(57)【要約】【課題】撮影画像の一部を切り出した画像のボケ具合と、この切り出した画像と同じ範囲を焦点距離の長いレンズを使用して撮影した画像のボケ具合とは異なる。【解決手段】撮像装置は、複数の画素が２次元的に配列された撮像素子と、複数の画素から、生成する画像データに対応する画素の範囲を選択画素範囲として選択する選択部と、選択部によって選択された選択画素範囲に基づいて、撮像時における露出値を規定するプログラム線図をシフトする制御部とを備える。【選択図】図７
2013090146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が２次元的に配列された撮像素子と、
前記複数の画素から、生成する画像データに対応する画素の範囲を選択画素範囲として選択する選択部と、
前記選択部によって選択された当該選択画素範囲に基づいて、撮像時における露出値を規定するプログラム線図をシフトする制御部と
を備える撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数の画素における基準画素範囲に応じて規定されている前記プログラム線図を、前記基準画素範囲と前記選択画素範囲の対角線長比に基づいてシフトする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御部は、同一画角に換算したときに、前記基準画素範囲で撮影した場合の被写界深度と、前記選択画素範囲で撮影した場合の被写界深度との差が、予め定められた許容範囲に収まるように絞り値を決定する請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記プログラム線図における絞り値のシフトに伴って、シャッタ速度およびＩＳＯ感度の少なくとも一方をシフトさせる請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御部は、設定されている撮影モードに基づいて、前記プログラム線図をシフトするか否かを決定する請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記選択部は、ユーザによるズーム指示に基づいて前記選択画素範囲を選択する請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記プログラム線図のシフトに関する情報を、生成する前記画像データに関連付ける情報付与部を備える請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
複数の画素が２次元的に配列された撮像素子を備える撮像装置の制御プログラムであって、
前記複数の画素から、生成する画像データに対応する画素の範囲を選択画素範囲として選択する選択ステップと、
前記選択ステップによって選択された当該選択画素範囲に基づいて、撮像時における露出値を規定するプログラム線図をシフトする制御ステップと
をコンピュータに実行させる撮像装置の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および撮像装置の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラは、撮影画像をそのまま記録するだけでなく、撮影画像の一部を切り出して記録する機能を有する。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開平１０−１７７６３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
撮影画像の一部を切り出した画像は、撮影画像そのものに比べ画角が狭くなり、焦点距離の長いレンズを使用した場合と同様の画像を得ることができる。しかしながら、同じ絞り値で撮影した場合には、撮影画像の一部を切り出した画像のボケ具合と、この切り出した画像と同じ画角となるように焦点距離の長いレンズを使用して撮影した画像のボケ具合とは異なる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様における撮像装置は、複数の画素が２次元的に配列された撮像素子と、複数の画素から、生成する画像データに対応する画素の範囲を選択画素範囲として選択する選択部と、選択部によって選択された選択画素範囲に基づいて、撮像時における露出値を規定するプログラム線図をシフトする制御部とを備える。
【０００５】
また、本発明の第２の態様における撮像装置の制御プログラムは、複数の画素が２次元的に配列された撮像素子を備える撮像装置の制御プログラムであって、複数の画素から、生成する画像データに対応する画素の範囲を選択画素範囲として選択する選択ステップと、選択ステップによって選択された選択画素範囲に基づいて、撮像時における露出値を規定するプログラム線図をシフトする制御ステップとをコンピュータに実行させる。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る交換レンズとカメラ本体の外観斜視図である。
【図２】本実施形態に係るカメラ本体の背面図である。
【図３】本実施形態に係る一眼レフカメラのシステム構成図である。
【図４】撮像素子の撮像範囲を説明する図である。
【図５】被写界深度を説明する図である。
【図６】撮影距離Ｌ＝３０００ｍｍの場合の被写界深度の一例を示す図である。
【図７】プログラムモードにおけるプログラム線図を示す。
【図８】ポートレートモードにおけるプログラム線図を示す。
【図９】スポーツモードにおけるプログラム線図を示す。
【図１０】風景モードにおけるプログラム線図を示す。
【図１１】本実施形態の撮影処理フローを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、本実施形態に係る一眼レフカメラ１０の交換レンズ２０とカメラ本体３０の外観斜視図である。交換レンズ２０は、レンズマウント２１を備え、カメラ本体３０は、カメラマウント３１を備える。レンズマウント２１とカメラマウント３１が係合して交換レンズ２０とカメラ本体３０が一体化されると、交換レンズ２０とカメラ本体３０は一眼レフカメラ１０として機能する。
【００１０】
光軸１１と平行な矢印１２に沿って、レンズマウント２１をカメラマウント３１へ接近させ、レンズ指標２２とボディ指標３２が対向するように両者を接触させる。更に、レンズマウント２１のマウント面とカメラマウント３１のマウント面の接触を保ったまま、交換レンズ２０を矢印１３の方向へ回転させる。すると、ロックピン３３によるロック機構が作動し、交換レンズ２０はカメラ本体３０に固定される。この状態において、交換レンズ２０側の通信端子とカメラ本体３０側の通信端子は接続が確立され、互いに制御信号等の通信を行うことができる。
【００１１】
交換レンズ２０をカメラ本体３０から分離するときには、ユーザは、着脱ボタン３４を押し下げることにより、着脱ボタン３４に連動するロックピン３３をカメラマウント３１のマウント面から退避させてロックを解除する。そして、装着と逆の手順で交換レンズ２０を回転させてから引き離す。
【００１２】
交換レンズ２０は、被写体光束をカメラ本体３０に配設された撮像素子の受光面に結像させる。交換レンズ２０は、撮像素子の受光面におけるイメージサークルの大きさ、焦点距離、開放Ｆ値などが異なる様々な仕様の製品として、複数用意されている。これらの交換レンズ２０は、いずれもカメラマウント３１と係合するレンズマウント２１を備えており、カメラマウント３１が採用されたカメラ本体３０であれば、異なるカメラ本体３０であっても装着することができる。
【００１３】
また、カメラ本体３０はレリーズボタン３５を備える。レリーズボタン３５は、押下げ方向に２段階に検知できる押しボタンで構成されている。ユーザはレリーズボタン３５を押し下げることにより、被写体を撮影することができる。
【００１４】
図２は、本実施形態に係るカメラ本体３０の背面図である。図２に示すように、表示部３６の近傍には操作部材としての十字キー３７が設けられている。ユーザは十字キー３７を操作することにより、表示部３６に表示されたメニュー項目の選択範囲を上下左右に移動させることができる。また、十字キー３７の中央には決定ボタン３８が設けられている。ユーザは決定ボタン３８を押下げることにより十字キー３７による選択を確定させる。
【００１５】
例えば、図２のように撮像範囲設定のメニュー画面が表示されている状態で、ユーザは、十字キー３７を上下に操作することにより、アクティブフレーム３９をメニュー項目中で移動させることができる。メニュー項目として、複数の画素範囲が選択可能に提示されている。そして、ユーザは、意図する場所にアクティブフレーム３９を移動させたら決定ボタン３８を押し下げて選択したメニュー項目の設定を指示する。決定ボタン３８の押し下げに伴ってラジオボタン４０がオンとなり、ユーザは自らの選択を視認することができる。
【００１６】
また、図２に示すように、十字キー３７の近傍には操作部材としてのシーソースイッチ４１が設けられている。ユーザはシーソースイッチ４１を操作することにより、ズームを指示することができる。ズーム処理については後述する。
【００１７】
図３は、本実施形態に係る一眼レフカメラのシステム構成図である。被写体像は、光軸１１に沿って光学系を透過し、撮像素子１３３の受光面に結像する。光学系は、フォーカスレンズ２３、ズームレンズ２４、絞り２５等を含む。光学系は、レンズシステム制御部１２０によって制御される。例えば、レンズシステム制御部１２０は、モータ駆動回路１２２を介してフォーカスレンズ２３を移動させるモータおよびズームレンズ２４を移動させるモータを制御する。また、レンズシステム制御部１２０は、絞り駆動回路１２３を介して絞り２５を駆動する。
【００１８】
レンズシステム制御部１２０は、レンズマウント接点１２１およびカメラマウント接点１３１を介してカメラシステム制御部１３０と接続され、相互に通信を実行しつつ協働して交換レンズ２０とカメラ本体３０を制御する。なお、レンズマウント接点１２１およびカメラマウント接点１３１は、それぞれ上述の交換レンズ２０側の通信端子およびカメラ本体３０側の通信端子を含む。
【００１９】
撮像素子１３３は、光学系を透過して入射する被写体像である光学像を光電変換する素子であり、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサが用いられる。シャッタ１３４は、撮像素子１３３に対して撮影時のみ光が入射するように、撮影時の露光時間中のみ開き、それ以外の時は光をさえぎる。撮像素子１３３で光電変換された被写体像は、Ａ／Ｄ変換器１３５でアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された被写体像は、画像データとして順次処理される。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換器１３５によりデジタル信号に変換された画像データは、画像処理部１３６へ引き渡される。画像処理部１３６は、設定されている撮影モード、ユーザからの指示に従って、画像データを規格化された画像フォーマットの画像データに変換する。例えば、静止画像としてＪＰＥＧファイルを生成する場合、色変換処理、ガンマ処理、ホワイトバランス処理等の画像処理を行った後に適応離散コサイン変換等を施して圧縮処理を行う。また、動画像としてＭＰＥＧファイルを生成する場合、生成された連続する静止画としてのフレーム画像に対して、フレーム内符号化、フレーム間符号化を施して圧縮処理を行う。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換器１３５から画像処理部１３６へ入力される画像データ量が、画像処理部１３６の処理能力を上回る場合は、未処理の画像データは、メモリ制御部１３７の制御により一旦内部メモリ１３８へ記憶される。つまり、内部メモリ１３８は、連写撮影、動画撮影において高速に連続して画像データが生成される場合に、画像処理の順番を待つバッファメモリとしての役割を担う。内部メモリ１３８は、高速で読み書きのできるランダムアクセスメモリであり、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなどが用いられる。また、内部メモリ１３８は、画像処理部１３６が行う画像処理、圧縮処理において、ワークメモリとしての役割も担う。内部メモリ１３８は、これらの役割を担うに相当する十分なメモリ容量を備える。メモリ制御部１３７は、いかなる作業にどれくらいのメモリ容量を割り当てるかを制御する。
【００２２】
画像処理部１３６によって処理された静止画像データ、動画像データは、メモリ制御部１３７の制御により、内部メモリ１３８から外部機器ＩＦ１４０を介して、記録媒体の記録部１４１に記録される。記録媒体は、フラッシュメモリ等により構成される、カメラ本体３０に対して着脱可能な不揮発性メモリである。また、画素数、圧縮モード、カメラ本体３０の機種名、レンズ情報、撮影モード、絞り値、シャッタ速度等の撮影情報を画像データと関連付けて記録部１４１に記録される。
【００２３】
画像処理部１３６で処理された画像データは、記録用に処理される画像データに並行して、表示用の画像データを生成する。生成された表示用の画像データは、表示制御部１３９の制御に従って、表示部３６に表示される。記録の有無に関わらず、逐次表示用の画像データを生成して表示部３６に表示すれば、電子ファインダ機能としてライブビューを実現できる。また、画像の表示と共に、もしくは画像を表示することなく、一眼レフカメラ１０の各種設定に関する様々なメニュー項目も、表示制御部１３９の制御により表示部３６に表示することができる。
【００２４】
一眼レフカメラ１０は、上記の画像処理における各々の要素も含めて、カメラシステム制御部１３０により直接的または間接的に制御される。カメラシステム制御部１３０は、システムメモリ１３２を備える。システムメモリ１３２は、電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭ（登録商標）等により構成される。システムメモリ１３２は、一眼レフカメラ１０の動作時に必要な定数、変数、プログラム等を、一眼レフカメラ１０の非動作時にも失われないように記録している。また、システムメモリ１３２は、撮影時における露出値を規定するプログラム線図を撮影モードごとに記録する。カメラシステム制御部１３０は、定数、変数、プログラム等を適宜内部メモリ１３８に展開して、一眼レフカメラ１０の制御に利用する。
【００２５】
カメラ本体３０は、ユーザからの操作を受け付けるレリーズボタン３５、十字キー３７等の操作部材を複数備えているが、操作検出部１４４は、これら操作部材が操作されたことを検知してカメラシステム制御部１３０へ検出結果を出力する。カメラシステム制御部１３０は、検出された操作に応じた動作を実行する。
【００２６】
カメラシステム制御部１３０は、レリーズボタン３５の１段階目の押下げであるＳＷ１のオンを検知することにより撮影準備動作であるＡＦ、ＡＥ等を実行する。そして、カメラシステム制御部１３０は、レリーズボタン３５の２段階目の押下げであるＳＷ２のオンを検知することにより撮像素子１３３による被写体像の取得動作を実行する。
【００２７】
カメラ本体３０は、電源１４３から電力供給を受ける。電源制御部１４２は、電源１４３と通信して残電力の検出、電力供給の監視、給電を行う。電源１４３は、２次電池、家庭用ＡＣ電源等により構成される。また、交換レンズ２０への給電は、レンズマウント接点１２１、カメラマウント接点１３１を介して行われる。
【００２８】
測光センサ１４５は、ファインダ近傍に設けられ、被写体の明るさを検知する。露出制御部１４６は、測光センサ１４５が検知した測光データを解析して露出値を算出する。露出制御部１４６は、算出した露出値に従って、カメラシステム制御部１３０を介してレンズシステム制御部１２０へ絞り２５の制御信号を出力する。また、露出制御部１４６は、露出値に従ってＩＳＯ感度に対応する読み出しゲインを設定する制御信号を撮像素子１３３へ出力する。さらに、露出制御部１４６は、シャッタ速度を設定する制御信号をシャッタ１３４へ出力する。
【００２９】
露出制御部１４６は、ユーザが選択した撮影モードに応じて、システムメモリ１３２から後述するプログラム線図を取得する。そして、露出制御部１４６は、プログラム線図を参照して露出値を算出する。
【００３０】
フォーカス制御部１４７は、ユーザの設定により、位相差ＡＦ方式またはコントラストＡＦ方式を切り替えてオートフォーカスの制御を実行し、カメラシステム制御部１３０を介してレンズシステム制御部１２０へフォーカスレンズ２３の駆動制御信号を出力する。
【００３１】
ズーム制御部１４８は、ユーザによるシーソースイッチ４１の操作に応じて、ズーム処理を実行する。具体的には、ユーザがシーソースイッチ４１を操作してズーム指示をすると、ズーム制御部１４８は、ズームレンズ２４の駆動制御信号をレンズシステム制御部１２０へ出力し、ズームレンズ２４の駆動による光学ズームを実行する。また、ズーム制御部１４８は、光学ズームが最大倍率になった状態でさらにユーザがシーソースイッチ４１を操作してズーム指示をすると、ズームレンズ２４の駆動を停止し、画像処理部１３６と協働して画像処理による電子ズームを実行する。
【００３２】
図４は、撮像素子の撮像範囲を説明する図であり、カメラマウント３１側から光軸１１に沿って撮像素子１３３を臨む図である。撮像範囲は、撮像素子１３３の複数の画素のうち撮像すべき画素の範囲である。本実施形態において、撮像範囲として３つの画素範囲が予め規定されている。
【００３３】
第１の撮像範囲は、撮像素子１３３の有効画素領域の画素範囲である。本実施形態において、撮像素子１３３の有効画素領域の画素範囲は、３５ｍｍ版フィルムのサイズと同程度の３６ｍｍ×２４ｍｍ、対角線長約４３ｍｍである。この有効画素領域の画素範囲をＦＸサイズと表す。
【００３４】
第２の撮像範囲は、ＦＸサイズより小さいＡＰＳ版フィルムのＣサイズと同程度の２４ｍｍ×１６ｍｍ、対角線長約２９ｍｍで構成される第１画素範囲１５１である。この第１画素範囲１５１をＤＸサイズと表す。第３の撮像範囲は、ＤＸサイズより小さい１７．３ｍ×１３ｍｍ、対角線長約２１．６ｍｍで構成される第２画素範囲１５２である。この第２画素範囲１５２をＢＸサイズと表す。
【００３５】
ユーザは、第１の撮像範囲、第２の撮像範囲および第３の撮像範囲のうちから、画像処理部１３６が生成する画像データに対応する撮像素子１３３の画素の範囲を決定することができる。本実施形態において、ユーザが決定した撮像範囲に対応する撮像素子１３３の画素の範囲を選択画素範囲という。具体的には、カメラシステム制御部１３０は、図２の撮像範囲設定のメニュー画面でラジオボタン４０をオンにした撮像範囲を選択画素範囲として選択する。
【００３６】
撮像素子１３３が選択画素範囲の被写体像を光電変換することにより、画像処理部１３６は選択画素範囲に対応する画像データを生成することができる。また、画像処理部１３６は、Ａ／Ｄ変換器１３５が出力した画像データのうち選択画素範囲に対応する画像データをクロップするようにしてもよい。
【００３７】
次に、選択画素範囲と撮影画像のボケ具合の関係について説明する。図５は、被写界深度を説明する図である。被写界深度とは、観察される撮影画像においてピントが合っているように判断される被写体の奥行きの範囲である。被写界深度Ｔは、前方被写界深度Ｔｆおよび後方被写界深度Ｔｒを用いて以下の式で表される。Ｔｆ＝δＦＬ２／（ｆ２＋δＦＬ）・・・［１］、Ｔｒ＝δＦＬ２／（ｆ２−δＦＬ）・・・［２］、Ｔ＝Ｔｆ＋Ｔｒ＝δＦＬ２／（ｆ２＋δＦＬ）＋δＦＬ２／（ｆ２−δＦＬ）・・・［３］。なお、δ：許容錯乱円径、Ｆ：絞り値、Ｌ：撮影距離、ｆ：焦点距離である。
【００３８】
被写界深度Ｔの範囲内の点光源から放射された光は、撮像素子１３３の受光面では許容錯乱円径δ以内の直径を持つ円として結像する。許容錯乱円径δは、撮影画像として観察されたときに点と視認されうる、受光面上における最大の大きさを持つ錯乱円の直径である。許容錯乱円径δは、一般的には選択画素範囲の対角線長Ｄを定数１０００〜１５００で割った値が用いられる。したがって、許容錯乱円径δは選択画素範囲の対角線長Ｄに比例する。
【００３９】
同じ画角で撮影する場合、焦点距離ｆは選択画素範囲の対角線長Ｄに比例する。例えば、選択画素範囲がＤＸサイズであって焦点距離ｆ＝５０ｍｍである場合の画角は、選択画素範囲がＦＸサイズであって焦点距離ｆ＝５０ｍｍ×（ＤＸサイズに対するＦＸサイズの対角線長比１．５）＝７５ｍｍである場合の画角と同等である。
【００４０】
このように許容錯乱円径δおよび焦点距離ｆは、選択画素範囲の対角線長Ｄに比例する。この比例関係をδ＝ａＤ、ｆ＝ｂＤで表し上述の式［３］に代入すると、被写界深度Ｔは以下の式で表される。Ｔ＝ａＦＬ２／（ｂ２Ｄ＋ａＦＬ）＋ａＦＬ２／（ｂ２Ｄ−ａＦＬ）・・・［４］。
【００４１】
したがって、絞り値Ｆおよび撮影距離Ｌを一定にして同等の画角で撮影する場合、被写界深度Ｔは、選択画素範囲の対角線長Ｄが短い、すなわち選択画素範囲が小さいほど深くなる。被写界深度Ｔが深くなるとピントが合っているように観察される奥行きの範囲が広がりボケが少なくなる。そのため、絞り値Ｆおよび撮影距離Ｌを一定にし且つ画角が同等となるように焦点距離ｆを調整して撮影する場合、選択画素範囲が小さい撮影画像は、選択画素範囲が大きい撮影画像と比べてボケが少ない。
【００４２】
ここで、絞り値Ｆを、許容錯乱円径δおよび焦点距離ｆと同様に、選択画素範囲の対角線長Ｄに比例させる。この比例関係をＦ＝ｃＤで表し上述の式［４］に代入すると、被写界深度Ｔは以下の式で表される。Ｔ＝ａｃＬ２／（ｂ２＋ａｃＬ）＋ａｃＬ２／（ｂ２−ａｃＬ）・・・［５］。
【００４３】
式［５］からわかるように、被写界深度Ｔは、撮影距離Ｌが一定であれば選択画素範囲の対角線長比Ｄが変わっても一定となる。したがって、撮影距離Ｌを一定にして絞り値Ｆを対角線長Ｄに比例させ且つ画角が同等となるように焦点距離ｆを調整して撮影すれば、選択画素範囲が小さい撮影画像と選択画素範囲が大きい撮影画像とは同等のボケ具合となる。
【００４４】
図６は、撮影距離Ｌ＝３０００ｍｍの場合の被写界深度の一例を示す図である。上述の許容錯乱円径δの定数１０００〜１５００を満たす値を用いて、ＦＸサイズの許容錯乱円径δを０．０３ｍｍ、ＤＸサイズの許容錯乱円径δを０．０２ｍｍ、ＢＸサイズの許容錯乱円径δを０．０１５ｍｍとする。
【００４５】
図６の表において、選択画素範囲がＦＸサイズである場合における３つの状態を第１列１６１、第２列１６２および第３列１６３で示す。第１列１６１の下端の値は、焦点距離ｆ＝５０ｍｍ、絞り値Ｆ＝５．６である場合の被写界深度Ｔを示す。第２列１６２の下端の値は、焦点距離ｆ＝７５ｍｍ、絞り値Ｆ＝５．６である場合の被写界深度Ｔを示す。第３列１６３の下端の値は、焦点距離ｆ＝１００ｍｍ、絞り値Ｆ＝５．６である場合の被写界深度Ｔを示す。
【００４６】
また、図６の表において、選択画素範囲がＤＸサイズである場合における２つの状態を第４列１６４および第５列１６５で示す。第４列１６４の下端の値は、焦点距離ｆ＝５０ｍｍ、絞り値Ｆ＝５．６である場合の被写界深度Ｔを示す。第５列１６５の下端の値は、焦点距離ｆ＝５０ｍｍ、絞り値Ｆ＝３．８である場合の被写界深度Ｔを示す。
【００４７】
さらに、図６の表において、選択画素範囲がＢＸサイズである場合における２つの状態を第６列１６６および第７列１６７で示す。第６列１６６の下端の値は、焦点距離ｆ＝５０ｍｍ、絞り値Ｆ＝５．６である場合の被写界深度Ｔを示す。第７列１６７の下端の値は、焦点距離ｆ＝５０ｍｍ、絞り値Ｆ＝２．８である場合の被写界深度Ｔを示す。
【００４８】
ここで、第２列１６２の状態での撮影画像と第４列１６４の状態での撮影画像とを比較する。上述のように、選択画素範囲がＤＸサイズであって焦点距離ｆ＝５０ｍｍである場合の画角は、選択画素範囲がＦＸサイズであって焦点距離ｆ＝７５ｍｍである場合の画角と同等である。そのため、第２列１６２の状態での撮影範囲は第４列１６４の状態での撮影範囲と同等である。第２列１６２の状態での絞り値Ｆおよび第４列１６４の状態での絞り値Ｆは共に５．６であることから、第４列１６４の状態での被写界深度Ｔは第２列１６２の状態での被写界深度Ｔよりも深い。したがって、第４列１６４の状態で撮影した画像は、第２列１６２の状態で撮影した画像と比べると、撮影範囲は同等であるがボケが少ない。
【００４９】
次に、第４列１６４の状態での絞り値Ｆ＝５．６をＦＸサイズに対するＤＸサイズの対角線長比０．６７を掛けた３．８を絞り値Ｆとした第５列１６５の状態での撮影画像と第２列１６２の状態での撮影画像とを比較する。上述のように、選択画素範囲がＤＸサイズであって焦点距離ｆ＝５０ｍｍである場合の画角は、選択画素範囲がＦＸサイズであって焦点距離ｆ＝７５ｍｍである場合の画角と同等である。そのため、第２列１６２の状態での撮影範囲は第５列１６５の状態での撮影範囲と同等である。絞り値Ｆを対角線長に比例させたことにより、第２列１６２の状態での被写界深度Ｔと第５列１６５の状態での被写界深度Ｔは同等となる。したがって、第５列１６５の状態で撮影した画像は、第２列１６２の状態で撮影した画像と比べると、撮影範囲もボケ具合も同等となる。
【００５０】
第２列１６２の状態での被写界深度Ｔおよび第５列１６５の被写界深度Ｔのように両方の撮影画像の被写界深度が完全に一致していない場合、被写界深度の差が予め定められた許容範囲に収まっていれば、両方の撮影画像のボケ具体が同等であるとしてもよい。許容範囲は、例えば基準となる一方の撮影画像の被写界深度の５パーセントに規定してもよい。
【００５１】
選択画素範囲がＢＸサイズである場合も同様である。第３列１６３の状態での撮影画像と第６列１６６の状態での撮影画像とを比較する。選択画素範囲がＢＸサイズであって焦点距離ｆ＝５０ｍｍである場合の画角は、選択画素範囲がＦＸサイズであって焦点距離ｆ＝５０ｍｍ×ＢＸサイズに対するＦＸサイズの対角線長比２＝１００ｍｍである場合の画角と同等である。そのため、第３列１６３の状態での撮影範囲は第６列１６６の状態での撮影範囲と同等である。第３列１６３の状態での絞り値Ｆおよび第６列１６６の状態での絞り値Ｆは共に５．６であることから、第６列１６６の状態での被写界深度Ｔは第３列１６３の状態での被写界深度Ｔよりも深い。したがって、第６列１６６の状態で撮影した画像は、第３列１６３の状態で撮影した画像と比べると、撮影範囲は同等であるがボケが少ない。
【００５２】
次に、第６列１６６の状態での絞り値Ｆ＝５．６をＦＸサイズに対するＢＸサイズの対角線長比０．５を掛けた２．８を絞り値Ｆとした第７列１６７の状態での撮影画像と第３列１６３の状態での撮影画像とを比較する。上述のように、選択画素範囲がＢＸサイズであって焦点距離ｆ＝５０ｍｍである場合の画角は、選択画素範囲がＦＸサイズであって焦点距離ｆ＝１００ｍｍである場合の画角と同等である。そのため、第３列１６３の状態での撮影範囲は第７列１６７の状態での撮影範囲と同等である。絞り値Ｆを対角線長に比例させたことにより、第３列１６３の状態での被写界深度Ｔと第７列１６７の状態での被写界深度Ｔは同等となる。したがって、第７列１６７の状態で撮影した画像は、第３列１６３の状態で撮影した画像と比べると、撮影範囲もボケ具合も同等となる。
【００５３】
本実施形態における露出制御について説明する。図７はプログラムモードのプログラム線図を示す。プログラム線図は、撮影モードに応じて撮影時の露出値を規定する。露出値は、絞り値とシャッタ速度とＩＳＯ感度との組み合わせで規定される。なお、本実施形態におけるプログラム線図はＩＳＯ１００の場合である。プログラムモードは、絞り値Ｆとシャッタ速度を自動的に設定する撮影モードである。
【００５４】
図７のグラフにおいて、縦軸は絞り値Ｆ、横軸はシャッタ速度、斜線は被写体の明るさを示す値であるＥＶを指す。本実施形態に係る一眼レフカメラ１０の絞り値Ｆの下限値は１．４、上限値は１６である。また、本実施形態に係る一眼レフカメラ１０のシャッタ速度の上限値は１／８０００秒、下限値は３０秒である。図７の実線で示される線図は、撮像素子１３３の有効画素領域の画素範囲であるＦＸサイズに応じて予め規定された基準プログラム線図である。基準プログラム線図はシステムメモリ１３２に記録されている。
【００５５】
プログラムモードが撮影モードとして選択されている場合、まず、露出制御部１４６は、この基準プログラム線図をシステムメモリ１３２から読み出す。次に、露出制御部１４６は、測光センサ１４５が検知した測光データを解析してＥＶを算出し、図７のグラフにおいて算出したＥＶと基準プログラム線図との交点の絞り値およびシャッタ速度を抽出する。そして、露出制御部１４６は、抽出した絞り値およびシャッタ速度で絞り２５およびシャッタ１３４をそれぞれ動作させる制御信号を出力して露出制御を実行する。
【００５６】
例えば、ＥＶが１２の場合、図７のグラフにおいてＥＶが１２であることを示す斜線と基準プログラム線図との交点の絞り値Ｆ＝５．６、シャッタ速度１／１２５秒が選択される。そして、露出制御部１４６は、絞り２５の絞り値を５．６に設定する制御信号およびシャッタ１３４のシャッタ速度を１／１２５秒に設定する制御信号を出力する。
【００５７】
普段ＦＸサイズを選択画素範囲として選択してプログラムモードで撮影するユーザは、上述の基準プログラム線図に応じた露出値で撮影されたＦＸサイズの撮影画像のボケ具合を認識している。このユーザが望遠効果を狙って、選択画素範囲をＦＸサイズからＤＸサイズに変更してプログラムモードで撮影する場面を想定する。選択画素範囲に関わらず基準プログラム線図を用いると、選択画素範囲がＦＸサイズからＤＸサイズに変更してもＥＶが同じ値であれば絞り値Ｆも同じ値になる。例えば、図７に示すように、ＥＶが１２であれば絞り値ＦはＦＸサイズであってもＤＸサイズであっても５．６である。
【００５８】
そのため、図５および図６を用いて説明したように、ＤＸサイズの撮影画像の被写界深度は、このＤＸサイズの撮影画像と同等の画角となるＦＸサイズの撮影画像の被写界深度より深くなる。したがって、普段ＦＸサイズを選択画素範囲として選択してプログラムモードで撮影するユーザは、このＤＸサイズの撮影画像のボケ具合は自身が意図していたものと違っているように感じる。
【００５９】
そこで、ＤＸサイズが選択画素範囲として選択されている場合、露出制御部１４６は、基準プログラム線図をシフトし、シフトしたプログラム線図を用いる。具体的には、露出制御部１４６は、絞り値ＦがＦＸサイズに対するＤＸサイズの対角線長比０．６７を掛けた値になるように基準プログラム線図をシフトする。図７の破線で示された線図は、ＤＸサイズが選択画素範囲として選択されている場合に用いられるプログラム線図である。ＤＸサイズが選択画素範囲として選択されている場合に用いられるプログラム線図をＤＸプログラム線図と称する。
【００６０】
選択画素範囲がＦＸサイズの場合に上述の基準プログラム線図を用い、選択画素範囲がＤＸサイズの場合に上述のＤＸプログラム線図を用いると、ＥＶが同じ値の場合に絞り値Ｆは選択画素範囲の対角線長Ｄに比例した値となる。また、プログラム線図に応じて、絞り値Ｆに対応するシャッタ速度が選択される。例えば、図７に示すように、ＥＶが１２の場合、選択画素範囲がＦＸサイズであれば絞り値Ｆ＝５．６、シャッタ速度＝１／１２５秒が選択され、選択画素範囲がＤＸサイズであれば絞り値Ｆ＝５．６×０．６７＝３．８、シャッタ速度＝１／３００秒が選択される。なお、絞り値が離散的に規定されている場合において、プログラム線図に応じて選択された絞り値Ｆが離散的な規定値と一致しないときには、選択された絞り値Ｆの近傍に存在する離散的な規定値が絞り値Ｆとして代わりに用いられる。
【００６１】
そのため、図５および図６を用いて説明したとおり、ＤＸサイズの撮影画像の被写界深度は、このＤＸサイズの撮影画像と同等の画角となるＦＸサイズの撮影画像の被写界深度と同等となる。したがって、普段ＦＸサイズを選択画素範囲として選択してプログラムモードで撮影するユーザは、このＤＸサイズの撮影画像のボケ具合は自身が意図していたものと同等であり違和感を覚えない。
【００６２】
同様に、ＢＸサイズが選択画素範囲として選択されている場合、露出制御部１４６は、絞り値ＦがＦＸサイズとＢＸサイズの対角線長比０．５を掛けた値になるように基準プログラム線図をシフトする。図７の点線で示されたプログラム線図が、ＢＸサイズが選択画素範囲として選択されている場合に用いられるプログラム線図である。ＢＸサイズが選択画素範囲として選択されている場合に用いられるプログラム線図をＢＸプログラム線図と称する。
【００６３】
選択画素範囲がＦＸサイズの場合に上述の基準プログラム線図を用い、選択画素範囲がＢＸサイズの場合に上述のＢＸプログラム線図を用いることにより、上述のＤＸサイズの場合と同様に、ＢＸサイズの撮影画像の被写界深度は、このＢＸサイズの撮影画像と同等の画角となるＦＸサイズの撮影画像の被写界深度と同等となる。したがって、普段ＦＸサイズを選択画素範囲として選択してプログラムモードで撮影するユーザは、このＢＸサイズの撮影画像のボケ具合は自身が意図していたものと同等であり違和感を覚えない。
【００６４】
選択画素範囲がＦＸサイズの場合に上述の基準プログラム線図を用い、選択画素範囲がＢＸサイズの場合に上述のＢＸプログラム線図を用いると、ＥＶが同じ値の場合に絞り値Ｆは選択画素範囲の対角線長Ｄに比例した値となる。また、プログラム線図に応じて、絞り値Ｆに対応するシャッタ速度が選択される。例えば、図７に示すように、ＥＶが１２の場合、選択画素範囲がＦＸサイズであれば絞り値Ｆ＝５．６、シャッタ速度＝１／１２５秒が選択され、選択画素範囲がＢＸサイズであれば絞り値Ｆ＝５．６×０．５＝２．８、シャッタ速度＝１／５００秒が選択される。
【００６５】
なお、露出制御部１４６は、基準プログラム線図をそのままシフトすると絞り値Ｆの下限値１．４を下回る箇所が存在する場合には、当該箇所を下限値１．４に規定する。図７のＤＸプログラム線図においてＥＶが約６．７以下の箇所およびＢＸプログラム線図においてＥＶが８以下の箇所が下限値１．４に規定される。また、露出制御部１４６は、基準プログラム線図をそのままシフトするとシャッタ速度の上限値１／８０００秒を超える箇所が存在する場合には、当該箇所を上限値１／８０００秒に規定する。図７のＢＸプログラム線図においてＥＶが２０以上の箇所が上限値１／８０００秒に規定される。
【００６６】
上述の図７の実施例において、露出制御部１４６は、ＩＳＯ感度を一定にし、プログラム線図の絞り値Ｆのシフトに伴いシャッタ速度をシフトさせたが、ＩＳＯ感度を変更することもできる。具体的には、露出制御部１４６は、シャッタ速度を一定にし、絞り値Ｆのシフトに伴いＩＳＯ感度をシフトさせる。例えば、露出制御部１４６は、シャッタ速度を１／１２５秒にし、絞り値Ｆを５．６から４にシフトさせるのに伴い、ＩＳＯ感度を１００から５０にシフトさせる。
【００６７】
また、露出制御部１４６は、プログラム線図の絞り値Ｆのシフトに伴いシャッタ速度およびＩＳＯ感度の双方をシフトさせることもできる。例えば、露出制御部１４６は、絞り値Ｆを５．６から４にシフトさせるのに伴い、シャッタ速度を１／１２５秒から１／６０秒にシフトするとともにＩＳＯ感度を１００から２５にシフトさせる。
【００６８】
図８は、ポートレートモードにおけるプログラム線図を示す。ポートレートモードは、背景をぼかして被写体を引き立たせるように、絞り値Ｆを小さく設定する撮影モードである。上述の図７の実施例と同様に、実線で示される基準プログラム線図をシフトして破線で示されるＤＸプログラム線図および点線で示されるＢＸプログラム線図が規定される。なお、露出制御部１４６は、基準プログラム線図をそのままシフトするとシャッタ速度の上限値１／８０００秒を超える箇所が存在する場合には、当該箇所を上限値１／８０００秒にする。図８のＤＸプログラム線図においてＥＶが約１４．７以上の箇所およびＢＸプログラム線図においてＥＶが１４以上の箇所が上限値１／８０００秒に規定される。
【００６９】
図９は、スポーツモードにおけるプログラム線図を示す。スポーツモードは、動いている被写体でもブレにくいように、シャッタ速度を高速寄りに設定する撮影モードである。上述の図７の実施例と同様に、実線で示される基準プログラム線図をシフトして破線で示されるＤＸプログラム線図および点線で示されるＢＸプログラム線図が規定される。なお、露出制御部１４６は、基準プログラム線図をそのままシフトすると絞り値Ｆの下限値１．４を下回る箇所が存在する場合には、当該箇所を下限値１．４に規定する。図９のＤＸプログラム線図においてＥＶが約１１．４以下の箇所およびＢＸプログラム線図においてＥＶが約１２．４以下の箇所が下限値１．４に規定される。
【００７０】
また、露出制御部１４６は、基準プログラム線図をそのままシフトするとシャッタ速度の上限値１／８０００秒を超える箇所が存在する場合には、当該箇所を上限値１／８０００秒にする。図９のＤＸプログラム線図においてＥＶが約１９．２以上の箇所およびＢＸプログラム線図においてＥＶが１７以上の箇所が上限値１／８０００秒に規定される。
【００７１】
図１０は、風景モードにおけるプログラム線図を示す。風景モードは、近くから遠くまでピントが合うように、絞り値Ｆを大きく設定する撮影モードである。上述の図７の実施例と同様に、実線で示される基準プログラム線図をシフトして破線で示されるＤＸプログラム線図および点線で示されるＢＸプログラム線図が規定される。なお、露出制御部１４６は、基準プログラム線図をそのままシフトするとシャッタ速度の上限値１／８０００秒を超える箇所が存在する場合には、当該箇所を上限値１／８０００秒にする。図１０のＤＸプログラム線図においてＥＶが約１９．６以上の箇所およびＢＸプログラム線図においてＥＶが１８．６以上の箇所が上限値１／８０００秒に規定される。
【００７２】
図１１は、本実施形態の撮影処理フローを示す。本フローは、例えば、カメラ本体３０の電源がオンにされたときに開始される。本実施形態において、露出制御部１４６がカメラシステム制御部１３０と協働して本フローの処理を実行する。
【００７３】
ステップＳ１０１では、露出制御部１４６は、ユーザが選択した撮影モードの情報を取得する。撮影モードは上述のプログラムモード、ポートレートモード、スポーツモード、風景モード等である。カメラシステム制御部１３０は、ユーザが選択した撮影モードを検知し、撮影モードの情報をシステムメモリ１３２に格納する。そして、露出制御部１４６はシステムメモリ１３２から撮影モードの情報を取得する。ステップＳ１０２では、露出制御部１４６は、撮影モードに対応するプログラム線図をシステムメモリ１３２から取得する。例えば、露出制御部１４６は、プログラムモードが撮影モードとして選択されている場合に、図７を用いて説明した基準プログラム線図を取得する。
【００７４】
ステップＳ１０３では、露出制御部１４６は、ユーザが選択した撮影モードがプログラム線図のシフトを禁止するモードであるか否かを判断する。具体的には、露出制御部１４６は、ユーザが絞り値Ｆを手動で決定するマニュアル露出モードおよび絞り優先モードをプログラム線図のシフトを禁止するモードと判断する。撮影モードがプログラム線図のシフトを禁止するモードである場合にはステップＳ１０８に移行し、プログラム線図のシフトを禁止するモードでない場合にはステップＳ１０４に移行する。
【００７５】
ステップＳ１０４では、カメラシステム制御部１３０は、ユーザの操作に従って、画像処理部１３６が生成する画像データに対応する撮像素子１３３の画素の範囲を選択画素範囲として選択する。例えば、カメラシステム制御部１３０は、図２の撮像範囲設定のメニュー画面でユーザがラジオボタン４０をオンにした撮像範囲を選択画素範囲として選択する。
【００７６】
ステップＳ１０５において、露出制御部１４６は、選択画素範囲が基準画素範囲であるか否かを判断する。基準画素範囲は、ステップＳ１０２で取得したプログラム線図に対応する画素範囲である。例えば、図７を用いて説明した基準プログラム線図が取得された場合には、ＦＸサイズが基準画素範囲となる。選択画素範囲が基準画素範囲である場合にはステップＳ１０８へ移行し、選択画素範囲が基準画素範囲でない場合にはステップＳ１０６に移行する。
【００７７】
ステップＳ１０６では、露出制御部１４６は、ステップＳ１０２で取得したプログラム線図のシフト量を算出する。例えば、図７を用いて説明したように、露出制御部１４６は、基準画素範囲に対する選択画素範囲の対角線長比を算出する。そして、ステップＳ１０７では、露出制御部１４６は、ステップＳ１０６で算出したシフト量を用いてステップＳ１０２で取得したプログラム線図をシフトさせる。例えば、図７で説明したように、露出制御部１４６は、基準画素範囲に対する選択画素範囲の対角線長比を絞り値Ｆに掛けて基準プログラム線図をシフトさせる。
【００７８】
ステップＳ１０８では、カメラシステム制御部１３０は、レリーズボタン３５の１段階目の押下げであるＳＷ１がオンになったか否かを検知する。ＳＷ１がオンになるまでステップＳ１０８で待機し、ＳＷ１のオンを検知した場合、ステップＳ１０９に移行する。
【００７９】
ステップＳ１０９では、露出制御部１４６は、測光センサ１４５が検知した測光データを取得する。そして、ステップＳ１１０では、露出制御部１４６は、測光データおよびプログラム線図に応じて撮影時の露出値を決定する。この場合、露出制御部１４６は、ステップＳ１０７でプログラム線図がシフトされた場合にはシフト後のプログラム線図を用いる。露出値の決定処理の詳細は図７で説明したとおりである。
【００８０】
ステップＳ１１１では、カメラシステム制御部１３０は、レリーズボタン３５の２段階目の押下げであるＳＷ２がオンになったか否かを検知する。ＳＷ２のオンを検知した場合、ステップＳ１０９に移行する。ＳＷ１のオンを検知してから一定時間内、例えば数秒以内にＳＷ２のオンを検知しなかった場合にはステップＳ１１４に移行する。
【００８１】
ステップＳ１１２では、露出制御部１４６は、ステップＳ１１０で決定した露出値に応じて露出制御を実行する。露出制御処理の詳細は図７を用いて説明したとおりである。ステップＳ１１３では、画像処理部１３６は、撮像素子１３３の出力をＡ／Ｄ変換器１３５を介して取得し、規格化された画像フォーマットの画像データに変換する。そして、画像処理部１３６で処理された画像データは記録部１４１に記録される。
【００８２】
ステップＳ１１４では、カメラシステム制御部１３０は、ユーザが撮影モードを変更したか否かを判断する。例えば、カメラシステム制御部１３０は、ユーザが撮影モードのメニュー画面で別の撮影モードを選択したか否かを判断する。ユーザが撮影モードを変更した場合にはステップＳ１０２に移行し、ユーザが撮影モードを変更していない場合にはステップＳ１１５に移行する。ステップＳ１１５では、カメラシステム制御部１３０は、カメラ本体３０の電源がオフになったか否かを判断する。カメラ本体３０の電源がオンのままである場合にはステップＳ１０４に移行し、カメラ本体３０の電源がオフになった場合には本フローを終了する。
【００８３】
上記の実施形態において、ＦＸサイズ、ＤＸサイズおよびＢＸサイズの３つの撮像範囲のうちから画像処理部１３６が生成する画像データに対応する撮像素子１３３の画素の範囲を選択するがこれに限らない。ユーザが撮像素子１３３の有効画素領域における任意の画素範囲を上述の選択画素範囲として指定できるようにしてもよい。この場合、露出制御部１４６は、ユーザが指定した画素範囲の対角線長Ｄを算出し、上述のように露出値を決定する。
【００８４】
また、カメラシステム制御部１３０は、電子ズームで切り取った画像データに対応する撮像素子１３３の画素の範囲を上述の選択画素範囲として選択してもよい。具体的には、ユーザによるシーソースイッチ４１のズーム指示に応じて、ズーム制御部１４８は、カメラシステム制御部１３０を介してズームレンズ２４を駆動して光学ズームを実行する。そして、ズーム制御部１４８は、光学ズームが最大倍率になった状態でさらにシーソースイッチ４１のズーム指示がなされると、ズームレンズ２４の駆動を停止して電子ズームを開始する。
【００８５】
電子ズームは、撮像素子１３３の中央部の画素に対応する画像データを切り取って補間拡大する。カメラシステム制御部１３０は、ユーザの電子ズームの指示が完了した場合に、電子ズームで切り取られた画像領域に対応する撮像素子１３３の画素の範囲を上述の選択画素範囲として選択する。そして、露出制御部１４６は、この画素範囲の対角線長Ｄを算出し、上述のように露出値を決定する。
【００８６】
また、上記の実施形態において、ユーザがＤＸサイズまたはＢＸサイズを選択画素範囲として選択して撮影した場合、カメラシステム制御部１３０は、プログラム線図のシフトに関する情報を撮影画像データに関連付けて記録部１４１に記録してもよい。例えば、上述した図６の第５列１６５の状態で撮影した場合、「ＦＸ換算：焦点距離ｆ＝７５ｍｍ、絞り値Ｆ＝５．６相当」の情報が撮影画像データに関連付けられる。なお、プログラム線図のシフトに関する情報は、記録部１４１に記録される撮影情報に含まれていてもよく、また撮影情報とは別のフォーマットで記録部１４１に記録されてもよい。
【００８７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。上記の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００８８】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００８９】
１０  一眼レフカメラ、１１  光軸、１２、１３  矢印、２０  交換レンズ、２１  レンズマウント、２２  レンズ指標、２３  フォーカスレンズ、２４  ズームレンズ、２５  絞り、３０  カメラ本体、３１  カメラマウント、３２  ボディ指標、３３  ロックピン、３４  着脱ボタン、３５  レリーズボタン、３６  表示部、３７  十字キー、３８  決定ボタン、３９  アクティブフレーム、４０  ラジオボタン、４１  シーソースイッチ、１２０  レンズシステム制御部、１２１  レンズマウント接点、１２２  モータ駆動回路、１２３  絞り駆動回路、１３０  カメラシステム制御部、１３１  カメラマウント接点、１３２  システムメモリ、１３３  撮像素子、１３４  シャッタ、１３５  Ａ／Ｄ変換器、１３６  画像処理部、１３７  メモリ制御部、１３８  内部メモリ、１３９  表示制御部、１４０  外部機器ＩＦ、１４１  記録部、１４２  電源制御部、１４３  電源、１４４  操作検出部、１４５  測光センサ、１４６  露出制御部、１４７  フォーカス制御部、１４８  ズーム制御部、１５１  第１画素範囲、１５２  第２画素範囲、１６１  第１列、１６２  第２列、１６３  第３列、１６４  第４列、１６５  第５列、１６６  第６列、１６７  第７列
【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】
2013090146.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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