(57)【要約】【課題】目的に応じた何通りかの学術的な射影方式によって射影された撮影画像を、作画上の意図に沿った撮像状態となるようユーザー選択によって実現する。【解決手段】被写体の光学像を結像させる光学系２００と、前記光学像を光電変換し電子的画像情報を得る撮像素子１１０と、複数の射影方式のうち一の射影方式を選択する選択手段２４８と、前記複数の射影方式に対応する歪曲収差補正データを記憶する記憶手段２４２と、前記選択手段２４８によって選択された射影方式に対応する歪曲収差補正データに基づいて前記電子的画像情報に歪曲収差補正を施す補正手段１４０と、を備えた、ことを特徴とする。【選択図】図３
2011097131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の光学像を結像させる光学系と、
前記光学像を光電変換し電子的画像情報を得る撮像素子と、
複数の射影方式のうち一の射影方式を選択する選択手段と、
前記複数の射影方式に対応する歪曲収差補正データを記憶する記憶手段と、
前記選択手段によって選択された射影方式に対応する歪曲収差補正データに基づいて前記電子的画像情報に歪曲収差補正を施す補正手段と、
を備えた、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記選択手段は、
前記複数の射影方式の中間値を選択することができ、
前記補正手段は、
前記選択手段によって選択された前記複数の射影方式の中間値に対応する歪曲収差補正データを前記複数の射影方式に対応する歪曲収差補正データから算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
カメラ本体と交換レンズとから構成され、
前記交換レンズは、
前記光学系と前記選択手段と前記記憶手段とを備え、
前記カメラ本体は、
前記撮像素子と前記補正手段とを備える、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記補正手段は、
前記カメラ本体の電源投入時又は前記カメラ本体への前記交換レンズ装着時に前記記憶手段から前記複数の射影方式に対応する歪曲収差補正データを取得する、
ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記補正手段は、
前記電子的画像情報の生成と同期して前記選択手段によって選択された射影方式に対応する歪曲収差補正データを取得する、
ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれかに記載の撮像装置に使用可能な交換レンズ。
【請求項７】
請求項３から請求項５のいずれかに記載の撮像装置に使用可能なカメラ本体。
【請求項８】
魚眼レンズに分類される光学系搭載であって、前記複数の射影方式の一つに立体射影方式を含む請求項１、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項９】
魚眼レンズに分類される光学系搭載であって、前記複数の射影方式の一つに立体射影方式を含む請求項６に記載の交換レンズ。
【請求項１０】
前記複数の射影方式の内の２つとして、中心射影方式と、立体射影方式を含む請求項１、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記複数の射影方式の内の２つとして、中心射影方式と、立体射影方式を含む請求項６に記載の交換レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系によって結像した光学像を、撮像素子を用いて光電変換し、電子的画像情報として記録媒体に記録する撮像装置に関するものであり、更には、光電変換後の画像処理によって、射影方式を変換させる、すなわち歪曲収差状態を変化させる歪曲収差補正に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、撮像レンズ光学系がもつ歪曲収差によって発生する画像から歪曲収差を打ち消すように設定された補正量情報に基づく歪曲収差補正手段と、外部から手動操作可能に設けられた切替スイッチ手段を備え、これによって歪曲収差補正機能を有する撮像装置において、ユーザーが意図しない場合は歪曲収差補正をＯＦＦすることを可能とすることが提案されており、これによって、作画上の意図に沿った撮影を可能とするとある。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の撮像装置は、歪曲収差補正のＯＮとＯＦＦの切換が出来るだけであり、ＯＮ状態の歪曲収差補正状態も、ＯＦＦ状態の歪曲収差発生状態の双方共作画上の意図とならない場合も考えられる為、作画上の意図に沿うという意味では、不十分と考えられる。
【０００４】
一般に、画角の広い広角レンズの場合、歪曲収差を補正すると、平面状被写体において、直線が曲がって撮影されることは解決される為、建造物撮影等においては違和感の無い画像を得ることが可能であるが、歪曲収差による歪みとは別に、広角歪が発生することが知られており、広角歪は立体的な被写体を広角レンズによって平面に射影する際に、対角線方向に引き伸ばされる現象として現れ、この現象は、画面の端の方程顕著に現れ、特に人物撮影等においては、端の方の人の顔が対角線方向に引き伸ばされて歪んで撮影されることになって不快な思いをさせてしまうことになり、この広角歪が補正された状態で撮影されることを意図的に行うことが、作画上の意図として求められるのであるが、前記、特許文献１にはふれられていない。
【０００５】
また、特許文献２には、光学系がもつ歪曲収差について、その歪曲収差を打ち消す方向の歪曲収差補正データによって歪曲収差補正を行うことと、それに加えて、負の歪曲収差すなわち樽型歪曲収差を拡大させる補正を、光学系がもつ歪曲収差に加えて負の歪曲収差を増大させることによって広角歪を補正することが提案されており、歪曲収差補正を行うか、広角歪補正を行うかの切替については、顔認識検出手段を利用して、撮影画像内の特定エリア範囲に顔が認識された場合には、歪曲収差補正ではなくて、広角歪補正を自動的に動作させることによって、作画上の意図に沿った撮影を可能にすることが提案されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献２には、顔認識検出手段以外の方法による歪曲収差補正か、広角歪補正かを選択する手段、方法については記載されていない為、顔が撮像されていない場合は歪曲収差補正しか選択出来ないことになり、顔が撮影されていなくても広角歪補正を意図とする場合の対応はこの方法では不可能であり、作画上の意図に沿った撮影を可能にするという意味では、やはり不十分と考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２７５４４４号公報
【特許文献２】特開２００８−２４４８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
歪曲収差ゼロの状態、及び、樽型歪曲収差が発生しているが、広角歪を最小にした状態等の二状態を含め、いわゆる目的に応じた何通りかの学術的な射影方式によって射影された撮影画像を、作画上の意図に沿った撮像状態となるようユーザー選択によって実現可能となることが求められている。
【０００９】
本発明は、上述の問題を解決すべくなされたものであり、光学系による歪曲収差の補正、及び、光学系の歪曲収差とは別物であるところの広角レンズ特有の広角歪の最小化等の二状態を含めた、作画上の意図として求められる歪曲収差発生状態すなわち学術的射影方式の何通りかを、使用者による選択決定が実現出来ることを可能とした撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する為に、本発明にかかる撮像装置は、第一の態様において、被写体の光学像を結像させる為の撮像光学系と、前記撮像光学系によって結像された光学像を光電変換し電子的画像情報を得る撮像素子と、歪曲収差補正データ記憶手段と、歪曲収差補正データ読取手段と、読み取った歪曲収差補正データによって画像処理上にて歪曲収差を演算補正可能とする歪曲収差補正手段と、二状態以上の状態切替を可能とする射影方式切替手段（射影方式切替スイッチ）とを具備した撮像装置において、歪曲収差補正データは、ズーム状態、フォーカス状態毎に二種類以上の異なる歪曲収差補正結果となるような歪曲収差補正データを、歪曲収差補正データ記憶手段に記憶格納し、前記射影方式切替手段による状態切替操作によって二種類以上の歪曲収差補正データから歪曲収差補正を実施すべき歪曲収差補正データを選択決定することによって、二種類以上の歪曲収差補正結果の内のユーザー操作によって選択決定された歪曲収差補正結果を反映させた画像を得ることを可能とした。
【００１１】
第二の態様において、前記二状態以上の状態切替を可能とする射影方式切替手段（別名モード切替手段）として、いわゆるエンコーダを用いることによって、二種類の歪曲収差補正結果となる歪曲収差補正データをエンコーダの両端状態に対応させ、エンコーダの中間の状態については、二種類の歪曲収差補正結果となる歪曲収差補正データの中間の歪曲収差補正データを対応させることによって、連続的な歪曲収差補正結果変化を反映させた画像を得ることを可能とした。
【００１２】
第三の態様において、レンズ鏡筒は交換可能であって、歪曲収差補正データ記憶手段、及び、二状態以上の状態切替を可能とする射影方式切替手段についてはレンズ鏡筒側に備え、更にデータ通信手段を備え、前記二種類以上の、異なる歪曲収差補正結果となるような歪曲収差補正データについて、レンズ鏡筒交換装着時、或いは、電源ＯＮ時、或いは撮影時に、データ通信手段によってレンズ鏡筒内の歪曲収差補正データ記憶手段から本体内記憶手段への通信を行い、撮像装置本体における動画出力状態時に歪曲収差補正を実施すること、或いは静止画撮影状態のみに、歪曲収差補正を実施することのいずれかであるようにした。
【発明の効果】
【００１３】
上記態様によれば、光学系による歪曲収差の補正、及び、光学系の歪曲収差とは別物である広角レンズ特有の広角歪の最小化等の二状態を含めた、作画上の意図として求められる歪曲収差発生状態すなわち学術的射影方式の何通りかについてのユーザー選択決定を実現させることを可能とした撮像装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における撮像装置１の前面を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における撮像装置１の背面を示す斜視図
【図３】本実施の形態１における撮像装置１の全体構成を示すブロック図
【図４】五種類の代表的射影方式とその特徴について説明した図
【図５】射影方式切替実施動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
１．実施の形態１
１−１．概要
図１は、本実施の形態１における撮像装置１の前面を示す斜視図であり、本実施の形態１における撮像装置は、レンズ交換式一眼デジタルカメラであり、カメラ本体１００とカメラ本体１００に着脱可能で射影方式切替スイッチ２４８を備えた交換レンズ２００とで構成されている。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態１における撮像装置１の背面を示す斜視図であり、液晶モニター１２０が備えられており、撮影前の画像及び撮影された画像は、前記液晶モニター１２０に表示されることによって確認可能であり、撮像された画像はデジタル画像情報として記録媒体に記録される。
【００１７】
以下に説明する実施の形態１は、このようなレンズ交換式一眼デジタルカメラにおいて、射影方式の何通りかについての使用者による選択決定を実現させることを可能とした撮像装置を提供するためになされたものである。
１−２．構成
図３は、撮像装置１の全体構成を示すブロック図である。本実施の形態の撮像装置１の構成について図３を用いて説明する。
１−２−１．カメラ本体の構成
カメラ本体１００は、撮像素子１１０と、液晶モニター１２０と、カメラコントローラ１４０と、ボディマウント１５０と、電源１６０と、カードスロット１７０とを備える。
【００１８】
カメラコントローラ１４０は、レリーズ釦１３０等の操作部材からの指示に応じて、撮像素子１１０等の制御を含む、撮像装置１全体を制御する。カメラコントローラ１４０は、垂直同期信号をタイミング発生器１１２に送信する。これと並行して、カメラコントローラ１４０は、垂直同期信号に基づいて露光同期信号を生成し、生成した露光同期信号を、ボディマウント１５０及びレンズマウント２５０を介して、レンズコントローラ２４０に周期的に送信する。カメラコントローラ１４０は、制御動作や画像処理動作の際に、ＤＲＡＭ１４１をワークメモリとして使用する。
【００１９】
撮像素子１１０は、交換レンズ２００を介して入射される被写体像を撮像してアナログ画像信号を生成する。生成されたアナログ画像信号は、ＡＤコンバータ１１１でデジタル画像データに変換される。ＡＤコンバータ１１１で変換された画像データは、カメラコントローラ１４０で様々な画像処理が施される。様々な画像処理とは、例えば、ガンマ補正処理、ホワイトバランス補正処理、キズ補正処理、ＹＣ変換処理、電子ズーム処理、ＪＰＥＧ圧縮処理などの画像圧縮処理等である。
【００２０】
撮像素子１１０は、タイミング発生器１１２で制御されるタイミングで動作する。撮像素子１１０の動作としては、静止画像の撮像動作、動画像の撮像動作、スルー画像の撮像動作等である。スルー画像とは、撮像後、メモリカード１７１に記録しない画像である。スルー画像は、主に動画像であり、静止画像の撮像のための構図を決めるために液晶モニター１２０に表示される。
【００２１】
シャッター１８０は、交換レンズ２００を介して撮像素子１１０に入射する被写体像を時間的に調整するための部材である。シャッター１８０は、先幕と後幕の二枚の幕で構成されている。カメラコントローラ１４０は、シャッター制御部１８１を介してシャッター１８０を制御する。
【００２２】
液晶モニター１２０は、カメラコントローラ１４０で画像処理された表示用画像データが示す画像を表示する。液晶モニター１２０は、動画像も静止画像も選択的に表示可能である。電子式ビューファインダー１２１も、カメラコントローラ１４０で画像処理された表示用画像データが示す画像を表示する。画像表示制御部１２２は、カメラコントローラ１４０の制御に従って、カメラコントローラ１４０で画像処理された表示用画像データが示す画像を液晶モニター１２０に表示するか電子式ビューファインダー１２１に表示するかを切り替える。
【００２３】
カードスロット１７０は、メモリカード１７１を装着可能である。カードスロット１７０は、カメラコントローラ１４０からの制御に基づいて、メモリカード１７１を制御する。すなわち、カメラコントローラ１４０の画像処理により生成された画像データが画像記憶媒体であるところのメモリカード１７１に格納される。メモリカード１７１には種々の画像ファイルが格納可能であり、例えばＪＰＥＧ画像ファイルが格納される。また、メモリカード１７１から、それに格納される画像データ又は画像ファイルが読み出し可能である。メモリカード１７１から読み出された画像データ又は画像ファイルは、カメラコントローラ１４０で画像処理される。例えば、カメラコントローラ１４０は、メモリカード１７１から取得した画像データ又は画像ファイルを伸張して表示用画像データを生成する。
【００２４】
電源１６０は、撮像装置１で消費するための電力を供給する。電源１６０は、例えば、乾電池であってもよいし、充電池であってもよい。また、電源１６０は、電源コードを介して外部から供給される電力を撮像装置１に供給するものであってもよい。
【００２５】
ボディマウント１５０は、交換レンズ２００のレンズマウント２５０と機械的及び電気的に接続可能である。ボディマウント１５０は、レンズマウント２５０を介して、交換レンズ２００との間で、データを送受信可能である。ボディマウント１５０は、カメラコントローラ１４０から受信した露光同期信号を、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラ２４０に送信する。また、ボディマウント１５０は、カメラコントローラ１４０から受信したその他の制御信号を、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラ２４０に送信する。また、ボディマウント１５０は、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラ２４０から受信した信号をカメラコントローラ１４０に送信する。
１−２−２．レンズ鏡筒
１−２−２−１．交換レンズの構成
交換レンズ２００は、光学系とレンズコントローラ２４０とレンズマウント２５０とを備える。交換レンズ２００の光学系はズームレンズ２１０、ＯＩＳレンズ２２０、絞り２６０、フォーカスレンズ２３０を含んでおり、ここでは、光学系は魚眼系ズームレンズを想定している。
【００２６】
ズームレンズ２１０は、交換レンズ２００の光学系で形成される被写体像の倍率を変化させるためのレンズである。ズームレンズ２１０は、一般的には複数枚のレンズ群、複数群移動させることによって構成されるが、ここでは一群のレンズが移動することにて単純化して表現する。駆動機構２１１は、使用者が操作可能なズームリング２４６等を含み、使用者による操作をズームレンズ２１０に伝え、ズームレンズ２１０を光学系の光軸方向に沿って移動させる。検出器２１２は、駆動機構２１１における駆動量を検出する。また、検出器２１２は、後述する方法により、ズームリング２４６の位置すなわちズームレンズ２１０の位置を検出する。レンズコントローラ２４０は、この検出器２１２における検出結果を取得することにより、光学系におけるズーム状態を電子化データとして、把握することが出来る。なお、交換レンズ２００は、ズームレンズでなくて、単焦点レンズであってももちろんよい。
【００２７】
ＯＩＳレンズ２２０は、交換レンズ２００の光学系で形成される被写体像のぶれを補正するためのレンズである。ＯＩＳレンズ２２０は、撮像装置１のぶれを相殺する方向に移動することにより、撮像素子１１０上の被写体像のぶれを小さくする。ＯＩＳレンズ２２０は、一枚又は複数枚のレンズで構成される。アクチュエータ２２１は、ＯＩＳ用ＩＣ２２３からの制御を受けて、光学系の光軸に垂直な面内でＯＩＳレンズ２２０を駆動する。アクチュエータ２２１は、例えば、マグネットと平板コイルとで実現可能である。位置検出センサ２２２は、光学系の光軸に垂直な面内におけるＯＩＳレンズ２２０の位置を検出するセンサである。位置検出センサ２２２は、例えば、マグネットとホール素子で実現可能である。ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、位置検出センサ２２２の検出結果及びジャイロセンサなどの図示しないぶれ検出器の検出結果に基づいて、アクチュエータ２２１を制御する。ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、レンズコントローラ２４０からぶれ検出器の検出結果を得る。また、ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、レンズコントローラ２４０に対して、光学的像ぶれ補正処理の状態を示す信号を送信する。なお、ＯＩＳレンズ２２０が存在しない場合も有りえる。
【００２８】
絞り２６０は、光学系を通過する光の量を調整するための部材である。絞り２６０は、例えば、複数の絞り羽根からなり、羽根で構成する開口部を開閉することにより、光量を調整可能である。絞りモータ２６１は、絞り２６０の開口部を開閉するための駆動手段である。
【００２９】
フォーカスレンズ２３０は、光学系で撮像素子１１０上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させるためのレンズである。フォーカスレンズ２３０は、一枚又は複数枚のレンズで構成される。
【００３０】
フォーカスモータ２３３は、レンズコントローラ２４０の制御に基づいて、フォーカスレンズ２３０が光学系の光軸に沿って進退するよう駆動する。これにより、光学系で撮像素子１１０上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させることができる。実施の形態１においては、フォーカスモータ２３３としてステッピングモータを用いており、フォーカスモータ２３３はフォーカスレンズ２３０の位置検出器を兼ねており、フォーカスレンズ２３０の位置を検出する。レンズコントローラ２４０は、この検出結果を取得することにより、光学系におけるフォーカス状態を電子化データとして、把握することが出来る。但し、フォーカスモータ２３３はステッピングモータに限定される訳では無く、例えば、ＤＣモータで構成してもよいし、リニアモータで構成してもよく、また、超音波モータで構成してもよく、それらの場合はフォーカスレンズ２３０の位置検出器が別途必要となる。また交換レンズ２００は、マニュアルフォーカス専用であってもよい。
【００３１】
射影方式切替スイッチ２４８は、レンズ鏡筒外装部に配置された二状態切替手段であり、使用者が作画上の意図に沿った射影方式を選択切替の操作を行う。レンズコントローラ２４０は、この射影方式切替スイッチ２４８の状態を取得することにより、使用者の作が上の意図に沿った射影方式を電子化データとして、把握することが出来る。なお、射影方式切替スイッチ２４８は三状態以上の切替スイッチでもよいし、連続的に状態変化可能なエンコーダであってもよく、アナログ式エンコーダの場合はＡＤ変換手段を別途必要とする。
【００３２】
レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０からの制御信号に基づいて、ＯＩＳ用ＩＣ２２３やフォーカスモータ２３３の制御を含む交換レンズ２００全体を制御する。例えば、レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０からの制御信号に基づいて、フォーカスレンズ２３０を光軸に沿って所定の駆動方法で進退させるようにフォーカスモータ２３３を制御する。また、検出器２１２、ＯＩＳ用ＩＣ２２３、射影方式切替スイッチ２４８などから信号を受信して、カメラコントローラ１４０に送信する。レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０との間で、レンズマウント２５０及びボディマウント１５０を介してデータの送受信を行う。
【００３３】
レンズコントローラ２４０は、ＤＲＡＭ２４１をワークメモリとして使用する。また、フラッシュメモリ２４２は、レンズコントローラ２４０の制御に使用するプログラムや、歪曲収差補正データを保存されており、歪曲収差補正データについては、ここでは、現状の光学系は等立体角射影から少しだけずれた状態の歪曲収差に出来ている状態に対して、第一の補正状態として、正確な等立体角射影方式の歪曲収差状態に補正する為のデータ、第二の補正状態として、現状の等立体角射影から少しだけずれた状態の歪曲収差を立体射影方式に従った歪曲収差状態に補正する為のデータ、の二通りのデータが、記憶されている。なお、射影方式切替スイッチ２４８の状態切替数に応じて、二状態以上の歪曲収差補正データを追加記憶させても良い。またこの歪曲収差補正データのデータ仕様としては、複数の各像高に対応する像高補正率を直接指示したデータであってもよいし、各像高と像高補正率を高次の曲線として近似した場合の各次の項の係数であってもよい。
１−２−２−２．射影方式について
次に、図４を用いて、１／２画角θと焦点距離ｆと像高ｙとの関係、すなわち射影方式について説明する。射影とは一般的には最大１／２画角９０度、すなわち画角１８０度の魚眼レンズによって、半球面状の被写体を平面に撮像する場合の角度と像高の関係に関すると考えられているが、画角にかかわらず、立体物体を平面に射影する場合の方法として捉まえると、方式によってそれぞれ特徴があり、学術的価値も含めて利用価値がある。
【００３４】
立体物体を平面に射影する場合の、１／２画角θと焦点距離ｆと像高ｙとの関係については何通りかの方法が考えられるが、以下の五種類の射影方法が一般的であり、以下その特徴について説明する。
１．中心射影      ｙ＝ｆ・ｔａｎθ                      ・・・（１）
２．立体射影      ｙ＝２・ｆ・ｔａｎ（θ／２）          ・・・（２）
３．等距離射影    ｙ＝ｆ・θ                            ・・・（３）
４．等立体角射影  ｙ＝２・ｆ・ｓｉｎ（θ／２）          ・・・（４）
５．正射影        ｙ＝ｆ・ｓｉｎθ                      ・・・（５）
図４に示した多重の円は、１／２画角θが等角度で増加した場合の前記の五種類の射影方式によって射影された像高ｙを半径として描いたものである。また塗りつぶされた円又は楕円は、被写体を、被写体距離を半径とした球面とした場合、球面上に描かれた真円形状について、これらの射影方式によって画像の中心部と周辺部で起こる形状変化を示している。
【００３５】
中心射影は、１／２画角θのｔａｎと像高ｙが比例の関係（（１）式）になるような射影方式であり、中心射影方式にて撮像された画像は、撮像面と平行な関係にある平面上の被写体については相似形状が保たれて撮像され、従って直線は直線に写る。また、歪曲収差の定義は、
歪曲収差Ｄ（％）＝（ｙ−ｙ’）／ｙ’×１００（％）          ・・・（６）
但し、ｙ’＝ｆ・ｔａｎθ  （この場合のｙ’を理想像高と呼ぶ）・・・（７）
であることから、中心射影による撮像画像の歪曲収差はゼロであり、魚眼レンズを除いた殆どの場合において、カメラレンズは中心射影方式近傍の状態の射影となるように光学設計されるのが通常である。
【００３６】
平面上の被写体を撮像する場合は、被写体と撮像画像について相似形状が保たれる中心射影による射影にて殆どの場合、問題無く撮像されるが、立体的な被写体を撮像する場合、１／２画角θがある程度以上大きいレンズの場合、すなわち広角レンズの場合には、１／２画角θが同じ場合は画像周辺部程、画像が対角線方向に引き伸ばされて撮像される現象が知られており、これは広角歪と呼ばれている。
【００３７】
立体射影は、１／２画角θと像高ｙの関係が（２）式となるような射影方式であり、この射影方式であると、被写体が球面状曲面である場合に、球面上での真円形状図形が像面上にも真円形状で撮像されるという特徴があり、従って球体の被写体は画面のどの位置にあっても真円形状に写り、この特徴を利用することによって、いわゆる広角歪をある程度抑制することが可能である。この結果、人物集合写真等において端の方の人の顔が対角線方向に引き伸ばされて歪んで撮影されることになって不快な思いをさせてしまうことをある程度防ぐことが可能である。
【００３８】
等距離射影は、１／２画角θと像高ｙの関係が（３）式となるような射影方式であり、この射影方式は、１／２画角θと像高ｙが比例の関係にある為、画角１８０度の魚眼レンズとして天球上の天体の位置の記録目的等に適している。
【００３９】
等立体角射影は、１／２画角θと像高ｙの関係が（４）式となるような射影方式であり、この射影方式は、立体角と像の面積が比例する特徴を持っており、すなわち、球面状の面積比が像面上においてもキープされるので、雲量の測定等、気象観測分野で利用されている。
【００４０】
正射影は、１／２画角θと像高ｙの関係が（５）式となるような射影方式であり、ｃｏｓ４乗則による周辺光量低下がキャンセルされて像高にかかわらず一定の光量となる為、像面上に占める面光源の面積が撮影した場所での照度に比例するという特徴があり、照度測定等の学術研究用に用いられる。
１−２−２−３．射影方式と歪曲収差との関係
ここでは１／２画角θが４５度の場合と２２．５度の場合について具体例を示すことによって射影方式と歪曲収差の関係について説明する。
【００４１】
立体射影の場合、
像高ｙ（４５度）        ＝２・ｆ・ｔａｎ（θ／２）＝０．８２８・ｆ
像高ｙ（２２．５度）    ＝２・ｆ・ｔａｎ（θ／２）＝０．３９８・ｆ
理想像高ｙ’（４５度）    ＝ｆ・ｔａｎθ＝１・ｆ
理想像高ｙ’（２２．５度）＝ｆ・ｔａｎθ＝０．４１４・ｆ
歪曲収差Ｄ（４５度）    ＝（ｙ−ｙ’）／ｙ’×１００（％）＝−１７．２（％）
歪曲収差Ｄ（２２．５度）＝（ｙ−ｙ’）／ｙ’×１００（％）＝  −３．９（％）
すなわち中心射影状態に対して１／２画角θが４５度の場合には−１７．２（％）、１／２画角θが２２．５度の場合には−３．９（％）の歪曲収差を与えることによって、立体射影への変換が可能となる。
【００４２】
等距離射影の場合、
像高ｙ（４５度）        ＝ｆ・θ＝０．７８５・ｆ
像高ｙ（２２．５度）    ＝ｆ・θ＝０．３９３・ｆ
理想像高ｙ’（４５度）    ＝ｆ・ｔａｎθ＝１・ｆ
理想像高ｙ’（２２．５度）＝ｆ・ｔａｎθ＝０．４１４・ｆ
歪曲収差Ｄ（４５度）    ＝（ｙ−ｙ’）／ｙ’×１００（％）＝−２１．５（％）
歪曲収差Ｄ（２２．５度）＝（ｙ−ｙ’）／ｙ’×１００（％）＝  −５．１（％）
すなわち中心射影状態に対して１／２画角θが４５度の場合には−２１．５（％）、１／２画角θが２２．５度の場合には−５．１（％）の歪曲収差を与えることによって、等距離射影への変換が可能となる。
【００４３】
等立体角射影の場合、
像高ｙ（４５度）        ＝２・ｆ・ｓｉｎ（θ／２）＝０．７６５・ｆ
像高ｙ（２２．５度）    ＝２・ｆ・ｓｉｎ（θ／２）＝０．３９０・ｆ
理想像高ｙ’（４５度）    ＝ｆ・ｔａｎθ＝１・ｆ
理想像高ｙ’（２２．５度）＝ｆ・ｔａｎθ＝０．４１４・ｆ
歪曲収差Ｄ（４５度）    ＝（ｙ−ｙ’）／ｙ’×１００（％）＝−２３．５（％）
歪曲収差Ｄ（２２．５度）＝（ｙ−ｙ’）／ｙ’×１００（％）＝  −５．８（％）
すなわち中心射影状態に対して１／２画角θが４５度の場合には−２３．５（％）、１／２画角θが２２．５度の場合には−５．８（％）の歪曲収差を与えることによって、等立体角射影への変換が可能となる。
【００４４】
正射影の場合、
像高ｙ（４５度）        ＝ｆ・ｓｉｎθ＝０．７０７・ｆ
像高ｙ（２２．５度）    ＝ｆ・ｓｉｎθ＝０．３８３・ｆ
理想像高ｙ’（４５度）    ＝ｆ・ｔａｎθ＝１・ｆ
理想像高ｙ’（２２．５度）＝ｆ・ｔａｎθ＝０．４１４・ｆ
歪曲収差Ｄ（４５度）    ＝（ｙ−ｙ’）／ｙ’×１００（％）＝−２９．３（％）
歪曲収差Ｄ（２２．５度）＝（ｙ−ｙ’）／ｙ’×１００（％）＝  −７．５（％）
すなわち中心射影状態に対して１／２画角θが４５度の場合には−２９．３（％）、１／２画角θが２２．５度の場合には−７．５（％）の歪曲収差を与えることによって、正射影への変換が可能となる。
【００４５】
以上のことから、立体射影、等距離射影、等立体角射影、正射影の順に樽型歪曲収差が大きくなっていることが解る。また、プラス方向、マイナス方向を含めた適正な歪曲収差補正を与えることによってどの射影方式から異なるどの射影方式へも変換が可能であることが解る。
１−３．動作
図５を用いて、射影方式切替実施の動作について説明する。
【００４６】
カメラ本体１００の電源ＯＮ、あるいは、カメラ本体１００に交換レンズ２００が装着されると、レンズコントローラ２４０によって、他の一括送信データと共に、二種類の歪曲収差補正データが交換レンズ２００からカメラ本体１００のカメラコントローラ１４０へ通信され、一旦カメラ本体１００側に記憶される。
【００４７】
電源ＯＮ中、現在のズームレンズ２１０の位置、現在のフォーカスレンズ２３０の位置などの他の状態送信データと共に、射影方式切替スイッチ２４８が二状態の内のどちらの状態になっているかについて、カメラ本体１００のカメラコントローラ１４０から交換レンズ２００のレンズコントローラ２４０に問い合わせを実施する。この問い合わせは、通常は毎秒数十回行う。
【００４８】
前記問い合わせに対する応答として、現在のズームレンズ２１０の位置、現在のフォーカスレンズ２３０の位置、現在の射影方式切替スイッチ２４８の状態に関するデータをレンズコントローラ２４０によって、カメラ本体１００側のカメラコントローラ１４０へ送信し、この送信は通常は問い合わせ毎に毎秒数十回の送信を行う。これによってカメラ本体１００側では、交換レンズ２００の状態を常に把握していることが可能である。
【００４９】
ここで、射影方式切替スイッチ２４８において等立体角射影方式が選択されている状態を状態：０、立体射影方式が選択されている場合を状態：１とし、現在、状態：０の等立体角射影方式が選択されているとすると、歪曲収差補正データとして、現状のズームレンズ２１０の位置、フォーカスレンズ２３０の位置に対応する等立体角射影方式補正結果目標の歪曲収差補正データが選択され、撮像素子１１０によって撮像され、電子データ化された画像ＲＡＷデータついてこの歪曲収差補正データによる歪曲収差補正が施され、等立体角射影近傍に補正されて射影された画像を得る。
【００５０】
得られた画像が意図する画像でなかった場合は、ズーム操作、フォーカス操作、射影方式切替スイッチ２４８の切替のうちのどれか一つ以上を実施し、実際に射影方式切替スイッチ２４８が状態：０の等立体角射影方式から、状態：１の立体射影方式に変更されると、現状のズームレンズ２１０の位置、フォーカスレンズ２３０の位置に対応する立体射影方式補正結果目標の歪曲収差補正データに変更されて、この歪曲収差補正データによって歪曲収差補正された画像に切り替わる。
【００５１】
以上のように、ズーム操作、フォーカス操作、射影方式切替スイッチ２４８の切替によって、意図した画像を得ることが実現出来る。
１−４．実施の形態１のまとめ
実施の形態１の撮像装置１において、射影方式は、等立体角射影方式と、立体射影方式を例として挙げたが、中心射影、等距離射影、正射影など、その他の射影方式を選択することも可能であり、射影方式切替スイッチの構成によっては、三種類以上の状態から選択可能とすることも可能であり、また、各射影方式の中間の値を近似連続的に選択することも可能であり、また、光学系の素の収差状態がどれかの射影方式近傍になっておれば、歪曲収差補正データがゼロであっても、すなわち歪曲補正しない状態であってもよい。
【００５２】
なお、射影方式は、「１−２−２−２．射影方式について」で示した各射影方式の特徴と予想される使用者の意図に基づいて選択すればよい。多くの射影方式に対応すると、記憶すべき歪曲収差補正データが多くなるが、それだけ様々な使用者の意図に応えることができる。
【００５３】
また、各射影方式の中間の値を近似連続的に選択するは、カメラコントローラ１４０が二種類の歪曲収差補正結果となる歪曲収差補正データの中間の歪曲収差補正データを算出するようにすればよい。
２．他の実施の形態
以上のように実施の形態１を説明した。しかし、本発明の実施の形態は、上記のものには限定されない。以下、他の実施の形態について説明する。
【００５４】
実施の形態１の交換レンズ２００は、ズームレンズであるが、例えば、単焦点レンズの場合については、状態送信データに含まれる現在のズームレンズ２１０の位置に関するデータに代えて、現在の射影方式切替スイッチの状態に関するデータを扱うことによって、射影方式切替スイッチの状態に関するデータ項目を新規に追加することなく、射影方式切替を可能とする。
【００５５】
また、実施の形態１においては、歪曲収差補正データを、電源ＯＮ時に一括送信データとしてカメラ本体１００に送信し、カメラ本体１００側にて、射影方式切替スイッチ２４８の状態に対応した歪曲収差補正データの選択を行っているが、歪曲収差補正データを電源ＯＮ時に一括送信は行わずに、交換レンズ２００側にて、歪曲収差補正データを選択し、静止画撮影時に現在のその状態に対応する歪曲収差補正データをカメラ本体１００に送信する方法も可能であり、この場合は動画には対応出来なくなるが、スチルカメラに特化する前提において可能であり、カメラ本体１００へ送信するデータ量を削減させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、デジタルスチルカメラ、あるいは、動画撮影の可能なデジタルカメラ、ビデオムービー、加えて、監視用カメラ、テレビ会議システム用カメラ等に利用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１    撮像装置
１００    カメラ本体
１１０    撮像素子
１１１    ADコンバータ
１１２    タイミング発生器
１２０    液晶モニター
１２１    電子式ビューファインダー
１２２    画像表示制御部
１３０    レリーズ釦
１４０    カメラコントローラ
１４１    ＤＲＡＭ
１５０    ボディマウント
１６０    電源
１７０    カードスロット
１７１    メモリカード
１８０    シャッター
１８１    シャッター制御部
２００    交換レンズ
２１０    ズームレンズ
２１１    駆動機構
２１２    検出器
２２０    ＯＩＳレンズ
２２１    アクチュエータ
２２２    位置検出センサ
２２３    ＯＩＳ用ＩＣ
２３０    フォーカスレンズ
２３３    フォーカスモータ
２４０    レンズコントローラ
２４１    ＤＲＡＭ
２４２    フラッシュメモリ
２４６    ズームリング
２４８    射影方式切替スイッチ
２５０    レンズマウント
２６０    絞り
２６１    絞りモータ
【図１】
2011097131.tif 000003
【図２】
2011097131.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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