JP2017220811A - 撮像装置およびカメラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】レンズのイメージサークルのサイズと撮像素子のイメージサイズが適合しない場合でも、レンズ側からの情報を取得せずにケラレの無い良好な被写体の画像出力を行うことができる撮像装置およびカメラシステムを提供する。【解決手段】レンズを装着可能で被写体の画像出力を行う撮像装置で、前記レンズを介した前記被写体からの光を受光する撮像素子と、該撮像素子が受光した光の輝度分布を取得する取得部と、該取得部の出力に基づいて画像出力する領域を変更する制御部と、を有する。また、レンズを選択的に装着可能で被写体の画像出力を行う撮像装置で、レンズを介した被写体からの光を受光する撮像素子と、該撮像素子が受光した光の輝度分布を取得する取得部と、前記輝度分布における周辺部の傾きを小さくする補正部と、該補正部から出力された補正画像の少なくとも一部の領域を出力する制御部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置およびカメラシステムに関し、特にレンズを選択的に装着可能で被写体の画像出力を行う撮像装置を用いるものに関する。

従来、レンズ交換可能な撮像装置としてのカメラでは、イメージサイズの異なる撮像素子（センサー）およびレンズ毎にマウント形状の異なる独立したシステムとして構成しているが、このようなシステムではレンズの汎用性が乏しいものとなる。しかし、マウント形状をすべて共通化すると、小さなイメージサークルのサイズをもつレンズと大きなイメージサイズの撮像素子を組み合わせた場合には、光束ケラレ（口径食）や周辺光量落ち等の問題が生じてしまう。

このため、小さなイメージサークルのサイズをもつレンズを大きなイメージサイズの撮像素子を持つカメラに対して機械的に装着出来ないように構成することで、ケラレ等の発生を防止した製品も発売されている。

また、特許文献１では、レンズとカメラとを電気的に接続し、レンズ側に記憶されたイメージサイズに関連する情報をレンズ側からカメラ側で取得する手法が提案されている。この手法においては、カメラ側のイメージサイズに対してレンズのイメージサークルのサイズが適合しないと判定された場合（レンズ側のイメージサイズが小さい場合）に、撮影を禁止するように構成している。さらに、上記のようにイメージサイズが適合しない場合に、画像出力する領域を変更し、ケラレの無い撮影画像を提供できるようにも構成している。

特開平３−０７６３８４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、レンズのイメージサークルのサイズを表す情報を取得できない場合には、撮像素子のイメージサイズが適合するか否かの判別が出来ない。

本発明の目的は、レンズのイメージサークルのサイズと撮像素子のイメージサイズが適合しない場合でも、レンズ側からの情報を取得せずにケラレの無い良好な被写体の画像出力を行うことができる撮像装置およびカメラシステムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、レンズを装着可能で被写体の画像出力を行う撮像装置であって、前記レンズを介した前記被写体からの光を受光する撮像素子と、該撮像素子が受光した光の輝度分布を取得する取得部と、該取得部の出力に基づいて画像出力する領域を変更する制御部と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る別の撮像装置は、レンズを装着可能で被写体の画像出力を行う撮像装置であって、前記レンズを介した前記被写体からの光を受光する撮像素子と、該撮像素子が受光した光の輝度分布を取得する取得部と、前記輝度分布における周辺部の傾きを小さくする補正部と、該補正部から出力された補正画像の少なくとも一部の領域を出力する制御部と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係るカメラシステムは、上記撮像装置と、上記撮像装置に装着可能であって、イメージサークルが異なる複数のレンズと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、レンズのイメージサークルのサイズと撮像素子のイメージサイズが適合しない場合でも、レンズ側からの情報を取得せずにケラレの無い良好な被写体の画像出力を行うことができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置を搭載したカメラシステムの構成図である。 画像ケラレ発生時の撮像素子を示した説明図である。 第１の実施形態における処理のフローチャートである。 画像ケラレ発生時に撮像素子上の輝度レベル分布を示した説明図である。 第２の実施形態における処理のフローチャートである。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

《第１の実施形態》
（カメラシステムおよび撮像装置）
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る構成について説明する。本実施形態のカメラシステムは、レンズを選択的に装着可能で被写体の画像出力を行う撮像装置としてのカメラ１、カメラ１に選択的に装着可能であって、イメージサークルが異なる複数のレンズ２から構成される。

カメラ１は、撮像素子１１、画像処理部１２、輝度分布を取得する取得部としての輝度チェック部１３、イメージサークル検出部１４、イメージサイズ決定部１５、撮像素子制御部１６、記録部１７、表示部１８から構成される。イメージサイズ決定部１５、撮像素子制御部１６は、後に詳述するように輝度チェック部１３の出力に基づいて画像出力を変更する制御部として機能する。また、記録部１７、表示部１８は、被写体の画像出力を行う。

通常撮影時においては、撮像素子１１はレンズ１からの光を受光し、受光した画素データを画像処理部１２に送る。画像処理部１２は受信したデータから予め設定されたイメージサイズのフォーマットに基づいて出力する画像データを作成し、記録部１７、表示部１８に送る。記録部１７、表示部１８は受けとった画像データをそれぞれ予め設定された方法で記録、表示する。

図２は、撮像素子１１のイメージサイズに対し、レンズ２のイメージサークルのサイズが適合しない（小さい）場合における撮像素子１１の受光面を示した図である。図２において、撮像素子における対角線に沿った複数位置で輝度（輝度データ）が測定されている。図２のうち、２０１は撮像素子面上においてレンズからの光が当たっていない領域、２０２は光が当たっている領域を示している。このような場合、撮像素子１１の外縁部は十分な光を受光することが出来ず、出力画像データも周辺部が暗くなり画像ケラレをおこした状態になってしまう。

本実施形態においては、画像ケラレのない良好な画像を撮影するため、システムの電源立ち上げ時において、レンズ２のイメージサークルを検出する処理と、レンズ２のイメージサークルのサイズに撮像素子１１の有効画素領域を適合させるための処理を行う。

輝度チェック部１３は、撮像素子１１から取得した輝度データを用いて輝度チェック処理を行う。この輝度チェックは、図２の２０３に示すように、撮像素子１１の対角線上に複数の測定点を設け、各々の点における輝度レベルをチェックし、撮像素子１１における輝度分布を測定するものである。

イメージサークル検出部１４は、輝度チェック部１３が測定した輝度分布に基づいてレンズ２から入った光束のイメージサークルのサイズを検出する。図４は、輝度チェック部１３において測定した測定値をグラフ化したものである。図４のグラフを見ると、横軸のセンサー面斜め方向位置が外縁部（周辺部）になるほど縦軸の輝度レベルが下がっていることが分かる。この輝度レベルが予め設定した閾値Thを下回っている場合は、光が当たっていないと判断し、閾値Th以上の輝度レベルをもつ領域をイメージサークル内であると判定する。

イメージサイズ決定部１５は、検出したレンズ２のイメージサークルのサイズに適合するように撮像素子１１の出力イメージサイズ（有効画素領域）を決定する。そして撮像素子制御部１６は決定した出力イメージサイズに基づいて撮像素子１１の有効画素領域を変更する。

以下、図３のフローチャートを用いて本実施形態の処理の流れを説明する。本実施形態のカメラシステムは、電源を立ち上げた後、最初に輝度チェック部１３において輝度チェックを行う（Ｓ１０１）。輝度チェックの次に、イメージサークル検出部１４は、イメージサークルのサイズを検出する（Ｓ１０２）。イメージサークルの検出が済むと、イメージサイズ決定部１５は、検出したイメージサークルのサイズが撮像素子１１のイメージサイズと適合するかを判断する（Ｓ１０３）。

レンズ２のイメージサークルと撮像素子１１のイメージサイズが適合する場合は、処理を終了し、通常の撮影処理に移行する。適合しない場合は、イメージサイズ決定部１５は、撮像素子１１の有効画素領域がレンズ２のイメージサークルの内側の領域になるようにイメージサイズを決定する（Ｓ１０４）。その後、撮像素子制御部１６が、決定されたイメージサイズを基に撮像素子１１の有効画素領域の変更（読み出す領域、位置の変更、読み出す画素数の変更）の制御を行う（Ｓ１０５）。

図２の２０４に示す長方形の領域は、レンズ２のイメージサークルのサイズに適合するように変更された撮像素子１１の有効画素領域の例である。図２において、レンズ２のイメージサークルの直径と撮像素子の対角線長は一致している。

最後に、決定されたイメージサイズに適合するように、記録部１７は記録画素数を変更し（Ｓ１０６）、表示部１８は表示画素数を変更し（Ｓ１０６）、処理を終了する。

以上のように、本実施形態においては、レンズ２のイメージサークルのサイズを撮像素子１１が受光した光の輝度レベルのみによって判断する。このことによって、カメラ１は、レンズ２からイメージサークルのサイズに関する情報を受け取ることが出来ない場合にも、イメージサイズの不適合による画像ケラレのない良好な画像を撮影することが可能となる。

本実施形態においては、撮像素子１１が受光した輝度データ（輝度分布）を直接輝度チェック部１３に送ったが、画像処理部１２において画像データとして加工された輝度データ（輝度分布）情報を用いてもよい。また、検出したレンズ２のイメージサークルと適合するように撮像素子１１の有効画素領域を変更するとしたが、撮像素子１１の有効画素領域（読み出し領域）ではなく、画像処理部１２によって出力される画像データのイメージサイズを変更してもよい。

《第２の実施形態》
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、第１の実施形態の構成と同様である。ただし、処理の流れを示すフローチャートに一部変更箇所があるため、本実施形態における処理の流れを図５に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、本実施形態のカメラシステムは第１の実施形態と同様、電源を立ち上げ後に輝度チェックを行う（Ｓ２０１）。次に、図４のように測定した輝度レベルの分布から、撮像素子１１の外縁部における輝度レベルが撮像素子１１の中央部における輝度レベルと比較して暗くなってしまっているか否かを判断する（Ｓ２０２）。

外縁部が暗くなっている、つまり周辺部光量落ちが見られる場合は、画像処理部１２は、光量落ちが見られる領域における輝度レベルのデジタルゲインを上げることで、周辺部光量補正を行う（Ｓ２０３）。このように、画像処理部１２は、輝度分布における周辺部の傾きを小さくする補正部として機能する。

輝度チェック部１３は、周辺部光量補正が終了した後、再度輝度チェックを行う（Ｓ２０４）。Ｓ２０４の後、もしくはＳ２０２において周辺部光量落ちが見られなかった場合、イメージサークル検出部１４は、測定した輝度レベルの分布からイメージサークルの検出を行う（Ｓ２０５）。

その後、第１の実施形態と同様に、レンズ２のイメージサークルのサイズと撮像素子１１のイメージサイズが適合するか否かを判断し（Ｓ２０６）、適合する場合は処理を終了し通常の撮影処理に移行する。適合しない場合には、イメージサイズ決定部１５は、レンズ２のイメージサークルのサイズよりも小さくなるようにイメージサイズを決定する（Ｓ２０７）。

画像処理部１２は、決定されたイメージサイズを基に、撮像素子１１から出力された画像データのうち画像ケラレのない領域を切り出し、出力する（Ｓ２０８）。本実施形態において、イメージサイズ決定部１５、撮像素子制御部１６は、補正部としての画像処理部１２の出力に基づいて、画像出力（画像出力する領域、読み出す領域）を変更する制御部として機能する。

尚、ここでは、補正部としての画像処理部１２の出力に基づいて、と記載しているがこの限りではなく、周辺部の輝度レベルを上げる、という調整を行う前の画像（或いは輝度分布）に基づいて変更しても構わない。或いは、画像出力（画像出力する領域、読み出す領域）は予め決めておいても構わない。即ち、本実施形態において、制御部が、補正部としての画像処理部１２から出力された補正画像の少なくとも一部の領域を出力するものであれば良い。

最後に、決定されたイメージサイズに適合するように、記録部１７は記録画素数を変更し（Ｓ２０９）、表示部１８は表示画素数を変更し（Ｓ２１０）、処理を終了する。

以上のように、本実施形態においてはレンズ２の周辺部光量落ちを、撮像素子１１が受光する光情報のみによって判別する。よって、レンズ２から周辺部光量落ちに関する情報を取得できない場合にも、周辺部光量補正を行うことが出来る。さらに、周辺部光量補正で補正しきれない画像ケラレに関しては、出力画像のイメージサイズを変更することで、ケラレのない良好な画像を撮影することが出来る。このとき、出力画像のイメージサイズは、周辺部光量補正の効果で周辺部光量補正を行わない場合に比べ、大きくすることができている。

本実施形態２においては、周辺部光量補正を行う際、デジタルゲインの調整（Ｓ２０３）によって輝度レベルを調整したが、撮像素子１１においてアナログゲイン（撮像素子の受光感度）を調整することによって補正してもよい。その他の派生するシステムは、第１の実施形態に記載したものと同様である。

（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

（変形例１）
第２の実施形態におけるＳ２０２乃至Ｓ２０４のステップに関する周辺部光量補正は、第１の実施形態にも適用可能である。この場合、第１の実施形態においても、出力画像のイメージサイズは、周辺部光量補正の効果で周辺部光量補正を行わない場合に比べ、大きくすることができる。

１１・・撮像素子、１２・・画像処理部（補正部）、１３・・輝度チェック部（取得部）、１５・・イメージサイズ決定部（制御部）、１６・・撮像素子制御部（制御部）

Claims (9)

1. レンズを装着可能で被写体の画像出力を行う撮像装置であって、
   前記レンズを介した前記被写体からの光を受光する撮像素子と、
   該撮像素子が受光した光の輝度分布を取得する取得部と、
   前記取得部の出力に基づいて画像出力する領域を変更する制御部と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. レンズを装着可能で被写体の画像出力を行う撮像装置であって、
   前記レンズを介した前記被写体からの光を受光する撮像素子と、
   該撮像素子が受光した光の輝度分布を取得する取得部と、
   前記輝度分布における周辺部の傾きを小さくする補正部と、
   該補正部から出力された補正画像の少なくとも一部の領域を出力する制御部と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
3. 前記補正部は、前記撮像素子の受光感度を変更することで前記輝度分布における周辺部の傾きを小さくすることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記補正部は、画像出力するゲインを変更することで前記輝度分布における周辺部の傾きを小さくすることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
5. 前記制御部は、前記画像出力する領域を変更するために前記撮像素子の有効画素領域を変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記制御部は、前記画像出力する領域を変更するために前記撮像素子の有効画素領域を変更せずに画像データの切り出しを変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記制御部は、前記レンズのイメージサークルの直径が前記撮像素子の対角線長より小さい場合に、前記レンズのイメージサークルの直径に一致するように前記画像出力する領域を小さくすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記取得部は、前記撮像素子における対角線に沿った複数位置で輝度を測定す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。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置と、
   前記撮像装置に装着可能であって、イメージサークルが異なる複数のレンズと、
   を有することを特徴とするカメラシステム。