JP2007150903A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置において、電子ズームによる画質劣化を抑制する。
【解決手段】固定焦点距離レンズ２とズームレンズ３を有する複数光学系のデジタルカメラ。固定焦点距離レンズ２の電子ズーム範囲とズームレンズ３の光学ズーム範囲のオーバラップ範囲において、ユーザがズーム位置を離散的な光学ズーム位置の間に設定した場合、制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０はユーザ設定ズーム位置に電子ズームを設定する。その後、ズームレンズ３のズーム位置がユーザ設定ズーム位置を通過した時点で撮影し、光学ズーム画像をメモリカード５４に記憶する。
【選択図】図１

Description

本発明はデジタルカメラ等の撮像装置に関し、特にシーンを撮影する単一又は複数の光学系を備える撮像装置に関する。

現在、多くのデジタルカメラがズームレンズと単一イメージセンサを備え、静止画や動画を撮影している。撮影された画像はデジタル的に処理されてデジタル画像ファイルが生成され、デジタルカメラ内のメモリに記憶される。デジタル画像ファイルは次にコンピュータに転送されて表示され、あるいはプリンタに転送されて印刷される。

小さなサイズと大きな光学ズーム範囲がデジタルカメラに要求される望ましい仕様である。ユーザは、限定されたズーム範囲よりも大きなズーム範囲を好む。しかしながら、撮影画像の画質を犠牲にすることなく大きなズーム範囲レンズを備えるとデジタルカメラのサイズが増大してしまう。光学一眼レフカメラのような高価なカメラにおいては、例えば２８ｍｍ−７０ｍｍズームレンズと７０ｍｍ−２１０ｍｍズームレンズのような複数の交換レンズを用いることが可能であるが、コンパクトなデジタルカメラではユーザにとり不便である。

いくつかのデジタルカメラは一つのカラー画像を生成するために単一のレンズ及び複数のイメージセンサを用いている。被写体からの光はプリズムビームスプリッタにより複数のカラーに分離され、複数のモノクロイメージセンサがＲ，Ｇ，Ｂのカラー画像を撮像するために用いられる。

また、従来において、ステレオフィルムカメラ及びステレオデジタルカメラも知られている。これらのカメラは焦点距離が同じで水平方向に離間配置された２つのレンズを有し、シーンのわずかに異なる画像をフィルムの２つのフレーム、あるいは２つのイメージセンサに形成する。２つの画像はいわゆるステレオ対をなす。２つのレンズは同一拡大率となるように設計され、ステレオ効果を得るためにイメージセンサ上に左目と右目の画像を形成すべく同時に使用される。

コンパクトなデジタルカメラにおいて、レンズ交換の手間をかけることなく大きなズーム範囲を得るためには、互いに焦点距離の異なる複数のレンズをデジタルカメラに搭載し、これらをズーム位置に応じて使い分けることが好適である。但し、例えば焦点距離の異なる２つのレンズをカメラに搭載した場合、それぞれの焦点距離をどのように設定するか、及び２つのレンズをどのように切り替えるかが重要となる。デジタルカメラでは、光学ズームのみならず、デジタル画像データを電子的にズームアップできる電子ズーム機能が可能だからである。

また、デジタルカメラではユーザが設定したズーム位置に対し、光学ズームのみで対応できれば光学ズームのみを実行し、光学ズームの最大焦点距離以遠は電子ズームを実行する。但し、光学ズームがステップ的に、あるいは離散的に駆動される場合、光学ズームで得られるズーム位置間のギャップを電子ズームで補間することが提案されている。

下記に示す特許文献１には、単一のレンズ及び単一のイメージセンサを備えたカメラにおいて、電子ズームと光学ズームを駆動して画角を決定し、画角を保持しながら光学ズームの比率を増大させていくことが記載されている。

また、下記に示す特許文献２には、光学ファインダとズームファインダを備えたカメラにおいて、これらを適宜切り替えること、電子ファインダから光学ファインダの切り替え時には、その画角が一致するように光学ファインダ系のレンズを撮影レンズに連動させて駆動することが記載されている。

さらに、下記に示す特許文献３には、多焦点レンズのの光学倍率を非連続的に切り替える場合に、多焦点レンズで切り替えられる光学倍率以外の倍率を補間するように電子ズーム倍率を制御し、ズームレンズを使用した場合と同様にズーム倍率を連続的に変化させることが記載されている。

特開平１０−４２１８３号公報 特開２００３−２８３９１０号公報 特開平８−１８８４２号公報

上記従来技術は、いずれも単一のレンズ及び単一のイメージセンサを備えたカメラであり、シーンを撮影するための複数の光学系を備えたカメラシステムではない。したがって、当然ながら複数の光学系をいかに切り替えるかについて開示されていない。

２つのレンズとして固定焦点距離レンズとズームレンズを備えたデジタルカメラを想定する。これら２つのレンズの切り替えは以下のように行われることが想定される。すなわち、固定焦点距離レンズの焦点距離とズームレンズの最小焦点距離との間の焦点距離ギャップを、固定焦点距離レンズで得られたデジタル画像の電子ズームで補間する。カメラにはズーム位置を設定するためのズーム設定手段（ズームボタン）が搭載され、ユーザはこのズーム設定手段をワイド側、あるいはテレ側に設定することで所望のズーム位置で撮影することができる。ユーザがカメラに搭載されたズーム設定手段を「テレ」に設定した場合、固定焦点距離レンズで得られたデジタル画像を電子的にズームアップし、電子ズームの望遠端に達した時点でズームレンズに切り替え、その後はズームレンズで光学ズームを行う。また、ユーザがズーム設定手段を操作して「ワイド」に設定した場合、ズームレンズで得られたデジタル画像を光学的にズームダウンし、ズームレンズの最小焦点距離に達した時点で固定焦点距離レンズの電子ズームに切り替え、その後は固定焦点距離レンズのズームダウンを行う。

固定焦点距離レンズの電子ズーム範囲をズームレンズの光学ズーム範囲まで拡大することで両ズーム範囲にオーバラップ範囲を形成することもでき、このオーバラップ範囲については電子ズームあるいは光学ズームのいずれかを選択できる。電子ズームはＣＣＤあるいはＣＭＯＳ等の撮像素子で得られたデジタル画像を補間処理して拡大するものであるから画質が劣化する問題がある。このためオーバラップ範囲では一般的には光学ズームを用いる方が好ましい。但し、光学ズームが非連続的、すなわちステップ的に駆動される場合、光学ズームで得られるズーム倍率は離散的に存在することとなるから、光学ズームの離散的ズーム位置の間は電子ズームで補間せざるを得ず、画質の劣化を引き起こす。

本発明の目的は、光学ズームがステップ的に駆動され、光学ズームのズーム位置が離散的である場合においても、ユーザの所望の画角で撮影でき、また、撮影画像の画質劣化を抑制できる撮像装置を提供することにある。

本発明は、ズームの画角がステップ駆動する撮像光学系と、前記ズームの画角を指定する画角指定手段と、撮影指令を行う撮影指令手段と、前記撮影指令がなされると、前記撮像光学系の光学ズームを前記指定された画角方向にステップ駆動し、前記指定された画角を通過する時点で前記撮像光学系を用いて被写体画像を記録する制御手段とを有することを特徴とする。

また、本発明は、ズーム範囲の少なくとも一部に電子ズーム範囲を有する第１撮像光学系と、ステップ駆動型の光学ズームであり、前記ズームの画角範囲の少なくとも一部が前記第１撮像光学系のズームの画角範囲の少なくとも一部とオーバラップする第２撮像光学系と、前記ズームの画角を指定する画角指定手段と、撮影指令を行う撮影指令手段と、前記画角指定手段により指定された画角が前記オーバラップ範囲内に位置するときに前記撮影指令がなされると、前記指定された画角方向に前記第２撮像光学系をステップ駆動し、前記設定されたズーム位置を通過する時点で被写体画像を記録する制御手段とを有することを特徴とする。

また、本発明は、ズームの画角をステップ駆動するとともに、互いに前記ズームの画角範囲の少なくとも一部がオーバラップする第１撮像光学系及び第２撮像光学系と、前記ズームの画角を指定する画角指定手段と、撮影指令を行う撮影指令手段と、前記画角指定手段により指定された画角が前記オーバラップ範囲内に位置するときに前記撮影指令がなされると、前記第１撮像光学系または前記第２撮像撮像光学系のいずれか一方を前記指定された画角方向にステップ駆動し、前記指定された画角を通過する時点で被写体画像を記録する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、撮像光学系のズームがステップ的に駆動されるものであって、指定された画角が離散的なズーム画角の間に存在する場合でも、撮像光学系が指定された画角を通過する時点で撮影することで、ユーザの希望する画角の画像を得ることができる。また、光学ズーム画像で撮影することで、電子ズーム画像よりも画質の優れた画像を得ることができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

図１に、本実施形態にかかるデジタルカメラ１０Ａの構成ブロック図を示す。デジタルカメラ１０Ａはポータブルなバッテリ駆動のカメラである。デジタルカメラ１０Ａは着脱自在（リムーバブル）なメモリカード５４に記憶される静止画（スチル）デジタル画像を生成する。デジタルカメラ１０Ａは静止画に加え、あるいは静止画と択一的に動画デジタル画像を生成してもよく、動画デジタル画像も同様にメモリカード５４に記憶される。

デジタルカメラ１０Ａは撮像アセンブリ１を含み、撮像アセンブリ１は第１イメージセンサ１２上にシーンの画像を結像する固定焦点距離レンズ２と、第２イメージセンサ１４上にそのシーンの画像を結像するズームレンズ３を含む。撮像アセンブリ１は第１イメージセンサ１２からの第１画像出力１２ｅと、第２イメージセンサ１４からの第２画像出力１４ｅを提供する。イメージセンサ１２、１４はアスペクト比及び画素サイズが同一のイメージセンサであり、レンズ２は３５ｍｍフィルム換算で２２ｍｍ超広角レンズで、ズームレンズ３は同４０ｍｍ−１２０ｍｍのズームレンズである。

固定焦点距離レンズ２の焦点距離は２２ｍｍの超広角視野を提供し、４フィートから無限遠までの被写体に合焦する。従って、固定焦点距離レンズ２はフォーカス調整を必要としない。固定焦点距離レンズ２はイメージセンサ１２の露光を制御する絞り及びシャッタアセンブリを含む。ズームレンズ３はズーム及びフォーカスモータ５ａにより駆動され、イメージセンサ１４の露光を制御する絞り及びシャッタアセンブリを含む。

イメージセンサ１２、１４はシングルチップのカラーメガピクセルＣＣＤセンサであり、カラー画像を撮影するための公知のベイヤー（Ｂａｙｅｒ）カラーフィルタを用いる。イメージセンサ１２、１４は４：３イメージアスペクト比を有し、３．１有効メガピクセル、２０４８ピクセル×１５３６ピクセルを有する。

制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０はクロックドライバ１３に信号を供給することで第１イメージセンサ１２を制御し、クロックドライバ１５に信号を供給することで第２イメージセンサ１４を制御する。制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０はズーム及びフォーカスモータ５ａ並びにシーンを照射するためのフラッシュ４８も制御する。制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０は自動焦点及び自動露出検出器４６からの信号を受信する。自動焦点及び自動露出検出器４６の代わりに、イメージセンサ１４を露出検出及びＴＴＬ自動焦点に用いることができる。ユーザコントロール４２はデジタルカメラ１０Ａの操作制御に用いられる。

第１イメージセンサ１２からの第１画像出力１２ｅは第１アナログ信号プロセッサ（ＡＳＰ１）２２で増幅され、アナログマルチプレクサ（ＭＵＸ）３４の第１入力に供給される。第２イメージセンサ１４からの第２画像出力１４ｅは第２アナログ信号プロセッサ（ＡＳＰ２）２４で増幅され、アナログＭＵＸ３４の第２入力に供給される。アナログＭＵＸ３４の機能は第１イメージセンサ１２からの第１画像出力１２ｅあるいは第２イメージセンサ１４からの第２画像出力１４ｅのいずれかを選択することであり、これにより撮像アセンブリ１からの選択されたセンサ出力を後段の部品に供給する。

制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０は、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換回路３６に第１アナログ信号プロセッサ（ＡＳＰ１）２２あるいは第２アナログ信号プロセッサ（ＡＳＰ２）２４のいずれかの出力を供給するためにアナログＭＵＸ３４を制御する。Ａ／Ｄ変換器３６から供給されたデジタルデータはＤＲＡＭバッファメモリ３８に記憶され、さらに画像プロセッサ５０で処理される。画像プロセッサ５０で実行される処理は、フラッシュＥＰＲＯＭメモリで構成されるファームウェアメモリ５８に記憶されたファームウェアで制御される。プロセッサ５０は入力デジタル画像ファイルを処理し、処理ステージにおいて入力デジタル画像ファイルはＲＡＭメモリ５６に記憶される。

２つのＡ／Ｄ変換回路がそれぞれ第１アナログ信号プロセッサ（ＡＳＰ１）２２及び第２アナログ信号プロセッサ（ＡＳＰ２）２４の出力に接続される構成でもよく、この場合にはアナログＭＵＸ３４は不要となる。代わりに、デジタルマルチプレクサがＡ／Ｄ変換回路の出力のいずれかを選択するために用いられる。

画像プロセッサ５０で処理されたデジタル画像ファイルはメモリカードインタフェース５２に供給され、インタフェース５２はデジタル画像ファイルをリムーバブルメモリカード５４に記憶する。メモリカード５４はデジタル画像記憶媒体の一種であり、いくつかの異なる物理フォーマットで利用できる。例えば、メモリカード５４は公知のフォーマット、例えばコンパクトフラッシュ（登録商標）、スマートメディア、メモリスティック、ＭＭＣ、ＳＤ、ＸＤメモリカードフォーマットに適用できる。他の形式、例えば磁気ハードドライブ、磁気テープ、光ディスクも使用し得る。あるいは、デジタルカメラ１０ＡはフラッシュＥＰＲＯＭ等の内蔵不揮発性メモリを用いてもよい。このような場合、メモリカードインタフェース５２やメモリカード５４は不要である。

画像プロセッサ５０は種々のハウスキーピング及び画像処理機能を実行し、この中にはｓＲＧＢ画像データを生成するためにカラー及びトーン補正によるカラー補間を含む。ｓＲＧＢ画像データは次にＪＰＥＧ圧縮され、ＪＰＥＧ画像データとしてメモリカード５４に記憶される。ｓＲＧＢ画像データは、ＳＣＳＩ接続、ＵＳＢ接続、ＦｉｒｅＷｉｒｅ接続等のホストインタフェース６２を介してホストＰＣ６６にも供給される。ＪＰＥＧファイルはいわゆる「Ｅｘｉｆ」画像フォーマットを用いる。

画像プロセッサ５０は、典型的にはプログラマブル画像プロセッサであるが、ハード結線されたカスタム集積回路プロセッサ、汎用マイクロプロセッサ、ハード結線カスタムＩＣとプログラマブルプロセッサの混合でもよい。

画像プロセッサ５０は低解像度サムネイル画像も生成する。画像が撮影された後、サムネイル画像はカラーＬＣＤ７０に表示される。カラーＬＣＤ７０に表示されるグラフィカルユーザインタフェースはユーザコントロール４２で制御される。

デジタルカメラ１０Ａはカメラ電話（カメラフォン）の一部に含まれていてもよい。このような実施形態では、画像プロセッサ５０はセルラープロセッサ９０に接続し、セルラープロセッサ９０はアンテナ９４を介した無線送信を用いてセルラーネットワークにデジタル画像を送信すべくセルラーモデム９２を使用する。撮像アセンブリ１はレンズ２，３、イメージセンサ１２，１４、ズーム及びフォーカスモータ５ａを含む集積アセンブリでもよい。加えて、クロックドライバ１３，１５、アナログ信号プロセッサ２２，２４、アナログＭＵＸ３４、Ａ／Ｄ変換器３６も集積アセンブリの一部としてもよい。

図２Ａ及び図２Ｂに、デジタルカメラ１０Ａの斜視図を示す。図２Ａはデジタルカメラ１０Ａの正面からみた図であり、固定焦点距離レンズ２、ズームレンズ３、フラッシュ４８を示す。固定焦点距離レンズ２は超広角レンズであり、２２ｍｍ焦点距離、ｆ／２最大絞りである。ズームレンズ３は超薄レンズ、すなわちプリズムレンズであり、４０ｍｍ−１２０ｍｍズームレンズである。プリズムレンズは図６Ａ，図６Ｂに示すようなレンズ構成であり、屈曲光路のためのプリズム８ａ、８ｂを有し、これにより非常に薄い光学構成を生み出している。図２Ｂはデジタルカメラ１０Ａを背面から見た図であり、カラーＬＣＤ７０及び複数のユーザコントロール４２を示す。ユーザコントロール４２は、撮像シーケンスを可能とするシャッタボタン４２ａ、パノラマモードを可能とするパノラマボタン４２ｂ、ズーム設定を可能とするズームボタン４２ｃ、カラーＬＣＤ７０に表示される画像、メニュー選択を介して操作するためのマルチポジションセレクタ４２ｄを含む。

固定焦点距離レンズ２とイメージセンサ１２で得られる画像のアスペクト比はズームレンズ３とイメージセンサ１４で得られる画像のアスペクト比と異なっていてもよい。例えば、イメージセンサ１２は１６：９のアスペクト比を有し、２７３０ピクセル×１５３０ピクセル、４．２有効メガピクセルとできる。ＬＣＤ７０はワイドアスペクト比（例えば１６：９）とすることができる。イメージセンサ１２のアスペクト比はパノラマ画像（１６：９のパノラマ画像）を表し、イメージセンサ１４のアスペクト比は典型的なテレビジョンアスペクト比画像（４：３の画像）を表す。この場合、ユーザコントロール４２は制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０にユーザコマンドを入力し、固定焦点距離レンズ（広角レンズ）２からズームレンズ３の４：３アスペクト比まで狭めていく可変パノラマ効果を得るために、イメージセンサ１２により供給され記憶された画像のアスペクト比を変化させる。これは、ＤＲＡＭバッファメモリ３８に記憶された画像データを切り取ることで達成され、イメージセンサ１２からの画像データの中央部分のみが画像プロセッサ５０で処理されメモリカード５４に記憶される。例えば、ズームボタン４２ｃのワイド制御部を押すことにより、画像の垂直方向マージンはノーマルの１６：９アスペクト比からよりワイドなアスペクト比に連続的に調整される。これに応じ、ＤＲＡＭバッファメモリ３８内の画像の上端と下端は画像プロセッサ５０により切り取られ、１７：９、１８：９（２：１）、１９：９等のようによりワイドなアスペクト比を生成する。あるいは、画像の水平方向マージンは、ズームボタン４２ｃの望遠制御部を押すことにより１６：９のアスペクト比からより狭いアスペクト比に調整される。これに応じ、ＤＲＡＭバッファメモリ３８内の画像の左端及び右端は画像プロセッサ５０により切り取られ、１５：９、１４：９、３：２等のようにより狭いアスペクト比を生成する。このように、第１イメージセンサ１２からの画像データを用いて可変パノラマ効果がデジタル的に得られる。

図３、図４及び図５に、デジタルカメラ１０Ａの内部配置図を示す。図３は、デジタルカメラ１０Ａの正面図であり、どのように固定焦点距離レンズサブアセンブリ１ａとズームレンズサブアセンブリ１ｂがレンズ２，３の一方側に位置し電子フラッシュ４８の下部に位置するかを示す。バッテリ部２０４は、レンズ２，３の他方側に位置する。図４はデジタルカメラ１０Ａの平面図で図３のＩＶ−ＩＶラインから見た図であり、さらにメモリカード５４とカラーＬＣＤ７０を示す。図５はデジタルカメラ１０Ａの側面図で図４のＶ−Ｖラインから見た図であり、さらに固定焦点距離レンズサブアセンブリ１ａ、ズームレンズサブアセンブリ１ｂ、フラッシュ４８の垂直方向位置を示す。特に注目すべきは、サブアセンブリ１ａ、１ｂの備える屈曲光学系により撮像アセンブリ１がカメラ１０Ａの前面（フロント）から背面（リア）に至るコンパクトなサイズ２１０内に収納できることである。

図６Ａ及び図６Ｂに、屈曲光路に沿ってイメージセンサ１２との関係で固定焦点距離レンズ２を支持する光学中継サブアセンブリ１ａを示す。図６Ａは固定焦点距離レンズ２の対物レンズ、イメージセンサ１２、ミラープリズム８ａにより屈曲される光路上の中継レンズ部品７ａを支持するレンズ鏡筒６ａを示す。加えて、レンズ鏡筒６ａは光路上の絞りシャッタアセンブリ９ａを支持する。図６Ｂは図６ＡにおけるＶＩＢ−ＶＩＢラインから見た図でカメラの正面から見た光学サブアセンブリ１ａの外観を示す。

図７に、屈曲光路に沿ってイメージセンサ１４との関係でズームレンズ３を支持する、光学中継サブアセンブリ１ｂを示す。サブアセンブリ１ｂは、ズームレンズ３の対物レンズ、第２イメージセンサ１４、ミラープリズム８ｂにより屈曲される光路上の移動可能な中継（ズーム）レンズ部品７ｂを支持する取付具６ｂを含む。取付具６ｂは光路上の絞りシャッタアセンブリ９ｂを支持する。レンズ部品７ｂの移動はズーム及びフォーカスモータ５ａで制御される。

このような構成において、基本的な動作は以下のとおりである。パワースイッチを用いてデジタルカメラ１０ＡがＯＮされると、ズームレンズ３はデフォルト位置に設定される。デフォルト位置は好適にはワイド端、すなわちズームレンズ３の最小焦点距離ＩＩ_OW
である。ユーザがパノラマボタン４２ｂを押すと、制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０はアナログＭＵＸ３４を制御してアナログ信号プロセッサ（ＡＳＰ１）２２を用い、第１イメージセンサ１２の出力がＡ／Ｄ変換器３６に供給される。そして、イメージセンサ１２からのプレビュー画像がＬＣＤ７０に表示される。ここでズームボタンが操作されると、固定焦点距離レンズ（広角レンズ）２の電子ズームが実行される。次に、シャッタボタン４２ａが押されると、第１センサ１２の出力を用いて静止画像（スチル画像）が撮影されメモリカード５４に記憶される。

ユーザがパノラマボタン４２ｂを押さない場合、制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０はアナログマルチプレクサ３４を制御してアナログ信号プロセッサ（ＡＳＰ２）２４を用い、第２イメージセンサ１４の出力がＡ／Ｄ変換器３６に供給される。そして、第２イメージセンサ１４からのプレビュー画像がＬＣＤ７０に表示される。ここでズームボタンが操作されると、ズーム調整ステップ１０８においてズームレンズの位置が調整され、ズームレンズ３のワイド端からテレ端までのズーム効果が得られる。次に、シャッタボタンが押されると、撮影ステップ１１０にて第２イメージセンサ１４の出力を用いて静止画像が撮影される。

一方、ユーザがパノラマボタン４２ｂを押して第１イメージセンサ１２からのデジタル画像を取得し、その後、ユーザがズームボタン４２ｃの「テレ」側を操作し続ける場合、あるいは、ユーザがパノラマボタン４２ｂを操作しないために第２イメージセンサ１４からのデジタル画像が取得され、その後、ユーザがズームボタン４２ｃの「ワイド」側を操作し続ける場合、２つの光学系の切り替わりが生じる。本実施形態では、固定焦点距離レンズ２の電子ズーム範囲７００とズームレンズ３の光学ズーム範囲８００を、その一部が互いに重複するように設定する。

図８に、本実施形態の固定焦点距離レンズ２の電子ズーム範囲７００及びズームレンズ３の光学ズーム範囲８００を示す。固定焦点距離レンズ２の電子ズーム範囲７００は、単に固定焦点距離レンズ２とズームレンズ３との間の焦点距離ギャップを埋めるだけでなく、ズームレンズ３のズーム範囲８００の一部にオーバラップしてオーバラップ範囲７５０を形成している。固定焦点距離レンズ２の電子ズーム範囲７００のワイド端をＩ_DT、テレ端をＩ_DT-1、ズームレンズ３の光学ズーム範囲８００のワイド端をＩＩ_OW-1、テレ端をＩＩ_OTとすると、Ｉ_DWはＩＩ_OW-1よりもワイド側に位置し、Ｉ_DT-1はＩＩ_OTよりワイド側に位置するとともにＩＩ_OW-1よりテレ側に位置する。

ワイド側からテレ側に遷移する場合、オーバラップ範囲７５０の任意の位置で切り替えることができるが、例えば電子ズーム範囲７００のテレ端Ｉ_DT-1で切り替えることができる。また、テレ側からワイド側に遷移する場合も、オーバラップ範囲７５０の任意の位置で切り替えることができるが、例えば光学ズーム範囲８００のワイド端ＩＩ_OW-1で切り替えることができる。

ズーム及びフォーカスモータ５ａは、ズームレンズ３をステップ的に、あるいは離散的に駆動する。従って、ズームレンズ３の光学ズーム範囲８００も連続ではなく、ステップ的あるいは離散的である。ユーザがズームボタン４２ｃを操作して設定したズーム位置がズームレンズ３の離散的な光学ズーム位置に一致する場合には問題ないが、ユーザの設定したズーム位置がズームレンズ３の離散的な光学ズーム位置に一致しない、すなわちズームボタン４２ｃは連続的またはズームレンズ３の光学ズームのステップ幅よりも細かい幅でズーム位置（画角）を設定することができ、ユーザの設定したズーム位置（画角）が離散的な光学ズーム位置の間に存在するような場合、固定焦点距離レンズ２の電子ズームで補うことができるが、既に述べたように電子ズームで得られる画像が画質劣化を招く。そこで、本実施形態では、ユーザの設定したズーム位置がオーバラップ範囲７５０内に位置し、かつ、離散的な光学ズームの間に存在する場合に、固定焦点距離レンズ２とズームレンズ３をともに用いて撮影を行う。

なお、ユーザの設定したズーム位置が電子ズーム範囲７００のみに位置する場合には電子ズームを実行して撮影し、光学ズーム範囲８００のみに位置する場合には光学ズームのズーム位置のうち設定されたズーム位置の直近のステップにおいて撮影する。ユーザの設定したズーム位置が光学ズーム範囲８００のみに位置する場合でも下記に示すように光学ズームが指定されたズーム位置を通過する時点で撮影することも可能である。

図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃに、ユーザがズームボタン４２ｃを「ワイド」側に設定した場合の、固定焦点距離レンズ２の電子ズーム及びズームレンズ３の光学ズームを示す。なお、これらの図には固定焦点距離レンズ２の焦点距離及びズームレンズ３の焦点距離が模式的に示されている。また、電子ズーム範囲７００と光学ズーム範囲８００のオーバラップ範囲７５０を例えば４０ｍｍ−８０ｍｍとする。

図９Ａに、ユーザがズームボタン４２ｃを「ワイド」側に操作してズーム位置を焦点距離４５ｍｍ近傍に設定した場合を示す。図において、印９００がユーザの設定したズーム位置を示す。ズームレンズ３は焦点距離８０ｍｍのズーム位置に設定されているものとする。このとき、電子ズームの駆動速度と光学ズームの駆動速度では電子ズームの駆動速度の方が早いため、制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０は第１イメージセンサ１２の出力を選択し、画像プロセッサ５０に供給する。画像プロセッサ５０は、第１イメージセンサ１２からのデジタル画像を電子的にズームし、ＬＣＤ７０に表示する。

図９Ｂに、電子ズームを実行した場合を示す。図において、印９１０が電子ズームのズーム位置を示す。この電子ズーム位置はユーザの設定したズーム位置に一致する。ＬＣＤ７０には第１イメージセンサ１２で得られたデジタル画像を電子ズームした画像が表示されるためその画角はユーザの意図した画角であるが、画質は劣る。この状態でユーザがシャッタボタン４２ａを操作すると、電子ズーム画像がメモリカード５４に記憶されることとなる。本実施形態では、制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０は、電子ズーム画像に代えて、あるいは電子ズーム画像とともに、光学ズーム画像も取得してメモリカード５４に記憶する。

図９Ｃに、電子ズームを実行した後のズームレンズ３の駆動状態を示す。ズーム及びフォーカスモータ５ａは、制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０からの指令に従い、ズームレンズ３をユーザにより設定されたズーム位置９００に向けて駆動する。ズームレンズ３は離散的に駆動される。図において、印４はズームレンズ３の離散的なズーム位置を示す。ズームレンズ３はユーザ設定ズーム位置９００で停止できないものの、ユーザ設定位置９００を通過する。制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０は、ズームレンズ３がユーザ設定ズーム位置９００を通過する時点で第２イメージセンサ１４で得られたデジタル画像を画像プロセッサ５０に供給し、画像プロセッサ５０はデジタル画像を処理してメモリカード５４に記憶する。したがって、ＬＣＤ７０には電子ズーム画像が表示されるものの、撮影されメモリカード５４に記憶される画像は光学ズーム画像だけ、あるいは電子ズーム画像及び光学ズーム画像となる。

図１３に、上記した処理のフローチャートを示す。ユーザがズームボタン４２ｃを操作すると（ズームボタンオン）、制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０と画像プロセッサ５０は固定焦点距離レンズ２の電子ズームを動作させ（Ｓ１０１）、第１イメージセンサ１２の画像を電子的に拡大して得られた画像をＬＣＤ７０に表示する（Ｓ１０２）。ユーザは、所望の画角をＬＣＤ７０で確認することができる。一方、制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０はズーム及びフォーカスモータ５ａを駆動してズームレンズ３のステップ位置のうち、電子ズームのズーム位置（画角）に最も近傍のステップ位置にズームレンズ３の光学ズームを制御する（Ｓ１０３）。そして、この状態で待機しつつシャッタボタンが操作されたか否かを判定する（Ｓ１０４）。シャッタボタンが操作されると、制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０はズームレンズ３の光学ズームを待機位置から固定焦点距離レンズ２の電子ズーム画角側に向けて１ステップだけ移動させ（Ｓ１０５）、光学ズームの画角が電子ズームの画角と一致した時点で（Ｓ１０６でＹＥＳ）、光学ズームの画像、すなわち第２イメージセンサ１４で得られた画像をメモリカード５４に記憶する（Ｓ１０７）。

以上はユーザがズームボタン４２ｃを「ワイド」側に操作した場合であるが、「テレ」側に操作した場合も同様である。

図１０に、ユーザ設定ズーム位置９００（すなわち電子ズーム位置９１０）近傍の光学ズーム位置を示す。ズームレンズ３は離散的なズーム位置４ａ、４ｂで停止できるが、その間のユーザ設定ズーム位置９００には停止できず通過する。ズーム及びフォーカスモータ５ａは、ズームレンズ３がユーザ設定ズーム位置９００の直前のズーム位置４ａに達した時点のフォーカスをそのまま維持してズームレンズ３を直後のズーム位置４ｂまで駆動する。制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ４０は、ズームレンズ３がユーザ設定ズーム位置を通過した時点の第２イメージセンサ１４からのデジタル画像をメモリカード５４に記憶する（図において、撮影タイミングｔｓを示す）。ズームレンズ３でユーザ設定ズーム位置９００を通過した時点で撮影した後、ズーム及びフォーカスモータ５ａはズームレンズ３を直後のズーム位置４ｂに停止させる。ユーザが「テレ」側に操作した場合、直前のズーム位置４ｂでのフォーカスを維持してユーザ設定ズーム位置９００で撮影し、直後のズーム位置４ａでズームレンズ３を停止させる。

図１１に、他の実施形態におけるユーザ設定ズーム位置９００近傍の光学ズーム位置を示す。図１０では、ズームレンズ３がユーザ設定ズーム位置９００を通過した時点を撮影タイミングｔｓとしている。図１１は、オートブラケッティング撮影を行う場合を示す。通常、オートブラケッティング撮影では、適正と思われる露出に対し、アンダに補正した露出、及びオーバに補正した露出で連続的に被写体を撮影する。ユーザは、これら複数の異なる露出で撮影した画像の中から好みの露出の画像を選択することができる。図１１では、露出を異にするのではなく、ズーム位置（画角）を異にする複数の光学ズーム画像を撮影する。ズーム及びフォーカスモータ５ａは、ズームレンズ３をユーザ設定ズーム位置９００に向けて離散的に駆動する。ズームレンズ３がユーザ設定ズーム位置９００の直前のズーム位置４ａに達した時点でズームレンズ３を停止させ、まず電子ズーム画像をメモリに記憶し、次に被写体を撮影する。その後、ズームレンズ３を再び駆動し、ズームレンズ３がユーザ設定ズーム位置９００を通過した時点で被写体を撮影する。その後、ズームレンズがユーザ設定ズーム位置９００の直後のズーム位置４ｂに達した時点でズームレンズ３を停止させ、被写体を撮影する（図において、３回の撮影タイミングｔｓを示す）。以上のようにして、ユーザによる１回のシャッタボタン４２ａの操作及びユーザによるズームボタン４２ｃの操作により、互いにズーム位置の異なる３つの画像が得られ、メモリカード５４に記憶される（オートズームブラケッティング撮影）。この間、ＬＣＤ７０には電子ズーム画像が表示される。これにより、時間的にずれた画像を取り込むことができ、比較選択することができる。

図１１では、ユーザ設定ズーム位置、直前の離散的なズーム位置４ａ、直後の離散的なズーム位置４ｂの３つの画像を取得しているが、通常のオートブラケッティング撮影と同様に、撮影枚数を適宜ユーザが設定してもよい。

図１２に、デジタルカメラ１０Ａに１つの固定焦点距離レンズ及び２つのズームレンズを搭載する場合の、それぞれのズームレンズの光学ズーム範囲８００−２、８００−３、及び電子ズーム範囲７００−１、７００−２、７００−３を示す。図１に示す２つの撮像光学系を備えるデジタルカメラ１０Ａにおいて、さらに第３のズームレンズを付加して３つの撮像光学系としたデジタルカメラである。第１のレンズは２０ｍｍの固定焦点距離レンズであり、第１の電子ズーム範囲７００−１を有する。第２のレンズは４０ｍｍ−８０ｍｍのズームレンズであり、第２の光学ズーム範囲８００−２及び第２の電子ズーム範囲７００−２を有する。第３のレンズは１６０ｍｍ−３２０ｍｍのズームレンズであり、第３の光学ズーム範囲８００−３及び第３の電子ズーム範囲７００−３を有する。第１のレンズの第１電子ズーム範囲７００−１と第２のレンズの第２光学ズーム範囲の関係は上述した固定焦点距離レンズ２の電子ズーム範囲７００とズームレンズ３の光学ズーム範囲８００との関係と同一である。第２のレンズの第２電子ズーム範囲７００−２と第３のレンズの第３光学ズーム範囲８００−３との関係も同様であり、両ズーム範囲は互いに一部がオーバラップするように設定される。すなわち、第２のレンズの第２電子ズーム範囲７００−２のテレ端は第３のレンズの第３光学ズーム範囲８００−３のワイド端よりもテレ側にあり、第３光学ズーム範囲８００−３のテレ端よりもワイド側にある。また、第２のレンズの第２電子ズーム範囲７００−２のワイド端は第３のレンズの第３光学ズーム範囲８００−３のワイド端よりもワイド側にある。ユーザの設定したズーム位置が第２電子ズーム範囲と第３光学ズーム範囲のオーバラップ範囲内に存在する場合、上記の実施形態と同様にまず電子ズームで画像を取得してＬＣＤ７０に表示し、その後、光学ズームを離散的に駆動して対応するズーム位置を通過する時点で撮影し、得られた画像をメモリカード５４に記憶する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの態様に限定されるものではなく、その他の態様も可能である。

例えば、本実施形態では、２つの撮像光学系あるいは３つの撮像光学系を有するデジタルカメラを例示したが、単一の撮像光学系を有するデジタルカメラに適用してもよい。このようなデジタルカメラは、単一のズームレンズのみを備え、電子ズーム機能及び光学ズーム機能を有する。光学ズームはフォーカス及びズームモータにより離散的に駆動される。ユーザの設定したズーム位置が離散的なズーム位置の間に存在する場合に、まず電子ズームをユーザ設定ズーム位置に設定してＬＣＤ７０に表示する。その後、光学ズームを駆動し、ユーザ設定ズーム位置直前の離散的なズーム位置におけるフォーカスを維持し、光学ズームがユーザ設定ズーム位置を通過する時点で撮影して得られた画像をメモリカード５４に記憶する。その後、ズームレンズの光学ズーム位置は、ユーザ設定ズーム位置直後の離散的なズーム位置に停止する。単一のズームレンズのみを備え、光学ズーム機能のみを有するデジタルカメラに適用してもよい。電子ズームを行うことなく、光学ズームで得られた画像を光学ファインダに表示し、光学ズームがユーザ設定ズーム位置を通過する時点で撮影する。

また、本実施形態では、電子ズーム画像をＬＣＤ７０に表示し、この表示を維持したまま光学ズーム画像を取得してメモリカード５４に記憶しているが、以下のような態様が可能である。
（１）ＬＣＤ７０に電子ズーム画像を表示し、撮影して得られた光学ズーム画像のみをメモリカード５４に記憶する
（２）ＬＣＤ７０に電子ズーム画像を表示し、撮影して得られた電子ズーム画像及び光学ズーム画像をメモリカード５４に記憶する
（３）ＬＣＤ７０に電子ズーム画像を表示し、撮影して得られた光学ズーム画像をメモリカード５４に記憶するとともにＬＣＤ７０に電子ズーム画像に代えて表示する

また、図１１では、ユーザ設定ズーム位置９００、離散的ズーム位置４ａ、離散的ズーム位置４ｂにおいて撮影しているが、ユーザ設定ズーム位置９００と離散的ズーム位置４ａにおいて計２回撮影してもよく、あるいはユーザ設定ズーム位置９００と離散的ズーム位置４ｂにおいて計２回撮影してもよい。さらに、ユーザ設定ズーム位置９００を含んで設定枚数だけワイド側、あるいはテレ側にズーム位置がシフトした画像を取得してもよい。また、本実施形態では固定焦点距離レンズ２を用いているが、２つの撮像光学系をともにズームレンズとしてもよい。

また、本実施形態では、ユーザがズームボタン４２ｃを操作して画角を指定し、シャッタボタン４２ａを操作して撮影指令を入力する構成であるが、他の制御ユニットからの信号に応じて画角やシャッタが制御される構成でもよい。

デジタルカメラの構成ブロック図である。 デジタルカメラの正面から見た斜視図である。 デジタルカメラの背面から見た斜視図である。 デジタルカメラの正面図である。 デジタルカメラの平面図である。 デジタルカメラの側面図である。 固定焦点距離レンズを有する屈曲光学系を示す平面図である。 固定焦点距離レンズを有する屈曲光学系を示す正面図である。 ズームレンズを有する屈曲光学系を示す平面図である。 実施形態における固定焦点距離レンズの電子ズーム範囲とズームレンズの光学ズーム範囲の関係を示す図である。 電子ズームと光学ズーム並びにユーザ設定ズーム位置の関係を示す図である。 図９Ａにおいて電子ズーム位置をユーザ設定ズーム位置にセットした図である。 電子ズーム後の光学ズームの移動状態を示す図である。 光学ズームでの撮影タイミングを示す図である。 オートズームブラケッティング撮影時の撮影タイミングを示す図である。 ３つの撮像光学系を有するデジタルカメラの電子ズームと光学ズームとの関係を示す図である。 実施形態の処理フローチャートである。

符号の説明

２ 固定焦点距離レンズ、３ ズームレンズ、１２ 第１イメージセンサ、１４ 第２イメージセンサ、４０ 制御プロセッサ及びタイミングジェネレータ、４２ ユーザコントロール、４８ フラッシュ、５０ 画像プロセッサ、５４ リムーバブルメモリカード、７０ カラーＬＣＤ。

Claims (13)

1. ズームの画角がステップ駆動する撮像光学系と、
   前記ズームの画角を指定する画角指定手段と、
   撮影指令を行う撮影指令手段と、
   前記撮影指令がなされると、前記撮像光学系の光学ズームを前記指定された画角方向にステップ駆動し、前記指定された画角を通過する時点で前記撮像光学系を用いて被写体画像を記録する制御手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１記載の装置において、さらに、
   前記指定された画角に応じたズーム画像を表示する表示手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項２記載の装置において、さらに、
   前記指定された画角に応じた電子ズーム画像を生成する手段と、
   を有し、前記表示手段は前記電子ズーム画像を表示することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１記載の装置において、
   前記制御手段は前記指定された画角の近傍のステップ位置においても被写体画像を記録することを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１記載の装置において、
   前記画角指定手段は連続的または前記ステップ駆動の幅よりも細かい幅で画角を指定する手段であり、
   前記制御手段は前記撮像光学系のステップ位置を前記指定された画角の近傍に追従するように制御し、前記撮影指令がなされると前記撮像光学系の光学ズームを前記近傍のステップ位置から前記指定された画角方向にステップ駆動し、前記指定された画角を通過する時点で前記被写体画像を記録することを特徴とする撮像装置。
6. 請求項５記載の装置において、さらに、
   前記設定された画角に応じたズーム画像を表示する表示手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
7. 請求項６記載の装置において、さらに、
   前記設定された画角に応じた電子ズーム画像を生成する手段と、
   を有し、前記表示手段は前記電子ズーム画像を表示することを特徴とする撮像装置。
8. ズーム範囲の少なくとも一部に電子ズーム範囲を有する第１撮像光学系と、
   ステップ駆動型の光学ズームであり、前記ズームの画角範囲の少なくとも一部が前記第１撮像光学系の電子ズームの画角範囲の少なくとも一部とオーバラップする第２撮像光学系と、
   前記ズームの画角を指定する画角指定手段と、
   撮影指令を行う撮影指令手段と、
   前記画角指定手段により指定された画角が前記オーバラップ範囲内に位置するときに前記撮影指令がなされると、前記指定された画角方向に前記第２撮像光学系をステップ駆動し、前記設定されたズーム位置を通過する時点で被写体画像を記録する制御手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
9. 請求項８記載の装置において、
   前記第１撮像光学系のワイド端は前記第２撮像光学系のワイド端よりも広角となるように設定されることを特徴とする撮像装置。
10. 請求項８記載の装置において、
    前記画角指定手段は連続的または前記ステップ駆動の幅よりも細かい幅で画角を指定する手段であり、
    前記制御手段は前記電子ズームの画角が前記オーバラップの範囲内に指定されている間、前記第２撮像光学系のステップ位置を前記指定された画角の近傍に追従するように制御し、前記撮影指令がなされると、前記近傍のステップ位置から前記指定された画角方向にステップ駆動し、前記設定された画角を通過する時点で前記被写体画像を記録することを特徴とする撮像装置。
11. 請求項８記載の装置において、
    前記制御手段は前記指定された画角の近傍のステップ位置においても前記被写体画像を記録することを特徴とする撮像装置。
12. ズームの画角をステップ駆動するとともに、互いに前記ズームの画角範囲の少なくとも一部がオーバラップする第１撮像光学系及び第２撮像光学系と、
    前記ズームの画角を指定する画角指定手段と、
    撮影指令を行う撮影指令手段と、
    前記画角指定手段により指定された画角が前記オーバラップ範囲内に位置するときに前記撮影指令がなされると、前記第１撮像光学系または前記第２撮像光学系のいずれか一方を前記指定された画角方向にステップ駆動し、前記指定された画角を通過する時点で被写体画像を記録する制御手段と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
13. 請求項１２記載の装置において、
    前記制御手段は前記第１撮像光学系または前記第２撮像光学系のうち前記指定された画角に近い位置にいる方を駆動して前記被写体画像を記録することを特徴とする撮像装置。

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