(57)【要約】【課題】単焦点レンズを用いて、実質的なズーム撮影を可能にする。【解決手段】レンズ１２と、画像センサー１４と、クロップ機能と、デジタルズーム機能と、モニター１６と、シャッターボタン２０と、ズーム操作が可能なスイッチ１８と、を備え、ズーム操作の領域に取得画素数の閾値を設けて、ズーム操作が閾値よりワイド側にあってはクロップ機能にて画素数を変化させて加工画像データとして取り出し、閾値よりテレ側にあってはクロップ機能にて画素数を変化させるとともに、デジタルズーム機能によって画素数を補完して、加工画像データとして取り出すようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと、
該レンズを通して得た被写体像を元画像データとして撮像可能な画像センサーと、
前記元画像データを段階的または連続的なクロップが可能なクロップ機能と、
該クロップ機能で得た画像データを元にデジタルズームさせるデジタルズーム機能と、
前記元画像データをそのまま、または前記元画像データを前記クロップ機能により一部切り出し、または前記元画像データを前記クロップ機能および前記デジタルズーム機能によりそれぞれ加工した加工画像データを表示可能なモニターまたはファインダーと、
前記レンズを通して得た元画像データまたは前記加工画像データを記憶させる記憶装置と、
前記元画像データあるいは前記加工画像データを前記記憶装置に取り込むシャッターボタンと、
前記デジタルズーム機能のズーム操作が可能なスイッチと、を備え、
前記ズーム操作に基づいて前記クロップ機能と前記デジタルズーム機能とを組み合わせて前記加工画像データを取り出すズーム操作が可能なデジタルカメラであって、
前記ズーム操作の領域に取得画素数もしくはズーム比の閾値を設けて、前記ズーム操作が前記閾値よりワイド側のズーム領域にあっては前記画像センサーから得た前記元画像データから前記クロップ機能にて切り出して前記加工画像データとして取り出し、前記ズーム操作が前記閾値よりテレ側のズーム領域にあっては前記元画像データから前記クロップ機能にて切り出すとともに、前記デジタルズーム機能によって画素数を補完して、前記加工画像データとして取り出すことで、単焦点レンズであっても実質的なズーム撮影を可能としたことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項２】
前記スイッチの操作により前記ワイド側と前記テレ側をシームレスに切替え可能とするとともに、前記閾値を任意に変化させられることを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
【請求項３】
前記閾値よりワイド側のズーム領域にあっては前記加工画像データを高画質のデータで前記記憶装置に取り込み、前記ズーム操作が前記閾値よりテレ側のズーム領域にあっては前記加工画像データを圧縮データとして前記記憶装置に取り込むことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のデジタルカメラ。
【請求項４】
前記シャッターボタンの半押し状態において、前記画像センサーの位置を前記レンズの光軸と直角方向にわずかに移動した状態で先行取得画像データを得て、前記シャッターを全押しした際に取得した画像データと前記先行取得画像データとで画素補完した加工画像データを得ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データを得るデジタルカメラであって、被写体の撮影範囲を任意に変化させる、いわゆるズーム撮影を行うことができるものでる。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のデジタルカメラとしては、光学ズームが可能なズームレンズを用いたものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、これらの改良案として、取得する画像データを最適化する提案も知られている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
しかしながら、上記のデジタルカメラはいずれもレンズの焦点距離を変化させることができる、いわゆるズームレンズを用いることを前提にしたものであり、レンズの明るさを表す解放Ｆ値（レンズの焦点距離／レンズの口径）が大きく、レンズの焦点距離が変化しない単焦点レンズに較べて暗いという問題があった。すなわち、レンズの解放Ｆ値が大きいと、主被写体を強調するために周辺をぼかす効果が出にくいという問題と、暗い撮影シーンにおける撮影で低速シャッターを使わざるを得ないため手ぶれが起きやすく、それを避けるために画像センサーを高感度にして撮影した場合には画像データにノイズが出やすいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−６６５０３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１４０２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、ズームレンズは開放Ｆ値が大きいため主被写体以外をぼかす効果が低く、暗いシーンにおける撮影で画像データの質に不満が残る点である。本発明の目的は、単焦点レンズの開放Ｆ値が小さい良さを生かして実質的にズーム撮影を可能にして質の高い画像データを得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
レンズと、該レンズを通して得た被写体像を元画像データとして撮像可能な画像センサーと、元画像データを段階的または連続的なクロップが可能なクロップ機能と、該クロップ機能で得た画像データを元にデジタルズームさせるデジタルズーム機能と、元画像データをそのまま、または元画像データをクロップ機能により一部切り出し、または元画像データをクロップ機能およびデジタルズーム機能によりそれぞれ加工した加工画像データを表示可能なモニターまたはファインダーと、レンズを通して得た元画像データまたは加工画像データを記憶させる記憶装置と、元画像データあるいは加工画像データを記憶装置に取り込むシャッターボタンと、デジタルズーム機能のズーム操作が可能なスイッチと、を備え、ズーム操作に基づいてクロップ機能とデジタルズーム機能とを組み合わせて加工画像データを取り出すズーム操作が可能なデジタルカメラであって、ズーム操作の領域に取得画素数もしくはズーム比の閾値を設けて、ズーム操作が閾値よりワイド側のズーム領域にあっては画像センサーから得た元画像データからクロップ機能にて切り出して加工画像データとして取り出し、ズーム操作が閾値よりテレ側のズーム領域にあっては元画像データからクロップ機能にて切り出すとともに、デジタルズーム機能によって画素数を補完して、加工画像データとして取り出すことで、単焦点レンズであっても実質的なズーム撮影を可能としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のデジタルカメラは、クロップ機能とデジタルズーム機能を併せて用いることで、単焦点レンズであっても実質的なズーム撮影が可能であり、レンズの明るさを生かして質の高い画像データを得ることが可能となるとともに、単焦点レンズが小さくて軽いので、小型軽量でズーム撮影が可能なデジタルカメラを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係るデジタルカメラの主要部を示したものである。（実施例１）
【図２】実施例１の加工画像データを示すイメージ図である。
【図３】実施例１の加工画像データを示す他のイメージ図である。
【図４】実施例１の加工画像データを示す他のイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係るデジタルカメラを、各実施例に基づき図とともに説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施例１に係るデジタルカメラの断面概要を示したものであり、カメラ１のボディ１０にはレンズ１２と画像センサー１４とモニター１６と、後述するズーム操作を行うリング状のスイッチ１８がレンズ１２の鏡胴１２ａの外周に、また後述のシャッターを操作するシャッターボタン２０と後述の閾値を変化させるダイヤル２２がボディ１０の上部に、それぞれ設けてある。ここで、レンズ１２の光軸中心１２ｂと画像センサー１４の中心１４ｂが一致するように配置されている。なお、スイッチ１８はレンズ１２の鏡胴１２ａの外周に限らず、シャッターボタン２０の周辺に設けたレバー状のものなどであってもよい。また、ダイヤル２２もレバー形状や押しボタン形式のスイッチなどであってもよい。
【００１２】
また、図示しないが、ボディ１０にはこの他に、カメラ１の全体の制御および各種演算を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）と呼ぶコンピューターが設けてあり、本発明の主要機能である後述のクロップ機能とデジタルズーム機能がこれに含まれる。
【００１３】
さらにボディ１０には、シャッター、バッテリー、記憶装置、ファインダーが、レンズ１２にはＡＦ機構や絞り機構が、ボディ１０またはレンズ１２のいずれかには手ぶれ補正機構等が、それぞれ必要に応じて備えられているが、これらの構成については周知であるので、図示と説明を省略する。
【００１４】
また、画像センサー１４とモニター１６、ファインダーに映る画像および記憶装置に送られる後述の加工画像データの被写体の範囲を、それぞれの撮像範囲という呼び方で説明する。ここで、ズームについて説明する。後述するように、本発明は焦点距離が変化しない単焦点のレンズ１２を用いても、あたかも焦点距離が変化するズームレンズを用いたような加工画像データを得るので、これによる加工画像データにおける撮像範囲の変化をズームと定義し、加工画像データで得られる撮像範囲が広い方をワイド側として、ズームすることで徐々に撮像範囲が狭くなる方をテレ側とし、最もワイド側にズームした状態をワイド端、最もテレ側にズームした状態をテレ端として説明する。そして、このワイド端とテレ端の間にＣＰＵのデータ処理上の閾値が設けてあるが、これについての詳細は後述する。
【００１５】
なお、モニター１６およびファインダーには、当該時点で出力し得る加工画像データまたは、撮影後に記憶装置に保存された加工画像データを映し出すことができる。
【００１６】
つづいて実施例１の作用について説明する。以下の説明の大部分は撮影者の操作に基づいて上記したＣＰＵの制御によって行われる。また、説明の便宜上レンズ１２の焦点距離を２４ｍｍ、開放Ｆ値を１．４として、画像センサー１４の撮像面１４ａの大きさを横３６ｍｍ、縦２４ｍｍの一般的にフルサイズと称される３５ｍｍカメラのサイズとし、最大撮像画素数を４８００万画素として説明する。したがって、画像センサー１４では常にレンズ１２の焦点距離２４ｍｍで４８００万画素の元画像データが得られる。
【００１７】
具体的には、レンズ１２を通った被写体像が画像センサー１４において元画像データに変換され、これをＣＰＵが取得する。ＣＰＵは後述の処理をしたうえで、モニター１６およびファインダーに図２に示すような画像を映し出し、必要に応じて加工画像データとして記憶装置に記録することができる。
【００１８】
つぎに、撮影者のズーム操作はスイッチ１８を鏡胴１２ａの外周に沿って回転させることで行う。そして、スイッチ１８を一方に回転させるとワイド側へ、他方へ回転させるとテレ側へズームするようになっている。
【００１９】
つづいて、実際の撮影についてズームのワイド端での撮影から説明する。このワイド端では、前述の図２のイメージ図のように焦点距離２４ｍｍ相当の元画像データの被写体１６ａを含む映像がモニターおよび必要に応じてファインダーに表示される。ここで撮影者がシャッターボタン２０を押すと、元画像データの画素数のまま加工画像データとして記憶装置に記録する。むろん、画素数は変えないもののＣＰＵで画像データに最適化処理を実施したうえで記録してもよい。
【００２０】
つぎに、撮影者がスイッチ１８を操作してワイド端からテレ側に向けてズームする場合は、ＣＰＵにてクロップ機能を用いてズームさせる。クロップ機能は元画像データから必要な範囲のみを切り出すもので、一般的な写真のトリミングと同様の機能である。したがって、スイッチ１８をテレ側に操作した場合は、あたかもズームレンズを操作したかのように撮像範囲が狭くなり、図３に示すようにモニター１６に映し出される被写体１６ａがクローズアップしてくる。むろん、前述のように元画像データの一部の範囲を切り出すので、加工画像データは元画像データより画素数が少なくなる。この元画像データからクロップ機能により一部の範囲を切り出した画像データを、加工画像データとする。
【００２１】
このクロップ機能は、段階的に撮像範囲を変化させてもいいし、無段階に変化させてもよい。そして、撮影者が狙った撮像範囲になり、スイッチ１８の操作をやめてシャッターボタン２０を押すと、その時点での撮像範囲の加工画像データが記憶装置に記録され、同時に撮影結果としての確認映像がモニター１６に映し出される。このように、クロップ機能のみを用いてズーム作用を行う範囲をクロップ域と呼ぶ。
【００２２】
つぎに、前述した閾値の説明をする。一例として図３に示した状態を閾値として、レンズ側撮像面１４ａにおける横１８ｍｍ、縦１２ｍｍの範囲における画像とすると、それぞれ横・縦ともレンズ側撮像面１４ａの大きさの１／２であるので、面積は１／４であり加工画像データは同じく４８００万画素の１／４で１２００万画素になる。この、元画像データの１／４の画素数、もしくはいわゆるズーム比「２」という値を閾値に設定したとして以下の説明を進める。
【００２３】
具体的には、この閾値からのテレ側へのズームはＣＰＵのデジタルズーム機能を用いて行う。すなわち、閾値よりテレ側へさらにズームする場合は、上記と同様にクロップ機能で切り出しを進めるとともに、それによってズームとともに減少する画素数をデジタルズーム機能で補完する。すなわち、図３の閾値の状態から図４に示すテレ側の画像データのように、被写体１６ａの顔１６ｂに向けた構図にクローズアップしても加工画像データの画素数が、閾値の１２００万画素から減らないようにする。むろん、ここでも単に画素を補完して画素数を維持するだけでなく、ＣＰＵの最適化処理でより質の高い加工画像データにすることも可能である。この元画像データからクロップ機能により一部の範囲を切り出し、さらにデジタルズーム機能を施した画像データをも、前記同様に加工画像データとする。
【００２４】
このように、閾値よりもテレ側のズームで、クロップ機能とデジタルズーム機能の両者を用いてズーム作用を行う範囲をデジタルズーム域と呼ぶ。閾値はＣＰＵに付属するソフトウエア上に設定するので、クロップ域とデジタルズーム域はシームレスに切り替えることができ、撮影者はクロップ域とデジタルズーム域を意識することなくズームさせることができる。そして、デジタルズーム域においても撮影者がスイッチ１８の操作をやめてシャッターボタン２０を押せば、その時点における撮像範囲の加工画像データが記憶装置に記録される。
【００２５】
このように、閾値を境にしてクロップ域とデジタルズーム域とを切り替えるが、この閾値は図３に例示した状態に限らず、撮影者の意志で任意に動かすことができる。すなわち、ダイヤル２２を操作して上記のように図３の状態の１２００万画素を閾値とすると以降のテレ側へのズームでの加工画像データは１２００万画素のまま推移するが、例えば閾値を２４００万画素に設定すると、ワイド端の４８００万画素から閾値の２４００万画素まではクロップ域としてズームとともに加工画像データの画素数が減るが、閾値以降のテレ側へのズームでは２４００万画素が維持される。むろん、閾値を１２００万画素よりも小さく設定することもできるし、逆に大きくして４８００画素にすることもできる。そして、これらのズーム撮影がレンズ１２の明るさといえる１．４の開放Ｆ値を維持して行われる。
【００２６】
なお、記憶装置に記憶させる加工画像データの記録形式であるが、クロップ域にあってはＲＡＷと呼ばれる高品位の記録形式で、デジタルズーム域にあってはＪＰＥＧと呼ばれる一般的な写真データの記録形式で行うことができる。
【００２７】
以上説明したように実施例１のデジタルカメラによれば、レンズ１２に開放Ｆ値が小さい単焦点レンズを用いて、ＣＰＵのソフトウエア上でズーム操作を行い、あらかじめ設定した閾値までのワイド側はクロップ機能により画素数を変化させながらズームし、閾値よりもテレ側はクロップ機能と併せてデジタルズーム機能の活用で加工画像データの画素数を維持したズーム操作を行う。
【００２８】
これにより、レンズ１２の開放Ｆ値が小さい良さを生かして、一般的なズームレンズでは実現不可能なレンズ１２の明るさのズーム撮影を行うことができるのが最大の特徴である。これにより、主被写体以外の背景を大きくぼかしてメリハリのある画像データを得ることや、暗いシーンでより速いシャッター速度で撮影するか、または画像センサーの感度を低く維持した撮影でノイズの少ない質の高い加工画像データを得ることができる。
【００２９】
上記に例示した閾値では、クロップ域においてズーム比が２倍のズームレンズと同じズームが可能であり、デジタルズーム域においても同様に２倍にしたのと同じ作用をさせると、クロップ域とデジタルズーム域を合わせてズーム比４倍に相当するズーム撮影を行うことができる。また、上記したようにクロップ域のズームにおいて１２００万画素まで減少する画素数は、デジタルズーム域において１２００万画素を維持する。この１２００万画素という数値は、一般にＡ４サイズ程度の紙に印刷する場合や、パーソナルコンピューター等のモニターに映し出すのに十分な値といえる。したがって、さらに少ない画素数しか必要でないなら、ズーム比をより大きくした撮影が可能になる。
【００３０】
また、一般的なズームレンズに較べて単焦点レンズは小さく軽いという特徴があり、レンズ１２を含めたカメラ１全体を軽量・コンパクトにするメリットがある。そして、撮影者のニーズに沿って閾値を任意に設定できるので、必要な画素数に合わせて自由な設定でズーム撮影ができるというメリットもある。
【００３１】
上記は、ボディ１０にレンズ１２が固定されていて、レンズ１２の交換ができないカメラ１であってもいいし、レンズ１２を交換できるボディ１０のカメラ１であってもよい。また、上記は単焦点レンズを用いる前提で説明したが、実際にはこれに限ることなくレンズ１２に一般的なズームレンズを用いて、その明るさ（開放Ｆ値）を維持してズームレンズのテレ側の撮影可能範囲を広げることもできる。そして、静止画撮影に限らず動画撮影に用いてもよいことは言うまでもない。
【００３２】
一般にデジタルズーム機能は、ズームレンズが装着されたコンパクトカメラなどに備えられ、ズームレンズによる光学ズームのテレ端を超えるズームを行う際に用いるが、デジタルズーム処理をすることによって画質が若干劣化する。しかし、本発明にあってはレンズ１２に単焦点レンズを用いると、ズームした場合に画像センサー中央部の映像のみを用いることになり元画像データの質が高いので、前述の閾値よりテレ側にあっても質の高い元画像データが生きて、前述のコンパクトカメラなどで用いられるデジタルズームとは一線を画した高画質の加工画像データが得られる。
【実施例２】
【００３３】
次に、本発明の実施例２のデジタルカメラにつき説明する。実施例２はデジタルカメラの構造概要は実施例１と異ならないので図示を省略して説明する。
【００３４】
実施例２の実施例１との違いは、撮影時にレンズ１２の光軸中心１２ｂに対して画像センサー１４を上下左右および斜めなどにわずかに動かすことができるようになっていることである。これは、手ぶれ補正機構をボディ１０側に設けて、これの機能を活用して画像センサー１４を動かしてもよい。図１では、光軸中心１２ｂと画像センサー１４の中心１４ｂが合致している状態を描いているが、後述のシャッターボタン２０を半押しした際には、画像センサー１４の中心１４ｂが光軸中心１２ｂに対して直角方向にわずかにずれるように移動して画像データを取得する。また、機械的に作用するシャッター以外に、ＣＰＵで制御する周知の電子シャッター機能を備えているが、図示は省略する。その他の構成は実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００３５】
続いて、実施例２の作用であるが、基本的には実施例１と同様であるので、上記したレンズ１２の光軸中心１２ｂに対して直角方向に画像センサー１４を上下左右あるいは斜めにわずかに動かすことを中心に説明する。
【００３６】
デジタルカメラで撮影する場合、一般にまずシャッターボタン２０を半押しして、ＡＦ機能によるピント調節や、適正露出算出のための測光などを行うが、このシャッターボタン２０を半押しした状態で電子シャッターを作動させた画像データの先行取得を行い、実際に撮影者がシャッターボタン２０を全押しした段階で得た画像データと前記先行取得した画像データをＣＰＵで合成処理して、特にデジタルズーム域での画素補完を行う。
【００３７】
この画像データを先行取得する際に、前記したように画像センサー１４をレンズ１２の光軸中心１２ｂに対して直角方向に上下左右斜めなどにわずかに移動して、複数の画像データを先行取得しておき、撮影者がシャッターボタン２０を全押しした際の直前の先行取得画像データを複数活用して、デジタルズーム域での画素補完を行う。
【００３８】
これにより、実施例１で説明したデジタルズーム域での画素補完のレベルをより高めることで、加工画像データの質を高くすることができる。むろん、先行して取得する画像データの数が多いほうが、より有効な画素補完を行うことができるので、ＣＰＵや記憶装置の能力を高めることが肝要である。
【００３９】
以上説明したように、本発明の各実施例に係るデジタルカメラは、クロップ機能とデジタルズーム機能の両者を活用することで、レンズ１２が単焦点レンズであっても実質的なズーム作用を行うことができるのが最大のメリットであり、一般的なズームレンズではあり得ない明るさのレンズでズーム撮影を行うことができる。
【００４０】
また、単焦点レンズは小さく、軽く、製造コストが安い特徴があり、レンズ１２と合わせて小型軽量なズーム機能のついたデジタルカメラを低コストで得られるというメリットも有する。
【００４１】
上記は、いわゆるフルサイズと言われる縦２４ｍｍ、横３６ｍｍの画像センサーで説明したが、これに限らずコンパクトデジタルカメラに応用してもいいし、携帯電話などに付属するデジタルカメラに用いてもよい。
【００４２】
上記の説明では、クロップ域においてズーム操作とともに画素数が変化するように説明したが、ワイド端から閾値の画素数に合わせるように加工画像データの画素数を減少させるデジタル処理を行ってもよい。
【００４３】
本発明のデジタルカメラは、当業者の一般的な知識に基づいて、上記した構成や形状にとらわれることなく、年々進歩するＣＰＵの性能やソフトウエア技術を生かして用途に応じた改良や工夫をこらした態様で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のデジタルカメラは、特に携帯性を要求される小型軽量なズーム機能つきのデジタルカメラとして用いることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１    カメラ
１０  ボディ
１２  レンズ
１４  画像センサー
１６  モニター
１８  スイッチ
２０  シャッターボタン
２２  ダイヤル
【図１】
2020048191.tif 000003
【図２】
2020048191.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020048191.tif 000006