JP2020526970A - デジタル撮像素子のためのアナモルフィック撮影と圧縮比 - Google Patents

Abstract

デジタルイメージセンサと、デジタルイメージセンサ上の水平または垂直方向の画像のぼけを低減するように構成された少なくとも1つの補正レンズ素子とを含むデジタルカメラである。デジタルイメージセンサは、対角で28ミリメートルより大きい。
【選択図】図５

Description

（背景）
小さなアスペクトを有するフィルム（例えば、35ｍｍ標準フィルム）上に、ワイドスクリーンのアスペクト比の画像を撮像するために、アナモルフィックカメラシステムが利用されている。例えば、標準的なPanavisionアナモルフィックシステムにおいては、アスペクト比2.4：1のワイドスクリーン画像を水平方向に2倍に圧縮し、アスペクト比1.2：1で35ｍｍフィルムに撮像する。水平圧縮は、35mmフィルムにアスペクト比2.4：1が格納されている場合よりも高い解像度の画像を35mmフィルムに撮像することを可能にする。アナモルフィックレンズ素子は、元画像を圧縮してフィルムに保存するために使用され、次いで、映画などでの投影のために画像を拡大するため、再び使用される。

デジタルカメラシステムの普及に伴い、そのようなデジタルカメラシステムのニーズに対処するために、アナモルフィックシステムのさらなる開発が必要とされている。さらに、デジタルイメージセンサによって利用されるアスペクト比に対応するためには、アナモルフィック圧縮比に対する改良が必要とされている。

（概要）
本明細書で開示されるシステム、装置、及び方法は、デジタルカメラシステムの用途に、改良されたアナモルフィック系を提供することを意図する。また、本明細書に開示されたアナモルフィック圧縮比の改良は、デジタルイメージセンサによって規定されるアスペクト比に対応している。

1つの実施態様では、本出願は、デジタルイメージセンサと、光軸に沿って配置されたレンズ群とを含むデジタルカメラを開示する。該レンズ群は、画像を水平または垂直方向に圧縮するように構成された少なくとも１つのアナモルフィックレンズ素子と、該少なくとも１つのアナモルフィックレンズ素子と該デジタルイメージセンサとの間に配置された少なくとも1つのパワーレンズ素子と、該少なくとも１つのパワーレンズ素子と該デジタルイメージセンサとの間に配置された少なくとも1つの補正レンズ素子とを備え、デジタルイメージセンサ上の水平または垂直方向の画像のぼけを低減するか、または水平および垂直方向の画像品質が実質的に等しくなるように、水平または垂直方向に画像を分解するように構成される。

1つの実施態様では、本出願は、光学ローパスフィルタを含むデジタルイメージセンサを備えるデジタルカメラシステムを開示する。該システムは、水平または垂直方向に画像を圧縮するように構成された、少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子を含む。該システムは、少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子と光学ローパスフィルタとの間に光軸に沿って配置され、該光学ローパスフィルタによって生じるデジタルイメージセンサ上の水平または垂直方向の画像のぼけを低減するように構成された、少なくとも1つの補正レンズ素子を含む。

1つの実施態様では、本出願は、約1.29の圧縮比によって画像を水平または垂直方向に圧縮するように構成された少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子を含むデジタルカメラシステムを開示する。該システムは、少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子によって圧縮された画像を受け取るように構成されたデジタルイメージセンサを含む。

1つの実施態様では、本出願は、水平または垂直方向に圧縮するように構成された少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子を含むデジタルカメラシステムを開示する。デジタルイメージセンサが、該少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子によって圧縮された画像を受け取るように構成されてもよい。少なくとも1つの補正レンズ素子が、アンチエイリアシング機能を含むことができ、少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子、デジタルイメージセンサと共に光軸に沿って配置されるように構成され、水平または垂直方向の画像の分解によって引き起こされる、デジタルイメージセンサ上の水平または垂直方向の画像のぼけを低減するように構成される。ぼけを低減することによって、水平および垂直方向の画質を等しくすることができる。

1つの実施態様では、本出願は、アンチエイリアシングフィルタを含むデジタルイメージセンサを有するデジタルカメラシステムを開示する。少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子が、画像を水平または垂直方向に圧縮するように構成される。少なくとも1つの補正レンズ素子が、少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子とアンチエイリアシングフィルタ間の光軸に沿って配置されるように構成され、水平または垂直方向の画像の分解によって引き起こされる、デジタルイメージセンサ上の水平または垂直方向の画像のぼけを低減するように構成される。ぼけを低減することによって、水平および垂直方向の画質を等しくすることができる。

1つの実施態様では、本出願は、水平または垂直方向に画像を圧縮するように構成された少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子を含むデジタルカメラシステムを開示する。デジタルイメージセンサが、該少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子によって圧縮された画像を受け取るように構成されている。少なくとも1つのトロイダルレンズ素子またはアンチエイリアシング機能が、該少なくとも１つのアナモルフィックレンズ素子とデジタルイメージセンサ間の光軸に沿って配置されるように構成されてもよい。1つの実施態様では、トロイダルレンズ素子は、アンチエイリアシングフィルタを含むことができる。

1つの実施形態では、デジタルカメラシステムは、モバイル電子デバイスの一部として、またはモバイル電子デバイスと組み合わせて使用することができる。

（図面の簡単な説明）
本明細書で開示されるシステム、装置、及び方法の特徴及び利点は、明細書、特許請求の範囲、及び添付図面を参照することによりさらに深く理解されることが分かるであろう。

フィルム上に物体画像を撮像するカメラの概略図を示す。

球面レンズ素子を用いた場合の画像のぼけの図を示す。

アナモルフィックレンズ素子を用いた場合の画像のぼけの図を示す。

変調伝達関数（MTF）の図を示す。

本開示の実施態様による、フィルム上に物体画像を撮像するカメラの概略図を示す。

本開示の実施態様による、少なくとも1つの補正レンズ素子の概略図を示す。

本開示の実施態様によるデジタルカメラの光学系の図を示す。

本開示の実施態様による、圧縮比1.29の使用時の図を示す。

（詳細な説明）
図1は、フィルム14上に物体12の画像を撮像するために、アナモルフィックプロセスを利用するカメラ10の概略図を示す。アナモルフィックプロセスは、ワイドスクリーン撮像を提供するとともに、フィルムの画像領域の利用を向上させるため、映画用途、すなわち映画およびテレビ映画の撮影に使用されてきた。アナモルフィックプロセスは、画像がフィルム上に記憶されるときに画像のアスペクト比を減少させ、画像を水平方向または垂直方向に圧縮することを含む。後に撮像されたフィルムが投影されるときに、元の非圧縮画像を再現するために、画像を水平または垂直方向に拡大するために逆のプロセスが使用される。

65ミリメートル（mm）のフィルムを含むことができる、ウルトラ パナビジョン（Ultra Panavision）と呼ばれるシステムにおいて、画像を撮像するためにアナモルフィックプロセスが使用されている。ウルトラ パナビジョンシステムは、アナモルフィックレンズ群16と、パワーレンズ群18と、画像を記憶するための65mmフィルム14とを有するカメラ10を含むことができる。アナモルフィックレンズ群16は、複数のアナモルフィックレンズ素子22を含む。アナモルフィックレンズ素子22は、1.19〜1.30（例えば、1.25、1.255）の圧縮比で、所定の方向（例えば、水平または垂直方向）に画像を圧縮するように構成される。圧縮比とは、非圧縮画像のアスペクト比と圧縮画像のアスペクト比の比である。アナモルフィックレンズ素子22は、弱い負のアフォーカル系を含んでもよい。アナモルフィックレンズ素子22は、水平または垂直方向に圧縮を生じさせるために、シリンドリカルレンズ素子および/またはプリズムレンズ素子を含んでもよい。アナモルフィックレンズ素子22は、引用により本明細書中に全ての内容が組み込まれている、Wallinの米国特許第2,890,622号「Anamorphosing System」（1959年6月16日発行）に開示されている、可変非点レンズに類似する非点レンズを含んでもよい。可変非点レンズには、焦点を合わせるときに、パワー軸と非パワー軸の軸上の焦点位置を一致させる弱い異方性シリンダ（例えば、一方が正で他方が負、両方が正、または両方が負）を利用することができる。

パワーレンズ群18は、アナモルフィックレンズ群16によって生成されたアフォーカル画像を収束および/または発散する球面レンズ素子24を含んでもよい。パワーレンズ群18は、画像の焦点を合わせるために利用されてもよい。パワーレンズ群18は、同様の方法で動作し、Wallinの米国特許第2,890,622号に開示された集束レンズと同様の素子を含んでもよい。パワーレンズ群18は、アナモルフィックレンズ群16とフィルム14との間に、光軸26に沿って配置されてもよい。

65mmフィルム14は、約48.62mmの水平または垂直方向の幅と、垂直または水平方向にそれぞれ対応する約22.10mmの高さを有する撮像領域を含む。フィルム14のアスペクト比は、約2.20：1である。圧縮比1.25または1.255とすることによって、システムが、2.20：1のアスペクト比を有するフィルム上で約2.76：1のアスペクト比で画像を撮像することが可能となる。元のワイドスクリーンアスペクト比2.76：1は、後に、撮影したフィルムの投影時に再現される。65mmフィルムの画質は、2.76：1のワイドスクリーンアスペクト比と協働して、ほとんどの映画館で見られる標準のワイドスクリーン画像に比べて優れた視聴体験を提供する。

デジタルカメラで使用されるアナモルフィックプロセスは、通常のフィルムエマルジョン撮像では見られない問題を引き起こすことが判明している。この問題は、大判デジタルカメラ、小判デジタルカメラ、および様々な小サイズおよび大サイズデジタルカメラ（例えば、任意のサイズフォーマット）に存在する可能性がある。この問題は、特に携帯電話、スマートフォン、小型デジタルカメラ、音楽プレーヤーなどのモバイル電子デバイスで使用するサイズのカメラに存在する可能性がある。モバイル電子デバイスには、デジタルカメラと別の機能（スマートフォンの電話やインターネットWebブラウザなど）の組み合わせが含まれる場合がある。デジタルカメラにおけるデジタルイメージセンサの使用は、特にアナモルフィック圧縮の方向において、望ましくない画像のぼけを生じさせる。デジタルイメージセンサは、主光線および関連する光束が通過しなければならない補助フィルタを有する光学ローパスフィルタを含み、カメラ光学系によって提供される通常の画像補正の過剰補正/過小補正を引き起こす可能性がある。カメラ内のフィルタパックは、軸上収差を過剰補正し、横収差を過小補正にする可能性がある。水平方向のぼけは、球面収差、コマ収差、および非点収差を含むことがある。

図2は、球面レンズ素子28を使用するデジタルカメラで生じる画像のぼけを示している。球面レンズ素子28は元画像を圧縮するが、デジタルイメージセンサ上に結像されるため画像全体にわたって一様なぼけが生じる。

図3は、アナモルフィックレンズ素子30、すなわち、水平または垂直方向32に画像を圧縮するように構成されたシリンドリカルレンズ素子を使用したデジタルカメラで生じる画像のぼけを示している。デジタルイメージセンサ素子は、アナモルフィック圧縮の水平または垂直方向の画像のぼけを強調させる。

該デジタルイメージセンサは、フィルタを含んでもよい。該フィルタは、アンチエイリアシングフィルタ、光学ローパスフィルタ、または別の形式のフィルタを含んでもよい。該アンチエイリアシングフィルタは、光学ローパスフィルタを含んでもよい。該アンチエイリアシングフィルタ、および別の形式のフィルタは、これらに限定されないが、複屈折材料を含んでもよい。デジタルカメラはフィルムカメラとは異なり、画像がイメージセンサ上の画素に分割されるため、前述のフィルタは、デジタルカメラに特有のものである。フィルタは、特に、センサ上の画素によって分解できない空間周波数を遮断するが、これは一般的なデジタル画像のアーチファクトを防止するために不可欠である。複屈折材料を含むフィルタは、画像のアナモルフィック圧縮の方向における不均衡な倍率と協働し、アナモルフィック圧縮の方向の変調伝達関数（MTF）が、直交する垂直方向または水平方向と比較して、圧縮比の倍率分だけ減少するという結果を生じさせる。図4は、アナモルフィック圧縮がない方向（アナモルフィック圧縮の小さい方の方向）の例示的なMTFを示している。したがって、画像は、デジタルイメージセンサ上のアナモルフィック圧縮の方向において、対応する直交する垂直または水平方向のぼけよりも大きな量でぼける。アナモルフィック圧縮が水平方向にある実施形態では、得られる画像は垂直方向ほどには水平方向に鮮明ではない。

図5は、デジタルイメージセンサ38によって生成されたアナモルフィック圧縮の方向のぼけに対処するように設計されたデジタルカメラ36の実施形態を示す。デジタルカメラ36は、デジタルイメージセンサ38、アナモルフィックレンズ群16、パワーレンズ群18、および補正レンズ群40を含んでもよい。

デジタルイメージセンサ38は、有効撮像領域42と、光学ローパスフィルタになり得るアンチエイリアシングフィルタを有することができる、フィルタ44と、を含んでもよい。他の実施形態では、他の形態のフィルタ及びアンチエイリアシングフィルタを利用してもよい。1つの実施形態では、アンチエイリアシングフィルタは、複屈折材料を含んでもよい。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、約2K超の解像度を有するデジタルセンサとして構成されてもよく、1つの例示の実施形態では、4K解像度デジタルセンサであってもよく、他の実施形態ではより小さい（2k）、またはより大きい（例えば4Kより大きく、例えば8K以上の）所望の解像度を利用することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38はデジタル65フォーマットを有することができる。デジタルカメラ36において、フィルムカメラの光学系がデジタルイメージセンサ38に適用されてもよい。デジタルカメラ36の光学系は、65mmフィルムと同様に約48.62mm×22.1mmのサイズを有するが、4kのデジタル解像度で画像を撮像することができる。

1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、65mmフィルムの48.62mm×22.1mmフォーマットにほぼ等しい、または65mmフィルムのフォーマットよりも面積の大きい有効撮像領域42を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、水平または垂直方向に沿って35mmより大きい幅を有する有効撮像領域を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、水平または垂直方向に沿って50mmより大きい幅を有する有効撮像領域を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、水平または垂直方向に沿って約50mm〜70mmの幅を有する有効撮像領域を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、水平または垂直方向に沿って約28mmよりも大きい幅を有する有効撮像領域42を有することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、水平または垂直寸法に沿って、約29mmよりも大きい幅を有する有効撮像領域42を有してもよい。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、水平または垂直方向に沿って約16mmよりも大きい幅を有する有効撮像領域42を有してもよい。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、水平または垂直方向に沿って約8mmよりも大きい幅を有する有効撮像領域42を有してもよい。1つの実施形態では、より大きな、またはより小さなサイズのデジタルイメージセンサ38を利用することができる。

1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、垂直または水平方向に沿って約20mmより大きい高さを有する有効撮像領域を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、垂直または水平方向に沿って約30mmより大きい高さを有する有効撮像領域を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、垂直または水平方向に沿って約25mm〜35mmの高さを有する有効撮像領域を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサは、垂直または水平方向に沿って約14mmより大きい高さを有する有効撮像領域を有するように構成することができる。

１つの実施形態では、デジタルイメージセンサは、対角線に沿った長さが28mmより大きい有効撮像領域を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサは、対角線に沿った長さが12.52mmより大きい有効撮像領域を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサは、対角線に沿った長さが5.79mmより大きい有効撮像領域を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサは、対角線に沿った長さが8mm未満の有効撮像領域を有するように構成することができる。このようなデジタルイメージセンサは、携帯電話、スマートフォン、小型デジタルカメラ、音楽プレーヤーなどを含むモバイル電子デバイスで利用できる。モバイル電子デバイスには、デジタルカメラと別の機能（スマートフォンの電話やインターネットWebブラウザなど）の組み合わせが含まれる場合がある。デジタルイメージセンサは、対角線に沿った長さが7mm未満の有効撮像領域を有するように構成することができる。デジタルイメージセンサは、対角線に沿った長さが6mm未満の有効撮像領域を有するように構成することができる。デジタルイメージセンサは、対角線に沿った長さが5mm未満の有効撮像領域を有するように構成することができる。デジタルイメージセンサは、対角線に沿った長さが4.5mm未満の有効撮像領域を有するように構成することができる。デジタルイメージセンサは、対角線に沿った長さが3mm未満の有効撮像領域を有するように構成することができる。デジタルイメージセンサは、対角線に沿った長さが2mm未満の有効撮像領域を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサは、対角線に沿った長さが1.5mmより大きい有効撮像領域を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサは、対角線に沿った長さが1.5mmから8mmの間の有効撮像領域を有するように構成することができる。他の実施形態では、対角線に沿った長さがより短い、またはより長いものが利用されてもよい。

1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、約2.2：1のアスペクト比を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、約1.33:1から1.9:1の間のアスペクト比を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38は、アスペクト比が約1.9:1から2.76:1以下のアスペクト比を有するように構成することができる。1つの実施形態では、デジタルイメージセンサ38の高さおよび幅は、必要に応じて異なる（大きい、または小さい）アスペクト比に組み合わせ、または変更することができる。1つの実施形態では、1.2:1よりも大きいアスペクト比が使用される。他の実施形態では、大判デジタルイメージセンサ38が使用されるが、必要に応じて他のフォーマット（例えば、モバイル電子デバイス用の小さいフォーマット）のデジタルイメージセンサ38を使用することができる。フィルタ44は、単一の層または種類の材料、または複数の層または種類の材料から構成することができる。

アナモルフィックレンズ群16は、図1において説明したアナモルフィックレンズ群16と同様に構成することができる。アナモルフィックレンズ群16は、複数のアナモルフィックレンズ素子を含むことができ、または少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子22を含んでもよい。少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子22は、画像を水平または垂直方向に圧縮するように構成することができる。アナモルフィックレンズ群16は、レンズ群の残りの部分と一体的に構成されていてもよく、また着脱自在に構成されていてもよい。レンズ群16が着脱自在である実施形態では、デジタルカメラ36は、アナモルフィックキャプチャモードと非アナモルフィックキャプチャモードとの間で変更できるように構成することができる。1つの実施形態では、少なくとも１つのアナモルフィックレンズ素子22は、図5の参照番号16が指すシェルなどのアナモルフィックレンズアタッチメントの一部を含むことができる。該アナモルフィックレンズアタッチメントは、パワーレンズ群18および補正レンズ群40に、つまりカメラ36の本体に、着脱自在に結合することができる。

パワーレンズ群18は、図1において説明したパワーレンズ群18と同様に構成することができる。パワーレンズ群18は、複数のパワーレンズ素子24を含んでもよく、または少なくとも1つのパワーレンズ素子24を含んでもよい。パワーレンズ素子24は、球面レンズ素子を含んでもよい。球面レンズ素子は、アナモルフィックレンズ群16からの画像の倍率を全方向で変化させるように構成することができる。パワーレンズ群18は、少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子22とデジタルイメージセンサ38の間に配置されてもよい。パワーレンズ群18は、レンズ群の残りの部分と一体的に構成されていてもよく、アナモルフィックレンズ群16に関して説明したのと同様の方法で（例えば、図5の参照番号18が指すシェルなどのパワーレンズアタッチメントを介して）、着脱自在に構成されていてもよい。

補正レンズ群40は、パワーレンズ群18とデジタルイメージセンサ38との間に配置されてもよい。補正レンズ群40は、アナモルフィックレンズ群16、パワーレンズ群18、およびデジタルイメージセンサ38と共に光軸26に沿って配置することができる。補正レンズ群40は、デジタルイメージセンサ38上のアナモルフィック圧縮の方向における画像のぼけを低減するように構成された、または、アナモルフィック圧縮の方向と対応する直交する水平または垂直方向において性能を一致させる、または2つの直交する方向の画質を実質的に等しくするために、対応する直交する水平または垂直方向に画像を分解するように構成された、少なくとも1つの補正レンズ素子48を含んでもよい。補正レンズ群40は、水平または垂直方向の画像の分解によって引き起こされる、デジタルイメージセンサ上の水平または垂直方向の画像のぼけを低減するように構成することができる。ぼけの低減は、水平または垂直方向の画質を実質的に等しくすることができる。ぼけの低減は、デジタルイメージセンサ38のフォーマットに因る。補正レンズ群40は、アナモルフィックレンズ群16に対して像側レンズ群として配置されてもよく、デジタルイメージセンサ38の前の最後の光学系を構成する後段レンズ群として提供されてもよい。補正レンズ群40は、レンズ群の残りの部分と一体的に構成されていてもよく、アナモルフィックレンズ群16に関して説明したのと同様の方法で（例えば、図5の参照番号40が指すシェルなどの補正レンズアタッチメントを介して）、着脱自在に構成されていてもよい。レンズ群16と補正レンズ群40とが着脱自在である実施形態では、デジタルカメラ36は、アナモルフィックキャプチャモードと非アナモルフィックキャプチャモードとの間で変更できるように構成することができる。

少なくとも1つの補正レンズ素子48は、フィルタ44によって引き起こされるぼけを含む、デジタルイメージセンサ38によって引き起こされる非対称なぼけを等しくするように機能する、弱い補償要素を含んでもよい。1つの実施形態では、少なくとも1つの補正レンズ素子48は、シリンドリカルレンズ素子を含んでもよく、トロイダルレンズ素子であってもよい。少なくとも1つの補正レンズ素子48は、自己完結型で自己相殺型であってもよいが、円筒状のパワーを発生することができる。シリンドリカルレンズ素子は、複屈折光学ローパスフィルタ44を通って画像化されたとき、アナモルフィック圧縮の方向と対応する直交する水平または垂直方向との間の画像MTFの不均衡なコンボリューションを相殺するように構成することができる。1つの実施形態では、シリンドリカルレンズ素子のパワーは、少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子22によって提供されるパワーに依存してもよい。前側と後側のシリンドリカル群は、所望の大判フォーマットでの光学的補正のために互いに依存していてもよい。このように、少なくとも1つの補正レンズ素子48は、少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子22と組み合わせて機能してもよく、少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子22に依存してもよい。後側のシリンドリカルレンズ素子は、アンチエイリアシングフィルタのような、フィルタ44による球面収差、コマ収差、像面湾曲、非点収差を補正するように構成されていてもよい。

1つの実施形態では、少なくとも1つの補正レンズ素子48は、アンチエイリアシング機能を含んでもよい。アンチエイリアシング機能は、複屈折材料を含んでもよい。他の実施形態では、アンチエイリアシング特性のない複屈折材料が使用されてもよい。複屈折材料は、フィルタ44によって引き起こされるぼけを含む、デジタルイメージセンサ38によって引き起こされる非対称なぼけを低減させるように機能する補正レンズ群40の中で配向性を有することができる。複屈折材料は、圧縮比の関数となり得る、計算された量の画像分解を提供することによって、非対称なぼけを相殺するように構成されてもよい。必要に応じて、単一の層または種類の複屈折材料、または複数の層または種類の複屈折材料を利用することができる。複屈折材料は、フィルタ44に起因する球面収差、コマ収差、像面湾曲及び非点収差を補正するように構成することができる。

1つの実施形態では、少なくとも1つの補正レンズ素子48は、トロイダルレンズ素子などのシリンドリカルレンズ素子と複屈折材などのアンチエイリアシング機能との組み合わせを含んでもよい。1つの実施形態では、補正レンズ群40は、アナモルフィックレンズ群16の像側に配置された適応光学系の群として構成されてもよい。1つの実施形態では、アナモルフィックレンズ群16は、補正レンズ群40の適応光学系と組み合わせて機能するシリンドリカルレンズ群として構成することができる。

図6は、複屈折材料48aなどのアンチエイリアシング機能を含む少なくとも1つの補正レンズ素子48の実施形態を示す。1つの実施形態では、複屈折材料は石英を含んでもよいが、他の実施形態では、必要に応じて異なる材料を利用することができる。複屈折材料は、パワーを与えられた方向に対して直角に配置されてもよい。図6は、シリンドリカルレンズ素子（例えば、トロイダルレンズ素子48b）を含む少なくとも1つの補正レンズ素子48の実施形態を示す。トロイダルレンズ素子は、補正レンズ群40の物体側に面する弱いトロイダル面を備えてもよい。

図7は、少なくとも1つの補正レンズ素子48による補正前後のデジタルカメラ36の光学系の上面図を示す。アナモルフィック圧縮の方向にぼけが低減している。１つの実施形態では、ポストプロダクションアンチエイリアシング処理、または画像キャプチャ後の他の形式のアンチエイリアシング処理を、結果として得られた画像に対して実行することができる。

アナモルフィックレンズ群16、パワーレンズ群18、および補正レンズ群40は、共に、光軸26に沿って配置されたレンズ群を含んでもよい。アナモルフィックレンズ群16および補正レンズ群40は、パワーレンズ群18の前側及び後側で機能してもよい。

1つの実施形態では、アナモルフィックレンズ群16の圧縮比は、例えば、標準の2.4：1のパナビジョン（Panavision）ワイドスクリーンアスペクト比が求められる実施形態（1.2：1のアスペクト比の撮像のために）において、2となり得る。1つの実施形態では、アナモルフィックレンズ群16の圧縮比は、例えば、1.78のアスペクト比の撮像が望ましい実施形態において、引用により本明細書中に全ての内容が組み込まれている、Miyagishimaらの米国特許第7,148,947号「Anamorphic Three-Perforation Imaging System」（2006年12月12日発行）に記載されている、約1.34に設定することができる。1つの実施形態では、アナモルフィックレンズ群16の圧縮比は、必要に応じて変更することができる。

図8に示すように、1つの実施形態では、約1.29の圧縮比を有するアナモルフィックレンズ群16bを提供するために、アナモルフィックレンズ群16aの圧縮比は、1.25または1.255の約3％だけ変更され得る。1つの実施形態では、3％の調整は、アナモルフィックレンズ群16bの前側要素と非点レンズとの間に空隙を入れるか、空隙のサイズを拡大することによって達成することができる。

1.29の圧縮比は、デジタル65デジタルイメージセンサおよびスーパー35デジタルイメージセンサの両方で利用することができる。デジタル65デジタルイメージセンサが使用される実施形態では、圧縮率の変化は、アナモルフィックレンズ群16b内（例えば、非点レンズ内）に既に存在する圧縮比許容誤差内にあるので、本質的に無視できる。従って、2.76：1のアスペクト比は、依然として展開時に生じる可能性がある。

スーパー35デジタルイメージセンサが使用される実施形態では、1.29の圧縮比は、有効画像領域の使用の約4％の損失のみで、1.78：1のアスペクト比で2.4：1の画像を撮像することを可能にする。センサの全幅を使用することができ、これにより、真の4k解像度ハイブリッド2.4：1アスペクト比アナモルフィックスキャンが可能となる。これは、現在2kの解像度に制限されている、圧縮比2の従来のアナモルフィック撮像よりも改善されている。

撮像された1.78のアスペクト比（スーパー35）または撮像された2.20のアスペクト比（デジタル65）は、Miyagishimaらの米国特許第7,148,947号に記載されている方法で他の所望のアスペクト比に変換することができる。

１つの実施形態では、約1.25〜1.8の間の圧縮比を利用できる。1つの実施形態では、約1.3〜1.8の間の圧縮比を利用できる。1つの実施形態では、より大きい、またはより小さい圧縮比が利用されてもよい。本明細書に開示された圧縮比はいずれも、1.33：1〜1.9：1のアスペクト比、または1.9：1〜2.76：1以下のアスペクト比の範囲の画像を受信するように構成された、デジタルイメージセンサで利用できる。1つの実施形態では、1.2:1より大きいアスペクト比が利用されてもよい。

本明細書で開示された圧縮比は、本明細書で開示されたアナモルフィックレンズ群16またはパワーレンズ群18で使用することができ、本明細書で開示された補正レンズ群40で使用することができる。本明細書で開示された圧縮比は、本明細書で開示されたデジタルイメージセンサ38で使用することができる。デジタルイメージセンサのサイズおよびセンサの有効撮像領域は、本明細書で開示されたようなサイズを有することができる。デジタルイメージセンサは、モバイル電子デバイスと組み合わせて、またはその一部として利用することができる。

所定の圧縮比で画像を取り込むという、本明細書に開示されたプロセスは、本出願の範囲内の一方法として実施することができる。さらに、本明細書に開示された少なくとも1つの補正レンズ素子48の使用は、本出願の範囲内の一方法として実施することができる。本明細書に開示される他の方法が、本出願の範囲内で実施されてもよい。さらに、少なくとも1つの補正レンズ素子48は、本明細書で開示される光学系とは別の光学系と組み合わせて、または別個に、本出願の範囲内の独立型の特徴を備えることができる。

本明細書で開示された実施形態は、モバイル電子デバイスの一部として、またはモバイル電子デバイスと組み合わせて利用することができる。デジタルカメラおよびデジタルカメラシステムには、モバイル電子デバイス用のデジタルカメラおよびデジタルカメラシステムを含むことができる。

締めくくりとして、本明細書の態様は具体的な実施態様を参照して強調されているが、当業者であれば、これらの開示されている実施態様は、本明細書に開示されている主題の原理の単に例示であることが容易に分かるであろうことを理解すべきである。従って、開示されている主題は、決して本明細書に記載されている特定の方法論、手順、及び/又は試薬などに限定されないことを理解すべきである。従って、本明細書の趣旨から逸脱することなく、本明細書中の教示に従って、開示されている主題に対する様々な修正又は変更又はそれらの他の構成が可能である。最後に、本明細書中で使用されている専門用語は、単に特定の実施態様を記述するためのものであり、本明細書に開示されているシステム、装置、及び方法の範囲を限定するものではく、特許請求の範囲によってのみ定義される。従って、システム、装置、及び方法は、詳細に図示及び記載されているものに限定されない。

本発明者らに知られている本発明を実施するための最良の形態を含むシステム、装置、及び方法の特定の実施態様が、本明細書に記載されている。当然のことながら、これらの記載されている実施態様の変形形態は、上記記載を読めば当業者には明らかである。本発明者は、当業者がそのような変形形態を適宜用いることを想定しており、本発明者らは、本明細書に具体的に記載されているものとは異なる方法でシステム、装置、及び方法が実施されることを企図している。従って、システム、装置、及び方法は、本明細書に添付されている特許請求の範囲に列挙されている主題の全ての変形形態及び均等物を適用法により認められるものとして含むものである。さらに、本明細書に特に明記しない限り、あるいは文脈に明らかに矛盾しない限り、その全ての可能な変形形態における上記実施態様の任意の組み合わせがシステム、装置、及び方法により包含される。

システム、装置、及び方法の他の実施態様、要素、又は工程のグループ化は、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。各グループの構成要素は、個々に、あるいは本明細書に開示されている他のグループの構成要素との任意の組み合わせで参照及び特許請求することができる。グループの1つ以上の構成要素は、利便性及び/又は特許性を理由に、グループに含めたり、そこから削除したりすることができるものと想定される。任意のそのような包含又は削除が生じた場合、本明細書は、そのグループを修正されたものとして含めるものとし、従って、添付の特許請求の範囲に使用されている全てのマーカッシュ群の記載を満たすものとする。

特に明記しない限り、本明細書及び特許請求の範囲に使用されている特性、項目、量、パラメータ、性質、用語などを表わす全ての数は、「約」という用語により、全ての場合に修正されるものとして理解されるべきである。本明細書で使用される「約」という用語は、そのように定量された特性、項目、量、パラメータ、性質又は用語が、変動し得る近似値を包含することを意味する。「おおよそ[で]」及び「実質的[に]」という用語は、指定した量から変化し得る量を表すが、本明細書に記載された所望の操作又はプロセスを実施することが可能である。

システム、装置、及び方法を記載する文脈(特に、以下の特許請求の範囲の文脈)に使用される「1つの（a）」「1つの（an）」「その（前記）（the）」という用語及び同様の指示物は、本明細書に特に明記しない限り、あるいは文脈に明らかに矛盾しない限り、単数及び複数の両方を包含するものと解釈されるべきである。本明細書に記載されている全ての方法は、本明細書に特に明記しない限り、あるいは文脈に明らかに矛盾しない限り、任意の好適な順序で実施することができる。本明細書に提供されているありとあらゆる例又は例を表わす言葉（例えば、「など」）の使用は、システム、装置、及び方法を単により良く理解するためのものであり、特許請求の範囲に別段の記載がない限り、システム、装置、及び方法の範囲に限定を課すものではない。本明細書中のいずれの言葉も、システム、装置、及び方法の実施に必須なあらゆる特許請求されていない要素を示すものとして解釈されるべきではない。

本明細書で参照及び特定されている全ての特許、特許公開公報、及び他の刊行物の開示内容全体が、例えば、システム、装置、及び方法に関して使用され得るそのような刊行物に記載されている組成物及び方法論を記載及び開示するために、個々に、かつ明確に参照により本明細書に組み込まれる。これらの刊行物は単に、本出願の出願日より前のそれらの開示のために提供されている。この点に関してはいずれも、本発明者らが、先願発明により、あるいはあらゆる他の理由のために、そのような開示に先行する権利がないということを認めるものとして解釈されるべきではない。これらの文献の日付に関する全ての記載又は内容に関する表現は、本出願人に利用可能な情報に基づくものであり、これらの文献の日付又は内容の正確性に関するいかなる承認も構成するものではない。

Claims (20)

1. 画像を水平または垂直方向に圧縮するように構成された、少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子と；
   該少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子によって圧縮された該画像を受け取るように構成されたデジタルイメージセンサと；
   アンチエイリアシング機能を含み、該少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子および該デジタルイメージセンサと共に光軸に沿って配置され、該画像を該水平または垂直方向に分解することによって引き起こされる、該デジタルイメージセンサ上の該水平または垂直方向の画像のぼけを減らすように構成された少なくとも1つの補正レンズ素子と；
   を備える、デジタルカメラシステム。
2. 前記少なくとも1つの補正レンズ素子が、少なくとも1つのトロイダルレンズ素子を含む、請求項1に記載のデジタルカメラ。
3. 前記少なくとも1つの補正レンズ素子が、少なくとも1つの複屈折材料を含む、請求項1に記載のデジタルカメラ。
4. 前記デジタルイメージセンサは、対角線に沿った長さが約1.5ミリメートルより長い有効画像領域を備える、請求項1に記載のデジタルカメラ。
5. 前記デジタルイメージセンサは、前記水平または垂直方向に沿った幅が約28ミリメートルより大きく、高さが約14ミリメートルより大きい有効画像領域を備える、請求項1に記載のデジタルカメラ。
6. 前記アンチエイリアシング機能が、複屈折材料を含む、請求項1に記載のデジタルカメラ。
7. 前記少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子は、約1.25〜1.8の圧縮比によって前記画像を前記水平または垂直方向に圧縮するように構成されている、請求項1に記載のデジタルカメラ。
8. 前記少なくとも1つの補正レンズ素子が、少なくとも1つのトロイダルレンズ素子と前記少なくとも1つのアンチエイリアシング機能との組み合わせを含む、請求項1に記載のデジタルカメラ。
9. 前記少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子が、アナモルフィックレンズアタッチメントの一部であり、該アナモルフィックレンズアタッチメントが前記少なくとも1つの補正レンズ素子から分離するように構成されている、請求項1に記載のデジタルカメラ。
10. アンチエイリアシングフィルタを含むデジタルイメージセンサと；
    画像を水平または垂直方向に圧縮するように構成された、少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子と；
    該少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子と該アンチエイリアシングフィルタとの間に光軸に沿って配置され、該画像を該水平または垂直方向に分解することによって引き起こされる、該デジタルイメージセンサ上の該水平または垂直方向の画像のぼけを減らすように構成された少なくとも1つの補正レンズ素子と；
    を備える、デジタルカメラシステム。
11. 前記少なくとも1つの補正レンズ素子は、前記アンチエイリアシングフィルタによって引き起こされる球面収差、コマ収差、像面湾曲、または非点収差のうちの1つ以上を補正するように構成される、請求項10に記載のデジタルカメラシステム。
12. 前記少なくとも1つの補正レンズ素子が、アンチエイリアシング機能を含む、請求項10に記載のデジタルカメラシステム。
13. 前記少なくとも1つの補正レンズ素子が、少なくとも1つのトロイダルレンズ素子を含む、請求項10に記載のデジタルカメラシステム。
14. 前記少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子が、約1.25〜1.8の圧縮比によって前記画像を前記水平または垂直方向に圧縮するように構成されている、請求項10に記載のデジタルカメラシステム。
15. 画像を水平または垂直方向に圧縮するように構成された、少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子と；
    該少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子によって圧縮された画像を受け取るように構成されたデジタルイメージセンサと；
    該少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子と該デジタルイメージセンサとの間に光軸に沿って配置されるように構成される、1つ以上のトロイダルレンズ素子、またはアンチエイリアシング機能と、
    を備える、デジタルカメラシステム。
16. 前記少なくとも1つのアナモルフィックレンズ素子が、約1.25〜1.8の圧縮比によって前記画像を前記水平または垂直方向に圧縮するように構成されている、請求項15に記載のデジタルカメラシステム。
17. 前記デジタルイメージセンサは、1.33:1と1.9:1の間のアスペクト比で前記画像を受け取るように構成される、請求項15に記載のデジタルカメラシステム。
18. 前記デジタルイメージセンサは、1.9:1と2.76:1以下の間のアスペクト比で前記画像を受け取るように構成される、請求項15に記載のデジタルカメラシステム。
19. 前記デジタルイメージセンサは、少なくとも4Kの解像度を有する、請求項15に記載のデジタルカメラシステム。
20. 前記デジタルイメージセンサは、モバイル電子デバイスの一部である、請求項15に記載のデジタルカメラシステム。

Images