(57)【要約】    【課題】高倍率及び高画質を維持しつつ低コストで小型化することができる撮像装置を提供する。    【解決手段】  撮像装置としてのデジタルビデオカメラ１００は、面積の広い第１の側面に光軸Ａを含む光路の入光部が設けられた静止画用撮影光学系１０ａと、面積の狭い第２の側面に光軸Ｂを含む光路の入光部が設けられた動画用撮影光学系１０ｂと、撮影光学系１０によって結像された光学像を撮像するＣＣＤ２１と、光軸Ｂを含む光路を反射させて略直角に曲折させる反射ミラー１５と、反射ミラー１５の旋回位置の切替えにより選択された撮影光学系を検知する切替え検知スイッチ１９とを備える。反射ミラー１５が４５°旋回されることにより、光軸Ｂを含む光路を通過する光学像をＣＣＤ２１に結像すると共に、動画用撮影光学系１０ｂの使用が選択されていることを切替え検知ＳＷ１９が検知する。【選択図】      図４
2006081089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の光学像が入光する入光部と、前記入光した光学像が通過する所定の光路とを備え、当該所定の光路上に所定の焦点距離を有する複数の撮影光学系と、前記光学像を撮像して画像として取得する１つの撮像素子とを備える撮像装置において、前記複数の撮影光学系のうち、少なくとも１つの撮影光学系は、前記光路上の少なくとも１箇所において当該光路を略直角に曲折させる曲折手段を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記曲折手段は、前記光学像を反射させる反射光学系から成ることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記複数の撮影光学系の中から１つの撮影光学系に選択的に切替える切替え手段を備え、前記反射光学系は、前記切替え手段によって既に切替えられている第１の撮影光学系を当該第１の撮影光学系とは異なる他の撮影光学系から成る第２の撮影光学系に切替える際に、前記第２の撮影光学系の光路上から、前記第１の撮影光学系の光路上へ待避するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記切替手段が前記第１の撮影光学系を前記第２の撮影光学系に選択的に切替えたか否かを判別する判別手段と、前記第２の撮影光学系の焦点距離に応じて、前記撮像素子により撮像すべき画像のサイズを変更するサイズ変更手段とを備えることを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
前記サイズ変更手段は、前記第２の撮影光学系の焦点距離が前記第１の撮影光学系の焦点距離よりも短いときは、前記サイズの変更を、前記撮像すべき画像のサイズを縮小することによって行うことを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
【請求項６】
前記サイズ変更手段は、前記第２の撮影光学系の焦点距離が前記第１の撮影光学系の焦点距離よりも長いときは、前記サイズの変更を、前記撮像すべき画像のサイズを縮小することによって行うことを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１の撮影光学系は、その焦点距離が第１の広角端及び第１の望遠端の間で可変な撮影光学系から成り、前記第２の撮影光学系は、その焦点距離が第２の広角端及び第２の望遠端の間で可変な撮影光学系から成り、前記第１の望遠端に対応する焦点距離は、前記第２の広角端に対応する焦点距離と等しいか、又はそれ以上であることを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
【請求項８】
面積が広い第１の側面と、当該第１の側面とは異なる面積が狭い第２の側面とを含む筐体を備え、前記複数の撮影光学系のうち、少なくとも一の撮影光学系の入光部は、前記第１の側面に設けられ、他の撮影光学系の入光部は、前記第２の側面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記複数の撮影光学系は、動画を撮影するために用いる撮影光学系と、静止画を撮影するために用いる撮影光学系とを含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に、例えば動画を撮影するために用いる動画用撮影光学系と、静止画を撮影するために用いる静止画用撮影光学系と、１つの撮像素子とを備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静止画や動画などの画像を撮像可能な撮像装置として、デジタルカメラやデジタルビデオカメラが使用されている。これらのようなカメラは、撮影光学系が被写体の光学像を撮像素子の受光面である結像面に結像し、該撮像素子は、結像された光学像の光に関する情報を電気的な画像データ信号に変換し、記憶装置に画像データを記憶することにより、被写体の撮影を行う。また、撮影された被写体の画像は表示装置に表示される。
【０００３】
一般的に、撮像装置においては、撮影された静止画の高画質と、高倍率での画像撮影とが求められている。なお、撮影された動画の画質に関しては、画像を表示するために一般に用いられている表示画面の解像度を規定するための規格ＶＧＡ（Video Graphics Array）において、画質や撮像素子の性能を表す画素数が約３０万画素（＝６４０×４８０画素）であり、静止画に要求されるほどの高い画質が求められているわけではない。
【０００４】
特に最近では、上記撮像素子の性能が向上している。例えば、画素数が６００万画素を超えるような高性能のデジタルカメラも登場している。該デジタルカメラによって撮影された静止画の画質は、銀塩カメラによるものと同等である。
【０００５】
ところが、撮像装置において、動画及び静止画に共通の撮影光学系及び撮像素子を用いた場合には、広角端を使用して撮像された画像の収差が大きくなって画質が劣化するので、高倍率で撮影された画像に対して高い画質を維持することが困難である。
【０００６】
そこで、動画及び静止画に共通の撮影光学系及び撮像素子を用いる撮像装置であっても、高い画質を維持しつつ動画及び静止画を撮影可能な撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この撮像装置は、動画撮影時には、撮影光学系の焦点距離の可変範囲における望遠端を使用し（光学ズーム方式）、静止画撮影時には、焦点距離の可変範囲における広角端よりも望遠側を使用する。即ち、画像撮影時には広角端を使用しないように構成されている。したがって、この撮像装置は、静止画に要求される高い画質と同一程度の画質で動画を撮影することになるので、この撮像装置の撮影光学系は、焦点距離の可変範囲が広いレンズで構成されている。もって、レンズの全長や最大直径が大きくなり、撮像装置が大型化する。
【０００７】
また、上記動画及び静止画に共通の撮影光学系及び撮像素子を用いる撮像装置では、光学ズーム方式により焦点距離を長くすることにより望遠画像を得ることができるが、相対的に焦点距離を長くすることにより望遠画像を得ることができるデジタルズーム方式を適用することも可能である。デジタルズームは、撮像素子によって撮像される画像のサイズを小さくさせて、即ち、撮像可能なサイズの画像から所定サイズの画像をトリミングして、撮像可能なサイズに拡大することにより望遠画像を得るものである。なお、画像に施すデジタルズームの倍率が２倍程度までの場合には、静止画に要求される高画質を満たすことができるが、画像に施すデジタルズームの倍率がそれ以上の場合には、少ない画素数である所定サイズの画像が撮像可能なサイズに拡大されることになるので、画質が劣化して静止画に要求される高画質を満たすことができない。
【０００８】
上記動画及び静止画に共通の撮影光学系及び撮像素子を用いる撮像装置に対して、高画質を維持するための撮影光学系と、高倍率で撮像可能にするための光学系とを備える撮像装置が提案されている。
【０００９】
例えば、動画及び静止画を１つの撮像素子で撮像するために、静止画撮影時に画像ずらし（イメージシフト）を実行するためのイメージシフト機構を備える撮像装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この撮像装置によれば、高解像度の画像データ、即ち高画質の静止画を得ることができる。
【００１０】
また、互いに光軸が平行となるように配置された焦点距離の異なる複数の撮影光学系と、その撮像面がいずれか１つの撮影光学系の光軸と直角をなすような位置に移動可能に構成された１つの光電変換素子とを備え、撮影光学系を切換えるために該光電変換素子が移動する光電スチルビデオカメラが提案されている（例えば、特許文献３）。これにより、光電変換素子の撮像面を撮影光学系の光軸に正確に合わせることができる。
【００１１】
また、互いに異なる２つの方向に存在する被写体に対応して設けられた２つの撮影光学系と、２つの撮影光学系をを通過する被写体像の光を遮蔽する遮光部材と、遮光部材によって遮光されていない方の撮影光学系からの被写体像を撮像する１つの撮像素子とを備え、該遮光部材によって選択的に１方向に存在する被写体を撮影する撮像装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。また、この撮像装置は、一方の撮影光学系の光路がプリズムによって曲折される。
【特許文献１】特開２００２−１３１６１２号公報
【特許文献２】特開平０９−２６１５３５号公報
【特許文献３】特開平１０−２６２１６７号公報
【特許文献４】特開２００１−３１３８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記イメージシフト機構を備える撮像装置では、当該イメージシフト機構の分だけコストが高騰化すると共に、撮像装置が大型化する。
【００１３】
また、上記光電変換素子が移動する撮像装置では、光電変換素子を移動させるための空間の分だけ撮像装置が大型化する。
【００１４】
さらに、上記遮光部材によって選択的に１方向に存在する被写体を撮影する撮像装置では、遮光部材によって選択的に１方向に存在する被写体を撮影する場合であっても、２つの撮影光学系に対応すべく撮像素子の撮像面を分割する必要があるので、静止画に要求される高画質を満たすためには、画素数が大きく撮像面の広い撮像素子が必要となり、もって、撮像素子のコストが高騰化すると共に、撮像装置が大型化する。また、プリズムと遮光部材が別部材であるので、撮像装置が大型化する。
【００１５】
本発明の目的は、高倍率及び高画質を確保しつつ低コストで小型化することができる撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像装置は、被写体の光学像が入光する入光部と、前記入光した光学像が通過する所定の光路とを備え、当該所定の光路上に所定の焦点距離を有する複数の撮影光学系と、前記光学像を撮像して画像として取得する１つの撮像素子とを備える撮像装置において、前記複数の撮影光学系のうち、少なくとも１つの撮影光学系は、前記光路上の少なくとも１箇所において当該光路を略直角に曲折させる曲折手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の撮像装置は、請求項１記載の撮像装置において、前記曲折手段は、前記光学像を反射させる反射光学系から成ることを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の撮像装置は、請求項２記載の撮像装置において、前記複数の撮影光学系の中から１つの撮影光学系に選択的に切替える切替え手段を備え、前記反射光学系は、前記切替え手段によって既に切替えられている第１の撮影光学系を当該第１の撮影光学系とは異なる他の撮影光学系から成る第２の撮影光学系に切替える際に、前記第２の撮影光学系の光路上から、前記第１の撮影光学系の光路上へ待避するように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の撮像装置は、請求項３記載の撮像装置において、前記切替手段が前記第１の撮影光学系を前記第２の撮影光学系に選択的に切替えたか否かを判別する判別手段と、前記第２の撮影光学系の焦点距離に応じて、前記撮像素子により撮像すべき画像のサイズを変更するサイズ変更手段とを備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の撮像装置は、請求項４記載の撮像装置において、前記サイズ変更手段は、前記第２の撮影光学系の焦点距離が前記第１の撮影光学系の焦点距離よりも短いときは、前記サイズの変更を、前記撮像すべき画像のサイズを縮小することによって行うことを特徴とする。
【００２１】
請求項６記載の撮像装置は、請求項４記載の撮像装置において、前記サイズ変更手段は、前記第２の撮影光学系の焦点距離が前記第１の撮影光学系の焦点距離よりも長いときは、前記サイズの変更を、前記撮像すべき画像のサイズを縮小することによって行うことを特徴とする。
【００２２】
請求項７記載の撮像装置は、請求項６記載の撮像装置において、前記第１の撮影光学系は、その焦点距離が第１の広角端及び第１の望遠端の間で可変な撮影光学系から成り、前記第２の撮影光学系は、その焦点距離が第２の広角端及び第２の望遠端の間で可変な撮影光学系から成り、前記第１の望遠端に対応する焦点距離は、前記第２の広角端に対応する焦点距離と等しいか、又はそれ以上であることを特徴とする。
【００２３】
請求項８記載の撮像装置は、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置において、面積が広い第１の側面と、当該第１の側面とは異なる面積が狭い第２の側面とを含む筐体を備え、前記複数の撮影光学系のうち、少なくとも一の撮影光学系の入光部は、前記第１の側面に設けられ、他の撮影光学系の入光部は、前記第２の側面に設けられていることを特徴とする。
【００２４】
請求項９記載の撮像装置は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置において、前記複数の撮影光学系は、動画を撮影するために用いる撮影光学系と、静止画を撮影するために用いる撮影光学系とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１記載の撮像装置によれば、光路を略直角に曲折させるので、高倍率及び高画質を確保しつつ低コストで小型化することができる。
【００２６】
請求項２記載の撮像装置によれば、光学像を反射させる反射光学系を備えるので、光学像が通過する光路を容易に曲折させることができる。
【００２７】
請求項３記載の撮像装置によれば、第１の撮影光学系から第２の撮影光学系に切替える際に、反射光学系が第２の撮影光学系の光路上から第１の撮影光学系の光路上へ待避するので、第１の撮影光学系の光路の遮蔽と第２の撮影光学系の光路の開放を容易に行うことができ、もって、小型化することができる。
【００２８】
請求項４記載の撮像装置によれば、第２の撮影光学系の焦点距離に応じて撮像素子により撮像すべき画像のサイズを変更するので、光学ズームに必要な構成を低コストで小型化することができる。
【００２９】
請求項５記載の撮像装置によれば、第２の撮影光学系の焦点距離が短いときに画像のサイズを縮小するするので、高倍率の画像撮影を容易に行うことができ、請求項４の撮像装置による効果をさらに奏することができる。
【００３０】
請求項６記載の撮像装置によれば、第２の撮影光学系の焦点距離が長いときに画像のサイズを縮小するするので、より高倍率の画像撮影をより容易に行うことができ、請求項４の撮像装置による効果をさらに奏することができる。例えば、第２の撮影光学系を構成するレンズの最大直径を小さくすることができる。
【００３１】
請求項７記載の撮像装置によれば、第１の撮影光学系の第１の望遠端に対応する焦点距離が第２の撮影光学系の第２の広角端に対応する焦点距離と等しいか又はそれ以上であるので、高画質及び高倍率の双方を確実に確保することができる。
【００３２】
請求項８記載の撮像装置によれば、面積が広い第１の側面に少なくとも一の撮影光学系の入光部が設けられており、面積の狭い第２の側面に他の撮影光学系の入光部が設けられているので、ユーザは、撮影光学系に応じて筐体の保持方法を変更することができ、もって、ユーザの操作性を向上させることができる。
【００３３】
請求項９記載の撮像装置によれば、動画を撮影するために用いる撮影光学系と、静止画を撮影するために用いる撮影光学系とを含むので、静止画の高画質と、高倍率の静止画撮影及び動画撮影とを確実に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を概略的に示す斜視図であり、（ａ）は、動画を撮影する場合、（ｂ）は、静止画を撮影する場合を夫々示す。
【００３６】
図１において、本実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルビデオカメラ１００は、面積の広い略矩形の第１の側面と、当該第１の側面と隣接する面積の狭い略矩形の第２の側面とを含む略直方体の筐体を有し、第１の側面に入光部が設けられた図２で後述する静止画用撮影光学系１０ａと、第２の側面に入光部が設けられた図２で後述する動画用撮影光学系１０ｂと、上側面に設けられた撮影用スイッチ（ＳＷ）２０とを備える。撮影用ＳＷ２０が押下されると、デジタルビデオカメラ１００は、被写体の光学像を静止画用撮影光学系１０ａ又は動画用撮影光学系１０ｂの入光部及び所定の光路を介して被写体の光学像を取得する撮影を開始する。
【００３７】
図１（ａ）に示すように、動画撮影時には、ユーザは、筐体の第２の側面を被写体方向に向け、第１の側面に設けられている不図示のベルトなどを介して片手でデジタルビデオカメラ１００を保持し、撮影用ＳＷ２０を押下する。動画用撮影光学系１０ｂが面積の狭い第２の側面に設けられているので、ユーザは、デジタルビデオカメラ１００を片手で容易に長時間保持することができ、ユーザの操作性を向上させることができる。
【００３８】
また、図１（ｂ）に示すように、静止画撮影時には、ユーザは、筐体の第１の側面を被写体方向に向け、第２の側面及び当該第２の側面に対向する側面を両手でデジタルビデオカメラ１００を保持し、撮影用ＳＷ２０を押下する。静止画用撮影光学系１０ａが面積の広い第１の側面に設けられているので、ユーザは、デジタルビデオカメラ１００を両手でしっかりと保持することができ、ユーザの操作性を向上させることができる。
【００３９】
図１のデジタルビデオカメラ１００によれば、２つの撮影光学系が異なる側面に設けられているので、ユーザの保持方法に応じて撮影光学系を切替えることができ、ユーザの操作性を向上させることができる。
【００４０】
図２は、図１のデジタルビデオカメラ１００の内部の構成を概略的に示すブロック図である。
【００４１】
図２に示すように、デジタルビデオカメラ１００は、上記静止画用撮影光学系１０ａ及び動画用撮影光学系１０ｂを含む撮影光学系１０と、撮影光学系１０によって結像された光学像を撮像する撮像素子としてのＣＣＤ（charge coupled device）２１と、デジタルビデオカメラ１００全体のシーケンスを制御するマイクロコンピュータから成るカメラ制御回路３０と、カメラ制御回路３０に接続された撮像エリア制御回路４０、ズーム・フォーカス制御回路５０、絞り制御回路６０、外部表示装置７０、及び情報を記録するための記録媒体を含む記録装置８０と、静止画撮影用ＳＷ２０ａと、動画撮影用ＳＷ２０ｂと、後述する光学ズームを行うためのＴｅｌｅ ＳＷ９１と、光学ズームを解除するためのＷｉｄｅ ＳＷ９２と、後述するデジタルズームを実行／解除するためのデジタルズーム切替えボタン９３とを備える。
【００４２】
静止画用撮影光学系１０ａは、その光軸Ａ上において、その焦点ｆaが凸レンズ１４ａから、例えば３５ｍｍの位置（以下、「焦点距離」という）にあり、動画用撮影光学系１０ｂ、その光軸Ｂ上において、その焦点ｆbが凸レンズ１４ｂから、例えば７０ｍｍの位置（以下、「焦点距離」という）にある（図４参照）。なお、デジタルビデオカメラ１００は、焦点距離ｆa，ｆbを光学ズームを利用して変更することができるように構成されている。また、動画用撮影光学系１０ｂは、静止画用撮影光学系１０ａよりも光路が長いので筐体の長手方向に配置されている。
【００４３】
静止画撮影用ＳＷ２０ａ及び動画撮影用ＳＷ２０ｂは、上記撮影用ＳＷ２０を構成する。静止画撮影用ＳＷ２０ａは、静止画用撮影光学系１０ａを用いて静止画の撮影を開始するための信号をカメラ制御回路３０に入力し、動画撮影用ＳＷ２０ｂは、動画用撮影光学系１０ｂを用いて動画の撮影を開始するための信号をカメラ制御回路３０に入力する。
【００４４】
動画用撮影光学系１０ｂには、被写体の光学像の光量を絞り値Ｆをパラメータとして絞り口径を調節する絞り装置１３ａが設けられており、静止画用撮影光学系１０ａには、被写体の光学像の光量を絞り値Ｆをパラメータとして絞り口径を調節する絞り装置１３ｂが設けられている。
【００４５】
ＣＣＤ２１は、撮像した光学像の光に関する情報を電気的な画像データ信号へ変換する。この画像データ信号は、カメラ制御回路３０の制御に基づいて、記録装置８０に被写体の画像データとして記録されたり、画像データに対応する画像は外部表示装置７０に表示されたりする。
【００４６】
撮像エリア制御回路４０は、カメラ制御回路３０からの指令信号に応じて、ＣＣＤ２１の受光面である撮像面において撮像すべきイメージエリアのサイズを切り換える制御（デジタルズームの実行／解除）を行う。ズーム・フォーカス制御回路５０は、カメラ制御回路３０からの指令信号に応じて、撮影光学系１０のズーム・フォーカス駆動制御（光学ズームの実行／解除）を行う。絞り制御回路６０は、カメラ制御回路３０からの絞り値Ｆに関する指令信号に応じて、絞り装置１３ａ，１３ｂの絞り口径を制御する。外部表示装置７０は、カメラ制御回路３０からの画像表示信号を受けて記録装置８０に格納されている画像データに対応する画像を表示する。記録装置８０は、カメラ制御回路３０からの画像記録信号を受けてＣＣＤ２１からの画像データを記録する。
【００４７】
撮影光学系１０は、内部に、静止画用撮影光学系１０ａ及び動画用撮影光学系１０ｂのうちいずれの撮影光学系に切替えているかを判別する切換え検知ＳＷ１９を備え、この検知結果は、カメラ制御回路３０に入力される。切換え検知ＳＷ１９は、具体的には、使用すべき撮影光学系として動画用撮影光学系１０ｂが選択されているか否かを判別する。
【００４８】
Ｔｅｌｅ ＳＷ９１は、光学ズームにより望遠撮影を行いたいときに押下されるスイッチであり、ユーザの所定の操作に応じて、焦点距離を、例えば８５ｍｍ以上の望遠端にある焦点距離に変更するために静止画用撮影光学系１０ａ又は動画用撮影光学系１０ｂを移動させるための駆動信号をカメラ制御回路３０を介してズーム・フォーカス制御回路５０に入力する。Ｗｉｄｅ ＳＷ９２は、光学ズームにより広角撮影を行いたいときに押下されるスイッチであり、ユーザの所定の操作に応じて、焦点距離を、例えば３５ｍｍよりも小さい広角端にある焦点距離に変更するために静止画用撮影光学系１０ａ又は動画用撮影光学系１０ｂを移動させるための駆動信号をカメラ制御回路３０を介してズーム・フォーカス制御回路５０に入力する。
【００４９】
また、デジタルズーム切替えボタン９３は、デジタルビデオカメラ１００が備える不図示の操作部に設けられており、デジタルズームに関する指令信号をカメラ制御回路３０を介して撮像エリア制御回路４０に入力する。デジタルズームに関する指令信号は、上記ＣＣＤ２１の撮像面におけるイメージエリアを、図３に示すような５段階のサイズのイメージエリア２１ａ〜２１ｅの間で切替えるためのものである。なお、後述するように、所定のサイズのイメージエリアが予め設定されており、デジタルズーム切替えボタン９３によるデジタルズームの実行／解除は行われない。デジタルズーム切替えボタン９３によるデジタルズームの実行／解除については、後述する図５の撮影光学系２１０を用いて詳述する。イメージエリア２１ｅのサイズは、イメージエリア２１ａのサイズに対して縦横比がそれぞれ１／２である。
【００５０】
図４は、図２における撮影光学系１０の構成を詳細に示すブロック図であり、（ａ）は、静止画を撮影する場合、（ｂ）は、動画を撮影する場合を夫々示す。
【００５１】
図４（ａ）において、静止画用撮影光学系１０ａは、凸レンズ１１ａと、凹レンズ１２ａと、上記絞り装置１３ａと、凸レンズ１４ａを備える。凸レンズ１１ａ、凹レンズ１２ａ、絞り装置１３ａ、及び凸レンズ１４ａは、被写体の光学像が通過する光路に沿って当該光路の中心線である光軸Ａがそれぞれの中心部を通過するように配列されている。ＣＣＤ２１は、その撮像面が光軸Ａを含む光路と直角をなすように配置されている。
【００５２】
動画用撮影光学系１０ｂも、静止画用撮影光学系１０ａと同様に、光軸Ｂがそれぞれの中心部を通過するように配列された凸レンズ１１ｂ、凹レンズ１２ｂ、上記絞り装置１３ｂ、及び凸レンズ１４ｂを備える。動画用撮影光学系１０ｂの光軸Ｂは、入光部において光軸Ａと直角をなし、所定の位置において後述する反射光学系により略直角に曲折されて光軸Ａと重畳し、これにより、光軸Ａと重畳する光軸Ｂを含む光路は、ＣＣＤ２１の撮像面と直角をなす。
【００５３】
また、撮影光学系１０は、光軸Ｂが凸レンズ１４ｂを通過した後の所定の位置と光軸Ａと重畳する位置との間の所定の位置に設けられ、静止画用撮影光学系１０ａの光路を遮蔽する遮光部材から成る反射ミラー１５を備える。反射ミラー１５は、光軸Ｂを含む光路を遮蔽する位置を示す角度０°から光軸Ｂが光軸Ａと重畳する位置に対応する４５°まで旋回可能に構成されており、図４（ａ）に示す場合では、反射ミラー１５はその旋回角度が０°であって、上記切替え検知ＳＷ１９と接触している。これにより、切替え検知ＳＷ１９は、動画用撮影光学系１０ｂの使用が選択されていないこと、及び静止画用撮影光学系１０ａの使用が選択されていることを検知する。
【００５４】
一方、図４（ｂ）に示す場合では、反射ミラー１５は、その旋回角度が４５°であって、切替え検知ＳＷ１９と接触することがない。これにより、切替え検知ＳＷ１９は、動画用撮影光学系１０ｂの使用が選択されていることを検知する。また、反射ミラー１５は、動画用撮影光学系１０ｂにおいて、光軸Ｂを含む光路を反射する反射光学系を構成し、４５°旋回されることにより、光軸Ｂを含む光路を反射させて略直角に曲折させて、被写体の光学像をＣＣＤ２１に結像する。
【００５５】
以下、図２のデジタルビデオカメラ１００の作動を説明する。
【００５６】
図４（ａ）に示すように、静止画を撮影する場合には、まず、静止画用撮影光学系１０ａの光路を通過した光学像は、ＣＣＤ２１の撮像面へと導かれる。その後、ズーム・フォーカス制御回路５０は、カメラ制御回路３０からの指令信号に応じて、静止画用撮影光学系１０ａの焦点ｆaが図４（ａ）に示す位置で合焦するように、即ち光学像がＣＣＤ２１の撮像面で結像するように、静止画用撮影光学系１０ａを移動させる。また、絞り制御回路６０は、カメラ制御回路３０からの指令信号に応じて、ＣＣＤ２１の撮像面における光量が所定の適正値、即ち設定された絞り値Ｆとなるように絞り装置１３ａの絞り口径を制御する。
【００５７】
ＣＣＤ２１は、結像された光学像である被写体の画像を電気的な画像データ信号に変換し、撮像エリア制御回路４０へと送出する。その後、撮像エリア制御回路４０は、切替え検知ＳＷ１９がＯＮである旨、即ち動画用撮影光学系１０ｂを使用しない旨を、カメラ制御回路３０からの信号を介して受信し、図３に示すＣＣＤ２１のイメージエリアのうち、最も広いサイズのイメージエリア２１ａの範囲内にある画像データ信号をカメラ制御回路３０へと送出する。画像データ信号に対応する画像は、外部表示装置７０に表示される。画像表示中にユーザが静止画撮影用ＳＷ２０ａをＯＮにすることによって、そのＯＮにした瞬間の画像データを記録装置８０に記録する。
【００５８】
一方、動画を撮影する場合には、まず、図４（ｂ）に示すように、ユーザは、不図示の操作部を介して、反射ミラー１５を４５°旋回させる。なお、後述する動画撮影用ＳＷ２０ｂの押下によって自動的に反射ミラー１５を旋回させてもよい。
【００５９】
次いで、動画用撮影光学系１０ｂの光路を通過した光学像は、反射光学系である反射ミラー１５を介してＣＣＤ２１の撮像面へと導かれる。その後、ズーム・フォーカス制御回路５０は、カメラ制御回路３０からの指令信号に応じて、動画用撮影光学系１０ｂの焦点ｆbが図４（ｂ）に示す位置で合焦するように、即ち光学像がＣＣＤ２１の撮像面で結像するように、動画用撮影光学系１０ｂを移動させる。また、絞り制御回路６０は、カメラ制御回路３０からの指令信号に応じて、ＣＣＤ２１の撮像面における光量が所定の適正値、即ち設定された絞り値Ｆとなるように絞り装置１３ｂの絞り口径を制御する。
【００６０】
ＣＣＤ２１は、結像された光学像である被写体の画像を電気的な信号である画像データに変換し、撮像エリア制御回路４へと送出する。その後、撮像エリア制御回路４０は、切替え検知ＳＷ１９がＯＦＦである旨、即ち動画用撮影光学系１０ｂを使用する旨を、カメラ制御回路３０からの信号を介して受信し、図３に示すＣＣＤ２１のイメージエリアのうち、最も狭いサイズのイメージエリア２１ｅの範囲内にある画像データをカメラ制御回路３０へと送出する。画像データに対応する画像は、外部表示装置７０に表示される。画像表示中にユーザが動画撮影用ＳＷ２０ｂをＯＮにして所定時間経過後にＯＦＦすることによって、そのＯＮにした瞬間から記録装置８０への画像データの記録を開始し、そのＯＦＦにした瞬間に画像データの記録を中止する。
【００６１】
図１乃至図４のデジタルビデオカメラ１００によれば、動画用撮影光学系１０ｂの光路上に当該光路を反射させて略直角に曲折させる反射ミラー１５が設けられているので、静止画用撮影光学系１０ａ及び動画用撮影光学系１０ｂに対応すべくＣＣＤ２１の撮像面を分割する必要をなくすことができ、もって、ＣＣＤ２１を大型化させる必要をなくして、静止画用撮影光学系１０ａの望遠端及び動画用撮影光学系１０ｂの望遠端を使用して撮影されるイメージエリア２１ｅの画像の高倍率と、静止画用撮影光学系１０ａの広角端を使用して撮影されるイメージエリア２１ａの静止画の高画質とを確保しつつ、デジタルビデオカメラ１００を低コストで小型化することができる。また、反射ミラー１５が撮影光学系を選択的に切替える役割と、例えばプリズムなどによって構成可能な反射光学系の役割とを兼ねるので、デジタルビデオカメラ１００を小型化させることができる。
【００６２】
図５は、図４の撮影光学系１０の第１の変形例に係る撮影光学系の構成を詳細に示すブロック図であり、（ａ）は、静止画を撮影する場合、（ｂ）は、動画を撮影する場合を夫々示す。
【００６３】
図５において、撮影光学系２１０は、主として、上記静止画用撮影光学系１０ａと同様の構成を有する第１の撮影光学系２１０ａと、上記動画用撮影光学系１０ｂと同様の構成を有する第２の撮影光学系２１０ｂとから構成されている。相違点は、撮影光学系１０にデジタルズーム方式を適用することができないのに対して、撮影光学系２１０にデジタルズーム方式を適用することができる点である。また、図５の撮影光学系２１０を備えるデジタルビデオカメラ１００は、第１の撮影光学系２１０ａ及び第２の撮影光学系２１０ｂのいずれを介しても、動画及び静止画を撮影することができる。
【００６４】
具体的には、第１の撮影光学系２１０ａは、その焦点の位置が光軸Ａ上において、図５（ａ）に示す焦点ｆ1（広角端）〜ｆ2（望遠端）までの間にあるように移動可能に構成されている。なお、凸レンズ１４ａを基準位置とした場合に、焦点ｆ1の位置は焦点ｆ2の位置よりも近い（焦点距離ｆ1＜焦点距離ｆ2）。また、第１の撮影光学系２１０ａと同様に、第２の撮影光学系２１０ｂは、その反射光学系を介した焦点の位置が光軸Ａに重畳する光軸Ｂ上において、図５（ｂ）に示す焦点ｆ3（広角端）〜ｆ4（望遠端）までの間にあるように移動可能に構成されている。なお、凸レンズ１４ｂを基準位置として光軸Ｂ上における最短距離を示す焦点距離ｆ3は焦点距離ｆ4よりも短い（焦点距離ｆ3＜焦点距離ｆ4）。また、焦点距離ｆ3は焦点距離ｆ2と同一であるかそれよりも長い（焦点距離ｆ2≦焦点距離ｆ3）。これにより、第１の撮影光学系２１０ａの広角端を使用して撮影された画像の高画質と、第１及び第２の撮影光学系２１０ａ，２１０ｂを使用した高倍率の画像撮影とを確実に確保することができる。
【００６５】
次に、図５の撮影光学系２１０を備えるデジタルビデオカメラ１００の作動について説明する。
【００６６】
デジタルビデオカメラ１００は、第１の撮影光学系２１０ａ及び第２の撮影光学系２１０ｂのいずれか一方、例えば第１の撮影光学系２１０ａを介して、撮影用ＳＷ２０の操作により、動画又は静止画を撮影する。動画であっても静止画であっても、図３に示すＣＣＤ２１のイメージエリアのうち、最も広いサイズのイメージエリア２１ａであるように設定されている。
【００６７】
以下、デジタルズームについて説明する。なお、デジタルズームとは、ＣＣＤ２１の撮像面全体を示すイメージエリア２１ａから、所定のサイズのイメージエリアをトリミングし、トリミングされたイメージエリアのサイズをイメージエリア２１ａのサイズに拡大することにより望遠画像を得ることをいう。これにより、所定の焦点距離ｆで得られた画像であって、当該焦点距離ｆよりも長い焦点距離ｆ’で撮影されたかのような望遠画像、即ち実際に焦点距離を長くすることがない望遠画像を得ることができる。デジタルズームに対して、光学ズームとは、実際に焦点距離を長くすることにより望遠画像を得ることをいう。
【００６８】
例えば、第１の撮影光学系２１０ａの焦点の位置のうち、望遠端にある焦点ｆ2を選択して、イメージエリア２１ａの静止画又は動画から成る被写体画像を撮影した場合において、デジタルズームを実行するときは、デジタルズーム切替えボタン９３を切替えることによって、イメージエリア２１ａのサイズの画像から、サイズの縦横比がそれぞれ１／２であるイメージエリア２１ｅのサイズの画像をトリミングし、イメージエリア２１ａのサイズに拡大する。これによって、光学ズームにより焦点距離が約２倍となった場合に得られる望遠画像と同一のサイズの画像を得ることができる。この場合には、トリミングされたイメージエリア２１ｅの画素数が変わらずにそのイメージエリア２１ｅの各画素が２倍の大きさで拡大されるので、隣接する画素間での画像の画質が拡大前よりも劣化するので、隣接する画素間での画像の画質を確保するために所定の補完処理を行うことが好ましい。
【００６９】
なお、イメージエリアのサイズがイメージエリア２１ｅよりも小さいものを設定することによって、さらに高倍率のデジタルズームを画像データに施すことも可能であるが、画像の画質の劣化を防止して高画質を確保するためには、デジタルズームの倍率は１〜２倍であることが好ましい。
【００７０】
また、デジタルズームを実行することなく、望遠画像を得るためには、第１の撮影光学系２１０ａよりも光路が長い第２の撮影光学系２１０ｂに切替えて、同一の被写体の画像を撮影する。さらには、得られた画像に対してデジタルズームを適用することによりさらに望遠画像を得ることができる。
【００７１】
即ち、画像の倍率を焦点距離に換算した場合、以下のようになる。
【００７２】
第１の撮影光学系２１０ａの焦点距離ｆ1〜ｆ2：３５〜７０ｍｍ
第２の撮影光学系２１０ａの焦点距離ｆ3〜ｆ4：７０〜１４０ｍｍ
第１の撮影光学系２１０ａに１倍〜２倍の倍率のデジタルズームを適用：３５〜１４０ｍｍ
第２の撮影光学系２１０ｂに１倍〜２倍の倍率のデジタルズームを適用：７０〜２８０ｍｍ
即ち、３５〜２８０ｍｍの焦点距離に換算した望遠画像、即ち倍率が１〜８倍の望遠画像を得ることができるので、高画質を確保しつつ高倍率で撮影することができる。
【００７３】
また、図５の撮影光学系２１０を備えるデジタルビデオカメラ１００によれば、光学ズームによる望遠画像にデジタルズームを施すことができるので、光学ズームにおいて焦点距離を可変とするために必要とされる撮影光学系の移動距離を少なくしたり、撮影光学系のレンズの最大直径を小さくしたりすることができ、もって、デジタルビデオカメラ１００を小型化することができる。
【００７４】
図６は、図５の撮影光学系２１０の変形例に係る撮影光学系の構成を詳細に示すブロック図であり、（ａ）は、静止画を撮影する場合、（ｂ）は、動画を撮影する場合を夫々示す。
【００７５】
図６において、撮影光学系４１０は、主として、上記静止画用撮影光学系２１０ａと同様に焦点距離ｆ1〜ｆ2の範囲内になるように移動可能な第１の撮影光学系４１０ａと、上記動画用撮影光学系２１０ｂと同様に焦点距離ｆ3〜ｆ4の範囲内になるように移動可能な第２の撮影光学系４１０ｂとから構成されている。相違点は、本変形例では、第２の撮影光学系４１０ｂが後述する反射ミラー４１５及び凹レンズ４１６を備えるのに対して、上記撮影光学系２１０では第２の撮影光学系２１０ｂがこれらを備えない点である。なお、第１の撮影光学系４１０ａ及び第２の撮影光学系４１０ｂは、これらの入光部が筐体の同一の側面に設けられている。
【００７６】
図６の撮影光学系４１０を備えるデジタルビデオカメラ１００は、入光部を介して被写体の光学像が平行に入射し、第２の撮影光学系４１０ｂにおいて、上記反射ミラー４１５及び凹レンズ４１６は、第１の撮影光学系４１０ａの光路を垂直に反射させて反射ミラー１５に導く。これにより、第１の撮影光学系４１０ａの焦点距離が長い場合であって、第１の撮影光学系４１０ａを第２の撮影光学系４１０ｂと異なる側面に設けることが困難である場合であっても、デジタルビデオカメラ１００を大型化させることを防止することができる。
【００７７】
図７は、図４の撮影光学系１０の第２の変形例に係る撮影光学系の構成を詳細に示すブロック図であり、（ａ）は、静止画を撮影する場合、（ｂ）は、動画を撮影する場合を夫々示す。
【００７８】
図７において、撮影光学系３１０は、主として、図５における静止画用撮影光学系２１０ａと同様の構成を有する第１の撮影光学系３１０ａと、図５における動画用撮影光学系２１０ｂと同様の構成を有する第２の撮影光学系３１０ｂとから構成されている。図５の撮影光学系２１０との相違点は、第２の撮影光学系３１０ｂにデジタルズームを適用できない点である。また、図６の撮影光学系３１０を備えるデジタルビデオカメラ１００は、第１の撮影光学系３１０ａ及び第２の撮影光学系３１０ｂのいずれを介しても、動画及び静止画を撮影することができる。
【００７９】
具体的には、第１の撮影光学系３１０ａは、その焦点の位置が光軸Ａ上において、図７（ａ）に示す焦点距離ｆ5〜ｆ6までの間にあるように移動可能に構成されている。なお、凸レンズ１４ａを基準位置とした場合に、焦点ｆ5の位置は焦点ｆ6の位置よりも近い（焦点距離ｆ5＜焦点距離ｆ6）。また、第１の撮影光学系３１０ａと同様に、第２の撮影光学系３１０ｂは、その反射光学系を介した焦点の位置が光軸Ａ上において、図７（ｂ）に示す焦点ｆ7にある。なお、焦点距離ｆ7は焦点距離ｆ5と同一であるか又はそれよりも短い（焦点距離ｆ5≧焦点距離ｆ7）。したがって、第２の撮影光学系３１０ｂを使用して撮影することにより、第１の撮影光学系を使用するよりも広角撮影を容易に行うことができる。
【００８０】
次に、図６の撮影光学系３１０を備えるデジタルビデオカメラ１００の作動について説明する。
【００８１】
デジタルビデオカメラ１００は、第１の撮影光学系３１０ａ及び第２の撮影光学系３１０ｂのいずれか一方、例えば第１の撮影光学系３１０ａを介して、撮影用ＳＷ２０の操作により、動画又は静止画を撮影する。静止画撮影時には、撮影される画像のサイズが図３に示すＣＣＤ２１のイメージエリアのうち、最も広いサイズのイメージエリア２１ａであるように設定されており、動画撮影時には、撮影される画像のサイズが最も狭いサイズのイメージエリア２１ｅであるように設定されている。
【００８２】
また、第１の撮影光学系３１０ａには、図５の第１の撮影光学系２１０ａと同様にデジタルズームを適用することが可能である。また、デジタルズームが施されていない望遠画像を得るためには、第１の撮影光学系３１０ａよりも光路が短い第２の撮影光学系３１０ｂに切替えて、同一の被写体の画像を撮影する。これにより得られた画像に対して光学ズームを適用することによりさらに望遠画像を得ることができる。
【００８３】
即ち、画像の倍率を焦点距離に換算した場合、以下のようになる。
【００８４】
第１の撮影光学系３１０ａの焦点距離ｆ5〜ｆ6：３５〜７０ｍｍ
第２の撮影光学系３１０ａの焦点距離ｆ7：１４ｍｍ
第１の撮影光学系３１０ａに１倍〜２倍の倍率のデジタルズームを適用：３５〜１４０ｍｍ
第２の撮影光学系３１０ｂに１倍〜２倍の倍率の光学ズームを適用：１４〜２８ｍｍ
即ち、３５〜１４０ｍｍの焦点距離に換算した望遠画像、即ち光学ズーム及びデジタルズームによって倍率が１〜４倍の望遠画像を得ることができるので、高倍率の画像撮影を確保することができる。また、光学ズームによって１４〜２８ｍｍの焦点距離の画像を得ることができる、即ち広角撮影を行うことができるので、撮影された画像の被写体深度を向上させることができると共に、撮影された画像の高画質を確保することができる。
【００８５】
なお、上記実施の形態において、焦点距離は可変であっても、可変でなくてもよい。また、光学ズームは、撮影光学系を移動させることによって行っているが、撮影光学系のレンズを所定直径から他の直径に変更したり、該所定直径のレンズを他の直径のレンズに変更することによって行ってもよい。
【００８６】
また、上記実施の形態において、撮像素子は、ＣＣＤ２１であるとしたが、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）であってもよい。
【００８７】
上記実施の形態において、デジタルビデオカメラ１００の筐体は略直方体であるとしたが、直方体に限られることはなく、いかなる形状の立体であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の実施の形態に係る撮像装置は、デジタルビデオカメラ１００だけでなく、デジタルカメラなどの撮像素子を備えるカメラに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を概略的に示す斜視図であり、（ａ）は、動画を撮影する場合、（ｂ）は、静止画を撮影する場合を夫々示す。
【図２】図１のデジタルビデオカメラの内部の構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】ＣＣＤの撮像面におけるイメージエリアのサイズを説明するために用いられる図である。
【図４】図２における撮影光学系の構成を詳細に示すブロック図であり、（ａ）は、静止画を撮影する場合、（ｂ）は、動画を撮影する場合を夫々示す。
【図５】図４の撮影光学系１０の第１の変形例に係る撮影光学系の構成を詳細に示すブロック図であり、（ａ）は、静止画を撮影する場合、（ｂ）は、動画を撮影する場合を夫々示す。
【図６】図５の撮影光学系２１０の変形例に係る撮影光学系の構成を詳細に示すブロック図であり、（ａ）は、静止画を撮影する場合、（ｂ）は、動画を撮影する場合を夫々示す。
【図７】図４の撮影光学系１０の第２の変形例に係る撮影光学系の構成を詳細に示すブロック図であり、（ａ）は、静止画を撮影する場合、（ｂ）は、動画を撮影する場合を夫々示す。
【符号の説明】
【００９０】
１０ａ  静止画用撮影光学系
１０ｂ  動画用撮影光学系
１５  反射ミラー
１９  切替え検知スイッチ
２０  撮影用スイッチ
２１  ＣＣＤ
２１ａ〜２１ｅ  イメージエリア
４０  撮像エリア制御回路
５０  ズーム・フォーカス制御回路
９１  Ｔｅｌｅ スイッチ
９２  Ｗｉｄｅ スイッチ
９３  デジタルズーム切替えボタン
１００  デジタルビデオカメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006081089.tif 000007
【図６】
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【図７】
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