JP2007081473A - 複数光学系を有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数光学系を有する撮像装置において、電力消費を低減するとともに、ユーザの操作性を向上する。
【解決手段】相対的に広画角の光学系１と狭画角の光学系２を備える。画像処理系２０は光学系１で得られた画像を表示装置２２に表示するとともに、光学系１の画像からユーザのズーム操作レバー２６の操作量に応じた撮影エリアを切り出して表示装置２２に表示する。ユーザがレリーズボタン２８を操作すると、画像処理系２０及びレンズ制御系１８は撮影エリアに対応する画角まで光学系２を駆動し、光学系２で得られた画像を記録装置２４に記録する。光学系２のフォーカス調整等は光学系１で得られた情報を利用する。撮影エリアを切り出して表示する際には、光学系１，２の視差を考慮して表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は撮像装置に関し、特に複数の光学系を有する撮像装置に関する。

従来より、複数の光学系を有するデジタルカメラが提案されている。例えば、下記に示す特許文献１には、サイズが小さく画素密度が高いＣＣＤとズームレンズ、サイズが大きく画素密度が低いＣＣＤとレンズの組み合わせにより得られる、画角が狭く光学ズーム可能な高画質画像と、画角が広く低画質画像とを画像補完手段で合成して画像を得ること、及び各レンズから各ＣＣＤへの光路を切り替えてレンズとＣＣＤの組み合わせを変えることが開示されている。

なお、特許文献２には、撮影モード毎に変化する撮影範囲に応じたファインダ視野を得るために、撮影者が手動で撮像ブロックの光軸とファインダブロックの光軸が略平行になる通常撮影用の位置に設定すると焦点調節部材を通常撮影用に調節し、撮影者が近接撮影モードの前傾位置に移動すると焦点調節部材を近接撮影用に調節することが開示されている。

特開２００３−２９８９１９号公報 特開平８−２２０４９号公報

このように、相対的に画角の広い光学系と相対的に画角の狭い光学系とを組み合わせることで広範囲の画角に対応することができるが、複数の光学系を駆動する構成では消費電力が増大してしまう。また、複数の光学系を交互に駆動する構成とした場合でも、それぞれの光学系の特性を巧みに利用して、よりユーザの所望する画像、特にユーザの意図する構図通りの画像を簡易に得ることのできる撮像装置が望まれている。特許文献２では光軸を変化させる点について開示されているが、ズームレンズ時の調節については開示されていない。

本発明の目的は、複数光学系を有する撮像装置において、消費電力を低減しつつ、ユーザの意図する画像、特にユーザの意図する構図通りの画像を得ることのできる装置を提供することにある。

本発明は、相対的に広画角の第１光学系と、前記第１光学系から離間して配置された、相対的に狭画角の第２光学系と、前記第１光学系で得られた画像を表示する表示手段とを備えた複数光学系を有する撮像装置であって、所望画角を入力する第１操作手段と、前記第１操作手段から入力された所望画角と、前記第１光学系と前記第２光学系の光軸間の距離とから視差を考慮して算出される撮影領域を、前記表示手段に表示された画像から切り出して表示する表示制御手段と、撮影指示を入力する第２操作手段と、前記第２操作手段から入力された撮影指示に応じ、前記撮影領域に対応する前記第２光学系で得られた画像を撮影画像として記憶する記憶手段とを有することを特徴とする。

また、本発明は、複数の光学系を有する撮像装置であって、前記複数の光学系のうち、最も広画角の光学系を観察光学系とし、前記観察光学系で得られた画像を表示する表示手段と、ズーム操作を入力するズーム操作手段と、レリーズ操作を入力するレリーズ操作手段と、前記複数の光学系のうち、前記ズーム操作に応じた画角に対応する光学系を撮影光学系とし、前記観察光学系で得られた画像から前記観察光学系と前記撮影光学系の視差を考慮して前記ズーム操作に応じた画角を切り出して前記表示手段に表示する表示制御手段と、前記レリーズ操作に応じ、前記撮影光学系の画角を前記切り出した画角に一致するように前記撮影光学系を駆動して撮影する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、相対的に広画角の光学系で得られた画像を表示し、かつ、この画像を用いてユーザの所望画角に対応する画像を表示するので、この間は他の光学系を駆動する必要がなく消費電力を低減できる。また、視差を考慮して撮影領域を表示するので、ユーザの意図したとおりの構図の画像を得ることができる。さらに、撮影時にはユーザの所望画角に適した光学系の画像を取得するので、高画質の画像を得ることができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１に、本実施形態に係るデジタルカメラの構成ブロック図を示す。複数の光学系として、光学系１及び光学系２を備える。光学系１は相対的に広画角であり、光学系２は相対的に狭画角である。光学系１と光学系２はデジタルカメラの上下方向に所定間隔だけ離間して配置される。

光学系１は固定焦点距離レンズ１０とイメージセンサ１２を含む。固定焦点距離レンズ１０は例えば３５ｍｍフィルム相当の換算焦点距離が２２ｍｍ広角レンズで、イメージセンサ１２はＣＣＤやＣＭＯＳから構成されたシングルチップのカラーメガピクセルイメージセンサであり、カラー画像を撮影するために公知のベイヤー（Ｂａｙｅｒ）カラーフィルタを用いる。イメージセンサ１２で得られた画像信号（第１画像信号）は画像処理系２０に供給される。

光学系２はズームレンズ１４とイメージセンサ１６を含む。ズームレンズ１４は例えば３５ｍｍフィルム相当の換算焦点距離が４０ｍｍ−１２０ｍｍズームレンズであり、イメージセンサ１６もイメージセンサ１２と同様にＣＣＤやＣＭＯＳから構成される。イメージセンサ１２とイメージセンサ１４のサイズは同一であるが、異なっていてもよい。イメージセンサ１４で得られた画像信号（第２画像信号）も画像処理系２０に供給される。

一方、デジタルカメラにはユーザの操作手段として所定位置にズーム操作レバー２６及びレリーズボタン２８が設けられる。ズーム操作レバー２６はユーザが所望する画角を設定するためのレバーであり、ズームアップ及びズームダウンのいずれの方向にも設定可能である。ユーザがズーム操作レバー２６を操作すると、操作信号が画像処理系２０に供給される。レリーズボタン２８はユーザが撮影意思を入力するためのボタンであり、半押し（Ｓ１）状態でオートフォーカスが実行され、全押し（Ｓ２）状態で画像が撮影されて記録される。ユーザがレリーズボタン２８を操作すると、操作信号が画像処理系２０に供給される。

レンズ制御系１８は光学系１及び光学系２のズーム及びフォーカスを制御する。

画像処理系２０は制御プロセッサ及び画像プロセッサを含む。制御プロセッサはユーザから入力されたズーム操作信号やレリーズ操作信号を含む各種操作信号に応じて各部を制御し、画像プロセッサは光学系１から供給された第１画像信号及び光学系２から供給された第２画像信号をそれぞれ処理する。画像プロセッサにおける画像処理の内容は公知であり、アナログ／デジタル変換処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理等を実行してｓＲＧＢ画像データを生成する。本実施形態における画像処理系２０は、ユーザによるズーム操作レバー２６の操作に応じて光学系１からの第１画像信号を処理してカラーＬＣＤ等の表示装置２２に画像を表示するとともに、レリーズボタン２８の操作に応じて光学系１からの第１画像信号あるいは第２光学系２からの第２画像信号のいずれかを処理して撮影画像データとして記録装置２４に記録する。記録装置２６は外部メモリあるいは内蔵メモリのいずれでもよく、外部メモリとしてはコンパクトフラッシュ（登録商標）、スマートメディア、メモリスティック、ＳＤメモリカードフォーマット等を用いることができ、内蔵メモリとしてはフラッシュＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを用いることができる。なお、図１４Ａ及び図１４Ｂに、デジタルカメラの外観図を示す。図１４Ａに示すように、光学系１及び光学系２はともに直角プリズムを含む屈曲光学系で構成される。これにより、デジタルカメラの薄型化が図られる。図１４Ｂに示すように、デジタルカメラの背面にＬＣＤ等の表示装置２２が配置され、さらにズーム操作レバー２６及び十字キー２７が配置される。ズーム操作レバー２６はワイド側（Ｗ）及びテレ側（Ｔ）に操作可能なレバーを有し、ユーザはこのレバーをワイド側（Ｗ）あるいはテレ側（Ｔ）にスライドさせることで所望の画角を入力する。十字キー２７はデジタルカメラの各種モードを設定する、あるいは撮影画像をブラウズする際に操作される。

本実施形態では２つの光学系１，２のうち、一方を観察光学系とし、他方を撮影光学系として用いる。観察光学系は主にユーザが所望の構図を決めるための光学系であり、観察光学系で得られた画像はプレビュー画像として表示装置２２に表示される。撮影光学系は撮影画像を得るための光学系であり、表示装置２２に表示された画像を視認して構図を決定したユーザがレリーズボタン２８を操作することにより撮影光学系で得られた画像が撮影画像として記録装置２４に記録される。一般的に、観察光学系は相対的に広画角の光学系（複数の光学系が存在するときに最も広画角の光学系）を用い、撮影光学系は相対的に狭画角の光学系を用いるが、いずれの光学系を撮影光学系として用いるかは画像処理系２０の制御プロセッサがユーザによるズーム操作レバー２６の操作量、すなわちユーザが所望する画角に応じて適宜選択する。

図２に、光学系１を観察光学系とし、光学系２を撮影光学系とした場合の、表示装置２２に表示される画面を模式的に示す。デジタルカメラの電源をＯＮした状態では、表示装置２２の画面には観察光学系としての光学系１で得られる画角（観察光学系の画角）１００が表示される。ユーザがズーム操作レバー２６を操作して所望の画角を得るべくズームアップすると、画像処理系２０の制御プロセッサ及び画像プロセッサはズーム操作レバー２６の操作量に応じた画角を演算し、光学系１で得られる第１画像からズーム操作レバー２６の操作量に応じた画角を切り出し、さらに切り出した画像をズーム操作レバー２６による操作量に応じて拡大した画像を表示装置２２に表示する。なお、ズーム操作レバー２６の操作量に応じた画角そのものを表示するのではなく、当該画角よりも所定の余裕だけもたせた画角も併せて表示することもできる。図２において、画角１０２は所定の余裕をもたせた画角であり、画角１０４はズーム操作レバー２６の操作量に応じた画角であり、ユーザがレリーズボタン２８を全押し操作したときに撮影される予定の撮影画角である。以下、これらを撮影エリア１０２（あるいは１０４）と称する。光学系１は固定焦点距離レンズ１０を有し、光学系２はズームレンズ１４を有するため、ユーザがズーム操作レバー２６を操作した場合にはこの操作量に応じて光学系２のズームレンズ１４を調整し、光学系２で得られた画像を表示装置２２に表示することが考えられるが（この場合、光学系２は観察光学系であり、かつ撮影光学系でもあることになる）、ユーザが所望の構図を得るために頻繁にズーム操作レバー２６を操作するのが通常であるから、画角調整操作時の消費電力が増大してしまう。また、ユーザがズーム操作レバー操作後の画角しか表示装置２２の画面上で視認できないから、全体の中のどのような構図が得られているのか分かりにくい。これに対し、ユーザのズーム操作レバー２６の操作量に応じて画角を演算し、観察光学系である広画角の光学系１の画像から、演算して得られた画角を切り出し（トリミングして）、さらに拡大して表示装置２２に表示することで、画角調整操作時に光学系２のズームレンズ１４を駆動する必要がなくなり、電力消費を抑制することができる。

光学系２の駆動は、ユーザが構図を決定し、レリーズボタン２８を操作した際に、光学系１で得られた距離情報及びズーム操作レバー２６の操作量情報に基づいて、観察光学系での画角に一致するように光学系２のズーム及びフォーカスを駆動すれば足りるので、電力消費を抑制することができるとともに、２つの光学系の一方で得られた情報を他方の光学系で援用することで効率的な撮影が可能となる。また、観察光学系である光学系１で得られる広画角の画像に、切り出して拡大した画像を重畳表示することで、ユーザは現在得られている画像の、全体の中の構図を容易に把握することができ、画角調整作業が容易なものとなる。また、実際の撮影画角よりも若干大きめの画角を表示し、その中に撮影画角を表示することで、撮影画角外の様子を観察しながら正確な撮影画角を認識することが可能となり、風景のフレーミング、動きの激しいスポーツ等、特定のシーンにおいてより好適な構図決定が容易化される。

なお、本実施形態では、光学系１を観察光学系とし、光学系２を撮影光学系としており、観察光学系と撮影光学系が異なるので、観察光学系において撮影エリア１０４（及びこれに余裕を持たせたエリア１０２）を表示装置２２に表示する際には、光学系１と光学系２の配置により生じる視差（パララックス）を考慮する必要がある。

図３Ａ及び図３Ｂに、光学系１と光学系２の配置により生じる視差Ｐを示す。光学系２は光学系１よりもｄだけ下方に位置しているため、光学系１で得られる画角位置と光学系２で得られる画角位置は上下方向にずれる。したがって、観察光学系である光学系１からズーム操作レバー２６の操作量に応じた画角を切り出して表示する際には、視差Ｐ分だけ補正した画角とする必要がある。視差Ｐは被写体までの距離をＬ、光学系２の焦点距離をｆとしたとき、式Ｐ＝ｄ×ｆ／Ｌにより演算できるから、画像処理系２０の制御プロセッサ及び画像プロセッサは、被写体までの距離から視差Ｐを演算し、観察光学系である光学系１から切り出すべき画角を決定して表示する。

一方、上記のように視差Ｐは被写体までの距離に応じて変化し、被写体までの距離が近いほど増大するから、視差Ｐが観察光学系である光学系１の初期画角の範囲を超えてしまうと撮影することができなくなる。そこで、光学系１の光軸と光学系２の光軸を平行とするのではなく、予め２つの光学系の光軸を交差させるように設定しておくことが好適である。

図４Ａに、本実施形態の光学系１と光学系２の光軸の交角θを示す。交角θは、光学系１の画角の１／２をω１、光学系２の最広角側の１／２をω２とすると、θ＝ω１−ω２となるように設定される。図では、光学系１の光軸は水平面内とし、光学系２の光軸を上向きに設定して光軸の交角θを実現している。このように２つの光学系の光軸を設定することで、視差Ｐが光学系１の画角内に収まる最至近距離Ｌ１がＬ１＝ｄ／｛ｔａｎω１−ｔａｎ（ω２−θ）｝となり、２つの光学系の光軸が平行である場合に比べて最至近距離を短縮化することができ、より近距離でのマクロ撮影が可能となる。光学系２はズームレンズであり、画角が可変である。図４Ｂに示すように、光学系２の広角側の最至近距離をＬＷ、狭画角の最至近距離をＬＴとしたとき、ＬＴ＜ＬＷが明らかであり、ω２は光学系２の最広角側の画角数値を用いることが最至近距離の短縮化には有効である。ｄは光学系１と光学系２の上下方向の間隔である。図５Ａに、被写体距離が無限遠での光学系１の画角１００と撮影画角１０２（あるいは１０４）の位置関係を示し、図５Ｂに、被写体距離がＬ１での光学系１の画角１００と撮影画角１０２（あるいは１０４）の位置関係を示す。図４に示すデジタルカメラでは、Ｌ１〜無限遠までの被写体を撮影することが可能である。

また、光学系１あるいは光学系２の光軸を駆動する駆動機構を設けることで、さらなる近距離撮影を可能とできる。すなわち、被写体までの距離が上記の最至近距離Ｌ１以下となった場合、光学系１あるいは光学系２のいずれかの光軸を駆動し、２つの光学系の光軸の交角θをさらに増大させる。例えば、初期設定の交角をθ１、マクロ撮影時に光学系１あるいは光学系２の少なくともいずれかの光軸を駆動して得られた交角をθ２とすると、５（ｄｅｇ）＜｜θ１−θ２｜＜２０（ｄｅｇ）となるように１回だけ駆動する。このような制限を設ける理由は、θ２とθ１の差が５ｄｅｇ以下では最至近距離の短縮効果がほとんど得られず、その一方でθ２とθ１の差が２０ｄｅｇ以上では被写体を斜め方向から観察することに起因する違和感が大きくなりすぎ、撮影上好ましくないからである。交角θのθ１からθ２への切替タイミングは、上記のように被写体距離が順次小さくなってＬ１に達した時点あるいはその直前とする他、ユーザが撮影モードをマクロモードに設定するタイミングとしてもよい。画像処理系２０の制御プロセッサはユーザの操作により撮影モードがマクロモードに設定されると、これに応じて光学系１の光軸あるいは光学系２の光軸の少なくともいずれかを変更して交角θをθ１からθ２に変更する。光軸の駆動方法は任意であり、例えば図６に示すように屈曲光学系である光学系２の対物レンズを駆動することで光軸を駆動してもよく、図７に示すように複数のレンズ群のうちのいずれか軽量のレンズを駆動することで光軸を駆動してもよい。

図８に、本実施形態の処理フローチャートを示す。まず、デジタルカメラの電源をＯＮすると、画像処理系２０の制御プロセッサは観察光学系である光学系１を駆動し、光学系１でオートフォーカス動作や露出制御を行い、測距情報及び測光情報を取得する（Ｓ１０１）。そして、光学系１で被写体像を取り込み、表示装置２２に表示する（Ｓ１０２）。

ユーザが所望の画角を得るべくズーム操作レバー２６を操作すると（Ｓ１１３）、画像処理系２０の制御プロセッサはズーム操作レバー２６の操作量に応じた画角を演算する（撮影エリア演算：Ｓ１０３）。ズーム操作レバー２６の操作量と画角（あるいは変倍率）は１：１の関係にある。ユーザ所望の画角（撮影エリア）を演算すると、制御プロセッサからの指令に応じ、画像処理系の画像プロセッサは光学系１の画像から演算して得られた画角に相当する画像部分を切り出し、さらに当該切り出した画像部分を電子的に拡大して（電子ズーム）カラーＬＣＤ等の表示装置２２に表示する（Ｓ１０５）。このとき、光学系１の初期画像（ズームなしの画像）に重畳して表示する他、切り出した画像のみを表示装置２２に表示してもよい。ズーム操作レバー２６の操作と表示装置２２に表示される画像とを同期させることで、実際にズームレンズを駆動しているような操作感覚が得られ（この時点では光学系１の画像を電子的に処理しているのみで、光学系２のズームレンズは駆動していない点に留意されたい）、画角確認時のズームレンズ駆動の消費電力を抑制できるとともに、駆動時間の削減により操作性も向上する。

また、画像の切り出し処理（トリミング）と並行して、制御プロセッサはズーム操作レバー２６の操作量に応じた撮影光学系を選択し決定する（Ｓ１０４）。この選択決定処理は、具体的には高画質の画像を取得するためにできるだけ電子ズームを行わないで済む光学系を選択・決定するというアルゴリズムに従う。本実施形態では固定焦点距離の光学系１と可変焦点距離の光学系２とを備え、ズーム操作レバー２６の操作量に対応する画角が光学系２で光学的にカバーできる（光学ズームの範囲内である）画角であれば、Ｓ１０４の処理で光学系２を撮影光学系として選択し決定する。光学系が光学系１，２，３と３つ存在し、ズーム操作レバー２６の操作量に対応する画角が光学系２ではカバーできないものの光学系３でカバーできる画角であれば、Ｓ１０４の処理で光学系３を撮影光学系として選択し決定する。光学系１と光学系２の画角範囲（焦点距離範囲）にギャップが存在し、ズーム操作レバー２６の操作量に対応する画角がこのギャップの範囲内に位置するときには、光学系１を撮影光学系として選択、決定し、光学系１を観察光学系かつ撮影光学系として用いる。

ズーム操作レバー２６の操作量に応じた画角（撮影エリア）を演算してＬＣＤ等の表示装置２２に表示するとともに複数の光学系のうち撮影光学系として用いる光学系を選択、決定した後、制御プロセッサはズーム操作レバー２６に応じて演算された画角が、撮影光学系として選択、決定された光学系の光学ズーム範囲内に位置するか否かを判定する（Ｓ１０６）。なお、この判定は上記のとおりＳ１０４の処理の中で光学ズームの範囲内か否かを示すフラグを設定しておき、Ｓ１０５ではこのフラグの値を確認すればよい。光学ズームの範囲内でない、例えばズーム操作レバー２６の操作量に応じた画角が光学系１の画角と光学系２の画角範囲のギャップに位置する場合、制御プロセッサはデジタルズーム（電子ズーム）を使用する旨を表示装置２２に表示してユーザに報知し（Ｓ１０７）、撮影動作を続行するか否かを確認する（Ｓ１０８）。ユーザがデジタルズーム（電子ズーム）による撮影を希望しない旨を入力すると（例えばキャンセルボタン等の操作）、再びＳ１１３以降の処理に戻って新たなズーム操作レバー２６の入力待ちとなる。

Ｓ１０６で光学ズームの範囲内である場合、あるいは光学ズームの範囲内でなくてもユーザがこれをキャンセルしない場合には、ユーザは所望の画角であることを表示装置２２で確認しつつ、レリーズボタン２８を操作して撮影指令を入力する（Ｓ１０９）。画像処理系２０の制御プロセッサは、被写体までの距離が現在の光軸交角θ１での最至近距離Ｌ１より小さければ光軸交角θをθ１からθ２に変更するように光軸を駆動し（Ｓ１１０）、被写体までの距離が最至近距離Ｌ１以上であれば交角を駆動することなくそのままとして、撮影光学系として選択、決定された光学系の撮影準備を行う（Ｓ１１１）。例えば、光学系２が撮影光学系として選択、決定された場合、光学系１で得られた測距情報、測光情報を用いて光学系２のズームレンズやフォーカスレンズ、絞り等を調整する。そして、Ｓ１０９でのレリーズボタン操作に応答して、光学系２で得られた画像を撮影画像として記録装置２４に記録する（Ｓ１１２）。

図９に、本実施形態でのズーム操作レバー２６の操作量に応じた、観察光学系と撮影光学系の切替を模式的に示す。図中上段は観察光学系であり、下段は撮影光学系を示す。光学系１は固定焦点距離レンズ１０，光学系２はズームレンズ１４を有し、これらの画角にはギャップが存在する。上記のとおり、観察光学系は相対的に広画角（最も広画角）の光学系１を用いる。ズーム操作レバー２６の操作量はワイド端からテレ端まで任意に設定されるが、いずれの画角においても光学系１が観察光学系として選択される。一方、撮影光学系はズーム操作レバー２６の操作量に応じて変化する。ズーム操作レバー２６により設定された画角が光学系２の光学ズームのワイド端よりもワイド側、すなわち光学系１と光学系２の画角のギャップに位置する場合には、撮影光学系として光学１を用いる。この場合、光学系１で得られた画像の電子ズームが実行される。また、この場合には観察光学系と撮影光学系がともに光学系１であって一致するから、視差を考慮する必要もない（もちろん、視差Ｐ＝０として「視差を考慮した」切り出し処理を実行することも可能であるが、実質的に視差を考慮しないことと等価であることは云うまでもない）。また、ズーム操作レバー２６により設定された画角が光学系２の光学ズームの範囲内である場合には、撮影光学系として光学系２を用いる。ズーム操作レバー２６により設定された画角が光学系２の光学ズームのテレ端よりもテレ側である場合には、撮影光学系として光学２を用いる。この場合、光学系２で得られた画像の電子ズームが実行される。

このように、本実施形態では、光学系１を観察光学系として光学系１で得られた画像を表示装置２２に表示してプレビュー画像とするとともに、ユーザがズーム操作レバー２６を操作した場合にはこの観察光学系である光学系１のトリミング及び拡大処理で対応し、かつ、ユーザがレリーズボタン２６を操作して撮影指示を入力した場合には、ズーム操作レバー２６の操作量に応じ、光学ズームで対応できる光学系を撮影光学系として用いて撮影するので、２つの光学系を用いて効率的に撮影することができる。

なお、本実施形態では図２に示すように、撮影エリア１０４よりも若干大きめのエリア１０２を表示して構図決定の一助としているが、余裕分を撮影モードに応じて可変設定してもよい。すなわち、撮影モードにはマクロモード、ポートレートモード、風景モードなどがあるが、これらのモードに応じて撮影エリア１０４に対するエリア１０２の大きさを適応的に変化させてもよい。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、光学系１は固定焦点距離レンズ１０、光学系２はズームレンズ１４を有しているが、固定焦点距離レンズ１０をズームレンズとし、光学系１，２のいずれも光学ズーム可能な構成としてもよい。

図１０に、光学系１，２ともにズームレンズを有する場合の、観察光学系と撮影光学系の切替を模式的に示す。光学系１の光学ズーム範囲と光学系２の光学ズーム範囲は互いに異なり、光学系１の光学ズーム範囲は光学系２の光学ズーム範囲よりも広角側に存在するものとし、両光学系の光学ズーム範囲にはギャップが存在するものとする。第１実施形態と同様に、ズーム操作レバー２６の操作量によらず、相対的に広画角の光学系１を観察光学系として用いる。一方、ズーム操作レバー２６により設定された画角が光学系１の光学ズーム範囲内に位置する場合、撮影光学系として光学系１を用いる。ズーム操作レバー２６により設定された画角が光学系１の光学ズーム範囲と光学系２の光学ズーム範囲のギャップに位置する場合、撮影光学系として光学系１を用いる。この場合、光学系１で得られた画像の電子ズームが実行される。ズーム操作レバー２６で設定された画角が光学系２の光学ズーム範囲内に位置する場合、撮影光学系として光学系２を用いる。ズーム操作レバー２６で設定された画角が光学系２の光学ズームのテレ端よりもテレ側である場合、撮影光学系として光学系２を用いる。

＜第３実施形態＞
図１１に、本実施形態のデジタルカメラの構成を示す。第１実施形態や第２実施形態と異なり、３つの光学系１，２，３を有する場合である。

光学系１は固定焦点距離レンズ１０及びイメージセンサ１２を有し、光学系２はズームレンズ１４及びイメージセンサ１６を有し、光学系３はズームレンズ３０及びイメージセンサ３２を有する。光学系１が最も広画角であり、光学系２がそれに続き、光学系３が最も狭画角である。イメージセンサ１２からの第１画像信号、イメージセンサ１６からの第２画像信号、及びイメージセンサ３２からの第３画像信号はいずれも画像処理系２０に供給される。画像処理系２０の制御プロセッサは画像プロセッサと協働としてズーム操作レバー２６の操作量に応じ、最も広画角の光学系１を観察光学系として、光学系１で得られた画像から切り出した画像を表示装置２２に表示する。また、制御プロセッサはズーム操作レバー２６の操作量に応じ、撮影光学系として光学系１，２、３のいずれかを選択、決定し、ユーザのレリーズボタン２８の操作に応答して、選択した光学系で得られた画像を記録装置２４に記録する。観察光学系としての光学系１からズーム操作レバー２６の操作量に応じて画像を切り出し、拡大する際には、光学系１と光学系２との視差、及び光学系１と光学系３との視差を考慮して切り出すことは云うまでもない。

また、光学系１と光学系２、光学系１と光学系３との間の視差による撮影可能範囲を拡大するために、光学系１の光軸と光学系２の光軸を平行とするのではなく交わるように交角を設定し、光学系１の光軸と光学系３も同様に平行とするのではなく交わるように交角を設定する。具体的には、光学系１の垂直方向及び水平方向の画角の１／２をそれぞれωｖ１、ωｈ１とし、光学系２の垂直方向及び水平方向の画角の１／２をそれぞれωｖ２、ωｈ２、光学系３の垂直方向及び水平方向の画角の１／２をそれぞれωｖ３、ωｈ３とすると、以下のように設定される。

光学系１と光学系２の光軸：
光学系１の光軸と光学系２の光軸の垂直断面上の交角θｖ１２＝ωｖ１−ωｖ２
光学系１の光軸と光学系２の光軸の水平断面上の交角θｈ１２＝ωｈ１−ωｈ２
光学系１と光学系３の光軸：
光学系１の光軸と光学系３の光軸の垂直断面上の交角θｖ１３＝ωｖ１−ωｖ３
光学系１の光軸と光学系３の光軸の水平断面上の交角θｈ１３＝ωｈ１−ωｈ３

このように光学系１と光学系２に関して、予め光軸の交角θｖ１２、θｈ１２を設定することで、Ｌｖ１＝ｅ／｛ｔａｎωｖ１−ｔａｎ（ωｖ２−θｖ１２）｝と、Ｌｈ１＝ｅ／（ｔａｎωｈ１−ｔａｎ（ωｈ２−θｈ１２）｝のうちのいずれか長い方が、観察可能な被写体の最至近距離となる。ここに、ｅは光学系１と光学系２の間隔である。また、光学系１と光学系３に関して、予め光軸の交角θｖ１３、θｈ１３を設定することで、Ｌｖ１＝ｆ／｛ｔａｎωｖ１−ｔａｎ（ωｖ３−θｖ１３）｝と、Ｌｈ１＝ｆ／（ｔａｎωｈ１−ｔａｎ（ωｈ３−θｈ１３）｝のうちのいずれか長い方が、観察可能な被写体の最至近距離となる。ここに、ｆは光学系１と光学系３の間隔である。

また、被写体までの距離が最至近距離より小さくなった場合には、第１実施形態と同様に、光軸交角を補正すればよい。

図１２に、本実施形態における観察光学系と撮影光学系の切替を模式的に示す。観察光学系はズーム操作レバー２６の操作量によらず最も広画角の光学系１を用いる。一方、撮影光学系についてはズーム操作レバー２６の操作量に応じて変化する。すなわち、ズーム操作レバー２６により設定された画角が光学系１の画角と光学系２の光学ズーム範囲のギャップに位置する場合、撮影光学系は光学系１を用いる。ズーム操作レバー２６により設定された画角が光学系２の光学ズームの範囲内に位置する場合、撮影光学系は光学系２を用いる。ズーム操作レバー２６により設定された画角が光学系２の光学ズーム範囲と光学系３の光学ズーム範囲のギャップに位置する場合、撮影光学系は光学系２を用いる。ズーム操作レバー２６により設定された画角が光学系３の光学ズーム範囲内に存在する場合、撮影光学系は光学系３を用いる。ズーム操作レバー２６により設定された画角が光学系３の光学ズーム範囲のテレ端よりもテレ側に位置する場合、撮影光学系として光学系３を用いる。

＜第４実施形態＞
上記の各実施形態では、ユーザによるズーム操作レバー２６の操作に応じ、観察光学系の画像から撮影光学系で得られる撮影エリアを切り出して表示装置２２に表示しているが、ユーザが撮影エリアの位置を任意に変更可能なように構成することもできる。例えば、デジタルカメラの所定位置（例えば背面）に十字カーソルキーを設け、十字カーソルキーの操作に連動して撮影エリアの位置を変化させてもよい。

図１３に、本実施形態の画面例を示す。観察光学系の画角１００内に撮影エリア１０４が重畳表示され、この撮影エリア１０４はズーム操作レバー２６の操作に応じて拡大及び縮小する。さらに、十字カーソルキーの操作に応じて撮影エリア１０４は上下左右に移動する。画像処理系２０の制御プロセッサ及び画像プロセッサは十字カーソルキーの操作量に応じて撮影エリアを演算して表示装置２２に表示する。ユーザがレリーズボタン２８を操作すると、演算された撮影エリアに対応する位置まで撮影光学系を駆動し、撮影エリアに対応する画角及び構図の位置まで移動して画像を取得し、記録装置２４に記録する。

これにより、例えば三脚にデジタルカメラを固定した場合においても、デジタルカメラ自体を動かすことなく、かつ消費電力を抑制しつつ任意の構図の高画質画像を容易に得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく他の態様も可能である。

例えば、第２実施形態では、ズームレンズを備える光学系１、２の光学ズーム範囲を互いに異なる範囲としているが、光学系１と光学系２の光学ズーム範囲の少なくとも一部が重複するように構成してもよい。この場合においても、観察光学系は相対的に広画角の光学系１を用いることになるが、撮影光学系に関しては任意に選択し得る。すなわち、ズーム操作レバー２６により設定された画角が光学系１の光学ズーム範囲と光学系２の光学ズーム範囲の重複範囲内に位置する場合、撮影光学系は光学系１あるいは光学系２のいずれも用いることができる。撮影光学系として光学系１を用いることで、視差の影響を考慮する必要がない利点がある。

第１実施形態の構成ブロック図である。 第１実施形態の観察光学系の画角と撮影エリアとの関係を示す説明図である。 光学系１と光学系２の視差説明図である。 光学系１と光学系２の画面上の視差説明図である。 光学系１と光学系２の光軸の交角説明図である。 光学系１と光学系２の光軸の交角説明図である。 被写体距離が無限遠の場合の観察光学系の画角と撮影エリアとの関係を示す説明図である。 被写体距離が最至近距離の場合の観察光学系の画角と撮影エリアとの関係を示す説明図である。 光軸補正の説明図である。 光軸補正の他の説明図である。 実施形態の処理フローチャートである。 第１実施形態の観察光学系と撮影光学系の説明図である。 第２実施形態の観察光学系と撮影光学系の説明図である。 第３実施形態の構成ブロック図である。 第３実施形態の観察光学系と撮影光学系の説明図である。 第４実施形態の観察光学系の画角と撮影エリアとの関係を示す説明図である。 デジタルカメラの正面斜視図である。 デジタルカメラの背面斜視図である。

符号の説明

１，２ 光学系、１０ 固定焦点距離レンズ、１２ イメージセンサ、１４ ズームレンズ、１６ イメージセンサ、１８ レンズ制御系、２０ 画像処理系、２２ 表示装置、２４ 記録装置、２６ ズーム操作レバー、２８ レリーズボタン。

Claims (7)

1. 相対的に広画角の第１光学系と、
   前記第１光学系から離間して配置された、相対的に狭画角の第２光学系と、
   前記第１光学系で得られた画像を表示する表示手段と、
   を備えた複数光学系を有する撮像装置であって、
   所望画角を入力する第１操作手段と、
   前記第１操作手段から入力された所望画角と、前記第１光学系と前記第２光学系の光軸間の距離とから視差を考慮して算出される撮影領域を、前記表示手段に表示された画像から切り出して表示する表示制御手段と、
   撮影指示を入力する第２操作手段と、
   前記第２操作手段から入力された撮影指示に応じ、前記撮影領域に対応する前記第２光学系で得られた画像を撮影画像として記憶する記憶手段と、
   を有することを特徴とする複数光学系を有する撮像装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記第１光学系と前記第２光学系の光軸交角は、前記第１光学系と前記第２光学系の最広画角時の画角差の１／２に設定されることを特徴とする複数光学系を有する撮像装置。
3. 請求項１、２のいずれかに記載の装置において、さらに、
   被写体までの距離が所定値以下となった場合に、前記第１光学系あるいは前記第２光学系の少なくともいずれかの光軸を駆動して前記光軸交角を増大変更する駆動手段
   を有することを特徴とする複数光学系を有する撮像装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の装置において、
   前記表示制御手段は、前記第１操作手段から入力された所望画角が前記第１光学系の光学ズーム範囲内である場合に前記第１光学系と前記第２光学系の視差を考慮することなく前記撮影領域を切り出して表示し、前記第１操作手段から入力された所望画角が前記第２光学系の光学ズーム範囲内である場合に前記第１光学系と前記第２光学系の視差を考慮した撮影領域を切り出して表示し、
   前記記憶手段は、前記第１操作手段から入力された所望画角が前記第１光学系の光学ズーム範囲内である場合に前記撮影領域に対応する前記第１光学系で得られた画像を撮影画像として記憶し、前記第１操作手段から入力された所望画角が前記第２光学系の光学ズーム範囲内である場合に前記撮影領域に対応する前記第２光学系で得られた画像を撮影画像として記憶する
   ことを特徴とする複数光学系を有する撮像装置。
5. 請求項４記載の装置において、
   前記第１光学系の光学ズーム範囲と前記第２光学系の光学ズーム範囲は互いに異なる範囲であって両範囲間にギャップが存在し、
   前記表示制御手段は、前記第１操作手段から入力された所望画角が前記ギャップ内である場合に前記第１光学系と前記第２光学系の視差を考慮することなく前記撮影領域を切り出すとともに切り出した画像を電子的にズーミングして表示し、
   前記記憶手段は、前記第１操作手段から入力された所望画角が前記ギャップ内である場合に前記撮影領域に対応する前記第１光学系で得られ電子的にズーミングされた画像を撮影画像として記憶する
   ことを特徴とする複数光学系を有する撮像装置。
6. 請求項４記載の装置において、
   前記第１光学系の光学ズーム範囲と前記第２光学系の光学ズーム範囲は一部が重複し、
   前記表示制御手段は、前記第１操作手段から入力された所望画角が前記重複の範囲内である場合に前記第１光学系と前記第２光学系の視差を考慮することなく前記撮影領域を切り出して表示し、
   前記記憶手段は、前記第１操作手段から入力された所望画角が前記重複の範囲内である場合に前記撮影領域に対応する前記第１光学系で得られた画像を撮影画像として記憶する
   ことを特徴とする複数光学系を有する撮像装置。
7. 複数の光学系を有する撮像装置であって、
   前記複数の光学系のうち、最も広画角の光学系を観察光学系とし、前記観察光学系で得られた画像を表示する表示手段と、
   ズーム操作を入力するズーム操作手段と、
   レリーズ操作を入力するレリーズ操作手段と、
   前記複数の光学系のうち、前記ズーム操作に応じた画角に対応する光学系を撮影光学系とし、前記観察光学系で得られた画像から前記観察光学系と前記撮影光学系の視差を考慮して前記ズーム操作に応じた画角を切り出して前記表示手段に表示する表示制御手段と、
   前記レリーズ操作に応じ、前記撮影光学系の画角を前記切り出した画角に一致するように前記撮影光学系を駆動して撮影する制御手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。

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