(57)【要約】【課題】  要求される解像度を満足させる撮影条件を迅速かつ的確に設定し、撮影する。【解決手段】  ３次元解像度αを定義し、撮影光学系の画角と撮影画素数の組み合わせを３次元解像度変換図で表す。そして、画角あるいは撮影画素数が一定条件の時、要求される平面上解像度を満足させる画角あるいは撮影画素数を３次元解像度換算図から設定する。設定された値に基づいて、ズームレンズが駆動され、あるいは間引き処理が実行される。【選択図】  図２
2006074146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画角を可変可能な撮影光学系と、
前記撮影光学系の画角を設定する画角設定手段と、
撮像素子と、
前記撮像素子の画素数に基づいて、被写体像を構成する撮影画素の数を変換可能な画素数変更手段と、
前記撮影光学系の画角および撮影画素数と３次元解像度との対応関係を表す３次元解像度換算図に基づき、被写体に応じて要求される平面上解像度を満足させる前記撮影光学系の画角および撮影画素数の組み合わせを設定する撮影条件設定手段と、
設定された画角および撮影画素数の組み合わせに基づいて、前記画角設定手段および前記画素数変更手段のうち少なくともいずれか一方を制御する撮影制御手段とを備え、
３次元解像度が、被写体までの距離と前記平面上解像度との積であることを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記撮影条件設定手段が、前記撮影光学系の画角を一定に定めた状態で前記平面上解像度に応じた撮影画素数を設定し、
前記撮影制御手段が、設定された撮影画素数に基づいて被写体像を構成するように前記画素数調整手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記撮影条件設定手段が、前記撮影画素数を一定に定めた状態で前記平面上解像度に応じた撮影光学系の画角を設定し、
前記撮影制御手段が、設定された前記撮影光学系の画角になるように前記画角設定手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記撮像素子から読み出される被写体像に応じた画像信号に基づいて、画像データを外部機器へ出力する信号処理手段をさらに有し、
前記撮影条件設定手段が、前記平面上解像度を満足するように、撮影画素数をより少ない画素数に設定することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項５】
前記被写体までの距離を調整可能な移動手段をさらに有し、
前記撮影条件設定手段が、被写体に応じて要求される平面上解像度および前記３次元解像度換算図に基づき、撮影光学系の画角および撮影画素数を一定に定めた状態で前記被写体までの距離を設定し、
前記撮影制御手段が、設定された被写体までの距離になるように前記移動手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項６】
前記撮影光学系がズームレンズであることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項７】
前記画素数調整手段が、間引き処理によって撮影画素数を変更することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項８】
画角を可変可能な撮影光学系の画角を設定する画角設定手段と、
撮像素子の画素数に基づいて、被写体像を構成する撮影画素の数を変換可能な画素数変更手段と、
前記撮影光学系の画角および撮影画素数と３次元解像度との対応関係を表す３次元解像度換算図に基づき、被写体に応じて要求される平面上解像度を満足させる前記撮影光学系の画角および撮影画素数の組み合わせを設定する撮影条件設定手段と、
設定された画角および撮影画素数の組み合わせに基づいて、前記画角設定手段および前記画素数変更手段のうち少なくともいずれか一方を制御する撮影制御手段とを機能させるプログラムであって、
３次元解像度が、被写体までの距離と前記平面上解像度との積であることを特徴とするプログラム。
【請求項９】
プログラムを格納した記録媒体であって、
画角を可変可能な撮影光学系の画角を設定する画角設定手段と、
撮像素子の画素数に基づいて、被写体像を構成する撮影画素の数を変換可能な画素数変更手段と、
前記撮影光学系の画角および撮影画素数と３次元解像度との対応関係を表す３次元解像度換算図に基づき、被写体に応じて要求される平面上解像度を満足させる前記撮影光学系の画角および撮影画素数の組み合わせを設定する撮影条件設定手段と、
設定された画角および撮影画素数の組み合わせに基づいて、前記画角設定手段および前記画素数変更手段のうち少なくともいずれか一方を制御する撮影制御手段とを機能させるプログラムを格納し、
３次元解像度が、被写体までの距離と前記平面上解像度との積であることを特徴とする記録媒体。
【請求項１０】
撮影光学系の画角および撮影画素数と３次元解像度との対応関係を表す３次元解像度換算図に基づき、前記撮影光学系の画角、撮影画素数、被写体までの距離、および平面上解像度のうち少なくともいずれか一つを設定可能な撮影条件演算装置であって、
３次元解像度が、被写体までの距離と前記平面上解像度との積であることを特徴とする撮影条件演算装置。
【請求項１１】
前記撮影画素数、被写体までの距離が一定の条件において、要求される平面上解像度を満足するように、前記撮影光学系の画角を前記３次元解像度変換図から設定することを特徴とする請求項１０に記載の撮影条件演算装置。
【請求項１２】
前記撮影光学系の画角、被写体までの距離が一定の条件において、要求される平面上解像度を満足するように、前記撮影画素数を前記３次元解像度変換図から設定することを特徴とする請求項１０に記載の撮影条件演算装置。
【請求項１３】
被写体までの距離が一定の条件において、要求される平面上解像度を満足するように、前記撮影光学系の画角、撮影画素数の組み合わせを前記３次元解像度変換図から設定することを特徴とする請求項１０に記載の撮影条件演算装置。
【請求項１４】
前記撮影光学系の画角、前記撮影画素数が一定の条件において、要求される平面上解像度を満足するように、前記被写体までの距離を前記３次元解像度変換図から設定することを特徴とする請求項１０に記載の撮影条件演算装置。
【請求項１５】
前記撮影光学系の画角、撮影画素数、被写体までの距離が一定の条件において、平面上の解像度を前記３次元解像度変換図から設定することを特徴とする請求項１０に記載の撮影条件演算装置。
【請求項１６】
被写体までの距離と被写体に応じて要求される平面上解像度との積である３次元解像度を定め、
撮影光学系の画角および撮影画素数との組み合わせと、前記３次元解像度との対応関係を表す３次元解像度換算図を作成し、
前記３次元解像度換算図に基づき、前記撮影光学系の画角、撮影画素数、被写体までの距離、および平面上解像度のうち少なくともいずれか一つを設定することを特徴とする撮影条件設定方法。
【請求項１７】
前記撮影画素数、被写体までの距離が一定の条件において、要求される平面上解像度を満足するように、前記撮影光学系の画角を前記３次元解像度変換図から設定することを特徴とする請求項１６に記載の撮影条件設定方法。
【請求項１８】
前記撮影光学系の画角、被写体までの距離が一定の条件において、要求される平面上解像度を満足するように、前記撮影画素数を前記３次元解像度変換図から設定することを特徴とする請求項１６に記載の撮影条件設定方法。
【請求項１９】
被写体までの距離が一定の条件において、要求される平面上解像度を満足するように、前記撮影光学系の画角、撮影画素数の組み合わせを前記３次元解像度変換図から設定することを特徴とする請求項１６に記載の撮影条件設定方法。
【請求項２０】
前記撮影光学系の画角、前記撮影画素数が一定の条件において、要求される平面上解像度を満足するように、前記被写体までの距離を前記３次元解像度変換図から設定することを特徴とする請求項１６に記載の撮影条件設定方法。
【請求項２１】
前記撮影光学系の画角、撮影画素数、被写体までの距離が一定の条件において、平面上の解像度を前記３次元解像度変換図から設定することを特徴とする請求項１６に記載の撮影条件設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子を使用して被写体を撮影する撮影装置に関し、特に、解像力に基づいて撮影条件を設定可能な撮影装置、撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体を撮影する場合、被写体像に要求される解像度は、対象となる被写体によって異なる。例えば、虹彩自動認識装置や二次元バーコード識別装置の場合、虹彩や二次元バーコードの像を高解像度で得る必要があるため、ワイド用（広視野用）撮影光学系とズーム用（狭視野用）撮影光学系とがあらかじめ用意される。そこでは、最初にワイド用撮影光学系によって被写体全体が捉えられ、その後ズーム用光学系によって高解像度を要求される被写体部分が捉えられる（特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特表２００２−５１４０９８号公報
【特許文献２】特表平１０−５０５１８０号公報
【特許文献３】特許第３４３６２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記文献では、ワイド用撮影光学系、ズーム用撮影光学系はともに固定倍率で使用されており、あるいは倍率可変の場合でも、像倍率を変化させながら必要な解像度をもつ画像を得ている。このとき、フィードバック制御によって画角等の撮影条件を調整しており、被写体像の解像度に影響を与える様々な因子、すなわち被写体までの距離、カメラの撮影光学系の画角、撮像素子の画素数等の相互関係を十分認識せず、手探り的な（ヒューリスティックな）仕方で撮影条件が設定される。そのため、その被写体にとって必要な解像度をもつ画像を得ることができるように、撮影条件を迅速かつ的確に得ることができない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明では、解像度を考慮した撮影条件を論理的に演算設定し、一義的に（フィードフォワード制御的に）撮影動作を制御可能にする新たな撮影条件設定方法が提供され、またその撮影条件設定方法を適用した撮影条件演算装置および撮影装置が提供される。
【０００５】
本発明の撮影条件設定方法では、まず、被写体までの距離（撮影距離）と、被写体に応じて要求される平面上解像度との積である３次元解像度が定義される。３次元解像度は、被写体像の解像度に影響を与える撮影条件、すなわちワイド、ナロー用カメラによって異なる撮影光学系の画角と、撮影時に記録される被写体像を構成する画素数（以下では、撮影画素数という）とを一義的に設定可能にする数値である。撮影光学系の画角は、撮影光学系から被写体までの距離を被写体位置の左右変動に関らず一定にすることを考慮して、ラジアン（ｒａｄ）で表すのがよい。この場合、ｆ−θレンズを用いられる。しかしながら、一般的に使用するカメラに適応させるため、画角を水平画角（°）で表してもよい。平面上解像度は、例えばｄｐｉ（dot per inch）によって表される。
【０００６】
要求される平面上解像度は、撮影対象となる被写体によって異なる。定義された３次元解像度に基づき、撮影光学系の画角および被写体像を構成する撮影画素数との組み合わせと、３次元解像度との対応関係を表す３次元解像度換算図が作成される。３次元解像度変換図では、撮影光学系の画角と撮影画素数との組み合わせがプロットされている。要求される解像度を満足させる撮影光学系の画角と撮影画素数との組み合わせは無数に存在するが、３次元解像度によってこの組み合わせが図示化される。人間の視感覚が対数的な傾向にあることを考慮し、撮影光学系の画角および撮影画素数とを２を底とする対数によって表した場合、その組み合わせのプロットの軌跡は、所定の値をもつ３次元解像度のラインとなって表される。解像度の値に応じて複数の３次元解像度のラインが規定され、各ライン上に沿って撮影光学系の画角および撮影画素数の組み合わせが１対１で対応している。このような３次元解像度換算図に基づき、撮影光学系の画角、撮影画素数、被写体までの距離および平面上解像度のうち少なくともいずれか一つを設定する。
【０００７】
例えば、撮影光学系の画角、被写体までの距離が一定の条件において、要求される平面上解像度を満足するように、撮影画素数を３次元解像度変換図から設定する。あるいは、撮影画素数、被写体までの距離が一定の条件において、要求される平面上解像度を満足するように、撮影光学系の画角を３次元解像度変換図から設定してもよい。さらには、被写体までの距離が一定の条件において、要求される平面上解像度を満足するように、撮影光学系の画角、撮影画素数の組み合わせを３次元解像度変換図から設定してもよい。あるいは、撮影光学系の画角、撮影画素数、被写体までの距離が一定の条件下である場合、平面上解像度を３次元解像度換算図から設定し、被写体対象を変更するようにしてもよい。
【０００８】
このような３次元解像度を定義して３次元解像度換算図を規定することにより、適切な撮影条件が一義的に求められる。そして、求められた撮影条件に基づいて撮影動作を行うことにより、必要な解像度をもつ被写体像が撮影、記録される。
【０００９】
そして本発明の撮影条件演算装置は、撮影光学系の画角および撮影画素数と３次元解像度との対応関係を表す３次元解像度換算図に基づき、撮影光学系の画角、撮影画素数、被写体までの距離、および平面上解像度のうち少なくともいずれか一つを設定することを特徴とする。撮影条件演算装置は、上述したように画角および撮影画素数の組み合わせ、被写体までの距離、平面上解像度を適宜設定可能である。
【００１０】
本発明の撮影装置は、画角を可変可能な撮影光学系と、撮影光学系の画角を設定する画角設定手段と、撮像素子と、撮像素子の画素数に基づいて、被写体像を構成する撮影画素の数を変換可能な画素数変更手段とを備えた撮影装置である。例えば撮影光学系はズームレンズによって構成され、画角が調整される。あるいは、画素数変更手段は、間引き処理によって画素数を変更する。そして撮影装置は、撮影光学系の画角および撮影画素数と３次元解像度との対応関係を表す３次元解像度換算図に基づき、被写体に応じて要求される平面上解像度を満足させる撮影光学系の画角および撮影画素数の組み合わせを設定する撮影条件設定手段と、設定された画角および撮影画素数の組み合わせに基づいて、画角設定手段および画素数変更手段のうち少なくともいずれか一方を制御する撮影制御手段とを備える。
【００１１】
例えば、撮影条件設定手段は、撮影光学系の画角を一定に定めた状態で平面上解像度に応じた撮影画素数を設定し、撮影制御手段は、設定された撮影画素数に基づいて被写体像を構成するように画素数調整手段を制御する。あるいは、撮影条件設定手段が、撮影画素数を一定に定めた状態で平面上解像度に応じた撮影光学系の画角を設定し、撮影制御手段が、設定された撮影光学系の画角になるように画角設定手段を制御してもよい。
【００１２】
また、撮像素子から読み出される被写体像に応じた画像信号に基づいて、画像データを外部機器へ出力する信号処理手段が設けられている場合、画像データの転送処理を迅速に行うため、撮影条件設定手段が、平面上解像度を満足する範囲内において、撮影光学系の画角をより狭い画角に設定し、撮影画素数をより少ない画素数に設定すればよい。
【００１３】
被写体までの距離を調整可能な移動手段を設けた場合、撮影条件設定手段が、被写体に応じて要求される平面上解像度および３次元解像度換算図に基づき、撮影光学系の画角および撮影画素数を一定に定めた状態で被写体までの距離を設定し、撮影制御手段が、設定された被写体までの距離になるように移動手段を制御してもよい。
【００１４】
本発明の撮影条件設定用のプログラムは、画角を可変可能な撮影光学系の画角を設定する画角設定手段と、撮像素子の画素数に基づいて、被写体像を構成する撮影画素の数を変換可能な画素数変更手段と、撮影光学系の画角および撮影画素数と３次元解像度との対応関係を表す３次元解像度換算図に基づき、被写体に応じて要求される平面上解像度を満足させる撮影光学系の画角および撮影画素数の組み合わせを設定する撮影条件設定手段と、設定された画角および撮影画素数の組み合わせに基づいて、画角設定手段および画素数変更手段のうち少なくともいずれか一方を制御する撮影制御手段とを機能させる。
【００１５】
本発明のプログラムを格納した記録媒体は、画角を可変可能な撮影光学系の画角を設定する画角設定手段と、撮像素子の画素数に基づいて、被写体像を構成する撮影画素の数を変換可能な画素数変更手段と、撮影光学系の画角および撮影画素数と３次元解像度との対応関係を表す３次元解像度換算図に基づき、被写体に応じて要求される平面上解像度を満足させる撮影光学系の画角および撮影画素数の組み合わせを設定する撮影条件設定手段と、設定された画角および撮影画素数の組み合わせに基づいて、画角設定手段および画素数変更手段のうち少なくともいずれか一方を制御する撮影制御手段とを機能させるプログラムを格納することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、要求される解像度を満足させる撮影条件を迅速かつ的確に設定し、撮影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。
【００１８】
図１は、デジタルカメラのブロック図である。
【００１９】
デジタルカメラ１０は、所定の解像度をもつ被写体像を撮影可能なカメラであり、画像データ転送のためコンピュータシステム６０に接続されている。ＣＰＵを含むシステムコントロール回路２０はデジタルカメラ１０の動作を制御し、システムコントロール回路２０内のＲＯＭ（図示せず）には、カメラの撮影動作等、カメラの制御に関するプログラムがあらかじめ書き込まれている。カメラ１０の上面には、電源をＯＮ／ＯＦＦ設定するメインボタン、レリーズボタン、モードダイヤルボタン（いずれも図示せず）が設けられており、メインスイッチ１１、レリーズ半押しスイッチ１３Ａ、レリーズ全押スイッチ１３Ｂなどがシステムコントロール回路２０に接続されている。
【００２０】
モードダイヤルボタンに対する操作によって撮影モードが設定されている場合、撮影する被写体をＬＣＤ３０に動画像として表示するための信号処理が施される。ズームレンズ１２Ａを含む撮影光学系１２によって被写体像がＣＣＤ１６の受光面に形成されると、被写体像に応じたアナログ画像信号がＣＣＤ１６において発生する。ＣＣＤ１６はＣＣＤ駆動回路１７によって駆動されており、画像信号は駆動用クロックパルス信号に基づいてＣＣＤ１６から読み出され、初期回路１８へ送られる。初期回路１８では画像信号が増幅処理等される。そしてＡ／Ｄ変換器２２では、アナログの画像信号がデジタルの画像信号に変換され、画像処理回路２４に送られる。
【００２１】
画像処理回路２４では、ホワイトバランス、ガンマ補正処理などの様々な信号処理がデジタル画像信号に対して施される。処理された画像信号は、一度フレームメモリ（図示せず）に格納された後、ＬＣＤドライバ２８へ送られる。ＬＣＤドライバ２８では、送られてきた画像信号に基づき液晶表示部であるＬＣＤ３０を駆動する。これにより、被写体像がＬＣＤ３０に動画像として表示される。
【００２２】
被写体を撮影するためにレリーズボタンが半押しされると、レリーズ半押しスイッチ１３ＡがＯＮ状態となって半押し操作が検出され、カメラ前面に設けられた露出検出器３２において被写体の明るさ、被写体との距離などが検出される。レリーズボタンがさらに全押しされると、レリーズ全押スイッチ１３ＢがＯＮ状態となって全押し操作が検出される。そして、焦点調整のために撮影光学系１２内のフォーカシングレンズ（図示せず）がレンズ駆動回路３４によって駆動されるとともに、システムコントロール回路２０から出力される制御信号に基いて、シャッタ１５が所定の開度で所定期間だけ開く。レンズ駆動回路３４、シャッタ１５は、露出制御回路３６によって制御されている。
【００２３】
被写体像に応じた画像信号がＣＣＤ１６から読み出されると、初期回路１８、Ａ／Ｄ変換器２２、画像処理回路２４において画像信号が処理される。そして、デジタル画像信号はシステムコントロール回路２０を介して圧縮された状態でメモリカード（図示せず）に記憶されるとともに、インターフェイス回路２６を介してコンピュータシステム６０へ送信される。コンピュータシステム６０では、送られてきた画像信号に対して様々な画像処理が施される。
【００２４】
カメラ１０の上面には、自動撮影条件設定ボタン（図示せず）が設けられており、撮影条件設定ボタンがＯＮ状態になると、被写体に必要とされる解像度を選択設定するために選択スイッチ４０が操作される。撮影条件メモリ４２には、撮影光学系１２の画角および被写体像を構成する画素の数（以下、撮影画素数という）を定めるための３次元解像度換算図がデータとして格納されており、必要に応じて読み出される。焦点距離検出機３３では焦点距離が検出され、撮影光学系１２の画角がシステムコントロール回路２０において検出される。
【００２５】
システムコントロール回路２０は、被写体像の解像度と被写体までの距離に基づき、撮影光学系１２の画角および撮影画素数をプログラム線図に基づいて定め、レンズ駆動回路３４およびＣＣＤ駆動回路１７へ制御信号を出力する。撮影モードに設定された状態でレリーズボタンが半押しされると、レンズ駆動回路３４では、定められた画角となるように撮影光学系１２のズームレンズを駆動する駆動機構（図示せず）へ駆動信号が出力される。
【００２６】
ＣＣＤ１６は８００万画素によって構成されており、間引き処理によって５０万画素（約８００×６００）、１００万画素、２００万画素、４００万画素による撮影が可能である。レリーズボタンが全押しされると、ＣＣＤ駆動回路１７は、システムコントロール回路２０からの制御信号に基づいて、被写体像を構成する画素群に応じた画素信号を読み出すように、駆動信号を出力する。すなわち、画素信号の読み出し制御によってダウンサンプリング処理が実行される。
【００２７】
図２は、３次元解像度換算図である。図３は、被写体に要求される解像度を示した図である。図４は、画角と被写体までの距離との関係を示した図である。図２〜図４を用いて、プログラム線図として利用可能な３解像度換算図について説明する。なお、撮影によって得られる被写体像の解像度を以下ではｄｐｉ（dot per inch≒２５．４ドット／ｍｍ）で表す。
【００２８】
図３に示すように、撮影により得られる被写体像に対して要求される平面上解像度は、被写体によって異なる。例えば車の形状、車種を判別する場合、解像度としては２ｄｐｉが要求され、それ以上の解像度によって車を撮影する必要がない。一方、ナンバープレートの場合、数字を識別するためには４ｄｐｉの解像度が要求される。さらに人間の顔の認識では８ｄｐｉ、文字認識の場合には１６ｄｐｉの解像度が要求される。
【００２９】
図２に示された解像度換算図は、縦軸に撮影画素数、横軸に撮影光学系１２の画角を定め、それぞれ２を底とする対数により表される値をプロットしたグラフを表す。撮影光学系の画角は水平画角によって表されており、６０度の水平画角を基準にした場合、基準画角の略２倍、４倍、８倍、１／２倍、１／４倍、１／８倍の画角を設定可能である。ここでは、基準画角を２倍および１／２倍ずつ変化させていった場合の対数値を画角値Ａｖ（ここでは１〜６）として定義する。
【００３０】
水平画角をラジアンで表すと、水平画角に応じて描かれる円弧状に沿って被写体が存在する場合、被写体までの距離γが一定になる。このように距離γ一定が満たされることにより、３次元解像度αのライン群が表示可能であり、３次元解像度α＝１０を基準としたときに倍数の値で表されるように一定間隔の斜線群として表現される（図２参照）。ただし、ここではｆ−θレンズを適用しないカメラであること、および被写体までの距離γに比べて被写体幅は非常に小さく撮影条件を設定可能なことが多いことから、ここでは各ラジアンの値に対応する水平画角を用いて３次元解像度換算図を作成している。基準水平画角６０度は略１ｒａｄに一致する。
【００３１】
一方、撮影画素数は５０万画素を基準にした場合、基準の撮影画素数の２倍、４倍、８倍、１／２倍、１／４倍、１／８倍の画素数が設定可能である。ここでは、基準の撮影画素数を２倍ずつ変化させていった場合の対数値を撮影画素値Ｐｖ（ここでは１〜５）として定義する。撮影画素値Ｐｖおよび画角値Ａｖはともに整数で表され、撮影画素値Ｐｖが０、１、２、３・・・と変化するごとに画素数は２倍に変化し、画角値Ａｖが０、１、２、３、・・・と変化するごとに画角が２倍に変化する。このような対数の値をとるのは、視感覚が対数的な傾向にあることに基づく。
【００３２】
本実施形態では、被写体までの距離と、平面上解像度とに基づいて、３次元解像度α（ｄｐｉ・ｍ）を以下の式で定義する。ただし、ｒは被写体までの距離（ｍ）を表し、βは被写体に応じて設定される解像度（ｄｐｉ）を表す。
α＝β×γ                                                        （１）
３次元解像度αの値は、被写体までの距離γがあらかじめ定められている場合、撮影対象となる被写体に要求される解像度βによって変わる。また、撮影対象があらかじめ定められることによって解像度βが決められている場合、被写体までの距離γに応じて３次元解像度αの値は変化する。
【００３３】
撮影によって得られる被写体像の解像度は、撮影時の被写体像を構成する画素数、撮影光学系１２の画角、および被写体までの距離γに従う。撮影画素数が多いほど解像度が高くなり、画角が狭いほど解像度が高くなる。また、被写体までの距離γが短いほど解像度が向上する。
【００３４】
被写体までの距離γが明らかであって、撮影対象とする被写体に必要な平面解像度βが明らかである場合、その要求される平面上解像度βに従い、撮影光学系１２の画角および撮影画素数が定める必要がある。本実施形態では、要求される解像度βと被写体までの距離γに従って設定される画角および撮影画素数を、解像度βと距離γとの積である３次元解像度αを用いたプログラム線図によって求めている。
【００３５】
図２に示すように、３次元解像度換算図では、撮影画素数および画角との組み合わせを３次元解像度αの値に１対１対応させている。プロットを斜め方向にラインを延ばした場合、そのライン上の３次元解像度αの値は一定である。すなわち、対数値をとることにより、同一の３次元解像度αを満足させる画角および撮影画素数の組み合わせをリニアな関係で表されている。この３次元解像度αのラインに従って画角および撮影画素数の組み合わせであれば、要求される解像度βをもつ被写体像が得られる。
【００３６】
例えば、被写体までの距離γが１０ｍであって、撮影画素数が５０万画素（画素値Ｐｖ＝１）、水平画角が６０度（画角値Ａｖ＝４）である場合、３次元解像度α＝２０と定められる。このとき、（１）式より、解像度２ｄｐｉをもつ被写体像を得ることができる。３次元解像度α＝２０のライン上にあれば、複数の撮影画素数と画角の組み合わせによって解像度２ｄｐｉをもつ被写体像を得ることができる。
【００３７】
一方、被写体までの距離が定められた状態で、要求される解像度があらかじめ定められている場合、図２の３次元解像度換算図を用いて画角および撮影画素数を設定することが可能である。例えば、被写体までの距離γが１０ｍであって、被写体像に要求される解像度βが４ｄｐｉの場合、図３の３次元解像度α＝４０のライン上にある画素数と画角の組み合わせによって撮影する必要がある。
【００３８】
本実施形態では、画角あるいは撮影画素数のいずれか一方を変化させ、要求される解像度βをもつ被写体像が得られるように撮影条件が設定される。例えば、撮影画素数が５０万画素に設定されている場合、要求される解像度βが４ｄｐｉである時には水平画角３０度の画角値Ａｖ＝３に設定される。一方、水平画角が６０度に設定されている場合、撮影画素数が２００万画素の画素値Ｐｖ＝３に設定される。
【００３９】
図５は、システムコントロール回路２０によって実行される撮影動作を示したフローチャートである。ただし、被写体までの距離γは１０ｍに設定された状態での撮影動作について説明する。レリーズボタンが半押しされると、撮影動作処理が実行開始される。
【００４０】
ステップＳ１０１では、撮影画素数優先モードが設定されているか否かが判断される。本実施形態では、モードダイヤルボタンの操作によって画角を一定に設定して撮影画素数を調整する画角優先モードと、撮影画素数を一定にして画角を設定する撮影画素数優先モードのいずれかが選択される。
【００４１】
ステップＳ１０１において撮影画素数優先モードが設定されていると判断された場合、ステップＳ１０２へ進み、ユーザによって設定された被写体に要求される解像度βおよび撮影画素数が検出される。撮影画素数は、ダイヤルモードボタンおよび選択ボタンに対する操作によってあらかじめ設定されている。
【００４２】
ステップＳ１０３では、図２の３次元解像度換算図に基づき、画角が設定される。例えば、撮影画素数が５０万画素（Ｐｖ＝１）、解像度βがナンバープレート撮影のため４ｄｐｉに設定されている場合、画角は３０度（Ａｖ＝３）に設定される。そしてステップＳ１０４では、設定された画角に基づいて、ズームレンズ１２Ａが駆動される。
【００４３】
ステップＳ１０５では、被写体の明るさに基づいてシャッタスピード、絞り値等の露出値が設定される。また、ステップＳ１０６では、被写体像を合焦させるためフォーカシングレンズが駆動される。そしてステップＳ１０７では、レリーズボタンが全押しされたか否かが判断される。レリーズボタンが全押しされたと判断されるとステップＳ１０８へ進み、撮影動作処理が実行される。このとき、あらかじめ設定された撮影画素数に従ってＣＣＤ１６が駆動され、画素の間引き処理が実行される。
【００４４】
一方、ステップＳ１０１において画角優先モードが設定されていると判断された場合、ステップＳ１０９へ進み、解像度βおよび撮影光学系１２の画角が検出される。そしてステップＳ１１０では、図２の解像度換算図に基づき、画角が設定される。例えば、水平画角が６０度（Ａｖ＝４）であって、解像度βがナンバープレート撮影のため４ｄｐｉに設定されている場合、撮影画素数は２００万画素（Ｐｖ＝３）に設定される。
【００４５】
ステップＳ１１１〜Ｓ１１４の実行は、ステップＳ１０５〜Ｓ１０８の実行と同じである。すなわち、絞り値、シャッタスピードが設定され、合焦動作が実行される。そしてレリーズボタンが全押しされると、撮影動作が実行される。このとき、ステップＳ１１０において設定されて撮影画素数に基づいてＣＣＤ１６が駆動され、画素の間引き処理が実行される。
【００４６】
以上のように本実施形態によれば、３次元解像度αが（１）式により定義され、撮影光学系１２の画角と撮影画素数の組み合わせが３次元解像度変換図で表される。そして、画角あるいは撮影画素数が一定条件の時に、要求される平面上解像度βを満足させる画角あるいは撮影画素数が３次元解像度換算図から設定される。設定された値に基づいて、ズームレンズ１２Ａが駆動され、あるいは間引き処理が実行される。また、３次元解像度αを利用することにより、ズームレンズの画角を変化させてＣＣＤの画素数を低減させることが可能となる。
【００４７】
撮影画素数および撮影光学系１２の画角両方を設定するように構成してもよい。また、３次元解像度α、撮影画素数、撮影光学系１２の画角、平面上解像度β、被写体までの距離γの値は、図２、図３に示された値に限定されず、他の値、オーダ等で表現してもよい。撮影光学系の画角をラジアンで表す場合、ｆ−θレンズを適用して撮影すればよい。
【００４８】
３次元解像度変換図では、２以外の底をもつ対数、２を底とする対数によって撮影画素数および画角を表し、３次元解像度変換図を作成してもよい。
【００４９】
間引き処理に関しては、画素信号をすべて読み出した後に間引き処理を構成するようにしてもよい。また、ズームレンズ以外の構成で撮影光学系の画角を設定してもよく、例えば、複数の焦点距離をもつ撮影光学系を用意して選択的に設置するように構成してもよい。
【００５０】
短焦点の撮影光学系を適用し、撮影画素数のみを変化させてもよい。あるいは、撮影画素数を一定にし、画角のみを変化させてもよい。
【００５１】
次に、図６、図７を用いて、第２の実施形態であるカメラについて説明する。第２の実施形態では、最低必要な解像度を満足するように被写体像をズーム撮影し、画素数を減少させて画像データを転送する。それ以外の構成については、第１の実施形態と同じである。
【００５２】
図６は、第２の実施形態における撮影動作を示したフローチャートである。ここでの被写体までの距離γは１０ｍに定められている。図７は、３次元解像度変換図である。
【００５３】
ステップＳ２０１では、被写体に応じて定められる解像度βが検出される。そしてステップＳ２０２では、画角および撮影画素数が設定される。このとき、解像度βを満足しながら転送される画像データのデータ量が減少するように、画角および撮影画素数が設定される。例えば、要求される解像度βが２ｄｐｉであり、３次元解像度α＝２０のライン上にある画角および撮影画素数の組み合わせであれば解像度２ｄｐｉの被写体像を得ることができる。しかしながら、要求される解像度が１ｄｐｉである場合、撮影画素数を５０万画素にしても平面解像度の要求は満足される。５０万画素の場合、画素数２００万画素に比べてデータ転送量は１／４に減少する。したがって、水平画角１２０度（画角値Ａｖ＝５）、撮影画素数５０万画素（画素値Ｐｖ＝１）が設定される。あるいは、必要となる解像度βが４ｄｐｉであって撮影光学系１２の画角および撮影光学系の組み合わせが２００万画素（Ｐｖ＝３）と１２０度（Ａｖ＝５）である場合、３次元解像度α＝４０のライン上にある撮影画素数であれば平面解像度の要求が満たされることから、水平画角３０度（画角値Ａｖ＝３）、撮影画素数５０万画素（画素値Ｐｖ＝１）が設定される（図６参照）。
【００５４】
ステップＳ２０３では、設定された画角に基づいて、ズームレンズ１２Ａが駆動される。ステップＳ２０４では、被写体の明るさに基づいてシャッタスピード、絞り値等の露出値が設定される。また、ステップＳ２０５では、被写体像を合焦させるためフォーカシングレンズが駆動される。そしてステップＳ２０６では、レリーズボタンが全押しされたか否かが判断される。レリーズボタンが全押しされたと判断されるとステップＳ２０７へ進み、撮影動作処理が実行される。このとき、ステップＳ２０２において設定された撮影画素数に従ってＣＣＤ１６が駆動され、画素の間引き処理が実行される。
【００５５】
このように第２の実施形態によれば、３次元解像度変換図を用いることにより、画素数を低減して画像データが外部へ転送される。撮影画像を表示する表示装置、プリンタ、コンピュータ等の外部機器の解像力に限界がある場合、あるいは被写体に対してそれほど解像度が要求されない場合、画素数を適切に低減することにより、転送スピードが高速化され、記録媒体の記録容量に十分収まる情報量で処理することができる。
【００５６】
次に、図８〜図１０を用いて第３の実施形態であるカメラシステムについて説明する。第３の実施形態では、被写体までの距離を調整することによって要求される解像度を満たす被写体像を得る。それ以外の構成については、第１、２の実施形態と同じである。
【００５７】
図８は、第３の実施形態であるカメラシステムのブロック図である。
【００５８】
カメラシステムは、カメラ１０’と、カメラ駆動機構８０と、制御部７０とを備える。制御部７０は、カメラ１０’との間でデータ送受信可能であり、カメラ駆動機構８０に制御信号を送信する。カメラ１０’は、カメラ駆動機構８０に取り付けられたアーム８２によって支持されており、カメラ駆動機構８０はアーム８２を制御することによってカメラ１０’を移動方向に沿って移動させる。カメラ１０’の構成は、第１の実施形態であるカメラの構成と実質的に同じであるが、ここでは、撮影画素数５０万画素、水平画角が６０度（１ｒａｄ）に設定されている。
【００５９】
図９は、第３の実施形態における撮影動作を示したフローチャートである。図１０は、被写体までの距離と３次元解像度変換図との関係を示した図である。
【００６０】
ステップＳ３０１では、設定された解像度βが検出される。そしてステップＳ３０２では、被写体までの距離γが設定される。撮影画素数５０万画素、水平画角６０度であることから３次元解像度α＝２０に定められており（図２）、必要とされる解像度βが４ｄｐｉに設定されている場合、被写体ＳＢまでの距離γ＝５ｍと算出される（図１０参照）。ステップＳ３０３では、カメラ１０’の位置が距離γ＝５ｍとなるように、カメラ駆動機構８０がアーム８２を制御してカメラ１０’を移動させる。
【００６１】
ステップＳ３０４では、被写体の明るさに基づいてシャッタスピード、絞り値等の露出値が設定される。また、ステップＳ３０５では、被写体像を合焦させるためフォーカシングレンズが駆動される。そしてステップＳ３０６では、ユーザにより制御部７０に設けられた撮影動作実行ボタン（図示せず）が押下されたか否かが判断される。押下されたと判断されるとステップＳ３０７へ進み、撮影動作処理が実行される。
【００６２】
第１〜第３の実施形態では、要求される平面上解像度βがあらかじめ定められているが、撮影光学系の画角、撮影画素数、被写体までの距離γがあらかじめ定められている場合、３次元解像度変換図および（１）式より解像度βを演算し、ユーザに撮影される被写体像の解像度を報知するように構成してもよい。この場合、ユーザは解像度βに合う被写体を選択する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】デジタルカメラのブロック図である。
【図２】３次元解像度換算図である。
【図３】被写体に要求される解像度を示した図である。
【図４】画角と被写体までの距離との関係を示した図である。
【図５】撮影動作を示したフローチャートである。
【図６】第２の実施形態における撮影動作を示したフローチャートである。
【図７】３次元解像度変換図である。
【図８】第３の実施形態であるカメラシステムのブロック図である。
【図９】第３の実施形態における撮影動作を示したフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態における被写体までの距離と３次元解像度変換図との関係を示した図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  デジタルカメラ（撮影装置）
１２  撮影光学系
１２Ａ  ズームレンズ
２０  システムコントロール回路
α  ３次元解像度
β  平面上解像度
γ  被写体までの距離
Ａｖ  画角値
Ｐｖ  画素値
【図１】
2006074146.tif 000003
【図４】
2006074146.tif 000004
【図５】
2006074146.tif 000005
【図６】
2006074146.tif 000006
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図２】
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【図３】
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