像の再
構成を行なうことを特徴とする電子カメラ。 - 【請求項3】 被写体から前記撮像素子までの光路上
に、回動可能に配置された鏡を更に有し、前記撮像手段
が撮影する際には、前記被写体による画像の取込みが間
欠的に複数回行なわれ、この期間中、前記鏡が回動し撮
影範囲が前記被写体上を移動することを特徴とする請求
項1項又は2項記載の電子カメラ。
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