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る交換レンズを備えた撮像装置の一例としてのデジタルカメラ(以下、単にカメラと言う)の構成を示す図である。図1に示すカメラ1は、交換レンズ100と、カメラ本体200とを有している。交換レンズ100は、カメラ本体200に対して着脱されるように構成されている。カメラ本体200に交換レンズ100が装着された場合に、交換レンズ100は、カメラ本体200と通信自在に接続される。これにより、交換レンズ100は、カメラ本体200の制御に従って動作可能な状態となる。
交換レンズ100は、光学系102と、レンズ駆動機構104と、絞り駆動機構106と、ズーム環108と、ズーム位置検出部110と、表示素子駆動部112と、表示素子114と、フォーカス環116と、フォーカス位置検出部118と、レンズ制御部120と、レンズマウント接点122とを有している。
光学系102は、図示しない被写体からの光線を、撮像素子206の撮像面上に結像させるための光学系である。この光学系102は、撮影レンズ1021と、絞り1022とを有している。撮影レンズ1021は、焦点距離が可変であって、焦点距離の変化に伴ってイメージサークルの大きさを変化させるように設計された単一又は複数のレンズである。より詳しくは、本実施形態の例の撮影レンズ1021は、図1の一点鎖線で示す光軸方向に沿って駆動されることによってその焦点距離を変化させるように、また焦点距離が相対的に長くなるほどにイメージサークルが小さくなるように設計されている。絞り1022は、開閉自在に構成され、撮影レンズ1021を介して撮像素子206に入射する光線の量を調整する。
図2は、焦点距離の変化に伴ってイメージサークルの大きさが変化しないように設計された光学系302と焦点距離の変化に伴ってイメージサークルの大きさが変化するように設計された光学系102とを比較して示した図である。図2(a)及び図2(b)は、光学系302を示す。図2(a)は焦点距離がワイド端相当の状態であり、図2(b)は焦点距離がテレ端相当の状態である。また、図2(c)及び図2(d)は、光学系102を示す。図2(c)は焦点距離がワイド端相当の状態であり、図2(d)は焦点距離がテレ端相当の状態である。光学系302及び102の何れも5群のレンズG1〜G5による構成例を示している。また、絞り3022及び1022は、5群のレンズG1〜G5の光路中に配置される。ここで、光学系を構成するレンズ群の数は一例である。
光学系302と光学系102は、主に第1群レンズG1を被写体側(図面左側)に繰り出すことによって焦点距離を長くすることが可能である。その他のレンズ群は、主に収差の補正や焦点の補正に用いられる。
焦点距離の変化に伴ってイメージサークルの大きさが変化しないように光学系を設計するためには、ワイド端相当位置で撮像素子206に結像される光線よりも広い範囲からの光線をテレ端相当位置で結像させる必要がある。図2(b)の例において、図2(a)と同じ像高を維持するためには、第1群レンズG1の領域Aからも光線を通過させる必要がある。したがって、第1群レンズG1の径を少なくともd1以上とする必要がある。一方、焦点距離の変化に伴ってイメージサークルの大きさが変化するように光学系を設計する場合、第1群レンズG1の領域Aから光線を通過させる必要がなくなるので第1群レンズG1の径をd1よりも短いd2として良い。このため、光学系の小型化を図ることが可能である。また、図2(d)に示すように、第1群レンズG1の繰り出し量を図2(b)の例よりも小さくすることができるので、結果として、光学系102を収納する交換レンズ100の本体である鏡筒の長さを短くすることができる。
レンズ駆動機構104は、モータ及びその駆動回路等を有している。このレンズ駆動機構104は、レンズ制御部120の制御に従って、撮影レンズ1021をその光軸方向(図示一点鎖線方向)に駆動させる。絞り駆動機構106は、絞り1022を駆動するための駆動機構を有している。この絞り駆動機構106は、レンズ制御部120の制御に従って絞り1022を駆動させる。
ズーム環108は、交換レンズ100の本体である鏡筒の外周に沿って回転自在に設けられたズーム操作用の操作部材である。ズーム位置検出部110は、ズーム環108の操作量を検出するように構成された例えばエンコーダである。このズーム位置検出部110は、ズーム環108の操作量を、光学系102の焦点距離(ズーム位置)の情報としてレンズ制御部120に入力する。
表示素子駆動部112は、レンズ制御部120から入力された交換レンズ100の総合焦点距離表示のための画像データに基づいて表示素子114を駆動させる。表示素子114は、例えば液晶ディスプレイ(LCD)のような電気的表示部であって、ズーム環108上に形成されている。この表示素子114は、交換レンズ100の焦点距離を表示する。
フォーカス環116は、交換レンズ100の本体である鏡筒の外周に沿って回転自在に設けられたフォーカス操作用の操作部材である。フォーカス位置検出部118は、フォーカス環116の操作量を検出するように構成された例えばエンコーダである。このフォーカス位置検出部118は、フォーカス環116の操作量を、撮影レンズ1021のフォーカス位置の情報としてレンズ制御部120に入力する。
レンズ制御部120は、レンズマウント接点122及び本体マウント接点224を介してカメラ本体200の本体制御部222と通信自在に接続される。このレンズ制御部120は、本体制御部222からの入力、ズーム位置検出部110からの入力、フォーカス位置検出部118からの入力に従って、レンズ駆動機構104及び絞り駆動機構106を制御する。また、レンズ制御部120は、例えばフラッシュメモリであるレンズデータ記憶部1201を有している。レンズデータ記憶部1201は、光学系102の収差特性等のレンズデータを記憶している。また、レンズデータ記憶部1201は、光学系102の焦点距離の値とイメージサークルの大きさ(例えば直径)の値との対応付けテーブルデータを記憶している。この対応付けテーブルデータの詳細については後で説明する。
レンズマウント接点122は、交換レンズ100のマウント部に設けられた接点である。このレンズマウント接点122は、交換レンズ100がカメラ本体200に装着された際に本体マウント接点224と電気的に接続され、交換レンズ100とカメラ本体200とが通信するためのレンズインターフェース部として機能する。
カメラ本体200は、シャッタ202と、シャッタ駆動機構204と、撮像素子206と、撮像素子インターフェース(IF)部208と、RAM210と、ROM212と、表示素子駆動部214と、表示素子216と、記録メディア218と、操作部220と、本体制御部222と、本体マウント接点224とを有している。
シャッタ202は、撮像素子206の撮像面を遮光状態又は露光状態とするように構成されている。このシャッタ202により、撮像素子206の露光時間が調整される。シャッタ駆動機構204は、シャッタ202を駆動させるための駆動機構を有し、本体制御部222の制御に従ってシャッタ202を駆動させる。
撮像素子206は、光学系102を介して集光された被写体からの光線が結像される撮像面を有している。撮像素子206の撮像面は、2次元状に配置された複数の画素を有している。また、撮像面の光入射側には、カラーフィルタが設けられている。このような撮像素子206は、撮像面に結像された光線に対応した像(被写体像)を、その光量に応じた電気信号(以下、画像信号という)に変換する。
撮像素子206とともに撮像部として機能する撮像素子IF部208は、本体制御部222の制御に従って撮像素子206を駆動させる。また、撮像素子IF部208は、本体制御部222の制御に従って撮像素子206で得られた画像信号を読み出し、読み出した画像信号に対してCDS(相関二重サンプリング)処理やAGC(自動利得制御)処理等のアナログ処理を施す。さらに、撮像素子IF部208は、アナログ処理した画像信号をデジタル信号(以下、画像データという)に変換する。
RAM210は、例えばSDRAMであり、ワークエリア及び画像エリアを記憶エリアとして有している。ワークエリアは、カメラ本体200の各部で発生した各種の演算データを一時記憶しておくためにRAM210に設けられた記憶エリアである。画像エリアは、撮像素子IF部208で得られた画像データや画像処理中の画像データ等のカメラ本体200の各部で発生した画像データを一時記憶しておくためにRAM210に設けられた記憶エリアである。
ROM212は、例えばフラッシュメモリであり、本体制御部222のCPU2221が種々の処理を実行するためのプログラムコードを記憶している。また、ROM212は、撮像素子206等の動作に必要な制御パラメータ及び本体制御部222に含まれる画像処理回路2224での画像処理に必要な制御パラメータ等の、各種の制御パラメータを記憶している。
表示素子駆動部214は、本体制御部222から入力された画像データに基づいて表示素子216を駆動させる。表示素子216は、例えば液晶ディスプレイ(LCD)であり、ライブビュー用の画像及び記録メディア218に記録された画像等の各種の画像を表示する。
記録メディア218は、例えばメモリカードであり、撮影動作によって得られた画像ファイルを記録する。画像ファイルは、画像データに所定のヘッダを付与して構成されるファイルである。ヘッダには、撮影条件を示すデータ等が、タグデータとして記録される。
操作部220は、ユーザがカメラ本体200の各種の操作を行うための複数の操作部材を有している。操作部材としては、レリーズボタン、メニューボタン、電源ボタン等が含まれる。
レリーズボタンは、ユーザがカメラ本体200に対して静止画撮影開始の指示をするための操作部材である。このレリーズボタンは、半押しされることによって1stレリーズスイッチがオンして自動露出(AE)処理及び自動合焦(AF)処理の指示を本体制御部222に対して与え、全押しされることによって2ndレリーズスイッチがオンして撮影(静止画記録)動作の指示を本体制御部222に対して与える。メニューボタンは、カメラ本体200の各種のモードを設定するためのメニュー画面の表示を指示するための操作部材である。ユーザは、メニュー画面上でカメラ本体200に関する各種の設定を行うことができる。この各種の設定としては、記録画素数の設定が含まれる。記録画素数は、記録メディア218に記録する画像データの画素数である。電源ボタンは、ユーザがカメラ本体200に対して電源のオン又はオフを指示するための操作部材である。
本体制御部222は、カメラ本体200の動作を制御するための制御回路として、CPU2221と、AF制御部2222と、AE制御部2223と、画像処理回路2224と、メモリ制御回路2225と、通信制御部2226とを有している。
CPU2221は、シャッタ駆動機構204と、撮像素子IF部208と、表示素子駆動部214といった本体制御部222の外部の各ブロック、レンズ制御部120、及び本体制御部222の各制御回路の動作を制御する制御部である。
AF制御部2222は、AF処理を制御する。AF処理は、例えばコントラストAF処理である。コントラストAF処理として、AF制御部2222は、撮像素子IF部208で得られた画像データの高周波成分を抽出し、この抽出した高周波成分を積算することにより、AF用の合焦評価値をAFエリア毎に取得する。CPU2221は、この合焦評価値に従って画像データのコントラストを評価しつつ、レンズ制御部120を制御して撮影レンズ1021を合焦状態とする。
AE制御部2223は、AE処理を制御する。AE処理において、AE制御部2223は、撮像素子IF部208で得られた画像データを用いて被写体輝度を算出する。CPU2221は、この被写体輝度に従って、露光時の絞り1022の開口量(絞り値)、シャッタ202の開放時間(シャッタ速度値)、撮像素子206の感度等を算出する。
画像処理回路2224は、画像データに対する各種の画像処理を行う。この画像処理としては、色補正処理、ガンマ補正処理、圧縮処理等が含まれる。また、画像処理回路2224は、圧縮されている画像データに対する伸張処理も施す。さらに、本実施形態における画像処理回路2224は、画像処理として電子ズーム処理を行う。電子ズーム処理は、画像データの全体又は一部を切り出し、切り出した画像データを定められた倍率に従って拡大又は縮小する処理である。この倍率変更(拡大又は縮小)の手法は、例えばバイリニア法やバイキュービック法が知られているが、特に限定されるものではない。さらに、画像処理回路2224は、電子ズーム処理における拡大の際に超解像処理を行えるものであることがより望ましい。超解像処理とは、画像の局所的な類似性を利用することにより、本来の画像には存在しない周波数成分を含む拡大画像を生成する処理である。超解像処理の詳細についてはここでは説明を省略する。
メモリ制御回路2225は、CPU2221等が、RAM210、ROM212、記録メディア218にアクセスする際の制御を行う。通信制御部2226は、本体制御部222のCPU2221等が、レンズ制御部120と通信する際の制御を行う。
本体マウント接点224は、カメラ本体200のマウント部に設けられた接点である。この本体マウント接点224は、交換レンズ100がカメラ本体200に装着された際にレンズマウント接点122と電気的に接続され、交換レンズ100とカメラ本体200とが通信するための装置インターフェース部として機能する。
次に、本実施形態に係るカメラ1の動作について説明する。まず、カメラ本体200の動作について説明する。図3は、カメラ本体200のメイン動作を示すフローチャートである。カメラ本体200の電源がオンされると、図3のフローチャートの処理が開始される。このとき、CPU2221は、ROM212から必要なプログラムコードを読み込んで図3の動作を制御する。
S1において、CPU2221は、カメラ本体200の初期化処理を行う。初期化処理として、CPU2221は、自身が有するレジスタに設定されるデータ等のリセットを行う。この他、CPU2221は、RAM210のデータをリセットする等の処理も行う。
S2において、CPU2221は、現在、交換レンズ100が装着されているか否かを判定する。例えば、本体マウント接点224を介しての通信を試みたときに、交換レンズ100からの応答があった場合には、交換レンズ100が装着されたと判定される。この他、機械的なスイッチによって装着の有無を判定するようにしても良い。この場合、CPU2221は、スイッチのオンオフ状態に従って交換レンズ100が装着されたか否かを判定する。
S2において、交換レンズ100が装着されていないと判定した場合に、CPU2221は、処理を待機する。S2において、交換レンズ100が装着されたと判定した場合に、S3において、CPU2221は、交換レンズ100との初期通信を行う。この初期通信において、CPU2221は、レンズ制御部120に対してレンズデータの送信を要求する。交換レンズ100からレンズデータが送信されてきた場合、CPU2221は、レンズデータを例えばRAM210のワークエリアに記憶させる。
S4において、CPU2221は、撮影シーケンスの処理を行う。この撮影シーケンスの処理については後で詳しく説明する。撮影シーケンスの後、S5において、CPU2221は、カメラ1の電源がオフされたか否かを判定する。S5において、カメラ1の電源がオフされていないと判定した場合、CPU2221は、処理をS4に戻して撮影シーケンスの処理を継続する。S5において、カメラ1の電源がオフされたと判定した場合に、CPU2221は、図3の処理を終了させる。
図4は、撮影シーケンスの処理を示すフローチャートである。撮影シーケンスの処理が開始されると、S101において、CPU2221は、ライブビュー動作を開始させる。ライブビュー動作として、CPU2221は、撮像素子IF部208を制御して撮像素子206による撮像を開始させる。その後、CPU2221は、表示素子駆動部214を制御して撮像素子206による撮像の結果として得られた画像データに基づく画像を表示素子216に表示させる。
S102において、CPU2221は、交換レンズ100との通信を行う。この通信において、CPU2221は、レンズ制御部120に対して焦点距離(ズーム位置)の送信を要求する。この送信の要求を受けて、レンズ制御部120は、ズーム位置検出部110で検出されるズーム環108の操作量から算出される撮影レンズ1021(光学系102)の焦点距離の情報をカメラ本体200に送出する。カメラ本体200で受けられた焦点距離の情報は、例えばRAM210のワークエリアに記憶される。
S103において、CPU2221は、切り出し範囲決定処理を行う。前述したように、本実施形態においては、光学系102の焦点距離が相対的に長くなるほどにイメージサークルが小さくなる。通常、イメージサークルが小さくなると撮像素子206上の有効画素とみなせる領域が小さくなる。本実施形態においては、イメージサークルが小さくなることによる有効画素の減少を、電子ズーム処理を用いることによって補正する。切り出し範囲決定処理は、このような電子ズーム処理のための切り出し範囲を決定する処理である。切り出し範囲決定処理の詳細については後で説明する。
切り出し範囲決定処理の後、S104において、CPU2221は、メニュー設定処理を行う。メニュー設定処理において、CPU2221は、ユーザによってメニューボタンが操作されたときに表示素子駆動部214を制御して表示素子216にメニュー画面を表示させる。ユーザは、メニュー画面上でカメラ本体200に関する各種の設定を行う。ユーザによるメニュー設定の操作を受けて、CPU2221は、画像データの記録画素数等を設定する。
S105において、CPU2221は、1stレリーズスイッチがオンされたか否かを判定する。S105において、1stレリーズスイッチがオンされていないと判定した場合に、CPU2221は、処理をS112に移行させる。S105において、1stレリーズスイッチがオンされたと判定した場合に、S106において、CPU2221は、AE処理及びAF処理を行う。
S107において、CPU2221は、2ndレリーズスイッチがオンされたか否かを判定する。S107において、2ndレリーズスイッチがオンされていないと判定した場合に、CPU2221は、処理をS112に移行させる。S107において、2ndレリーズスイッチがオンされたと判定した場合に、S108において、CPU2221は、記録用の撮像処理を行う。この際、CPU2221は、シャッタ駆動機構204を制御して、シャッタ202を閉じる。その後、CPU2221は、レンズ制御部120を制御することによって、絞り1022をAE処理時に算出した絞り値まで絞り込む。続いて、CPU2221は、シャッタ駆動機構204を制御して、シャッタ202をAE処理時に算出した開放時間だけ開放しつつ、撮像素子206による撮像(露光)を行う。
S109において、CPU2221は、画像処理回路2224に画像データの切り出し処理を実行させる。これを受けて画像処理回路2224は、RAM210の画像エリアに記憶されている画像データのうち、S103で決定された切り出し範囲の画像データを切り出す。
S110において、画像処理回路2224は、切り出した画像データに対して電子ズーム処理を施す。電子ズーム処理の詳細は後で説明する。電子ズーム処理の後、S111において、CPU2221は、画像データの記録処理を行う。その後、CPU2221は、図4の処理を終了させる。例えば、静止画の記録処理において、CPU2221は、電子ズーム処理の結果としてRAM210の画像エリアに記憶されている画像データに対する画像処理を画像処理回路2224に実行させる。これを受けて、画像処理回路2224は、RAM210の画像エリアに記憶されている画像データを取得し、取得した画像データに対する画像処理(色補正処理、ガンマ補正処理、圧縮処理等)を施す。その後、CPU2221は、画像処理回路2224において処理された画像データにヘッダを付与して画像ファイルを生成し、生成した画像ファイルを記録メディア218に記録する。
S112において、CPU2221は、撮像素子206によるライブビュー更新用の撮像処理を行う。S113において、CPU2221は、画像処理回路2224に画像データの切り出し処理を実行させる。これを受けて画像処理回路2224は、RAM210の画像エリアに記憶されている画像データのうち、S103で決定された切り出し範囲の画像データを切り出す。
S114において、画像処理回路2224は、切り出した画像データに対して電子ズーム処理を施す。電子ズーム処理の詳細は後で説明する。電子ズーム処理の後、S115において、CPU2221は、ライブビューを更新する。その後、CPU2221は、処理をS102に戻す。
次に、切り出し範囲決定処理について説明する。図5は、切り出し範囲決定処理について示すフローチャートである。切り出し範囲決定処理が開始されると、S201において、CPU2221は、レンズ通信の結果としてRAM210に記憶されている焦点距離(ズーム位置)の情報を取得する。
S202において、CPU2221は、レンズ通信によって取得したテーブルデータを参照して焦点距離に応じたイメージサークルの大きさのデータを取得する。図6は、本実施形態におけるイメージサークルと切り出し範囲との関係を示す図である。イメージサークルが変化する場合、撮像素子206中の有効画素とみなせる領域(以下、有効画素領域と言う)の大きさが変化する。図6においては、ワイド端相当の焦点距離のときのイメージサークルがICWで示されている。イメージサークルICWに対応した有効画素領域は、イメージサークルICWに内接する範囲IMW(例えば、撮像素子206の全有効画素領域(画面サイズ)と一致)である。また、ワイド端相当よりも長い焦点距離fnにおけるイメージサークルICnは、イメージサークルIMWよりも小さくなる。したがって、イメージサークルICnに対応した有効画素領域は、有効画素領域IMWよりも狭い範囲IMnである。
有効画素領域の範囲の画像データを切り出せば、切り出し後の画像データを有効画素の画像データとみなして扱うことができる。本実施形態では、イメージサークルの大きさに応じて切り出すべき画像データの範囲が異なるので、光学系102の焦点距離の値とイメージサークルの大きさの値とを対応付けたデータを交換レンズ100に記憶させておく。そして、この対応付けデータに応じて必要な切り出し範囲の画像データを切り出す。
図7は、焦点距離の値とイメージサークルの大きさの値との対応付けデータの一例を説明するための図である。ここで、図7の横軸f
nは、焦点距離である。また、図7の縦軸I
nは、イメージサークルの大きさ(例えば直径)である。図7で示す対応付けデータは、焦点距離f
nの変化に対してイメージサークルの大きさが直線的に小さくなるように撮影レンズ1021を設計した場合の例である。図7の直線式は、以下の(式1)で表わされる。
図7の例では、テレ端相当の焦点距離f
Tのときに、イメージサークルの直径がワイド端相当のイメージサークルの直径Iaの0.7倍になる。したがって、イメージサークルの面積は、ワイド端相当のイメージサークルの約1/2倍になる。
図7で示した直線状の点の座標値(fn,In)(n=W,1,2、3、T)が、焦点距離とイメージサークルの大きさとの対応付けテーブルデータとしてレンズデータ記憶部1201に記憶される。ここで、対応付けテーブルデータは、撮影レンズ1021が取り得る全ての焦点距離に対応した値を記憶させておくようにして良い。また、一部の焦点距離に対応した値のみを記憶させても良い。一部の焦点距離に対応した値のみを記憶させた場合には、直線補間によって必要な焦点距離に対応したイメージサークルの大きさが算出される。この場合において、撮影レンズ1021の駆動可能な焦点距離範囲外の焦点距離に対応したイメージサークルの大きさが算出されても良い。
さらに、図7は、焦点距離fnの変化に対してイメージサークルの大きさInが直線的に小さくなるように撮影レンズ1021を設計した例を示している。しかしながら、焦点距離fnとイメージサークルの大きさInとの関係は必ずしも直線関係でなくて良い。例えば、ワイド端相当からある一定の焦点距離までは、イメージサークルの大きさ=IWを維持させるように撮影レンズ1021が設計されても良い。これは、撮像素子206の全有効画素領域(画面サイズ)に対してワイド端相当のイメージサークルの大きさをなるべく広い焦点距離範囲にわたって確保するように撮影レンズ1021を設計した場合に対応する。
S203において、CPU2221は、取得したイメージサークルの直径のデータに応じて切り出し範囲を決定する。前述したように、切り出し範囲は、イメージサークルの大きさInに応じて決定される。例えば、撮像素子206の撮像中心と撮影レンズ1021の光軸(図6のOとする)とが一致していると仮定した場合、撮像中心を対角中心として水平画素数Phn及び垂直画素数Pvnを有する矩形範囲が切り出し範囲として決定される。Phn及びPvnはそれぞれ以下の(式2)によって求められる。
Phn=Ph0・(In/IW)
Pvn=Pv0・(In/IW) (式2)
(式2)のPh0は、ワイド端相当の焦点距離fWに対応した切り出し範囲IMWの水平画素数である。また、(式2)のPv0は、ワイド端相当の焦点距離fWに対応した切り出し範囲IMWの垂直画素数である。さらに、(In/IW)は、ワイド端相当のイメージサークルの大きさを基準としたイメージサークルの大きさの相対値である。以下、この相対値をサークル径倍率mnと言う。また、Phn及びPvnとPh0及びPv0との関係は、図6に示されている。
ここで、(式2)は、イメージサークルに内接する矩形範囲を切り出し範囲とする場合の切り出し範囲の算出式を示している。しかしながら、切り出し範囲は、必ずしも焦点距離によって定まるイメージサークルに内接していなくても良く、焦点距離によって定まるイメージサークルよりも狭い範囲であれば良い。すなわち、ある焦点距離fnのときの切り出し範囲が図6の切り出し範囲Inよりも狭くても良い。さらには、イメージサークルの大きさに対する切り出し範囲の大きさの割合を変えるように切り出し範囲が決定されても良い。
次に、電子ズーム処理について説明する。前述したように、イメージサークルが小さくなると有効画素領域が狭くなる。S110及びS115の電子ズーム処理は、切り出し後の画像データの画素数を、撮像素子206の全有効画素数(画面サイズ)に合わせるために行われる。例えば、ある焦点距離fnに対応した切り出し範囲IMnの画像データに対しては、当該画像データの水平・垂直を所定の倍率α0=1/mn倍に拡大する電子ズーム処理が行われる。なお、電子ズーム処理の際には、超解像処理を併せて行うことが望ましい。特に、焦点距離が長い場合には、電子ズーム処理に用いることができる画素の数が相対的に少なくなるので、超解像処理を用いることが有効である。
以上のような電子ズーム処理により、光学系302における焦点距離fn相当の画像データが得られる。このような電子ズーム処理を考慮した焦点距離を総合焦点距離と言うこととする。総合焦点距離は、イメージサークルの大きさの値から定まるサークル径倍率を光学系102の焦点距離に乗じた値である、等価的な焦点距離の値である。
また、本実施形態の撮像装置は、様々な記録画素数を選択できるように構成されている。このため、記録画素数が切り出し範囲IMWの画素数よりも多い場合には、電子ズーム処理後の画像データをさらに拡大する処理が行われる。逆に、記録画素数が切り出し範囲IMWの画素数よりも少ない場合には、電子ズーム処理後の画像データを縮小する処理が行われる。記録画素数が切り出し範囲IMWの画素数と一致していない場合の拡大又は縮小処理の倍率α1は、以下の(式3)によって求められる。
α1=(Ph1/Ph0) (式3)
(式3)のPh1は、ユーザによって設定された水平方向の記録画素数である。
次に、交換レンズ100側の処理について説明する。図8は、交換レンズ100の処理を示すフローチャートである。交換レンズ100がカメラ本体200に装着されると、カメラ本体200から交換レンズ100に電源が供給される。このとき、レンズ制御部120は、図8の動作を制御する。
S301において、レンズ制御部120は、交換レンズ100の初期化処理を行う。初期化処理として、レンズ制御部120は、自身が有するレジスタに設定されるデータ等のリセットを行う。この他、レンズ制御部120は、光学系102を構成する各レンズを初期位置に移動させる等の処理も行う。
S302において、レンズ制御部120は、カメラ本体200との初期通信を行う。この初期通信において、レンズ制御部120は、カメラ本体200のCPU2221からのレンズデータの送信要求を受けて、レンズ制御部120は、レンズデータ記憶部1201からレンズデータを読み出してカメラ本体200に送出する。また、この初期通信により、レンズ制御部120は、焦点距離によってイメージサークルの大きさが変化する交換レンズ(交換レンズ100)にカメラ本体200が対応しているか否かを識別する。
S303において、レンズ制御部120は、ズーム環108又はフォーカス環116の操作がなされたか否かを判定する。ズーム環108が操作されたことは、ズーム位置検出部110の出力変化があったことを検出することによって判定される。また、フォーカス環116が操作されたことは、フォーカス位置検出部118の出力変化があったことを検出することによって判定される。
S303において、ズーム環108又はフォーカス環116の操作がなされていないと判定した場合に、レンズ制御部120は、S304の処理をスキップする。S303において、ズーム環108又はフォーカス環116の操作がなされていると判定した場合に、S304において、レンズ制御部120は、ズーム環108又はフォーカス環116の操作に応じた動作を行う。ズーム環108が操作されていると判定した場合、レンズ制御部120は、レンズ駆動機構104を制御して光学系102の焦点距離を変更する。また、フォーカス環116が操作されていると判定した場合、レンズ制御部120は、レンズ駆動機構104を制御して光学系102の焦点を変更する。
S305において、レンズ制御部120は、表示素子駆動部112を制御して、現在の交換レンズ100の焦点距離を表示素子114に表示させる。図9は、表示素子114への焦点距離の表示例を示す図である。
図9(a)は、焦点距離によってイメージサークルの大きさが変化する交換レンズ(交換レンズ100)にカメラ本体200が対応している場合の表示例である。焦点距離によってイメージサークルの大きさが変化する交換レンズ(交換レンズ100)にカメラ本体200が対応している場合、総合焦点距離(fn/mn)の表示値が表示素子114に表示される。表示素子114は、ズーム環108と一体的に構成されている。図9(a)では、交換レンズ100が取り得る総合焦点距離の表示値として、40mm、70mm、150mmの3つが例示されている。このうちの40mmがワイド端相当の総合焦点距離を示す表示値である。また、現在の総合焦点距離は、ズーム指標1081によって示される。ズーム指標1081は、交換レンズ100の本体に形成されている。このような構成において、ズーム環108の回転操作に伴い表示素子114が回転すると表示素子114の回転位置とズーム指標1081の位置との相対的な位置関係が変化する。このため、ズーム指標1081によって示される現在の総合焦点距離を示す表示値が変化する。焦点距離によってイメージサークルの大きさが変化する交換レンズ(交換レンズ100)にカメラ本体200が対応している場合、前述した電子ズーム処理が行われる。したがって、総合焦点距離を表示させることにより、ユーザは、焦点距離によってイメージサークルの大きさが変化しない交換レンズと同じ使用感を得ることができる。
図9(b)は、焦点距離によってイメージサークルの大きさが変化する交換レンズ(交換レンズ100)にカメラ本体200が対応していない場合の表示例である。焦点距離によってイメージサークルの大きさが変化する交換レンズ(交換レンズ100)にカメラ本体200が対応していない場合、光学系102の焦点距離fnが表示素子114に表示される。図9(b)では、交換レンズ100が取り得る焦点距離として、40mm、60mm、105mmが例示されている。ワイド端相当の焦点距離は、図9(a)と同じ40mmである。これは、ワイド端ではサークル径倍率が1になるためである。一方、その他の焦点距離は、図9(b)よりも短くなる。
図9は、表示素子114に焦点距離を表示させる例を示している。焦点距離は、必ずしも表示素子114を用いて表示される必要はない。例えば、図10に示すように、総合焦点距離の数値がズーム環108に刻印されているような構成でも良い。あるいはズーム指標1081によって表示値を指し示す構成とせず、単に現在の総合焦点距離の数値を表示素子114の所定箇所に表示する構成でも良い。また、図9、図10の例は、ズーム指標1081が交換レンズ100の本体に固定的に形成されているから、機構が単純になるという利点を有しているが、これに限られることなくズーム環108と連動する機構を介して移動するズーム指標1081によって表示値を指し示すような構成でも良い。
また、切り出し範囲は、焦点距離によって定まるイメージサークルに内接している範囲でない場合、電子ズーム処理の際にはα0=1/mnよりも大きな倍率α1での拡大処理が行われる。この場合、総合焦点距離としては、fn/mnではなく、fn・α1が用いられることが望ましい。
ここで、図8の説明に戻る。S306において、レンズ制御部120は、カメラ本体200と通信を行う。そして、S307において通信によりカメラ本体200からコマンドを受けたか否かを判定する。コマンドは、例えば光学系102の焦点調節のためのレンズ駆動コマンドである。S307において、コマンドを受けていないと判定した場合に、レンズ制御部120は、S308の処理をスキップする。S307において、コマンドを受けたと判定した場合に、S308において、レンズ制御部120は、コマンドの内容に応じた動作を実行する。例えば、レンズ駆動コマンドを受けた場合に、レンズ制御部120は、レンズ駆動機構104を制御して、撮影レンズ1021のレンズ駆動を行う。
S309において、レンズ制御部120は、電源オフされたか否かを判定する。例えば、カメラ本体200の電源がオフされた場合や交換レンズ100がカメラ本体200から取り外された場合には、電源がオフされたと判定される。S309において、電源がオフされていないと判定した場合に、レンズ制御部120は、処理をS303に戻す。一方、S309において、電源がオフされたと判定した場合に、レンズ制御部120は、図8の処理を終了させる。
以上説明したように、本実施形態によれば、焦点距離の変化に伴ってイメージサークルの大きさが変化する光学系を用いることにより、可変焦点の光学系の小型化を図ることが可能である。また、本実施形態では、焦点距離の値とイメージサークルの大きさの値との対応関係を示すデータを交換レンズ100に記憶させるようにしている。これにより、イメージサークルの大きさが変化しても有効画素領域から画像データを切り出すことが可能である。さらに、切り出した画像データを、焦点距離の値とイメージサークルの大きさの値との対応関係を示すデータに応じて決定される倍率で電子ズーム処理するようにしている。これにより、焦点距離の変化に伴ってイメージサークルの大きさが変化しないように設計された光学系による高倍率ズームを実現しつつ、焦点距離の変化に伴ってイメージサークルの大きさが変化しないように設計された光学系と同等の画質の記録画像や表示画像を生成することが可能である。さらに、超解像処理の性能や撮像素子206の高画素化によって電子ズーム処理の性能を向上させることにより、より高画質の記録画像や表示画像を生成することも可能である。
また、本実施形態では、交換レンズ100の焦点距離の表示の際に、光学系102の焦点距離ではなく、総合焦点距離が表示されるようにしている。これにより、ユーザは、焦点距離によってイメージサークルの大きさが変化する交換レンズ(交換レンズ100)を、焦点距離によってイメージサークルの大きさが変化しない従来の交換レンズと同じ使用感で使用することが可能である。
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、図3の撮影シーケンスでは、一定間隔で行われるレンズ通信の際に焦点距離(ズーム位置)の情報を取得するようにしている。これに対し、ズーム環108が操作される毎にレンズ通信を行って焦点距離(ズーム位置)を取得し、焦点距離を取得する毎に画像データの切り出しを行うようにしても良い。
また、光学系102の焦点距離の値とイメージサークルの大きさの値との対応関係を交換レンズ100の設計段階で固定化しておけば、焦点距離の値とイメージサークルの大きさの値との対応付けデータを例えばカメラ本体200のROM212に記憶させておくこともできる。この場合、光学系102の焦点距離の値とイメージサークルの大きさの値との対応関係が既知の交換レンズ100がカメラ本体200に装着された場合に、画像データの切り出しが実行される。
さらに、焦点距離の値とイメージサークルの大きさの値との対応付けデータを例えばカメラ本体200のROM212に記憶させる場合には、光学系102をカメラ本体200内に設けた、レンズ一体型の撮像装置に対しても本実施形態の技術を適用することが可能である。この場合の撮像装置は、デジタルカメラである必要はなく、携帯電話機等の各種の携帯端末を含む。
さらに、上記した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の適当な組合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いくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような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も発明として抽出され得る。