JP2007067827A - Imaging apparatus and zoom control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は新規な撮像装置及びズーム制御方法に関する。詳しくは、ズーム動作中における画面の周辺光量比の変化が目立って違和感が生じる現象を緩和乃至解消する技術に関する。 The present invention relates to a novel imaging apparatus and zoom control method. More specifically, the present invention relates to a technique for alleviating or eliminating a phenomenon in which a change in the peripheral light amount ratio of a screen during a zoom operation is noticeable and a sense of incongruity occurs.
動画撮影時にズーミングを行ったときに、画面中心へ入射する光と画面周辺へ入射する光束の比が一定とならない現象が起こる。いわゆる周辺照度比(シェーディングと言われることもある)が変化し、特に、この変化量が大きいズーム領域でズーミングを行った場合、周辺部の明るさの変化が目立ち、違和感が生じてしまう。この現象は、デジタルビデオカメラに一般的に使用されている、4群で構成され、第2レンズ群がバリエータ、第4レンズ群がコンペンゼータとして機能する4群インナーフォーカスタイプのズームレンズにおいてこの現象が著しい。 When zooming is performed during moving image shooting, a phenomenon occurs in which the ratio of light incident on the center of the screen and light flux incident on the periphery of the screen is not constant. The so-called peripheral illuminance ratio (sometimes referred to as shading) changes, and particularly when zooming is performed in a zoom region where the amount of change is large, the change in brightness of the peripheral portion is noticeable, resulting in a sense of incongruity. This phenomenon occurs in a four-group inner focus type zoom lens that is composed of four groups that are generally used in digital video cameras, the second lens group functions as a variator, and the fourth lens group functions as a compensator. Is remarkable.
上記した4群インナーフォーカスタイプのズームレンズにおいて、第4レンズ群の可動範囲を小さくしてレンズ全長の小型化を達成するために、第2レンズ群の横倍率を工夫する等によって広角端から望遠端まで焦点距離が変化する間に、第4レンズ群が一旦物体側に移動した後像面側に折り返すように移動するようにしており、上記折り返し点の近辺において画面の周辺光量比の変化が減少方向から増加方向へと逆転する。そして、第4レンズ群が移動範囲の最も物体側の位置に近づいた辺りから周辺照度比が著しく低下し始め、第4レンズ群が最も物体側に位置する辺りで周辺照度比が最低となり、そこから今度は周辺照度比が上昇し始める、と言うように、第4レンズ群の移動範囲の最も物体側の位置を挟んだ僅かの領域で、周辺照度比が激しく変化する。 In the above-described four-group inner focus type zoom lens, in order to reduce the movable range of the fourth lens group and to reduce the overall length of the lens, the lateral magnification of the second lens group is devised, for example, to telephoto from the wide-angle end. While the focal length changes to the end, the fourth lens group is moved once to the object side and then moved back to the image plane side, and there is a change in the peripheral light amount ratio of the screen in the vicinity of the turning point. Reverse from decreasing direction to increasing direction. Then, the peripheral illuminance ratio starts to decrease remarkably when the fourth lens group approaches the position closest to the object side in the moving range, and the peripheral illuminance ratio becomes the lowest when the fourth lens group is positioned closest to the object side. From this time, the ambient illuminance ratio changes drastically in a slight region sandwiching the position closest to the object side in the moving range of the fourth lens group, as the ambient illuminance ratio starts to increase.
周辺照度比の上記したような変化特性の故に、第4レンズ群がその移動範囲の最も物体側の位置を挟んだ領域を通過するようにズーム動作が行われると、画面周辺部が急に暗くなって次いで直ぐに明るくなるというような変化が起こり、違和感を感じるという問題が生じる。そして、このような違和感は、ズーム動作が高速で行われるほど明るさの変化が激しく感じられるため、不快感を伴うことがある。 Due to the change characteristics of the ambient illuminance ratio as described above, when the zoom operation is performed so that the fourth lens group passes through the region sandwiching the position closest to the object in the moving range, the peripheral portion of the screen suddenly becomes dark. Then, a change occurs that immediately becomes brighter, causing a problem of feeling uncomfortable. Such a sense of incongruity may be accompanied by an uncomfortable feeling because the change in brightness is felt more intensely as the zoom operation is performed at a higher speed.
そこで、従来にあっては、周辺照度比の変化による違和感を緩和乃至解消するための幾つかの試みが成されている。 Therefore, conventionally, several attempts have been made to alleviate or eliminate the uncomfortable feeling caused by the change in the ambient illuminance ratio.
特許文献1には、焦点距離と該焦点距離において生じる周辺照度の低下を補正するためのシェーディング補正係数を予め記憶しておき、撮影後に上記シェーディング補正係数によって周辺光量比を補う画像処理によって周辺照度比の変化を目立たなくする方法が示されている。
In
また、特許文献2には、周辺照度比は開放絞りにおいて著しく、絞りをある程度まで絞った状態では周辺照度比が小さくなることに着目して、アイリスを所定の開口径まで絞ることで周辺照度比の変化を目立たなくする方法が示されている。
Further, in
さらに、特許文献3には、シェーディング補正回路を設けておき、画像信号をシェーディング補正回路を通して補正することによって、周辺光量比を補い、周辺照度比の変化を目立たなくする方法が示されている。 Further, Patent Document 3 discloses a method in which a shading correction circuit is provided and an image signal is corrected through the shading correction circuit to compensate for the peripheral light amount ratio and make the change in the peripheral illuminance ratio inconspicuous.
ところで、上記した特許文献1に示された方法にあっては、各焦点距離に対応した多くのシェーディング補正係数を予め記憶しておく記憶手段が必要となるため、構成が複雑となり、コストアップの原因となる。
By the way, in the method disclosed in
また、特許文献2に示された方法にあってはアイリスを絞るため、有効な光線まで遮光してしまし、少しでも明るい光学系が望まれるような撮像素子では低照度の被写体撮影で不利になる。
Further, in the method disclosed in
さらに、特許文献3に示された方法にあっては、専用のシェーディング補正回路を必要とし、構成が複雑となり、コストアップの原因となる。 Furthermore, the method disclosed in Patent Document 3 requires a dedicated shading correction circuit, which complicates the configuration and causes an increase in cost.
そこで、本発明は上記した事情に鑑み、周辺照度比の変化量が大きいズーム領域でズーム動作を行った場合でも、撮像装置が元々備えている機能を使用して、周辺の明るさの変化が目立ってしまうことを改善できる簡素なズーム制御方法及び該ズーム制御方法を使用した撮像装置を提供することを課題とする。 Therefore, in view of the above circumstances, the present invention uses the function originally provided in the imaging device to change the brightness of the surroundings even when zooming is performed in a zoom region where the amount of change in the ambient illuminance ratio is large. It is an object of the present invention to provide a simple zoom control method capable of improving conspicuousness and an imaging apparatus using the zoom control method.
本発明撮像装置は、上記した課題を解決するために、ズームレンズと、上記ズームレンズによって取り込まれた画像を電気信号に変換する撮像素子と、光学的に画像の画角を変化させる光学ズーム手段と、電子的に画像の画角を変化させる電子ズーム手段と、上記光学ズーム手段によるズーミング中における画像の画角変化による周辺光量比の変化が目立つズーム領域において、光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用して撮影画像の画角を変化させ、上記電子ズーム手段により上記撮像素子が受光した画像のうち上記光学ズーム手段のズーミングに基づく周辺光量比の変化が小さい領域を切り出して所望のズーム比とするズーム制御手段とを備えたものである。 In order to solve the above-described problem, the imaging apparatus according to the present invention includes a zoom lens, an imaging element that converts an image captured by the zoom lens into an electrical signal, and an optical zoom unit that optically changes the angle of view of the image. And an electronic zoom means for electronically changing the angle of view of the image, and an optical zoom means and an electronic zoom means in a zoom region where a change in the peripheral light amount ratio due to a change in the angle of view of the image during zooming by the optical zoom means is conspicuous. Is used together to change the angle of view of the photographed image, and from the image received by the image pickup device by the electronic zoom means, a region with a small change in the peripheral light amount ratio based on zooming of the optical zoom means is cut out to obtain a desired zoom ratio. Zoom control means.
また、本発明ズーム制御方法は、光学的に画像の画角を変化させる光学ズーム手段と、電子的に画像の画角を変化させる電子ズーム手段とを制御するズーム制御方法であって、上記光学ズーム手段によるズーミング中における画像の画角変化による周辺光量比の変化が目立つズーム領域において、光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用して撮影画像の画角を変化させ、上記電子ズーム手段により上記撮像素子が受光した画像のうち上記光学ズーム手段のズーミングに基づく周辺光量比の変化が小さい領域を切り出して所望のズーム比とするものである。 The zoom control method of the present invention is a zoom control method for controlling an optical zoom means for optically changing the angle of view of an image and an electronic zoom means for electronically changing the angle of view of the image, In the zoom region where the change in the peripheral light amount ratio due to the change in the angle of view of the image during zooming by the zoom means is conspicuous, the angle of view of the photographed image is changed using both the optical zoom means and the electronic zoom means, and the electronic zoom means In the image received by the image sensor, a region where the change in the peripheral light amount ratio based on zooming by the optical zoom means is small is cut out to obtain a desired zoom ratio.
従って、本発明にあっては、周辺光量比の変化が目立つズーム領域においては、光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用して所望のズーム比が得られる。 Therefore, in the present invention, in a zoom region where the change in the peripheral light amount ratio is conspicuous, a desired zoom ratio can be obtained by using both the optical zoom means and the electronic zoom means.
本発明撮像装置は、ズームレンズと、上記ズームレンズによって取り込まれた画像を電気信号に変換する撮像素子と、光学的に画像の画角を変化させる光学ズーム手段と、電子的に画像の画角を変化させる電子ズーム手段と、上記光学ズーム手段によるズーミング中における画像の画角変化による周辺光量比の変化が目立つズーム領域において、光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用して撮影画像の画角を変化させ、上記電子ズーム手段により上記撮像素子が受光した画像のうち上記光学ズーム手段のズーミングに基づく周辺光量比の変化が小さい領域を切り出して所望のズーム比とするズーム制御手段とを備えたことを特徴とする。 The imaging apparatus according to the present invention includes a zoom lens, an image sensor that converts an image captured by the zoom lens into an electrical signal, an optical zoom unit that optically changes an angle of view of the image, and an electronic angle of view of the image. In the zoom region where the change in the peripheral light amount ratio due to the change in the angle of view of the image during zooming by the optical zoom means is conspicuous, and the angle of view of the captured image is combined with the optical zoom means and the electronic zoom means. And a zoom control unit that cuts out a region in which a change in the peripheral light amount ratio based on zooming of the optical zoom unit is small from an image received by the imaging device by the electronic zoom unit to obtain a desired zoom ratio. It is characterized by that.
また、本発明ズーム制御方法は、光学的に画像の画角を変化させる光学ズーム手段と、電子的に画像の画角を変化させる電子ズーム手段とを制御するズーム制御方法であって、上記光学ズーム手段によるズーミング中における画像の画角変化による周辺光量比の変化が目立つズーム領域において、光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用して撮影画像の画角を変化させ、上記電子ズーム手段により上記撮像素子が受光した画像のうち上記光学ズーム手段のズーミングに基づく周辺光量比の変化が小さい領域を切り出して所望のズーム比とすることを特徴とする。 The zoom control method of the present invention is a zoom control method for controlling an optical zoom means for optically changing the angle of view of an image and an electronic zoom means for electronically changing the angle of view of the image, In the zoom region where the change in the peripheral light amount ratio due to the change in the angle of view of the image during zooming by the zoom means is conspicuous, the angle of view of the photographed image is changed using both the optical zoom means and the electronic zoom means, and the electronic zoom means A region having a small change in the peripheral light amount ratio based on zooming of the optical zoom unit is cut out from the image received by the image sensor to obtain a desired zoom ratio.
従って、本発明にあっては、画角変化による周辺光量比の変化が目立つズーム領域においては、光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用して所望のズーム比を得、且つ、電子ズーム手段は撮像素子が受光した画像のうち上記光学ズーム手段のズーミングに基づく周辺光量比の変化が小さい領域を切り出して所望のズーム比とするので、周辺光量比が少なくなり、それによって、画像周辺部の光量の変化が目立たなくなる。 Therefore, in the present invention, in the zoom region where the change in the peripheral light amount ratio due to the change in the angle of view is conspicuous, the optical zoom means and the electronic zoom means are used together to obtain a desired zoom ratio, and the electronic zoom means A region with a small change in the peripheral light amount ratio based on zooming of the optical zoom unit is cut out from the image received by the image pickup device to obtain a desired zoom ratio, thereby reducing the peripheral light amount ratio, and thereby the light amount in the peripheral portion of the image. Changes will not stand out.
請求項2及び請求項7に記載した発明にあっては、上記ズームレンズは、物体側から順に、光軸方向に固定の第1レンズ群と、光軸方向に移動して変倍を行う第2レンズ群と、光軸方向に固定の第3レンズ群と、少なくとも第2レンズ群の光軸方向への移動による像面位置の移動を補正するために光軸方向に移動する第4レンズ群とが配列され、かつ、撮像対象物からの光の光量を適正量とするアイリスを備えて成り、上記光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用するズーム領域は、上記第4レンズ群が最も物体側に位置するズーム位置より僅かに広角側の位置から望遠端までの領域であるので、最も周辺光量比の変化が目立つズーム領域で光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用することになる。 According to the second and seventh aspects of the invention, the zoom lens includes, in order from the object side, a first lens group that is fixed in the optical axis direction, and a zoom lens that moves in the optical axis direction and performs zooming. A second lens group, a third lens group fixed in the optical axis direction, and a fourth lens group that moves in the optical axis direction to correct movement of the image plane position due to movement of at least the second lens group in the optical axis direction In the zoom region where the optical zoom unit and the electronic zoom unit are used together, and the fourth lens group is the most object. Since this is an area from the position on the side slightly wider than the zoom position located on the side to the telephoto end, the optical zoom means and the electronic zoom means are used together in the zoom area where the change in the peripheral light amount ratio is most noticeable.
請求項3に記載した発明にあっては、上記アイリスが開放状態の時に光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用するので、アイリスが開放絞りから絞られていて、周辺光量比の変化があまり目立つことがない場合には、電子ズーム手段の併用を行う必要がなく、制御が簡素化される。 In the invention described in claim 3, since the optical zoom means and the electronic zoom means are used in combination when the iris is in the open state, the iris is narrowed from the open stop, and the change in the peripheral light amount ratio is notable. If this is not the case, it is not necessary to use the electronic zoom means together, and the control is simplified.
請求項4に記載した発明にあっては、ズーム動作を停止したときには電子ズーム手段の併用を停止するので、光学ズーム手段のみによって所定の焦点距離とされるため、より質の高い画像による撮影を行うことができる。 In the invention described in claim 4, since the combined use of the electronic zoom means is stopped when the zoom operation is stopped, the predetermined focal length is set only by the optical zoom means. It can be carried out.
請求項5に記載した発明にあっては、上記光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用するズーム領域内の位置からズーム動作を開始する場合には電子ズーム手段を併用しないので、ズーム速度が上がっていず、従って、周辺光量比の変化が目立たない状況では、電子ズーム手段の併用を行わないことによって、より質の高い画像による撮影を行うことができる。
In the invention described in
以下に、本発明撮像装置及びズーム制御手段を実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the imaging apparatus and zoom control means of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1に本発明撮像装置の実施の形態を示す。なお、ここに図示した撮像装置は、デジタルビデオカメラとして適用されたものである。 FIG. 1 shows an embodiment of an imaging apparatus of the present invention. Note that the imaging apparatus shown here is applied as a digital video camera.
撮像装置1はズームレンズ10を備える。本実施の形態において、ズームレンズ10は、物体側から順に配列された、正の屈折力を有する第1レンズ群11、負の屈折力を有する第2レンズ群12、正の屈折力を有する第3レンズ群13、正の屈折力を有する第4レンズ群14を備え、第1レンズ群11及び第3レンズ群13は光軸方向に固定であり、第2レンズ群12は光軸方向に移動することによって変倍作用を為し、第4レンズ群14は光軸方向に移動することによって第2レンズ群12の移動による像面位置の移動を補正して焦点距離にかかわらず像面位置を一定とするコンペンゼート作用と合焦作用を為す。詳しくは、焦点距離が広角端から望遠端へと変更されるに際して第2レンズ群12は物体側から像面側へと移動し、第4レンズ群14は像面側から物体側へと移動していき移動範囲の最も物体側に移動した位置から今度は像面側へと移動する。そして、アイリス15が第3レンズ群13の物体側に位置し、光軸方向に固定である。
The
撮像素子20はその受光面が上記ズームレンズ10の結像面に位置するように配置され、ズームレンズ10によって結像された画像を電気的な画像データとして出力する。この撮像素子20としては、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の光電変換素子を使用したものが適用可能である。
The
撮像素子20から出力された画像データは、信号処理回路30を介してフレームメモリ21に一時的に記憶され、また、一時的に記憶された画像データまたは電子ズーム回路22で所定の拡大率で拡大した画像データが信号処理回路30へ出力される。
Image data output from the
なお、電子ズーム回路22における処理は撮像素子20からの画像データの一部を拡大して出力することであり、これを図2によって概念的に説明すると、例えば、図2(a)で、20Aが撮像素子20による撮影画面の全域であり、その20A中の斜線部分20Bの画像データを図2(b)に示すように、撮影画面20Aと同じ大きさに拡大する。そして、拡大のために切り出す画像データの範囲20Bは任意に選択することができ、領域20Aの横幅H1と領域20Bの横幅H2との比、すなわち、H1/H2が電子ズーム倍率である。この電子ズームでは、任意の拡大率を選択することができ、拡大率を連続的に変化させることも容易である。
The processing in the
信号処理回路30は、システムコントロール回路40からの制御に応じて、撮像素子20からの画像データに対して、AF(Auto Focus)、AE(Auto Exposure)、AWB(Auto White Balance)などのカメラ信号処理を施す。
The
そして、カメラ信号処理後の画像データからLCD等の画像再生部31に供給するためのアナログ画像信号を形成し、これを画像再生部31に供給することにより、被写体の画像を画像再生部31を通じて確認することができるようにされる。
Then, an analog image signal to be supplied to the
また、信号処理回路30は、カメラ信号処理が行われた画像データを、予め決められた圧縮方式でデータ圧縮し、これをシステムコントロール回路40からの制御に応じて画像記録部32に記録する。ここで、画像記録部32は、ハードディスク或いはDVD(Digital Versatile Disc)−RAM、DVD−RW/R等の着脱可能なディスク型記録媒体に記録するディスクドライブ、カセットに収納された磁気テープに記録するテープドライブ、個体メモリを収納して成るメモリカードが着脱自在に装着されるカードスロット等種々の形態を取りうる。或いは、形態の異なる複数の記録手段、例えば、ディスクドライブとカードスロットを備えても良い。
Further, the
そして、例えば、動画の撮影時には、再度、撮影スイッチ41が操作され、動画の撮影の停止指示が与えられるまで、被写体の画像が順次に取り込まれ、動画データとしてディスクドライブに装着されたディスク型記録媒体に記録される。また、レリーズスイッチ42が操作された時には、撮像素子20に結像している画像が静止画として取り込まれ、静止画データとしてカードスロットに装着されたメモリカードに記録される。
For example, at the time of shooting a moving image, the
システムコントロール回路40はこのデジタルビデオカメラ1の全体の制御を行うもので、例えば、詳細の図示は省略するが、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、EEPROM(Electrical Erasable and Programmable ROM)がシステムバスを通じて接続されたマイクロコンピュータの構成とされたものである。そして、このシステムコントロール回路40には、上記した撮影スイッチ41、レリーズスイッチ42の他、ズーミング及びその方向を指示するズームスイッチ43、各種の撮影モードを選択するモードスイッチ44の操作信号が入力されるようになっている。
The
上記ズームレンズ10の第2レンズ群12は、例えば、ステッピングモータを駆動源とするズーム駆動部51によって、第4レンズ群14は、例えば、ステッピングモータを駆動源とするフォーカス駆動部42によって、それぞれ移動される。そして、第2レンズ群12の位置はズーム位置検出部61によって、また、第4レンズ群14の位置はフォーカス位置検出部62によって、それぞれ検出され、それぞれの検出値は、焦点距離情報としてシステムコントロール回路に帰還される。なお、上記各検出部61、62には、例えば、上記駆動部51、52の駆動源にステッピングモータを使用した場合には、初期位置からの送りステップ数を計数するカウンターが、DCモータが駆動源の場合は、エンコーダが、リニアモータを駆動源とした場合には、MRセンサーが、それぞれ使用される。そして、システムコントロール回路40は、ズーム位置検出部61及びフォーカス位置検出部62からの信号によって第2レンズ群12及び第4レンズ群14の位置を参照しながら、ズーム駆動部51及びフォーカス駆動部52を制御して第2レンズ群12及び第4レンズ群14を所定の位置へと移動させる。
The
また、被写体から撮像素子20へ到達する光量を調節するアイリス15の開口径はアイリス駆動部53によって変更され、また、アイリス15の開口径はアイリス位置検出部63によって検出されて、該検出信号がシステムコントロール回路40によって参照される。そして、システムコントロール回路40はアイリス位置検出部63の検出信号によってアイリスの開口径を参照しながらアイリス駆動部53を制御してアイリス15の開口径を変更する。
Further, the aperture diameter of the
いま、ズームレンズ10が広角端にある状態で、ズームスイッチ43により広角端から望遠端へ向けてのズーミングを指示したとする。システムコントロール回路40はズーム駆動部51に指示を出して、第2レンズ群12を所定の方向へと移動させる。そして、位置検出部61によってシステムコントロール回路40はズームレンズ10の焦点距離を知る。なお、第2レンズ群12の移動に伴う像面位置の移動を補正するように、システムコントロール回路40はフォーカス駆動部52を制御して第4レンズ群14を所定の方向へ所定量移動させる。そして、ズームレンズ10の焦点距離が所定値に達すると、システムコントロール回路40は信号処理回路30に対してフレームメモリ21からの画像データ読み出し範囲を狭くして(図2参照)電子ズーム回路22を機能させる制御を行わせると共に、ズーム動作を電子ズームの拡大率に相当する倍率分だけ第2レンズ群12の移動を遅らせるようにズーム駆動部51に指示を与えて、ズームレンズ10の倍率変化を遅らせる。
Assume that zooming from the wide-angle end to the telephoto end is instructed by the
次ぎに、本発明ズーム制御方法について説明する。 Next, the zoom control method of the present invention will be described.
本発明ズーム制御方法は、光学ズーム手段のズーミング動作に基づいて、周辺光量比が大きく変化する領域が存在する場合に、光学ズーム手段及び電子ズーム手段を用いてズーミング動作を行い、上記電子ズーム手段は、得られた撮像画像のうち、光学ズーム手段のズーミング動作に基づく周辺光量比の変化が小さい領域を切り出してズーミング動作を行う。 The zoom control method of the present invention performs the zooming operation using the optical zoom unit and the electronic zoom unit when there is a region where the peripheral light amount ratio greatly changes based on the zooming operation of the optical zoom unit. Performs a zooming operation by cutting out an area of the obtained captured image in which the change in the peripheral light amount ratio based on the zooming operation of the optical zoom unit is small.
あるいは、電子ズーム手段は、得られた撮像画像のうち、中心の光量に対する周辺部の光量の差が小さい領域、あるいは、周辺光量比が大きい(中心に対する光量の比が大きい)領域を切り出してズーミング動作を行っても良い。 Alternatively, the electronic zoom unit performs zooming by cutting out a region where the difference in the light amount of the peripheral portion with respect to the light amount at the center is small or a region where the peripheral light amount ratio is large (the ratio of the light amount with respect to the center is large). Operation may be performed.
以下に、上記したズーム制御方法の実施の形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the zoom control method described above will be described.
まず、図3乃至図6及び表1を参照してズーム制御方法の第1の実施の形態を説明する。 First, a first embodiment of the zoom control method will be described with reference to FIGS. 3 to 6 and Table 1. FIG.
図4はズームレンズ10における周辺光量比の特性を示すものであり、横軸にズーム位置、縦軸に周辺光量比の評価として画面の端に相当する像高(例えば、1/6インチのCCDを用いる撮像装置では像高1.2mm程度)位置での中心に対する周辺光量比が示されている。そして、仮に、広角端から望遠端までの全ズーム領域を64のポジション(各ポジションは第2レンズ群12の位置に相当する)に等分したとして、このズームレンズ10ではポジションP1(広角端)からポジション49までの間のズーム領域では周辺光量比の変化は少ないが、ポジションP49からポジションP64(望遠端)までの間のズーム領域では周辺光量比の変化が大きく、しかも、短い範囲で変化する。
FIG. 4 shows the characteristics of the peripheral light amount ratio in the
図4で示した特性を有するズームレンズ10において、ポジションP49より広角端側からズーム動作を開始して、ポジションP49を跨いで望遠端側に向かって連続したズーム動作を行うと、ポジションP49からポジションP64までのズーム領域で周辺光量比の変化が大きく、かつ、短い範囲で変化するので、そのズーム動作中の画像を見るものに違和感を感じさせる。
In the
そこで、ポジションP49より広角端側からズーム動作を開始して、ポジションP49を跨いで望遠端側に向かって連続したズーム動作を行う場合には、ポジションP49からポジションP64までの範囲で電子ズーム手段を併用する。 Therefore, when the zoom operation is started from the wide angle end side from the position P49 and the zoom operation is continuously performed from the position P49 toward the telephoto end side, the electronic zoom means is used in the range from the position P49 to the position P64. Combined.
図5はズームレンズ10における上記した各ポジションにおけるズーム倍率を示すものであり、横軸に上記各ポジションP1〜P64を取り、縦軸にズーム倍率を取って示す。そして、実線は光学ズーム手段による各ポジションにおけるズーム倍率を示すものである。この図5の実線で分かるように、ポジションP49を超えるとズームスピードが速く、すなわち、第2レンズ群12の移動量に対する焦点距離の変化が大きくなる。そして、ズームスピードが速いほど、周辺光量比の変化が目立つことになる。上記したように、ポジションP49からポジションP64までのズーム範囲で周辺光量比の変化による違和感を生じるので、このズーム範囲で、光学ズーム手段によるズーム倍率の変化を波線で示すようにし、それによるズーム倍率の低下分を電子ズーム手段によるズーム倍率を1点差線で示すように変化させて補い、光学ズームと電子ズームとの合成倍率を実線で示すようにする。これによって、ズーム倍率の変化は、実線で示すようになめらかに変化し、かつ、周辺光量比の低下の著しいズーム領域で画像データ中の周辺光量比の低下の少ない範囲を切り出して所定の大きさの画像とするので、周辺光量比の変化は図4の破線で示すようになり、周辺光量比の変化が目立って違和感を生じさせることもない。なお、各ズームポジションにおける電子ズーム手段によるズーム倍率は表1に示すとおりである。
FIG. 5 shows the zoom magnification at each position described above in the
上記図5の破線で示す光学ズームと一点鎖線で示す電子ズームとの併用によってポジションP49からポジションP64までのズーム領域で周辺光量比の変化を目立たなくするズーム制御の手順を図3に示すフローチャートを参照して説明する。 FIG. 3 is a flowchart showing the zoom control procedure for making the change in the peripheral light amount ratio inconspicuous in the zoom region from the position P49 to the position P64 by using the optical zoom indicated by the broken line in FIG. 5 and the electronic zoom indicated by the alternate long and short dash line. The description will be given with reference.
まず、撮影スイッチ41の操作によって動画の撮影が開始される(ステップS1参照)と、ズーム動作が行われているか否かの判断がなされ(ステップS2)、ズーム動作が行われていると判断された場合(YES)はステップS3に進み、ズーム動作が行われていないと判断された場合(NO)はステップS2の判断を繰り返す。なお、ここでズーム動作が行われているか否かの判断は、例えば、ズームスイッチ43が操作されているか否かによって為される。
First, when shooting of a moving image is started by operating the shooting switch 41 (see step S1), it is determined whether or not the zoom operation is being performed (step S2), and it is determined that the zoom operation is being performed. If YES (YES), the process proceeds to step S3. If it is determined that the zoom operation is not performed (NO), the determination in step S2 is repeated. Here, the determination as to whether or not the zoom operation is being performed is made, for example, based on whether or not the
ステップS3では、ズーム位置の検出が行われ、ステップS4に進む。ズーム位置の検出はズーム位置検出部61によってバリエータである第2レンズ群12の位置を検出することによって為される。
In step S3, the zoom position is detected, and the process proceeds to step S4. The zoom position is detected by detecting the position of the
ステップS4では、ズーム位置がポジションP49からポジションP64までの何れかに相当するか否かの判断がなされ、ズーム位置がポジションP49からポジションP64までの何れかであると判断された場合(YES)は電子ズーム手段の併用を停止する(ステップS5)。ズーム位置がポジションP49からポジションP64までの何れでもないと判断された場合(NO)はステップ6に進む。 In step S4, it is determined whether or not the zoom position corresponds to any one of positions P49 to P64, and if it is determined that the zoom position is any one of positions P49 to P64 (YES). The combined use of the electronic zoom means is stopped (step S5). If it is determined that the zoom position is not any of the positions P49 to P64 (NO), the process proceeds to Step 6.
ステップS4の挿入は、ズーム操作がポジションS49からポジションS64までの何れかのポジションから開始された場合には、ズーム速度がそれほど高速となっていないため、周辺光量比の変化の多いポジションを通過してズーム動作が行われても、違和感を感じさせることがないので、電子ズーム手段の併用は不要であるとの判断に基づく。 In step S4, when the zoom operation is started from any position from position S49 to position S64, the zoom speed is not so high, and therefore the position passes through the position where the peripheral light amount ratio changes frequently. Thus, even if the zoom operation is performed, there is no sense of incongruity, and therefore it is based on the determination that the combined use of the electronic zoom means is unnecessary.
ステップS6では、引き続きズーム動作が行われているか否かの判断がなされ、ズーム動作が行われていると判断された場合(YES)にはステップS7に進み、すでにズーム動作が為されていないと判断された場合(NO)にはステップS5に進み、電子ズーム手段の併用が停止される。ズーム動作が行われていなければ、周辺光量比の変化は生じることがないので、周辺光量比の変化を緩和するための措置は不要であるからである。 In step S6, it is determined whether or not the zoom operation is continuously performed. If it is determined that the zoom operation is being performed (YES), the process proceeds to step S7, and the zoom operation has not been performed. If it is determined (NO), the process proceeds to step S5, and the combined use of the electronic zoom means is stopped. This is because if the zoom operation is not performed, the change in the peripheral light amount ratio does not occur, and thus no measures are required to mitigate the change in the peripheral light amount ratio.
ステップS7では、ズーム位置の検出が行われてステップS8へ進む。 In step S7, the zoom position is detected, and the process proceeds to step S8.
ステップS8では、ズーム位置がポジションP49からポジションP64までの何れかに相当するか否かの判断がなされ、ズーム位置がポジションP49からポジションP64までの何れかであると判断された場合(YES)はステップS9へ進み、ズーム位置がポジションP49からポジションP64までの何れでもないと判断された場合(NO)はステップS6へ戻る。 In step S8, it is determined whether or not the zoom position corresponds to any of the positions P49 to P64, and if it is determined that the zoom position is any of the positions P49 to P64 (YES). The process proceeds to step S9, and if it is determined that the zoom position is not any of the positions P49 to P64 (NO), the process returns to step S6.
ステップS9では、アイリス15が開放状態であるか否かの判断がなされ、アイリスが開放状態であると判断された場合(YES)はステップS10へ進み、電子ズーム手段の併用が行われて、ズーム位置に応じた電子ズーム比(例えば、ポジションP56では、H1/H2=1.172(表1参照))が適用される。また、アイリス15が開放状態でないと判断された場合(NO)はステップS6に戻る。アイリスが絞られている場合には、周辺光量比が小さく、従って、周辺光量比の変化が目立たないからである。
In step S9, it is determined whether or not the
上記したズーム制御を行う場合、各ズーム位置とそれに対応した電子ズームによるズーム倍率の制御は、各ズーム位置情報に応じた電子ズームのズーム倍率を示したテーブルメモリを用意しておき、該テーブルメモリを参照して制御を行っても良いし、或いは、システムコントロール回路40内にプログラムしておいても良い。
When performing the above zoom control, each zoom position and the corresponding zoom magnification by electronic zoom are controlled by preparing a table memory showing the electronic zoom magnification corresponding to each zoom position information. The control may be performed with reference to the above, or may be programmed in the
なお、上記実施の形態では、ポジションP49からポジションP64までの間のズーム領域をズーミング中における画像の画角変化による周辺光量比の変化が目立つズーム領域として設定してあるが、これは、各ズームレンズによって個体差があるものであり、一義的に決まるものではない。例えば、設計値から計算できる周辺光量比の変化を参考に、実測によって、違和感を招来するような周辺光量比の変化がある箇所を見つけだす、というような手法によって、決定するものである。 In the above embodiment, the zoom area between the position P49 and the position P64 is set as a zoom area in which the change in the peripheral light amount ratio due to the change in the angle of view of the image during zooming is conspicuous. There are individual differences depending on the lens, and they are not uniquely determined. For example, it is determined by a method of finding a portion having a change in the peripheral light amount ratio that causes a sense of incongruity by actual measurement with reference to a change in the peripheral light amount ratio that can be calculated from the design value.
図6は上記した4群インナーフォーカス型のズームレンズ10において、一定の結像面(撮像素子20の受光面)への合焦状態を維持するためのバリエータ(第2レンズ群12)とコンペンゼータ(或いはフォーカスレンズ群)(第4レンズ群14)の位置関係を、横軸にバリエータの位置、すなわち、焦点距離(上記したポジションP1からP64によって示す)を取り、縦軸にコンペンゼータの位置を取って、示すものである。そして、実線A1は被写体が無限遠位置にある場合の特性を示し、破線A2は被写体が至近位置(0.8m)にある場合の特性を示すものである。この実施例では、ポジションP52が無限遠位置にある被写体に焦点を合わせたときの、また、ポジションP55が至近位置(0.8m)にある被写体に焦点を合わせたときの、コンペンゼータが最も物体側に位置するズーム位置となっている。そして、このコンペンゼータが最も物体側となる位置より僅かに広角側の位置を基準として該基準位置より広角側から開始されたズーム操作が該基準位置を越えて望遠側へ連続して為されるときに上記基準位置より望遠側のズーム領域において周辺光量比が短時間に大きく変化して、違和感を生じさせる。従って、光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用するズーム領域を、上記第4レンズ群(コンペンゼータ)が最も物体側に位置するズーム位置より僅かに広角側から望遠端までの領域とすることによって、簡易な構成と簡易な制御によって、ズーミング中における画像の画角変化による周辺光量比の変化が目立たないようにすることができる。
FIG. 6 shows a variator (second lens group 12) and a compensator for maintaining a focused state on a fixed imaging surface (light receiving surface of the image sensor 20) in the above-described four-group inner focus
図7及び図8並びに表2を参照してズーム制御方法の第2の実施の形態を説明する。 A second embodiment of the zoom control method will be described with reference to FIGS. 7 and 8 and Table 2. FIG.
図7は第2の実施の形態によるズームレンズにおける周辺光量比の特性を示すものであり、横軸にズーム位置、縦軸に周辺光量比の評価として画面の端に相当する像高(例えば、1/6インチのCCDを用いる撮像装置では像高1.2mm程度)位置での中心に対する周辺光量比が示されている。そして、仮に、広角端から望遠端までの全ズーム領域を64のポジションに等分したとして、このズームレンズではポジションP1(広角端)からポジション49までの間のズーム領域では周辺光量比の変化は少ないが、ポジションP49からポジションP64(望遠端)までの間のズーム領域では周辺光量比が大きく、しかも、短い範囲で変化する。 FIG. 7 shows the characteristics of the peripheral light amount ratio in the zoom lens according to the second embodiment. The horizontal axis indicates the zoom position, and the vertical axis indicates the image height corresponding to the edge of the screen as the evaluation of the peripheral light amount ratio (for example, In the image pickup apparatus using a 1/6 inch CCD, the peripheral light amount ratio with respect to the center at an image height of about 1.2 mm is shown. Assuming that the entire zoom area from the wide-angle end to the telephoto end is equally divided into 64 positions, in this zoom lens, the change in the peripheral light amount ratio in the zoom area from position P1 (wide-angle end) to position 49 is Although there are few, the peripheral light quantity ratio is large in the zoom region between the position P49 and the position P64 (telephoto end), and changes within a short range.
図7で示した特性を有するズームレンズにおいて、ポジションP49より広角端側からズーム動作を開始して、ポジションP49を跨いで望遠端側に向かって連続したズーム動作を行うと、ポジションP49からポジションP64までのズーム領域で周辺光量比の変化が大きく、かつ、短い範囲で変化するので、そのズーム動作中の画像を見るものに違和感を感じさせる。 In the zoom lens having the characteristics shown in FIG. 7, when the zoom operation is started from the wide-angle end side from the position P49 and the zoom operation is continuously performed from the position P49 toward the telephoto end side, the position P49 to the position P64 are performed. Since the change in the peripheral light amount ratio is large and changes in a short range in the zoom area up to, it is uncomfortable to see the image during the zoom operation.
そこで、ポジションP49より広角端側からズーム動作を開始して、ポジションP49を跨いで望遠端側に向かって連続したズーム動作を行う場合には、ポジションP49からポジションP64までの範囲で電子ズーム手段を併用する。 Therefore, in the case where the zoom operation is started from the wide angle end side from the position P49 and the zoom operation is continuously performed from the position P49 toward the telephoto end side, the electronic zoom means is used in the range from the position P49 to the position P64. Combined.
図8はズームレンズにおける上記した各ポジションにおけるズーム倍率を示すものであり、横軸に上記各ポジションP1〜P64を取り、縦軸にズーム倍率を取って示す。そして、実線は光学ズーム手段による各ポジションにおけるズーム倍率を示すものである。上記したように、ポジションP49からポジションP64までのズーム範囲で周辺光量比の変化による違和感を生じるので、このズーム範囲で、光学ズーム手段によるズーム倍率の変化を波線で示すようにし、それによるズーム倍率の低下分を電子ズーム手段によるズーム倍率を1点差線で示すように変化させて補い、光学ズームと電子ズームとの合成倍率を実線で示すようにする。これによって、ズーム倍率の変化は、実線で示すようになめらかに変化し、かつ、周辺光量比の低下の著しいズーム領域で画像データ中の周辺光量比の低下の少ない範囲を切り出して所定の大きさの画像とするので、周辺光量比の変化は図7の破線で示すようになり、周辺光量比の変化が目立って違和感を生じさせることもない。なお、各ズームポジションにおける電子ズーム手段によるズーム倍率は表2に示すとおりである。なお、第1の実施の形態では、ポジションP64では電子ズーム手段の併用は行わないのに対し、この第2の実施の形態ではポジションP64においても引き続き電子ズーム手段の併用を行う。 FIG. 8 shows the zoom magnification at each position described above in the zoom lens. The horizontal axis represents the positions P1 to P64, and the vertical axis represents the zoom magnification. The solid line indicates the zoom magnification at each position by the optical zoom means. As described above, in the zoom range from the position P49 to the position P64, a sense of incongruity is caused by the change in the peripheral light amount ratio. Therefore, in this zoom range, the change in the zoom magnification by the optical zoom means is indicated by a wavy line, and the zoom magnification thereby The amount of decrease is compensated by changing the zoom magnification by the electronic zoom means as indicated by a one-point difference line, and the combined magnification of the optical zoom and the electronic zoom is indicated by a solid line. As a result, the change in zoom magnification changes smoothly as shown by the solid line, and a range with a small decrease in the peripheral light amount ratio in the image data is cut out to a predetermined size in the zoom region where the peripheral light amount ratio is significantly decreased. Therefore, the change in the peripheral light amount ratio is as shown by the broken line in FIG. 7, and the change in the peripheral light amount ratio is conspicuous without causing a sense of incongruity. The zoom magnification by the electronic zoom means at each zoom position is as shown in Table 2. In the first embodiment, the electronic zoom means is not used at the position P64, whereas in the second embodiment, the electronic zoom means is also used at the position P64.
上記した本発明ズーム制御方法によれば、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラが基本構成として備えている電子ズーム手段をあるズーム領域で光学ズーム手段と併用することで、周辺光量比の変化小さくしているので、安価な構成でズーミングによる周辺光量比の変化による違和感を生じさせないようにすることができる。 According to the zoom control method of the present invention described above, the electronic zoom means provided as the basic configuration of the digital video camera or digital still camera is used in combination with the optical zoom means in a certain zoom region, thereby reducing the change in the peripheral light amount ratio. Therefore, it is possible to prevent an uncomfortable feeling due to a change in the peripheral light amount ratio due to zooming with an inexpensive configuration.
なお、上記した実施の形態では、4群インナーフォーカス型のズームレンズを使用した例を説明したが、本発明の適用、特に、請求項1に記載した発明の適用が4群インナーフォーカス型ズームレンズを使用したものに限るものではない。その他のタイプのズームレンズを使用したものでも、ズーミング中における画像の画角変化による周辺光量比の変化が目立つズーム領域において光学ズーム手段に加えて電子ズーム手段を使用することで違和感を感じさせないズーミングを可能にする。
In the above-described embodiment, an example in which a four-group inner focus type zoom lens is used has been described. However, the application of the present invention, in particular, the invention described in
また、上記実施の形態で、撮像装置をデジタルビデオカメラとして適用したもの説明したが、動画撮影モードを備えたデジタルスチルカメラ或いは動画撮影モードを有するカメラ部を備えた携帯電話その他の電子情報機器として適用してもかまわない。 In the above embodiment, the imaging device is applied as a digital video camera. However, as a digital still camera having a moving image shooting mode or a mobile phone or other electronic information device having a camera unit having a moving image shooting mode. It does not matter if it is applied.
その他、上記した実施の形態において示した各部の形状及び構造は、いずれも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって、本発明の技術範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。 In addition, the shapes and structures of the respective parts shown in the above-described embodiments are merely examples of implementations in carrying out the present invention, and these limit the technical scope of the present invention. It should not be interpreted.
1…デジタルビデオカメラ(撮像装置)、10…ズームレンズ、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、15…アイリス、20…撮像素子、22…電子ズーム回路(電子ズーム手段)、40…システムコントロール回路(ズーム制御手段)、51…ズーム駆動部(光学ズーム手段)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記ズームレンズによって取り込まれた画像を電気信号に変換する撮像素子と、
光学的に画像の画角を変化させる光学ズーム手段と、
電子的に画像の画角を変化させる電子ズーム手段と、
上記光学ズーム手段によるズーミング中における画像の画角変化による周辺光量比の変化が目立つズーム領域において、光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用して撮影画像の画角を変化させ、上記電子ズーム手段により上記撮像素子が受光した画像のうち上記光学ズーム手段のズーミングに基づく周辺光量比の変化が小さい領域を切り出して所望のズーム比とするズーム制御手段とを備えた
ことを特徴とする撮像装置。 A zoom lens,
An image sensor that converts an image captured by the zoom lens into an electrical signal;
Optical zoom means for optically changing the angle of view of the image;
Electronic zoom means for electronically changing the angle of view of the image;
In the zoom region where the change in the peripheral light amount ratio due to the change in the angle of view of the image during zooming by the optical zoom means is conspicuous, the optical zoom means and the electronic zoom means are used together to change the angle of view of the captured image, and the electronic zoom means An image pickup apparatus comprising: a zoom control unit that cuts out a region in which a change in the peripheral light amount ratio based on zooming of the optical zoom unit is small from the image received by the image pickup device to obtain a desired zoom ratio.
上記光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用するズーム領域は、上記第4レンズ群が最も物体側に位置するズーム位置より僅かに広角側の位置から望遠端までの領域である
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The zoom lens includes, in order from the object side, a first lens group fixed in the optical axis direction, a second lens group that moves in the optical axis direction and performs zooming, and a third lens group fixed in the optical axis direction. A fourth lens group moving in the optical axis direction to correct at least the movement of the image plane position due to the movement of the second lens group in the optical axis direction, and the amount of light from the imaging object With an appropriate amount of iris,
A zoom region in which the optical zoom unit and the electronic zoom unit are used together is a region from the zoom position where the fourth lens group is located closest to the object side to a position slightly wider from the telephoto end. The imaging device according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 The image pickup apparatus according to claim 2, wherein the optical zoom unit and the electronic zoom unit are used together when the iris is in an open state.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1 or 2, wherein when the zoom operation is stopped, the combined use of the electronic zoom means is stopped.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の撮像装置。 The electronic zoom means is not used together when the zoom operation is started from a position in the zoom area where the change in the peripheral light amount ratio due to the change in the angle of view of the image during zooming is conspicuous. The imaging device according to any one of the above.
上記光学ズーム手段によるズーミング中における画像の画角変化による周辺光量比の変化が目立つズーム領域において、光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用して撮影画像の画角を変化させ、上記電子ズーム手段により上記撮像素子が受光した画像のうち上記光学ズーム手段のズーミングに基づく周辺光量比の変化が小さい領域を切り出して所望のズーム比とする
ことを特徴とするズーム制御方法。 A zoom control method for controlling an optical zoom means for optically changing an angle of view of an image and an electronic zoom means for electronically changing an angle of view of an image,
In the zoom region where the change in the peripheral light amount ratio due to the change in the angle of view of the image during zooming by the optical zoom means is conspicuous, the optical zoom means and the electronic zoom means are used together to change the angle of view of the captured image, and the electronic zoom means A zoom control method comprising: cutting out a region in which a change in the peripheral light amount ratio based on zooming of the optical zoom unit is small from an image received by the image pickup device to obtain a desired zoom ratio.
上記光学ズーム手段と電子ズーム手段とを併用するズーム領域は、上記第4レンズ群が最も物体側に位置するズーム位置より僅かに広角側の位置から望遠端までの領域である
ことを特徴とする請求項6に記載のズーム制御方法。
In order from the object side, a first lens group fixed in the optical axis direction, a second lens group that moves in the optical axis direction and performs zooming, a third lens group fixed in the optical axis direction, and at least a second lens An iris that is arranged with a fourth lens group that moves in the optical axis direction to correct the movement of the image plane position due to the movement of the group in the optical axis direction, and that has an appropriate amount of light from the imaging target In an imaging device comprising a zoom lens comprising:
A zoom region in which the optical zoom unit and the electronic zoom unit are used together is a region from the zoom position where the fourth lens group is located closest to the object side to a position slightly wider from the telephoto end. The zoom control method according to claim 6.
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