JP5294889B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

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Description

本発明は、例えばカメラ機能付き携帯電話端末に適用して好適な、撮像装置及び撮像方法に関し、特に、それぞれ撮像する方向が相互に反対の2つの撮像部を備えた装置に適用される技術に関する。
現在のカメラ付き携帯電話端末は、一般のデジタルカメラと同程度の画素数を有する撮像素子やAF(Auto-Focus)機構、高精細なLCD(Liquid Crystal Display)パネル等を組み込むことで、画質と表示品質の向上が図られている。
また、カメラ付き携帯電話端末の中には、2つのカメラを備えたものがある。即ち、筐体背面に設けられて被写体の撮影に用いられるカメラ(以下アウトカメラと称する)の他、筐体前面に設けられて撮影者自身の撮影(以下、セルフ撮影と称する)を行なうカメラ(以下インカメラと称する)を備えているものがある。このインカメラを備えた携帯電話端末では、インカメラで撮像して得た画像データを音声データと共に通話相手に伝送して通話を行なう、いわゆるテレビ電話機能が可能となっている。
特許文献1には、カメラ付き携帯電話端末の一例についての記載がある。この引用文献1に記載には、カメラ付き携帯電話端末に視線検出機能を設けて、フォーカス合わせを行う箇所を、視線検出に基づいて行う構成についての記載がある。
特開2008−32828号公報
ところで、インカメラとアウトカメラを備えたカメラ付き携帯電話端末においては、インカメラとアウトカメラの切換えが簡単にはできない問題があった。即ち、例えば表示パネル上に、カメラ機能に関するメニュー画面を表示させて、そのメニュー画面に基づいた操作で、インカメラでの撮像と、アウトカメラでの撮像を切換える操作が必要である。ところが、上述したテレビ電話機能などを実行中に、このようなメニュー画面などの操作でカメラを切換えるのは手間がかかり、カメラ付き携帯電話端末を使用中のユーザが意図する切換えを迅速に行うのは困難であった。
本発明は、かかる点に鑑み、2つの撮像部を備えた場合の切換えがユーザが意図した状態に簡単に行えるようにすることを目的とする。
本発明は、装置本体の表示部が配置された面と同じ一方の面に撮像レンズが配置された第一撮像部と、表示部が配置された面とは反対側の他方の面に撮像レンズが配置された第二撮像部とを備えた装置に適用される。
そして、第一撮像部で得た画像から顔を検出すると共に、その検出した顔の視線方向を検出する処理を行う。検出した視線方向が、表示部に表示されている画像を向いた方向にあるときは、第一撮像部で撮像して得た画像データを選択して出力する。また、検出した視線方向が表示部に表示されている画像を向いた方向にないときは、第二撮像部で撮像して得た画像データを選択して出力する。
本発明によると、ユーザの視線が、装置本体の表示部を向いているときには、その表示部が配置された側で撮像を行う第一撮像部で撮像した画像データが出力される。また、ユーザの視線が、装置本体の表示部以外を向いているときには、その表示部が配置された側とは反対側で撮像を行う第二撮像部で撮像した画像データが出力される。従って、ユーザの視線により、出力画像の切換えが行える。
本発明によると、撮影者が視点を変更するだけで、2つの撮像部で撮像して出力される画像データを切換えることが可能になる。即ち、撮影者が視線を変えるだけで、撮影者が写った第一撮像部による画像が出力される状態と、撮影者の位置とは反対側の第二撮像部による画像が出力される状態とが切換えできる。従って、複雑な操作を全くすることなく、必要な撮像部の出力画像に迅速に切換えることができる。
かかる本発明の処理を例えばテレビ電話機能に適用することで、相手に伝送する画像の切り替えが、操作者の視線だけで簡単かつ迅速に行えるようになる。具体的には、撮影者が表示部の画面を注視していることで、第一撮像部による自らが写った画像が選択されて相手に伝送されるようになる。そして、撮影者が表示部の画面以外を注視するようになると、第一撮像部とは反対側を撮像する第二撮像部で、撮影者の手前側を撮像した画像が選択されて、相手に伝送されるようになる。
本発明の一実施の形態の例に係る原理図である。 本発明の一実施の形態の例に係る構成図である。 本発明の一実施の形態の例に係る内部構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態の例に係る視線認識パターンの一例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態の例に係るフローチャートである。 本発明の一実施の形態の例に係る送信される画像例を示す説明図である。 本発明の一実施の形態の例に係る他の使用例を示す説明図である。
以下、本発明の実施の形態について、以下の順序で説明する。
1.端末の形状の例:図2
2.端末の内部構成例:図3
3.視線検出処理状態の例:図4
4.2つのカメラの出力処理例:図1及び図5
5.表示画面の例:図6
6.使用例(一実施の形態及び変形例):図7
7.変形例
[1.端末の形状の例]
一実施の形態の例を図1〜6を参照して説明する。本実施の形態においては、携帯電話端末に適用した例である。本実施の形態においては、携帯電話端末の装置本体を構成する筐体に、2つの撮像部を内蔵させたものに適用してある。2つの撮像部は、それぞれ撮像する方向が相互に逆の方向としてあり、一方の撮像部をインカメラと称し、他方の撮像部をアウトカメラと称する。
まず、図2を参照して本実施の形態の携帯電話端末100の外形形状の例を説明する。本実施の形態の例の場合には、いわゆるストレート型の携帯電話端末として筐体を構成してある。
図2(a)は、携帯電話端末100の装置本体を構成する筐体110の表面111側を示し、図2(b)は、筐体110の裏面側を示す。
図2(a)に示すように、筐体110の表面111には、後述する表示部107を構成する表示パネル107aや、複数の操作キーなどが配置してある。また、筐体110の表面111には、インカメラ203の撮像レンズ203aが配置してあり、インカメラ203が表面111と向き合った被写体を撮像する。
図2(b)に示すように、筐体110の裏面112には、アウトカメラ201の撮像レンズ201aが配置してあり、アウトカメラ201が裏面と向き合った被写体を撮像する。
アウトカメラ201及びインカメラ203は、それぞれCCDイメージャなどの固体撮像素子と、その撮像素子の出力を処理する撮像処理回路とで構成される撮像部である。インカメラ203が備える撮像レンズ203aについては、ユーザが携帯電話端末100を手などで持った状態で、少なくともそのユーザの顔が写る程度の画角のレンズとしてある。アウトカメラ201が備える撮像レンズ201aについては、例えば広角レンズとして、比較的広い範囲の撮像が行えるレンズとしてある。撮像レンズ201aとして、ズームレンズを使用してもよい。あるいは、アウトカメラ201の撮像レンズ201aについては、撮像する方向(範囲)を可変できるレンズとしてもよい。
[2.端末の内部構成例]
図3は、本実施の形態の例である携帯電話100の内部構成例を示すブロック図である。
携帯電話端末100は、マイクロプロセッサ等よりなる制御部120を備え、制御部120は、制御信号が伝送される制御ライン150又はデータが伝送されるデータライン160を介して、携帯電話端末100内の各部と接続されている。そして、制御部120はこれらのラインを通して各部と通信を行い、各部の動作制御を行う。
制御ライン150には、通信回路102と、表示部107と、操作部106と、メモリ105とが接続されている。
通信回路102にはアンテナ101が接続してあり、通信回路102は、アンテナ101で得られた電波を復調して音声信号や映像信号を取り出す。また、データライン160を介して入力された音声信号を音声出力するスピーカ104及び周囲の音声を拾って音声信号に変換するマイクロフォン103から伝送された音声信号や制御部120で制御された映像信号を、電波に変換してアンテナ101に出力する処理を行う。
表示部107は、液晶パネル等の画像表示手段で構成される表示パネルと、その表示パネルの駆動部とで構成され、着信した電話の電話番号や、アンテナ101を通して送受信される電子メールの文章等や、アウトカメラ201やインカメラ203からの撮像が表示される。操作部106は、数字などのダイヤルキーやその他の各種機能キーで構成される。そしてそれらのキーがユーザ300に押下された場合に、操作内容に応じた操作信号を生成して制御部120に供給する。
メモリ105は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)で構成され、メモリ105には、携帯電話端末100の制御に必要なソフトウェア等や目や瞳の認識に関するデータベースが格納されている。また、メモリ105には、制御部120で制御が行われる際に一時的に発生するデータ等も格納される。さらに、メモリ105には、インカメラ201やアウトカメラ203が撮像して得られた画像データを記憶する領域も備える。この記憶される画像データとしては、静止画像データである場合と、動画像データである場合とがある。
インカメラ203と、アウトカメラ201は、撮像制御部202が接続してある。インカメラ203及びアウトカメラ201でそれぞれ撮像して得られた画像データは、撮像制御部202に供給し、いずれか一方のカメラ201又は203の画像データを選択して、その選択された画像データを出力する。アウトカメラ203としてズームレンズなどを備えて、撮像する画角の調整が可能である場合には、撮像制御部202によりその画角調整が制御される。また、撮像して得た画像データで示される画像の一部を切り出す処理などの各種画像処理についても、撮像制御部202で実行される。また、後述するように、2つのカメラ201,203で撮像して得られた画像データを合成して出力させる場合もある。この場合の画像データの合成処理についても、例えは撮像制御部202で実行される。なお、撮像制御部202で選択しない方のカメラ201又は203については、撮像動作を停止させてもよい。
撮像制御部202が出力した画像データは、この画像データを必要とする処理に供給する。例えば、カメラ撮影のアプリケーションが起動されている場合には、撮像制御部202から出力される画像データを、表示部107に供給して表示させると共に、記憶させるタイミングの画像データをメモリ105に供給して記憶させる。
また、例えばテレビ電話のアプリケーションが起動されている場合には、撮像制御部202から出力される画像データを、通信回路102に供給して、通話相手の端末側に伝送させると共に、表示部107に供給して表示させる。
また、撮像制御部202は、インカメラ203で撮像して得た画像データを、必要により制御部120にも伝送する構成としてある。制御部120では、所定の動作モードが設定されているときに、供給された画像データから、被写体に人物の顔が存在していることの検出処理と、その検出した顔の中の目の画像解析から、被写体の人物の視線を検出する処理を行う。
制御部120でこの視線検出処理を行うと、その結果が撮像制御部202に送られ、撮像制御部202では、画像データの選択や、画像の合成状態の選択などが行われる。この選択処理などの詳細については後述する(図5のフローチャート)。
[3.視線検出処理状態の例]
次に、図4を参照して、制御部120でインカメラ203で撮像して得た画像データから視線検出を行う処理の例について説明する。
視線検出を行う前提として、画像から顔を検出する構成としてあり、その顔が検出された場合に、顔の左右の眼の位置を、制御部120が画像認識処理で検出する。さらに、その画像認識処理で検出した眼の中の瞳(黒目)の位置に基づいて、視線検出を行う。
具体的には、例えば図4に示すように、眼の中心に瞳がある状態e10が画像認識で検出された場合、視線が中心方向であるとする。また図4に示すように、眼の左側に瞳がある状態e11が画像認識で検出された場合、視線が左方向であるとする。また図4に示すように、眼の右側に瞳がある状態e12が画像認識で検出された場合、視線が右方向であるとする。さらに図4に示すように、眼の上側に瞳がある状態e13が画像認識で検出された場合、視線が上方向であるとする。さらにまた図4に示すように、眼の下側に瞳がある状態e14が画像認識で検出された場合、視線が下方向であるとする。
本実施の形態においては、これらの視線方向の検出に基づいて、被写体であるユーザが、何を見ているのかを判断する。検出した視線方向から、その視線方向にあるものの判断処理としては、ここでは、インカメラ203で撮像して得た画像のほぼ中心に、正面を向いた顔があると仮定して行う。即ち、眼のほぼ中心に瞳がある状態(図4の状態e10など)のときには、ユーザが表示パネル107aを見ているとする。
また、眼の中心から外れた左右及び上の位置に瞳がある状態(図4の状態e11,e12,e13など)のときには、ユーザが端末以外を見ているとする。
さらに、眼の中心から外れた下の位置に瞳がある状態(図4の状態e14など)のときには、ユーザが端末100の表示パネル107aの下側に配置された操作キー(図2参照)を見ているとする。
具体的に視線方向と端末100との位置関係を図2(a)に示すと、例えば、瞳がほぼ中心の視線方向e1が検出された場合に、表示パネル107a側に向かう視線方向であると判断する。また、瞳がほぼ下側の視線方向e2が検出された場合に、端末100の下側の操作キーなどを見ている視線方向であると判断する。さらに、この視線方向e1,e2以外の視線方向e3である場合には、そのときの視線方向の向きの端末外を見ていると判断する。
これらの制御部120での視線方向の検出結果は、撮像制御部202に送られ、撮像制御部202では、画像データの選択や、画像の合成状態の選択などが行われる。
[4.2つのカメラの出力処理例]
次に、図5のフローチャートを参照して、携帯電話端末100が備えるインカメラ203とアウトカメラ201での撮像時の処理例について説明する。この図5のフローチャートは、インカメラ203とアウトカメラ201の双方を使った撮像を行い、2つのカメラ201,203の切換えを、ユーザの視線により自動的に切換えるモードを設定した場合の処理例である。この図5のフローチャートの例は、テレビ電話で相手に画像データを音声データと共に伝送させる場合の例である。
この例では、例えば図1に示すように、携帯電話端末100のインカメラ203に向かってユーザ300がいる状態であり、アウトカメラ201で撮像する範囲内に、相手に伝送させたい画像が表示された比較的大型のスクリーン400がある状況とする。携帯電話端末100は、例えばスタンド500に載せて、直立した状態に載置させてある。
図5のフローチャートの処理は、制御部120及び撮像制御部120での制御により実行される。図5のフローチャートに従って説明すると、まず、ユーザが相手にアウトカメラ201で撮像しているスクリーン400を携帯電話端末100の表示パネル107aに表示させる(ステップS1)。この例では、図1に示したスクリーン400中の一部の領域410をアウトカメラ201で撮像させるように設定して、その撮像して得た画像を表示パネル107aに表示させる。
この状態で、インカメラ203で撮像された画像データから、ユーザ300の視線方向が検出されたか否か判断する(ステップS2)。この判断で、視線が検出されない場合には、検出がされるまで待機する。
そして、ステップS2で視線が検出されると、その検出された視線方向が、携帯電話端末100の表示パネル107aが存在する方向か否か判断する(ステップS3)。視線方向が、携帯電話端末100の表示パネル107aが存在する方向であると判断した場合には、インカメラ203の出力画像を選択して、通信回路102に送り、相手の端末に送信させる(ステップS9)。
ステップS3で、視線方向が、携帯電話端末100の表示パネル107a側でないと判断した場合には、視線方向が端末100の下側であるか否か判断する(ステップS4)。ここで端末100の下側であると判断した場合には、携帯電話端末100の操作キーなどを見ていると判断して、ステップS9に移り、インカメラ203の出力画像を選択して、通信回路102に送り、相手の端末に送信させる。
ステップS4で、視線方向が端末100の下側でもないと判断した場合には、現在の視線方向が、アウトカメラ201が備える撮像レンズで撮像可能な範囲内か否か判断する(ステップS5)。ここで、アウトカメラ201が備える撮像レンズで撮像可能な範囲内でない場合には、ステップS9に移り、インカメラ203の出力画像を選択して、通信回路102に送り、相手の端末に送信させる。
ステップS5で、視線方向がアウトカメラ201で撮像可能な範囲であると判断した場合には、その判断した位置を特定する(ステップS6)。そして、アウトカメラ201で撮像する範囲の中心を、検出した視線方向に設定し、該当する視線方向の物体にフォーカスを合わせる(ステップS7)。アウトカメラ201の撮像レンズが固定されたレンズである場合には、撮像して得た画像の一部を切り出した画像データとして、該当する視線方向の画像データを得るようにしてもよい。撮像レンズに可動機構が設けられている場合には、その可動機構により該当する方向を撮像するようにしてもよい。
そして、アウトカメラ201で得られた画像データ(必要により切り出された画像データ)を撮像制御部202で選択して、通信回路102に送り、相手の端末に送信させる(ステップS8)。
そして、制御部120は、インカメラ203で毎フレームの画像データが撮像されて供給される毎に、この図5のフローチャートに示した処理を繰返して実行する。
[5.表示画面の例]
図5のフローチャートでは、テレビ電話時に相手に伝送する画像データを、2つのカメラで撮像して得た2つの画像データの間で切換える処理としたが、伝送する画像として、2つのカメラで撮像して得た画像データを合成した画像データとしてもよい。
図6は、この場合の例を示した図である。
検出した視線方向が表示パネルなどの端末側にある場合には、図6(a)に示すように、インカメラ203で撮像されたインカメラ映像11をメイン画面として大きく表示させる。そして、アウトカメラ201で撮像されたアウトカメラ映像12をサブ画面として、左上などに小さく表示させる。
また、検出した視線方向が端末以外にある場合には、図6(b)に示すように、アウトカメラ201で撮像されたアウトカメラ映像21をメイン画面として大きく表示させる。そして、インカメラ203で撮像されたインカメラ映像22をサブ画面として、左上などに小さく表示させる。
この図6の例では、いわゆるPinP(Picture In Picture)処理として、メイン映像中にサブ映像を表示させる処理であるが、2つの映像を並べて、そのサイズを変化させるようにしてもよい。
[6.使用例]
次に、本実施の形態の携帯電話端末の使用例を、変形例の場合の使用例も含めて図7に示す。
図7(a)に示した使用例1は、図1,図2などに示した、いわゆるストレート型の携帯電話端末100を使用した場合の例である。
この例では、携帯電話端末100を、テーブル600上のスタンド500に直立させて、ユーザ300がインカメラ203を向いて、アウトカメラ201がスクリーン400(又は相手に見せたい景色)を撮像している状態である。
図7(b)に示した使用例2は、折り畳み式携帯電話端末100′を使用した場合の例である。
この例では、携帯電話端末100′を、テーブル600上に開いた状態で置いて、ユーザ300がインカメラ203を向いて、アウトカメラ201がスクリーン400(又は相手に見せたい景色)を撮像している状態である。
なお、図7(b)に示すように、折り畳み式携帯電話端末100′の代りに、ディスプレイ部を折り畳むことが可能なノート型のパーソナルコンピュータ装置900を用意してもよい。この場合、パーソナルコンピュータ装置900のディスプレイ部の先端の外側にアウトカメラ901を配置し、内側にインカメラ903を配置する。アウトカメラ901やインカメラ903は、パーソナルコンピュータ装置900本体とは別体でもよい。
図7(c)は、いわゆるスライド式携帯電話端末100″を使用した例である。
この例では、携帯電話端末100″を、テーブル600上のスタンド500′に直立させて、ユーザ300がインカメラ203を向いて、アウトカメラ201がスクリーン400(又は相手に見せたい景色)を撮像している状態である。
図7(a)〜(c)のいずれの例の場合も、ユーザ300は、視線によって、相手に伝送させる画像を、インカメラとアウトカメラとの間で切換えることができる。また、アウトカメラが選択されている状態では、そのアウトカメラで撮像される範囲(又は切り出される範囲)が、視線により制御可能である。
このようにして、本実施の形態によると、ユーザの視線移動で、インカメラとアウトカメラの2つの撮像部の出力を切換えることができ、非常に簡単に出力画像の切換えができる。また、アウトカメラの画像が選択された際には、視線方向によって、撮像する範囲が変化し、ユーザが見ている方向の画像を、相手に送ることができる。
例えば、本実施の形態で説明したテレビ電話を、テレビ会議に適用することで、テレビ会議を円滑に行うこともできる。即ち、テレビ会議などの電子会議でスクリーン400に資料を投影して説明している場合に、ユーザ300がスクリーン400を説明しているのに合わせて、送信先の映像はスクリーン400上の説明者が注視している部分とすることができる。また、ユーザ300が下側を見ているときには、ユーザ300自身の画像を、送信させることができる。なお、ユーザ300が下側を見ている状況として、上述した実施の形態では、操作キーなどを見ている状況を想定した。これに対して、手元にある資料を見ているときについても、下側の方向の視線を検出した状態であるとして、視線の先の画像を相手に送る必要がない状況であるとして、ユーザ300自身の画像を送信させるようにしてもよい。
つまり、ユーザによる機器の操作の手間を省き、ユーザの視線の注視先を常に表示されているので、他の会議参加者はどこを説明しているかが即座に判断することができるために、会議の進行の円滑化を図るという効果が有している。
[7.変形例]
なお、上述した実施の形態では、携帯電話端末に内蔵された2つのカメラの切換えを、テレビ電話時に行うようにしたが、その他の機能の実行時にも行うようにしてもよい。即ち、2つのカメラで撮像して得た画像データを端末内に記憶させるカメラとしての動作モード時にも、メモリ105に記憶させる画像データを、視線によりインカメラとアウトカメラのいずれか一方から選択するようにしてもよい。このカメラとして動作させる場合二適用する際には、携帯電話端末に内蔵されたカメラではなく、単体のカメラ装置に適用してもよい。
さらに、図7(b)に示したパーソナルコンピュータ装置900のように、2つの撮像部を備えたその他の電子機器に適用してもよい。
100…携帯電話、101…アンテナ、102…通信回路、103…マイク、104…スピーカ、105…メモリ、106…操作部、107…表示部、120…制御部、150…制御ライン、160…データライン、201…アウトカメラ、202…撮像制御部、203…インカメラ、300…ユーザ、400…スクリーン、410…注視箇所、500…スタンド

Claims (6)

  1. 装置本体の一方の面を向いた撮像レンズが配置された第一撮像部と、
    前記第一撮像部の撮像レンズ配置面とは反対側の他方の面に撮像レンズが配置された第二撮像部と、
    前記一方の面に配置され、前記第一及び第二撮像部で撮像して得た画像を表示する表示部と、
    前記第一撮像部で撮像して得た画像から顔を検出すると共に、その検出した顔の視線方向を検出する視線方向検出部と、
    前記視線方向検出部が検出した視線方向が、前記表示部に表示されている画像を向いた方向にあるときは、前記第一撮像部で撮像して得た画像データを選択して出力し、前記視線方向検出部が検出した視線方向が前記表示部に表示されている画像を向いた方向にないときは、前記第二撮像部で撮像して得た画像データを選択して出力する制御部と
    を備えた撮像装置。
  2. 前記制御部は、前記第二撮像部で撮像して得た画像データを選択している状態で、前記視線方向検出部が検出した視線の方向に対応して、前記第二撮像部が撮像して出力する画像データによる撮像の範囲を可変設定する
    請求項1記載の撮像装置。
  3. 前記制御部の制御により選択された画像データを外部に送信する通信部を備えた
    請求項2記載の撮像装置。
  4. 前記制御部により選択された画像データによる画像と、前記制御部により選択されていない画像データによる画像とを合成した画像データとして、前記合成された画像データを前記通信部から送信し、
    前記制御部での選択に基づいて、前記合成された画像データによる2つの画像の合成状態を切換える
    請求項3記載の撮像装置。
  5. 前記制御部は、前記視線方向検出部で検出される視線方向が前記表示部の下方向である場合には、前記第一撮像部で撮像して得た画像データを選択して出力する
    請求項1記載の撮像装置。
  6. 装置本体の表示部が配置された面と同じ一方の面に撮像レンズを配置して撮像を行う第一撮像処理と、
    前記表示部が配置された面とは反対側の他方の面に撮像レンズを配置して撮像を行う第二撮像処理と、
    前記第一撮像処理で得た画像から顔を検出すると共に、その検出した顔の視線方向を検出する視線方向検出処理と、
    前記視線方向検出処理で検出した視線方向が、前記表示部に表示されている画像を向いた方向にあるときは、前記第一撮像処理で撮像して得た画像データを選択して出力し、前記視線方向検出処理で検出した視線方向が前記表示部に表示されている画像を向いた方向にないときは、前記第二撮像処理で撮像して得た画像データを選択して出力する画像選択処理とを行う
    撮像方法。
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