JP4409069B2 - 撮像装置及び撮影条件算出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影条件を可変する機能を有した撮像装置と、この種の撮像装置の撮影条件を算出するための撮影条件算出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラなどの撮像装置は従来より広く利用されており、近年主として静止画を撮像記録する電子スチルカメラも特にデジタルカメラとして普及するに至っている。
【０００３】
ところで、電子撮像装置が使用する撮像素子のイメージエリアは、銀塩フィルムの代表的フレームフォーマットであるライカ版（ダブルフレーム）は勿論のこと、ハーフサイズ（シングルフレーム）やＡＰＳ（Advanced Photo System）に比しても極めて小さいのが通例である。これは、半導体製造歩留まり向上の要請から生じる必然的状況である。そして、撮像光学系の縦倍率は横倍率の２乗に比例するため、同画角における被写界深度は、他の条件が同じ時にはイメージエリアサイズが小さければ小さいほど深くなる。このため、電子撮像装置によって得られた画像は、銀塩カメラによって得られた画像に比して極めてパンフォーカス的印象の画像になり、いわゆるポートレート撮影等には不向きとなり易い問題があった。
【０００４】
この問題に対処するために、画像処理技術を利用することが考えられる。即ち、フィルムカメラにおけるポートレート撮影は中望遠レンズを使用し人物に対して背景を大きくぼかすことによって達成されると考えれば、被写体領域によって異なる処理を行って背景だけをぼかすことができれば、フィルムカメラ類似のポートレート効果を持つ画像が得られる可能性がある。このような技術として本発明者らは、操作者が領域指定した「背景領域」に対して所定のローパスフィルタ処理を施す方法を既に提案している（特開平１０−２０３９２号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、「背景領域」に対してローパスフィルタ処理を施すものであるから、
（１）主要被写体はぼけない
（２）背景には一律なぼけが与えられる
ものである。
【０００６】
しかし、現実の写真撮影におけるぼけはこのようなものではない。即ち、主要被写体も、また背景もそれぞれ（一般には）立体的な構造を有したものであり、それ自体が奥行きに応じて連続的に生じるぼけを伴うものである。例えば、ポートレート撮影における人物のアップを考えると、瞳（又は睫毛）にピントが合って、頬の輪郭部は浅い被写界深度によってややぼけるようになっていることによって、よりリアルな（写実的な）効果が得られるものである。
【０００７】
従って、上記従来技術を単純に適用すると、現実の画像のぼけと、上記（１）（２）のような処理上の特徴との乖離が目立ち、たとえて言えば人物写真と背景写真を看板状にして舞台に立てた如き「書き割り的画像」、或いはいかにも切り貼りで作った如き「コラージュ的画像」のような不自然さを有した画像となってしまうという問題点があった。
【０００８】
また、言うまでも無く主要被写体領域と背景領域とを個別に認識する必要があるため、このための特段の手段を必要とする上、もしも誤認識が発生した場合には例えば主要被写体に対して背景相当の大ぼけが発生するなど画質が破綻してしまう、という極めて大きな問題を含むものであった。
【０００９】
なお、これに対して何らかの方法で被写体の距離分布を別途測定し、各被写体部分の距離ずれに応じて（距離ずれが大きいほどより大きなぼけを生じるように）画像処理するなどの方法で、被写体各部までの距離に応じて生じるぼけ、即ち現実の被写界において奥行きに応じて連続的に生じるぼけをシミュレーションする方法も考え得る。しかし、被写体の各部分を充分な分解能で瞬時に測距することが極めて困難であり、また画像処理によって光学系によるぼけと完全に等価な画像を得ることも同じく困難であるため、実用性が低いものであった。
【００１０】
本発明は、上記事情を考慮して成されたもので、その目的とするところは、奥行きぼけ特性（被写界深度特性）まで考慮した時にも、任意の想定撮像系に対してこれと等価な又は極めて近い画質の撮影画像を得ることのできる撮像装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、上記の撮像装置等において、想定撮像系に対して等価又は極めて近い画質の撮影画像を得るために、撮像系の撮影パラメータとしての等価画像撮影条件を算出する撮影条件算出装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（構成）
上記課題を解決するために本発明は次のような構成を採用している。
【００１３】
即ち本発明は、被写体を撮像する実撮像系と、この実撮像系の撮影条件を算出する撮影条件算出手段と、この撮影条件算出手段で算出された撮影条件に基づいて前記実撮像系の撮影パラメータを制御する制御手段と、この制御手段で制御された撮影パラメータの下で前記実撮像系により撮像された画像を記録する記録媒体とを具備した撮像装置であって、前記撮影条件算出手段は、前記実撮像系によって得られる画像と、所望画質が得られると想定される想定撮像系によって得られる画像との２つの画像が、撮影画角及び奥行きぼけ特性が共に等しい等価画像になるための撮影パラメータである等価画像撮影条件を算出するものであり、該等価画像撮影条件が前記実撮像系で使用可能な撮影パラメータ範囲を逸脱している場合には、該撮影パラメータ範囲内において前記等価画像撮影条件に近い条件である代用撮影条件を算出するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、撮像装置における撮影パラメータを算出するための撮影条件算出装置において、所望画質が得られると想定する撮像系である第１の撮像系（想定撮像系）によって得られる画像と実際の撮影に使用する撮像系である第２の撮像系（実撮像系）によって得られる画像との２つの画像が、撮影画角及び奥行きぼけ特性が共に等しい等価画像になるための第２の撮像系の撮影パラメータである等価画像撮影条件を算出するものであり、該等価画像撮影条件が第２の撮像系で使用可能な撮影パラメータ範囲を逸脱している場合には、該撮影パラメータ範囲内において前記等価画像撮影条件に近い条件である代用撮影条件を算出するように構成されていることを特徴とする。
【００１７】
ここで、本発明の望ましい実施態様としては次のものが挙げられる。
【００１８】
(1) 代用撮影条件の算出に際して、絞り値を開放値Ｆ0 としてもぼけが不足する場合においては、下式に従って求めた画角条件と開放絞り値Ｆ0の組合せを代用撮影条件として算出すること。
vc2 ＝vc1 ×{(Ｆ1／Ｆ0)・(ｗ2／ｗ1)}^1/3
但し、ｆは焦点距離、Ｆは絞り値、ｗは画面サイズ、vc≡ｗ／ｆであり、添字１は想定撮像系に対応し、添字２は実撮像系に対応している。
【００１９】
（作用）
本発明によれば、実撮像系及び想定撮像系によって得られる２つの画像が、撮影画角及び奥行きぼけ特性が共に等しい等価画像になるための撮影パラメータである等価画像撮影条件を算出する。特に、等価画像撮影条件が実撮像系で使用可能な撮影パラメータ範囲を逸脱している場合には、該撮影パラメータ範囲内において等価画像撮影条件に近い条件である代用撮影条件を算出する。
【００２０】
即ち、等画質（等奥行きぼけ特性）条件を目標に、まず等画角条件下でＦ値を制御し、なお不足する部分については等画角条件を崩して焦点距離を制御する。これにより、奥行きぼけ特性（被写界深度特性）まで考慮した時にも、任意の想定光学系（撮像系）に対して、これと等価な又は極めて近い画質の撮影画像を得ることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係わるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
【００２３】
図中１０１は各種レンズからなるレンズ系、１０２はレンズ系１０１を駆動するためのレンズ駆動機構、１０３はレンズ系１０１の絞り及びシャッタを含む露出制御機構（但し、絞りの開放Ｆ値は１．４であるとする）、１０４はローパス及び赤外カット用のフィルタ、１０５は色フィルタを内蔵したＣＣＤカラー撮像素子、１０６は撮像素子１０５を駆動するためのＣＣＤドライバ、１０７はＡ／Ｄ変換器等を含むプリプロセス回路、１０８は色信号生成処理，マトリックス変換処理，その他各種のデジタル処理を行うためのデジタルプロセス回路、１０９はカードインターフェース、１１０はＣＦ等のメモリカード、１１１はＬＣＤ画像表示系を示している。
【００２４】
また、図中の１１２は各部を統括的に制御するためのシステムコントローラ（ＣＰＵ）、１１３は各種ＳＷからなる操作スイッチ系、１１４は操作状態及びモード状態等を表示するための操作表示系、１１５はレンズ駆動機構１０２を制御するためのレンズドライバ、１１６は発光手段としてのストロボ、１１７は露出制御機構１０３及びストロボ１１６を制御するための露出制御ドライバ、１１８は各種設定情報等を記憶するための不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を示している。
【００２５】
本実施形態のデジタルカメラにおいては、システムコントローラ１１２が全ての制御を統括的に行っており、露出制御機構１０３に含まれるシャッタ装置と、ＣＣＤドライバ１０６によるＣＣＤ撮像素子１０５の駆動を制御して露光（電荷蓄積）及び信号の読み出しを行い、それをプリプロセス回路１０７を介してデジタルプロセス回路１０８に取込んで、各種信号処理を施した後にカードインターフェース１０９を介してメモリカード１１０に記録するようになっている。
【００２６】
ここまでの基本構成は従来装置と同様であるが、本実施形態ではこれに加え後述するように、システムコントローラ１１２内に撮影条件算出手段が設けられている。そして、この撮影条件算出手段により、３５ミリ銀塩カメラと等価な又は極めて近い画質の撮影画像を得るようになっている。
【００２７】
ここで、撮影条件算出手段による算出方法を説明する前に、本発明の理論的裏付け（幾何光学的考察）を説明する。
【００２８】
まず、奥行きぼけ特性の定量的解析として、奥行きぼけ関数ＤＯＦについて説明する。以下の解析は全て幾何光学のみ、しかも理想化された条件（無収差薄肉レンズ）の範疇で行う。言い換えれば、理想的結像が得られるための必要条件を仮定して、その時に得られるぼけ特性を取扱う。
【００２９】
解析に使う基礎式は次の２式だけである。
１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ …（１）
δ＝ｆ／Ｆ・|ｄ|／（ｂ−ｄ） …（２）
但し、ａは被写体距離、ｂは結像距離、ｆはレンズの焦点距離、δは錯乱円径、Ｆはレンズの口径比（Ｆナンバー）、ｄはデフォーカス量＝撮像面（予定焦平面）と結像面（合焦平面）とのずれ距離であり、結像面がレンズ（被写体）側にずれた場合を正、逆を負とした。
【００３０】
（１）は「結像公式」と呼ばれているものである。但し、いわゆる「光学」では一般に被写体側への距離を負と考えるが、本明細書においては実距離を正としている。
【００３１】
図２（ａ）のように、被写体距離ａにある光軸から高さｘの被写体アイが結像距離ｂにて合焦して高さｙの倒立像ウエを生じたとする。光軸に平行な光線は焦点カ，キを通るから、△イキアと△クキケ及び△エカウと△オカケのそれぞれの相似関係から
ｘ／（ａ−ｆ）＝ ｙ／ｆ
ｙ／（ｂ−ｆ）＝ ｘ／ｆ
が求まる。この２式から比ｙ／ｘを消去すれば結像公式（１）が得られる。
【００３２】
なお、比ｙ／ｘは結像倍率であり、記号ｍで表わされることが多い。上式を変形すれば、
ｍ＝ ｆ／（ａ−ｆ）＝ ｂ／ａ
であることも容易に示せる。
【００３３】
（２）において錯乱円とは、被写体の１点から発せられて、合焦平面においては１点に結像するはずの光が、撮像面がずれたために円盤状に広がったものを称し、その直径が錯乱円径である。即ちこの錯乱円は、ピントずれによって生じるぼけの定量的表現である。
【００３４】
図２（ｂ）のように、撮像面における錯乱円の大きさはレンズの口径Ａに依存する。▲１▼結像距離が撮像面距離ｂよりも小さい場合（実合焦点がツの場合）と▲２▼大きい場合（同ツ’の場合）で、２通りの場合が生じる。▲１▼△タチツと△テトツ又は▲２▼△タチツ’と△テトツ’の相似関係から、
▲１▼Ａ／（ｂ−ｄ）＝δ／ｄ
▲２▼Ａ／（ｂ＋ｄ）＝δ／ｄ
となるが、ｄの符号について、▲１▼の場合を基準にして正、▲２▼の場合は負として扱うことにより、いずれの場合も共通の一つの関係式
Ａ／（ｂ−ｄ）＝δ／|ｄ|
とすることができる。この式とＦ値の定義Ｆ＝ｆ／Ａを用いて錯乱円径の式（２）が得られる。
【００３５】
ここで、距離ａにおける主要被写体にピントを合わせて撮像する場合の、前後の被写体に対して生じるぼけ＝錯乱円径を考える。距離ａに対して距離Δａだけ後ろにずれた被写体（前にずれた被写体はΔａが負の場合として含む）の合焦面は、撮像面（これは主要被写体の合焦面に等しい）に対してレンズに近い側にずれて結像するから、ずれ量をΔｂとして上記（１）（２）に適用すれば、
１／(a+Δa)＋１／(b-Δb)＝１／ｆ …（３）
δ＝ｆ／Ｆ・|ｄ|／(b-Δb) …（４）
（３）をΔｂについて解き直して（４）に代入することよりΔｂを消去して、
δ＝ｆ²／Ｆ・|Δａ|／(a+Δa)(a-f) …（５）
を得る。ここで、距離ずれΔａを被写体（撮影対象空間）の奥行きを表わすパラメータであると考え、改めて記号Ｄに書き直し、さらに画面サイズｗで割って規格化したものを考える。
【００３６】
δ／ｗ
＝1/F・ｆ²/W・|D|/a(a+D)・１/(1-f/a)…（６）
画面サイズｗによる規格化は、「画面サイズが異なる撮像系においては、物理的に同じ大きさのぼけでも画像において生じる相対的なぼけの大きさが異なる」ため、これを同じ評価尺度で評価するためのものである。判り易く言えば、全画面を同じ大きさの画面に引き伸ばし（同じ大きさのディスプレイにフル画面で表示し）たときのぼけの大きさに相当している。
【００３７】
ｗを撮像画面の対角線長とし、銀塩３５ｍｍ（ライカフレーム）サイズカメラにおける被写界深度計算のための伝統的な許容錯乱円サイズ３３．３μｍを考えた時、δ／ｗ＝１／１３００であるからこれを基準とすると考え易いので、（６）式の１３００倍、即ち
ＤＯＦ(D) ≡１３００×δ／ｗ
＝1300・1/F・ｆ²/W・|D|/a(a+D)・1/(1-f/a)
…（７）
を奥行きぼけ関数（ＤＯＦ：Depth Out-focus Function）と名付ける。
【００３８】
即ち、奥行きぼけ関数ＤＯＦは、合焦している被写体面に対して奥行きＤだけずれた被写体がどの程度ぼけるかを表わす関数であり、値１のとき、伝統的に用いられている許容錯乱円サイズ（ライカフレームカメラにおける３３．３μｍ相当）となる。なお、実用上の被写界深度から写真を見た時、大体ピントが合っているように感じられる範囲については写真の引き延ばし倍率にもよるが、多くの場合これの２倍程度以内、さらに大ぼけと感じるのは４〜５倍程度以上である。
【００３９】
また、式（７）は近似を含まない厳密解であるが、超マクロ撮影の場合を除けば最後の項｛1/(1-f/a)｝はほぼ１であるから、通常の場合は次の近似式（7’）を用いても良い。
ＤＯＦ(D)
＝ 1300・1/F・ｆ²/W・|D|/a(a+D) …（7’）
以下では説明を明快にするため、結論に影響が無い場合は、近似式（7’）を用いる。なお、例示グラフの数値計算は厳密式（７）を用いている。
【００４０】
また、（７）及び（7’）における係数項
１／Ｆ・ｆ²／ｗ
を、奥行きぼけ係数（ＤＯＣ：Depth Out-focus Coefficient）と名付ける。ＤＯＦの式は、撮影距離ａが与えられた場合の奥行きぼけの関数形状（対変数Ｄ）は同じで、その値は奥行きぼけ係数ＤＯＣに比例する（ＤＯＣはＤＯＦグラフの縦軸方向のスケーリングファクタとなっている）ことを示すものである。
【００４１】
ここで、撮像サイズｗが異なる系について、画角を等しく保つ条件として、画面サイズに比例した焦点距離が用いられることを考慮し、画角係数
vc≡ｗ／ｆ
を定義する。画角係数の意味を理解し易くするために、図３に等画角撮影の場合の焦点距離ｆと画角係数との関係を示す。
【００４２】
今、等画角条件を適用するためｆ＝ｗ／vcを式（7’）に代入して
ＤＯＦ(D)
＝ 1300・1/F・W/VC²・|D|/a(a+D) …（８）
を得る。奥行きぼけ係数ＤＯＣは、
ＤＯＣ＝（１／F）・（ｗ／vc²）
と表現しても良い。
【００４３】
等画角条件で撮影する限りvcは定数、また同じ構図で撮影する時は被写体距離ａも同じだから、等Ｆ値で撮影する限り、奥行きぼけ係数ＤＯＣ（従って奥行きぼけ関数ＤＯＦ(D) ）はｗに比例することが判る。このため、デジタルカメラで撮影した画像は、銀塩カメラのものよりもぼけが小さくなるのである。例えば、２／３サイズ（対角長１１ｍｍ）の場合はｗがライカフレームのほぼ１／４なので、ぼけも１／４しか生じない。
【００４４】
また、この（８）式から、ｗ／Ｆが変わらなければＤＯＦ(D) は変わらないこと、従って画面サイズが小さい分だけ絞りを開くことができれば、（近似項の微差を別にして）同一の奥行きぼけ特性を得ることができることも判る。
【００４５】
次に、本実施形態のデジタルカメラにより３５ｍｍ（ライカフレーム）サイズカメラと等価な画質の画像を得る方法について説明する。
【００４６】
図４（ａ）（ｂ）は、それぞれ付記した条件（VC=0.87,0.43、a=3m,2m、F=5.6）で撮像した場合の奥行きぼけ関数を示したものである。図中の実線はライカフレーム、一点鎖線は２／３インチ撮像素子を用いたデジタルカメラ、二点鎖線は１／２インチ撮像素子を用いたデジタルカメラの特性である。
【００４７】
この図から、ぼけが画面サイズに比例していること、その結果として、画面サイズが小さくなると深度が深くなること、特に図４（ａ）のｆ＝５０ｍｍ相当画角では、２／３サイズや１／２サイズではほぼ完全なパンフォーカス状態となること等が読取れる。
【００４８】
本実施形態では、前記撮影条件算出手段により２／３インチ撮像素子を用いた場合に３５ｍｍ（ライカフレーム）サイズカメラと等価な画質の画像を得るＦ値を計算した。撮像素子の２／３サイズ（対角１１ｍｍ）は、画面サイズがライカフレームの１／４であるため、Ｆ値を５．６の１／４、即ち１．４にすればよいことになる。
【００４９】
図５（ａ）（ｂ）は、２／３サイズの撮像素子を用いたデジタルカメラで、Ｆ値を１．４にした場合の特性である。画角vc，焦点ｆ，その他の条件は図４（ａ）（ｂ）と全く同様にしている。図から分かるように、画面サイズがライカフレームの１／４である２／３サイズ（対角１１ｍｍ）において絞りを４段開く（Ｆ値で１／４）ことにより、確かにライカフレームと同じぼけ特性が得られている。即ち、与条件（図４（ａ）（ｂ）のライカフレーム（銀塩カメラ）のぼけ特性）のＦ値がある程度大きい場合は、開放Ｆ値１．４のデジタルカメラで、Ｆ値のみの制御によってほぼ完全に等しいぼけ画像の撮影が行われることになる。
【００５０】
しかし、このような絞りの調節のみによる完全な等ぼけ画像の撮影は、常に実現可能な訳では無い。むしろポートレート撮影ではもともと絞りを開放付近で使用することを考えると、不可能な場合が多いとも言える。このような場合について以下に説明する。
【００５１】
図６（ａ）（ｂ）は、それぞれ付記した条件で撮像した場合の奥行きぼけ関数を示したものである。図４（ａ）（ｂ）とは異なり、Ｆ値が２．８となっている。この場合も、ぼけが画面サイズに比例していること、その結果として、画面サイズが小さくなると深度が深くなること、特に図６（ａ）のｆ＝５０ｍｍ相当画角では、ライカフレームではまだかなり深度が浅いのに対して、２／３サイズや１／２サイズでは殆どパンフォーカス状態に近いという極端な結果の相違が生じてしまうこと等が読取れる。
【００５２】
先の例と同様に、前記撮影条件算出手段により２／３インチ撮像素子を用いた場合に３５ｍｍ（ライカフレーム）サイズカメラと等価な画質の画像を得るＦ値を計算した。撮像素子の２／３サイズ（対角１１ｍｍ）は、画面サイズがライカフレームの１／４であるため、Ｆ値を１／４にすればよいことになる。
【００５３】
Ｆ値を２．８の１／４、即ち０．７にした場合の特性を、図７（ａ）（ｂ）に示す。この図を見れば、画面サイズがライカフレームの１／４である２／３サイズ（対角１１ｍｍ）において絞りを４段開く（Ｆ値で１／４）と、確かにライカフレームと同じぼけ特性が得られることが判る。
【００５４】
しかしながら一般的には、このような低Ｆ値の撮像レンズを実現することは極めて困難である。このため、本実施形態のデジタルカメラの開放Ｆ値は、上述のように１．４（特に設計の難易度が高いズームレンズにおいては、これでもかなり低Ｆ値を指向した設定といえる）が採用されており、上記同じぼけ特性を得るための撮影条件Ｆ＝０．７は開放Ｆ値の限界を超えた実現不可能な数値である。
【００５５】
そこで本実施形態では、Ｆ値の限界を超える場合には、次のように撮像画角を含めて総合的にリファレンスたる銀塩カメラに近い撮像条件を算出した。
【００５６】
画面サイズｗが与えられた場合に、ぼけ味及び撮像画角を含めて総合的にリファレンスたる銀塩カメラに近い撮像条件を考えれば、要するに
ＤＯＣ＝１／Ｆ・ｗ／vc² ＝ｃｏｎｓｔ
を充たすようにすることを目標にし、まずシステムが許す限りＦを優先的に可変し、Ｆが可変限界に達した後の不足分をvc、即ち画角（焦点距離）を可変することによって補えば良いことになる。
【００５７】
この際、vcを可変すると当然画角が変化するから、ＤＯＣ＝ｃｏｎｓｔを完全に充たすと画角変動が大きすぎて狙いとする画像が得られない恐れがある。従って、画角係数vcと奥行きぼけ係数ＤＯＣとは妥協的な設定を採用することが望ましい。
【００５８】
数値例を挙げれば、ライカフレームカメラである第１カメラ（Ｆ1 ＝２．８）に対して、ｗ2 ＝ｗ1／４で、開放Ｆ値が１．４のデジタルカメラ（第２カメラ）があったとする。まず、Ｆ2 ＝ Ｆ1／４を目標にするが、今Ｆ1 ＝２．８であって、Ｆ2 は１．４（＝ Ｆ1／２）が限界であるから、この値を採用したとすると、ＤＯＣ2 はＤＯＣ1 の１／２、即ち０．５・ＤＯＣ1 となりぼけが不足する。ＤＯＣを保とうとすれば vc2 ＝vc1 （０．５）^1/2＝ ０．７・vc1 としなければならないが、ＤＯＣの値即ちぼけ量を本来の例えば８０％で妥協して、ＤＯＣ2 ＝０．８・ＤＯＣ1 としたならば、
vc2 ＝vc1・(0.5÷0.8)^1/2 ＝0.79vc1
と、画角も約８０％を確保することができる。この画角、ＤＯＣ共に約８０％の条件を、前記図６（ａ）（ｂ）のライカフレーム撮像特性を目標にして適用した場合のグラフを、図８（ａ）（ｂ）に示した。このくらいの特性が得られれば、ぼけ味を含めて総合的にかなり近い撮像画像が得られると言える。
【００５９】
図９は、本実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。近似画質条件算出のために、まず与条件として、ライカフレームの絞り値Ｆ1 、画面サイズｗ1 、画角vc1 を入力する（ステップＳ１）。
【００６０】
デジタルカメラにおける撮像素子の画角をvc2 とし、デジタルカメラで必要な絞り値Ｆ2 ＝（ｗ2 ／ｗ1 ）・Ｆ1 を算出する。そして、このＦ2 が開放Ｆ値であるＦ0 以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００６１】
Ｆ2 がＦ0 より大きい場合、vc2 ＝vc1（等画角）とし（ステップＳ３）、Ｆ＝Ｆ2 ，vc＝vc2 に設定する（ステップＳ４）。これは、前記図４（ａ）（ｂ）に示すような特性を、前記図５（ａ）（ｂ）に示すような特性として実現した場合に相当する。
【００６２】
一方、Ｓ２の判定でＦ2 がＦ0 より小さい場合、Ｆで補正できない分をvcで補正するために、
vc2 ＝vc1・(Ｆ1／Ｆ0・ｗ2／ｗ1)^1/3
を計算する（ステップＳ５）。そして、Ｆ値を開放値であるＦ0 に設定すると共に、vcを上記計算されたvc2 に設定する（ステップＳ６）。これは、前記図６（ａ）（ｂ）に示すような特性を、前記図８（ａ）（ｂ）に示すような特性として実現した場合に相当する。
【００６３】
上記のように、等価画像撮影条件を充たすことができない場合には、妥協的設定即ち代用撮影条件による撮影を行うことになる。これは、絞りを開放（Ｆ0 を採用）してもなお不足しているぼけを、ＤＯＣ×vc2 という量全体に対して割り当てる（振り替える）こととし、その際ＤＯＣとvcに均等にこれを割り振るための条件である。（動作例のような、絞りが２段不足の場合は、ＤＯＣ，vc共に（０．５）１／３＝７９．４％の充足率となる。）このようなＤＯＣとvcに対する均等割当ては「妥協的設定」の中でも格別に好適な一例であるが、どのような代用撮影条件を用いるかはについてはこれに限られるものでは無く、例えば常に等画角条件を優先させても良い。
【００６４】
このように本実施形態によれば、ＤＯＣ＝（１／Ｆ）・（ｗ／vc²）で定義される奥行きぼけ係数が３５ミリ銀塩カメラのそれと等しくなるように、撮影条件算出手段により絞り値Ｆを算出することによって、２／３インチサイズの撮像素子を用いたデジタルカメラにおいても、３５ミリ銀塩カメラとほぼ等価な画質の撮影画像を得ることができる。また、一般にカメラレンズの開放Ｆ値には設計製造上の限界があるため、Ｆ値のみの制御では等価画像撮影条件を満足しきれない場合が生じるが、この場合には例えば、Ｆ値の制御と共にvcを可変することにより目的とする画像に極めて近い撮影画像を得ることができる。
【００６５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。実施形態では、撮像装置の例を説明したが、本発明は必ずしも撮像装置に内蔵されるものではなく、単体の撮影条件算出装置として構成することも可能である。
【００６６】
例えば、（ａ）ｗ1，ｗ2，ｆ1，Ｆ1の入力により、等価画像条件としてＦ2 を表示する機能を持つようにすればよい。又は、（ｂ）ｗ1，ｗ2，ｆ1，Ｆ1，Ｆ0（使用カメラの開放Ｆ値）の入力により、等価画像撮影の可否表示と、可の場合はＦ（＝Ｆ2）を表示、否の場合は代用撮影条件として、Ｆ（＝Ｆ0）とｆ2（＝ｗ2／vc2：必要に応じてｆ2 をさらにライカフレーム換算しても好適）を表示するの機能を持つようにすればよい。（ａ）（ｂ）のいずれの態様においても、ｗ1 はライカフレームサイズがデフォルト採用されている。
【００６７】
また、実施形態では想定撮像系を３５ミリ版銀塩フィルムカメラ、また実施形態カメラをデジタルカメラとしたが、上記においてはただ画面サイズの違いのみに基づく考察、処理しか条件にしてないから、銀塩フィルムと電子撮像系などの方式を問わず、画面サイズが異なる等価画質撮影一般に適用可能であることは明らかである。また実施形態では撮像画面サイズｗとして画面の対角長を用いたが、画面アスペクト比（横縦比）が等しい（即ち画面形状が相似の）撮像系間の換算に際しては勿論のこと、アスペクト比が異なる撮像系間の換算に際しても、対角長に限らず、水平長（画面巾）、垂直長（画面高）など画面の大きさを代表する任意の１次元量を画面サイズｗとして用いて良い。また、スチルカメラ，ムービーカメラの別を問わない。
【００６８】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、実撮像系及び想定撮像系によって得られる２つの画像が、撮影画角及び奥行きぼけ特性が共に等しい等価画像になるための撮影パラメータである等価画像撮影条件を算出し、等価画像撮影条件が実撮像系で使用可能な撮影パラメータ範囲を逸脱している場合には、該撮影パラメータ範囲内において等価画像撮影条件に近い条件である代用撮影条件を算出することにより、奥行きぼけ特性（被写界深度特性）まで考慮した時にも、任意の想定光学系（撮像系）に対して、これと等価な又は極めて近い画質の撮影画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図。
【図２】結像公式及び錯乱円の大きさを説明するための模式図。
【図３】等画角撮影の場合の焦点距離ｆと画角係数との関係を示す図。
【図４】Ｆ＝5.6，vc＝0.87 及び 0.43 の場合の奥行きぼけ特性（銀塩カメラ，デジタルカメラ）を示す図。
【図５】Ｆ＝1.4，vc＝0.87 及び 0.43 の場合の奥行きぼけ特性（デジタルカメラ）を示す図。
【図６】Ｆ＝2.8，vc＝0.87 及び 0.43 の場合の奥行きぼけ特性（銀塩カメラ，デジタルカメラ）を示す図。
【図７】Ｆ＝0.7，vc＝0.87 及び 0.43 の場合の奥行きぼけ特性（デジタルカメラ）を示す図。
【図８】Ｆ＝1.4，vc＝0.69 及び 0.34 の場合の奥行きぼけ特性（デジタルカメラ）を示す図。
【図９】実施形態の動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１０１…レンズ系
１０２…レンズ駆動機構
１０３…露出制御機構
１０４…メカシャッタ
１０５…ＣＣＤカラー撮像素子
１０６…ＣＣＤドライバ
１０７…プリプロセス部
１０８…デジタルプロセス部
１０９…カードインターフェース
１１０…メモリカード
１１１…ＬＣＤ画像表示系
１１２…システムコントローラ（ＣＰＵ）
１１３…操作スイッチ系
１１４…操作表示系
１１５…レンズドライバ
１１６…ストロボ
１１７…露出制御ドライバ
１１８…不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）

Claims (4)

1. 被写体を撮像する実撮像系と、この実撮像系の撮影条件を算出する撮影条件算出手段と、この撮影条件算出手段で算出された撮影条件に基づいて前記実撮像系の撮影パラメータを制御する制御手段と、この制御手段で制御された撮影パラメータの下で前記実撮像系により撮像された画像を記録する記録媒体とを具備した撮像装置であって、
   前記撮影条件算出手段は、前記実撮像系によって得られる画像と、所望画質が得られると想定される想定撮像系によって得られる画像との２つの画像が、撮影画角及び奥行きぼけ特性が共に等しい等価画像になるための撮影パラメータである等価画像撮影条件を算出するものであり、該等価画像撮影条件が前記実撮像系で使用可能な撮影パラメータ範囲を逸脱している場合には、該撮影パラメータ範囲内において前記等価画像撮影条件に近い条件である代用撮影条件を算出するように構成されていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記代用撮影条件の算出に際して、絞り値を開放値Ｆ0 としてもぼけが不足する場合においては、下式に従って求めた画角条件と開放絞り値Ｆ0の組合せを前記代用撮影条件として算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
   vc2 ＝vc1 ×{(Ｆ1／Ｆ0)・(ｗ2／ｗ1)}^1/3
   （但し、ｆは焦点距離、Ｆは絞り値、ｗは画面サイズ、vc≡ｗ／ｆであり、添字１は想定撮像系に対応し、添字２は実撮像系に対応する）
3. 所望画質が得られると想定される撮像系である第１の撮像系によって得られる画像と実際の撮影に使用する撮像系である第２の撮像系によって得られる画像との２つの画像が、撮影画角及び奥行きぼけ特性が共に等しい等価画像になるための第２の撮像系の撮影パラメータである等価画像撮影条件を算出するものであり、該等価画像撮影条件が第２の撮像系で使用可能な撮影パラメータ範囲を逸脱している場合には、該撮影パラメータ範囲内において前記等価画像撮影条件に近い条件である代用撮影条件を算出するように構成されていることを特徴とする撮影条件算出装置。
4. 前記代用撮影条件の算出に際して、絞り値を開放値Ｆ0 としてもぼけが不足する場合においては、下式に従って求めた画角条件と開放絞り値Ｆ0の組合せを前記代用撮影条件として算出することを特徴とする請求項３に記載の撮影条件算出装置。
   vc2 ＝vc1 ×{(Ｆ1／Ｆ0)・(ｗ2／ｗ1)}^1/3
   （但し、ｆは焦点距離、Ｆは絞り値、ｗは画面サイズ、vc≡ｗ／ｆであり、添字１，２は撮像系の第１，第２に対応する）

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