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JPH1141510A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

Info

Publication number
JPH1141510A
JPH1141510A JP9191327A JP19132797A JPH1141510A JP H1141510 A JPH1141510 A JP H1141510A JP 9191327 A JP9191327 A JP 9191327A JP 19132797 A JP19132797 A JP 19132797A JP H1141510 A JPH1141510 A JP H1141510A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
imaging
unit
optical system
camera shake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9191327A
Other languages
English (en)
Inventor
Tokuji Ishida
徳治 石田
Shinya Matsuda
伸也 松田
Masayuki Kamiyama
雅之 上山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP9191327A priority Critical patent/JPH1141510A/ja
Priority to US09/114,138 priority patent/US6639625B1/en
Publication of JPH1141510A publication Critical patent/JPH1141510A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の画像を合成して1枚の合成画像を形成
するディジタルカメラにおいて、高精細合成画像、超ワ
イド合成画像等を得る。 【解決手段】 第1及び第2の焦点距離を採り得る撮像
光学系11及び2次元撮像素子12を旋回可能な撮像ユ
ニット10に設け、撮像ユニット10を駆動して撮像光
学系11の光軸の方向を制御しながら、2次元撮像素子
12により複数の画像を取り込み、画像合成して1枚の
合成画像を得る。撮像光学系11の焦点距離を広角側の
第1の焦点距離に設定することにより標準解像度による
超ワイド合成画像が得られ、望遠側の第2の焦点距離に
設定することにより、高精細合成画像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のディジタル
画像を合成して1枚の高精細画像やワイド画像等を得る
撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ディジタル画像撮像装置を用
いて撮像した複数の画像を合成し、1枚の高精細画像や
ワイド画像を得る装置が知られている。図12に示す第
1の従来例では、撮像光学系101と2つの2次元撮像
素子102a,102bとの間にビームスプリッター1
03を設け、光束を2つに分割し、一方の2次元撮像素
子102aで例えば画像の右半分を取り込み、他方の2
次元撮像素子で画像の左半分を取り込む。そして、2つ
の2次元撮像素子102a,102bで取り込んだ2つ
の画像に相当するディジタル信号を処理して実質的に1
枚の合成画像を形成する。
【0003】図13に示す第2の従来例では、1つの2
次元撮像素子112を、いわゆるX−Y駆動装置113
に固定し、撮像光学系111のイメージサークル内で2
次元撮像素子112を移動させ、被撮像範囲(被写体)
100の異なった複数(例えば4箇所)の領域100a
〜100dについてそれぞれ画像を取り込み、各画像に
対応するディジタル信号を処理して1枚の合成画像を形
成する。
【0004】いずれの従来例の場合も、被写体を基準に
考えると、実質的に一定の範囲を複数の2次元撮像素子
で撮像することになり、2次元撮像素子の画素数が増え
たことと等価であり、高精細画像が得られる。一方、2
次元撮像素子を基準に考えると、異なる範囲の被写体の
画像を合成する(貼り合わせる)ことになり、実質的に
撮像光学系101,111の画角が広がった(焦点距離
が短くなった)ことと等価であり、ワイド画像が得られ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
1及び第2の従来例では、共に個々の2次元撮像素子1
02a,102b,112の撮像可能面積(画素部分の
面積)に比べてイメージサークルの大きな撮像光学系1
01,111を必要とし、撮像光学系101,111自
体も大きくなる。さらに、ビームスプリッター103や
X−Y駆動装置113等を収納するために、大型の暗箱
又は鏡胴が必要である。その結果、撮像装置全体が大型
になるという問題点を有していた。
【0006】また、画像を合成して得られるワイド画像
も、実質的には撮像光学系101,111のイメージサ
ークル内に限られるため、撮像光学系101,111を
基準に考えると、標準サイズの画像が得られるに過ぎな
いという問題点を有していた。
【0007】また、上記第1及び第2の従来例では、高
精細画像が必要でない場合でも常時画像合成が行われて
おり、画像合成のための処理時間や電力等をロスすると
いう問題点を有していた。
【0008】さらに、第2の従来例では、X−Y駆動機
構113を用いて2次元撮像素子112を移動させなが
ら複数の画像を取り込むため、取り込まれた各画像の位
置(被撮像範囲のどの部分を取り込むか)は、X−Y駆
動装置113の位置決め精度に依存する。従って、もし
X−Y駆動装置113の位置決め精度が低いと、各領域
の画像の貼り合わせ部分で画素データの欠けや重複が発
生し、合成された画像のうち、貼り合わせ部分の鮮明度
が悪いという問題点を有していた。また、2次元撮像素
子112の移動中に、いわゆる「手ぶれ」等により撮像
装置が動くと、各画像の貼り合わせ部分近傍の広い範囲
で画素データの欠けや重複が発生し、画像の合成ができ
ず、結果的に撮像失敗となるという問題点を有してい
た。
【0009】本発明は、上記従来例の問題を解決するた
めになされたものであり、複数の画像を合成して任意の
範囲の合成画像を形成することができ、画像の貼り合わ
せ精度が高く、「手ぶれ」の補正が可能な、小型軽量の
撮像装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の撮像装置は、撮像光学系と、撮像光学系の
焦点面近傍に設けられた2次元撮像素子と、撮像光学系
の光軸の方向を制御する方向制御手段と、2次元撮像素
子により取り込んだ複数の画像を合成し1枚の合成画像
を形成する画像合成手段と、焦点距離制御手段、方向制
御手段、2次元撮像素子及び画像合成手段を制御する動
作制御手段を具備し、動作制御手段は、方向制御手段を
制御して撮像光学系の光軸の方向を、被撮像範囲を複数
に分割した各領域の中心を向くように順次移動させ、2
次元撮像素子により各領域ごとの画像を取り込むと共
に、分割された被撮像範囲の各領域のうち相互に隣接す
る少なくとも2つの領域の隣接部近傍の画像を参照画像
として取り込み、参照画像を参照して画像合成手段によ
り取り込んだ複数の画像を合成して被撮像範囲全体の合
成画像を得る。
【0011】すなわち、本発明の撮像装置は、画像合成
の際、相互に隣接する少なくとも2つの領域の隣接部近
傍の画像を参照画像として取り込み、参照画像を参照し
て画像合成手段により取り込んだ複数の画像を合成する
ので、画像の貼り合わせ部分における処理、例えば画素
データの比較やずらし等が容易になる。例えば、第2の
従来例のように、上下左右にそれぞれ2枚ずつ合計4枚
の画像を合成する場合、被撮像範囲の中央部を参照画像
とする。一般に、重要な被写体が被撮像範囲の中央部に
位置する場合が多いので、参照画像を参照することによ
り、画像合成に精度を向上させることが可能である。さ
らに、手ぶれ等により貼り合わせ部分の画素データが欠
けている場合、参照画像の画素データを用いて補正する
ことも可能である。
【0012】また、手ぶれ検出手段をさらに具備し、手
ぶれ検出手段により検出された「ぶれ量」を用いて、方
向制御手段による撮像光学系の光軸の方向を補正するこ
とが好ましい。この構成により、2次元撮像素子により
ある画像を取り込んでから次の画像を取り込むまでの間
に、撮像装置が「手ぶれ」等により動いた場合、上記
「ぶれ量」を用いて、手ぶれ方向とは逆方向に、その
「ぶれ量」に相当する角度又は移動量だけ撮像光学系の
光軸の方向を補正することにより、実質的に「手ぶれ」
を補正することが可能であり、撮像装置が移動しなかっ
た場合に得られる画像と等価な画像が得られる。
【0013】または、撮像光学系の光軸の移動中の手ぶ
れを検出するための手ぶれ検出手段及び検出したぶれ量
を記憶するためのぶれ量記憶手段をさらに具備し、かつ
2次元撮像素子の撮像可能面積は、画像合成手段により
合成される各画像の面積よりも広く、手ぶれ検出手段に
より検出された「ぶれ量」を用いて、合成される各画像
相互のずれを補正することが好ましい。この構成によ
り、2次元撮像素子によりある画像を取り込んでから次
の画像を取り込むまでの間に、撮像装置が「手ぶれ」等
により動いた場合、上記「ぶれ量」に基づいて貼り合わ
せる画像の位置をシフトさせることにより、実質的に
「手ぶれ」を補正することが可能である。
【0014】また、2次元撮像素子による各画像の取り
込みに際し、フラッシュ光による照明を行うことが好ま
しい。フラッシュ光の発光時間は非常に短いので、2次
元撮像素子による1つの画像の取り込み中におけるぶれ
は生じない。
【0015】また、方向制御手段は、撮像光学系及び2
次元撮像素子を内蔵する撮像ユニットの筐体を所定方向
及び所定角度に駆動する駆動機構であることが好まし
い。または、方向制御手段は、撮像ユニットの光軸上に
設けられ、所定方向及び所定方向に駆動される可動ミラ
ーであることが好ましい。これら、いずれの場合も、撮
像光学系のイメージサークルは、少なくとも2次元撮像
素子の撮像可能領域をカバーできればよく、上記従来例
のような2次元撮像素子の撮像可能領域よりも大きなイ
メージサークルを有する撮像光学系は不要である。その
結果、撮像装置全体を小型軽量にすることが可能とな
る。
【0016】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)本発明の撮像装置の第1の実施形態
について図面を参照しつつ説明する。図1は第1の実施
形態に係る撮像装置の主要部の構成を示す斜視図、図2
はその初期状態における構成を示す断面図、図3はその
動作状態を断面図である。
【0017】図1〜図3に示すように、撮像ユニット1
0はその外面15の少なくとも一部分が球面である。ま
た、図2及び図3に示すように、撮像ユニット10の内
部には、撮像光学系11、CCD等の2次元撮像素子1
2、撮像光学系11の焦点距離や焦点位置を制御するた
めのレンズ駆動機構16等が設けられている。撮像光学
系11は2焦点レンズ又はズームレンズであり、最も短
い焦点距離(いわゆる広角端)を第1の焦点距離とし、
最も長い焦点距離(いわゆる望遠端)を第2の焦点距離
と呼ぶ。例えば、第2の焦点距離を第1の焦点距離の略
整数倍(例えば約2倍)とする。
【0018】図2及び図3に示すように、筐体20は2
つの部分21及び22からなり、撮像ユニット10を収
納するための略球形の空間24を有する。筐体20の前
面には開口部23が形成され、開口部23から撮像ユニ
ット10の撮像光学系11の部分が外部に突出する。空
間24の凹球面と撮像ユニット10の外面15の凸球面
との間には、複数のボール26が設けられ、撮像ユニッ
ト10をその球の中心Oを通る任意の軸の周りに自転自
在に保持している。ここで、ボール26は、いわゆるボ
ールベアリングを構成し、撮像ユニット10の回転負荷
を軽減する。
【0019】図1に示すように、撮像ユニット10頂上
部及び側部には、それぞれX駆動機構61及びY駆動機
構62が設けられている。X駆動機構61及びY駆動機
構62は、それぞれモータ31、ゴム等の弾性ローラ3
2、エンコーダ33等で構成され、弾性ローラ32が撮
像ユニット10の外面15の球面部分を転動することに
より、相対的に撮像ユニット10をX軸及びY軸を中心
として回転させる。各エンコーダ33による検出信号は
筐体20の内部に設けられた制御部60に入力され、撮
像ユニット10のX軸方向及びY軸方向の回転角(回転
量)が演算され、その結果撮像光学系11の光軸の方向
が特定される。
【0020】図2及び図3に示すように、筐体20には
角速度センサ40及びスイッチパネル50が設けられて
いる。角速度センサ40は、2次元撮像素子12によ
り、ある画像を取り込んでから次の画像を取り込むまで
の間に、撮像装置全体が例えば「手ぶれ」等により移動
した場合に、移動方向及び移動量を検出する。後述する
ように、撮像装置の移動方向及び移動量の情報に基づい
て、いわゆる「手ぶれ」を補正することができる。スイ
ッチパネル50は、後述する標準撮像モードと高精細撮
像モードの切換スイッチ(図4に示すモード選択部6
6)、画像フォーマットの設定等のための入力装置(図
4に示す画面フォーマット設定部67)として機能す
る。なお、図4に示すように、撮像装置と一体的に又は
別個にフラッシュ発光装置70を設けても良い。
【0021】次に、制御部60を含む主要部分のブロッ
ク構成を図4に示す。X駆動機構61及びY駆動機構6
2の各モータ31は、それぞれ方向制御部63からの制
御信号に従って正又は逆の方向に所定数(又は量)回転
駆動され、各エンコーダ33により検出されたモータ等
の回転数(又は量)は方向制御部63にフィードバック
される。その結果、撮像ユニット10の撮像光学系11
の光軸が所定の方向を向くように制御される。
【0022】焦点距離制御部65は、撮像ユニット10
に設けられた撮像光学系11の焦点距離や焦点位置を制
御するためのレンズ駆動機構16を含む。焦点距離制御
部65は、動作制御部64からの制御信号に従って、撮
像光学系11の焦点距離等を変化させると共に、撮像光
学系11の重心位置情報及び焦点距離情報等を方向制御
部63及び動作制御部64等に出力する。
【0023】撮像装置の筐体20に設けられたスイッチ
パネル50は、モード選択部66、画面フォーマット設
定部67等として機能する。モード選択部66は、標準
の解像度で撮像する標準撮像モードと高解像度で撮像す
る高精細撮像モードの2つの撮像モードのいずれか一方
の撮像モードを選択するためのものである。また、画面
フォーマット設定部67は、表示部75に表示される画
面の縦及び横をそれぞれ同じ任意の倍率に又はそれぞれ
異なった任意の倍率に拡大するように設定するためのも
のである。
【0024】筐体20に設けられた角速度センサ40
は、2次元撮像素子12により、ある画像を取り込んで
から次の画像を取り込むまでの間における撮像素子(す
なわち、筐体20)のX軸方向及びY軸方向における加
速度等を検出し、検出した信号をぶれ信号処理部41に
出力する。ぶれ信号処理部41は、角速度センサ40か
らの信号に基づいてX軸方向及びY軸方向における移動
量を演算し、演算結果をぶれ量記憶部42に記憶すると
共に、動作制御部64に出力する。
【0025】動作制御部64は、モード選択部66によ
り選択された撮像モード及び画面フォーマット設定部6
7により設定された画面フォーマットに従い被撮像範囲
を設定すると共に、撮像光学系11の焦点距離(画角)
に応じて被撮像範囲を分割する数(2次元撮像素子12
により取り込む画像の数)及び分割した各領域の中心位
置を演算し、方向制御部63を介してX駆動機構61及
びY駆動機構62を制御する。また、「手ぶれ」等によ
る撮像装置の移動が生じた場合、ぶれ信号処理部41か
らの出力信号及び焦点距離制御部65からの焦点距離情
報に基づいて、X駆動機構61及びY駆動機構62の駆
動量を補正する。
【0026】2次元撮像素子12は、画像取込部72か
らのクロック信号等に従って、各画素に蓄積された電荷
に対応するアナログ信号を画像取込部72に出力する。
画像取込部72は、2次元撮像素子12から取り込んだ
アナログ信号をディジタル信号に変換し、一旦画像記憶
部73に記憶させる。画像合成部74は、動作制御部6
4からの指示に従い、画像記憶部73に記憶されている
複数の画像データを貼り合わせ処理し、1枚の合成画像
データを形成する。形成した合成画像データを再度画像
記憶部73に記憶すると共に、NTSC信号などに再変
換してモニター表示装置等の表示部75に表示する。ま
た、動作制御部65は、必要に応じてフラッシュ制御部
71を制御し、2次元撮像素子12による画像取り込み
に同期してフラッシュ発光装置70を発光させる。
【0027】
【実施例1】次に、上記本発明の撮像装置の第1の実施
形態における動作の実施例1について説明する。実施例
1は、モード選択部66による標準撮像モードと高精細
撮像モードの切換に関する。なお、説明を簡単にするた
め、画面フォーマット設定部67により、画面は標準サ
イズが選択されているものとする。
【0028】モード選択部66により標準撮像モードが
選択されている場合、動作制御部64は、焦点距離制御
部65を制御して、撮像光学系11の焦点距離を任意の
焦点距離の(撮像光学系11がズームレンズの場合、第
1の焦点距離及び第2の焦点距離に限定されない)に設
定し、被撮像範囲の画像を2次元撮像素子12の1回の
撮像動作により取り込む。
【0029】一方、高精細撮像モードが選択されている
場合、最初に動作制御部64は、焦点距離制御部65を
制御して、撮像光学系11の焦点距離を短い側の第1の
焦点距離に設定し、画像取込部72を制御して、図5
(a)に示すように、広い被撮像範囲の参照画像200
を2次元撮像素子12の1回の撮像動作により取り込
む。また、画像取込部72は取り込んだ画像データをA
/D変換し、画像記憶部73に記憶しておく。次に、動
作制御部64は、焦点距離制御部65を制御して、撮像
光学系11の焦点距離を長い側の第2の焦点距離(いわ
ゆる望遠側)に設定する。ここで、例えば第2の焦点距
離が第1の焦点距離の略2倍である場合、図5(b)に
示すように、方向制御部63は被撮像範囲を第1〜第4
の領域201〜204に分割して、撮像光学系11の光
軸が順次、分割された各領域201〜204の中心20
1a〜204aに向くように、X駆動機構61及びY駆
動機構62の各駆動量を演算する。さらに、動作制御部
64は画像取込部72を制御して、方向制御部63によ
る撮像ユニット10の駆動に連動して、第1の領域20
1から順に、2次元撮像素子12の撮像面上に拡大形成
された画像を取り込む。画像取込部72は、取り込んだ
各領域201〜204の画像データをA/D変換し、画
像記憶部73に記憶する。
【0030】画像合成部74は、画像記憶部73に記憶
しておいた参照画像200を参照しつつ、分割した第1
〜第4の領域201〜204の画像データを合成し、被
撮像範囲全体の高精細合成画像データを形成する。さら
に、合成画像データを画像記憶部73に記憶すると共に
表示部75に表示する。表示部75に表示された合成画
像は、実質的に2次元撮像素子12の約4倍の画素数を
有する2次元撮像素子で撮像したものと等価であり、高
精細画像が得られる。
【0031】参照画像200のデータのうち合成する第
1〜第4の領域201〜204の画像に対応する部分
は、それぞれ第1〜第4の領域201〜204の画像デ
ータと実質的に同じである(例えば、貼り合せ部分の走
査線に着目すれば、同じ明暗の周期性を有している)。
従って、参照画像200のデータと各領域201〜20
4の画像データを比較することにより、周期性が一致す
る部分を見つけ出すことができる。その結果、画像の貼
り合わせ部分における処理が容易になる。
【0032】なお、画像の貼り合わせ部分の誤差を考慮
して、撮像光学系11の第2の焦点距離を第1の焦点距
離の整数倍よりも若干短くする。または、2次元撮像素
子12の撮像可能面積(画素部分の面積)を、高精細撮
像モードにおいて画像合成部により合成される各画像2
01〜204の面積よりも広くする。いずれの場合で
も、例えば第1の領域201についてみると、2次元撮
像素子12により実際に得られる画像は、図2(b)に
おける一点鎖線12aで示すように第1の領域201よ
りも大きくなる。その結果、第1〜第4の領域201〜
204の画像の取り込み位置をシフトさせることがで
き、貼り合わせ部分の誤差を調整することができる。ま
た、2次元撮像素子12により、ある画像を取り込んで
から次の画像を取り込むまでの間に、撮像装置が「手ぶ
れ」等により動いた場合、上記参照画像を参照しつつ、
貼り合わせる第1〜第4の領域201〜204の画像取
り込みの位置をシフトさせることにより、実質的に「手
ぶれ」を補正することが可能である。
【0033】
【実施例2】次に、上記本発明の撮像装置の第1の実施
形態における動作の実施例2について説明する。実施例
2は、画面フォーマット設定部67による任意の画面フ
ォーマットの設定のうち、標準撮像モードにおける撮像
光学系11の広角側の第1の焦点距離を超えた超ワイド
画像に関する。
【0034】撮像光学系11の焦点距離を広角側の第1
の焦点距離に設定したときに得られる画角の約2倍の画
角を有する超ワイド画像を合成する場合を考える。動作
制御部64は、焦点距離制御部65を制御して、撮像光
学系11の焦点距離を短い側の第1の焦点距離に設定す
る。また、方向制御部63は、図6に示す被撮像範囲2
10を第1〜第4の領域211から214に分割すると
共に、撮像光学系11の光軸が分割された各領域211
〜214の中心211a〜214a及び中央の第5の領
域215の中心215aに向くように、X駆動機構61
及びY駆動機構62の各駆動量を演算する。さらに、動
作制御部64は画像取込部72を制御して、方向制御部
63による撮像ユニット10の駆動に連動して、第1の
領域211から第5の領域215の順に、2次元撮像素
子12の撮像面に形成された画像を取り込む。画像取込
部72は、取り込んだ各領域211〜215の画像デー
タをA/D変換し、画像記憶部73に記憶する。
【0035】画像合成部74は、被撮像範囲210の中
央に位置するの第5の領域215の画像を参照画像とし
て、第1〜第4の領域211〜214の画像データを合
成し、被撮像範囲210全体の合成画像データを形成す
る。さらに、合成画像データを画像記憶部73に記憶す
ると共に表示部75に表示する。表示部75に表示され
た合成画像は、実質的に撮像光学系11の第1の焦点距
離が設定された場合に得られる画角の2倍の画角を有す
る撮像光学系で撮像したものと等価であり、超ワイド画
像が得られる。
【0036】なお、実施例2では、画面の縦及び横をそ
れぞれ同じ倍率に拡大する、いわゆるズーミングについ
て説明したが、図7に示すような、例えば横方向の倍率
を縦方向の倍率よりも大きくする場合や、図8に示すよ
うな縦方向の倍率を横方向の倍率よりも大きくするでも
同様である。ディジタルカメラの場合、カメラの縦横を
持ち替えることは困難であるので、図8に示す構成は、
被撮像範囲(被写体)が縦長の場合に有効である。
【0037】また、2次元撮像素子12の画素部分12
aの面積を、画像合成部74により合成される各画像2
11〜214の面積よりも広くすることにより、第1〜
第4の領域201〜204の画像の取り込み位置をシフ
トさせることができ、貼り合わせ部分の誤差を調整する
ことができる。また、撮像装置が「手ぶれ」等により動
いた場合、上記第5の領域215の画像を参照画像をし
て、貼り合わせる第1〜第4の領域211〜214の画
像の取り込み位置をシフトさせることにより、実質的に
「手ぶれ」を補正することが可能である。
【0038】
【実施例3】次に、上記本発明の撮像装置の第1の実施
形態における動作の実施例3について説明する。実施例
3は、画面フォーマット設定部67による任意の画面フ
ォーマットの設定のうち、高精細撮像モードにおけるズ
ーミングやワイド画像に関する。
【0039】まず、モード選択部66により高精細撮像
モードが選択されているので、動作制御部64は、焦点
距離制御部を制御して撮像光学系11の焦点距離を望遠
側の第2の焦点距離(ズームレンズの場合は、望遠側の
任意の焦点距離でもよい)に設定する。また、方向制御
部63は、画面フォーマット設定部67により設定され
た縦方向及び横方向の倍率に基づいて、被撮像範囲を所
定の数に分割する。例えば、図9(a)に示す場合、縦
方向及び横方向共に約1.7倍に設定されているので、
方向制御部63は、被撮像範囲を第1〜第4の領域20
1〜204の4つの領域に分割し、各領域201〜20
4の画像を部分的にオーバーラップさせながら合成する
ように、撮像光学系11の光軸が順次、分割された各領
域201〜204の中心201a〜204aを向くよう
に、X走査機構61及びY走査機構62を制御する。画
像合成の手順は実施例1の場合と同様である。図5
(b)に示す実施例1における高精細画像(縦方向及び
横方向とも約2倍)と比較すると、高精細撮像モードに
おいて望遠側にズーミングしたことになる。
【0040】一方、図9(b)に示す場合、縦方向は約
1.7倍であるが、横方向は約2.7倍に設定されてい
るので、方向制御部63は、被撮像範囲を横方向に3列
縦方向に2段の合計6つの領域に分割し、第1〜第6の
領域201〜206の各画像を部分的にオーバーラップ
させながら合成するように、撮像光学系11の光軸が分
割された各領域201〜206の中心201a〜206
aを向くように、X走査機構61及びY走査機構62を
制御する。画像合成の手順は実施例1の場合と同様であ
る。この場合、高精細撮像モードにおいてワイド画像が
得られる。
【0041】また、図9(c)に示す場合、縦方向及び
横方向共に、約2.7倍に設定されているので、方向制
御部63は、被撮像範囲を横方向に3列縦方向に3段の
合計9つの領域に分割し、第1〜第9の領域201〜2
09の各画像を部分的にオーバーラップさせながら合成
するように、撮像光学系11の光軸が分割された各領域
201〜209の中心201a〜209aを向くよう
に、X走査機構61及びY走査機構62を制御する。画
像合成の手順は実施例1の場合と同様である。この場
合、図5(b)に示す実施例1における高精細画像(縦
方向及び横方向とも約2倍)と比較すると、高精細撮像
モードにおいて広角側にズーミングしたことになる。
【0042】
【実施例4】次に、上記本発明の撮像装置の第1の実施
形態における動作の実施例4について説明する。実施例
4は、角速度センサ40からの出力信号を用いた「手ぶ
れ」補正に関する。
【0043】例えば図5(b)に示すように、4つの領
域の画像を合成して1枚の合成画像を形成する場合を考
える。ディジタルカメラの場合、1つの領域の画像を撮
像するのに要する時間は約30msecとする。一般的
には、1つの領域の画像を取り込む間における画像の流
れ(いわゆる、銀塩フィルムを用いたスチルカメラにお
ける「手ぶれ」)は小さいと考えられる。もし、被撮像
範囲(被写体)が暗い場合、フラッシュ制御部71を制
御してフラッシュ発光装置70を発光させれば良い。2
次元撮像素子12により、ある領域の画像を取り込んで
から、X駆動機構61及びY駆動機構62を駆動して次
の領域の画像を取り込むまでに要する時間を50〜10
0msecとすると、4つの領域の画像をすべて取り込
むまでに0.3〜0.5secの時間を要する。ここ
で、撮像装置を手持ちで使用すると、その間に「手ぶ
れ」(ビデオカメラでいう「手ぶれ」と同じような概
念)が生じ、4つの領域の画像の位置関係がずれること
になる。
【0044】角速度センサ40は、「手ぶれ」が生じる
と、X軸方向及びY軸方向の加速度を検出し、ぶれ信号
処理部41は角速度センサ40の出力信号から「手ぶ
れ」が発生した方向及び移動量を演算し、「手ぶれ」の
方向及び移動量に対応する信号をぶれ量記憶部42に記
憶すると共に、動作制御部64に出力する。
【0045】図10において、第1の領域201の画像
を取り込んでから第2の領域202の画像を取り込むま
での間に「手ぶれ」Aが生じたとする。もし、あらかじ
め演算しておいた駆動量に従ってX駆動機構61及びY
駆動機構62を駆動すると、撮像光学系11の光軸は図
中一点鎖線で示した本来の第2の領域202の中心20
2aを向かず、図中実線で示した移動した第2の領域2
02’の中心202a’を向くことになる。そこで、動
作制御部64は、ぶれ信号処理部41からの手ぶれの方
向及び移動量に対応する信号を用いて手ぶれ方向とは逆
の方向の補正量Bを演算し、方向制御部63に出力す
る。方向制御部63は補正量Bにより補正した駆動量を
用いてX駆動機構61及びY駆動機構62を駆動する。
その結果、図中一点鎖線で示す本来の第2の領域202
とほぼ同じ領域の画像が、2次元撮像素子12により取
り込まれるので、合成された画像には見かけ上「手ぶ
れ」は生じていない。
【0046】なお、上記実施例1〜3において記載した
ように、2次元撮像素子12の撮像可能領域12aが画
像合成部74により合成される各画像201、202・
・・の領域よりも広い場合、ぶれ信号処理部41からの
手ぶれの方向及び移動量に対応する信号を画像合成部7
4に出力し、移動した領域202の画像取り込み位置を
手ぶれ方向と逆の方向に移動量だけシフトさせることに
より、「手ぶれ」を補正することが可能である。
【0047】なお、上記各実施例においては、撮像光学
系11は少なくとも第1の焦点距離及び第2の焦点距離
を採り得る2焦点レンズ又はズームレンズとして説明し
たが、実施例2〜4に関しては単焦点レンズであっても
同様の効果を奏することは言うまでもない。
【0048】(第2の実施形態)本発明の撮像装置の第
2の実施形態について図11を参照しつつ説明する。図
11は第2の実施形態に係る撮像装置の主要部の構成を
示す斜視図である。上記第1の実施形態では、撮像光学
系11と2次元撮像素子12を撮像ユニット10の内部
に設け、撮像ユニット10全体を駆動することにより撮
像光学系11の光軸の方向を制御したが、第2の実施形
態では、撮像光学系11及び2次元撮像素子12を撮像
装置本体(図示せず)に固定し、撮像光学系11の光軸
上に設けられたジンバル構造のミラー60をX駆動機構
61及びY駆動機構62によりX軸及びY軸を中心とし
て回転駆動するように構成したものである。従って、第
2の実施形態では、撮像光学系11の光軸の方向を制御
するメカニズムが異なるものの、制御方法は上記第1の
実施形態の場合と実質的に同じである。従って、第2の
実施形態における制御方法の説明を省略する。
【0049】
【発明の効果】以上のように、本発明の撮像装置は、被
撮像範囲を複数の領域に分割し、撮像光学系の光軸の方
向を分割した各領域の中心を向くように順次移動させ、
2次元撮像素子により各領域ごとの画像を取り込み、取
り込んだ複数の画像を合成し1枚の合成画像を形成する
と共に、分割された被撮像範囲の各領域のうち相互に隣
接する少なくとも2つの領域の隣接部近傍の画像を参照
画像として取り込み、参照画像を参照して画像合成を行
うので、画像の貼り合わせ部分における処理、例えば画
素データの比較やずらし等を容易にすることができる。
例えば、上下左右方向にそれぞれ2枚ずつ合計4枚の画
像を合成する場合、被撮像範囲の中央部を参照画像とす
ることにより、画像合成に精度を向上させることが可能
である。また、手ぶれ等により貼り合わせ部分の画素デ
ータが欠けている場合、参照画像の画素データを用いて
補正することもできる。
【0050】また、手ぶれ検出手段を設け、手ぶれ検出
手段により検出された「ぶれ量」を用いて、方向制御手
段による撮像光学系の光軸の方向を補正することによ
り、2次元撮像素子によりある画像を取り込んでから次
の画像を取り込むまでの間に、撮像装置が「手ぶれ」等
により動いた場合、上記「ぶれ量」を用いて、手ぶれ方
向とは逆方向に、その「ぶれ量」に相当する角度又は移
動量だけ撮像光学系の光軸の方向を補正することができ
る。その結果、実質的に「手ぶれ」を補正することがで
き、撮像装置が移動しなかった場合に得られる画像と等
価な画像が得られる。
【0051】または、撮像光学系の光軸の移動中の手ぶ
れを検出する手ぶれ検出手段及び検出したぶれ量を記憶
するぶれ量記憶手段を設け、かつ2次元撮像素子の撮像
可能面積(画素部分の面積)を画像合成手段により合成
される各画像の面積よりも広くし、手ぶれ検出手段によ
り検出された「ぶれ量」を用いて、合成される各画像の
相互のずれを補正することができる。特に、2次元撮像
素子によりある画像を取り込んでから次の画像を取り込
むまでの間に、撮像装置が「手ぶれ」等により動いた場
合、上記「ぶれ量」に基づいて貼り合わせる画像の取り
込み位置をシフトさせることができ、実質的に「手ぶ
れ」を補正することができる。
【0052】また、2次元撮像素子による各画像の取り
込みに際し、フラッシュ光による照明を行うことによ
り、2次元撮像素子による1つの画像の取り込み中にお
けるぶれを防止することができる。
【0053】また、方向制御手段として、撮像光学系及
び2次元撮像素子を内蔵する撮像ユニットの筐体を所定
方向及び所定角度に駆動する駆動機構、あるいは、撮像
ユニットの光軸上に設けられ、所定方向及び所定方向に
駆動される可動ミラーとすることにより、撮像光学系の
イメージサークルを、少なくとも2次元撮像素子の撮像
可能領域をカバーできる程度に小さくすることができ、
撮像装置全体を小型軽量にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の撮像装置の第1の実施形態における
撮像ユニット及びその駆動機構の構成を示す斜視図であ
る。
【図2】 本発明の撮像装置の第1の実施形態における
撮像ユニット及びその筐体の初期状態における構成を示
す断面図である。
【図3】 本発明の撮像装置の第1の実施形態における
撮像ユニット及びその筐体の動作状態における構成を示
す断面図である。
【図4】 本発明の撮像装置の第1の実施形態における
制御部の構成を示すブロック図である。
【図5】 (a)は本発明の撮像装置の第1の実施形態
の実施例1における標準撮像モードにおける画像を示す
図、(b)はその高精細撮像モードにおける合成画像を
示す図である。
【図6】 本発明の撮像装置の第1の実施形態の実施例
2における超ワイド画像の合成方法の一例を示す図であ
る。
【図7】 本発明の撮像装置の第1の実施形態の実施例
2における横方向に長い画像の合成方法の一例を示す図
である。
【図8】 本発明の撮像装置の第1の実施形態の実施例
2における縦方向に長い画像の合成方法の一例を示す図
である。
【図9】 (a)は本発明の撮像装置の第1の実施形態
の実施例3における高精細撮像モードにおける望遠側ズ
ーミング画像を示す図、(b)は高精細撮像モードにお
ける横方向に長いパノラマ画像を示す図、(c)は高精
細撮像モードにおける広角側ズーミング画像を示す図で
ある。
【図10】 本発明の撮像装置の第1の実施形態の実施
例4における「手ぶれ」補正方法の一例を示す図であ
る。
【図11】 本発明の撮像装置の第2の実施形態におけ
る撮像ユニット及びその駆動機構の構成を示す斜視図で
ある。
【図12】 第1の従来例の撮像装置の構成を示す図で
ある。
【図13】 第2の従来例の撮像装置の構成を示す斜視
図である。
【符号の説明】
10 :撮像ユニット 11 :撮像光学系 12 :2次元撮像素子 20 :筐体 40 :角速度センサ 41 :ぶれ信号処理部 42 :ぶれ量記憶部 50 :スイッチパネル 60 :制御部 61 :X駆動機構 62 :Y駆動機構 63 :方向制御部 64 :動作制御部 65 :焦点距離制御部 66 :モード選択部 67 :画面フォーマット設定部 70 :フラッシュ発光装置 71 :フラッシュ制御部 72 :画像取込部 73 :画像記憶部 74 :画像合成部 75 :表示部 200 :合成画像 201 :第1の領域 202 :第2の領域 203 :第3の領域 204 :第4の領域

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像光学系と、前記撮像光学系の焦点面
    近傍に設けられた2次元撮像素子と、前記撮像光学系の
    光軸の方向を制御する方向制御手段と、前記2次元撮像
    素子により取り込んだ複数の画像を合成し1枚の合成画
    像を形成する画像合成手段と、前記焦点距離制御手段、
    前記方向制御手段、前記2次元撮像素子及び前記画像合
    成手段を制御する動作制御手段を具備し、 前記動作制御手段は、前記方向制御手段を制御して前記
    撮像光学系の光軸の方向を、前記被撮像範囲を複数に分
    割した各領域の中心を向くように順次移動させ、前記2
    次元撮像素子により前記各領域ごとの画像を取り込むと
    共に、分割された前記被撮像範囲の各領域のうち相互に
    隣接する少なくとも2つの領域の隣接部近傍の画像を参
    照画像として取り込み、前記参照画像を参照して前記画
    像合成手段により取り込んだ複数の画像を合成して前記
    被撮像範囲全体の合成画像を得る撮像装置。
  2. 【請求項2】 手ぶれ検出手段をさらに具備し、前記手
    ぶれ検出手段により検出されたぶれ量を用いて、前記方
    向制御手段による前記撮像光学系の光軸の方向を補正す
    ることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記撮像光学系の光軸の移動中の手ぶれ
    を検出するための手ぶれ検出手段及び検出したぶれ量を
    記憶するぶれ量記憶手段をさらに具備し、かつ前記2次
    元撮像素子の撮像可能面積は、前記画像合成手段により
    合成される各画像の面積よりも広く、前記手ぶれ検出手
    段により検出されたぶれ量を用いて、合成される各画像
    相互のずれを補正することを特徴とする請求項1記載の
    撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記2次元撮像素子による各画像の取り
    込みに際し、フラッシュ光による照明を行うことを特徴
    とする請求項1から3のいずれかに記載の撮像装置。
  5. 【請求項5】 前記方向制御手段は、前記撮像光学系及
    び前記2次元撮像素子を内蔵する撮像ユニットの筐体を
    所定方向及び所定角度に駆動する駆動機構であることを
    特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の撮像装
    置。
  6. 【請求項6】 前記方向制御手段は、前記撮像ユニット
    の光軸上に設けられ、所定方向及び所定方向に駆動され
    る可動ミラーであることを特徴とする請求項1から4の
    いずれかに記載の撮像装置。
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