JP2003037767A - デジタルカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １３５フォーマットのカメラと同じぼけ具合
の画像を提供するデジタルカメラを実現する。 【解決手段】 撮影対象の各部位までの距離を検出し、
撮影した画像を表す画像データに、検出した距離に応じ
たぼかし処理を施す。ぼかし処理は、撮像素子の対角長
と１３５フォーマットフィルムの対角長の比を考慮し
て、錯乱円径を増大させる作用のフィルターを用いて行
う。撮影対象の各部位までの距離は、多重フォーカス法
によって一度に検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光を電気信号に変
換して画像を表す画像データを生成するデジタルカメラ
に関し、特に、画像のぼけの度合いを変え得るデジタル
カメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、銀塩感光剤を基材に塗布した
銀塩フィルムを感光させることにより画像を撮影するカ
メラが多用されてきた。これらのカメラ（以下、銀塩カ
メラという）は、銀塩フィルムの１コマの大きさによ
り、１３５フォーマット、６４５フォーマット、６６フ
ォーマット、ＡＰＳフォーマット等に分類される。

【０００３】近年では、光を電気信号に変換する多数の
画素を有する撮像素子を備え、撮像素子を露光して、各
画素の出力信号から画像データを生成することにより画
像を撮影するデジタルカメラの普及が目覚ましい。デジ
タルカメラには、銀塩フィルムに必要な現像、定着等の
後処理が全く不要であることのほか、生成した画像デー
タをパーソナルコンピュータ等の他の機器で利用できる
という大きな特徴があるため、銀塩カメラを使用してき
た多くの人がデジタルカメラを使用するようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】デジタルカメラの撮像
素子はどのフォーマットの銀塩フィルムよりも小さく、
したがって、同じ画角の画像を撮影するために必要な撮
影光学系の焦点距離は、デジタルカメラの方が銀塩カメ
ラよりも短い。焦点距離が短いと、撮影光学系のＦ数を
同じにしても、被写界深度が深くなる。このため、デジ
タルカメラで撮影すると、相対的に広い距離範囲に対し
て焦点が合うことになる。これは、同じ明るさの画像を
撮影したときにぼけの少ない画像が得られるという点で
デジタルカメラの長所ともなるが、ポートレートのよう
に背景のぼけ具合が重要な画像を撮影するときは、背景
までも鮮明になってしまって、逆に短所になる。

【０００５】特に、銀塩カメラでの経験でＦ数と背景の
ぼけ具合との関係に馴染んだ人にとっては、従来どおり
のＦ数で撮影すると、得られた画像のぼけ具合が想定し
ていたぼけ具合と相違することになり、大きな違和感を
覚える結果となる。

【０００６】デジタルカメラで銀塩カメラと同じぼけ具
合を得るためには、焦点距離が短くなることに比例させ
てＦ数を小さくする必要がある。しかし、適切なＦ数を
知るためにこのような計算をすることは使用者にとって
は煩雑であり、また、算出したＦ数が撮影光学系の設定
可能な最小Ｆ数よりも小さくなって、実際には設定でき
ないという事態が生じることも多い。設定可能な最小Ｆ
数を小さくするためには撮影光学系を大口径化する必要
があり、最小Ｆ数をあまりに小さくすることはサイズお
よびコストの双方の点で実際的ではない。当然、理論的
な限界もある。

【０００７】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、画像のぼけに関して、銀塩カメラに馴染ん
だ人にとっても使い勝手のよいデジタルカメラを提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、光を電気信号に変換する画素が２次元
に配列された撮像素子と、撮影対象範囲からの光を撮像
素子に導く撮影光学系とを備え、撮像素子の各画素が出
力する電気信号から撮影対象範囲の画像を表す画像デー
タを生成するデジタルカメラは、撮影対象範囲の複数の
点までの距離を検出し、検出した距離に基づいて、焦点
を合わせる距離とＦ数を同じに設定した１３５フォーマ
ットのカメラによって同じ撮影対象範囲を撮影したとき
に得られる画像と、ぼけが同程度の画像を表す画像デー
タを生成するものとする。

【０００９】このデジタルカメラは、焦点を合わせる距
離およびＦ数を同じにして同じ撮影対象範囲を１３５フ
ォーマットの銀塩カメラで撮影したとすれば得られるで
あろう画像と、ぼけが同程度の画像を提供する。ぼかす
べき度合いは、撮影対象範囲の各部位と撮影光学系の焦
点が合っている部位との距離差に依存するから、撮影対
象範囲内の複数の点についてカメラからの距離を検出し
ておく。

【００１０】ここで、撮影光学系と撮像素子の距離を変
えて複数の画像データを生成し、各画像データが表す画
像上での撮影対象範囲の複数の点の像の位置を検出し、
複数の画像データが表す画像間での各点の像の相対位置
と、撮影光学系と撮像素子の距離とに基づいて、撮影対
象範囲の複数の点までの距離を検出するようにするとよ
い。

【００１１】この距離検出方法は多重フォーカス法と呼
ばれる。この方法では、撮影光学系と撮像素子の距離を
違えて最低２つの画像を撮影するだけで、演算により撮
影対象内の多数の点について一度に距離を求めることが
できる、したがって、ぼけの度合いを定めるために必要
な距離の情報が短時間で多量に得られ、ぼけの度合いが
画像全体にわたって適切な画像を提供することができ
る。また、所要時間も短くて済む。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。本実施形態のデジタル
カメラ１の構成を図１に模式的に示す。デジタルカメラ
１は、撮影レンズ１１、撮像素子１２、信号処理部１
３、記憶部１４、表示部１５、記録部１６、操作部１
７、および制御部２０より成る。

【００１３】撮影レンズ１１は撮影対象からの光を撮像
素子１２上に結像させる。撮影レンズ１１は、光束径を
規制する口径可変の絞り１１ａを備えている。撮像素子
１２は光電変換を行う画素が２次元に多数配列されたエ
リアセンサである。

【００１４】信号処理部１３は、撮像素子１２の画素が
出力するアナログ信号に相関二重サンプリング（ＣＤ
Ｓ）および自動ゲイン制御（ＡＧＣ）の処理を施して、
処理後の信号をデジタル信号に変換するとともに、変換
したデジタル信号に画素補間、ホワイトバランス調節、
γ補正等の諸処理を施して、撮像素子１２上に形成され
た像を表す画像データを生成する。撮像素子１２による
光電変換から信号処理部１３による画像データの生成ま
での一連の処理により、画像が撮影される。

【００１５】記憶部１４は信号処理部１３が生成した画
像データを一時的に記憶する。表示部１５は記憶部１４
が記憶している画像データが表す画像を表示する。画像
データが生成されるごとにその画像を表示することで、
ライブビューが提供される。記録部１６は、記憶部１４
が記憶している画像データを圧縮して、メモリカード等
の着脱可能な記録媒体に記録する。記録は制御部２０の
指示に応じて行う。

【００１６】操作部１７は、使用者によって操作される
いくつかの操作部材より成り、撮影の開始を指示するボ
タン、記録用の画像を撮影して記録することを指示する
ボタン、デジタルカメラ１の動作モードを設定するダイ
アル等が含まれる。

【００１７】制御部２０は、操作部１７を介して使用者
より与えられる指示および設定されている動作モードに
応じて、デジタルカメラ１全体の動作を制御する。例え
ば、与えられる指示に応じて、記録部１６に画像データ
を記録させる。制御部２０はまた、信号処理部１３が生
成した画像データに基づいて、撮影レンズ１１の焦点を
調節し、撮像素子１２の露光量を制御する。

【００１８】撮影レンズ１１の焦点調節に必要な撮影対
象までの距離の検出は、後述する多重フォーカス法によ
って行う。撮像素子１２の露光量の制御は、絞り１１ａ
の開口径の調節と、各画素の光電変換時間すなわち電子
シャッター速度の調節を併用して行う。

【００１９】デジタルカメラ１は、撮像素子１２上に形
成された像をそのまま表す画像データを生成する通常モ
ードと、撮像素子１２上に形成された像にぼけを生じさ
せて、あたかも１３５フォーマットの銀塩カメラで撮影
されたかのような画像を表す画像データを生成する１３
５モードとを有する。通常モードと１３５モードは、操
作部１７のダイアルを操作することにより切り換えられ
る。

【００２０】通常モードでは、制御部２０は、画像デー
タが表す画像の明るさに基づいて、絞り１１ａの開口径
と撮像素子１２の電子シャッター速度を定める。一方、
１３５モードでは、制御部２０は、使用者が操作部１７
の操作により指定したＦ数に対応するように絞り１１ａ
の開口径を定め、そのＦ数と画像データが表す画像の明
るさに基づいて、撮像素子１２の電子シャッター速度を
定める。

【００２１】撮影対象までの距離を検出する多重フォー
カス法の原理について図９〜図１１を参照して説明す
る。この方法では、撮影レンズ１１と撮像素子１２の距
離を変えて、複数の画像を撮影する。これらの画像を撮
影レンズ１１の光軸Ｗ（以下、フォーカス軸ともよぶ）
に沿って並べると、図９に示す画像空間（多重フォーカ
ス画像空間とよぶ）が形成される。

【００２２】図９は、撮影対象Ｈの一部に輝度差の大き
い直線状の境界（エッジ）Ｅが存在し、このエッジＥを
３つの画像Ｍａ、Ｍｊ、Ｍｂとして撮影した状態を表し
ている。これらのうち第１の画像Ｍａは、撮影レンズ１
１の焦点を無限遠に設定して撮影したものであり、撮影
レンズ１１の主点Ｏを原点とするフォーカス軸Ｗ上の座
標ｗは、撮影レンズ１１の焦点距離ｆである。通常、撮
影対象Ｈは無限遠には位置せず、画像Ｍａは撮影対象Ｈ
に対して、いわゆる後ピンの状態となる。

【００２３】第２の画像Ｍｊは、撮影レンズ１１の焦点
が撮影対象Ｈに合った、いわゆるジャストフォーカスの
状態で撮影されたものである。この画像Ｍjのフォーカ
ス軸Ｗ上の座標をｖとする。なお、撮影対象Ｈまでの距
離が未知の段階でジャストフォーカスの画像Ｍｊを撮影
することはできないから、偶然の場合を除き、撮影する
複数の画像のいずれもジャストフォーカスの画像Ｍｊと
はならない。

【００２４】第３の画像Ｍｂは、撮影レンズ１１の焦点
が撮影対象よりも手前に合った、いわゆる前ピンの状態
で撮影されたものである。

【００２５】多重フォーカス画像空間におけるジャスト
フォーカス画像Ｍｊの位置、すなわち座標ｖが判ると、
式１のレンズの基本公式より、撮影レンズ１１から撮影
対象Ｈまでの距離ｕが直ちに求められる。 １／ｆ＝１／ｕ＋１／ｖ … 式１

【００２６】図９において、直線ＰＯを含み直線エッジ
Ｅの像と直交する平面φを考える。この平面φで多重フ
ォーカス空間画像を切断して得られる断面画像を、フォ
ーカス軸Ｗを含みかつ平面φが通る撮影レンズ１１の直
径を含む平面μに投影すると、図１０に示すような明度
分布の画像が得られる。これを空間焦点画像とよぶ。

【００２７】フォーカス軸Ｗ上での座標ｗが大きいほ
ど、すなわち撮影レンズ１１から離れるほど画像の明度
は低くなるが、この点を補正すると、合焦時のエッジ点
Ｐの像の位置Ｑ（ｖ,ｄ）を通る次の式２〜式５の直線
（いずれも０＜λ＜１）上の点は全て等しい明度にな
る。これらの直線を等明度直線とよぶ。 ｓ＝（（ｄ−λｒ）／ｖ）ｗ＋λｒ （ただしｗ＜ｖ） … 式２ ｓ＝（（ｄ＋λｒ）／ｖ）ｗ−λｒ （ただしｗ＞ｖ） … 式３ ｓ＝（（ｄ＋λｒ）／ｖ）ｗ−λｒ （ただしｗ＜ｖ） … 式４ ｓ＝（（ｄ−λｒ）／ｖ）ｗ＋λｒ （ただしｗ＞ｖ） … 式５

【００２８】空間焦点画像は、明度がＩａ〜Ｉｂの範囲
で変化する遠距離側ぼけ領域Ｒ１、明度がＩａ〜Ｉｂの
範囲で変化する近距離側ぼけ領域Ｒ２、明度がＩａで一
定の合焦明度領域Ｒ３、明度がＩｂで一定の合焦明度領
域Ｒ４の４領域に分類される。このような等明度直線
を、撮影対象Ｈのいくつかのエッジ点について求めるこ
とで、それらの交点として、撮影対象Ｈのフォーカス軸
Ｗ上のジャストフォーカス画像の座標ｖが得られる。

【００２９】図１０に示した空間焦点画像上で合焦エッ
ジ点位置Ｑ（ｖ,ｄ）を通る式６の直線が、フォーカス
軸Ｗに一致するように整形を行う。整形後の画像を整形
空間焦点画像とよぶ。この整形空間焦点画像上の明度分
布を図１１に示す。 ｓ＝（ｄ／ｖ）ｗ … 式６

【００３０】整形により等明度直線は式７〜式１０で表
されることになり、交点としての座標ｖの算出が容易に
なる。 ｓ＝−（λｒ／ｖ）ｗ＋λｒ （ただしｗ＜ｖ） … 式７ ｓ＝ （λｒ／ｖ）ｗ−λｒ （ただしｗ＞ｖ） … 式８ ｓ＝ （λｒ／ｖ）ｗ−λｒ （ただしｗ＜ｖ） … 式９ ｓ＝−（λｒ／ｖ）ｗ＋λｒ （ただしｗ＞ｖ） … 式１０

【００３１】等明度直線を得るための撮影対象Ｈ上の点
は、周囲との区別が明瞭である限りどのような点でもよ
いが、特に、明度の高い部分と低い部分の境界であるエ
ッジ上の点が好ましい。色の異なる部分の境界もエッジ
として利用することが可能である。エッジは、例えば、
分散値画像を用いることで容易に検出することができ
る。

【００３２】上記の演算処理により撮影対象範囲に含ま
れる一部の撮影対象Ｈの距離が判る。このようにして主
たる撮影対象までの距離を検出し、検出した距離に対し
て撮影レンズ１１の焦点を合わせることで、主たる撮影
対象に焦点の合った画像を得ることができる。撮影レン
ズ１１の焦点を主たる撮影対象に対して合わせる際に
は、そのコントラストが最高になるように、画像のコン
トラストを検出しながら微調整を行って、合焦精度を高
めるようにしてもよい。

【００３３】距離検出のための上記の演算は制御部２０
の距離検出部２１が行う。ここでは３つの画像を用いて
多重フォーカス画像空間を作成する例を示したが、２つ
の画像から多重フォーカス画像空間を作成することも可
能である。その場合、等明度直線が一意に定まらず、等
明度直線の交点が複数得られるが、いくつかのエッジ点
に共通の交点を選出することで、結像位置を表す真の交
点を得ることは容易である。また、４つ以上の画像を用
いて多重フォーカス画像空間を作成すると、等明度直線
の精度が向上し、したがって、検出する結像位置の精度
も向上する。ただし、演算量が増大することを考慮する
と、用いる画像の数は３程度とするのがよい。なお、フ
ォーカス軸Ｗ上での座標ｗが大きいほど画像の明度が低
くなることについての補正等、多重フォーカス法の演算
処理については、本出願人の特願２００１−１００８８
９に詳しく説明されている。

【００３４】１３５モードについて説明する。撮像素子
１２は２／３型と呼ばれる大きさのものであり、対角長
が１１ｍｍである。したがって、撮影レンズ１１の焦点
距離は１３５フォーマットのカメラ（以下、単に１３５
カメラともいう）のものに比べて短い。デジタルカメラ
１と１３５カメラで、画角、Ｆ数、撮影距離（焦点を合
わせる距離）を同じに設定して同一撮影対象範囲を撮影
する場合の撮影条件の例を図２および表１に示す。

【００３５】 ＜表１＞ デジタルカメラ１ １３５フォーマットカメラ 対角長（ｍｍ） １１ ４３．３ 画角θ（°） ５７ ５７ 焦点距離ｆ（ｍｍ） １０ ４０ Ｆ数 ４ ４ 許容錯乱円径（μｍ） ８．３８ ３３ 焦点深度（μｍ） ３３．５ １３２ 撮影距離Ｄ（ｍｍ） ４ ４ 被写界深度（ｍ） ５．４ １．３

【００３６】なお、一般に、像高ｙ、画角θ、錯乱円径
δ、横倍率β、焦点距離ｆ、Ｆ数、撮影距離Ｄ、焦点深
度、被写界深度は表２に示した関係にあり、表１中の焦
点深度や被写界深度は、この関係から得られる数値であ
る。また、デジタルカメラ１の許容錯乱円径は、１３５
カメラの許容錯乱円径に対角長比を乗じることによって
算出している。

【００３７】＜表２＞ ｙ＝ｆ×tan(θ) 焦点深度＝Ｆ数×δ β＝ｆ／Ｄ（ただしＤ>>ｆ） 被写界深度＝焦点深度／β²

【００３８】上記の撮影条件で得られる画像の例を図３
に模式的に示す。図３において、（ａ）がデジタルカメ
ラ１で得られる画像、（ｂ）が１３５カメラで得られる
画像である。いずれも主たる撮影対象Ｏｂｊである人物
に焦点を合わせている。主たる撮影対象Ｏｂｊの１点Ａ
までの距離は４ｍであり、背景Ｂｃｋ１である木の１点
Ｂおよび背景Ｂｃｋ２である建物の１点Ｃまでの距離は
それぞれ８ｍおよび２０ｍである。

【００３９】表１に示した撮影距離Ｄと被写界深度よ
り、鮮明に撮影される距離範囲は、デジタルカメラ１で
は９．４（＝４＋５．４）ｍまで、１３５カメラでは
５．３（＝４＋１．３）ｍまでとなる。したがって、図
３（ａ）では、背景Ｂｃｋ１はぼけておらず背景Ｂｃｋ
２のみがぼけている。一方、図３（ｂ）では、背景Ｂｃ
ｋ１、背景Ｂｃｋ２ともにぼけており、背景Ｂｃｋ２の
方がよりぼけている。

【００４０】１３５モードでは、実際の撮影で生成した
画像データにぼかし処理を施して、１３５カメラで撮影
されたかのような画像を表す画像データを生成する。こ
のためには、錯乱円径を対角長の比に比例させて大きく
すればよく、これは、Ｆ数を対角長の比に反比例させて
小さくすることに相当する。つまり、実際に画像を撮影
したときのＦ数が４であれば、Ｆ数が１の状態で撮影し
た画像となるように、錯乱円を拡大する。

【００４１】例として、背景Ｂｃｋ１の点Ｂの錯乱円を
図４に示す。点Ｂまで距離と撮影レンズ１１の焦点を合
わせている主たる撮影対象Ｏｂｊの点Ａまでの距離との
差は４ｍであるから、これから計算すると撮像素子１２
上での点Ｂの錯乱円径は、（ａ）に示すように６．２５
μｍとなる。これを４倍の大きさとして、（ｂ）に示す
ように２５μｍとする。表１に示したように、許容錯乱
円径は８．３８μｍであるから、点Ｂはぼけることにな
る。なお、１３５カメラでの点Ｂの錯乱円径は１００μ
ｍであり、ぼけの程度は両者で一致する。

【００４２】画像データにぼかし処理を施すことは、制
御部２０のぼかし処理部２２が行う。錯乱円径は、デジ
タルカメラ１から撮影レンズ１１の焦点を合わせる主た
る撮影対象までの距離と、撮影対象範囲の他の各部位ま
での距離の差に依存するから、ぼかす程度はこの距離差
に応じて変える。このためには、撮影対象範囲の各部位
までの距離を検出する必要があるが、これは前述の多重
フォーカス法によって行う。具体的には、主たる撮影対
象に対して撮影レンズ１１の焦点を合わせるための距離
検出で撮影する画像を利用して、各部位まで距離を検出
する。

【００４３】１３５モードでの処理の流れを図５に示
す。使用者より操作部１７を介して記録指示が与えられ
ると（ステップ＃１０）、まず、絞り１１ａの開口径を
所定のＦ値（例えば設定可能な最小値）に設定し、撮影
レンズ１１の焦点を無限遠に合わせて、第１の画像を撮
影する（＃２０）。次いで、絞り１１ａの開口径をその
ままにし、撮影レンズ１１の焦点を無限遠と設定可能な
最近距離との間の所定の距離（例えば５ｍ）に合わせ
て、第２の画像を撮影する（＃３０）。さらに、絞り１
１ａの開口径をそのままにし、撮影レンズ１１の焦点を
設定可能な最近距離に合わせて、第３の画像を撮影する
（＃４０）。

【００４４】そして、これら３つの画像に基づいて前述
の多重フォーカス演算を行って、撮影対象範囲の各部位
まで距離を算出する（＃５０）。これで、主たる撮影対
象までの距離と、他の多数の部位までの距離とが得られ
る。なお、画角全体のうちの中央付近の所定範囲内で最
も近くに位置する（算出した距離が短い）部位を主たる
撮影対象とする。

【００４５】距離算出後、絞り１１ａの開口径を操作部
１７で設定されているＦ値に対応する大きさに設定し、
撮影レンズ１１の焦点を主たる撮影対象に合わせて、記
録用の本画像を撮影する（＃６０）。そして、生成した
画像にぼかし処理を施す（＃７０）。最後に、生成した
画像データが表す画像を表示部１５に表示するとともに
（＃８０）、その画像データを記録部１６により記録媒
体に記録する（＃９０）。

【００４６】ステップ＃７０で行うぼかし処理で必要に
なる距離と錯乱円径の関係の例を表３に示す。これは、
主たる撮影対象までの距離が４ｍで、実際の撮影時のＦ
数が４（処理後のＦ数が１）のときのものである。

【００４７】 ＜表３＞ 距離（ｍ） 錯乱円径（μｍ） Ｆ数＝４ Ｆ数＝１ 差 １ −４．６８７５ −１８．７５ １４．０６２５ ２ −３．１２５ −１２．５ ９．３７５ ３ −１．５６２５ −６．２５ ４．６８７５ ４ ０ ０ ０ ５ １．５６２５ ６．２５ ４．６８７５ ６ ３．１２５ １２．５ ９．３７５ ７ ４．６８７５ １８．７５ １４．０６２５ ８ ６．２５ ２５ １８．７５ ９ ７．８１２５ ３１．２５ ２３．４３７５ １０ ９．３７５ ３７．５ ２８．１２５ ２０ ２５ １００ ７５ ３０ ４０．６２５ １６２．５ １２１．８７５ ４０ ５６．２５ ２２５ １６８．７５ ５０ ７１．８７５ ２８７．５ ２１５．６２５ ６０ ８７．５ ３５０ ２６２．５ ７０ １０３．１２５ ４１２．５ ３０９．３７５ ８０ １１８．７５ ４７５ ３５６．２５ ９０ １３４．３７５ ５３７．５ ４０３．１２５ １００ １５０ ６００ ４５０

【００４８】表３の右端の列に示したのは、Ｆ数が４の
ときと１のときの錯乱円径の差であり、この差に等しい
ぼかし処理を施せばよいことになる。なお、表３の数値
は、焦点距離ｆ、Ｆ数、撮影対象まで距離等から算出で
きるものであり、テーブルとして記憶しておく必要はな
い。

【００４９】ぼかし処理について説明する。ぼかし処理
は、所定の大きさのフィルターを用いて画像データの信
号強度を変換することにより行う。フィルターＦにより
信号強度を変換する様子を図６に示す。画像データを構
成する画素信号に、その配列順にフィルターＦを作用さ
せて、強度を変換していく。フィルターＦの特性は、各
画素信号に対応する撮影対象の部位までの距離に応じ
て、表３の右端の列に示した錯乱円径の差に相当する範
囲に信号強度を分散させるように設定する。また、元の
画像データを保存しておくとともに、全ての信号強度が
０の新たな画像データを用意しておいて、元の画像デー
タにフィルターＦを順次作用させて得られる信号強度を
新たな画像データに加算していく。

【００５０】画像データとフィルターＦの関係の例を図
７、図８に示す。これらの図において、（ｂ）はフィル
ターＦ、（ａ）は元の画像データのうち（ｂ）のフィル
ターＦを作用させる対象とする画素信号、（ｃ）は
（ｂ）のフィルターＦを（ａ）の１つの画素信号に作用
させたことによる信号強度の分散を表す。ここではフィ
ルターＦを１３×１３の画素信号に相当する大きさとし
ており、また、撮像素子１２の画素の配列ピッチを６．
４５μｍとしている。さらに、図３（ａ）に示した背景
Ｂｃｋ１の点Ｂと背景Ｂｃｋ２の点Ｃが、図６に示した
（０１,０１）から（９９,９９）までの画像データの
（５２,７８）付近と（３４,１９）付近にそれぞれ位置
する場合を示している。

【００５１】点Ｂまでの距離８ｍに対応するデジタルカ
メラ１の錯乱円径は表３より６．２５μｍであるから、
点Ｂを表すのは、図７（ａ）に示したように、（５２,
７８）の１画素の信号のみである。点Ｂまでの距離８ｍ
に対応する錯乱円径の差は表３より１８．７５μｍであ
り、この値は面積にして約５画素に相当するから、フィ
ルターＦとしては、図７（ｂ）に示したように、（５
２,７８）の信号の強度を上下左右の４つを含む５つの
画素信号に等しく分散させる特性のものを用いる。

【００５２】点Ｃまでの距離２０ｍに対応するデジタル
カメラ１の錯乱円径は表３より２５μｍであり、この値
は面積にして約９画素に相当するから、点Ｂを表すの
は、図８（ａ）に示したように、（３４,１９）を中心
とする９つの信号となる。点Ｃまでの距離２０ｍに対応
する錯乱円径の差は表３より７５μｍであり、この値は
面積にして約８９画素に相当するから、フィルターＦと
しては、図８（ｂ）に示したように、（３４±１,１９
±１）の９つの信号の強度をそれぞれ８９の画素信号に
等しく分散させる特性のものを用いる。図８（ｃ）は、
（３３、１８）の信号強度を分散させた直後であって、
他の８つの信号強度を後に分散させることを示してい
る。

【００５３】なお、フィルターＦによって信号強度を分
散させる際に、分散先の画素が表す点までの距離が、分
散元の画素が表す点までの距離よりも短いときには、そ
の画素には信号強度を分散させない。これにより、手前
に位置する撮影対象の像に遠くに位置する撮影対象の像
が滲み出すことが防止され、自然な画像が得られる。

【００５４】１３５モードを有するデジタルカメラは、
ポートレートの撮影において、主たる撮影対象以外が良
好にぼけた画像を提供することができる。しかも、使用
者はモードを設定するだけでよく、使い勝手がよい。

【００５５】対角長の小さい撮像素子を用いながら対角
長の大きい他のカメラで撮影したときのぼけ具合を得る
本発明は、１３５フォーマットの銀塩カメラに限らず、
表４に示したようなフォーマットのカメラのぼけ具合を
得るためにも適用することができる。

【００５６】＜表４＞ フォーマット 対角長（ｍｍ） 縦×横（ｍｍ） ＡＰＳ ３４．５ １７×３０ ６４５ ６８．０ ５５×６０ ６６ ７７．８ ５５×５５

【００５７】

【発明の効果】撮影対象範囲の複数の点までの距離を検
出し、検出した距離に基づいて、焦点を合わせる距離と
Ｆ数を同じに設定した１３５フォーマットのカメラによ
って同じ撮影対象範囲を撮影したときに得られる画像
と、ぼけが同程度の画像を表す画像データを生成するよ
うにした本発明のデジタルカメラでは、撮影対象のうち
撮影光学系の焦点が合っている主たる部分が鮮明であり
ながら、１３５フォーマットの銀塩カメラで撮影した場
合と同程度に背景や前景がぼけた画像を得ることができ
る。したがって、ポートレートのようにぼけが画像の美
観を大きく左右する画像の撮影に適する。使用者はＦ数
の換算を行う必要が全くなく、使い勝手もよい。

【００５８】撮影光学系と撮像素子の距離を変えて複数
の画像データを生成し、各画像データが表す画像上での
撮影対象範囲の複数の点の像の位置を検出し、複数の画
像データが表す画像間での各点の像の相対位置と、撮影
光学系と撮像素子の距離とに基づいて、撮影対象範囲の
複数の点までの距離を検出するようにすると、ぼけの度
合いを定めるために必要な距離の情報が短時間で多量に
得られ、ぼけの度合いが画像全体にわたって適切な画像
を速やかに提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態のデジタルカメラの構成
を模式的に示すブロック図。

【図２】 上記デジタルカメラでの撮影条件の例を示す
図。

【図３】 上記デジタルカメラで図２の撮影条件により
撮影した画像（ａ）、および焦点を合わせる距離とＦ数
を同じにして同一範囲を１３５カメラで撮影した画像
（ｂ）を模式的に示す図。

【図４】 上記デジタルカメラの撮像素子上の錯乱円
（ａ）と、ぼかし処理のために拡大した錯乱円（ｂ）の
例を示す図。

【図５】 上記デジタルカメラにおけるぼかし処理を行
うモードでの処理の流れを示すフローチャート。

【図６】 上記デジタルカメラにおけるぼかし処理のた
めに画像データにフィルターを作用させていく様子を示
す図。

【図７】 上記デジタルカメラにおけるぼかし処理のた
めの画像データとフィルターの関係の例を示す図。

【図８】 上記デジタルカメラにおけるぼかし処理のた
めの画像データとフィルターの関係の他の例を示す図。

【図９】 距離検出のために用いる多重フォーカス画像
空間の例を示す図。

【図１０】 図９の多重フォーカス画像空間の断面を投
影した空間焦点画像を示す図。

【図１１】 図１０の空間焦点画像を整形した整形空間
焦点画像を示す図。

【符号の説明】

１ デジタルカメラ １１ 撮影レンズ １１ａ 絞り １２ 撮像素子 １３ 信号処理部 １４ 記憶部 １５ 表示部 １６ 記録部 １７ 操作部 ２０ 制御部 ２１ 距離検出部 ２２ ぼかし処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芹田 保明 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 5C022 AA13 AB28 AC42 AC54

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を電気信号に変換する画素が２次元に
   配列された撮像素子と、撮影対象範囲からの光を撮像素
   子に導く撮影光学系とを備え、撮像素子の各画素が出力
   する電気信号から撮影対象範囲の画像を表す画像データ
   を生成するデジタルカメラにおいて、 撮影対象範囲の複数の点までの距離を検出し、検出した
   距離に基づいて、焦点を合わせる距離とＦ数を同じに設
   定した１３５フォーマットのカメラによって同じ撮影対
   象範囲を撮影したときに得られる画像と、ぼけが同程度
   の画像を表す画像データを生成することを特徴とするデ
   ジタルカメラ。
2. 【請求項２】 撮影光学系と撮像素子の距離を変えて複
   数の画像データを生成し、各画像データが表す画像上で
   の撮影対象範囲の複数の点の像の位置を検出し、複数の
   画像データが表す画像間での各点の像の相対位置と、撮
   影光学系と撮像素子の距離とに基づいて、撮影対象範囲
   の複数の点までの距離を検出することを特徴とする請求
   項１に記載のデジタルカメラ。