撮影装置
【課題】アタッチメント光学系を装着した際に良好な画像を得ることが可能な撮影装置を提供する。
【解決手段】本発明の撮影装置は、撮像素子と、前記撮像素子に結像させる被写体像を変倍する撮影光学系と、前記撮影光学系に対して着脱可能なアタッチメント光学系と、前記撮影光学系に前記アタッチメント光学系を装着した状態で決定される所定の変倍領域において、前記撮像素子の有効画面の中心位置と前記撮影光学系のイメージサークル像の中心位置とが互いに一致するように該有効画面の一部を電気的に切り出す画像トリミング手段とを有する。
【解決手段】本発明の撮影装置は、撮像素子と、前記撮像素子に結像させる被写体像を変倍する撮影光学系と、前記撮影光学系に対して着脱可能なアタッチメント光学系と、前記撮影光学系に前記アタッチメント光学系を装着した状態で決定される所定の変倍領域において、前記撮像素子の有効画面の中心位置と前記撮影光学系のイメージサークル像の中心位置とが互いに一致するように該有効画面の一部を電気的に切り出す画像トリミング手段とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影光学系に着脱可能なアタッチメント光学系を備えた撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮影光学系を備えたコンパクトなデジタルカメラやビデオカメラが普及している。また、撮影領域の拡大を図るため、撮影光学系に装着して画角変化を与えるアタッチメント光学系も普及している。撮影光学系にアタッチメント光学系を装着すると、撮影光学系とアタッチメント光学系との間の光軸ずれが発生しやすく、像位置ずれが生じるおそれがある。
【０００３】
ところで、特許文献１には、電子ズームが可能なカメラ本体にコンバータと撮影レンズを装着した際に、コンバータによって演算された情報に基づいてトリミング撮影の倍率範囲を制限することが開示されている。このような構成により、電子ズームの使用時に常に良好な画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１５０２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在、広角な画像を得るために、撮影光学系の物体側に装着されるように構成されたアタッチメント光学系がある。しかしながら、アタッチメント光学系の光軸と撮影光学系の光軸がずれている場合には、撮像素子上に結像されるイメージサークル像がずれる。すなわち、撮像素子の有効画面の中心位置に対するイメージサークル像の中心位置がずれてしまう。この現象は、互いの光軸が相対的に傾いている場合に顕著となる。また、円周像撮影においては、画面四隅のアンバランスが目立つため、上述のようなずれが特に強調され、被写体のライブビュー像や記録像が低品位な画像となる。
【０００６】
本発明は、アタッチメント光学系を装着した際に良好な画像を得ることが可能な撮影装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての撮影装置は、撮像素子と、前記撮像素子に結像させる被写体像を変倍する撮影光学系と、前記撮影光学系に対して着脱可能なアタッチメント光学系と、前記撮影光学系に前記アタッチメント光学系を装着した状態で決定される所定の変倍領域において、前記撮像素子の有効画面の中心位置と前記撮影光学系のイメージサークル像の中心位置とが互いに一致するように該有効画面の一部を電気的に切り出す画像トリミング手段とを有する。
【０００８】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、アタッチメント光学系を装着した際に良好な画像を得ることが可能な撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施例の撮影装置にアタッチメント光学系を装着した際における撮影像の変化及び撮影装置内の信号変化の一例である。
【図２】本実施例の撮影装置における有効画面とイメージサークル像との位置関係を示す図である。
【図３】本実施例の撮影装置にアタッチメント光学系を接続した際における画像トリミング処理のフローである。
【図４】本実施例の撮影装置にアタッチメント光学系を接続する際の信号伝達経路のブロック図である。
【図５】本実施例の撮影装置にアタッチメント光学系を接続した際における画像トリミング処理のフローである。
【図６】本実施例の撮影光学系とアタッチメント光学系とを組み合わせた場合の光路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、像変倍動作が可能な撮影装置に超広角画角を有するアタッチメント光学系を装着した状態で、撮影装置の撮影像変化と撮影装置内での信号変化状態を示したものである。図１は、アタッチメント光学系の光軸と撮影光学系の光軸とが互いにずれている場合を示す。
【００１３】
図１中のＰ１〜Ｐ５は、撮影装置の像変倍動作により、広角端状態から望遠端状態に変化した際の撮影像変化の一例である。ここで、Ｐ１〜Ｐ２の範囲は、撮影光学系のイメージサークル像の全体が撮影されている状態（以下、「円周像」と言う）である。Ｐ３（Ｐ２〜Ｐ４の範囲）は、一部ケラレ像状態（円周像の一部が残った状態で、以下、「中間像」と言う）で撮影されている状態である。また、Ｐ４〜Ｐ５の範囲は円周像内の有効像領域部を切り取ったような状態（以下、「対角像」と言う）である。
【００１４】
図１中のＡ位置は、広角端から変倍を行った際に、撮影像がＰ２のような状態の画像サイズの上下いずれかの長辺に円周像が先に接するような像変倍位置である。またＢ位置は、撮影像がＰ４のような状態の有効撮影領域から円周像の四隅方向のケラレが全て無くなるような像変倍位置である。ここで、超広角な光学系や魚眼光学系の場合には、円周像では画像の四隅の一部が非対称にケラレて低品位な画像となり、好ましくない。このため、本実施例では、ケラレの非対称性が目立つ所定の変倍領域において、電気的な画像切り出し手段（以下、「画像トリミング手段」と言う）を用いて、被写体の表示画像及び記録画像をケラレが対称となる画像として出力する。すなわち、撮像素子の有効画面から適切な範囲の画像を電気的に切り出し、その切り出した画像を出力する。所定の変倍領域とは、例えば、イメージサークル像の直径が撮像素子の有効画面の対角線の長さよりも短い領域（Ｐ１〜Ｐ３の範囲）である。
【００１５】
ケラレが非対称となっている状態の検知方法の一つとして、イメージサークル像の輪郭抽出によりイメージサークル像を成す円の中心の検出を行い、出力画面の中心点と検出を行ったイメージサークル像の中心点のずれ量から判断する方法がある。この場合、図１のＰ１〜Ｐ３の状態ではイメージサークル像の輪郭を抽出することができる。一方、Ｐ４〜Ｐ５の状態においては、イメージサークル像内の画像が出力画像となっているため、画像トリミングの必要はないと判定される。また同時に、ケラレの非対称性の除去が必要な際は、出力画面とイメージサークル像との間の相対位置関係を把握することができる。このため、必要な画像トリミング量及び画像トリミング位置情報を得ることが可能となる。
【００１６】
図２は、撮像素子により電気的に出力される有効画面と撮影光学系により撮像素子に形成されるイメージサークル像との位置関係を示したものである。図２（ａ）は、図１におけるＰ１〜Ｐ２の変倍状態であるイメージサークル像２００の中心位置αが、撮像素子の有効画面１００の中心位置βに対して右下方向にずれている状態を示す。図２（ｂ）は、図１におけるＰ３の変倍状態であるイメージサークル像２００の中心位置αが有効画面１００の中心位置βに対して右上方向にずれている状態を示す。
【００１７】
ここで、撮像素子の有効画面１００（撮影画面）の中心位置βと撮影光学系のイメージサークル像２００の中心位置αとの画面長辺方向のずれ量Ａと短辺方向のずれ量Ｂとを比較し、画像トリミング量及び画像トリミング位置が決定される。撮像素子の有効画面１００の中心位置βは既知であり、また撮影光学系のイメージサークル像２００の中心位置αは、イメージサークル像２００の輪郭を検出し、その輪郭から算出することができる。有効画面１００の中心位置βとイメージサークル像２００の中心位置αとの差を算出することにより、双方の中心位置の長辺方向の差（ずれ量Ａ）及び短辺方向の差（ずれ量Ｂ）を求めることができる。
【００１８】
まず、画面のアスペクト比から画像トリミングの方向基準を決定する。有効画面１００の短辺をＧ、長辺をＨとして、Ａ’＝Ａ・（Ｈ／Ｇ）と表した場合を考える。ここでＡ’＜Ｂのとき、画像トリミング後においても画面アスペクト比が保たれるようにするため、有効画面１００の短辺方向の差（ずれ量Ｂ）に基づいて、イメージサークル像２００が画像トリミング後の画面３００の中心位置になるように決定される。一方、Ａ’≧Ｂのときには長辺方向の差（ずれ量Ａ）が基準となる。
【００１９】
図２（ａ）は短辺方向の差を基準とした場合の例である。ここで、有効画面１００の上側長辺とイメージサークル像２００の輪郭の最上部との間の距離をＣ、有効画面１００の下側長辺２とイメージサークル像２００の輪郭の最下部との間の距離をＤとする。これらの距離Ｃ、Ｄは、有効画面１００の位置及びイメージサークル像２００の輪郭から算出することができる。このとき、長辺方向及び短辺方向における画像トリミング量は、それぞれ、Ｈ’＝Ｈ・（（Ｇ−｜Ｃ−Ｄ｜）／Ｇ）、Ｇ’＝Ｇ・（Ｈ’／Ｈ）となる。画像トリミング前の画像中心から移動した画像トリミング中心位置の移動量は、有効画面の長辺方向においては＋Ａ（図中の右方向を正の値とする。）であり、短辺方向においては−Ｂ（図中の上方向を正の値とする。）である。
【００２０】
一方、図２（ｂ）は長辺方向の差を基準とした場合の例である。ここで、イメージサークル像２００の輪郭の最右部と有効画面１００の右側短辺との間の距離をＥ、イメージサークル像２００の輪郭の最左部と有効画面１００の左側短辺との間の距離をＦとする。これらの距離Ｅ、Ｆは、有効画面１００の位置及びイメージサークル像２００の輪郭から算出することができる。
【００２１】
このとき、長辺方向及び短辺方向における画像トリミング量は、それぞれ、Ｈ’＝Ｈ・（（Ｈ−｜Ｅ−Ｆ｜）／Ｈ）、Ｇ’＝Ｇ・（Ｈ’／Ｈ）となる。画像トリミング前の画像中心から移動した画像トリミング中心位置の移動量は、有効画面の長辺方向においては＋Ａ（図中の右方向を正の値とする。）であり、短辺方向においては＋Ｂ（図中の上方向を正の値とする。）である。
【００２２】
上述のとおり、イメージサークル像２００の輪郭を抽出して撮像素子の有効画面１００との位置関係を求めることにより、撮像素子の有効画面１００の画像トリミング方法を決定し、画面四隅の非対称なケラレを除去した出力画像を得ることができる。なお、イメージサークル像２００の輪郭は、撮像素子に結像している全ての範囲について検出する必要はなく、３点を通過する円の補間方法で知られるように少なくとも３点の輪郭位置を検出すればよい。
【００２３】
次に、上述の画像トリミング方法の一例としてのフローを図３に示す。このフローは、アタッチメント光学系が撮影装置に装着された時点で開始される（ＳＴＡＲＴ）。このとき、画像トリミング処理状態はリセットされ、画像トリミング処理が行われていない状態となっている。なお、図３のフローは、撮影装置内の制御部による指示に基づいて実行される。
【００２４】
まず、ステップ＃４０１において、輪郭抽出手段を用いてイメージサークル像の輪郭を抽出する。次にステップ＃４０２において、輪郭抽出手段がイメージサークル像の輪郭を抽出できたか否かが判定される。輪郭を抽出できなかった場合には、対角像状態で結像が行われているか、または、被写体像に暗部が多いため画像トリミングを行うことなく撮影者に不自然な印象を与えない画像であると判断される。このため、画像トリミング処理を行うことなくステップ＃４１０に進む。
【００２５】
一方、輪郭が抽出された場合には、ステップ＃４０３に進み、検出された輪郭からイメージサークル像２００の中心位置αを算出する。更に、ステップ＃４０４において、撮像素子の有効画面１００の中心位置βを算出する。なお、撮像素子の有効画面１００の中心位置βは、その都度算出する必要はなく、中心位置βの位置情報を予め記憶手段に記憶しておいてもよい。
【００２６】
次にステップ＃４０５において、中心位置α、βの画面平面上のＸ方向とＹ方向のそれぞれにおけるずれ量が算出される。ずれ量を算出した後、図２を参照して説明したとおり、ステップ＃４０６において画像トリミング基準方向が決定され、ステップ＃４０７、＃４０８において、長辺方向及び短辺方向の画像トリミング量がそれぞれ算出される。そして、ステップ＃４０９において、このような情報に基づき画像トリミング処理が行われる。
【００２７】
ステップ＃４１０では、被写体像の表示画像（ライブビュー表示画像）が表示部に出力される。このとき、画像トリミング処理が行われている場合には、変倍操作や撮影機器の電源オフ、アタッチメント光学系の取り外し等が行われない限り、画像トリミング処理が出力画像に対して有効に維持される。次に、ステップ＃４１１において変倍操作が行われた場合には、ステップ＃４１２において画像トリミング処理をリセットした後（画像トリミング処理の中断後）、ステップ＃４１３において変倍駆動の動作が行われる。そして、ステップ＃４０１に戻り、再びイメージサークル像２００の輪郭抽出処理が行われる。なお本実施例は、輪郭抽出手段を用いてイメージサークル像の輪郭を抽出するが、これに限定されるものではなく、撮影装置に装着されるアタッチメント光学系の識別を行い、使用変倍域に対して画像トリミングの領域範囲を記憶部に記憶させておいてもよい。
【００２８】
図４は、本実施例の撮影装置のブロック図であり、撮影光学系を備えた撮影装置２にアタッチメント光学系鏡筒１（アタッチメント光学系）を接続する際の信号伝達経路の概略図である。撮影光学系は、撮像素子１９に結像させる被写体像の変倍機能を有する。また、アタッチメント光学系鏡筒１は、撮影光学系に対して着脱可能に構成されている。
【００２９】
まず、操作者が変倍操作部材１８の操作を行うことより、変倍操作信号発生装置１７から制御部５に変倍要求信号が送信され、撮影装置２による光学的変倍駆動が行われる。次に、制御部５から第１のアクチュエーター駆動回路１１に駆動要求情報が送信されると、撮影光学系を構成する変倍レンズ群７を駆動する変倍レンズ群駆動アクチュエーター１２により、変倍レンズ群７が光軸方向に駆動される。同時に、変倍レンズ群７の光軸位置が位置検知手段８により検知され、制御部５が位置情報信号を受信する。また、上述の変倍動作や被写体距離変化に伴う像面位置補正を行うため、補正レンズ群９の光軸上移動により像倍率が変化する場合には、更に現在の被写体距離情報と変倍レンズ群７の光軸上の位置情報が参照される。そして、補正レンズ群９の移動方向と移動量を決定するため、制御部５から第２のアクチュエーター駆動回路１３に駆動要求情報が送信される。その結果、駆動アクチュエーター１４により変倍レンズ群７を光軸上で移動させ、位置検知手段１０によって変倍レンズ群７の位置を検出し、その位置情報が制御部５により受信される。
【００３０】
次に、例えば撮像素子の画像信号から撮影像のコントラスト値の評価で合焦判断を行うオートフォーカス方式の場合において、被写体距離が変化した際は、図４中の撮像素子１９からの電気的な画像信号を合焦評価装置２０が合焦評価を行う。そして制御部５を介して補正レンズ群９を所定量だけ移動させる。
【００３１】
アタッチメント光学系鏡筒１が撮影装置２に接続された場合、アタッチメント光学系鏡筒１に設けられた接続伝達手段３は、撮影装置２に設けられた接続検知手段４に対して所定の信号を伝達する。次に、制御部５は、アタッチメント光学系鏡筒１が接続されたことを接続検知手段４から伝達される。また、画像トリミング範囲を記憶する記憶手段６から、変倍レンズ群の位置検知手段８及び必要であれば更に像面補正レンズ群の位置検知手段１０からの情報に基づいて、撮影光学系の像変倍値情報に則した画像トリミング範囲情報を取り出す。なお制御部５は、画像トリミング手段を備える。画像トリミング手段は、撮像素子１９の有効画面１００の中心位置βと撮影光学系のイメージサークル像２００の中心位置αとが互いに一致するように有効画面１００の一部（画面３００）を電気的に切り出す。画像トリミング手段による画像トリミング処理は、前述のように、撮影光学系にアタッチメント光学系鏡筒１を装着した状態で決定される所定の変倍領域において行われる。また、本実施例において、記憶手段６は撮影装置２に備わっているが、装着時に撮影装置２との電気的通信が可能であれば、記憶手段６をアタッチメント光学系鏡筒１に設けてもよい。
【００３２】
本実施例において、像変倍値情報は、例えば、広角端における焦点距離と現在の変倍レンズ群７の位置における撮影光学系の焦点距離の比率で表される。しかしながら、補正レンズ群９の移動にて大きく変倍状態（焦点距離変化）が変化する場合には、位置検知手段８、１０の双方の情報から広角端の焦点距離に対する焦点距離変化比を演算する方法を用いることができる。また、変倍レンズ群位置及び像面補正レンズ群位置の双方の位置から撮影装置２に記憶されている対応データにて現在の変倍情報を取り出すようにしてもよい。
【００３３】
また、補正レンズ群９の移動で変倍状態が変化しない場合には、変倍レンズ群７の位置情報のみで現在の変倍情報を取得するようにすればよい。本実施例の位置検知手段としては、レンズ群駆動と可変抵抗の抵抗値変化部材を連動させて抵抗値から判断する装置や、ステッピングモーターの基準位置からの駆動パルス数を累計する装置などが用いられる。また、記憶手段６に記憶される画像トリミング範囲量は、例えば、イメージサークル像２００の輪郭抽出による画像トリミング範囲を決定するための工具を用いて、撮影装置２に設けられた撮影光学系の各変倍域に対応した値を記憶するようにすればよい。また、制御部５は、液晶等の外部表示装置１６に対して画像を出力するように、外部表示装置駆動回路１５を制御する。
【００３４】
次に、上述の画像トリミング処理のフローを図５に示す。図３の説明と同様に、図５のフローは、アタッチメント光学系が撮影装置に装着された時点で開始される（ＳＴＡＲＴ）。このとき、画像トリミング処理状態はリセットされ、画像トリミングが行われていない状態となっている。また、図５中のステップ＃４０９〜＃４１３は、図３の説明中における同ステップ番号と同一であるため、ここでの具体的説明は省略する。なお、図５のフローは、撮影装置内の制御部の指示に基づいて実行される。
【００３５】
まず、アタッチメント光学系を撮影装置に装着すると、ステップ＃６０１において、図１で説明したように撮影光学系の変倍域で撮像素子上の結像状態が対角像になる変倍位置Ｂがセットされる。なお、変倍位置Ｂは、事前にアタッチメント光学系と撮影光学系との組合せにより発生するイメージサークル像のずれ量を考慮して記憶部に記憶させておくことが好ましい。
【００３６】
次に、ステップ＃６０２において、現在の撮影光学系の変倍位置情報が収得される。変倍位置情報は記憶手段に記憶される。そしてステップ＃６０３において、現在の変倍位置が変倍位置Ｂに対して広角側に位置しているか否かが判定される。このとき、変倍位置Ｂよりも望遠側にある場合、撮像素子上に結像される像は対角像であると判定される。このため、画像トリミング処理を行うことなくステップ＃４１０に進む。一方、ステップ＃６０３において現在の変倍位置が変倍位置Ｂより広角側であると判定された場合、ステップ＃６０４において、事前に記憶されている変倍位置に対応した画像トリミング情報を収得し、次のステップ＃４０９で画像トリミング処理が行われる。以下、ステップ＃４１０〜＃４１３に関しては、前述の図３のフローの説明と同様である。
【００３７】
なお、予め画像トリミング情報を記憶させる方法を用いる場合でも、前述のイメージサークル像の輪郭抽出手段を併用してもよい。また、図３及び図５のフローに示されるステップ＃４１０は、液晶等の外部表示装置に対しての画像出力を行う例であるが、撮影装置の撮影開始操作に伴って記憶装置に出力される画像情報に対して同様な処理を行ってもよい。
【００３８】
図６は、広角な画角を有するアタッチメント光学系を撮影光学系に装着した場合の概略構成の一例である。図６において、撮影光学系Ｍは、物体側より負レンズ群ＭＢ１と正レンズ群ＭＢ２で構成された２群構成のズーム光学系である。撮影光学系Ｍは、負レンズ群ＭＢ１と正レンズ群ＭＢ２の相対的な間隔変化と共に結像面ＩＰからの位置を変化させるため、変倍中も焦点移動を起さない変倍構造を有する。フォーカス制御は、図６中の負レンズ群ＭＢ１を光軸方向に移動させることにより行われる。また、図６において、ＳＰは虹彩絞り、ＦＩＬは赤外カットフィルタやローパスフィルタ等のフィルタ類である。
【００３９】
ＡＴはアタッチメント光学系であり、Ｌは物体側より負の屈折力の前群Ｂ１と正の屈折力の後群Ｂ２で構成された正の屈折力の対物光学系である。Ｆは、対物光学系Ｌの結像位置の近傍に配置された正の屈折力のフィールドレンズ群である。Ｈは、正の屈折力を有し、対物光学系Ｌの結像される空中像を撮影光学系Ｍの結像面ＩＰの位置に焦点を合わせるために補助する正レンズ群である。
【００４０】
図６において、撮影装置の光学系は望遠端状態であり、対角像を得ている。円周像を得るには、アタッチメント光学系を固定し、図６中の矢印で示されているように、負レンズ群ＭＢ１と正レンズ群ＭＢ２の各レンズ群を互いの光軸距離が離れるように移動させ、変倍域を広角側に変化させればよい。アタッチメント光学系に例えば抵抗や通電パターン等の電気的特性に特徴を持たせた識別情報発生手段を設けることにより、アタッチメント光学系の装着状態や識別情報を撮影装置に伝達することができる。
【００４１】
本実施例によれば、アタッチメント光学系を装着した際に良好な画像を得ることが可能な撮影装置（デジタルカメラ、ビデオカメラ等）を提供することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１ アタッチメント光学系鏡筒
２ 撮影装置
５ 制御部
１９ 撮像素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影光学系に着脱可能なアタッチメント光学系を備えた撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮影光学系を備えたコンパクトなデジタルカメラやビデオカメラが普及している。また、撮影領域の拡大を図るため、撮影光学系に装着して画角変化を与えるアタッチメント光学系も普及している。撮影光学系にアタッチメント光学系を装着すると、撮影光学系とアタッチメント光学系との間の光軸ずれが発生しやすく、像位置ずれが生じるおそれがある。
【０００３】
ところで、特許文献１には、電子ズームが可能なカメラ本体にコンバータと撮影レンズを装着した際に、コンバータによって演算された情報に基づいてトリミング撮影の倍率範囲を制限することが開示されている。このような構成により、電子ズームの使用時に常に良好な画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１５０２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在、広角な画像を得るために、撮影光学系の物体側に装着されるように構成されたアタッチメント光学系がある。しかしながら、アタッチメント光学系の光軸と撮影光学系の光軸がずれている場合には、撮像素子上に結像されるイメージサークル像がずれる。すなわち、撮像素子の有効画面の中心位置に対するイメージサークル像の中心位置がずれてしまう。この現象は、互いの光軸が相対的に傾いている場合に顕著となる。また、円周像撮影においては、画面四隅のアンバランスが目立つため、上述のようなずれが特に強調され、被写体のライブビュー像や記録像が低品位な画像となる。
【０００６】
本発明は、アタッチメント光学系を装着した際に良好な画像を得ることが可能な撮影装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての撮影装置は、撮像素子と、前記撮像素子に結像させる被写体像を変倍する撮影光学系と、前記撮影光学系に対して着脱可能なアタッチメント光学系と、前記撮影光学系に前記アタッチメント光学系を装着した状態で決定される所定の変倍領域において、前記撮像素子の有効画面の中心位置と前記撮影光学系のイメージサークル像の中心位置とが互いに一致するように該有効画面の一部を電気的に切り出す画像トリミング手段とを有する。
【０００８】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、アタッチメント光学系を装着した際に良好な画像を得ることが可能な撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施例の撮影装置にアタッチメント光学系を装着した際における撮影像の変化及び撮影装置内の信号変化の一例である。
【図２】本実施例の撮影装置における有効画面とイメージサークル像との位置関係を示す図である。
【図３】本実施例の撮影装置にアタッチメント光学系を接続した際における画像トリミング処理のフローである。
【図４】本実施例の撮影装置にアタッチメント光学系を接続する際の信号伝達経路のブロック図である。
【図５】本実施例の撮影装置にアタッチメント光学系を接続した際における画像トリミング処理のフローである。
【図６】本実施例の撮影光学系とアタッチメント光学系とを組み合わせた場合の光路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、像変倍動作が可能な撮影装置に超広角画角を有するアタッチメント光学系を装着した状態で、撮影装置の撮影像変化と撮影装置内での信号変化状態を示したものである。図１は、アタッチメント光学系の光軸と撮影光学系の光軸とが互いにずれている場合を示す。
【００１３】
図１中のＰ１〜Ｐ５は、撮影装置の像変倍動作により、広角端状態から望遠端状態に変化した際の撮影像変化の一例である。ここで、Ｐ１〜Ｐ２の範囲は、撮影光学系のイメージサークル像の全体が撮影されている状態（以下、「円周像」と言う）である。Ｐ３（Ｐ２〜Ｐ４の範囲）は、一部ケラレ像状態（円周像の一部が残った状態で、以下、「中間像」と言う）で撮影されている状態である。また、Ｐ４〜Ｐ５の範囲は円周像内の有効像領域部を切り取ったような状態（以下、「対角像」と言う）である。
【００１４】
図１中のＡ位置は、広角端から変倍を行った際に、撮影像がＰ２のような状態の画像サイズの上下いずれかの長辺に円周像が先に接するような像変倍位置である。またＢ位置は、撮影像がＰ４のような状態の有効撮影領域から円周像の四隅方向のケラレが全て無くなるような像変倍位置である。ここで、超広角な光学系や魚眼光学系の場合には、円周像では画像の四隅の一部が非対称にケラレて低品位な画像となり、好ましくない。このため、本実施例では、ケラレの非対称性が目立つ所定の変倍領域において、電気的な画像切り出し手段（以下、「画像トリミング手段」と言う）を用いて、被写体の表示画像及び記録画像をケラレが対称となる画像として出力する。すなわち、撮像素子の有効画面から適切な範囲の画像を電気的に切り出し、その切り出した画像を出力する。所定の変倍領域とは、例えば、イメージサークル像の直径が撮像素子の有効画面の対角線の長さよりも短い領域（Ｐ１〜Ｐ３の範囲）である。
【００１５】
ケラレが非対称となっている状態の検知方法の一つとして、イメージサークル像の輪郭抽出によりイメージサークル像を成す円の中心の検出を行い、出力画面の中心点と検出を行ったイメージサークル像の中心点のずれ量から判断する方法がある。この場合、図１のＰ１〜Ｐ３の状態ではイメージサークル像の輪郭を抽出することができる。一方、Ｐ４〜Ｐ５の状態においては、イメージサークル像内の画像が出力画像となっているため、画像トリミングの必要はないと判定される。また同時に、ケラレの非対称性の除去が必要な際は、出力画面とイメージサークル像との間の相対位置関係を把握することができる。このため、必要な画像トリミング量及び画像トリミング位置情報を得ることが可能となる。
【００１６】
図２は、撮像素子により電気的に出力される有効画面と撮影光学系により撮像素子に形成されるイメージサークル像との位置関係を示したものである。図２（ａ）は、図１におけるＰ１〜Ｐ２の変倍状態であるイメージサークル像２００の中心位置αが、撮像素子の有効画面１００の中心位置βに対して右下方向にずれている状態を示す。図２（ｂ）は、図１におけるＰ３の変倍状態であるイメージサークル像２００の中心位置αが有効画面１００の中心位置βに対して右上方向にずれている状態を示す。
【００１７】
ここで、撮像素子の有効画面１００（撮影画面）の中心位置βと撮影光学系のイメージサークル像２００の中心位置αとの画面長辺方向のずれ量Ａと短辺方向のずれ量Ｂとを比較し、画像トリミング量及び画像トリミング位置が決定される。撮像素子の有効画面１００の中心位置βは既知であり、また撮影光学系のイメージサークル像２００の中心位置αは、イメージサークル像２００の輪郭を検出し、その輪郭から算出することができる。有効画面１００の中心位置βとイメージサークル像２００の中心位置αとの差を算出することにより、双方の中心位置の長辺方向の差（ずれ量Ａ）及び短辺方向の差（ずれ量Ｂ）を求めることができる。
【００１８】
まず、画面のアスペクト比から画像トリミングの方向基準を決定する。有効画面１００の短辺をＧ、長辺をＨとして、Ａ’＝Ａ・（Ｈ／Ｇ）と表した場合を考える。ここでＡ’＜Ｂのとき、画像トリミング後においても画面アスペクト比が保たれるようにするため、有効画面１００の短辺方向の差（ずれ量Ｂ）に基づいて、イメージサークル像２００が画像トリミング後の画面３００の中心位置になるように決定される。一方、Ａ’≧Ｂのときには長辺方向の差（ずれ量Ａ）が基準となる。
【００１９】
図２（ａ）は短辺方向の差を基準とした場合の例である。ここで、有効画面１００の上側長辺とイメージサークル像２００の輪郭の最上部との間の距離をＣ、有効画面１００の下側長辺２とイメージサークル像２００の輪郭の最下部との間の距離をＤとする。これらの距離Ｃ、Ｄは、有効画面１００の位置及びイメージサークル像２００の輪郭から算出することができる。このとき、長辺方向及び短辺方向における画像トリミング量は、それぞれ、Ｈ’＝Ｈ・（（Ｇ−｜Ｃ−Ｄ｜）／Ｇ）、Ｇ’＝Ｇ・（Ｈ’／Ｈ）となる。画像トリミング前の画像中心から移動した画像トリミング中心位置の移動量は、有効画面の長辺方向においては＋Ａ（図中の右方向を正の値とする。）であり、短辺方向においては−Ｂ（図中の上方向を正の値とする。）である。
【００２０】
一方、図２（ｂ）は長辺方向の差を基準とした場合の例である。ここで、イメージサークル像２００の輪郭の最右部と有効画面１００の右側短辺との間の距離をＥ、イメージサークル像２００の輪郭の最左部と有効画面１００の左側短辺との間の距離をＦとする。これらの距離Ｅ、Ｆは、有効画面１００の位置及びイメージサークル像２００の輪郭から算出することができる。
【００２１】
このとき、長辺方向及び短辺方向における画像トリミング量は、それぞれ、Ｈ’＝Ｈ・（（Ｈ−｜Ｅ−Ｆ｜）／Ｈ）、Ｇ’＝Ｇ・（Ｈ’／Ｈ）となる。画像トリミング前の画像中心から移動した画像トリミング中心位置の移動量は、有効画面の長辺方向においては＋Ａ（図中の右方向を正の値とする。）であり、短辺方向においては＋Ｂ（図中の上方向を正の値とする。）である。
【００２２】
上述のとおり、イメージサークル像２００の輪郭を抽出して撮像素子の有効画面１００との位置関係を求めることにより、撮像素子の有効画面１００の画像トリミング方法を決定し、画面四隅の非対称なケラレを除去した出力画像を得ることができる。なお、イメージサークル像２００の輪郭は、撮像素子に結像している全ての範囲について検出する必要はなく、３点を通過する円の補間方法で知られるように少なくとも３点の輪郭位置を検出すればよい。
【００２３】
次に、上述の画像トリミング方法の一例としてのフローを図３に示す。このフローは、アタッチメント光学系が撮影装置に装着された時点で開始される（ＳＴＡＲＴ）。このとき、画像トリミング処理状態はリセットされ、画像トリミング処理が行われていない状態となっている。なお、図３のフローは、撮影装置内の制御部による指示に基づいて実行される。
【００２４】
まず、ステップ＃４０１において、輪郭抽出手段を用いてイメージサークル像の輪郭を抽出する。次にステップ＃４０２において、輪郭抽出手段がイメージサークル像の輪郭を抽出できたか否かが判定される。輪郭を抽出できなかった場合には、対角像状態で結像が行われているか、または、被写体像に暗部が多いため画像トリミングを行うことなく撮影者に不自然な印象を与えない画像であると判断される。このため、画像トリミング処理を行うことなくステップ＃４１０に進む。
【００２５】
一方、輪郭が抽出された場合には、ステップ＃４０３に進み、検出された輪郭からイメージサークル像２００の中心位置αを算出する。更に、ステップ＃４０４において、撮像素子の有効画面１００の中心位置βを算出する。なお、撮像素子の有効画面１００の中心位置βは、その都度算出する必要はなく、中心位置βの位置情報を予め記憶手段に記憶しておいてもよい。
【００２６】
次にステップ＃４０５において、中心位置α、βの画面平面上のＸ方向とＹ方向のそれぞれにおけるずれ量が算出される。ずれ量を算出した後、図２を参照して説明したとおり、ステップ＃４０６において画像トリミング基準方向が決定され、ステップ＃４０７、＃４０８において、長辺方向及び短辺方向の画像トリミング量がそれぞれ算出される。そして、ステップ＃４０９において、このような情報に基づき画像トリミング処理が行われる。
【００２７】
ステップ＃４１０では、被写体像の表示画像（ライブビュー表示画像）が表示部に出力される。このとき、画像トリミング処理が行われている場合には、変倍操作や撮影機器の電源オフ、アタッチメント光学系の取り外し等が行われない限り、画像トリミング処理が出力画像に対して有効に維持される。次に、ステップ＃４１１において変倍操作が行われた場合には、ステップ＃４１２において画像トリミング処理をリセットした後（画像トリミング処理の中断後）、ステップ＃４１３において変倍駆動の動作が行われる。そして、ステップ＃４０１に戻り、再びイメージサークル像２００の輪郭抽出処理が行われる。なお本実施例は、輪郭抽出手段を用いてイメージサークル像の輪郭を抽出するが、これに限定されるものではなく、撮影装置に装着されるアタッチメント光学系の識別を行い、使用変倍域に対して画像トリミングの領域範囲を記憶部に記憶させておいてもよい。
【００２８】
図４は、本実施例の撮影装置のブロック図であり、撮影光学系を備えた撮影装置２にアタッチメント光学系鏡筒１（アタッチメント光学系）を接続する際の信号伝達経路の概略図である。撮影光学系は、撮像素子１９に結像させる被写体像の変倍機能を有する。また、アタッチメント光学系鏡筒１は、撮影光学系に対して着脱可能に構成されている。
【００２９】
まず、操作者が変倍操作部材１８の操作を行うことより、変倍操作信号発生装置１７から制御部５に変倍要求信号が送信され、撮影装置２による光学的変倍駆動が行われる。次に、制御部５から第１のアクチュエーター駆動回路１１に駆動要求情報が送信されると、撮影光学系を構成する変倍レンズ群７を駆動する変倍レンズ群駆動アクチュエーター１２により、変倍レンズ群７が光軸方向に駆動される。同時に、変倍レンズ群７の光軸位置が位置検知手段８により検知され、制御部５が位置情報信号を受信する。また、上述の変倍動作や被写体距離変化に伴う像面位置補正を行うため、補正レンズ群９の光軸上移動により像倍率が変化する場合には、更に現在の被写体距離情報と変倍レンズ群７の光軸上の位置情報が参照される。そして、補正レンズ群９の移動方向と移動量を決定するため、制御部５から第２のアクチュエーター駆動回路１３に駆動要求情報が送信される。その結果、駆動アクチュエーター１４により変倍レンズ群７を光軸上で移動させ、位置検知手段１０によって変倍レンズ群７の位置を検出し、その位置情報が制御部５により受信される。
【００３０】
次に、例えば撮像素子の画像信号から撮影像のコントラスト値の評価で合焦判断を行うオートフォーカス方式の場合において、被写体距離が変化した際は、図４中の撮像素子１９からの電気的な画像信号を合焦評価装置２０が合焦評価を行う。そして制御部５を介して補正レンズ群９を所定量だけ移動させる。
【００３１】
アタッチメント光学系鏡筒１が撮影装置２に接続された場合、アタッチメント光学系鏡筒１に設けられた接続伝達手段３は、撮影装置２に設けられた接続検知手段４に対して所定の信号を伝達する。次に、制御部５は、アタッチメント光学系鏡筒１が接続されたことを接続検知手段４から伝達される。また、画像トリミング範囲を記憶する記憶手段６から、変倍レンズ群の位置検知手段８及び必要であれば更に像面補正レンズ群の位置検知手段１０からの情報に基づいて、撮影光学系の像変倍値情報に則した画像トリミング範囲情報を取り出す。なお制御部５は、画像トリミング手段を備える。画像トリミング手段は、撮像素子１９の有効画面１００の中心位置βと撮影光学系のイメージサークル像２００の中心位置αとが互いに一致するように有効画面１００の一部（画面３００）を電気的に切り出す。画像トリミング手段による画像トリミング処理は、前述のように、撮影光学系にアタッチメント光学系鏡筒１を装着した状態で決定される所定の変倍領域において行われる。また、本実施例において、記憶手段６は撮影装置２に備わっているが、装着時に撮影装置２との電気的通信が可能であれば、記憶手段６をアタッチメント光学系鏡筒１に設けてもよい。
【００３２】
本実施例において、像変倍値情報は、例えば、広角端における焦点距離と現在の変倍レンズ群７の位置における撮影光学系の焦点距離の比率で表される。しかしながら、補正レンズ群９の移動にて大きく変倍状態（焦点距離変化）が変化する場合には、位置検知手段８、１０の双方の情報から広角端の焦点距離に対する焦点距離変化比を演算する方法を用いることができる。また、変倍レンズ群位置及び像面補正レンズ群位置の双方の位置から撮影装置２に記憶されている対応データにて現在の変倍情報を取り出すようにしてもよい。
【００３３】
また、補正レンズ群９の移動で変倍状態が変化しない場合には、変倍レンズ群７の位置情報のみで現在の変倍情報を取得するようにすればよい。本実施例の位置検知手段としては、レンズ群駆動と可変抵抗の抵抗値変化部材を連動させて抵抗値から判断する装置や、ステッピングモーターの基準位置からの駆動パルス数を累計する装置などが用いられる。また、記憶手段６に記憶される画像トリミング範囲量は、例えば、イメージサークル像２００の輪郭抽出による画像トリミング範囲を決定するための工具を用いて、撮影装置２に設けられた撮影光学系の各変倍域に対応した値を記憶するようにすればよい。また、制御部５は、液晶等の外部表示装置１６に対して画像を出力するように、外部表示装置駆動回路１５を制御する。
【００３４】
次に、上述の画像トリミング処理のフローを図５に示す。図３の説明と同様に、図５のフローは、アタッチメント光学系が撮影装置に装着された時点で開始される（ＳＴＡＲＴ）。このとき、画像トリミング処理状態はリセットされ、画像トリミングが行われていない状態となっている。また、図５中のステップ＃４０９〜＃４１３は、図３の説明中における同ステップ番号と同一であるため、ここでの具体的説明は省略する。なお、図５のフローは、撮影装置内の制御部の指示に基づいて実行される。
【００３５】
まず、アタッチメント光学系を撮影装置に装着すると、ステップ＃６０１において、図１で説明したように撮影光学系の変倍域で撮像素子上の結像状態が対角像になる変倍位置Ｂがセットされる。なお、変倍位置Ｂは、事前にアタッチメント光学系と撮影光学系との組合せにより発生するイメージサークル像のずれ量を考慮して記憶部に記憶させておくことが好ましい。
【００３６】
次に、ステップ＃６０２において、現在の撮影光学系の変倍位置情報が収得される。変倍位置情報は記憶手段に記憶される。そしてステップ＃６０３において、現在の変倍位置が変倍位置Ｂに対して広角側に位置しているか否かが判定される。このとき、変倍位置Ｂよりも望遠側にある場合、撮像素子上に結像される像は対角像であると判定される。このため、画像トリミング処理を行うことなくステップ＃４１０に進む。一方、ステップ＃６０３において現在の変倍位置が変倍位置Ｂより広角側であると判定された場合、ステップ＃６０４において、事前に記憶されている変倍位置に対応した画像トリミング情報を収得し、次のステップ＃４０９で画像トリミング処理が行われる。以下、ステップ＃４１０〜＃４１３に関しては、前述の図３のフローの説明と同様である。
【００３７】
なお、予め画像トリミング情報を記憶させる方法を用いる場合でも、前述のイメージサークル像の輪郭抽出手段を併用してもよい。また、図３及び図５のフローに示されるステップ＃４１０は、液晶等の外部表示装置に対しての画像出力を行う例であるが、撮影装置の撮影開始操作に伴って記憶装置に出力される画像情報に対して同様な処理を行ってもよい。
【００３８】
図６は、広角な画角を有するアタッチメント光学系を撮影光学系に装着した場合の概略構成の一例である。図６において、撮影光学系Ｍは、物体側より負レンズ群ＭＢ１と正レンズ群ＭＢ２で構成された２群構成のズーム光学系である。撮影光学系Ｍは、負レンズ群ＭＢ１と正レンズ群ＭＢ２の相対的な間隔変化と共に結像面ＩＰからの位置を変化させるため、変倍中も焦点移動を起さない変倍構造を有する。フォーカス制御は、図６中の負レンズ群ＭＢ１を光軸方向に移動させることにより行われる。また、図６において、ＳＰは虹彩絞り、ＦＩＬは赤外カットフィルタやローパスフィルタ等のフィルタ類である。
【００３９】
ＡＴはアタッチメント光学系であり、Ｌは物体側より負の屈折力の前群Ｂ１と正の屈折力の後群Ｂ２で構成された正の屈折力の対物光学系である。Ｆは、対物光学系Ｌの結像位置の近傍に配置された正の屈折力のフィールドレンズ群である。Ｈは、正の屈折力を有し、対物光学系Ｌの結像される空中像を撮影光学系Ｍの結像面ＩＰの位置に焦点を合わせるために補助する正レンズ群である。
【００４０】
図６において、撮影装置の光学系は望遠端状態であり、対角像を得ている。円周像を得るには、アタッチメント光学系を固定し、図６中の矢印で示されているように、負レンズ群ＭＢ１と正レンズ群ＭＢ２の各レンズ群を互いの光軸距離が離れるように移動させ、変倍域を広角側に変化させればよい。アタッチメント光学系に例えば抵抗や通電パターン等の電気的特性に特徴を持たせた識別情報発生手段を設けることにより、アタッチメント光学系の装着状態や識別情報を撮影装置に伝達することができる。
【００４１】
本実施例によれば、アタッチメント光学系を装着した際に良好な画像を得ることが可能な撮影装置（デジタルカメラ、ビデオカメラ等）を提供することができる。
【００４２】
以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１ アタッチメント光学系鏡筒
２ 撮影装置
５ 制御部
１９ 撮像素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子に結像させる被写体像を変倍する撮影光学系と、
前記撮影光学系に対して着脱可能なアタッチメント光学系と、
前記撮影光学系に前記アタッチメント光学系を装着した状態で決定される所定の変倍領域において、前記撮像素子の有効画面の中心位置と前記撮影光学系のイメージサークル像の中心位置とが互いに一致するように該有効画面の一部を電気的に切り出す画像トリミング手段と、を有することを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記所定の変倍領域は、前記イメージサークル像の直径が前記撮像素子の前記有効画面の対角線の長さよりも短い領域であることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記画像トリミング手段は、前記イメージサークル像の輪郭を抽出する輪郭抽出手段を有し、該輪郭抽出手段にて抽出された該イメージサークル像の該輪郭から該イメージサークル像の前記中心位置を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記撮影光学系の変倍位置情報を記憶する記憶手段を更に有し、
前記画像トリミング手段は、前記記憶手段に記憶された前記変倍位置情報に基づいて画像トリミング処理を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮影装置。
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子に結像させる被写体像を変倍する撮影光学系と、
前記撮影光学系に対して着脱可能なアタッチメント光学系と、
前記撮影光学系に前記アタッチメント光学系を装着した状態で決定される所定の変倍領域において、前記撮像素子の有効画面の中心位置と前記撮影光学系のイメージサークル像の中心位置とが互いに一致するように該有効画面の一部を電気的に切り出す画像トリミング手段と、を有することを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記所定の変倍領域は、前記イメージサークル像の直径が前記撮像素子の前記有効画面の対角線の長さよりも短い領域であることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記画像トリミング手段は、前記イメージサークル像の輪郭を抽出する輪郭抽出手段を有し、該輪郭抽出手段にて抽出された該イメージサークル像の該輪郭から該イメージサークル像の前記中心位置を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記撮影光学系の変倍位置情報を記憶する記憶手段を更に有し、
前記画像トリミング手段は、前記記憶手段に記憶された前記変倍位置情報に基づいて画像トリミング処理を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１１４７９４（Ｐ２０１１−１１４７９４Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７１７６０（Ｐ２００９−２７１７６０）
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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