JP5316220B2

JP5316220B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP5316220B2
Application number: JP2009123945A
Authority: JP
Inventors: 邦夫山崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2029-05-22
Also published as: JP2010273165A

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。

２つの撮像素子を備える撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この撮像装置においては一方の撮像素子により静止画を撮像し、他方の撮像素子により動画を撮像している。

特開２００７−２１５１１０号公報

しかし、この撮像装置においては、静止画の撮像と動画の撮像におけるシャッタスピードは略同じであり、フレーム内に高速で移動する被写体が存在する場合には鮮明な静止画を得られなかった。

本発明の目的は、動画を撮像しつつ被写体の動きに影響されることなく鮮明な静止画を作成することができる撮像装置を提供することである。

本発明の撮像装置は、第１被写体光と第２被写体光との分配比が１：２〜１：３０となるように被写体光を分配する光分配部と、前記第１被写体光を撮像する第１撮像素子と、
前記第２被写体光を撮像する第２撮像素子と、前記第１撮像素子に対する第１シャッタスピードを設定すると共に前記第２撮像素子に対する前記第１シャッタスピードとは異なる第２シャッタスピードを設定する撮像条件設定部とを備え、前記撮像条件設定部は、前記第１撮像素子及び前記第２撮像素子により撮像されるフレーム毎の被写体光の露光量が略等しくなるように前記第１撮像素子の前記第１シャッタスピードと、前記第２撮像素子の前記第２シャッタスピードとを設定し、前記第１撮像素子は、前記撮像条件設定部により設定された前記第１シャッタスピードにより、前記第２撮像素子は、前記撮像条件設定部により設定された前記第２シャッタスピードにより同時に撮像を開始することを特徴とする。

本発明の撮像装置によれば、動画を撮像しつつ被写体の動きに影響されることなく鮮明な静止画を作成することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るカメラのシステム構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係るカメラのシャッタスピードの設定の一例を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るカメラの１フレームの撮像処理を示すフローチャートである。本発明の第１の実施の形態に係るカメラの静止画生成処理を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係るカメラの１フレームの撮像処理を示すフローチャートである。本発明の第２の実施の形態に係るカメラの画像データの記憶処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る撮像装置について説明する。図１は、第１の実施の形態に係るカメラのシステム構成を示すブロック図である。図１に示すように、カメラ２には、被写体からの光をカメラ内部に導く撮影レンズ４が装着されている。カメラ２は、ビームスプリッタ６、第１撮像素子８及び第２撮像素子１０が設けられ、ビームスプリッタ６と第１撮像素子８との間に第１絞り１２及び第１シャッタ１４、ビームスプリッタ６と第２撮像素子１０との間に第２絞り１６及び第２シャッタ１８が設けられている。制御部２２には、信号処理部２０、制御部２２、操作部３０、撮像条件設定部３２、撮像制御部３４が接続されており、制御部２２から出力される制御信号及び画像データをカメラ２の各部に送信するための送信路であるバス３６を介して、バッファメモリ２４、表示部２６、記憶部２８が接続されている。

ビームスプリッタ６は、撮影レンズ４を介した被写体光を２つに分配する。２つに分配された一方の光、即ちビームスプリッタ６の光分配面６ａを透過した光（以下、第１被写体光という）は、第１絞り１２、第１シャッタ１４を介して第１撮像素子８に入射し、他方の光、即ち光分配面６ａにより反射された光（以下、第２被写体光という）は、第２絞り１６、第２シャッタ１８を介して第２撮像素子１０に入射する。第１撮像素子８及び第２撮像素子１０は、光学的に共役な位置に配置されており、第１被写体光及び第２被写体光をそれぞれ撮像して撮像信号を信号処理部２０に対して出力する。また、ビームスプリッタ６の光分配面は半透過膜により構成され、第１被写体光と第２被写体光の分配比が１：２〜１：３０の範囲の固定値となるように設定されている。

第１撮像素子８及び第２撮像素子１０から出力される撮像信号は、信号処理部２０においてアナログ信号からデジタル信号に変換され、制御部２２に対して出力される。制御部２２は、マイクロプロセッサ等により構成され、カメラ２の各部を統括的に制御する。制御部２２は、信号処理部２０から出力されるデジタル信号の画像データに対して各種の画像処理（ホワイトバランス調整、色補正、階調補正等）を行い、画像処理された画像データを撮影日時、露出等の撮影に関する情報と共に、Ｅｘｉｆ（Ｅｘｃｈａｎｇａｂｌｅｉｍａｇｅｆｉｌｅｆｏｒｍａｔ）等の所定の形式で、バッファメモリ２４に一時的に記憶させる。

表示部２６は、ライブビュー画像（スルー画像）、後述する記憶部２８に記憶されている画像データに基づく画像、及び撮影に関する種々の情報などを表示する。また、記憶部２８は、制御部２２によりバッファメモリ２４から読み込まれた画像データ及び画像データに付加されている撮影に関する情報等を記憶する。また、操作部３０は、電源をオン／オフする電源スイッチ、撮像の開始及び静止画の作成を指示するシャッタボタン、記憶部２８に記憶されている画像データを表示部２６に表示し再生を行う再生ボタン、撮像の停止または再生の停止を行う停止ボタン、各種設定等を行うダイアル及びボタン等を含んで構成されている。

撮像条件設定部３２は、第１絞り１２及び第２絞り１６のそれぞれの絞り値、第１シャッタ１４及び第２シャッタ１８のそれぞれシャッタスピードの設定を行う。また、シャッタスピード、絞り値及び被写体光の分配比から、第１撮像素子８と第２撮像素子１０に蓄積される電荷が大きく異なる場合には、第１撮像素子８または第２撮像素子１０からの出力を信号処理部２０により電気的に増幅する増幅率を設定する。撮像制御部３４は、第１絞り１２及び第２絞り１６、第１シャッタ１４及び第２シャッタ１８の駆動制御を行う。

図２は、第１の実施の形態に係る撮像条件設定部によるシャッタスピードの設定の一例を示す図である。図２において実線は撮像素子において被写体光の露光を行っていることを示し、点線は撮像素子において被写体光の露光を行っていないことを示すものとする。

撮像条件設定部３２は、１／３０秒を撮像信号の取得間隔とし、１／３０秒の取得間隔毎の第１シャッタ１４の露光時間（シャッタスピード）を１／３０秒として第１撮像素子８により撮像を行うように設定し、１／３０秒の取得間隔毎の第２シャッタ１８の露光時間（シャッタスピード）を１／１０００秒として第２撮像素子１０により撮像を行うように設定する。なお、本実施の形態において「動画」とは、一定の取得間隔毎に所定の露光時間により撮像した一連の画像を意味するものとする。

また、第１撮像素子８及び第２撮像素子１０において電荷の蓄積（撮像）がフレーム毎に同時に開始されるように設定する。また、第１絞り１２及び第２絞り１６の絞り値を同じ値に設定し、ビームスプリッタ６は、第１被写体光と第２被写体光の分配比が１：３０であるものを用いるものとする。そのため、第１撮像素子８及び第２撮像素子１０により撮像されるフレーム毎の被写体光の露光量は略等しくなる。

次に、図３に示すフローチャートを参照して第１の実施の形態に係るカメラの１フレームの撮像処理について説明する。シャッタボタンが操作されると、撮像制御部３４は第１シャッタ１４及び第２シャッタ１８を開状態とし、第１撮像素子８及び第２撮像素子１０において被写体光に基づいて信号電荷の蓄積を開始する（ステップＳ１）。次に、撮像条件設定部３２により設定された撮像条件に基づいて例えば、１／１０００秒等、第２撮像素子１０の露光時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ２）。第２撮像素子１０の露光時間を経過していない場合には経過するまで待機し、経過した場合には、第２シャッタ１８を閉じ第２撮像素子１０における信号電荷の蓄積を終了する（ステップＳ３）。

次に、撮像条件設定部３２により設定された撮像条件に基づいて、例えば、１／３０秒等、第１撮像素子８の露光時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ４）。第１撮像素子８の露光時間を経過していない場合には経過するまで待機し、経過した場合には、第１シャッタ１４を閉じ第１撮像素子８における信号電荷の蓄積を終了する（ステップＳ５）。

次に、第１撮像素子８及び第２撮像素子１０により取得された撮像信号は信号処理部２０を介して出力され、制御部２２は、信号処理部２０から出力される画像データに対して各種の画像処理を行う（ステップＳ６）。ここで、第１撮像素子８と第２撮像素子１０から出力される信号のレベルの何れか一方が小さい場合には、撮像条件設定部３２による設定に基づいて小さいものの出力を電気的に増幅する。また、第１撮像素子８及び第２撮像素子１０から出力される信号のレベルが小さい場合にも、第１撮像素子８及び第２撮像素子１０からの出力を電気的に増幅する。そして、画像処理を行った画像データをバッファメモリ２４に一時的に記憶し（ステップＳ７）、その後記憶部２８に記憶する（ステップＳ８）。

そして、撮像条件設定部３２により設定された撮像信号の取得間隔を経過したか否か判定し（ステップＳ９）、経過していない場合には、取得間隔に相当する時間が経過するまで待機し、経過した場合には、ステップＳ１の処理に戻り次のフレームの撮像処理を行う。なお、図２に示すように取得間隔と第１撮像素子１０の露光時間とが同じである場合には、ステップＳ９における処理を省略してもよい。なお、図３のフローチャートに示す処理は停止ボタンの操作により終了する。

次に、図４に示すフローチャートを参照して実施の形態に係るカメラの静止画生成処理について説明する。再生ボタンが操作されるとカメラ２に設けられた表示部２６において第１撮像素子８により撮像された画像を記憶部２８から読み出し動画として再生する。

再生中にシャッタボタンが操作されると（ステップＳ１１）、記憶部２８からシャッタボタンが操作された際に再生していたフレームと同時に第２画像素子１０により撮像された画像を読み出す（ステップＳ１２）。そして制御部２２は、読み出した画像を静止画として生成し（ステップＳ１３）、静止画として記憶部２８に記憶する（ステップＳ１４）。

本実施の形態に係るカメラによれば、露光時間の異なる２の画像を同時に撮像することができるため、動画を撮像しつつ被写体の動きに影響されることなく鮮明な静止画を作成することができる。

なお、上述の実施の形態においては、第１シャッタ１４及び第２シャッタ１８のシャッタスピードをそれぞれ１／３０秒及び１／１０００秒としたが、シャッタスピードはこの数値に限られるものではなく、任意の時間でよい。

また、上述の実施の形態においては、シャッタスピードを異なる値にすることで第１撮像素子８及び第２撮像素子１０における撮像条件を変化させる構成としたが、第１シャッタ１４及び第２シャッタ１８のシャッタスピードを等しい値に設定し、第１絞り１２及び第２絞り１６の絞り値を変化させることにより第１撮像素子８及び第２撮像素子１０における撮像条件を変化させてもよい。この場合においても、撮像条件の異なる２の動画を撮像することができる。

次に図面を参照して本発明の第２の実施の形態に係るカメラについて説明する。第１の実施の形態に係るカメラにおいては、第１撮像素子及び第２撮像素子において撮像された画像を記憶部に記憶する構成としたが、この第２の実施の形態に係るカメラは、第１撮像素子において撮像された画像は全て記憶部に記憶し、所定の操作が行われた場合にのみ第２撮像素子において撮像された画像を記憶部に記憶する構成としたものである。従って、第１の実施の形態に係るカメラ２と同一の構成についての詳細な説明は省略し、異なる部分のみについて詳細に説明する。また、上述のカメラ２の構成と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図５は、第２の実施の形態に係るカメラの１フレームの撮像処理を示すフローチャートである。シャッタボタンが操作されると、ステップＳ２１〜Ｓ２７に示す処理を行う。ステップＳ２１〜２７に示す処理は図３のフローチャートにおけるステップＳ１〜Ｓ７に示す処理とそれぞれ同様であるため、説明は省略する。そして、撮像条件設定部３２により設定された撮像信号の取得間隔を経過したか否か判定し（ステップＳ２８）、経過していない場合には、取得間隔に相当する時間が経過するまで待機し、経過した場合には、ステップＳ２１の処理に戻り次のフレームの撮像処理を行うと共に、図６のフローチャートに示す１フレームの撮像画像の記憶処理を行う。なお、図５のフローチャートに示す処理は停止ボタンの操作により終了する。

図６のフローチャートに示すように、ステップＳ２８において取得間隔に相当する時間が経過した場合には、図５のフローチャートのステップＳ２１において信号電荷の蓄積を開始してから撮像信号の取得間隔が経過するまでの間にシャッタボタンが操作されたか否かの判定を行う（ステップＳ３１）。シャッタボタンが操作された場合には、バッファメモリ２４に記憶した第１撮像素子８及び第２撮像素子１０による撮像画像の画像データをいずれも記憶部２８に記憶する（ステップＳ３２）。一方、シャッタボタンが操作されなかった場合にはバッファメモリ２４に記憶した画像データのうち、第１撮像素子８による撮像画像の画像データのみを記憶部２８に記憶し、第２撮像素子による撮像画像は消去する（ステップＳ３３）。

本実施の形態に係るカメラによれば、記憶部の空き容量が少ない場合であっても、動画を撮像しつつ被写体の動きに影響されることなく鮮明な静止画を作成することができる。

２…カメラ、６…ビームスプリッタ、８…第１撮像素子、１０…第２撮像素子、１４…第１シャッタ、１８…第２シャッタ、２０…信号処理部、２２…制御部、２４…バッファメモリ、２８…記憶部、３２…撮像条件設定部。

Claims

第１被写体光と第２被写体光との分配比が１：２〜１：３０となるように被写体光を分配する光分配部と、
前記第１被写体光を撮像する第１撮像素子と、
前記第２被写体光を撮像する第２撮像素子と、
前記第１撮像素子に対する第１シャッタスピードを設定すると共に前記第２撮像素子に対する前記第１シャッタスピードとは異なる第２シャッタスピードを設定する撮像条件設定部と
を備え、
前記撮像条件設定部は、前記第１撮像素子及び前記第２撮像素子により撮像されるフレーム毎の被写体光の露光量が略等しくなるように前記第１撮像素子の前記第１シャッタスピードと、前記第２撮像素子の前記第２シャッタスピードとを設定し、
前記第１撮像素子は、前記撮像条件設定部により設定された前記第１シャッタスピードにより、前記第２撮像素子は、前記撮像条件設定部により設定された前記第２シャッタスピードにより同時に撮像を開始することを特徴とする撮像装置。