JP7408795B2 - 撮像装置、その作動方法及び作動プログラム - Google Patents

撮像装置、その作動方法及び作動プログラム Download PDF

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Description

本開示の技術は、撮像装置、その作動方法及び作動プログラムに関する。
特許文献1には、アナモルフィックレンズにより横方向圧縮した画像を撮像するカメラ部と、アナモルフィックレンズ検出装置と、この装置からの信号によりカメラ部からの信号を伸張回路に導くスイッチと、伸張回路からの見やすい画像を表示するエレクトリックビューファインダーとを具備するカメラ一体型VTRが開示されている。
特許文献2には、入力された画像信号の縦および横の圧縮率または伸張率に応じて、縦横の圧縮率または伸張率が1:1となるように前記画像信号に圧縮処理または伸張処理を施す画像処理手段を具備した画像信号処理装置が開示されている。
特開平4-273675号公報 特開平5-064162号公報
本開示の技術に係る一つの実施形態は、アナモルフィックレンズに対応した画像を、後処理を行わずに得ることを可能とする撮像装置、その作動方法及び作動プログラムを提供する。
上記目的を達成するために、本開示の撮像装置は、撮像センサと、撮像センサに光線を結像させるレンズが取り付けられるレンズマウントと、撮像センサから撮像信号を読み出して原画像を生成するプロセッサと、を備え、プロセッサは、レンズの光軸の延在方向に交差する第1方向の第1焦点距離に対する、延在方向及び第1方向に交差する第2方向の第2焦点距離の長さを判定し、第2焦点距離が第1焦点距離よりも長い場合、原画像の第2方向の解像度に対する第1方向の解像度の比である解像度比を、撮像センサの解像度比よりも高くする。
撮像センサは、第1方向及び第2方向に沿って配列された複数の画素を有しており、プロセッサは、第2焦点距離が第1焦点距離よりも長い場合に、第1方向及び第2方向のうち、少なくとも第2方向に画素間引き読み出しを行うことにより、原画像の解像度比を撮像センサの解像度比よりも高くすることが好ましい。
画素間引き読み出しは、複数の画素の撮像信号を加算して読み出すことにより撮像信号の信号数を低減する、加算による間引き読み出しであることが好ましい。
プロセッサは、第2焦点距離が第1焦点距離よりも長い場合に、原画像の解像度比を、第1焦点距離に対する第2焦点距離の焦点距離比に一致させることが好ましい。
プロセッサは、焦点距離比が4/3である場合に、第1方向に1/3画素間引き読み出しを行い、かつ第2方向に1/4画素間引き読み出しを行うことにより、原画像の解像度比を4/3とすることが好ましい。
プロセッサは、レンズに記憶された第1焦点距離及び第2焦点距離に関する記憶情報を読み取り、記憶情報に基づいて第1焦点距離に対する第2焦点距離の長さを判定し、第2焦点距離が第1焦点距離よりも大きい場合に、記憶情報に基づいて原画像の解像度比を決定することが好ましい。
プロセッサは、第1焦点距離及び第2焦点距離に関するユーザの入力情報を受け付け、入力情報に基づいて第1焦点距離に対する第2焦点距離の長さを判定し、第2焦点距離が第1焦点距離よりも長い場合に、入力情報に基づいて原画像の解像度比を決定することが好ましい。
撮像中又は撮像後に撮像信号に基づく画像を表示するディスプレイを備え、プロセッサは、ディスプレイに第1画像を表示させる第1表示モードと、ディスプレイに第2画像を表示させる第2表示モードとを選択的に実行し、第1画像の第2方向の長さに対する第1方向の長さの比であるアスペクト比は、第2画像のアスペクト比よりも大きいことが好ましい。
プロセッサは、第1表示モードと第2表示モードと選択に関するユーザの選択情報を受け付け、選択情報に基づいて、第1表示モード又は第2表示モードを実行することが好ましい。
第1表示モードは、撮像センサから読み出した撮像信号を、アスペクト比を維持したまま第1画像として表示させるモードであり、第2表示モードは、撮像センサから読み出した撮像信号を、第1焦点距離及び第2焦点距離に基づいてアスペクト比を変換した第2画像として表示させるモードであることが好ましい。
プロセッサは、ユーザの第1表示モード又は第2表示モードの選択に関わらず、撮像センサから撮像信号を読み出して生成した原画像を記憶部に記憶することが好ましい。
プロセッサは、合焦状態の確認に関するユーザの合焦確認指示を受け付け、第2表示モードが選択されている場合に、合焦確認指示に基づいて、ディスプレイに第1画像を拡大表示させる拡大表示モードを実行することが好ましい。
プロセッサは、第1焦点距離及び第2焦点距離に関する情報を、原画像に付加して画像ファイルを生成し、生成した画像ファイルを記憶部に記憶することが好ましい。
プロセッサは、レンズから入射した光線を複数に分離する光学フィルタを備え、光学フィルタにより分離された複数の光線が撮像センサに入射することが好ましい。
光学フィルタは、第1方向への光線の第1分離幅と、第2方向への光線の第2分離幅とを変更することが可能であり、プロセッサは、第2焦点距離が第1焦点距離よりも長い場合に、第1分離幅に対して第2分離幅を大きくすることが好ましい。
撮像センサから撮像信号を読み出して生成した原画像を、RAW画像ファイルとして記憶部に記憶することが好ましい。
本開示の撮像装置の作動方法は、撮像センサと、撮像センサに光線を結像させるレンズが取り付けられるレンズマウントと、を備えた撮像装置の作動方法において、レンズの光軸の延在方向に交差する第1方向に関する第1焦点距離に対する、延在方向及び第1方向に交差する第2方向に関する第2焦点距離の大きさを判定すること、第2焦点距離が第1焦点距離よりも長い場合、撮像センサから撮像信号を読み出して生成する原画像の第2方向の解像度に対する第1方向の解像度の比である解像度比を、撮像センサの解像度比よりも高くすることを含む。
本開示の作動プログラムは、撮像センサと、撮像センサに光線を結像させるレンズが取り付けられるレンズマウントと、撮像センサから撮像信号を読み出して原画像を生成するプロセッサと、を備える撮像装置を作動させる作動プログラムであって、レンズの光軸の延在方向に交差する第1方向に関する第1焦点距離に対する、延在方向及び第1方向に交差する第2方向に関する第2焦点距離の長さを判定すること、第2焦点距離が第1焦点距離よりも長い場合、原画像の第2方向の解像度に対する第1方向の解像度の比である解像度比を、撮像センサの解像度比よりも高くすること、をプロセッサに実行させる。
撮像装置の前面側を示す概略斜視図である。 撮像装置の背面側を示す概略斜視図である。 第1レンズの光学特性を示す模式図である 第2レンズの光学特性を示す模式図である。 第1レンズによる被写体の画像変換を例示する図である。 撮像装置の内部構成を示す概略図である。 主制御部の機能構成を示すブロック図である。 撮像センサの構成例を示す図である。 画素領域に含まれる画素の種類を示す図であり。 垂直1/2画素間引き読み出しの一例を示す図である。 画素間引き読み出しによる解像度比の変化を例示する図である。 垂直1/4画素間引き読み出しの一例を示す図である。 水平1/3画素間引き読み出しの一例を示す図である。 撮像装置の動作を説明するフローチャートである。 第2実施形態に係る垂直1/4画素間引き読み出しを示す図である。 第3実施形態に係る第1表示モード及び第2表示モードの一例を示す図である。 第4実施形態に係る拡大表示モードの一例を示す図である。 第5実施形態に係る撮像装置の内部構成を示す図である。 第6実施形態に係る光学フィルタの構成を示す図である。 Rf=1の場合における4点分離を例示する図である。 Rf>1の場合における4点分離を例示する図である。 第6実施形態に係る撮像装置の動作を説明するフローチャートである。 第1変形例に係るモード選択画面を示す図である。 第2変形例に係る積層型の撮像センサの構成を示す図
添付図面に従って本開示の技術に係る実施形態の一例について説明する。
先ず、以下の説明で使用される文言について説明する。
以下の説明において、「CPU」は“Central Processing Unit”の略称である。「ROM」は、“Read Only Memory”の略称である。「RAM」は、“Random Access Memory”の略称である。「DRAM」は、“Dynamic Random Access Memory”の略称である。「SRAM」は、“Static Random Access Memory”の略称である。「CMOS」は、“Complementary Metal Oxide
Semiconductor”の略称である。
「FPGA」は、“Field-Programmable Gate Array”の略称である。「PLD」は、“Programmable Logic Device”の略称である。「ASIC」は、“Application Specific Integrated Circuit”の略称である。「OVF」は、“Optical View Finder”の略称である。「EVF」は、“Electronic View Finder”の略称である。
本開示において、「等しい」とは、完全に等しいことの他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いで実質的に等しいことを含む。また、本開示において、「一致」とは、完全に一致することの他に、本開示の技術が属する技術分野で一般的に許容される誤差を含めた意味合いで実質的に一致することを含む。
[第1実施形態]
撮像装置の第1実施形態として、レンズ交換式のデジタルカメラを例に挙げて本開示の技術を説明する。
図1に示すように、撮像装置10は、レンズ交換式のデジタルカメラである。撮像装置10は、本体11と、本体11に交換可能に装着される撮像レンズ12とで構成される。本体11に装着可能な撮像レンズ12には、光学特性の異なる種々のレンズが含まれる。本実施形態では、撮像レンズ12には、視野を一方向により圧縮して結像するアナモルフィックレンズである第1レンズ12Aと、通常の単焦点レンズである第2レンズ12Bとが含まれる。以下、撮像レンズ12の種類を区別する必要がない場合には、単に撮像レンズ12という。
以下の説明では、撮像レンズ12の光軸OPの延在方向に交差する第1方向は、X方向という。また、光軸OPの延在方向及び第1方向に交差する第2方向は、Y方向という。さらに、光軸OPの延在方向は、Z方向という。例えば、X方向、Y方向、及びZ方向は、互いに直交する。撮像装置10の通常の使用態様において、X方向は水平方向に対応し、Y方向は垂直方向に対応する。
本体11の前面11Cには、カメラ側マウント11Aが設けられている。撮像レンズ12には、後端側にレンズ側マウント19が設けられている。レンズ側マウント19をカメラ側マウント11Aに取り付けることにより、撮像レンズ12が本体11に接続される。カメラ側マウント11Aは、本開示の技術に係るレンズマウントの一例である。
本体11には、撮像センサ20が設けられている。撮像センサ20は、受光面20Aがカメラ側マウント11Aの開口から露出している。撮像レンズ12が本体11に装着された場合に、撮像レンズ12は、被写体からの光線を撮像センサ20の受光面20Aに結像させる。撮像センサ20は、受光面20Aに結像された光を撮像することにより、撮像信号を生成する。
本体11の上面には、ダイヤル13及びレリーズボタン14が設けられている。ダイヤル13は、動作モード等の設定の際に操作される。撮像装置10の動作モードとして、例えば、静止画撮像モード及び画像表示モードが含まれる。レリーズボタン14は、静止画撮像を実行する際に操作される。レリーズボタン14は、半押しに応じてオンする第1スイッチと、全押しに応じてオンする第2スイッチとで構成された二段スイッチである。
また、本体11には、ファインダ17が設けられている。ここで、ファインダ17は、ハイブリッドファインダ(登録商標)である。ハイブリッドファインダとは、例えば光学ビューファインダ(以下、「OVF」という)及び電子ビューファインダ(以下、「EVF」という)が選択的に使用されるファインダを指す。
図2に示すように、本体11の背面11Dには、ディスプレイ15、指示キー16、及びファインダ接眼部18が設けられている。ディスプレイ15には、撮像により得られた撮像信号に基づく画像、及び各種のメニュー画面等が表示される。ディスプレイ15、及びファインダ17のEVFは、それぞれ本開示の技術に係る「撮像中又は撮像後に撮像信号に基づく画像を表示するディスプレイ」の一例である。
指示キー16は、各種の指示を受け付ける。ここで、「各種の指示」とは、例えば、各種メニューを選択可能なメニュー画面の表示の指示、1つ又は複数のメニューの選択の指示、選択内容の確定の指示、選択内容の消去の指示、オートフォーカスモード、マニュアルフォーカスモード、及びコマ送り等の各種の指示等を指す。また、この他、本体11には、電源スイッチ等が設けられている。
ファインダ接眼部18には、OVFで視認可能な光学像と、EVFで視認可能な電子像であるライブビュー画像とが選択的に映し出される。ユーザは、ファインダ接眼部18を介して、被写体の光学像又はライブビュー画像を観察することができる。
図3は、アナモルフィックレンズである第1レンズ12Aの光学特性を示す模式的に示す。第1レンズ12Aは、X方向の焦点距離fx(以下、第1焦点距離という。)と、Y方向の焦点距離fy(以下、第2焦点距離という。)とが異なる。第1レンズ12Aは、第2焦点距離fyが第1焦点距離fxよりも長い。
また、第1焦点距離fxに対する第2焦点距離fyの比(fy/fx)を焦点距離比Rfと表すと、第1レンズ12Aは、「Rf>1」の関係を有する。
第1レンズ12Aは、「fy>fx」の関係を有することにより、第2レンズ12Bよりも視野FVがX方向に長い。第1レンズ12Aは、X方向に長い視野FVを、X方向に1/Rf倍に圧縮して撮像センサ20の受光面20Aに結像する。
例えば、第1レンズ12Aの種類として、「Rf=2」の関係を有するものと、及び「Rf=4/3」の関係を有するものがある。例えば「Rf=2」の関係を有する第1レンズ12Aは、視野FVを、X方向に1/2倍に圧縮して撮像センサ20の受光面20Aに結像する。「Rf=4/3」の関係を有する第1レンズ12Aは、視野FVを、X方向に3/4倍に圧縮して撮像センサ20の受光面20Aに結像する。
図4は、である第2レンズ12Bの光学特性を示す模式的に示す。第2レンズ12Bは、第1焦点距離fxと第2焦点距離fyとが等しい。したがって、第2レンズ12Bは、視野FVを、X方向及びY方向のいずれの方向にも同一の圧縮をして撮像センサ20の受光面20Aに結像する。
図5は、第1レンズ12Aによる被写体の画像変換を例示する。図5に示すように、例えば「Rf=2」の場合には、第1レンズ12Aは、被写体Hの形状をX方向に1/2倍に圧縮した被写体像HIを、撮像センサ20の受光面20Aに結像する。
図6は、撮像装置10の内部構成を示す。図6は、本体11に第1レンズ12Aを取り付けた例を示している。本体11と第1レンズ12Aとは、カメラ側マウント11Aに設けられた電気接点11Bと、レンズ側マウント19に設けられた電気接点19Aとが接触することにより電気的に接続される。なお、第1レンズ12Aは、他のレンズ(例えば第2レンズ12B)の先端に取り付けられてもよい。
第1レンズ12Aは、シリンドリカルレンズ30、フォーカスレンズ31、及び絞り33を含む。各々部材は、第1レンズ12Aの光軸OPの延在方向に沿って、対物側から、シリンドリカルレンズ30、絞り33、フォーカスレンズ31の順に配列されている。
シリンドリカルレンズ30には、凹状シリンドリカルレンズ30Aと、凸状シリンドリカルレンズ30Bとが含まれる。凹状シリンドリカルレンズ30A及び凸状シリンドリカルレンズ30Bのそれぞれの形状により、前述の第1焦点距離fx及び第2焦点距離fyが決定される。
シリンドリカルレンズ30及びフォーカスレンズ31は、撮像光学系を構成している。第1レンズ12Aの撮像光学系を構成するレンズの種類、数、及び配列順序は、図6に示す例に限定されない。
また、第1レンズ12Aは、レンズ駆動制御部34及びメモリ35を有する。レンズ駆動制御部34は、CPU、RAM、及びROM等により構成されている。レンズ駆動制御部34は、電気接点19A及び電気接点11Bを介して、本体11内の主制御部40と電気的に接続される。
レンズ駆動制御部34は、主制御部40から送信される制御信号に基づいて、フォーカスレンズ31及び絞り33を駆動する。レンズ駆動制御部34は、主制御部40から送信される合焦制御用の制御信号に基づいて、フォーカスレンズ31の駆動制御を行う。
絞り33は、光軸OPを中心として開口径が可変である開口を有する。絞り33の開口径は、ユーザが絞りリング(図示せず)を回転操作することにより変更される。
メモリ35は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。メモリ35には、撮像レンズ12の光学特性に関するレンズ情報35Aが記憶されている。このレンズ情報35Aは、撮像レンズ12の種類ごとに異なる情報である。レンズ情報35Aは、前述の第1焦点距離fx及び第2焦点距離fyに関する焦点距離情報35Bを含んでいる。レンズ情報35Aは、本開示の技術に係る記憶情報の一例である。
なお、第2レンズ12Bの構成は、シリンドリカルレンズ30を有していないこと以外については、第1レンズ12Aと同様の構成である。
本体11には、撮像センサ20、主制御部40、メモリ41、画像処理部42、操作部43、ディスプレイ15、及びファインダ17が設けられている。撮像センサ20、メモリ41、画像処理部42、ディスプレイ15、及びファインダ17は、主制御部40により動作が制御される。
操作部43は、前述のダイヤル13、レリーズボタン14、及び指示キー16(図1及び図2参照)を含む。主制御部40は、操作部43の操作に応じて、本体11内の各部と、撮像レンズ12内のレンズ駆動制御部34とを制御する。
主制御部40は、CPU等のプロセッサにより構成されている。主制御部40は、メモリ41に記憶された作動プログラム41Aにしたがって処理を実行することにより、各種機能部を実現する。図7に示すように、例えば、主制御部40には、入力受付部51、レンズ制御部52、センサ制御部53、表示制御部54、画像ファイル生成部55、メモリ制御部56、レンズ情報取得部57、焦点距離判定部58、及び解像度比決定部59が実現される。
入力受付部51は、操作部43から各種の入力情報を受け付ける。レンズ制御部52は、レンズ駆動制御部34を介してフォーカスレンズ31の駆動制御等を行う。センサ制御部53は、撮像センサ20の駆動制御を行う。表示制御部54は、ディスプレイ15、又はファインダ17のEVFへの画像の表示制御を行う。画像ファイル生成部55は、画像ファイルを生成する。メモリ制御部56は、メモリ41のデータ記憶及び読み出し動作を制御する。
レンズ情報取得部57は、カメラ側マウント11Aに取り付けられた撮像レンズ12からレンズ情報35Aを取得する。焦点距離判定部58は、レンズ情報取得部57が取得したレンズ情報35Aに含まれる焦点距離情報35Bに基づき、第1焦点距離fxに対する第2焦点距離fyの長さを判定する。例えば、焦点距離判定部58は、第2焦点距離fyが第1焦点距離fxよりも長いか否かを判定する。焦点距離判定部58は、判定の結果、第2焦点距離fyが第1焦点距離fxより大きい場合には、カメラ側マウント11Aに取り付けられた撮像レンズ12がアナモルフィックレンズである第1レンズ12Aであると判定する。なお、焦点距離判定部58は、焦点距離情報35Bに基づいて焦点距離比Rfを求め、焦点距離比Rfが1より大きい場合に、カメラ側マウント11Aに取り付けられた撮像レンズ12が第1レンズ12Aであると判定してもよい。
解像度比決定部59は、レンズ情報取得部57が取得したレンズ情報35Aに含まれる焦点距離情報35Bに基づき、後述する解像度比Rdを決定する。
図6に戻り、撮像センサ20は、例えば、CMOS型イメージセンサである。撮像センサ20は、光軸OPが受光面20Aに直交するように配置されている。受光面20Aには、撮像レンズ12を通過した光が入射する。受光面20Aには、光電変換を行うことにより撮像信号を生成する画素が複数形成されている。撮像センサ20は、各画素に入射した光を光電変換することにより、各画素の撮像信号で構成される撮像信号を生成する。
画像処理部42は、撮像センサ20から読み出された撮像信号に対して種々の画像処理を施すことにより原画像を生成する。表示制御部54は、画像処理部42が生成した原画像をディスプレイ15に表示させる。画像には、静止画及びライブビュー画像が含まれる。ライブビュー画像は、画像処理部42で生成された原画像をディスプレイ15に順次出力することにより、ディスプレイ15にリアルタイム表示される画像である。表示制御部54は、ファインダ17においてEVFが選択されている場合には、EVFにライブビュー画像をリアルタイム表示させる。
レンズ制御部52は、レンズ駆動制御部34を介してフォーカスレンズ31を移動させることにより、合焦制御を行う。レンズ制御部52は、画像内のフォーカスエリアの鮮鋭度が最も高くなる位置(合焦位置)にフォーカスレンズ31を移動させる。なお、撮像センサ20に位相差画素が設けられている場合には、レンズ制御部52は、位相差画素の検出信号に基づいて合焦制御を行ってもよい。レンズ制御部52は、レリーズボタン14が半押しされることに応じて合焦制御を行う。
画像ファイル生成部55は、画像処理部42が生成した原画像に基づいて画像ファイル(例えば、RAW画像ファイル)を生成する。メモリ制御部56は、画像ファイル生成部55が生成した画像ファイルを、記憶部としてのメモリ41、又は本体11に着脱可能な記憶媒体(メモリカード等)に記憶させる。例えば、メモリ制御部56は、レリーズボタン14が全押しされることに応じて画像ファイルを記憶させる。なお、画像ファイル生成部55は、焦点距離比Rfに関する情報を、画像ファイルに含まれる原画像に付帯情報として付加することが好ましい。
また、レンズ情報取得部57は、撮像レンズ12が本体11に接続された際に、レンズ駆動制御部34を介してメモリ35に記憶されたレンズ情報35Aを取得する。焦点距離判定部58は、レンズ情報35Aに含まれる焦点距離情報35Bに基づき、第2焦点距離fyが第1焦点距離fxよりも長いか否かを判定する。センサ制御部53は、焦点距離判定部58の判定結果に基づいて、撮像センサ20からの撮像信号の読み出し方式を選択する。
また、センサ制御部53は、第2焦点距離fyが第1焦点距離fxよりも長く、撮像レンズ12が第1レンズ12Aである場合には、原画像の解像度比Rdが、解像度比決定部59が決定した解像度比となるように、撮像センサ20の読み出し制御を行う。具体的には、センサ制御部53は、fy>fxの場合、原画像の解像度比Rdを、撮像センサ20の解像度比Rs(図11参照)よりも高くする。
図8は、撮像センサ20の構成の一例を示す。撮像センサ20は、画素領域21、垂直走査回路22、ラインメモリ23、水平走査回路24、及び出力アンプ25を有する。画素領域21には、複数の画素26が、X方向及びY方向に沿って二次元マトリクス状に配列されている。
画素26は、入射光を信号電荷に変換して蓄積する光電変換素子27を含む。光電変換素子27は、フォトダイオードにより構成される。また、画素26には、信号電荷を電圧信号(以下、撮像信号という。)に変換するアンプ、及びリセットスイッチ等が含まれている。画素26は、入射光の光量に応じた撮像信号Sを出力する。また、各画素26には、後述するカラーフィルタが設けられている。光電変換素子27は、カラーフィルタを透過して入射した入射光を光電変換する。
垂直走査回路22には、X方向に延在した複数のゲート線22Aが接続されている。ラインメモリ23には、Y方向に延在した複数の信号線23Aが接続されている。複数のゲート線22Aと、複数の信号線23Aとは、画素領域21において互いに交差している。各画素26は、ゲート線22Aと信号線23Aとが交差する箇所に設けられている。各画素26は、スイッチとしてのトランジスタ28を介して信号線23Aに接続されている。トランジスタ28のゲート電極は、ゲート線22Aに接続されている。
画素領域21内の画素26は、垂直走査回路22からゲート線22Aに与えられる選択信号により一行ごとに選択される。垂直走査回路22によりゲート線22Aに選択信号が与えられると、当該ゲート線22Aに接続された各画素26から信号線23Aに、撮像信号Sが出力される。以下、X方向に並ぶ複数の画素26を単に「行」と称することもある。
ラインメモリ23は、一行分の画素26から出力された撮像信号Sを記憶する。ラインメモリ23は、キャパシタ等により構成されている。ラインメモリ23は、スイッチとしてのトランジスタ29を介して水平出力線24Aに接続されている。出力アンプ25は、水平出力線24Aの端部に接続されている。水平走査回路24は、トランジスタ29を順に選択する水平走査を行うことにより、ラインメモリ23に記憶された一行分の撮像信号Sを順に水平出力線24Aに出力させる。水平出力線24Aに出力された撮像信号Sは、出力アンプ25を介して、外部の画像処理部42へ出力される。
垂直走査回路22、ラインメモリ23、及び水平走査回路24の動作は、センサ制御部53により制御される。センサ制御部53は、垂直走査回路22を制御することにより、「順次読み出しモード」又は「画素間引き読み出しモード」により、撮像信号Sの読み出しを可能とする。順次読み出しモードは、ゲート線22AをY方向へ順に選択し、かつトランジスタ29をX方向に順に選択することにより、全ての画素26から個別に撮像信号Sを読み出す方式である。
画素間引き読み出しモードは、撮像センサ20から撮像信号を読み出す際に、X方向とY方向とのうち少なくとも一方向に画素間引き読み出しを行うことにより、解像度を低減する読み出しモードである。解像度とは、単位長さ当たりの画素数、すなわち画素密度に対応する。本開示における「画素間引き読み出し」は、読み出し対象の画素26を間引く通常の「間引き読み出し」に限られず、複数の画素26の撮像信号を加算しながら読み出すことにより撮像信号の信号数を低減する「加算による間引き読み出し」を含む概念である。
なお、撮像センサ20には、デジタル化された撮像信号を出力するために、A/D変換器が含まれていてもよい。撮像センサ20には、垂直走査回路22、ラインメモリ23、及び水平走査回路24を制御するためのセンサ制御部が内蔵されていてもよい。
図9は、画素領域21に含まれる画素26(図8参照)の種類を示す。図9中の符号R,G,Bは、画素26に設けられたカラーフィルタの色を表している。Rは赤色、Gは緑色、Bは青色を表す。図9に示すカラーフィルタの色配列は、いわゆるベイヤ配列である。ベイヤ配列は、2×2の4画素のうち、対角の2画素にGのカラーフィルタを配置し、他の2画素にRとBのカラーフィルタを配置した色配列である。
ゲート線22A(図8参照)のアドレス(以下、行アドレスという。)は、順に0,1,2,3,・・・とする。信号線23A(図8参照)のアドレス(以下、列アドレスという。)は、順に0,1,2,3,・・・とする。偶数行には、GとRのカラーフィルタが交互に配列されている。奇数行には、BとGのカラーフィルタが交互に配列されている。偶数列には、GとBのカラーフィルタが交互に配列されている。奇数列には、RとGのカラーフィルタが交互に配列されている。
以下、Rのカラーフィルタが配置された画素26は、R画素という。Gのカラーフィルタが配置された画素26は、G画素という。Bのカラーフィルタが配置された画素26は、B画素という。
図10は、Rf=2の場合における画素間引き読み出しの一例を示す。図10は、同色の画素の撮像信号について加算を行う同色画素加算によりY方向(垂直方向)に解像度を1/2倍に低減する「垂直1/2画素間引き読み出し」を示している。
具体的には、垂直走査回路22が、行アドレス「4n」及び「4n+2」の2本のゲート線22Aを同時に選択することにより、選択された2つの画素26から各信号線23Aに出力される撮像信号Sを加算する。また、垂直走査回路22が、行アドレス「4n+1」及び「4n+3」の2本のゲート線22Aを同時に選択することにより、選択された2つの画素26から各信号線23Aに出力される撮像信号Sを加算する。ここで、n=0,1,2,3,・・・である。
複数の撮像信号Sを加算した加算撮像信号は、例えば、加算平均により表される。したがって、上述の垂直1/2画素間引き読み出しにより、下式(1)及び(2)で表される加算撮像信号Sa(2n)及びSa(2n+1)が生成されて、ラインメモリ23に入力される。


ここで、S(n)は、行アドレスがnの画素26の撮像信号Sを表す。
図10に示すように、偶数列では、加算撮像信号Sa(2n)はG画素に対応する2つの撮像信号Sを加算平均した信号となり、加算撮像信号Sa(2n+1)はB画素に対応する2つの撮像信号Sを加算平均した信号となる。奇数列では、加算撮像信号Sa(2n)はR画素に対応する2つの撮像信号Sを加算平均した信号となり、加算撮像信号Sa(2n+1)はG画素に対応する2つの撮像信号Sを加算平均した信号となる。このように、4つの撮像信号Sに対して2つの加算撮像信号Saが出力されるので、撮像信号の解像度は、Y方向に関して1/2倍に低減する。
図11は、画素間引き読み出しによる解像度比の変化を例示する。図11に示すように、撮像センサ20の画素領域21において、X方向の解像度DxとY方向の解像度Dyとは等しい。撮像センサ20の解像度Dyに対する解像度Dxの比(Dx/Dy)を解像度比Rsと表すと、撮像センサ20の解像度比Rsは「1」となる。
上述の垂直1/2画素間引き読み出しにより、撮像センサ20から読み出される撮像信号の解像度Dyが1/2倍に低減するので、撮像センサ20から読み出された撮像信号に基づいて生成される原画像RPの解像度比Rdは「2」となる。
原画像RPの解像度比Rdが撮像センサ20の解像度比Rsの2倍となることにより、第1レンズ12AによりX方向に圧縮された被写体像HIは、X方向に伸長されて、元の被写体Hの形状(図5参照)に戻る。これにより、水平方向に画角が広い、例えばシネマスコープサイズの画像が得られる。
解像度比決定部59(図7参照)は、焦点距離情報35Bに基づき、原画像RPの解像度比Rdを決定する。具体的には、解像度比決定部59は、原画像RPの解像度比Rdを、焦点距離比Rfに一致させる。例えば、解像度比決定部59は、Rf=2である場合には、Rd=2とする。したがって、撮像センサ20は、「Rf=2」の関係を有する第1レンズ12Aが本体11に取り付けられた場合には、上述の垂直1/2画素間引き読み出しにより、撮像センサ20から撮像信号の読み出しを行う。
図12及び図13は、Rf=4/3の場合における画素間引き読み出しの一例を示す。図12は、同色画素加算によりY方向に解像度を1/4倍に低減する「垂直1/4画素間引き読み出し」を示している。図13は、同色画素加算によりX方向に解像度を1/3倍に低減する「水平1/3画素間引き読み出し」を示している。
Rf=4/3の場合には、センサ制御部53は、撮像センサ20から撮像信号を読み出す際に、「垂直1/4画素間引き読み出し」と「水平1/3画素間引き読み出し」とを組み合わせて行うことにより、解像度比Rdを4/3とする。
このように、Rf=4/3の場合には、Y方向に解像度を低減する「垂直画素間引き読み出し」に加えて、X方向に解像度を低減する「水平画素間引き読み出し」が行われる。垂直画素間引き読み出しは、上述のように、垂直走査回路22が複数のゲート線22A(図8参照)を同時に選択することにより実行される。水平画素間引き読み出しは、水平走査回路24が複数のトランジスタ29(図8参照)を同時にオンとすることにより実行される。複数のトランジスタ29が同時にオンとされると、ラインメモリ23に記憶された複数の撮像信号が同時に水平出力線24Aに出力されることにより加算される。尚、Rf=4/3の場合に限らず、Rfの値に応じてY方向に解像度を低減する「垂直画素間引き読み出し」に加えて、X方向に解像度を低減する「水平画素間引き読み出し」を行う構成としてもよい。
図12に示す「垂直1/4画素間引き読み出し」について具体的に説明する。垂直1/4画素間引き読み出しでは、垂直走査回路22が、行アドレス「8n」、「8n+2」、及び「8n+4」のゲート線22Aを同時に選択することにより、選択された3つの画素26から各信号線23Aに出力される撮像信号Sを加算する。また、垂直走査回路22が、行アドレス「8n+3」、「8n+5」、及び「8n+7」のゲート線22Aを同時に選択することにより、選択された3つの画素26から各信号線23Aに出力される撮像信号Sを加算する。
複数の撮像信号Sを加算した加算撮像信号は、例えば、加算平均により表される。したがって、上述の垂直1/4画素間引き読み出しにより、下式(3)及び(4)で表される加算撮像信号Sa(2n)及びSa(2n+1)が生成されて、ラインメモリ23に入力される。


ここで、S(n)は、行アドレスがnの画素26の撮像信号Sを表す。
図12に示すように、偶数列では、加算撮像信号Sa(2n)はG画素に対応する3つの撮像信号Sを加算平均した信号となり、加算撮像信号Sa(2n+1)はB画素に対応する3つの撮像信号Sを加算平均した信号となる。奇数列では、加算撮像信号Sa(2n)はR画素に対応する3つの撮像信号Sを加算平均した信号となり、加算撮像信号Sa(2n+1)はG画素に対応する3つの撮像信号Sを加算平均した信号となる。このように、8つの撮像信号Sに対して2つの加算撮像信号Saが出力されるので、撮像信号の解像度は、Y方向に関して1/4倍に低減する。
なお、図12において、ハッチングを施した行アドレス「8n+1」及び「8n+6」の画素については、撮像信号の読み出しは行われない。
図13に示す「水平1/3画素間引き読み出し」について具体的に説明する。水平1/3画素間引き読み出しでは、水平走査回路24が、列アドレス「6m」、「6m+2」、及び「6m+4」のトランジスタ29を同時にオンとする。そして、水平走査回路24は、図12の「垂直1/4画素間引き読出し」によって出力され、選択された列アドレスに対応するラインメモリ23に記憶された、3つの加算撮像信号Saを加算する。また、水平走査回路24が、列アドレス「6m+3」、「6m+5」、及び「6m+7」のトランジスタ29を同時にオンとすることにより、選択された列アドレスに対応するラインメモリ23に記憶された3つの加算撮像信号Saを加算する。ここで、m=0,1,2,3,・・・である。
「垂直1/4画素間引きされた」複数の加算撮像信号Saを加算した加算撮像信号は、例えば、加算平均により表される。したがって、上述の水平1/3画素間引き読み出しにより、下式(5)及び(6)で表される加算撮像信号Sb(2n)及びSb(2n+1)が生成される。


ここで、Sa(m)は、垂直1/4画素間引き読み出しにより生成されてラインメモリ23に入力される列アドレスがmの加算撮像信号Saを表す。
図13に示すように、偶数行では、加算撮像信号Sb(2m)はG画素に対応する3つの加算撮像信号Saを加算平均した信号となり、加算撮像信号Sb(2m+1)はR画素に対応する3つの加算撮像信号Saを加算平均した信号となる。奇数行では、加算撮像信号Sb(2m)はB画素に対応する3つの加算撮像信号Saを加算平均した信号となり、加算撮像信号Sb(2m+1)はG画素に対応する3つの加算撮像信号Saを加算平均した信号となる。このように、6つの加算撮像信号Saに対して2つの加算撮像信号Sbが出力されるので、撮像信号の解像度は、X方向に関して1/3倍に低減する。
このように、垂直1/4画素間引き読み出しと水平1/3画素間引き読み出しとが組み合わされて行われることにより、撮像信号の解像度は、Y方向に関して1/4倍に低減し、かつ、X方向に関して1/3倍に低減する。これにより、解像度比Rdは4/3となる。
次に、撮像装置10の動作について説明する。図14は、主制御部40(図6及び図7参照)により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。
まず、ステップS10で、レンズ情報取得部57は、本体11に装着された撮像レンズ12からレンズ情報35A(図6参照)を取得する。例えば、レンズ情報取得部57は、本体11に撮像レンズ12が装着された状態で、電源スイッチ(図示せず)がオンとされた場合にレンズ情報35Aを取得する。
ステップS11で、焦点距離判定部58は、レンズ情報35Aに含まれる焦点距離情報35Bに基づいて、第1焦点距離fxに対する第2焦点距離fyの長さを判定する。焦点距離判定部58が、第2焦点距離fyが第1焦点距離fxよりも長いと判定した場合には(ステップS11:YES)、処理をステップS12に移行する。一方、焦点距離判定部58が、第2焦点距離fyが第1焦点距離fxと等しいと判定した場合には(ステップS11:NO)、処理をステップS13に移行する。
ステップS12で、センサ制御部53は、撮像センサ20からの撮像信号の読み出し方式として「画素間引き読み出しモード」を選択する。一方、ステップS13で、センサ制御部53は、撮像センサ20からの撮像信号の読み出し方式として「順次読み出しモード」を選択する。なお、ステップS12において、解像度比決定部59は、焦点距離情報35Bに基づいて、原画像の解像度比Rdを決定する。ステップS12又はステップS13の後、処理はステップS14に移行する。
ステップS14で、入力受付部51は、ユーザが操作部43(図6参照)を操作することによる撮影準備指示があったか否かを判定する。例えば、ユーザがダイヤル13(図1参照)を操作して静止画撮像モードを選択したことが、撮影準備指示に対応する。入力受付部51は、撮影準備指示があったと判定すると(ステップS14:YES)、処理をステップS15に移行させる。
ステップS15では、センサ制御部53は、ステップS12又はステップS13で選択した読み出しモードに基づいて撮像センサ20に撮像動作を行わせる。具体的には、センサ制御部53は、画素間引き読み出しモードが選択されている場合には、撮像センサ20に、焦点距離比Rfに対応する画素間引き読み出しにより、撮像信号の読み出しを行わせる。例えば、Rf=2の場合には、センサ制御部53は、図10に示す垂直1/2画素間引き読み出しにより撮像信号の読み出しを行わせる。一方、Rf=4/3の場合には、センサ制御部53は、図12に示す垂直1/4画素間引き読み出しと、図13に示す水平1/3画素間引き読み出しとにより、撮像信号の読み出しを行わせる。
センサ制御部53は、順次読み出しモードが選択されている場合には、撮像センサ20に、順次読み出しにより撮像信号の読み出しを行わせる。
ステップS16では、画像処理部42により画像処理が行われる。画像処理部42は、撮像センサ20から読み出された撮像信号に対して画像処理を行うことにより、原画像を生成する。ステップS17では、表示制御部54は、画像処理部42により生成された原画像を、ディスプレイ15又はファインダ17のEVFに表示させる。
ステップS18で、入力受付部51は、ユーザが操作部43を操作することによる撮影開始指示があったか否かを判定する。例えば、ユーザがレリーズボタン14を半押しした後、全押ししたことが、撮影開始指示に対応する。主制御部40は、撮影開始指示がなかったと判定すると(ステップS18:NO)、処理をステップS15に戻し、撮影開始指示があったと判定すると(ステップS18:YES)、処理をステップS19に移行させる。すなわち、撮影開始指示があるまでは、ステップS15からステップS17までの処理が繰り返し実行される。これにより、ディスプレイ15又はファインダ17のEVFに、ラブビュー画像が表示される。
ステップS19では、センサ制御部53は、ステップS15と同様に、ステップS12又はステップS13で選択した読み出しモードに基づいて撮像センサ20に撮像動作を行わせる。ステップS20では、画像処理部42は、ステップS16と同様の画像処理を行う。ステップS21では、画像ファイル生成部55は、画像処理部42が生成した原画像に基づいて画像ファイルを生成する。このとき、画像ファイル生成部55は、原画像の付帯情報に焦点距離情報35Bを付加して画像ファイルを生成することが好ましい。
ステップS22では、メモリ制御部56は、ステップS21で生成した画像ファイルを、メモリ41又は記憶媒体に記憶させる。以上で、一連の処理は終了する。
なお、メモリ41又は記憶媒体に記憶させる画像ファイルに含まれる原画像は、画像処理部42により画像処理が行われていない画像であってもよい。画像ファイルの形式は、ユーザが操作部43を用いて選択可能であることが好ましい。
以上のように、本体11に取り付けられた撮像レンズ12の第2焦点距離fyが第1焦点距離fxよりも長い場合に、撮像信号を読み出して生成する原画像の解像度比Rdを、撮像センサ20の解像度比Rsよりも高くする。このように、撮像センサ20から撮像信号を読み出す際に解像度比が変換されるため、画像処理部42で解像度変換等の後処理を行う必要はない。したがって、本実施形態によれば、第1レンズ12Aに対応した画像(例えばシネマスコープサイズの画像)を、後処理を行わずに得ることができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る撮像装置について説明する。本実施形態では、RF=4/3の場合に、センサ制御部53は、図12に示す垂直1/4画素間引き読み出しに代えて、図15に示す垂直1/4画素間引き読み出しを行う。
図15に示す「垂直1/4画素間引き読み出し」について具体的に説明する。本実施形態の垂直1/4画素間引き読み出しでは、垂直走査回路22が、行アドレス「8n」、「8n+2」、「8n+4」、及び「8n+6」のゲート線22Aを同時に選択する。そして、センサ制御部53は、選択された4つの画素26から各信号線23Aに出力される撮像信号Sを加算する。また、垂直走査回路22が、行アドレス「8n+5」、「8n+7」、及び「8n+9」のゲート線22Aを同時に選択することにより、選択された3つの画素26から各信号線23Aに出力される撮像信号Sを加算する。
複数の撮像信号Sを加算した加算撮像信号は、例えば、加算平均により表される。したがって、本実施形態の垂直1/4画素間引き読み出しにより、下式(7)及び(8)で表される加算撮像信号Sa(2n)及びSa(2n+1)が生成されて、ラインメモリ23に入力される。


ここで、S(n)は、行アドレスがnの画素26の撮像信号Sを表す。
図15に示すように、偶数列では、加算撮像信号Sa(2n)はG画素に対応する4つの撮像信号Sを加算平均した信号となり、加算撮像信号Sa(2n+1)はB画素に対応する2つの撮像信号Sを加算平均した信号となる。奇数列では、加算撮像信号Sa(2n)はR画素に対応する2つの撮像信号Sを加算平均した信号となり、加算撮像信号Sa(2n+1)はG画素に対応する2つの撮像信号Sを加算平均した信号となる。このように、8つの撮像信号Sに対して2つの加算撮像信号Saが出力されるので、撮像信号の解像度は、Y方向に関して1/4倍に低減する。
図15に示すように、本実施形態の垂直1/4画素間引き読み出しでは、図12に示す垂直1/4画素間引き読み出しと比較して、加算画素の色重心の偏りが低減する。具体的には、偶数列では、B加算画素の色重心は、2つのG加算画素の色重心の中央に位置し、かつ、G加算画素の色重心は、2つのB加算画素の色重心の中央に位置する。また、奇数列では、G加算画素の色重心は、2つのR加算画素の色重心の中央に位置し、かつ、R加算画素の色重心は、2つのG加算画素の色重心の中央に位置する。
第2実施形態に係る撮像装置のその他の構成及び制御については、第1実施形態に係る撮像装置10と同様である。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係る撮像装置について説明する。本実施形態では、ディスプレイ15のY方向の長さに対するX方向の長さであるアスペクト比が、第1レンズ12Aの焦点距離比Rfと異なっている。そして、表示制御部54は、ディスプレイ15又はファインダ17のEVFに画像を表示させるモードとして、第1表示モードと第2表示モードとを選択的に実行可能とする。
第1表示モードは、主制御部40が、撮像センサ20から読み出した撮像信号を、アスペクト比を維持したまま、第1画像として表示させるモードである。第2表示モードは、主制御部40が、撮像センサ20から読み出した撮像信号を、焦点距離比Rfに基づいてアスペクト比を変換することにより、第2画像として表示させるモードである。第1画像のアスペクト比は、第2画像のアスペクト比よりも大きい。言い換えれば、第2画像は、撮像センサ20内で焦点距離比Rfに基づいて間引き処理をした撮像信号を、主制御部40によって、再度、焦点距離比Rfに基づいてアスペクト比が変換された画像である。
図16は、第1表示モード及び第2表示モードの一例を示す。図16は、表示制御部54が、第1画像61及び第2画像62を、選択的にディスプレイ15に画像を表示させる例を示している。また、図16は、「Rf=2」の関係を有する第1レンズ12Aが本体11に取り付けられた場合における第1画像61及び第2画像62の表示例を示している。例えば、第1画像61及び第2画像62は、ライブビュー画像である。
本実施形態では、入力受付部51は、第1表示モードと第2表示モードと選択に関するユーザの選択情報を操作部43から受け付ける。例えば、ユーザは、操作部43に含まれるダイヤル13(図1参照)を操作することにより、第1表示モードと第2表示モードとのうちいずれか一方を選択することができる。表示制御部54は、入力受付部51が受け付けた選択情報に基づいて、第1表示モード又は第2表示モードを実行する。
第1表示モードにおいてディスプレイ15に表示される第1画像61は、撮像センサ20から撮像信号を読み出す際に、焦点距離比Rfに基づいて、「Rd=2」となるように解像度が変更された画像である。第1画像61は、図11に示す原画像RPに対応する画像である。第1表示モードにおいて、ディスプレイ15のアスペクト比が、第1画像のアスペクト比よりも大きな値となっている。よって、ディスプレイ15において、第1画像61の非表示領域が多く存在する。
第2表示モードにおいてディスプレイ15に表示される第2画像62は、第1画像61を、再度、焦点距離比Rfに基づいて、ディスプレイ15のアスペクト比と一致するように解像度が変更された画像である。第2画像62は、図11に示す受光面20Aに結像される光学像に対応する画像である。表示制御部54は、例えば、画素補完処理によって、第1画像61をY方向に拡大することにより、第2画像62を生成する。
第1表示モードで表示される第1画像61は、第1レンズ12Aに対応した画像でありアスペクト比が大きいので、画像中の被写体が小さく視認しにくい場合がある。一方で、第2画像62のアスペクト比は、第1画像61のアスペクト比よりもディスプレイ15のアスペクト比に近い。このような場合に、ユーザは、操作部43を操作して、表示モードを第2表示モードに切り替えることにより、画像サイズの大きい第2画像62によって被写体を確認することができる。
ディスプレイ15の画面のアスペクト比が撮像センサ20の受光面20Aのアスペクト比がほぼ同一である場合には、第2画像62は、ディスプレイ15の画面のほぼ全体に表示され、画像の視認性が向上する。
なお、メモリ制御部56は、第1表示モード又は第2表示モードの選択に関わらず、センサ制御部53が撮像センサから読み出した撮像信号に基づいて生成された原画像を、アスペクト比を維持したままメモリ41又は記憶媒体に記憶させることが好ましい。
第3実施形態に係る撮像装置のその他の構成及び制御については、第1実施形態に係る撮像装置10と同様である。
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態に係る撮像装置について説明する。本実施形態では、表示制御部54は、ユーザが被写体の合焦を確認する際に、ディスプレイ15又はファインダ17のEVFに画像を表示させるモードとして、拡大表示モードを実行可能とする。また、本実施形態では、表示制御部54は、第3実施形態の第1表示モード及び第2表示モードに加えて、拡大表示モードを選択的に実行可能とする。
図17は、拡大表示モードの一例を示す。拡大表示モードは、第3実施形態で説明した第1画像61(図16参照)を、アスペクト比を維持したまま拡大した第3画像63を表示するモードである。第1画像61は、撮像センサ20から読み出した撮像信号を、アスペクト比を維持したまま表示した画像である。
例えば、表示制御部54は、フォーカスの対象領域であるフォーカスエリア64が中央に位置するように第1画像61を拡大することにより、第3画像63を生成する。表示制御部54は、第3実施形態で説明した第2表示モードが選択されている場合であっても、拡大表示モードが選択された場合には、第1画像61を拡大してディスプレイ15に表示させる。
本実施形態では、入力受付部51は、合焦状態の確認に関するユーザの合焦確認指示を操作部43から受け付ける。例えば、ユーザは、操作部43に含まれる指示キー16(図1参照)を操作することにより、合焦確認指示を行うことができる。表示制御部54は、入力受付部51が受け付けた合焦確認指示に応じて、拡大表示モードを実行する。なお、レリーズボタン14に限られず、他の操作ボタン等で合焦確認指示を可能に構成してもよい。
第2表示モードで表示される第2画像62は、X方向に圧縮された画像であるので、被写体の合焦状態を確認しにくい場合がある。本実施形態では、ユーザは、操作部43を操作して合焦確認指示を行うことにより、X方向に伸張された第1画像61が拡大表示されるので、被写体の合焦状態をより正確に確認することができる。
第4実施形態に係る撮像装置のその他の構成及び制御については、第3実施形態に係る撮像装置10と同様である。
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態に係る撮像装置について説明する。本実施形態に係る撮像装置は、撮像レンズ12から入射した光線を複数に分離する光学フィルタ(すなわち、ローパスフィルタ)を備える。この光学フィルタは、偽信号(例えば、偽色)の発生を抑制する。
図18は、本実施形態に係る撮像装置10Aの内部構成を示す。本実施形態では、本体11の内部に、光学フィルタ70が設けられている。光学フィルタ70は、本体11に取り付けられた撮像レンズ12の光軸OP上に配置されている。光学フィルタ70は、撮像レンズ12を、入射した光線を複数に分離して撮像センサ20の受光面20Aに入射させる。
光学フィルタ70は、入射した光線をX方向及びY方向へ分離させる。光学フィルタ70は、いわゆる4点分離を行うローパスフィルタである。光学フィルタ70は、光線のX方向への分離幅である第1分離幅と、Y方向への分離幅である第2分離幅とを変更することが可能である。
図19は、光学フィルタ70の構成を示す。光学フィルタ70は、第1複屈折板71と、第2複屈折板72と、回転機構73とで構成されている。第1複屈折板71は、入射した光線を第1分離方向D1に分離する。第2複屈折板72は、入射した光線を第2分離方向D2に分離する。
具体的には、第1複屈折板71は、入射した光線Lを、常光線としての光線Laと、異常光線としての光線Lbとに分離する。第1複屈折板71が分離した光線La及び光線Lbは、第2複屈折板72に入射する。第2複屈折板72は、入射した光線Laを、常光線としての光線La1と、異常光線としての光線La2とに分離し、かつ、入射した光線Lbを、常光線としての光線Lb1と、異常光線としての光線Lb2とに分離する。したがって、第1複屈折板71と第2複屈折板72とにより、1本の光線Lを4本の光線La1,La2,Lb1,Lb2に分離する。
回転機構73は、光軸OPを中心として第1複屈折板71を回転させることにより、第1分離方向D1と第2分離方向D2とのなす角度θを変更する。回転機構73は、主制御部40に構成された分離幅制御部74によって制御される。分離幅制御部74は、レンズ情報取得部57が取得したレンズ情報35Aに含まれる焦点距離情報35Bに基づいて、角度θを決定する。分離幅制御部74は、焦点距離比Rfが1である場合には、θ=90°とする。分離幅制御部74は、焦点距離比Rfが1より大きい場合には、角度θを、焦点距離比Rfに応じた角度とする。
図20及び図21は、光学フィルタ70により分離された4本の光線La1,La2,Lb1,Lb2を示している。図20は、Rf=1の場合における4点分離を例示している。図21は、Rf>1の場合における4点分離を例示している。
図20に示すように、Rf=1の場合には、θ=90°とされることにより、4点分離のX方向への第1分離幅Wxと、Y方向への第2分離幅Wyとは等しくなる。第1分離幅Wxは、X方向への遮断周波数に対応する。第2分離幅Wyは、Y方向への遮断周波数に対応する。したがって、Rf=1の場合には、光学フィルタ70の遮断周波数は、X方向及びY方向に関して等しい。
図21に示すように、Rf>1の場合には、θ<90°とされることにより、第2分離幅Wyは、第1分離幅Wxよりも大きくなる。したがって、Rf>1の場合には、光学フィルタ70によるY方向の遮断周波数が、X方向の遮断周波数よりも小さくなる。したがって、Rf>1の場合には、光学フィルタ70により、Y方向に関して高周波成分が、X方向よりも多く除去される。
Rf>1の場合には、撮像センサ20から撮像信号を読み出して原画像を生成する際に、Y方向に関してX方向よりも多く画素間引きを行うので、原画像にはY方向に偽信号が発生しやすい。分離幅制御部74は、Rf>1の場合に、θ<90°とするように回転機構73を制御し、第1分離幅Wxに対して第2分離幅Wyを大きくすることで、Y方向に関してX方向よりも多く偽信号の発生を抑制する。
分離幅制御部74は、第1分離幅Wxに対する第2分離幅Wyの比(Wy/Wx)が、焦点距離比Rfに一致するように角度θを決定することが好ましい。
次に、撮像装置10の動作について説明する。図22は、主制御部40(図6及び図7参照)により実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。図22に示すフローチャートは、分離幅制御部74が行う処理であるステップS30~S32が追加されていること以外は、図14に示すフローチャートと同一である。
ステップS12で、センサ制御部53により画素間引き読み出しモードが選択されると、処理はステップS30に移行する。ステップS30で、分離幅制御部74は、焦点距離比Rfに応じて角度θを決定する。分離幅制御部74は、例えば、第1分離幅Wxに対する第2分離幅Wyの比(Wy/Wx)が、焦点距離比Rfに一致するように角度θを決定する。
ステップS13で、センサ制御部53により順次読み出しモードが選択されると、処理はステップS31に移行する。ステップS31で、分離幅制御部74は、角度θを90°に決定する。
ステップS30又はステップS31の後、処理はステップS32に移行する。ステップS32で、分離幅制御部74は、ステップS30又はステップS31で決定された角度θに基づいて回転機構73を制御して、第1複屈折板71を回転させる。ステップS32の後、処理はステップS14に移行する。ステップS14移行の処理は、第1実施形態と同様である。
なお、本実施形態では、回転機構73は、第1複屈折板71を回転させているが、第2複屈折板72を回転させてもよい。
また、本実施形態では、光学フィルタ70として、複屈折率板を回転させることにより2方向の分離幅を変更可能とする光学ローパスフィルタを用いているが、電気的に2方向の分離幅を変更可能とする光学ローパスフィルタを用いてもよい。例えば。特開2007-104419号公報に開示された液晶光学フィルタを用いることが可能である。
以下、上記各実施形態の変形例について説明する
[第1変形例]
上記各実施形態では、焦点距離判定部58は、レンズ情報取得部57が取得したレンズ情報35Aに含まれる焦点距離情報35Bに基づいて、第1焦点距離fxに対する第2焦点距離fyの長さを判定している。焦点距離判定部58は、ユーザにより操作部43を用いて入力される入力情報に基づいて、第1焦点距離fxに対する第2焦点距離fyの長さを判定してもよい。例えば、入力情報は、前述の焦点距離比Rfである。この場合、入力受付部51は、操作部43を用いて入力される焦点距離比Rfを受け付ける。焦点距離判定部58は、入力受付部51が受け付けた焦点距離比Rf基づいて判定を行う。
また、入力情報は、焦点距離比Rfに関する複数のモードから1つのモードを選択する選択情報であってもよい。例えば、図23に示すように、表示制御部54は、モード選択画面80をディスプレイ15に表示させる。モード選択画面80には、本体11に取り付け可能な撮像レンズ12の焦点距離比Rfに対応するモードが表示される。「焦点距離比1モード」は、第2レンズ12Bに対応するモードである。「焦点距離比2モード」は、「Rf=2」の関係を有する第1レンズ12Aに対応するモードである。「焦点距離比1.33モード」は、「Rf=4/3」の関係を有する第1レンズ12Aに対応するモードである。
ユーザは、操作部43によってモード選択画面80に表示されたモードの選択操作を行うことができる。入力受付部51は、選択操作により選択されたモードの選択情報を入力情報として受け付ける。焦点距離判定部58は、入力受付部51が受け付けた入力情報に基づいて判定を行う。
また、撮像レンズ12には、レンズ情報35Aとして、撮像レンズ12の種別を表す種別情報が記憶されていてもよい。焦点距離判定部58は、レンズ情報取得部57が取得したレンズ情報35Aに含まれる種別情報に基づいて、第1焦点距離fxに対する第2焦点距離fyの長さを判定してもよい。
[第2変形例]
上記各実施形態では、垂直走査回路22の動作により画素領域21から撮像信号を信号線23Aに読み出す際、又は、水平走査回路24の動作によりラインメモリ23から水平出力線24Aに撮像信号に読み出す際に、画素間引きを行っている。これに限られず、撮像センサ20内に画像メモリを設け、画素領域21から画素間引きを行わず撮像信号を読み出して画像メモリに記憶させた後、画像メモリから撮像信号を読み出す際に画素間引きを行ってもよい。
この場合、例えば、図24に示す積層型の撮像センサ90を用いることができる。図24に示すように、例えば、積層型の撮像センサ90には、センサ素子91、処理回路92、及び画像メモリ93が内蔵されている。センサ素子91、処理回路92、及び画像メモリ93は、1パッケージ化されている。撮像センサ90に対して処理回路92及び画像メモリ93が積層されている。具体的には、センサ素子91及び処理回路92は、銅等の導電性を有するバンプ(図示せず)によって互いに電気的に接続されている。処理回路92及び画像メモリ93も、銅等の導電性を有するバンプ(図示せず)によって互いに電気的に接続されている。
処理回路92は、例えば、ASIC又はFPGAを含むデバイスである。画像メモリ93は、例えば、DRAMである。但し、画像メモリ93としてDRAMに代えてSRAMを採用してもよい。処理回路92は、主制御部40及び画像処理部42に接続されている。
処理回路92は、主制御部40の指示に従って、センサ素子91の全体を制御する。なお、処理回路92として、CPU、ストレージ、及びメモリを含むコンピュータが採用されてもよい。CPUは、単数であってもよいし、複数であってもよい。また、処理回路92は、ハードウェア構成及びソフトウェア構成の組み合わせによって実現されてもよい。
センサ素子91は、例えば、第1実施形態の撮像センサ20と同様の構成を有する。処理回路92は、センサ素子91により被写体が撮像されることで得られた撮像信号を読み出す。処理回路92は、撮像センサ20から読み出した撮像信号に対してA/D変換を行、画像メモリ93に記憶させる。
画像メモリ93は、処理回路92によってランダムアクセスが行われる。処理回路92は、画像メモリ93に記憶された撮像信号を読み出して、画像処理部42に入力する。処理回路92は、fy>fxの場合、画像メモリ93から撮像信号を読み出す際に、第1実施形態と同様の画素間引き読み出しを行うことにより、画像処理部42で生成される原画像の解像度比Rdを、センサ素子91の解像度比Rsよりも高くする。
上記各実施形態において、主制御部40を一例とする制御部のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサを用いることができる。上記各種のプロセッサには、ソフトウェア(プログラム)を実行して機能する汎用的なプロセッサであるCPUに加えて、FPGAなどの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサが含まれる。FPGAには、PLD、又はASICなどの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。
制御部は、これらの各種のプロセッサのうちの1つで構成されてもよいし、同種又は異種の2つ以上のプロセッサの組み合わせ(例えば、複数のFPGAの組み合わせや、CPUとFPGAとの組み合わせ)で構成されてもよい。また、複数の制御部は1つのプロセッサで構成してもよい。
複数の制御部を1つのプロセッサで構成する例は複数考えられる。第1の例に、クライアント及びサーバなどのコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウェアの組み合わせで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の制御部として機能する形態がある。第2の例に、システムオンチップ(System On Chip:SOC)などに代表されるように、複数の制御部を含むシステム全体の機能を1つのICチップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、制御部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの1つ以上を用いて構成できる。
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路を用いることができる。
以上に示した記載内容及び図示内容は、本開示の技術に係る部分についての詳細な説明であり、本開示の技術の一例に過ぎない。例えば、上記の構成、機能、作用、及び効果に関する説明は、本開示の技術に係る部分の構成、機能、作用、及び効果の一例に関する説明である。よって、本開示の技術の主旨を逸脱しない範囲内において、以上に示した記載内容及び図示内容に対して、不要な部分を削除したり、新たな要素を追加したり、置き換えたりしてもよいことは言うまでもない。また、錯綜を回避し、本開示の技術に係る部分の理解を容易にするために、以上に示した記載内容及び図示内容では、本開示の技術の実施を可能にする上で特に説明を要しない技術常識等に関する説明は省略されている。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
10,10A 撮像装置
11 本体
11A カメラ側マウント
11B 電気接点
11C 前面
11D 背面
12 撮像レンズ
12A 第1レンズ
12B 第2レンズ
13 ダイヤル
14 レリーズボタン
15 ディスプレイ
16 指示キー
17 ファインダ
18 ファインダ接眼部
19 レンズ側マウント
19A 電気接点
20 撮像センサ
20A 受光面
21 画素領域
22 垂直走査回路
22A ゲート線
23 ラインメモリ
23A 信号線
24 水平走査回路
24A 水平出力線
25 出力アンプ
26 画素
27 光電変換素子
28,29 トランジスタ
30 シリンドリカルレンズ
30A 凹状シリンドリカルレンズ
30B 凸状シリンドリカルレンズ
31 フォーカスレンズ
34 レンズ駆動制御部
35 メモリ
35A レンズ情報
35B 焦点距離情報
40 主制御部
41 メモリ
41A 作動プログラム
42 画像処理部
43 操作部
51 入力受付部
52 レンズ制御部
53 センサ制御部
54 表示制御部
55 画像ファイル生成部
56 メモリ制御部
57 レンズ情報取得部
58 焦点距離判定部
59 解像度比決定部
61 第1画像
62 第2画像
63 第3画像
64 フォーカスエリア
70 光学フィルタ
71 第1複屈折板
72 第2複屈折板
73 回転機構
74 分離幅制御部
80 モード選択画面
90 撮像センサ
91 センサ素子
92 処理回路
93 画像メモリ
D1 第1分離方向
D2 第2分離方向
Dx 第1解像度
Dy 第2解像度
FV 視野
L,La1,La2,Lb1,Lb2 光線
OP 光軸
RP 原画像
Rd 原画像の解像度比
Rs 撮像センサの解像度比
Rf 焦点距離比
S 撮像信号
H 被写体
HI 被写体像
Sa,Sb 加算撮像信号
Wx 第1分離幅
Wy 第2分離幅
fx 第1焦点距離
fy 第2焦点距離

Claims (17)

  1. レンズが取り付けられるレンズマウントと、
    前記レンズの光軸の延在方向に交差する第1方向と前記延在方向及び前記第1方向に交差する第2方向とに沿って配列された複数の画素を有し、前記レンズにより光線が結像される撮像センサと、
    前記撮像センサから撮像信号を読み出して原画像を生成するプロセッサと、を備え、
    前記プロセッサは、
    前記第1方向の第1焦点距離に対する前記第2方向の第2焦点距離の長さを判定し、
    前記第2焦点距離が前記第1焦点距離よりも長い場合、前記第1方向及び前記第2方向のうち、少なくとも前記第2方向に画素間引き読み出しを行うことにより、前記原画像の前記第2方向の解像度に対する前記第1方向の解像度の比である解像度比を、前記撮像センサの前記解像度比よりも高くする、
    撮像装置。
  2. 前記画素間引き読み出しは、複数の画素の撮像信号を加算して読み出すことにより前記撮像信号の信号数を低減する、加算による間引き読み出しである、
    請求項に記載の撮像装置。
  3. 前記第1焦点距離に対する前記第2焦点距離の焦点距離比に応じて、前記第1方向の画素間引き読み出しを行う請求項又は請求項に記載の撮像装置。
  4. 前記プロセッサは、前記第2焦点距離が前記第1焦点距離よりも長い場合に、前記原画像の前記解像度比を、前記第1焦点距離に対する前記第2焦点距離の焦点距離比に一致させる、
    請求項1から請求項のうちいずれか1項に記載の撮像装置。
  5. 前記プロセッサは、前記焦点距離比が4/3である場合に、前記第1方向に1/3画素間引き読み出しを行い、かつ前記第2方向に1/4画素間引き読み出しを行うことにより、前記原画像の前記解像度比を4/3とする、
    請求項に記載の撮像装置。
  6. 前記プロセッサは、
    前記レンズに記憶された前記第1焦点距離及び前記第2焦点距離に関する記憶情報を読み取り、
    前記記憶情報に基づいて前記第1焦点距離に対する前記第2焦点距離の長さを判定し、前記第2焦点距離が前記第1焦点距離よりも大きい場合に、前記記憶情報に基づいて前記原画像の前記解像度比を決定する、
    請求項1から請求項のうちいずれか1項に記載の撮像装置。
  7. 前記プロセッサは、
    前記第1焦点距離及び前記第2焦点距離に関するユーザの入力情報を受け付け、
    前記入力情報に基づいて前記第1焦点距離に対する前記第2焦点距離の長さを判定し、前記第2焦点距離が前記第1焦点距離よりも長い場合に、前記入力情報に基づいて前記原画像の前記解像度比を決定する、
    請求項1から請求項のうちいずれか1項に記載の撮像装置。
  8. 前記レンズから入射した光線を複数に分離する光学フィルタを備え、
    前記光学フィルタにより分離された複数の光線が前記撮像センサに入射する、
    請求項1から請求項のうちいずれか1項に記載の撮像装置。
  9. 前記光学フィルタは、前記第1方向への光線の第1分離幅と、前記第2方向への光線の第2分離幅とを変更することが可能であり、
    前記プロセッサは、
    前記第2焦点距離が前記第1焦点距離よりも長い場合に、前記第1分離幅に対して前記第2分離幅を大きくする、
    請求項に記載の撮像装置。
  10. 前記撮像センサから撮像信号を読み出して生成した前記原画像を、RAW画像ファイルとして記憶部に記憶する、
    請求項1から請求項のうちいずれか1項に記載の撮像装置。
  11. 撮像センサと、
    前記撮像センサに光線を結像させるレンズが取り付けられるレンズマウントと、
    前記撮像センサから撮像信号を読み出して原画像を生成するプロセッサと、
    撮像中又は撮像後に前記撮像信号に基づく画像を表示するディスプレイと、を備え、
    前記プロセッサは、
    前記レンズの光軸の延在方向に交差する第1方向の第1焦点距離に対する、前記延在方向及び前記第1方向に交差する第2方向の第2焦点距離の長さを判定し、
    前記第2焦点距離が前記第1焦点距離よりも長い場合、前記原画像の前記第2方向の解像度に対する前記第1方向の解像度の比である解像度比を、前記撮像センサの前記解像度比よりも高くし、
    前記ディスプレイに第1画像を表示させる第1表示モードと、前記ディスプレイに第2画像を表示させる第2表示モードとを選択的に実行し、
    前記第1画像の前記第2方向の長さに対する前記第1方向の長さの比であるアスペクト比は、前記第2画像の前記アスペクト比よりも大きく、
    前記第1表示モードは、前記撮像センサから読み出した前記撮像信号を、前記アスペクト比を維持したまま前記第1画像として表示させるモードであり、
    前記第2表示モードは、前記撮像センサから読み出した前記撮像信号を、前記第1焦点距離及び前記第2焦点距離に基づいて前記アスペクト比を変換した前記第2画像として表示させるモードである、
    像装置。
  12. 前記プロセッサは、
    前記第1表示モードと前記第2表示モードと選択に関するユーザの選択情報を受け付け、
    前記選択情報に基づいて、前記第1表示モード又は前記第2表示モードを実行する、請求項11に記載の撮像装置。
  13. 前記プロセッサは、
    ユーザの前記第1表示モード又は前記第2表示モードの選択に関わらず、
    前記撮像センサから撮像信号を読み出して生成した前記原画像を記憶部に記憶する、請求項11又は請求項12に記載の撮像装置。
  14. 前記プロセッサは、
    合焦状態の確認に関するユーザの合焦確認指示を受け付け、
    前記第2表示モードが選択されている場合に、前記合焦確認指示に基づいて、前記ディスプレイに前記第1画像を拡大表示させる拡大表示モードを実行する、
    請求項11から請求項13のうちいずれか1項に記載の撮像装置。
  15. 前記プロセッサは、
    前記第1焦点距離及び前記第2焦点距離に関する情報を、前記原画像に付加して画像ファイルを生成し、
    生成した前記画像ファイルを前記記憶部に記憶する、
    請求項13に記載の撮像装置。
  16. レンズが取り付けられるレンズマウントと、前記レンズの光軸の延在方向に交差する第1方向と前記延在方向及び前記第1方向に交差する第2方向とに沿って配列された複数の画素を有し、前記レンズにより光線が結像される撮像センサと、
    を備えた撮像装置の作動方法において、
    前記第1方向に関する第1焦点距離に対する前記第2方向に関する第2焦点距離の長さを判定すること、
    前記第2焦点距離が前記第1焦点距離よりも長い場合、前記第1方向及び前記第2方向のうち、少なくとも前記第2方向に画素間引き読み出しを行うことにより、前記撮像センサから撮像信号を読み出して生成する原画像の前記第2方向の解像度に対する前記第1方向の解像度の比である解像度比を、前記撮像センサの前記解像度比よりも高くすること、
    を含む撮像装置の作動方法。
  17. レンズが取り付けられるレンズマウントと、前記レンズの光軸の延在方向に交差する第1方向と前記延在方向及び前記第1方向に交差する第2方向とに沿って配列された複数の画素を有し、前記レンズにより光線が結像される撮像センサと、前記撮像センサから撮像信号を読み出して原画像を生成するプロセッサと、を備える撮像装置を作動させる作動プログラムであって、
    前記第1方向に関する第1焦点距離に対する前記第2方向に関する第2焦点距離の長さを判定すること、
    前記第2焦点距離が前記第1焦点距離よりも長い場合、前記第1方向及び前記第2方向のうち、少なくとも前記第2方向に画素間引き読み出しを行うことにより、前記原画像の前記第2方向の解像度に対する前記第1方向の解像度の比である解像度比を、前記撮像センサの前記解像度比よりも高くすること、
    を前記プロセッサに実行させる作動プログラム。
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