JP7657582B2 - カメラシステム - Google Patents

Description

本発明は、カメラシステムに関する。

例えば、ポートレート撮影においては、人物を強調するために背景をぼかして撮影することがある。このような撮影には、撮影画像の周辺部は解像度が低いほうが好まれることもあり、撮影時のシチュエーションによってカメラシステムに求められる収差の発生量は異なることもある。

特許文献１には、撮像光学系の様々な条件下において、発生する収差を打ち消すように各レンズ群の調整を行い、画質を調整する技術が開示されている。

特開２０１０－２３７２５０号公報

特許文献１では、発生する収差を打ち消すように各レンズ群に補正がなされている。しかしながら、ユーザーが望む収差量を設定し、この収差量となるような光学性能をカメラシステムに反映させて画像を撮影することはできなかった。

本発明は、ユーザーが望む画像を撮影することができるように光学性能を調整可能としたカメラシステムを提供することを目的とする。

本発明のカメラシステムは、撮影画像に対して画像処理を実施し、前記画像処理の結果から前記撮影画像の収差情報を作成する画像処理手段と、前記収差情報を記憶する記憶部と、複数の光学系と、前記光学系の各々を電気的に移動させることが可能な複数の駆動部とを備え、前記記憶部に記憶された前記収差情報に基づいて、前記駆動部の各々により前記光学系の各々を偏芯方向、光軸の方向又はあおり方向に移動させることを特徴とする。

本発明によれば、ユーザーが望む画像を撮影することができるように光学性能を調整可能としたカメラシステムを提供することができる。

実施形態に係るカメラシステムの構成を示すブロック図である。 画像処理手段における複数の操作手段の例を示す図である。 実施形態に係る収差情報の設定を示すフローチャートである。 実施形態に係るカメラシステムで撮像された写真の例を示す図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。但し、以下の実施形態で説明する寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、様々な条件に応じて変更できる。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に具体的に記載された実施形態に限定されるものではない。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態に係るカメラシステムの構成について、図１に基づいて説明する。図１は実施形態に係るカメラシステムの構成を示すブロック図である。

本発明に係るカメラシステムは、交換レンズ１（レンズ装置）と、交換レンズ１が着脱可能に装着されるカメラ本体２により構成される。カメラ本体２はレンズ交換式の撮像装置であり、一眼レフカメラやミラーレスカメラである。又は、デジタルカメラなどのレンズ一体型の撮像装置としても良い。

まず初めに、交換レンズ１の構成について説明する。交換レンズ１は、第１レンズユニット１０１（光学系）、第２レンズユニット１０２（光学系）及び第３レンズユニット１０３（光学系）や不図示の変倍レンズユニット等のレンズユニットを複数備えている。交換レンズ１は、更に被写体像の焦点距離を合わせるための不図示のフォーカスレンズと、このフォーカスレンズを保持するための鏡筒を備えており、複数のレンズユニットとフォーカスレンズにより撮影光学系が構成されている。第１レンズユニット１０１は、第１駆動部１１１（駆動部）により偏芯方向に駆動可能である。第２レンズユニット１０２は、第２駆動部１１２（駆動部）により光軸ＯＡの方向に駆動可能である。第３レンズユニット１０３は第３駆動部１１３（駆動部）によりあおり方向に駆動可能である。すなわち、駆動部は複数の光学系に対応するように複数備えられており、駆動部の各々は、光学系の各々を偏芯方向、光軸ＯＡの方向又はあおり方向に移動させることができる。第１レンズユニット１０１、第２レンズユニット１０２及び第３レンズユニット１０３は、後述の収差調整群を構成している。

レンズＣＰＵ１００は、交換レンズ１全体の制御を司り、不図示の演算回路、通信回路及び内部メモリのほか、タイマー回路やＡ／Ｄ回路などを備えている。また、レンズＣＰＵ１００は、交換レンズ１の接点ユニット１０５とカメラ本体２の接点ユニット２０５を介して、カメラＣＰＵ２００との通信を行う。接点ユニット１０５及び接点ユニット２０５は、お互いを介して交換レンズ１に電源を供給するための電源用接点も有する。

レンズＣＰＵ１００は、第１駆動部１１１、第２駆動部１１２、第３駆動部１１３を駆動するための制御信号を生成し、その制御信号は信号処理回路１０４で駆動に必要な電流、電圧に変換され供給される。

レンズＣＰＵ１００が有するレンズ通信部１０６は、カメラ本体２との通信を行うための通信手段である。レンズ通信部１０６では、カメラ本体２から駆動命令やカメラ識別情報、ステータス、撮影条件などを受信し、レンズ識別情報やステータス、フォーカス、絞り、ズーム位置などの各種情報をカメラ本体２に送信する。

レンズＣＰＵ１００が有する移動量指示部１０７は、第１レンズユニット１０１、第２レンズユニット１０２及び第３レンズユニット１０３の各移動量を指示する。

交換レンズ１は、収差情報記憶部１０８（記憶部）を備えるが、この収差情報記憶部１０８については後述する。

次に、交換レンズ１の収差調整群の構成について説明する。第１レンズユニット１０１は、図１の矢印で示される光軸ＯＡに略直交する偏芯方向に第１駆動部１１１により駆動可能である。第１駆動部１１１の具体的な構成は、例えば像振れ補正装置を駆動する構成と同様のものが挙げられる。光学系を保持するレンズ鏡筒をベース部品に対してボール転動することにより保持し、レンズ鏡筒をＶＣＭ（ボイスコイルモータ）により駆動する構成などである。このように、第１レンズユニット１０１に保持されたレンズは光軸ＯＡに直交する面内に移動することができる。第１レンズユニット１０１を偏芯方向に駆動することで交換レンズ１にコマ収差、片ボケや周辺光量の偏りなどが発生する。

第２レンズユニット１０２は、図１の矢印で示される光軸ＯＡの方向に第２駆動部１１２により駆動可能である。第２駆動部１１２の具体的な構成は、例えばフォーカスレンズを駆動する構成と同様のものが挙げられる。光学系を保持するレンズ鏡筒を棒状の部品などで光軸ＯＡの方向に案内し、ＳＴＭ（ステッピングモータ）や直進型の超音波モータとレンズ鏡筒を連結する構成などである。第２レンズユニット１０２を光軸ＯＡの方向に駆動することで交換レンズ１に球面収差や像面湾曲などが発生する。

第３レンズユニット１０３は、図１の矢印で示されるあおり方向に第３駆動部１１３により駆動可能である。第３駆動部１１３の具体的な構成は、例えば特許文献１に記載されているような構成と同様のものが挙げられる。光学系を保持するレンズ鏡筒をベース部品に対して積層ＰＺＴ（ピエゾ素子）を介して保持し、積層ＰＺＴの伸縮により駆動する構成などである。第３レンズユニット１０３をあおり方向に駆動することで交換レンズ１にコマ収差や片ボケなどが発生する。

次に、カメラ本体２の構成について説明する。カメラ本体２は、撮影光学系が形成した被写体像を光電変換するためのＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を含む撮像部２１７を備える。撮像装置は、静止画と動画を撮影（記憶）できるように構成されている。

カメラ本体２に搭載されたカメラＣＰＵ２００は、レンズＣＰＵ１００と同様に不図示の演算回路、通信回路及び内部メモリのほか、タイマー回路やＡ／Ｄ回路などを備えておりカメラ本体２全体の制御を司る。

カメラＣＰＵ２００が有するカメラ通信部２０６は、交換レンズ１との通信を行うための通信手段である。カメラ通信部２０６では、カメラ本体２から交換レンズ１へ駆動命令や各種情報を送信し、交換レンズ１の状態を受信する等、交換レンズ１と通信が行われる。

カメラＣＰＵ２００が有するレンズ制御部２０７は、カメラ本体２が要求する動作を交換レンズ１に行わせるための指示を生成する。例えばＡＦ（オートフォーカス）を行う場合、合焦位置までの移動量を算出する。この移動量は、カメラ通信部２０６を通じて交換レンズ１へ駆動命令として与えられ、交換レンズ１は所望のフォーカシングを行い、合焦が完了する。

カメラＣＰＵ２００が有する画像処理部２０８は、ユーザーが予め撮影した撮影画像に対して画像処理を実施する画像処理手段であり、具体的には画像処理ソフトウエアがカメラＣＰＵ２００に備えられている。ユーザーは、カメラ本体２の表示部２１４に撮影画像を表示して各種の画像処理を実施することができる。また、画像処理部２０８は、この画像処理の結果から撮影画像の収差情報を作成する作成手段としても機能する。

電源ＳＷ２１０は、ユーザーにより操作可能な電源スイッチであり、カメラＣＰＵ２００の起動や交換レンズ１内のアクチュエータやセンサ等への電源供給及び停止を行うことができる。

カメラ本体２は、収差情報選択部２１１（選択手段）を備えるが、この収差情報選択部２１１については後述する。

レリーズＳＷ２１２は、静止画撮影時に使用するスイッチであり、不図示の第１ストロークＳＷと第２ストロークＳＷを有する。レリーズＳＷ２１２からの信号はカメラＣＰＵ２００に入力される。録画ＳＷ２１３は、動画撮影時に使用するスイッチである。

表示部２１４は、撮影中あるいは撮影前に撮影しようとする被写体像、撮影画像及び各種情報を表示するための液晶ディスプレイ等である。

カメラＣＰＵ２００は、第１ストロークＳＷからのＯＮ信号の入力に応じて撮影準備状態に入る。撮影準備状態では、焦点検出部２１６と測光部２１９による被写体輝度の測定によって焦点検出が行われる。カメラＣＰＵ２００は、測光結果に基づいて不図示の絞りユニットの絞り値や撮像部２１７が有する撮像素子の露光量（シャッタ秒時）などを演算する。

また、カメラＣＰＵ２００は、焦点検出部２１６による撮影光学系の焦点距離に基づいて、フォーカスレンズの駆動量を決定する。フォーカスレンズの駆動量の情報は、レンズＣＰＵ１００に送信される。第２ストロークＳＷからのＯＮ信号が入力されるとカメラＣＰＵ２００は、レンズＣＰＵ１００に対して絞り駆動命令を送信し、不図示の絞りユニットを演算した絞り値に設定する。また、カメラＣＰＵ２００は、露光部２１８に露光開始命令を送信し、不図示のミラー退避動作や不図示のシャッタの開放動作を行わせ、撮像素子を含む撮像部２１７にて被写体像の光電変換、すなわち露光動作を行わせる。

撮像部２１７からの撮像信号は、カメラＣＰＵ２００内の信号処理部にてデジタル変換され、更に各種補正処理が施されて画像信号として出力される。画像信号（データ）は記憶部２１５において、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、磁気ディスクや光ディスク等の記憶媒体に保存される。

カメラ本体２は、外部装置に接続するためのインターフェースであるＩ／Ｆ２２０を備えており、Ｉ／Ｆ２２０を介して、外部装置であるスマートフォン、タブレットＰＣ、パーソナルコンピューター３（ＰＣ３）等に接続可能である。ＰＣ３等には、アプリケーションソフト（画像処理手段）がインストールされており、ユーザーが予め撮影した撮影画像に対して画像処理を実施することができる。

次に、画像処理手段における画像処理について説明する。図２は、ユーザーによる各収差における画像処理の操作手段と、画像処理を行った際の写真を表示する画像表示画面Ａの例を示す。図２は、カメラ本体２の表示部２１４に表示される画面の一例、又はパーソナルコンピューター３にインストールされた専用のアプリケーションソフトにより表示装置（ディスプレイなど）に表示される画面の一例である。

ユーザーは写真を選択した後、例えば左右の片ボケ、左右の周辺光量の偏り、像面湾曲、球面収差の各収差情報に対応したカーソルＣを左右に操作することで、選択した写真に対して任意の収差を発生させた相当の画像処理された写真を確認できる。また、上下の片ボケ、上下の周辺光量の偏りの各収差情報に対応したカーソルＣを上下に操作することで、選択した写真に対して任意の収差を発生させた相当の画像処理された写真を確認できる。画像処理は、操作手段であるカーソルＣの種類とカーソルＣの操作量に応じて処理範囲やゲインを決定し、選択された写真に適用される。このように、画像処理手段は、各収差情報に応じた少なくとも一つの画像処理を行う操作手段を有し、少なくとも一つの操作手段の操作量に基づいて収差情報を作成する。

各収差調整量について説明する。図２に示す各画像処理の操作手段における各カーソルＣの範囲の左端は、各収差の調整量の減少ゲインの最小値ＭＩＮ（限界量ＭＩＮ）、右端は、各収差の調整量の増加ゲインの最大値ＭＡＸ（限界量ＭＡＸ）である。各収差調整量の情報の初期値は、カーソルＣが中央に位置する状態であるが、初期値を左端又は右端としてもよい。ユーザーは、各収差情報に対応したカーソルＣを最小値ＭＩＮと最大値ＭＡＸの間で任意に移動させることができる。また、各カーソルＣの操作は、限界量ＭＩＮ及び限界量ＭＡＸの位置までしかできない。

限界量ＭＩＮ及び限界量ＭＡＸは、第１レンズユニット１０１、第２レンズユニット１０２、第３レンズユニット１０３の駆動可能量と各収差に対する各群の敏感度によって決まる量である。収差情報記憶部１０８には、調整可能な収差の種類の情報が記憶されている。また、収差情報記憶部１０８は各収差に応じた限界量ＭＩＮ及び限界量ＭＡＸが複数記憶されている。記憶されている限界量ＭＩＮ及び限界量ＭＡＸの種類に応じて画像表示画面Ａに表示させる収差の種類は決まっている。調整可能な収差の種類や量の情報は記憶部２１５に記憶されていても良い。

交換レンズ１の種類によっては、レンズ内で調整可能な収差の種類や量に差異があることが考えられる。そのような収差情報も含めて、写真撮影時の収差情報記憶部１０８あるいは記憶部２１５に記憶されている収差調整量は、撮影画像の記録時に画像ファイル内に保存される。別の機会にユーザーが同様に収差設定する際、最初に選択した写真の画像ファイル内に保存されている収差調整量を読み出して、各収差情報の調整量に基づいて図２に示す各カーソルＣの最初の位置を設定することができる。上述したように画像ファイル内に収差調整量を保存することで限界量ＭＩＮ及び限界量ＭＡＸを図２に示すように適切に表示させることが可能となる。

以上のような画像処理を行い、任意の収差を発生させた写真をユーザーは画像表示画面Ａで確認することができる。そして、ユーザーが望んでいる収差量（発生量）を決めることができる。

次に、ユーザーによる収差設定について説明する。図３はユーザーが望む収差設定をし、この収差設定となるような光学性能を光学系に反映させる流れを示すフローチャートである。図３のフローチャートを参照して、交換レンズ１に対する収差設定の流れを説明する。

まず、開始の段階においては、ユーザーがパーソナルコンピューター３にインストールされた専用のアプリケーションソフトを起動しているか、あるいはカメラ本体２内に内蔵されたプログラムである画像処理部２０８を起動させている等の状態となっている。

ステップＳ１０では、ユーザーは収差を発生させたい撮影シチュエーションの写真を選択する。この選択の際には、使用したい撮影シチュエーションにより近い写真を選択することが好ましい。

ステップＳ２０では、開始の段階で起動させているアプリケーションソフト上あるいはプログラム上でユーザー自身が画像処理手段を操作して好みの写真を作成する。画像処理の具体的な内容に関しては上述のとおりである。

ステップＳ３０では、ステップＳ２０での画像処理の操作手段であるカーソルＣの操作量に応じて、アプリケーションソフトあるいはプログラムが交換レンズ１に対して受け渡す収差調整量の目標値（収差情報）が決定される。

ステップＳ４０では、ステップＳ３０で決定された収差調整量の目標値がカメラシステムに記憶される。具体的には、交換レンズ１の収差情報記憶部１０８やカメラ本体２の記憶部２１５に記憶される。なお、開始の段階でパーソナルコンピューター３によるアプリケーションソフトを使用している場合は、交換レンズ１やカメラ本体２とパーソナルコンピューター３の間で通信ケーブルなどによる接続が必要となる。

ステップＳ５０では、ステップＳ４０にて記憶された収差調整量となるように交換レンズ１の収差調整群である第１レンズユニット１０１、第２レンズユニット１０２及び第３レンズユニット１０３を駆動させる。この際の駆動量は、ステップＳ４０で記憶された収差調整量の目標値に応じて、第１レンズユニット１０１、第２レンズユニット１０２及び第３レンズユニット１０３の各収差に対する敏感度に基づいて、レンズＣＰＵ１００で演算される。そして、移動量指示部１０７から駆動量を指示する信号が信号処理回路１０４に対して送信される。これにより交換レンズ１はユーザーが望む収差量が発生した状態となる。このように画像処理のカーソルＣの操作量を交換レンズ１の収差調整量の目標値として決定する。

次に、各収差情報の選択について説明する。図３に示したフローチャートのステップＳ４０で記憶された収差調整量の目標値は、収差情報記憶部１０８あるいは記憶部２１５に複数保持させることが可能である。複数保持されている収差調整量の目標値は、カメラ本体２が備える収差情報選択部２１１により選択可能である。

複数記憶された収差調整量の目標値から、ユーザーが収差情報選択部２１１により一つを選択可能とすることで、ユーザーは撮影シチュエーションに応じて交換レンズ１に発生させる収差発生量を複数の中から選択可能となる。そして、ユーザーが選択した収差情報に基づいて、第１駆動部１１１、第２駆動部１１２、第３駆動部１１３の各々により第１レンズユニット１０１、第２レンズユニット１０２、第３レンズユニット１０３の各々を移動させることができる。

図４（Ａ）～（Ｄ）は、実施形態に係るカメラシステムで撮影された写真の例である。図４（Ａ）は、収差を反映せずに撮影した写真例、図４（Ｂ）は像面湾曲の収差を反映して撮影した写真例、図４（Ｃ）は球面収差の収差を反映して撮影した写真例、図４（Ｄ）は上下の片ボケの収差を反映して撮影した写真例を示している。

求められる収差の種類や発生量は撮影シチュエーションやユーザーの趣向によって異なるものであるので、交換レンズ１に事前に発生させる収差の種類や発生量を記憶させておくなどの対応は最適ではない。しかしながら、本実施形態では、ユーザー自身で発生させる収差の種類や発生量を決めて、収差調整量の目標値をカメラシステムに記憶させることができる。

本実施形態のカメラシステムによれば、ユーザーが望む収差の発生量を実際にユーザー自身で選択した写真への効果を確認しながら、収差を容易に決定することができる。また、画像処理の操作量に基づいて収差調整量を決定するため、交換レンズ１内の収差調整群の駆動量を決定するのが容易である。なお、画像処理の操作量を用いずに画像処理が行われた写真から収差の種類と量を決定することは、収差の種類を区別するのが容易ではないため現実的ではない。

以上説明したように、本実施形態ではユーザーが望む画像を撮影することができるように光学性能を調整可能としたカメラシステムを提供することができる。以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本実施形態では、偏芯方向、光軸ＯＡの方向、あおり方向に電気信号に基づいて駆動可能な収差調整群を備えているが、本発明はこれに限られない。例えば、調整可能な収差の種類を限定する場合は、少なくともひとつの電気的に駆動可能な収差調整群があれば良い。

本実施形態では、画像処理の操作画面として図２に例を示したが、調整可能な収差の種類はこれに限らない。例えば像面歪曲やコマ収差などが調整可能であっても良い。調整可能な収差の種類に応じてカーソルＣの数を増減しても良い。また、カーソルＣの調整範囲を示す棒形状はこの形状に限られない。より直観的な操作画面のデザインであっても良い。

１ 交換レンズ（レンズ装置）
２ カメラ本体（撮像装置）
１０１ 第１レンズユニット（光学系）
１０２ 第２レンズユニット（光学系）
１０３ 第３レンズユニット（光学系）
１１１ 第１駆動部（駆動部）
１１２ 第２駆動部（駆動部）
１１３ 第３駆動部（駆動部）
１０８ 収差情報記憶部（記憶部）
２０８ 画像処理部（画像処理手段）
２１１ 収差情報選択部（選択手段）
２１５ 記憶部

Claims (12)

1. 撮影画像に対して画像処理を実施し、前記画像処理の結果から前記撮影画像の収差情報を作成する画像処理手段と、
   前記収差情報を記憶する記憶部と、
   複数の光学系と、
   前記光学系の各々を電気的に移動させることが可能な複数の駆動部とを備え、
   前記記憶部に記憶された前記収差情報に基づいて、前記駆動部の各々により前記光学系の各々を偏芯方向、光軸の方向又はあおり方向に移動させることを特徴とするカメラシステム。
2. 前記撮影画像の記録時に前記収差情報が画像ファイル内に保存されることを特徴とする請求項１に記載のカメラシステム。
3. 前記画像処理手段は、前記収差情報に応じた少なくとも一つの画像処理を行う操作手段を有し、
   前記少なくとも一つの前記操作手段の操作量に基づいて前記収差情報を作成することを特徴とする請求項２に記載のカメラシステム。
4. 前記画像ファイル内に保存された前記収差情報に基づいて、前記少なくとも一つの前記操作手段の前記操作量の最初の位置を決めることを特徴とする請求項３に記載のカメラシステム。
5. 前記記憶部に記憶された調整可能な収差の種類と量に応じて前記少なくとも一つの前記操作手段の種類と量を決めることを特徴とする請求項３又は４に記載のカメラシステム。
6. 前記記憶部は、前記収差情報を複数記憶することが可能であり、
   複数記憶された前記収差情報からユーザーが一つを選択するための選択手段を更に有し、
   前記ユーザーが選択した前記収差情報に基づいて前記駆動部により前記光学系を移動させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のカメラシステム。
7. 前記光学系を含むレンズ装置と、
   前記レンズ装置により形成された像を撮る撮像素子を備えた撮像装置と、
   を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のカメラシステム。
8. 前記レンズ装置が前記撮像装置に着脱可能であることを特徴とする請求項７に記載のカメラシステム。
9. 前記画像処理手段は、前記撮像装置に備えられていることを特徴とする請求項７又は８に記載のカメラシステム。
10. 複数の光学系を含むレンズ装置により形成された像を撮る撮像素子と、
    撮影画像に対して画像処理を実施し、前記画像処理の結果から前記撮影画像の収差情報を作成する画像処理手段と、
    前記収差情報を記憶する記憶部と、
    前記記憶部に記憶された前記収差情報に基づいて、前記光学系の各々を電気的に移動させることが可能な複数の駆動部により前記光学系の各々を偏芯方向、光軸の方向又はあおり方向に移動させる制御部とを備えることを特徴とする撮像装置。
11. 撮影画像に対して画像処理を実施し、前記画像処理の結果から前記撮影画像の収差情報を作成する工程と、
    前記収差情報を記憶する工程と、
    前記記憶する工程で記憶された前記収差情報に基づいて、複数の光学系を電気的に移動させることが可能な複数の駆動部により前記光学系の各々を偏芯方向、光軸の方向又はあおり方向に移動させる工程とを有することを特徴とする制御方法。
12. 請求項１１に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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