JP3971100B2 - デジタルカメラ及び画像投影方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラに関する。特に本発明は、画像を投影する機能を有するデジタルカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタルカメラでは、撮像した画像は一旦メモリ等に格納される。ユーザは、メモリに格納された画像を選択することにより、画像をLCDモニタに表示させることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
デジタルカメラのLCDモニタは、ユーザが画像を見ることができる角度に制限があることや、表示できる画像の大きさが限られていることなどから、一度に大勢の人がデジタルカメラの画像を見ることができなかった。
【0004】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできるデジタルカメラを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【0005】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第1の形態によると、被写体像を撮像する撮像素子と、投影像を表示する表示素子と、被写体像の撮像素子への結像、および表示素子が表示する投影像の外部への投影が可能な光学系と、投影像を投影する投影面上の少なくとも同一直線上にない3箇所までの距離を測定する測距部と、測定された距離に基づいて、投影面の傾きを検出する傾斜検出部と、投影面に写し出される画像の歪みが除去されるように、傾斜検出部の検出結果に基づいて、投影面に投影する投影像を補正する補正部と、画像投影時に、投影面に画像と別の光であるポインタ光を照射するポインタ光射出部と、撮像した被写体像を表示する表示ユニットとを備え、表示ユニットは、押された場所を検知するタッチパネルを有し、ポインタ光出射部は、タッチパネルによって検知された、表示素子に表示された画像の中で押された場所に対応する投影面上の位置に、ポインタ光を照射することを特徴とするデジタルカメラが提供される。
【0006】
本発明は、撮像素子および表示素子のうち選択された一方の上に結像面が位置するように光学系を移動する光学系移動部をさらに備えてもよい。
【0007】
本発明は、光学系から撮像素子への光路、または表示素子から光学系への光路を選択的に形成する光路切替部をさらに備えてもよい。
【0016】
画像を投影する方法であって、投影像を投影する投影面上の少なくとも同一直線上にない3箇所までの距離を測定する測距ステップと、測定された距離に基づいて、投影面の傾きを検出する傾斜検出ステップと、投影面に写し出される画像の歪みが除去されるように、傾斜検出ステップの検出結果に基づき、投影面に投影する投影像を補正する補正ステップとを備える。
【0017】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0019】
図1は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ10の構成を示す。本実施形態のデジタルカメラ10は、主に撮像ユニット20、撮像制御ユニット40、処理ユニット60、表示ユニット100、操作ユニット110、投影ユニット120、および素子移動部130を含む。
【0020】
撮像ユニット20は、撮影および結像に関する機構部材および電気部材を含む。撮像ユニット20はまず、映像を取り込んで処理を施す撮影レンズ22、絞り24、シャッタ26、光学LPF(ローパスフィルタ)28、CCD(撮像素子)30、および撮像信号処理部32を含む。撮影レンズ22は、フォーカスレンズやズームレンズ等からなる。この構成により、被写体像がCCD30の受光面上に結像する。結像した被写体像の光量に応じ、CCD30の各センサエレメント(図示せず)に電荷が蓄積される(以下その電荷を「蓄積電荷」という)。蓄積電荷は、リードゲートパルスによってシフトレジスタ(図示せず)に読み出され、レジスタ転送パルスによって電圧信号として順次読み出される。以下では、撮影レンズ22、絞り24、シャッタ26、および光学LPF28をまとめて、「光学系」と呼ぶ。
【0021】
デジタルカメラ10は一般に電子シャッタ機能を有するので、シャッタ26のような機械式シャッタは必須ではない。電子シャッタ機能を実現するために、CCD30にシャッタゲートを介してシャッタドレインが設けられる。シャッタゲートを駆動すると蓄積電荷がシャッタドレインに掃き出される。シャッタゲートの制御により、各センサエレメントに電荷を蓄積するための時間、すなわちシャッタスピードが制御できる。
【0022】
CCD30から出力される電圧信号、すなわちアナログ信号は撮像信号処理部32でR、G、B成分に色分解され、まずホワイトバランスが調整される。つづいて撮像信号処理部32はガンマ補正を行い、必要なタイミングでR、G、B信号を順次A/D変換し、その結果得られたデジタルの画像データ(以下単に「デジタル画像データ」とよぶ)を処理ユニット60へ出力する。
【0023】
撮像ユニット20はさらに、ファインダ34とストロボ36を有する。ファインダ34には図示しないLCDを内装してもよく、その場合、後述のメインCPU62等からの各種情報をファインダ34内に表示できる。ストロボ36は、コンデンサ(図示せず)に蓄えられたエネルギが放電管36aに供給されたときそれが発光することで機能する。
【0024】
撮像制御ユニット40は、ズーム駆動部42、フォーカス駆動部44、絞り駆動部46、シャッタ駆動部48、それらを制御する撮像系CPU50、測距センサ52、および測光センサ54をもつ。ズーム駆動部42などの駆動部は、それぞれステッピングモータ等の駆動手段を有する。後述のレリーズスイッチ114の押下に応じ、測距センサ52は被写体までの距離を測定し、測光センサ54は被写体輝度を測定する。測定された距離のデータ(以下単に「測距データ」という)および被写体輝度のデータ(以下単に「測光データ」という)は撮像系CPU50へ送られる。撮像系CPU50は、ズームスイッチ118を介してユーザから指示されたズーム倍率等の撮影情報に基づき、ズーム駆動部42とフォーカス駆動部44を制御して撮影レンズ22のズーム倍率とピントの調整を行う。
【0025】
撮像系CPU50は、1画像フレームのRGBのデジタル信号積算値、すなわちAE情報に基づいて絞り値とシャッタスピードを決定する。決定された値にしたがい、絞り駆動部46とシャッタ駆動部48がそれぞれ絞り量の調整とシャッタ26の開閉を行う。
【0026】
撮像系CPU50はまた、測光データに基づいてストロボ36の発光を制御し、同時に絞り24の絞り量を調整する。ユーザが映像の取込を指示したとき、CCD30が電荷蓄積を開始し、測光データから計算されたシャッタ時間の経過後、蓄積電荷が撮像信号処理部32へ出力される。
【0027】
処理ユニット60は、デジタルカメラ10全体、とくに処理ユニット60自身を制御するメインCPU62と、これによって制御されるメモリ制御部64、YC処理部70、オプション装置制御部74、圧縮伸張処理部78、通信I/F部80を有する。メインCPU62は、シリアル通信などにより、撮像系CPU50との間で必要な情報をやりとりする。メインCPU62の動作クロックは、クロック発生器88から与えられる。クロック発生器88は、撮像系CPU50、表示ユニット100に対してもそれぞれ異なる周波数のクロックを提供する。
【0028】
メインCPU62には、キャラクタ生成部84とタイマ86が併設されている。タイマ86は電池でバックアップされ、つねに日時をカウントしている。このカウント値から撮影日時に関する情報、その他の時刻情報がメインCPU62に与えられる。キャラクタ生成部84は、撮影日時、タイトル等の文字情報を発生し、この文字情報が適宜撮影画像に合成される。
【0029】
メモリ制御部64は、不揮発性メモリ66とメインメモリ68を制御する。不揮発性メモリ66は、EEPROM(電気的消去およびプログラム可能なROM)やFLASHメモリなどで構成され、ユーザーによる設定情報や出荷時の調整値など、デジタルカメラ10の電源がオフの間も保持すべきデータが格納されている。不揮発性メモリ66には、場合によりメインCPU62のブートプログラムやシステムプログラムなどが格納されてもよい。一方、メインメモリ68は一般にDRAMのように比較的安価で容量の大きなメモリで構成される。メインメモリ68は、撮像ユニット20から出力されたデータを格納するフレームメモリとしての機能、各種プログラムをロードするシステムメモリとしての機能、その他ワークエリアとしての機能をもつ。不揮発性メモリ66とメインメモリ68は、処理ユニット60内外の各部とメインバス82を介してデータのやりとりを行う。
【0030】
YC処理部70は、デジタル画像データにYC変換を施し、輝度信号Yと色差(クロマ)信号B−Y、R−Yを生成する。輝度信号と色差信号はメモリ制御部64によってメインメモリ68に一旦格納される。圧縮伸張部78はメインメモリ68から順次輝度信号と色差信号を読み出して圧縮する。こうして圧縮されたデータ(以下単に「圧縮データ」という)は、オプション装置制御部74を介してオプション装置76の一種であるメモリカードへ書き込まれる。
【0031】
処理ユニット60はさらにエンコーダ72をもつ。エンコーダ72は輝度信号と色差信号を入力し、これらをビデオ信号(NTSCやPAL信号)に変換してビデオ出力端子90から出力する。オプション装置76に記録されたデータからビデオ信号を生成する場合、そのデータはまずオプション装置制御部74を介して圧縮伸張部78へ与えられる。つづいて、圧縮伸張部78で必要な伸張処理が施されたデータはエンコーダ72によってビデオ信号へ変換される。
【0032】
オプション装置制御部74は、オプション装置76に認められる信号仕様およびメインバス82のバス仕様にしたがい、メインバス82とオプション装置76の間で必要な信号の生成、論理変換、または電圧変換などを行う。デジタルカメラ10は、オプション装置76として前述のメモリカードのほかに、例えばPCMCIA準拠の標準的なI/Oカードをサポートしてもよい。その場合、オプション装置制御部74は、PCMCIA用バス制御LSIなどで構成してもよい。
【0033】
通信I/F部80は、デジタルカメラ10がサポートする通信仕様、たとえばUSB、RS−232C、イーサネットなどの仕様に応じたプロトコル変換等の制御を行う。通信I/F部80は、必要に応じてドライバICを含み、ネットワークを含む外部機器とコネクタ92を介して通信する。そうした標準的な仕様のほかに、例えばプリンタ、ゲーム機等の外部機器との間で独自のI/Fによるデータ授受を行う構成としてもよい。
【0034】
表示ユニット100は、LCDモニタ102とLCDパネル104を有する。それらはLCDドライバであるモニタドライバ106、パネルドライバ108によってそれぞれ制御される。LCDモニタ102は、例えば2インチ程度の大きさでカメラ背面に設けられ、現在の撮影や再生のモード、撮影や再生のズーム倍率、電池残量、日時、モード設定のための画面、被写体画像などを表示する。本実施形態においては、LCDモニタ102は、電子ズーム処理部からの告知情報を表示する告知ユニットとしての機能も有し、電子ズーム処理を行うことによって画像が劣化する恐れがある旨の警告を表示する。LCDモニタ102は、ファインダ34の内部に設けられても良い。LCDパネル104は例えば小さな白黒LCDでカメラ上面に設けられ、画質(FINE/NORMAL/BASICなど)、ストロボ発光/発光禁止、標準撮影可能枚数、画素数、電池容量などの情報を簡易的に表示する。
【0035】
操作ユニット110は、ユーザーがデジタルカメラ10の動作やそのモードなどを設定または指示するために必要な機構および電気部材を含む。パワースイッチ112は、デジタルカメラ10の電源のオンオフを決める。レリーズスイッチ114は、半押しと全押しの二段階押し込み構造になっている。一例として、半押しでAFおよびAEがロックし、全押しで撮影画像の取込が行われ、必要な信号処理、データ圧縮等の後、メインメモリ68、オプション装置76等に記録される。操作ユニット110はこれらのスイッチの他、回転式のモードダイヤルや十字キーなどによる設定を受け付けてもよく、それらは図1において機能設定部116と総称されている。操作ユニット110で指定できる動作または機能の例として、「ファイルフォーマット」、「特殊効果」、「印画」、「決定/保存」、「表示切換」等がある。ズームスイッチ118は、ズーム倍率を決める。
【0036】
投影ユニット120は、投影像を表示する表示素子を含む。投影ユニット120の構成および機能は後述する。素子移動部130は、光学系の結像面へ、CCD30および表示素子のうち、選択された一方を移動させることができる。素子移動部130については、後述する。
【0037】
以上の構成による主な動作は以下のとおりである。
【0038】
まずデジタルカメラ10のパワースイッチ112がオンされ、カメラ各部に電力が供給される。メインCPU62は、機能設定部116の状態を読み込むことで、デジタルカメラ10が撮影モードにあるか再生モードにあるかを判断する。
【0039】
カメラが撮影モードにあるとき、メインCPU62はレリーズスイッチ114の半押し状態を監視する。半押し状態が検出されたとき、メインCPU62は測光センサ54および測距センサ52からそれぞれ測光データと測距データを得る。得られたデータに基づいて撮像制御ユニット40が動作し、撮影レンズ22のピント、絞りなどの調整が行われる。調整が完了すると、LCDモニタ102に「スタンバイ」などの文字を表示してユーザーにその旨を伝え、つづいてレリーズスイッチ114の全押し状態を監視する。レリーズスイッチ114が全押しされると、所定のシャッタ時間をおいてシャッタ26が閉じられ、CCD30の蓄積電荷が撮像信号処理部32へ掃き出される。撮像信号処理部32による処理の結果生成されたデジタル画像データはメインバス82へ出力される。デジタル画像データは一旦メインメモリ68へ格納され、この後YC処理部70と圧縮伸張部78で処理を受け、オプション装置制御部74を経由してオプション装置76へ記録される。記録された画像は、フリーズされた状態でしばらくLCDモニタ102に表示され、ユーザーは撮影画像を知ることができる。以上で一連の撮影動作が完了する。
【0040】
一方、デジタルカメラ10が再生モードの場合、メインCPU62は、メモリ制御部64を介してメインメモリ68から最後に撮影した画像を読み出し、これを表示ユニット100のLCDモニタ102へ表示する。この状態でユーザーが機能設定部116にて「順送り」、「逆送り」を指示すると、現在表示している画像の前後に撮影された画像が読み出され、LCDモニタ102へ表示される。
【0041】
以下に、本発明の特徴である画像の投影に関する説明を記載する。
【0042】
図2は、投影ユニット120の構成を示す。投影ユニット120は、表示素子として投影用LCD122を有する。投影用LCD122は、LCDドライバである投影用LCDドライバ124によって制御される。投影用LCD122は、投影すべき画像を表示する。投影ユニット120は、さらに測距部140、傾斜検出部150、補正部152、表示部160、焦点調節部162、色検出部180、色補正部190、およびポインタ光射出部200をさらに有する。
【0043】
測距部140は、投影像を投影する投影面170までの距離を複数個所において測定する。測距部140は、測距センサ52を活用して、投影面までの距離を測定する。
【0044】
傾斜検出部150は、複数個所において測定された投影面までの距離から、投影面の傾きを検出する。
【0045】
投影面の傾きの具体例は以下の通りである。まず、測距部140によって投影面170上の同一直線上にない3箇所までの距離が測定される。傾斜検出部150は、測距部140によって測定された3箇所までの距離に基づいて、投影面の傾きを算出する。
【0046】
補正部152は、傾いた投影面に投影される投影像が歪まないように投影する投影像に処理を加える。補正部152による投影像の補正の具体例は後述する。
【0047】
表示部160は、傾斜検出部150によって検出された投影面170の傾きが設定値より大きいときに、ユーザに警告を発する。ここで、設定値は、補正部152が補正可能な投影面170の傾きの範囲内に設けられる。たとえば、投影面170の鉛直方向に対する傾きを補正可能な範囲を、鉛直方向を基準として、−10度から+10度である場合には、設定値は、−9度および+9度に設けられる。ユーザへの警告は、LCDモニタ102に表示してもよく、警告用のランプを点灯することによって行われてもよい。これにより、ユーザは投影面170に投影される像が補正できないことを知ることができる。
【0048】
焦点調節部162は、測距部140によって測定された投影面170までの距離に基づいて、投影面170に投影される投影像の焦点を調節する。投影像の焦点の調節は、フォーカス駆動部44を介して、撮像レンズ22のピントを調節することによって行われる。これにより、デジタルカメラ10から投影面170までの距離に依らず、鮮明な投影像を投影することができる。
【0049】
色検出部180は、CCD30によって撮像された投影面170の画像から投影面170の色を検出する。色補正部190は、色検出部180によって検出された投影面170の色に基づいて、投影する投影像の色補正を行う。たとえば、検出された投影面170の色が赤みを帯びている場合には、投影像が投影面170に投影されたときに、投影像が本来持つ色が出るように、投影用LCD122に表示する投影像の色が補正される。これにより、投影面170の色に依らず、投影像が本来持つ色が投影面170に表現される。
【0050】
ポインタ光射出部200は、画像の中で指し示したい場所に光点を生じさせるポインタ光を射出する。ポインタ光射出部200については、後述する。
【0051】
図3は、素子移動部130によるCCD30および投影用LCD122の移動の様子を示す。素子移動部130は、CCD30および投影用LCD122を移動させる機構を含む。素子移動部130により、CCD30および投影用LCD122のいずれかを、光学系の結像面に設置することができる。CCD30および投影用LCD122の移動は、ユーザの選択により手動で行ってもよい。また、ユーザが撮像モード、または画像投影用に設けられた「投影モード」を選択することにより、撮像モードの場合には、CCD30を光学系の結像面に自動的に移動させ、投影モードの場合には、投影用LCD122を光学系の結像面に自動的に移動させてもよい。これにより、本発明の光学系は、CCD30への被写体像の結像、および投影用LCD122が表示する投影像の外部への投影が可能である。投影像は、外部に設けられたスクリーン、壁などに向けて投影することができる。
【0052】
図4は、投影像の補正の例を示す。この場合には、傾いた投影面170に投影される投影像が歪まないように、光学系の撮像レンズ22が移動される。ここで、撮像レンズ22を移動させるとは、撮像レンズ22を光軸方向に移動させること、撮像レンズ22の中心を通り、かつ、光軸に垂直な回転軸の回りに回転させること、又は、光軸方向への移動させ、かつ、上記回転軸回りに回転させることをいう。撮像レンズ22の移動量および回転角は、傾斜検出部150によって検出された投影面170の傾きに基づいて設定される。図4のように、投影面の上部がデジタルカメラ10から見て奥に傾いている場合には、長方形の投影像の補正前の像である補正前投影像172は、投影像の上部が膨らんだ台形となる。この場合には、撮像レンズ22から投影される投影像が部が膨らんだ台形になるように撮像レンズ22が移動又は回転される。これにより、補正後投影像174のように歪みが補正される。
【0053】
また、補正部152は、傾斜検出部150によって、検出された投影面の傾きに基づいて、投影用LCD122に表示される投影像を調節してもよい。たとえば、図4のように補正前投影像172の上部が膨らんだ台形になってしまう場合には、投影用LCD122に表示される投影像を下部が膨らんだ台形にすることにより、投影面170の傾きによる像の歪みを打ち消す。
【0054】
図5は、ポインタ光射出部200によって射出される光の例を示す。投影面170には、画像が投影されている。ユーザは、ポインタ光射出部200から射出されるポインタ光の方向を制御することにより、画像の中で指し示したい場所にポインタ光の光点を持ってくることができる。
【0055】
以下にポインタ光の方向を制御の具体例を説明する。LCDモニタ102は、押された場所を感知するタッチパネルを含む。投影する画像がLCDモニタ102に表示される。ユーザは、LCDモニタ102上の画像の中で指し示したい場所を指などで押す。指などで押された場所は、タッチパネルによって感知され、画像の中で押された場所に対応する位置に、ポインタ光が当たるようにポインタ光の方向が制御される。これにより、ユーザは、他の人に画像の中で指し示す場所を、確実に、かつ素早く理解させることができる。
【0056】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0057】
なお、デジタルカメラ10は、光学系を移動させる光学系移動部132を素子移動部130に代えて備えてもよい。図6は、光学系移動部132による光学系の移動の様子を示す。光学系移動部132は、光学系を移動させることにより光学系の結像面を、CCD30および投影用LCD122のうち、選択された一方に移動させることができる。光学系移動部132によって、光学系は、素子移動部130と同様に、手動および自動で移動する。
【0058】
また、デジタルカメラ10は、光路切替部134を素子移動部130に代えて備えてもよい。光路切替部134は、光学系からCCD30への光路、または投影用LCD122への光路を選択的に形成する。図7は、光路切替部134の概略を示す。光路切替部134は、第1のミラー136と第2のミラー138を含む。第1のミラー136は、投影用LCD122からの投影像を受光し、第2のミラー138へ反射させる。第2のミラー138は、位置が可変である。第2のミラー138が図7の実線で示す位置にあるときは、第1のミラー136から反射された投影像は、光学系へ反射される。これにより、光学系と投影用LCD122とを結ぶ光路Aが形成される。一方、第2のミラー138が図7の点線で示す位置にあるときは、光学系とCCD30とを結ぶ光路Bが形成される。
【0059】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によればデジタルカメラで画像を投影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係るデジタルカメラ10の構成を示す図である。
【図2】 投影ユニット120の構成を示す図である。
【図3】 素子移動部130による投影用LCD122およびCCD30の移動の様子を示す図である。
【図4】 投影像の補正の例を示す図である。
【図5】 ポインタ光射出部200によって射出される光の例を示す図である。
【図6】 光学系移動部132による光学系の移動の様子を示す図である。
【図7】 光路切替部134の概略を示す図である。
【符号の説明】
10 デジタルカメラ
20 撮像ユニット
120 投影ユニット
122 投影用LCD
130 素子移動部
132 光学系移動部
134 光路切替部
140 測距部
150 傾斜検出部
152 補正部
162 焦点調節部
170 投影面
180 色検出部
190 色補正部
200 ポインタ光射出部

Claims (1)

  1. 被写体像を撮像する撮像素子と、
    投影像を表示する表示素子と、
    前記被写体像の前記撮像素子への結像、および前記表示素子が表示する投影像の外部への投影が可能な光学系と、
    前記投影像を投影する投影面上の少なくとも同一直線上にない3箇所までの距離を測定する測距部と、
    測定された前記距離に基づいて、前記投影面の傾きを検出する傾斜検出部と、
    前記投影面に写し出される画像の歪みが除去されるように、前記傾斜検出部の検出結果に基づいて、前記投影面に投影する前記投影像を補正する補正部と、
    画像投影時に、前記投影面に前記画像と別の光であるポインタ光を照射するポインタ光射出部と、
    撮像した前記被写体像を表示する表示ユニットと
    を備え、
    前記表示ユニットは、押された場所を検知するタッチパネルを有し、
    前記ポインタ光出射部は、前記タッチパネルによって検知された、前記表示素子に表示された画像の中で押された場所に対応する前記投影面上の位置に、前記ポインタ光を照射することを特徴とするデジタルカメラ。
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