JP2003174580A - ディジタルカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つのモータで焦点距離調節と焦点調節を行
うズームフォーカス方式の撮像レンズを用いて連続ズー
ム可能なディジタルカメラを実現する。 【解決手段】 ズームスイッチＳＴ又はＳＷの操作時間
から仮想の焦点距離を演算し、撮像レンズ（ステップズ
ーム）１０による各焦点距離間の中間の焦点距離が選択
された場合、撮像部２０から出力される画像データを用
いて電子ズーム処理を行い、表示部５０にモニタ表示さ
れる画像又は記録部（記録媒体）６０に記録される画像
データ上で中間の焦点距離又は像倍率を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ズームフォーカス
方式の撮像レンズを用いたディジタルカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、１つのモータで焦点距離調節
（ズーミング）と焦点調節（フォーカシング）を行うズ
ームフォーカス方式の撮像レンズが知られている。ズー
ムフォーカス方式の撮像レンズでは、撮像レンズを構成
する複数のレンズ群の相対的な位置を変化させて焦点距
離を変化させると共に焦点位置も変化させる。そのた
め、１つのモータでズーミングとフォーカシングが可能
である反面、レンズの焦点距離を短焦点側端と長焦点側
端との間で連続的に変化させることはできず、あらかじ
め設定されている複数の焦点距離に段階的にしか変化さ
せられない。このようなズームフォーカス方式の撮像レ
ンズは、銀塩フィルムを用いるカメラの分野では、レン
ズシャッタ方式のコンパクトカメラなどに採用されてい
る。

【０００３】一方、ディジタルカメラの分野では、撮像
レンズにズームレンズを用いた光学式ズームのほか、撮
像部により得られた画像データの一部分を取り出して拡
大する電子式ズームも実用化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】デジタルカメラの小型
軽量化を目的として、上記ズームフォーカス方式の撮像
レンズを採用することが提案されている。ところが、ズ
ームフォーカス方式の撮像レンズの場合、焦点距離を段
階的にしか変化させられないため、ズーミング動作中Ｌ
ＣＤなどのモニタ画面上に表示される画像の大きさがス
ムーズに変化せず、見た目が良くないという問題点を有
していた。

【０００５】本発明は、上記従来例の問題点を解決する
ためになされたものであり、ズームフォーカス方式の撮
像レンズを用いたディジタルカメラにおいて、ズーム動
作中でもモニタ画面上に表示される画像の大きさをスム
ーズに変化させることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のディジタルカメラは、複数のレンズ群の相
対的な位置を変化させることにより焦点距離及び合焦位
置を変化させることが可能な撮像レンズと、前記撮像レ
ンズの光軸上の所定位置に設けられ、その上に結像され
る像を光電変換する撮像素子を含み、画像データを出力
する撮像部と、前記撮像レンズの焦点距離を、その最長
焦点距離と最短焦点距離との間で変化させるためのズー
ムスイッチと、前記ズームスイッチからの信号に応じ
て、前記撮像レンズの焦点距離をあらかじめ設定されて
いる複数の焦点距離のうちのいずれかに設定すると共
に、焦点距離をほぼ一定に維持した状態で被写体の像を
前記撮像部上に結像させるように、前記複数のレンズ群
の相対的な位置を変化させるレンズ駆動機構と、前記撮
像レンズの最長焦点距離と最短焦点距離とを結ぶ仮想の
ズーム特性曲線と前記ズームスイッチが連続して操作さ
れている時間とから、仮想の焦点距離及び像倍率を演算
する第１像倍率演算部と、現時点における撮像レンズの
焦点距離から実際に前記撮像部上に結像されている像の
倍率を演算する第２像倍率演算部と、第１像倍率演算部
による仮想の像倍率と第２像倍率演算部による実際の像
倍率を用いて前記撮像部から出力される画像データを拡
大した拡大画像データを作成する拡大画像データ作成部
と、前記拡大画像データを用いて画像表示を行う表示部
と、前記拡大画像データを記録する画像データ記録部と
を具備する。

【０００７】上記構成において、前記レンズ駆動機構
は、現時点の仮想焦点距離と等しいか又はそれよりも短
い焦点距離であって、あらかじめ設定されている前記複
数の焦点距離のうち現時点の仮想焦点距離に最も近い焦
点距離をとるように、前記複数のレンズ群の相対的な位
置を変化させることが好ましい。

【０００８】また、前記拡大画像データ作成部は、画像
データの拡大の結果生ずる画素データの不足分を、デー
タが不足する画素の近傍の画素データを用いて補間する
ことが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係るディジタルカメラの
一実施形態について説明する。本実施形態では、撮像レ
ンズとして、１つのモータで焦点距離調節（ズーミン
グ）と焦点調節（フォーカシング）を行うズームフォー
カス方式（ステップズームとも言う）のレンズを用い
る。ズームフォーカス方式の撮像レンズでは、撮像レン
ズ１０の焦点距離を、長焦点端、短焦点端及びあらかじ
め設定された少なくとも１つの中間焦点距離のいずれか
にしか設定することができないので、これら以外の焦点
距離をユーザが選択した場合には、いわゆる電子ズーム
方式を併用して所定の像倍率となるように画像データを
拡大処理する。

【００１０】撮像レンズの構成及び焦点距離を変化させ
た場合の各構成レンズ群の位置関係を図１に示す。図１
中、（ａ）は撮像レンズ１０の焦点距離を短焦点端に設
定した場合、（ｂ）は撮像レンズ１０の焦点距離を中間
値に設定した場合、（ｃ）は撮像レンズ１０の焦点距離
を長焦点端に設定した場合を示す。

【００１１】周知のように、ズームレンズは、光学系を
構成する複数のレンズ群の相対的な位置を変化させるこ
とによりその焦点距離を変化させることができる。ま
た、インナーフォーカスタイプと呼ばれるレンズでは、
光学系を構成する複数のレンズ群のうち一部のレンズ群
の位置を変化させることによりその合焦位置を変化させ
ることができる。

【００１２】図１に示す構成例では、被写体（物体）側
から第１レンズ群１１、第２レンズ群１２及び第３レン
ズ群１３の位置を変化させることにより撮像レンズ１０
の焦点距離を変化させる。また、第１レンズ群１１と第
２レンズ群１２の位置を固定した状態で、第３レンズ群
１３の位置を変化させることにより合焦位置を調節す
る。なお、撮像素子２１の直近の第４レンズ群１４は固
定されている。

【００１３】第３レンズ群１３の位置を変化させるため
のカム溝の形状を図２に示す。図中、沈胴端Ｐ０は、こ
のディジタルカメラのメインスイッチをオフしたとき
に、撮像レンズ１０の光学性能を無視して、レンズ長が
最も短くなるように各レンズ群、この場合特に第３レン
ズ群１３の収納位置に対応するレンズガイドピンの位置
（以下、単に「第３レンズ群１３の位置」とする）を示
す。

【００１４】点Ｐ１は、撮像レンズ１０の焦点距離が最
も短い短焦点端で、かつ無限遠の被写体に合焦する状態
における第３レンズ群１３の位置を示す。点Ｐ２は、撮
像レンズ１０の短焦点端で、かつ光学性能上許容しうる
至近距離の被写体に合焦する状態における第３レンズ群
１３の位置を示す。点Ｐ１と点Ｐ２の間のフォーカス区
間では、第１レンズ群１１及び第２レンズ群１２は基本
的に動かず、第３レンズ群１３がリニアに移動し、合焦
位置を調節する。以下の点Ｐ３とＰ４、Ｐ５とＰ６、Ｐ
７とＰ８、Ｐ９とＰ１０の間でも同様である。

【００１５】点Ｐ３、Ｐ５及びＰ７は、それぞれ撮像レ
ンズ１０の焦点距離が短焦点端と長焦点端の中間の焦点
距離で、かつ無限遠の被写体に合焦する状態における第
３レンズ群１３の位置を示す。点Ｐ４、Ｐ６及びＰ８
は、それぞれ撮像レンズ１０の焦点距離が短焦点端と長
焦点端の中間の焦点距離で、かつ至近距離の被写体に合
焦する状態における第３レンズ群１３の位置を示す。点
Ｐ９は、撮像レンズ１０の焦点距離が最も長い長焦点端
で、かつ無限遠の被写体に合焦する状態における第３レ
ンズ群１３の位置を示す。点Ｐ１０は、撮像レンズ１０
の長焦点端で、かつ至近距離の被写体に合焦する状態に
おける第３レンズ群１３の位置を示す。

【００１６】図２中、各点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ
５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８、Ｐ９及びＰ１０を結ぶ実線は実
際のカム曲線である。一方、点Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５、Ｐ７
及びＰ９を結び一点鎖線は、この撮像レンズ１０の長焦
点端と短焦点端を結ぶ仮想カム曲線（仮想ズーム特性）
を示す。

【００１７】次に、本実施形態に係るディジタルカメラ
のブロック構成を図３に示す。撮像レンズ１０の光軸Ｌ
上には、例えばＣＣＤやＭＯＳなどの撮像素子２１が設
けられている。周知のように、撮像素子２１の受光面に
は、微小な光電変換素子からなる画素が縦方向及び横方
向にそれぞれ所定数配列されており、各画素からの画素
信号（電荷量などのアナログデータ）が出力される。撮
像素子２１からの画素信号は、Ａ／Ｄ変換器２２により
ディジタル信号に変換された後、画像処理部２３により
ホワイトバランス調節やγ補正などが施され、画像デー
タメモリ２４に一時的に記憶される。これら撮像素子２
１、Ａ／Ｄ変換器２２、画像処理部２３及び画像データ
メモリ２４などで撮像部２０を構成する。

【００１８】なお、以下の説明において、各画素信号を
ディジタル化し、所定の画像処理を施したものを「画素
データ」と称し、「画素データ」を所定の順に配列した
ものを「画像データ」と称する。

【００１９】レンズ駆動機構３０は、撮像レンズ１０の
カム筒などを回転させるためのモータ、歯車列、カム筒
の回転位置や回転方向などを検出するためのエンコーダ
などで構成されている。レンズ駆動機構３０は、全体制
御部４０からの制御信号によりモータの回転数及び回転
方向が制御され、撮像レンズ１０を構成する複数のレン
ズ群の相対的な位置を変化させる。また、エンコーダの
出力を全体制御部４０に入力することにより、全体制御
部４０は撮像レンズ１０の現時点での焦点距離や像倍率
などを検出することができる。

【００２０】全体制御部４０は、このディジタルカメラ
全体を制御する所定のプログラムを記憶したＲＯＭ、画
像データなどの演算処理すべきデータを一時的に記憶す
るためのＲＡＭ及び上記所定のプログラムを実行して様
々な機能を実現するためＣＰＵなどで構成されいる。全
体制御部４０には、シャッタスイッチＳ１，Ｓ２、ズー
ムスイッチＳＷ，ＳＴ、測光部６１、測距部６２などが
接続されている。全体制御部４０の詳細は後述する。

【００２１】表示部５０は、ＬＣＤなどの表示装置５１
と、表示装置５１上に表示するための表示用画像データ
を一時的に記憶するためのＲＡＭなどの表示用画像デー
タメモリ５２などで構成されている。

【００２２】シャッタスイッチＳ１は、カメラハウジン
グの上部などに設けられたシャッタ操作ボタンにユーザ
が指を載せた状態でオンするスイッチであり、撮影準備
動作を行うためのスイッチである。シャッタスイッチＳ
２は、シャッタ操作ボタンを最後まで押し込んだときに
オンするスイッチであり、撮像部２０を駆動して画像デ
ータを取り込み、取り込んだ画像データを記録部６０に
よりメモリカードなどの記録媒体に記録するためのスイ
ッチである。ズームスイッチＳＷは、撮像レンズ１０の
焦点距離を短くする方向に操作するスイッチであり、ま
たズームスイッチＳＴは、撮像レンズ１０の焦点距離を
長くする方向に操作するスイッチである。ズームスイッ
チＳＷ及びＳＴは、シャッタ操作ボタンと同様にカメラ
ハウジングの上部などに設けられ、二者択一的にオンす
るように（同時にはオンできないように）構成されてい
る。

【００２３】測光部６１は、撮像レンズ１０を透過した
光の強度を検出し、被写体輝度を演算する。ディジタル
カメラの場合、撮像素子２１の画素自体が光電変換素子
であるため、撮像素子２１から出力される画素データ又
は撮像部２０から出力される画像処理後の画像データを
演算処理することにより、被写体輝度を求めることがで
きる。

【００２４】測距部６２は、被写体までの距離を測定
し、レンズ駆動機構３０を制御して撮像レンズ１０を被
写体に合焦させる。一般的に、ディジタルカメラの場
合、撮像素子２１自体が測距センサとして機能しうるの
で、レンズ駆動機構３０を適宜駆動しつつ、撮像部２０
から出力される画像データのコントラストが最大となる
状態を合焦とする（いわゆる「山登り方式」）。

【００２５】上記全体制御部４０は第１像倍率演算部４
１として機能し、撮像レンズ１０の最長焦点距離と最短
焦点距離とを結ぶ仮想のズーム特性曲線とズームスイッ
チＳＷ又はＳＴが連続して操作されている時間とから、
仮想の焦点距離及び像倍率を演算する。本実施形態では
撮像レンズ１０としてズームフォーカス方式のものを用
いているため、撮像レンズ１０は、あらかじめ設定され
ている複数の焦点距離のいずれかしかとることができな
い。これに対して、ユーザに対しては、電子ズーム方式
を併用して、あたかも連続して撮像レンズ１０の焦点距
離が変化しているかのように、表示部５０の表示装置５
１上に表示される画像の像倍率を変化させる。そのた
め、ズームスイッチＳＷ又はＳＴの操作時間などから、
表示部５０の表示装置５１上に表示される画像の仮想像
倍率γ（撮像レンズ１０の仮想焦点距離）を演算する必
要がある。

【００２６】次に、全体制御部４０は第２像倍率演算部
４２として機能し、レンズ駆動機構３０のエンコーダか
らの出力を用いて現時点における撮像レンズ１０の焦点
距離を演算し、実際に撮像素子２１の受光面上に結像さ
れている像の倍率αを演算する。すなわち、電子ズーム
方式による画像データの拡大率β（γ＝α×β）を演算
するために、撮像素子２１上に結像されている画像の実
際の像倍率αを知る必要があるからである。

【００２７】さらに、全体制御部４０は拡大画像データ
作成部４３として機能し、第１像倍率演算部４１による
仮想の像倍率γと第２像倍率演算部４２による実際の像
倍率αを用いて電子ズーム方式による拡大率βを演算
し、撮像部２０から出力される画像データを拡大した拡
大画像データを作成する。

【００２８】拡大画像データ作成部４３は、さらに、演
算された拡大率βを用いて撮像部２０から出力される画
像データの中から拡大処理に用いる画素データを抽出す
るための電子ズーム部４４と、表示部５０の表示装置５
１上にモニタ画像を表示するために、抽出された画素デ
ータを間引き処理して表示用画像データを作成する画素
データ間引部４５と、抽出された画素データを拡大処理
する際、不足する画素についての画素データを補間処理
する画素データ補間部４６と、抽出された画素データに
補間された画素データを合成して記録用の画像データを
作成する記録用画像データ作成部４７などで構成され
る。記録用画像データ作成部４７により作成された画像
データは、記録部６０に入力され、メモリカードなどの
記録媒体に記録される。

【００２９】次に、画素データの抽出、画素データの間
引き及び画素データの補間について説明する。前述のよ
うに、撮像レンズ１０はあらかじめ設定されている複数
の焦点距離のいずれかしかとることはできず、ユーザが
これらの中間の焦点距離を選択した場合には、電子ズー
ム方式によりその中間の焦点距離（又は像倍率）を実現
する。

【００３０】撮像レンズ１０のとりうる焦点距離と各焦
点距離における画像及び電子ズームによる中間焦点距離
における画像の関係を図４に示す。

【００３１】図４において、上段の（ａ１）〜（ａ５）
は、順に撮像レンズ１０のとりうる各焦点距離ｆＴ、ｆ
１、ｆ２、ｆ３及びｆＷにおけるカメラ（レンズ部分）
の外観を示す。ここでは、撮像レンズ１０の焦点距離と
レンズのカメラボディからの突出量がほぼ比例している
ことを前提としている。

【００３２】中段の（ｂ１）〜（ｂ５）は、順に上記各
焦点距離ｆＴ、ｆ１、ｆ２、ｆ３及びｆＷにおける画像
及びその像倍率αＴ、α１、α２、α３及びαＷを示
す。各画像は、撮像レンズ１０により撮像素子２１上に
実際に結像されている画像を表す。

【００３３】下段の（ｃ１）〜（ｃ４）は、電子ズーム
の一例として焦点距離ｆＴとｆ１の中間の（仮想）焦点
距離ｆｍ１、ｆｍ２、ｆｍ３及びｆｍ４における画像及
びその像倍率γ１、γ２、γ３及びγ４を示す。これら
の場合、撮像レンズ１０の焦点距離及び像倍率は実際に
は変化しておらず、撮像素子２１上には（ｂ２）におけ
る最も外側のフレームで示された画像が結像されてい
る。

【００３４】上記第１像倍率演算部４１により演算され
た仮想の焦点距離がｆｍ１（像倍率γ１）であったとす
ると、電子ズーム部４４は、図中フレームＢに含まれる
画素データのみを抽出する。換言すると、フレームＢの
外側の画素データを捨てる。同様に、仮想の焦点距離が
ｆｍ４（像倍率γ４）であったとすると、電子ズーム部
４４は、フレームＡに含まれる画素データのみを抽出す
る。この処理を「画素データの抽出」という。

【００３５】なお、撮像素子２１の横方向寸法をＬ、フ
レームＡの横方向寸法をＬＡ、フレームＢの横方向寸法
をＬＢとすると、γ１＝α１×β１＝α１×（Ｌ／Ｌ
Ｂ）、γ４＝α１×β４＝α１×（Ｌ／ＬＡ）となる。

【００３６】ところで、撮像素子２１の画素数は、その
目的にもよるがディジタルカメラ用では数百万画素に及
ぶ。一方、ディジタルカメラのビューファインダに用い
られる小型のＬＣＤ（液晶表示素子）の場合、その画素
数はせいぜい数万画素である。そこで、画素データ間引
部４５は、電子ズーム部４４により抽出された画素デー
タを用いて、フレームの縦方向及び横方向にそれぞれ隣
接する数画素〜数十画素の中から１画素のデータを抽出
するか、あるいはこれらの画素データの平均値を求め、
画素データ数を減らして表示用画像データを形成する。
これを「画素データの間引き」という。なお、拡大率β
が大きくなると抽出される画素データ数が少なくなるの
で、画素データの間引き率は拡大率に反比例する。

【００３７】一方、電子ズーム部４４により抽出された
画素データは、拡大率β＝１、すなわち電子ズームを行
わない場合を除いて、撮像素子２１の画素数よりも少な
くなる。この画素データをそのまま画像データとして記
録媒体に記録し、その画像データを用いてプリンタなど
の出力すると仮定すると、拡大率βが大きくなるにつれ
て画像が粗くなり、画質が低下する。そこで、電子ズー
ムを行わない場合の画像データと画素数を同じにするべ
く、画素データ補間部４６は、まず抽出した各画素デー
タの画素番地に対して、拡大率βに応じて番地の付け替
えを行う。そうすると、各画素間に隙間ができるので、
隙間部分を埋めるべく、隙間に隣接する複数の画素デー
タを用いて新たに画素データを作成する。これを「画素
データの補間」という。

【００３８】次に、撮像レンズ１０のズーム特性を図５
に示す。図中、階段状の実線は撮像レンズ１０の実際の
ズーム特性を示し、一点鎖線は仮想のズーム特性を示
す。また、図の左半分はズームスイッチＳＴをオンし、
撮像レンズ１０の焦点距離を短焦点側から長焦点側に変
化させる場合を示し、右半分はズームスイッチＳＷをオ
ンし、撮像レンズ１０の焦点距離を長焦点側から短焦点
側に変化させる場合を示す。

【００３９】図からわかるように、撮像レンズ１０の焦
点距離を短焦点側から長焦点側に変化させる場合、撮像
レンズ１０の焦点距離は、仮想焦点距離よりも遅れて変
化する。これに対し、撮像レンズ１０の焦点距離を長焦
点側から短焦点側に変化させる場合、撮像レンズ１０の
焦点距離は、仮想焦点距離よりも先に変化する。このよ
うに撮像レンズ１０の焦点距離を変化させることによ
り、撮像素子２１上には電子ズームに必要な画像よりも
広範囲の画像が常に結像される。

【００４０】本実施形態に例示するように、撮像レンズ
１０の焦点距離を５段階に変化させ、電子ズームによる
拡大率の最大値β_max＝１．５とすると、１．５^(5-1)≒
５．０となり、５倍のズーム比が得られる。

【００４１】次に、本実施形態におけるディジタルカメ
ラの撮像シーケンスについて、図６〜図８に示すフロー
チャートを参照しつつ説明する。

【００４２】まず、電源スイッチがオンされると（ステ
ップ＃１）、全体制御部４０はレンズ駆動機構３０を駆
動して、撮像レンズ１０を沈胴位置から引き出し（ステ
ップ＃３）、撮像レンズ１０の焦点距離を短焦点端に設
定する（ステップ＃５）。

【００４３】撮像レンズ１０の焦点距離が設定される
と、電子ズーム部４４は、拡大率β＝１に初期設定する
（ステップ＃７）。また、測距部６２は、例えば撮像部
２０から出力される画像データをモニタしながらレンズ
駆動機構３０を駆動し、コントラストが最大となるよう
に合焦動作を行う（ステップ＃９）。撮像レンズ１０の
合焦動作が完了すると、画素データ間引部４５は、撮像
部２０から出力される画像データを読み出し、間引き処
理を行い表示用画像データを作成する（ステップ＃１
１）。表示用画像データは一旦表示用画像データメモリ
５２に入力された後、表示装置５１上にモニタ表示され
る（ステップ＃１３）。なお、モニタ用の画像データ
は、所定時間経過するごとに更新されるものとし、画像
データの更新のためのタイマのカウントを開始する。

【００４４】モニタ表示が開始されると、全体制御部４
０はズームスイッチＳＴがオンされたか否かを判断する
（ステップ＃１５）。なお、この時点では撮像レンズ１
０の焦点距離が短焦点端に初期設定されているので、仮
にズームスイッチＳＷをオンしてもレンズ駆動機構３０
を駆動しないように設定しておく。次に、ズームスイッ
チＳＴがオンされると、第１像倍率演算部４１は、仮想
ズーム特性とズームスイッチＳＴの操作時間とから仮想
像倍率γを演算する（ステップ＃１７）。これと並行し
て、第２像倍率演算部４２はレンズ駆動機構３０のエン
コーダの出力から撮像レンズ１０による実際の像倍率α
を演算する（ステップ＃１９）。演算された仮想像倍率
γ及び実際の像倍率αはそれぞれ電子ズーム部４４に入
力され、拡大率βが演算される（ステップ＃２１）。

【００４５】拡大率βが演算されると、電子ズーム部４
４は、演算された拡大率βを用いて撮像部２０から出力
される画像データの中から所定の画素データを抽出し、
電子ズーム処理を行う（ステップ＃２３）。画素データ
間引部４５は、抽出された画素データを間引き処理し
（ステップ＃２５）、表示部５０は間引き処理された表
示用画像データを用いて表示装置５１上のモニタ表示を
更新する（ステップ＃２７）。

【００４６】さらに、全体制御部４０はズームスイッチ
ＳＴがオフされたか否かを判断する（ステップ＃２
９）。ズームスイッチＳＴがオフされていない場合（ス
テップ＃２９でＮＯ）、全体制御部４０はβ＝１．５か
否かを判断する（ステップ＃３１）。β＝１．５の場合
（ステップ＃３１でＹＥＳ）、レンズ駆動機構３０を駆
動して、撮像レンズ１０の焦点距離を１段長焦点側に変
化させる（ステップズーム駆動：ステップ＃３３）。そ
して、β＝１．５でない場合には、ステップ＃１７から
＃２７を繰り返し、仮想倍率γの演算、実際の像倍率α
の演算、拡大率βの演算、電子ズーム処理、間引き処
理、モニタ表示の更新を順に行う。

【００４７】ステップ＃２９でズームスイッチＳＴがオ
フされると（ステップ＃２９でＹＥＳ）、ズームスイッ
チＳＷがオンされたか否かを判断する（ステップ＃３
５）。ズームスイッチＳＷがオンされると（ステップ＃
３５でＹＥＳ）、仮想像倍率γの演算（ステップ＃３
９）、撮像レンズ１０による実際の像倍率αの演算（ス
テップ＃４１）、拡大率βの演算（ステップ＃４３）、
電子ズーム処理（ステップ＃４５）、画素データの間引
き処理（ステップ＃４７）、モニタ表示の更新（ステッ
プ＃４９）を順に行う。

【００４８】さらに、全体制御部４０はズームスイッチ
ＳＷがオフされたか否かを判断する（ステップ＃５
１）。ズームスイッチＳＷがオフされていない場合（ス
テップ＃５１でＮＯ）、全体制御部４０はβ＝１か否か
を判断する（ステップ＃５３）。β＝１の場合（ステッ
プ＃５３でＹＥＳ）、レンズ駆動機構３０を駆動して、
撮像レンズ１０の焦点距離を１段短焦点側に変化させ
（ステップズーム駆動：ステップ＃５５）、その後ステ
ップ＃３９から＃４９を実行する。一方、β＝１でない
場合、ステップ＃３９から＃４９を繰り返す。

【００４９】ズームスイッチＳＴもＳＷもオンされなく
なると（ステップ＃５１でＹＥＳ）、撮像レンズ１０の
焦点距離又は像倍率が確定するので、全体制御部４０
は、シャッタスイッチＳ１がオンされたか否かを判断す
る（ステップ＃５７）。シャッタスイッチＳ１がオンさ
れていない場合（ステップ＃５７でＮＯ）、ステップ＃
１５に戻って上記フローをやり直す。

【００５０】スイッチＳ１がオンされた場合（ステップ
＃５７でＹＥＳ）、測距部６２がその時点での撮像レン
ズ１０の焦点距離で合焦動作をやり直す（ステップ＃５
９）。また、測距部６２は、撮像部２０からの画像デー
タを用いて被写体輝度を測定し（測光処理：ステップ＃
６１）、測定した被写体輝度に基づいて撮像レンズ１０
の絞り値や撮像素子２１の露光時間（電荷蓄積時間）な
どの露光条件を演算する（ステップ＃６３）。

【００５１】更に、全体制御部４０は、シャッタスイッ
チＳ２がオンされたか否かを判断する（ステップ＃６
５）。シャッタスイッチＳ２がオンされていない場合
（ステップ＃６５でＮＯ）、ステップ＃５９から＃６３
までを繰り返す。シャッタスイッチＳ２がオンされると
（ステップ＃６５でＹＥＳ）、拡大画像データ作成部４
３は、撮像部２０を駆動して画像データを読み出し（ス
テップ＃６７）、既に演算されている拡大率βの応じて
画像データの中から所定範囲の画素データを抽出する
（ステップ＃６９）。さらに、拡大画像データ作成部４
３の画素データ補間部４６は、不足する画素データを補
間処理により作成する（ステップ＃７１）。記録用画像
データ作成部は、抽出した画素データと補間処理した画
素データを合成し記録用画像データを作成する（ステッ
プ＃７３）。作成された記録用画像データは記録部６０
に出力され、メモリカードなどの記録媒体に記録される
（ステップ＃７５）。記録用画像データを記録媒体に記
録して本フローを終了し、必要に応じてステップ＃１５
に戻り、次の撮影に備える。

【００５２】次に、本実施形態に係るディジタルカメラ
のブロック構成の変形例を図９に示す。図９に示す変形
例では、上記構成に加えてさらに画像決定スイッチＳ
ａ、最大画像取り込みスイッチＳｂ、画像倍率変更スイ
ッチＳｃ及び画像消去スイッチＳｄが全体制御部４０に
接続されている。

【００５３】画像決定スイッチＳａは、上記フローチャ
ートのステップ＃６７で撮像部２０から出力され、所定
の処理を経て表示装置５１にモニタ表示されている画像
（画像データ）を記録媒体に記録するか否かを決定する
スイッチである。画像消去スイッチＳｄは、その画像デ
ータを記録しない場合に使用するスイッチであり、スイ
ッチＳｄがオンされると、全体制御部４０は、ステップ
＃６７で読み出された画像データを消去する。

【００５４】一般的なディジタルカメラでは、上記フロ
ーチャートに示すように、シャッタスイッチＳ２オン後
に撮像部２０から読み出された画像は、自動的に一旦記
録媒体に記録され、画像を消去する場合は、記録媒体に
記録された画像データを事後処理により消去する。これ
に対して、この変形例のように画像決定スイッチＳａ及
び画像消去スイッチＳｄを設けることにより、記録媒体
に画像データを記録する前に、不要な画像データを消去
することができる。

【００５５】最大画像取り込みスイッチＳｂは、ステッ
プ＃６９〜＃７３で作成される記録用画像データの代わ
りに、ステップ＃６７で撮像部２０から読み出された画
像データを記録媒体に記録するスイッチである。その
際、演算された拡大倍率βを画像データと共に記録媒体
に記録し、このディジタルカメラ又は専用の再生ソフト
を用いて記録媒体に記録されている画像データを用いて
画像を再生することにより、表示装置５１やプリンタ
（図示せず）などの出力装置から電子ズーム処理された
画像が出力される。

【００５６】画像倍率変更スイッチＳｃは、連続画像倍
率変更と所望の画像倍率ピッチとを切り替えるスイッチ
である。連続画像倍率変更に設定されている場合、上記
ズームスイッチＳＴ及びＳＷの操作に応じてステップ＃
２１又は＃４３で演算された拡大率βに応じて像倍率を
無段階に変化させることができる。一方、所望の画像倍
率ピッチが選択されている場合、選択された画像倍率ピ
ッチで像倍率を段階的に変化させることができる。

【００５７】なお、上記実施形態の説明では、測光部６
１及び測距部６２において、それぞれ撮像素子２１から
出力される画素データ又は撮像部２０から出力される画
像データを用いて被写体輝度を測定したり合焦状態を検
出するように構成したが、これに限定されるものではな
く、それぞれ独自の測光センサ及び測距センサを用いて
も良い。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のディジタ
ルカメラによれば、複数のレンズ群の相対的な位置を変
化させることにより焦点距離及び合焦位置を変化させる
ことが可能な撮像レンズと、前記撮像レンズの光軸上の
所定位置に設けられ、その上に結像される像を光電変換
する撮像素子を含み、画像データを出力する撮像部と、
前記撮像レンズの焦点距離を、その最長焦点距離と最短
焦点距離との間で変化させるためのズームスイッチと、
前記ズームスイッチからの信号に応じて、前記撮像レン
ズの焦点距離をあらかじめ設定されている複数の焦点距
離のうちのいずれかに設定すると共に、焦点距離をほぼ
一定に維持した状態で被写体の像を前記撮像部の受光面
上に結像させるように、前記複数のレンズ群の相対的な
位置を変化させるレンズ駆動機構と、前記撮像レンズの
最長焦点距離と最短焦点距離とを結ぶ仮想のズーム特性
曲線と前記ズームスイッチが連続して操作されている時
間とから、仮想の焦点距離及び像倍率を演算する第１像
倍率演算部と、現時点における撮像レンズの焦点距離か
ら実際に前記撮像部の受光面上に結像されている像の倍
率を演算する第２像倍率演算部と、第１像倍率演算部に
よる仮想の像倍率と第２像倍率演算部による実際の像倍
率を用いて前記撮像部から出力される画像データを拡大
した拡大画像データを作成する拡大画像データ作成部
と、前記拡大画像データを用いて画像表示を行う表示部
と、前記拡大画像データを記録する画像データ記録部と
を具備する。

【００５９】すなわち、ステップズームを採用すること
によりカメラの小型化を図りつつ、ステップズームによ
る撮像レンズの段階的な焦点距離の変化を電子ズームを
用いて補正するので、ビューファインダとして機能する
表示部の画面上では、無段階ズームを用いた場合と同様
に、ズームスイッチの動作に連動して像倍率を連続的に
変化させることができる。また、ズームスイッチがオフ
された時点における仮想の焦点距離がステップズームの
途中であっても、シャッタスイッチ（Ｓ２）をオンると
すると、そのときの仮想の焦点距離（又は像倍率）に対
応する画像データを記録部により記録媒体に記録するこ
とができる。

【００６０】また、前記レンズ駆動機構は、現時点の仮
想焦点距離と等しいか又はそれよりも短い焦点距離であ
って、あらかじめ設定されている前記複数の焦点距離の
うち現時点の仮想焦点距離に最も近い焦点距離をとるよ
うに、前記複数のレンズ群の相対的な位置を変化させる
ことにより、撮像部の受光面上には、表示部の画面上に
表示されている画像の範囲と同じかそれよりも広い範囲
の画像が結像されるので、ズームスイッチを短焦点側か
ら長焦点側に操作する場合だけでなく、長焦点側から短
焦点側に操作する場合においても、電子ズーム方式によ
る画像データの間引きを行うことができる。

【００６１】さらに、前記拡大画像データ作成部によ
り、画像データの拡大の結果生ずる画素データの不足分
を、データが不足する画素の近傍の画素データを用いて
補間することにより、記録部により記録媒体に記録され
る画像データの数が同じになり、電子ズームによる画質
低下を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のディジタルカメラの一実施形態にお
ける撮像レンズの構成及び焦点距離を変化させた場合の
各構成レンズ群の位置関係を示す図である。

【図２】 上記撮像レンズにおけるステップズーム用の
カム溝の形状を示す図である。

【図３】 上記実施形態に係るディジタルカメラのブロ
ック構成を示す図である。

【図４】 上記実施形態における撮像レンズのとりうる
焦点距離と各焦点距離における画像及び電子ズームによ
る中間焦点距離における画像の関係を示す図である。

【図５】 上記実施形態における撮像レンズのズーム特
性を示す図である。

【図６】 上記実施形態におけるディジタルカメラの撮
像シーケンスを示すフローチャートである。

【図７】 図６のフローチャートの続きである。

【図８】 図７のフローチャートの続きである。

【図９】 上記実施形態に係るディジタルカメラのブロ
ック構成の変形例を示す図である。

【符号の説明】

１０ ：撮像レンズ １１ ：第１レンズ群 １２ ：第２レンズ群 １３ ：第３レンズ群 １４ ：第４レンズ群 ２０ ：撮像部 ２１ ：撮像素子 ２２ ：Ａ／Ｄ変換器 ２３ ：画像処理部 ２４ ：画像データメモリ ３０ ：レンズ駆動機構 ４０ ：全体制御部 ４１ ：第１像倍率演算部 ４２ ：第２像倍率演算部 ４３ ：拡大画像データ作成部 ４４ ：電子ズーム部 ４５ ：画素データ間引部 ４６ ：画素データ補間部 ４７ ：記録用画像データ作成部 ５０ ：表示部 ５１ ：表示装置 ５２ ：表示用画像データメモリ ６０ ：記録部 ６１ ：測光部 ６２ ：測距部 Ｓ１，Ｓ２ ：シャッタスイッチ ＳＷ，ＳＴ ：ズームスイッチ Ｓａ ：画像決定スイッチ Ｓｂ ：最大画像取り込みスイッチ Ｓｃ ：画像倍率変更スイッチ Ｓｄ ：画像消去スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のレンズ群の相対的な位置を変化さ
   せることにより焦点距離及び合焦位置を変化させること
   が可能な撮像レンズと、 前記撮像レンズの光軸上の所定位置に設けられ、その上
   に結像される像を光電変換する撮像素子を含み、画像デ
   ータを出力する撮像部と、 前記撮像レンズの焦点距離を、その最長焦点距離と最短
   焦点距離との間で変化させるためのズームスイッチと、 前記ズームスイッチからの信号に応じて、前記撮像レン
   ズの焦点距離をあらかじめ設定されている複数の焦点距
   離のうちのいずれかに設定すると共に、焦点距離をほぼ
   一定に維持した状態で被写体の像を前記撮像部の受光面
   上に結像させるように、前記複数のレンズ群の相対的な
   位置を変化させるレンズ駆動機構と、 前記撮像レンズの最長焦点距離と最短焦点距離とを結ぶ
   仮想のズーム特性曲線と前記ズームスイッチが連続して
   操作されている時間とから、仮想の焦点距離及び像倍率
   を演算する第１像倍率演算部と、 現時点における撮像レンズの焦点距離から実際に前記撮
   像部の受光面上に結像されている像の倍率を演算する第
   ２像倍率演算部と、 第１像倍率演算部による仮想の像倍率と第２像倍率演算
   部による実際の像倍率を用いて前記撮像部から出力され
   る画像データを拡大した拡大画像データを作成する拡大
   画像データ作成部と、 前記拡大画像データを用いて画像表示を行う表示部と、 前記拡大画像データを記録する画像データ記録部とを具
   備するディジタルカメラ。
2. 【請求項２】 前記レンズ駆動機構は、現時点の仮想焦
   点距離と等しいか又はそれよりも短い焦点距離であっ
   て、あらかじめ設定されている前記複数の焦点距離のう
   ち現時点の仮想焦点距離に最も近い焦点距離をとるよう
   に、前記複数のレンズ群の相対的な位置を変化させるこ
   とを特徴とする請求項１記載のディジタルカメラ。
3. 【請求項３】 前記拡大画像データ作成部は、画像デー
   タの拡大の結果生ずる画素データの不足分を、データが
   不足する画素の近傍の画素データを用いて補間すること
   を特徴とする請求項１記載のディジタルカメラ。