JP2003298919A - デジタルカメラ - Google Patents
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Abstract
ジタルカメラにおいて装置の大型化を招かずに連続して
切れ目のない高倍率ズームを実現する。 【解決手段】 サイズが小さく画素密度が高い第1CC
D30とズームレンズ12、サイズが大きく画素密度が
低い第2CCD32とレンズ14の組合せによって得ら
れる、画角が小さく光学ズーム可能な高画質画像情報
と、画角が大きい低画質画像情報とを画像補完手段で合
成して得られる画像による望遠ズームモードと、第1C
CD30とレンズ14、第2CCD32とズームレンズ
12の組み合わせによって得られる、画角が小さい高画
質画像情報と、画角が大きく光学ズーム可能な低画質画
像情報とを画像補完部38で合成して得られる画像によ
る広角ズームモードの2種類のモードを設ける。各モー
ドは各レンズから各CCDへの光路を切替え、レンズと
CCDの組合せを変えることによって選択することがで
きる。
Description
するものである。
ンズ固定式カメラでは、撮影領域を拡大するためには高
倍率のズームレンズを搭載する必要があったが、レンズ
の構成枚数が多くなり、レンズの全長と重量が増加し、
開放F値が暗く、光学性能も劣化するといった問題があ
った。
ーム機能を持つ複数の光学系を備え、切替えを行ない撮
影領域を拡大するものが考案されている。
の撮像素子を備え、撮像素子を切替えて撮影領域を拡大
するものも考案されているしかし、いずれもレンズまた
は撮像素子を切替えて画角を変えるものであり、連続し
て切れ目なく撮影領域を変化させることはできない。
慮して、複数の撮影光学系および撮像素子を備えたデジ
タルカメラにおいて装置の大型化を招かずに連続して切
れ目のない高倍率ズームを実現することを課題とする。
ルカメラは、第1の撮像素子と、前記第1の撮像素子よ
りサイズが大きく画素密度が低い第2の撮像素子と、ズ
ームレンズである第1の撮影レンズと、単焦点レンズで
ある第2の撮影レンズと、前記第1の撮影レンズを通っ
た光を前記第1の撮像素子または前記第2の撮像素子
へ、あるいは前記第2の撮影レンズを通った光を前記第
1の撮像素子または前記第2の撮像素子へ導く光路切替
手段と、前記光路切替手段を操作して前記第1の撮像素
子及び前記第2の撮像素子から得られる画像情報を要求
される画質によって使い分ける画像補完手段と、を備
え、前記第2の撮影レンズの焦点距離が前記第1のズー
ムレンズの焦点距離範囲内にあり、かつ前記第1のズー
ムレンズの短焦点側端および長焦点側端の焦点距離と前
記第2のレンズの焦点距離との比がともに前記第1の撮
像素子と第2の撮像素子の対角線長比より小さいことを
特徴とする上記構成の発明では、サイズが小さく画素密
度が高い第1撮像素子とズームレンズである第1撮影レ
ンズ、サイズが大きく画素密度が低い第2撮像素子と単
焦点レンズである第2撮影レンズの組合せによって得ら
れる、画角が小さく光学ズーム可能な高画質画像情報
と、画角が大きい低画質画像情報とを画像補完手段で合
成して得られる画像による望遠ズームモードを実現でき
る。また、サイズが小さく画素密度が高い第1撮像素子
と単焦点レンズである第2撮影レンズ、サイズが大きく
画素密度が低い第2撮像素子とズームレンズである第1
撮影レンズの組み合わせによって得られる、画角が小さ
い高画質画像情報と、画角が大きく光学ズーム可能な低
画質画像情報とを画像補完手段で合成して得られる画像
による広角ズームモードを実現できる。すなわち、上記
構成では望遠領域を光学ズームでカバーした望遠ズーム
モードと広角領域を光学ズームでカバーした広角ズーム
モードの2種類のモードが選択出来る。
撮像素子への光路を切替え、撮影レンズと撮像素子の組
合せを変えることによって選択することができる。
る画像の画角はズームレンズで得られる画像の画角範囲
に含まれないので、画像補完手段を使って効率的にズー
ムの領域を広げることが出来る。
第1の撮影レンズと前記第2の撮影レンズの両方がズー
ムレンズであり、前記第2の撮影レンズの焦点距離範囲
が前記第1の撮影レンズの焦点距離範囲内にあり、かつ
第1の撮影レンズの短焦点側端と第2の撮影レンズの長
焦点側端との焦点距離比が前記第1の撮像素子と前記第
2の撮像素子の対角線長比より小さいことを特徴とす
る。
を2つの撮像素子と組合せて画像を得るので、画質劣化
の少ない光学ズームによる画角変化と画像補完手段を使
って高倍率のズームが可能となる。
範囲は重複していないため効率的にズームの領域を広げ
ることができる。
光路切替手段とズームの操作部を単一とし、前記第1の
撮像素子と前記第2の撮像素子により得られる撮影画像
を合成し、連続して切れ目なしに変化させることを特徴
とする。
作することでズーム操作と光路切替えを連続して行な
い、広角ズームモードでズームイン操作を続けることに
より自動的に望遠ズームモードに切り替わり、また望遠
ズームモードでズームアウト操作を続けることにより自
動的に広角ズームモードに切り替わる。このため、広角
ズームモードの広角側端から望遠ズームモードの望遠側
端まで連続して切れ目なくズームが行なえる。
ルカメラが示されている。
0は箱型をしており、レリーズボタン16、ズームボタ
ン18、ストロボ20等が設けられている。デジタルカ
メラ10前面には第1撮影レンズ12と第2撮影レンズ
14が設けられ、後述する第1CCD30および第2C
CD32上に画像を結ぶ。
0背面にはファインダ用としてLCDモニタ22が設け
られている。また、別途に光学ファインダ24を設けて
いる。電源スイッチ26、モード切替ボタン28等のス
イッチ類も設けられており、モード切替やズーム等の情
報はLCDモニタ20上に映し出される。
ラ10の内部構造のブロック図が示されている。
D30上に結像し、第2撮影レンズ14を通った光は第
2CCD32上に結像し、光学データは電気的な画像デ
ータに変換される。この画像データは画像処理部34、
35へ送られ画像処理される。画像処理部34、35で
処理された画像データはコントロール部36内の画像補
完部38へ送られ一つの画像に合成される。
る画像の画角における不連続部分は、不連続部分の両端
にあたる2つの画像をコントロール部36内の画像補完
部38にて合成し一つの画像として補完する。あるいは
画素数の関係で2つの画像を合成するよりも不連続部分
広角側端の画像をトリミングして使用した方が望ましい
場合は、不連続部分広角側端の画像を電子ズームでトリ
ミングして画角を調整し、不連続部分を補完する。
合成の方法が示されている。
密度の高い第1CCD30の画像が表示され、周辺部は
画素密度の低い第2CCD32の画像を使用して補完す
る。第1CCD30の画像と第2CCD32の画像の境
目を目立たなくするため、図3(B)に示すように第1
CCD30の画像の周辺部で第2CCD32の画像と滑
らかに繋ぎ合わせる処理が行なわれる。例えば第1CC
D30の画像と第2CCD32の画像で輝度に差があっ
た場合、図3(B)では縦軸Yに輝度yをとり、第1C
CD30の画像外縁部a2から一定の距離を設けた内側
のa3まで輝度yをゆるやかに変化させて繋ぎ目を目立
たなくする。具体的には、a2における第2CCD32
のy数値(ya2)から、a3における第1CCD30
のy数値(ya3)まで、画像上の距離xに応じて図3
(B)上のy1:y2が常にx1:x2となるように数
値yを変化させて行けばよい。当然、輝度以外の数値に
ついても同様の処理を行なう。
で得られる画像が撮影レンズとCCDの組合せ別に示さ
れている。
1CCD30とサイズが大きく画素密度の低い第2CC
D32の対角線長比を1:3、第1撮影レンズ12のズ
ーム比をn〜4n(mm)、第2撮影レンズ14の焦点
距離を2n(mm)とする。
ズ12と第1CCD30の組合せで得られる画角は35
ミリカメラ換算で望遠96mm〜288mmレンズ相
当、第2撮影レンズ14と第2CCD32の組合せで得
られる画角は35ミリカメラ換算で標準48mmレンズ
相当とし、広角ズームモードでは第1撮影レンズ12と
第2CCD32の組合せで得られる画角は同じく24m
m〜72mmレンズ相当、第2撮影レンズ14と第1C
CD30の組合せで得られる画角は同じく望遠192m
m相当とする。
ズ12とサイズが小さく画素密度の高い第1CCD3
0、第2撮影レンズ14とサイズが大きく画素密度の低
い第2CCD32の組合せで画像情報を得ている。得ら
れた画像情報は第1撮影レンズ12/第1CCD30で
96mm〜288mmレンズ相当、第2撮影レンズ14
/第2CCD32で48mmレンズ相当なので、画角の
不連続部分である96mmから48mmの間は図4
(A)に示すように画面中央に画質の高い第1CCD3
0の96mmレンズ相当画像を置き、周辺は第2CCD
32の48mmレンズ相当画像を使用して画像補完によ
り合成することで、標準48mmレンズ相当から望遠9
6mmレンズ相当の画面まで切れ目なく画像を得ること
ができる。
画像補完で、96mmから288mmまでは光学ズーム
で連続して切れ目なくズームが可能となる。
ズ14とサイズが小さく画素密度の高い第1CCD3
0、第1撮影レンズ12とサイズが大きく画素密度の低
い第2CCD32の組合せで画像情報を得ている。得ら
れた画像情報は第2撮影レンズ14/第1CCD30で
192mmレンズ相当、第1撮影レンズ12/第2CC
D32で24mm〜72mmレンズ相当なので、画角の
不連続部分である72mmから192mmの間は図4
(B)に示すように画面中央に画質の高い第1CCD3
0の192mmレンズ相当画像を置き、周辺は第2CC
D32の24mmレンズ相当画像を使用して画像補完に
より合成することで、広角24mmレンズ相当から望遠
192mmレンズ相当の画面まで切れ目なく画像を得る
ことができる。
光学ズームで、72mmから196mmまでは画像補完
で連続して切れ目なくズームが可能となる。
る。
設定されている時は図5(A)のように第1撮影レンズ
12から入射した光が第1CCD30に導かれ、第2撮
影レンズ14から入射した光は第2CCD32に導かれ
る。これにより、ズームレンズである第1撮影レンズ1
2とサイズの小さい第1CCD30で得られる望遠領域
の画像を画面の中心に置き、単焦点レンズである第2撮
影レンズ14とサイズの大きい第2CCD32で得られ
る標準領域の画像を周囲に配置することで、標準から準
望遠までは画像補完で、準望遠から望遠までは光学ズー
ムでカバーし、連続して切れ目なくズームが可能とな
る。この場合、画質劣化のない光学ズームで望遠領域を
幅広くカバーできるので、スポーツ写真や報道写真に好
適である。
ムモードに切替えると、図5(B)に示すように光路中
に4枚の可動ミラー42が挿入され、第1撮影レンズ1
2から入射した光は可動ミラー42と固定ミラー44で
反射され第2CCD32に導かれ、第2撮影レンズ14
から入射した光は可動ミラー42で反射され第1CCD
30に導かれる。これにより、単焦点レンズである第2
撮影レンズ14とサイズの小さい第1CCD30で得ら
れる望遠領域の画像を画面の中心に置き、ズームレンズ
である第1撮影レンズ12とサイズの大きい第2CCD
32で得られる広角領域の画像を周囲に配置すること
で、広角から標準までは光学ズームで、標準から望遠ま
では画像補完でカバーし、連続して切れ目なくズームが
可能となる。この場合、画質劣化のない光学ズームで広
角領域を幅広くカバーできるので、風景写真やスナップ
写真に好適である。
の構造が示されている。図6(A)に示すようにデジタ
ルカメラ10は箱を二つ繋いだ形状をしており、二つの
箱は接合面の中央にある回転軸46で回動自在に連結さ
れている。
部48には電源スイッチ26、ズームボタン18、レリ
ーズボタン16が設けられ、接合面には第1CCD30
及び第2CCD32が設けられている。CCD部48に
回転軸46で軸支されているレンズ部50は回転軸46
を中心に360度自由に回動可能であり、内部には第1
撮影レンズ12及び第2撮影レンズ14が収められてい
る。この第1及び第2撮影レンズを通った光は夫々第1
窓52及び第2窓54を通り、CCD部48の第1CC
D30及び第2CCD32に像を結ぶ。CCD部48と
レンズ部50の情報の遣り取り、AF用の電源供給など
は電気接点56を通じて行なう。
48とレンズ部50を持って回転軸46を中心に180
度回転させる。これによりレンズ部50の第1撮影レン
ズ12と第2撮影レンズ14、CCD部の第1CCD3
0と第2CCD32の組合せが逆になる。撮影レンズと
CCDの光軸は回転軸46を中心に対称の位置にあるの
でCCD部48とレンズ部50を180度回転させても
光軸が狂うことはない。電気接点56も回転軸に対して
対称の位置にあるので情報や電力の伝達に支障はない。
また撮影中、不用意に回転しないようにロック機構58
を設けておくことは言うまでもない。
望遠ズーム/広角ズームのどちらか一目で判るようにレ
ンズ部をツートンカラーに塗り分けたり形状を非対称に
してもよい。
外観が示されている。
2形態と同様に箱を二つ繋いだ形状をしているが第3形
態には回転軸は存在せず、CCD部48側の接合面をU
字型の支持部60とし、レンズ部50側の接合面を形成
する係止部62を上から嵌め込んで固定する。
外し、レンズ光軸方向を中心として、180度回転させ
てからCCD部48に嵌め込む。これにより撮影レンズ
/CCDの組合せが変わり、撮影モードを変更できる。
部50の結合が外れないようにロック機構64を設けて
おく必要がある。
示されている。
ら入射した光をハーフプリズム66で2分割し、一方を
ミラー68で反射させ、それぞれ第1撮影レンズ12及
び第2撮影レンズ14へと導いた後、第1及び第2CC
D上に結像させる。この先は図8(B)に示すように第
1〜第3形態のいずれかに準拠した方法で撮影レンズと
CCDの組合せを切替える。
影レンズ14は光学的に同軸配置されているので、被写
体までの距離が近くなっても、2つのCCDからの画像
間に2本のレンズの位置ずれに起因するパララックス
(視差)が発生しないという利点がある。
フミラーを用いても良いし、このハーフプリズム/ハー
フミラーの反射/透過の割合を調整することで2本の撮
影レンズの明るさの差を補正するようにしてもよい。
画角とCCDとの関係が示されている。
第2撮影レンズ14がズームレンズであった場合、図9
に示すように、第1CCD30で得られる画像の望遠側
端T1と第2CCD32で得られる画像の広角側端W2
の間に画角の不連続部分が発生する場合がある。
完部38で補完し、W1からT2まで連続して切れ目な
くズームが可能となる。2本のレンズを共にズームレン
ズとすれば、比較的小さなズーム比のレンズ2本で幅広
い領域をカバーすることができるので、結果としてデジ
タルカメラ10本体サイズの小型化とズーム領域の拡大
を両立させることができる。
型化を招かずに連続して切れ目のない高倍率ズームを実
現することができた。
ある。
図である。
の説明図である。
の説明図である。
図である。
ある。
ある。
図である。
CDの関係図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 第1の撮像素子と、前記第1の撮像素子
よりサイズが大きく画素密度が低い第2の撮像素子と、 ズームレンズである第1の撮影レンズと、単焦点レンズ
である第2の撮影レンズと、 前記第1の撮影レンズを通った光を前記第1の撮像素子
または前記第2の撮像素子へ、あるいは前記第2の撮影
レンズを通った光を前記第1の撮像素子または前記第2
の撮像素子へ導く光路切替手段と、 前記光路切替手段を操作して前記第1の撮像素子及び前
記第2の撮像素子から得られる画像情報を要求される画
質によって使い分ける画像補完手段と、 を備え、 前記第2の撮影レンズの焦点距離が前記第1のズームレ
ンズの焦点距離範囲内にあり、かつ前記第1のズームレ
ンズの短焦点側端および長焦点側端の焦点距離と前記第
2のレンズの焦点距離との比がともに前記第1の撮像素
子と第2の撮像素子の対角線長比より小さいことを特徴
とするデジタルカメラ。 - 【請求項2】 前記第1の撮影レンズと前記第2の撮影
レンズの両方がズームレンズであり、前記第2の撮影レ
ンズの焦点距離範囲が前記第1の撮影レンズの焦点距離
範囲内にあり、かつ第1の撮影レンズの短焦点側端と第
2の撮影レンズの長焦点側端との焦点距離比が前記第1
の撮像素子と前記第2の撮像素子の対角線長比より小さ
いことを特徴とする請求項1に記載のデジタルカメラ。 - 【請求項3】 前記光路切替手段とズームの操作部を単
一とし、前記第1の撮像素子と前記第2の撮像素子によ
り得られる撮影画像を合成し、連続して切れ目なしに変
化させることを特徴とする請求項1または請求項2に記
載のデジタルカメラ。
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