JP2003298920A - デジタルカメラ - Google Patents

デジタルカメラ

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JP2003298920A
JP2003298920A JP2002096977A JP2002096977A JP2003298920A JP 2003298920 A JP2003298920 A JP 2003298920A JP 2002096977 A JP2002096977 A JP 2002096977A JP 2002096977 A JP2002096977 A JP 2002096977A JP 2003298920 A JP2003298920 A JP 2003298920A
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image
image pickup
ccd
lens
pickup device
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JP2002096977A
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Michitaka Nakazawa
通隆 中沢
Mitsufumi Misawa
充史 三沢
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 サイズが小さく画素密度が高い第１ＣＣ
Ｄ３０と焦点距離の短い第１撮影レンズ１２、サイズが
大きく画素密度が低い第２ＣＣＤ３２と焦点距離の長い
第２撮影レンズ１４の組合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やや低画質な画像
情報の２つを画像補完手段で合成して得られる画像によ
る高画質モードと、第１ＣＣＤ３０と第２撮影レンズ１
４、第２ＣＣＤ３２と第１撮影レンズ１２の組合せによ
って得られる、画角の極小な高画質画像情報と画角が大
きな低画質画像情報の２つを画像補完部３８で合成して
得られる画像による高倍率モードの２種類のモードを設
ける。各モードは各撮影レンズから各ＣＣＤへの光路を
切替え、撮影レンズと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

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はデジタルカメラに関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、撮影レンズを交換できない所謂レ
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。
【０００３】そのため、一本のズームレンズではなくズ
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。
【０００４】また、単一の光学系とサイズの異なる複数
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載のデジタ
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、第
１の撮影レンズと、前記第１の撮影レンズより焦点距離
が長い第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
たことを特徴とする。
【０００７】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撮像素子と焦点距離の短い第１撮影レン
ズ、サイズが大きく画素密度が低い第２撮像素子と焦点
距離の長い第２撮影レンズの組合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やや低画質
な画像情報の２つを画像補完手段で合成して得られる画
像による高画質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撮像素子と焦点距離の長い第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
子と焦点距離の短い第１撮影レンズの組合せによって得
られる、画角の極小な高画質画像情報と画角が大きな低
画質画像情報の２つを画像補完手段で合成して得られる
画像による高倍率モードを実現できる。すなわち、上記
構成ではズーム比は低いが画質の高い高画質モードと画
質は低いがズーム比の高い高倍率モードの２種類のモー
ドが選択できる。
【０００８】前記２種類のモードは各撮影レンズから各
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。通常
は主要な被写体を画面の中央に捉えて撮影を行なうの
で、高画質な画像情報を画面中央に使用すれば主要な被
写体を含んだ画面中央部の画質を高くできる。
【０００９】請求項２に記載のデジタルカメラは、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が前
記第１の撮影レンズと前記第２の撮影レンズの焦点距離
比と等しいかまたは大きいことを特徴とする。
【００１０】上記構成の発明では、第１の撮像素子と第
１の撮影レンズ、第２の撮像素子と第２の撮影レンズの
組み合わせで得られる２つの画像の画角比が、第１と第
２の撮像素子の対角線長比を第１と第２の撮影レンズの
焦点距離比で割った商となり、対角線長比が焦点距離比
と等しい場合は二つの画像の画角は等しくなる。すなわ
ち同じ画像のサイズ違いが得られる。
【００１１】また、第１の撮影素子と第２の撮影レン
ズ、第２の撮像素子と第１の撮影レンズの組合せで得ら
れる２つの画像の画角比は、第１と第２の撮像素子の対
角線長比と、第１と第２の撮影レンズの焦点距離比とを
掛けた積となる。
【００１２】請求項３に記載のデジタルカメラは、前記
光路切替手段とズーム手段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。
【００１３】上記構成の発明では、画角が小さく画素密
度の高い第１の撮像素子で得られる画像を撮影画像の中
心部に置き、画角が大きく画素密度の低い第２の撮像素
子で得られる画像で撮影画像の周辺部を構成する。上記
２つの画像を画像補完手段で合成して一つの画像とし、
第１の撮像素子で得られる最小の画像から第２の撮像素
子で得られる最大の画像まで連続して切れ目なしに変化
させる。
【００１４】また高画質モードに設定されていても、画
角が最大または最小になった時点で連続してズーム手段
を操作し続けることで自動的に高倍率モードに切り替わ
り、ズームが途切れることはない。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１には、第１形態に係るデジタ
ルカメラが示されている。
【００１６】図１（Ａ）に示すようにデジタルカメラ１
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の前面には第１撮影レンズ１２と第２撮影レン
ズ１４が横一列に約６０ｍｍ間隔で設けられ、後述する
第１ＣＣＤ３０及び第２ＣＣＤ３２上に画像を結ぶ。
【００１７】図１（Ｂ）に示すようにデジタルカメラ１
０の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。
【００１８】図２には、第１形態にかかるデジタルカメ
ラ１０の内部構造のブロック図が示されている。
【００１９】第１撮影レンズ１２を通った光は第１ＣＣ
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。
【００２０】図３には画像補完部３８で行なわれる画像
合成の方法が示されている。
【００２１】図３（Ａ）のように、画像の中央には画素
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。
【００２２】図４には第１ＣＣＤ３０、第２ＣＣＤ３２
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。
【００２３】ここではサイズが小さく画素密度の高い第
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１：４、第１撮影レンズ１２と第
２撮影レンズ１４の焦点距離比を１：２とする。
【００２４】また、第１撮影レンズ１２と第１ＣＣＤ３
０の組合せで得られる画角は３５ミリカメラ換算で望遠
９６ｍｍレンズ相当、第２撮影レンズ１４と第２ＣＣＤ
３２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、第１撮影レンズ１２と第２ＣＣ
Ｄ３２の組合せで得られる画角は同じく広角２４ｍｍレ
ンズ相当、第２撮影レンズ１４と第１ＣＣＤ３０の組合
せで得られる画角は同じく望遠１９２ｍｍ相当とする。
【００２５】まず高画質モードでは、図４（Ａ）に示す
ように焦点距離の短い第１撮影レンズ１２とサイズが小
さく画素密度の高い第１ＣＣＤ３０、焦点距離の長い第
２撮影レンズ１４とサイズが大きく画素密度の低い第２
ＣＣＤ３２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９６ｍ
ｍ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、図４（Ａ）に示すように画
面中央に画質の高い第１ＣＣＤ３０の９６ｍｍレンズ相
当画像を置き、周辺は第２ＣＣＤ３２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９６ｍｍ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。
【００２６】次に高倍率モードでは、図４（Ｂ）に示す
ように焦点距離の長い第２撮影レンズ１４とサイズが小
さく画素密度の高い第１ＣＣＤ３０、焦点距離の短い第
１撮影レンズ１２とサイズが大きく画素密度の低い第２
ＣＣＤ３２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１９２
ｍｍレンズ相当、第１撮影レンズ１２／第２ＣＣＤ３２
で２４ｍｍレンズ相当なので、図４（Ｂ）に示すように
画面中央に画質の高い第１ＣＣＤ３０の１９２ｍｍレン
ズ相当画像を置き、周辺は第２ＣＣＤ３２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。た
だし、画素密度の高い第１ＣＣＤ３０の占める割合が高
画質モードに比較して狭いため画像全体の画質は高画質
モードより下がる。
【００２７】次にモード切替えについて具体的に説明す
る。
【００２８】デジタルカメラ１０が高画質モードに設定
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、焦点距離の短い第１撮影レンズ１２と画素
密度の高い第１ＣＣＤ３０で得られる高画質部分を画面
の中心に置き、焦点距離の長い第２撮影レンズ１４と画
素密度の低い第２ＣＣＤ３２で得られる低画質部分を周
囲に配置することで、二つの画像の画角比は小さいが高
画質部分を大きくとった画像が得られる。
【００２９】撮影者がモード切替ボタン２８で高倍率モ
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１２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１ＣＣＤ３０
に導かれる。これにより、焦点距離の長い第２撮影レン
ズ１４と画素密度の高い第１ＣＣＤ３０で得られる高画
質部分を画面の中心に置き、焦点距離の短い第１撮影レ
ンズ１２と画素密度の低い第２ＣＣＤ３２で得られる低
画質部分を周囲に配置することで、高画質部分は小さく
なるが二つの画像の画角比を大きくとった画像が得られ
るので高倍率のズームが可能となる。
【００３０】また、この第１形態において、第１撮影レ
ンズ１２と第２撮影レンズ１４の焦点距離比と、第１Ｃ
ＣＤ３０と第２ＣＣＤ３２の対角線長比が等しい場合、
高画質モードでは二つの画像の画角が等しくなる。例え
ば撮影レンズの焦点距離比とＣＣＤの対角線長比が共に
１：２であった場合、高倍率モードで第１ＣＣＤ３０・
第２撮影レンズ１４の組合せが１１２ｍｍ相当で第２Ｃ
ＣＤ３２・第１撮影レンズ１２の組合せが２８ｍｍ相当
であれば、高画質モードでは二つの画像は共に５６ｍｍ
相当の画角となる。
【００３１】このため約６０ｍｍ間隔で横に並んだ二つ
の撮影レンズ１２，１４から同じ画角の画像が得られる
ことになる。この二つの画像サイズを統一し、並べて出
力すればステレオ写真となる。
【００３２】図６には、第２形態に係るデジタルカメラ
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。
【００３３】撮影者から見て手前側の箱すなわちＣＣＤ
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。
【００３４】撮影者がモードを切替える際は、ＣＣＤ部
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。
【００３５】さらに、現在のレンズ／ＣＣＤの組合せが
高画質／高倍率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。
【００３６】図７には第３形態に係るデジタルカメラの
外観が示されている。
【００３７】図７に示すようにデジタルカメラ１０は第
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。
【００３８】モード切替えの際には一旦レンズ部５０を
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。
【００３９】このとき、不用意にＣＣＤ部４８とレンズ
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。
【００４０】図８には第４形態に係る光学系の断面図が
示されている。
【００４１】図８（Ａ）に示すように、一つの開口部か
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。
【００４２】このとき、第１撮影レンズ１２及び第２撮
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。
【００４３】また、ハーフプリズム６６の代わりにハー
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。
【００４４】
【発明の効果】本発明は上記構成としたので、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
現することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態１に係るデジタルカメラの斜視図で
ある。
【図２】本実施形態１に係るデジタルカメラのブロック
図である。
【図３】本実施形態１に係るデジタルカメラの画面合成
の説明図である。
【図４】本実施形態１に係るデジタルカメラの画面合成
の説明図である。
【図５】本実施形態１に係るデジタルカメラの内部構造
図である。
【図６】本実施形態２に係るデジタルカメラの透視図で
ある。
【図７】本実施形態３に係るデジタルカメラの斜視図で
ある。
【図８】本実施形態４に係るデジタルカメラの内部構造
図である。
【符号の説明】
１０ デジタルカメラ １２ 第１撮影レンズ １４ 第２撮影レンズ １６ レリーズボタン １８ ズームボタン ２６ 電源スイッチ ３０ 第１ＣＣＤ ３２ 第２ＣＣＤ ４２ 可動ミラー ４４ 固定ミラー ４６ 回転軸 ４８ ＣＣＤ部 ５０ レンズ部 ５２ 第１窓 ５４ 第２窓 ５６ 電気接点 ６０ 支持部 ６２ 係止部 ６６ ハーフプリズム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｄ // Ｈ０４Ｎ 101:00 101:00 Ｆターム(参考） 2H054 AA01 BB02 BB05 BB07 2H101 DD16 EE08 5C022 AA13 AB66 AC42 AC54 AC69

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、 第１の撮影レンズと、前記第１の撮影レンズより焦点距
    離が長い第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、を備えたことを
    特徴とするデジタルカメラ。
  2. 【請求項２】 前記第１の撮像素子と前記第２の撮像素
    子の対角線長比が前記第１の撮影レンズと前記第２の撮
    影レンズの焦点距離比と等しいかまたは大きいことを特
    徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
  3. 【請求項３】 前記光路切替手段とズーム手段の操作部
    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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