(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像レンズと撮像素子からなる撮像系を具備した撮像装置であって、想定撮像系の光学系の焦点距離である第１の焦点距離ｆ１と前記撮像レンズの光学系の撮影時の焦点距離である第２の焦点距離ｆ２の間の換算を行なうに際し、該換算は前記想定撮像系の奥行ぼけ特性と前記撮像装置の撮像系の奥行ぼけ特性とが等価となる等奥行ぼけ条件に基づいて前記換算を行なう換算手段を有し、前記等奥行ぼけ条件は、前記想定撮像系の撮像画面サイズである第１の画面サイズｗ１および前記撮像装置の撮像系の撮像画面サイズである第２の画面サイズｗ２に基づく、次式 
ｆ１２／ｗ１＝ｆ２２／ｗ２
であることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
想定撮像系の光学系の焦点距離である第１の焦点距離ｆ１と、使用撮像系の光学系の焦点距離である第２の焦点距離ｆ２の間の換算を行なう換算手段を有し、該換算手段は前記想定撮像系の奥行ぼけ特性と前記使用撮像系の奥行ぼけ特性とが等価となる等奥行ぼけ条件に基づいて前記換算を行なうように構成され、前記等奥行ぼけ条件は、前記想定撮像系の撮像画面サイズである第１の画面サイズｗ１および前記使用撮像系の撮像画面サイズである第２の画面サイズｗ２に基づく、次式
ｆ１２／ｗ１＝ｆ２２／ｗ２
であることを特徴とする焦点距離換算装置。
【請求項３】
撮像レンズと撮像素子からなる撮像系を具備した撮像装置であって、想定撮像系の光学系の焦点距離である第１の焦点距離ｆ１と前記撮像レンズの光学系の撮影時の焦点距離である第２の焦点距離ｆ２の間の換算を行なうに際し、該換算は前記想定撮像系の奥行ぼけ特性と前記撮像装置の撮像系の奥行ぼけ特性とが等価となる等奥行ぼけ条件に基づいて、かつ前記想定撮像系の撮像画面サイズである第１の画面サイズｗ１および前記撮像装置の撮像系の撮像画面サイズである第２の画面サイズｗ２に基づく等画角条件を満たさない場合において前記換算を行なう換算手段を有し、
前記撮像レンズは焦点距離が可変に構成されたものであり、リファレンスとなる前記想定撮像系の光学系の焦点距離である前記第１の焦点距離ｆ１を指定する入力手段と、前記換算手段によって求められた第２の焦点距離ｆ２の値に前記撮像レンズの焦点距離を自動的に設定する焦点距離設定手段とを有したことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
撮像レンズと撮像素子からなる撮像系を具備した撮像装置であって、想定撮像系の光学系の焦点距離である第１の焦点距離ｆ１と前記撮像レンズの光学系の撮影時の焦点距離である第２の焦点距離ｆ２の間の換算を行なうに際し、該換算は前記想定撮像系の奥行ぼけ特性と前記撮像装置の撮像系の奥行ぼけ特性とが等価となる等奥行ぼけ条件に基づいて、かつ前記想定撮像系の撮像画面サイズである第１の画面サイズｗ１および前記撮像装置の撮像系の撮像画面サイズである第２の画面サイズｗ２に基づく等画角条件を満たさない場合において前記換算を行なう換算手段を有し、
前記撮像レンズは焦点距離が撮影者の手動設定により可変に構成されたものであり、リファレンスとなる前記想定撮像系の光学系の焦点距離である前記第１の焦点距離ｆ１を指定する入力手段と、前記換算手段によって求められた前記撮像レンズの光学系の撮影時の焦点距離としての第２の焦点距離ｆ２の値を表示する表示手段とを有したことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
撮像レンズと撮像素子からなる撮像系を具備した撮像装置であって、想定撮像系の光学系の焦点距離である第１の焦点距離ｆ１と前記撮像レンズの光学系の撮影時の焦点距離である第２の焦点距離ｆ２の間の換算を行なうに際し、該換算は前記想定撮像系の奥行ぼけ特性と前記撮像装置の撮像系の奥行ぼけ特性とが等価となる等奥行ぼけ条件に基づいて、かつ前記想定撮像系の撮像画面サイズである第１の画面サイズｗ１および前記撮像装置の撮像系の撮像画面サイズである第２の画面サイズｗ２に基づく等画角条件を満たさない場合において前記換算を行なう換算手段を有し、
前記撮像レンズは焦点距離が可変に構成されたものであり、前記第２の焦点距離ｆ２である前記撮像レンズの自動又は手動で設定されている現在の焦点距離を認識する認識手段と、この認識手段の認識した第２の焦点距離ｆ２の値に基づいて前記換算手段によって求められたリファレンスとなる前記想定撮像系の光学系の焦点距離としての第１の焦点距離ｆ１の値を表示する表示手段とを有したことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置およびその撮像光学系に関する焦点距離換算装置に関し、特に画像ぼかしの機能を有した撮像装置および焦点距離換算装置に関する。
【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、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出願人は、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】
しかし、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、これに応じて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、すなわ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が、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、現実の被写体を所定の撮像系（例えば銀塩カメラ）で撮影した時と同等のぼけ特性を有した撮像を実現することにあり、より具体的には、光学系と撮像素子からなる撮像系の奥行ぼけ特性が所望の特性と同等になる撮影条件を容易に得ることが可能な撮像装置および焦点距離換算装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明は、撮像レンズと撮像素子からなる撮像系を具備した撮像装置であって、想定撮像系の光学系の焦点距離である第１の焦点距離ｆ１と前記撮像レンズの光学系の撮影時の焦点距離である第２の焦点距離ｆ２の間の換算を行なうに際し、該換算は前記想定撮像系の奥行ぼけ特性と前記撮像装置の撮像系の奥行ぼけ特性とが等価となる等奥行ぼけ条件に基づいて前記換算を行なう換算手段を有し、前記等奥行ぼけ条件は、前記想定撮像系の撮像画面サイズである第１の画面サイズｗ１および前記撮像装置の撮像系の撮像画面サイズである第２の画面サイズｗ２に基づく、次式 
ｆ１２／ｗ１＝ｆ２２／ｗ２
であることを特徴とする。
【００１２】
このように、本撮像装置では、等画角の画像を得ることを目的に焦点距離を決めるのではなく、焦点距離そのものを等奥行ぼけ条件に基づいて換算して求める構成としており、これにより、任意の想定光学系（撮像系）に対して、これと等価な奥行ぼけ特性（被写界深度特性）の撮影画像を得ることができる。
【００１３】
等奥行ぼけ条件としては、前記想定撮像系の撮像画面サイズである第１の画面サイズｗ１および前記当該撮像装置の撮像系の撮像画面サイズである第２の画面サイズｗ２に基づく、次式、ｆ１２／ｗ１＝ｆ２２／ｗ２を用いることが好ましい。すなわち、想定撮像系の光学系の焦点距離である第１の焦点距離ｆ１を用いた場合と等価な奥行ぼけ特性（被写界深度特性）が得られる第２の焦点距離ｆ２を求める場合には、第２の焦点距離ｆ２は、ｆ１・（ｗ２／ｗ１）１／２で与えられる。
【００１４】
また、前記撮像レンズは焦点距離が可変に構成されたものである場合には、前記第１の焦点距離ｆ１を指定する入力手段と、前記換算手段によって求められた第２の焦点距離ｆ２の値に前記撮像レンズの焦点距離を設定する焦点距離設定手段とを設けることが望ましい。これにより、撮像レンズの焦点距離を等奥行ぼけ特性が得られる状態に自動的に調整することが可能となる。また、焦点距離設定手段の代わりに、換算手段によって求められた第２の焦点距離ｆ２の値を表示する手段を設けることにより、撮影者が手動で撮像レンズの焦点距離を表示値に調整するような構成を用いることもできる。
【００１５】
また、撮像レンズは焦点距離が可変に構成されたものである場合には、前記第２の焦点距離ｆ２である前記撮像レンズの焦点距離を認識する認識手段と、この認識手段の認識した第２の焦点距離ｆ２の値に基づいて前記換算手段によって求められた第１の焦点距離ｆ１の値を表示する表示手段とを設けてもよい。これにより、自動又は手動で設定されている現在の撮像レンズの焦点距離で得られる撮像画像の奥行ぼけ特性が、想定撮像光学系におけるどの焦点距離に対応するものであるかを撮影者に提示することが可能となる。
【００１６】
また、本発明によれば、想定撮像系の光学系の焦点距離である第１の焦点距離ｆ１と、使用撮像系の光学系の焦点距離である第２の焦点距離ｆ２の間の換算を行なう換算手段を有し、該換算手段は前記想定撮像系の奥行ぼけ特性と前記使用撮像系の奥行ぼけ特性とが等価となる等奥行ぼけ条件に基づいて前記換算を行なうように構成された焦点距離換算装置が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
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。
【００１８】
図中１０１は各種レンズからなる可変焦点のズームレンズ系、１０２はレンズ系１０１をズーム駆動するためのレンズ駆動機構、１０３はレンズ系１０１の絞りおよびシャッタを含む露出制御機構、１０４はフィルタ、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は撮影画像を記録するためのメモリカード、１１１はＬＣＤ画像表示系を示している。
【００１９】
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およびストロボ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。
【００２０】
ＣＣＤ撮像素子１０５としては、例えば２／３インチサイズまたは１／２インチサイズのものなどが用いられる。
【００２１】
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。
【００２２】
本デジタルカメラにおいては、等画角の画像を得ることを目的に焦点距離を決めるという従来の等画角条件によらず、ライカフレームカメラと同等の奥行ぼけ特性（被写界深度特性）が得られるようなレンズ系１０１の焦点距離を求めてそれを使用する構成である。例えば、操作スイッチ１１３などから所望のライカフレームカメラの焦点距離が入力されると、これと等奥行ぼけ特性（等被写界深度特性）が得られるような焦点距離にレンズ系１０１がズーム駆動される。これにより、ライカフレームなどの任意の想定光学系（撮像系）に対して、これと等価な奥行ぼけ特性（被写界深度特性）の撮影画像を得ることができる。
【００２３】
このような等奥行ぼけ特性を得るための焦点距離を求めるために、システムコントローラ１１２には焦点距離換算部１１２ａが設けられている。この焦点距離換算部１１２ａは、ライカフレームカメラなどのような想定撮像系の焦点距離ｆ１とレンズ系１０１の焦点距離との間の換算を行うものである。この換算は、想定撮像系の奥行ぼけ特性と本デジタルカメラの撮像系の奥行ぼけ特性とが等価となるような等奥行ぼけ条件に基づいて実行される。本実施形態では、
ｆ１２／ｗ１＝ｆ２２／ｗ２
という等奥行ぼけ条件が用いられる。ここで、ｆ１は想定撮像系の焦点距離、ｆ２はレンズ系１０１の焦点距離、ｗ１は想定撮像系の撮像画面サイズ、ｗ２はＣＣＤ撮像素子１０５の撮像画面サイズである。想定撮像系の光学系の焦点距離である焦点距離ｆ１を用いた場合と等価な奥行ぼけ特性（被写界深度特性）が得られる焦点距離ｆ２を求める場合には、ｆ２は、ｆ１・（ｗ２／ｗ１）１／２で与えられる。
【００２４】
（奥行ぼけ特性の定量的解析）
以下、上述の等奥行ぼけ条件の意味を明らかにするために、奥行ぼけ特性について定量的解析を行うこととする。
【００２５】
１  奥行きぼけ関数 ＤＯＦ
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）の範疇で行なう。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。
【００２６】
解析に使う基礎式は次の２式だけである。
【００２７】
【数１】
0004656706.tif 000002
【００２８】
ただし、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。
【００２９】
式（１）は「結像公式」と呼ばれているものである。ただし、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、本例においては実距離を正としている。
【００３０】
式（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。すなわちこの錯乱円は、ピントずれによって生じるぼけの定量的表現である。
【００３１】
ここで、図２および図３を用いて、式（１），式（２）の意味について説明する。
図２のように、被写体距離ａに有る光軸から高さ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△クキケおよび△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つの式から比 ｙ／ｘ を消去すれば結像公式（１）が得られる。
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、
倍率  ｍ  ＝  ｆ／（ａ−ｆ）＝  ｂ／ａ
であることも容易に示せる。
【００３２】
図３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△テトツまたは▲２▼△タチツ’と△テトツ’の相似関係から、
▲１▼Ａ／（ｂ−ｄ）＝δ／ｄ または ▲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 を用いて上述の錯乱円径の式（２）が得られる。
【００３３】
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として上記式（１）、（２）に適用すれば、
【００３４】
【数２】
0004656706.tif 000003
【００３５】
式（３）をΔｂについて解き直して式（４）に代入することよりΔｂを消去して、
【００３６】
【数３】
0004656706.tif 000004
【００３７】
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。
【００３８】
【数４】
0004656706.tif 000005
【００３９】
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。
【００４０】
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倍すなわち
【００４１】
【数５】
0004656706.tif 000006
【００４２】
を奥行ぼけ関数（Depth Out-focus Function）と名付ける。
【００４３】
すなわち、奥行ぼけ関数ＤＯＦは、合焦している被写体面に対して奥行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。
なお、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は＝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。
【００４４】
【数６】
0004656706.tif 000007
【００４５】
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。なお図５乃至図８に示す例示グラフの数値計算は厳密式（７）を用いている。また、（７）、（７）’における係数項
【００４６】
【数７】
0004656706.tif 000008
【００４７】
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は図５乃至図８の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。
【００４８】
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、各画面サイズｗについてその焦点距離ｆと画角係数 vc との関係を図４に示す。例えば、ライカフレームサイズでｆ＝５０ｍｍの場合は画角係数 vc ＝０．８７となるが、２／３サイズでこれと等画角の撮像画像を得るための焦点距離はｆ＝１２．７ｍｍとなり、１／２サイズではｆ＝９．２ｍｍとなる。また、ライカフレームサイズでｆ＝１００ｍｍの場合は画角係数 vc ＝０．４３となるが、２／３サイズでこれと等画角の撮像画像を得るための焦点距離はｆ＝２５．４ｍｍとなり、１／２サイズではｆ＝１８．５ｍｍとなる。
【００４９】
今、等画角条件を適用するためｆ＝ｗ／vcを式（７）’に代入して
【００５０】
【数８】
0004656706.tif 000009
【００５１】
を得る。奥行きぼけ係数 DOC ＝（１／F）・（ｗ／vc２）と表現しても良い。
【００５２】
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。
【００５３】
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出来れば、（近似項の微差を別にして）同一の奥行ぼけ特性を得ることができることも判る。
【００５４】
２．DOFの例示
図５、図６はそれぞれ付記した条件で撮像した場合の奥行ぼけ関数を示したものである。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５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サイズではほとん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。
【００５５】
３．  等Ｆ時の等価ぼけ撮像条件
このような現実に鑑みて、例えば等Ｆ値においても同じＤＯＦを得る方法を考える。残念ながら、式（８）を見れば、少なくとも等画角条件vc ＝ｃｏｎｓｔを守る限りこれは不可能である。そこで等画角でなくても良いことにすれば、式（８）において
ｗ／vc２  ＝ｃｏｎｓｔ
とすれば良いことが判る。従って、画角係数ｖｃを画面サイズｗの平方根に比例した値に設定すれば良いことになる。これは例えば、画面サイズがリファレンスの１／４倍の場合は画角係数を（１／４）１／２   ＝  １／２倍、従って相当（等画角換算）焦点距離は２倍にすれば良いことを意味する。（実焦点距離ｆは、
ｆ２／ｗ ＝ ｗ／vc２ ＝ｃｏｎｓｔから、（１／４）１／２   ＝  １／２倍となる。）
これを一般式で表すと、ｆ１を想定撮像系の焦点距離、ｆ２をレンズ系１０１の焦点距離、ｗ１を想定撮像系の撮像画面サイズ、ｗ２をＣＣＤ撮像素子１０５の撮像画面サイズとした場合、等奥行ぼけ条件は、
ｆ１２／ｗ１＝ｆ２２／ｗ２
となる。
【００５６】
図７および図８は、図５、図６に対して同絞り条件の下で、焦点距離（画角係数）を１／２にした場合の２／３サイズの奥行ぼけ特性を示したものである。当然ながら、図５、図６のライカフレームと同じ特性が得られている。すなわち、画面全体を同じ写真サイズ（ディスプレイサイズ）に表示したときに観察者が見る奥行きぼけ特性は、リファレンスである銀塩カメラ（ライカフレーム撮像）の場合と完全に同一になると言える。ただしこの場合等画角条件を崩して、狭い画角範囲を撮像しているから、同一の画像が得られる訳では無いことに注意されたい。
次に、本実施形態の具体的な動作制御について説明する。以下では、リファレンスとなる想定撮像系としてライカフレームカメラを使用し、またＣＣＤ撮像素子１０５として２／３インチサイズのものを使用する場合を考える。
【００５７】
（第１の例）
まず、図９のフローチャートを参照して、焦点距離の換算制御を用いた第１の動作例について説明する。
まず、システムコントローラ１１２の制御の下、撮影者による操作スイッチ１１３の操作により想定撮像系の焦点距離ｆ１の値（例えばｆ１＝５０ｍｍ）が入力される（ステップＳ１１）。この焦点距離ｆ１の値は焦点距離換算部１１２ａに送られる。焦点距離換算部１１２ａでは、ｗ１とｗ２の撮像画面サイズ比に従って、等奥行ぼけ特性を得ることが可能なｆ２の値を算出するための換算処理が行われる（ステップＳ１２）。この場合、撮像画面サイズ比＝１／４だから焦点距離比１／２（ｆ２＝ｆ１×１／２）としてｆ２＝２５ｍｍを得る（参考：等画角条件の場合は焦点距離比１／２（ｆ２＝ｆ１×１／２＝１２．５ｍｍ））。
【００５８】
レンズ系１０１の焦点距離（撮像画角）をマニュアル調整する構成またはモードである場合には、焦点距離換算部１１２ａによって求められたｆ２の値がシステムコントローラ１１２によって操作表示系１１４やＬＣＤ１１１などに画面表示される（ステップＳ１３）。撮影者がレンズ系１０１の焦点距離（撮像画角）をｆ２に合わせた後に撮像を行うと、画角的にはライカフレームカメラより狭くなるが、奥行ぼけ特性（深度）についてはライカフレームカメラ５０ｍｍとほぼ等価な画像が得られる。
【００５９】
また、レンズ系１０１の焦点距離（撮像画角）をズーム駆動によって自動調整する構成またはモードである場合には、システムコントローラ１１２は、レンズドライバ１１５およびレンズ駆動回路１０２を用いてレンズ系１０１をズーム駆動することにより、レンズ系１０１の焦点距離を焦点距離換算部１１２ａによって求められたｆ２に自動設定する（ステップＳ１４）。この場合でも、奥行ぼけ特性（深度）はライカフレームカメラ５０ｍｍとほぼ等価な画像が得られる。
【００６０】
（第２の例）
次に、図１０のフローチャートを参照して、焦点距離の換算制御を用いた第２の動作例について説明する。
本例は、自動又は手動で設定されている現在のレンズ系１０１の焦点距離を検出し、その設定で得られる撮影画像の奥行ぼけ特性が、ライカフレームカメラにおけるどの焦点距離に対応するものであるかを撮影者に提示するものである。すなわち、まず、撮影時においては、撮影者による数値指定や、手動を含めた公知のＴ←→Ｗ駆動などによって、レンズ系１０１の焦点距離が所定の値に設定される（ステップＳ２１）。システムコントローラ１１２は、このようにして自動又は手動で設定されている撮像レンズ系１０１の現在の焦点距離ｆ２の設定値を認識する（ステップＳ２２）。数値指定でズーム駆動する場合には、撮影者によって入力または指定された数値が現在の焦点距離ｆ２として認識され、また手動を含めたＴ←→Ｗ駆動等の場合には、レンズ駆動回路１０２やレンズドライバ１１５などに設けられる公知のズームエンコーダ等にて現在のズーム値が検出され、それが焦点距離ｆ２として認識されることになる。なお、レンズ系１０１のズーム機構としては、多段切り換え型のものであってもよい。これは上述の第１の例の場合も同じである。
【００６１】
次いで、システムコントローラ１１２は、焦点距離換算部１１２ａを用いて、現在の焦点距離ｆ２に対応するｆ１の値を求め（ステップＳ２３）、それを操作表示系１１４やＬＣＤ１１１などに画面表示する（ステップＳ２４）。この場合、現在のｆ２の２倍の数値がｆ１として表示されることになる。これによって、ライカフレームカメラでどの焦点距離を用いたときのぼけ特性と同じかが容易に判る。
【００６２】
次に、デジタルカメラではなく単体の焦点距離換算装置として実現した場合の動作を、第３および第４の例として説明する。この場合、焦点距離換算装置は、図１の構成から撮像系および記録系などを除外した残りの部位、すなわち入力機構としての操作スイッチ系１１３、表示機構としての操作表示系１１４、およびシステムコントローラ１１２のみで構成することができる。
【００６３】
（第３の例）
まず、操作者による操作スイッチ系１１３の操作により、想定撮像系の撮像画面サイズｗ１、使用撮像系の撮像画面サイズｗ２、および想定撮像系の焦点距離ｆ１の値が入力される（ステップＳ３１）。これら入力値は焦点距離換算部１１２ａに送られる。焦点距離換算部１１２ａでは、ｗ１とｗ２の撮像画面サイズ比に従って、等奥行ぼけ特性を得ることが可能なｆ２の値を算出するための換算処理が行われ（ステップＳ３２）、これによって求められたｆ２の値が操作表示系１１４に表示される（ステップＳ３３）。想定撮像系の撮像画面サイズｗ１としてはライカフレームの画面サイズがデフォルト値として記憶されており、ｗ１が入力されない場合には、ライカフレームの画面サイズ＝ｗ１とした換算が行われる。
【００６４】
（第４の例）
本例は、第３の例とは逆に、使用撮像系の焦点距離ｆ２が、想定撮像系でどの焦点距離を用いたときのぼけ特性と同じかを換算する例である。まず、操作者による操作スイッチ系１１３の操作により、想定撮像系の撮像画面サイズｗ１、使用撮像系の撮像画面サイズｗ２、および使用撮像系の焦点距離ｆ２の値が入力される（ステップＳ３４）。これら入力値は焦点距離換算部１１２ａに送られる。焦点距離換算部１１２ａでは、ｗ１とｗ２の撮像画面サイズ比に従って、ｆ２と等奥行ぼけ特性となるｆ１の値を算出するための換算処理が行われ（ステップＳ３５）、これによって求められたｆ１の値が操作表示系１１４に表示される（ステップＳ３６）。なお、第３の例の場合と同様、想定撮像系の撮像画面サイズｗ１としてはライカフレームの画面サイズがデフォルト値として記憶されており、ｗ１が入力されない場合には、ライカフレームの画面サイズ＝ｗ１とした換算が行われる。
【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。本実施形態では、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、本発明の焦点距離の換算処理は、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場合のＦ値が等しい条件下における等奥行きぼけ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（すなわち画面形状が相似の）撮像系間の換算に際してはもちろんのこと、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ず適用することができる。
【００６６】
また、本発明は、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、現実の被写体を所定の撮像系（例えば銀塩カメラ）で撮影した時と同等のぼけ特性を有した撮像を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる電子カメラの概略構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態に適用される撮像光学系の撮像公式を説明するための図。
【図３】同実施形態に適用される撮像光学系の錯乱円の大きさとデフォーカス量との関係を示す図。
【図４】同実施形態に適用される撮像光学系と想定撮像系それぞれにおける焦点距離と画角係数との関係を示す図。
【図５】同実施形態に適用される撮像光学系と想定撮像系それぞれにおける奥行ぼけ特性を示す第１の図。
【図６】同実施形態に適用される撮像光学系と想定撮像系それぞれにおける奥行ぼけ特性を示す第２の図。
【図７】同実施形態に適用される撮像光学系と想定撮像系それぞれにおける奥行ぼけ特性を示す第３の図。
【図８】同実施形態に適用される撮像光学系と想定撮像系それぞれにおける奥行ぼけ特性を示す第４の図。
【図９】同実施形態の第１の動作例を示すフローチャート。
【図１０】同実施形態の第２の動作例を示すフローチャート。
【図１１】同実施形態の第３の動作例を示すフローチャート。
【図１２】同実施形態の第３の動作例を示すフローチャート。
【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…フィルタ
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）
１１２ａ…焦点距離換算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【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１１】
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【図１２】
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