JP2009301063A - 撮像装置、撮像装置に適用される制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像装置等の光学系の設計に自由度を持たせられるようにする。
【解決手段】 撮像装置は、光学系３０１、３０３により結ばれた像を電気信号に変換する撮像手段３０４と、撮像手段３０４で変換された電気信号を処理して静止画像データを得る静止画像信号処理手段３０７と、静止画像データを記録する静止画記録手段３０８と、撮像手段３０４で変換された電気信号を処理して動画像データを得る動画像信号処理手段３０９、３０５と、動画像データを記録する動画記録手段３０６とからなる。さらに、光学系３０１、３０３の焦点距離を検出する焦点距離検出手段３１０と、検出された焦点距離に応じて、上記静止画記録手段３０８での記録を禁止する制御手段３１１とを備えている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光学系を用いて画像を取り込む撮像装置、撮像装置に適用される制御方法に関するものである。

従来から特許文献１のような静止画像及び動画像の記録を可能とした撮像装置が提案されている。例えば、ビデオカメラとテープレコーダとを一体とし、動画像の記録と静止画像の記録とを同一のテープ上に記録できる撮像装置や、動画像はテープに記録し静止画像はメモリなどの別の記録メデイアに記録する撮像装置などがある。

特開平９−１８１９５９号公報

近年の撮像装置では、撮像素子の高画素化が進んでいる。ところが、撮像素子の高画素化が進むと、それに伴いレンズ光学系も大型化してしまうことが考えられる。これは、高画素化に対応した光学解像度を得るための大型化であり、たとえ撮像素子の撮像領域（イメージサイズ）の大きさが変わらなくとも、高画素に対応した光学系を設計せざるをえないためである。

特に、静止画撮影においては銀塩カメラに迫る画素密度の撮像素子が実用化されており、上記従来例で述べた静止画像及び動画像の記録を可能とした撮像装置においても、そのような高画素の撮像素子が採用されつつある。

しかし、その反面、動画像においてはＮＴＳＣ等、既存の動画撮影方式に準拠する映像フォーマットがいまだ主流であり、上記のような高画素の撮像素子の解像能力を発揮するほどの解像度で記録する必要はない。

従って、高画素の撮像素子を用い、静止画像及び動画像の記録を可能とする撮像装置を考えると、それまでの撮像装置に比べ静止画の解像度は改善されるものの、レンズ光学系の大型化を生じ、しかも、動画像の解像度は従来なみのシステムとなってしまう。

さらに、焦点距離が可変な光学系であるいわゆるズームレンズでは、レンズ光学系の大型化は顕著に現れ、特に可変焦点距離比（ズーム比）が増すにつれ、その割合は増す傾向にある。

本発明は、光学系の設計に自由度を持たせられ、光学系を小型化できる撮像装置、撮像装置に適用される制御方法を提供しよとするものである。

上記目的を達成するために本発明は、焦点距離が可変である光学系を透過した被写体光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子で得られた電気信号を処理して第１の解像度の画像信号を得る第１の信号処理及び前記第１の解像度より高解像度の第２の解像度の画像信号を得る第２の信号処理を行う画像信号処理手段と、前記焦点距離によって定まる前記光学系の解像力が所定の解像力よりも小さい場合は前記第２の信号処理に対して所定の制限を行い、そうでない場合および前記第１の信号処理の場合は前記制限を行うことなく前期画像信号処理手段の処理を行わせる制御手段とを有する。

以上説明したように本発明によれば、光学系の設計に自由度を持たせられ、光学系を小型化できる撮像装置、撮像装置に適用される制御方法を提供できるものである。

第１の実施形態における撮像装置を示すブロック図である。 焦点距離と有効像円径の関係を示したグラフである。 焦点距離と有効像円径の関係を示した図である。 第１の実施形態の撮像装置の処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態における撮像装置を示すブロック図である。 焦点距離と有効像円径の関係を示したグラフである。 焦点距離と有効像円径の関係を示した図である。 第２の実施形態の撮像装置の処理を示すフローチャートである。 第３の実施形態における撮像装置を示すブロック図である。 第３の実施形態の撮像装置の処理を示すフローチャートである。 第４の実施形態における撮像装置を示すブロック図である。 焦点距離と解像力の関係を示したグラフである。 第４の実施形態の撮像装置の処理を示すフローチャートである。 第５の実施形態における撮像装置を示すブロック図である。 焦点距離とコントラストの関係を示したグラフである。 第５の実施形態の撮像装置の処理を示すフローチャートである。 第６の実施形態における撮像装置を示すブロック図である。 第６の実施形態の撮像装置の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。本実施形態では、ビデオカメラ、テープレコーダ、メモリを一体とし、動画像はテープレコーダで記録し、静止画像はメモリなどに記録するといったように、動画像と静止画像を２つの異なる記録メデイアにそれぞれ記録する撮像装置を例に挙げ説明する。

同図において、３０１はレンズ、３０２は絞り、３０４はＣＣＤなどの光電変換素子からなる撮像素子である。レンズ３０１を通過した光は、絞り３０２を通過して、撮像素子３０４の撮像面に被写体像を結像させる。撮像素子３０４は、撮像面に結像された光の強度に応じた電荷量の電気信号を発生させる。

また、３０３は焦点距離を可変とするズームレンズであり、ユーザの設定によりその位置が自在に動くことで焦点距離を可変にする。３１０はズームレンズ３０３の位置を検出するためのズームエンコーダであり、焦点距離を電気的に検出する。

３０５は動画像の信号処理回路である。３０６は動画像を磁気テープなどのメデイアに記録するＶＴＲ等からなる動画記録装置である。３０９はサンプルホールド回路で、撮像素子３０４より得られる連続した撮像画像信号の一部を選択的に保持し連続的に読み出す。撮像素子３０４より得られた電気信号は、特に高画素ＣＣＤを用いた場合、その中央の一部などの例えばＮＴＳＣ方式で必要な情報量に応じた所定エリアから得られる信号のみサンプルホールド回路３０９にて選択される。そして、動画像信号処理回路３０５にてＮＴＳＣ方式に準じた信号のような連続的な動画像に変換され、動画記録装置３０６にてビデオテープ等に記録される。

３０７は静止画像の信号処理回路で、ＪＰＥＧ等の画像データ・フォーマットに代表されるような圧縮信号処理回路などから構成される。３０８は静止画記録装置である。撮像素子３０４より得られた電気信号は、静止画像信号処理回路３０７を経て、静止画記録装置３０８により静止画像がメモリなどのメデイアに記録される。さらに、３１１は静止画記録を制御するための静止画記録制御回路であるが、その詳細については後述する。

なお、図示しないが、基準タイミング信号を発生させるタイミング・ジェネレータより、撮像素子３０４、動画像信号処理回路３０５、動画記録装置３０６、静止画像信号処理回路３０７、静止画記録装置３０８に対し、それぞれを同期させて動作させるべく、基準タイミング信号が供給される。

また、動画記録装置３０６と静止画記録装置３０８といった２つの記録手段を持つため、それぞれ任意のタイミングで静止画像と動画像との記録の開始、あるいは記録の終了が可能となる。

一般的に、ズームレンズの焦点距離が短くなれば、ズームレンズを含む光学系の有効像領域は狭くなり、反対に長くなれば、有効像領域は広くなる。本実施の形態においては、上記レンズ３０１、絞り３０２、ズームレンズ３０３などからなる光学系は、すべての焦点距離における有効像領域が撮像素子３０４の全撮像領域をカバーするわけではなく、レンズ光学系の大型化を避けるために、ある一定の焦点距離よりも長い焦点距離で得られる有効像領域が撮像素子３０４の全撮像領域をカバーするような設計としている。

図２に、ズームレンズ３０３の焦点距離に対する有効像領域（有効像円径）の変化特性の一例を示す。同図において、縦軸は有効像円径［ｍｍ］、横軸はズームレンズ３０３のとりうる焦点距離［ｍｍ］を示している。さらに、図中７０１は撮像素子３０４の有効画素すべて（以下、「全有効撮像領域」と呼ぶ）をおおうのに必要な円の直径を示すラインである。また、７０２は焦点距離に対する有効像円径の変化を示した特性線である。特性線７０２に示すように、焦点距離が短いワイド側（Ｗ）から焦点距離の長いテレ側（Ｔ）に向かうにつれて有効像円径は増加し、ある焦点距離ｆａを越えると、有効像円が撮像素子３０４の全有効撮像領域すべてをおおう。

図３では、この様子を撮像面上へ置き換えて説明したものである。同図において、８０１は撮像素子３０４の全有効撮像領域を示し、被写体像を光電変換可能な全領域を示す。また、８０３は撮像素子３０４の全有効撮像領域をカバーしたときの有効像円の大きさを示す。このときの焦点距離は、図２におけるｆａのポイントとなる。

焦点距離をｆａからワイド側に変化させると、図２で説明したように有効像円は小さくなり、ワイド端における有効像円の大きさは８０４に示す大きさとなる。この場合の撮像可能な被写体像は、８０２に示すエリアまで狭くなる。逆に、焦点距離をｆａからテレ側に変化させると、有効像円の大きさは８０３で示す有効像円を越えることになり、従来と同様の動作が可能である。

なお、この焦点距離に対する有効像円の大きさは、光学設計において、レンズ光学系の大きさと相反する関係にあり、レンズ光学系を小型化するために焦点距離ｆａに示すポイントをテレ側としたり、有効像円を焦点距離の広い範囲で有効にするために焦点距離ｆａに示すポイントをワイド側としレンズ光学系を大きくするというような選択が行われる。

図１に戻って、静止画記録制御回路３１１について説明すると、ズームエンコーダ３１０より得られた焦点距離情報を基に、現在ユーザが設定した焦点距離における有効像円径が撮像素子３０４の全有効撮像領域をカバーできる値であるか否かを判定し、カバーできる値であるならば静止画の撮影を許可し、カバーできない値であるならば撮影を禁止する働きをする。言い換えると、焦点距離が図２に示すグラフ上のｆａのポイントよりテレ側であれば、有効像円径は全撮像領域をカバーしており、逆にｆａのポイントよりもワイド側である場合にはカバーしていないと判断する。

以下、図４に示すフローチャートに従って、静止画記録制御回路３１１の動作を説明する。
このフローチャートは、例えば、撮像素子３０４の読み出し基準タイミング毎に実行されるものとする（ステップ１０）。

ステップ１１では、ズームエンコーダ３１０より現在のズームレンズ３０３の位置（焦点距離）情報を読み込む。
ステップ１２では、現在の焦点距離が焦点距離ｆａ以上か未満かを、すなわち、有効像円が撮像素子３０４の全有効撮像領域をカバーしているかどうかを判断する。

焦点距離がｆａ以上の場合は、ステップ１３に進み、静止画記録を許可する。一方、焦点距離がｆａ未満の場合は、ステップ１４に進み、静止画記録を不許可とし、このフローを終了する。

ステップ１３で静止画記録が許可されると、ステップ１５では、ユーザが静止画記録トリガーボタン（不図示）を押したかを判定する。

静止画記録トリガーボタンを押した場合は、ステップ１６に進み、静止画記録装置３０８ヘ現在の画像を記憶させることにより撮影を行う。一方、静止画記録トリガーボタンを押していない場合は、このフローを終了する。

なお、ステップ１３では「静止画記録を許可する」とし、ステップ１４では「静止画記録を不許可とする」と記したが、特にそれに応じた動作や作用を行う必要はない。ただし、例えば、静止画記録の許可、不許可に応じて静止画記録装置３０８の電源を停止することにより、電力の効率利用などを行うこともできる。

以上、静止画撮影に関して述べたが、動画撮影においては撮像素子３０４より得られる信号の一部を連続的に記録する。上記説明のとおり、例えばＮＴＳＣ方式など既存の方式に準拠した動画表示のために必要な画素数は、静止画で求められる画素数に比べて少ないため、撮像素子３０４の全有効撮像領域の中央部分の領域の所定画素数から得られる画像信号のみをサンプルホールド回路３０９で一旦選択して保持し、それを連続して読み出して記録する。

そして、動画像の撮像領域が、ワイド端における有効像領域（図３のエリア８０４）以下であれば、どの焦点距離においても動画像の撮像領域は必ず有効像領域内となるため、通常どおりの撮影を行うことができる。それゆえ光学系の設計において、動画像の撮像領域（エリア８０２）をワイド端における有効像領域（図３のエリア８０４）に内接するように設計すれば、レンズ光学系を最小の大きさにすることが可能である。

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、焦点距離と有効像円径との関係により静止画撮影を許可あるいは禁止する構成としたが、第２の実施形態では、焦点距離と有効像円径との関係により静止画撮影時の撮像画を変更して、信号処理を行う構成にした点に特徴を有するものである。

図５は、第２の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。以下では、図１において既に説明した構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。静止画記録制御手段３１１は、上記第１の実施形態で述べたものと同じく、ズームエンコーダ３１０より得られた焦点距離情報を基に、現在ユーザが設定した焦点距離における有効像円径が撮像素子３０４の全有効撮像領域をカバーしているかを判定する。ただし、本実施の形態では、カバーしていない場合に、静止画撮影を禁止するのではなく、切り出し位置制御回路３１３を介して静止画像信号処理を行う画像範囲を選択し、特定の画像領域のみ静止画像として抽出、信号処理を行う。

図６を用いて、この動作についてさらに詳しく説明する。
同図に示すグラフは、第１の実施形態で説明した図２と同様に、焦点距離に対する有効像円径の関係を示している。ここで注目するのは、焦点距離がｆａよりもワイド側にあり、有効像円径が撮像素子３０４の全有効撮像領域を下回るようになったとき、すなわちライン７０１の値より小さな値となったときである。上記第１の実施形態では、この状態における静止画の撮像を禁止することにしたが、図６のライン７０３で示されるような有効像円径内にて撮像できうる領域の画像のみを静止画像として取り込むことも可能である。

この状態を具体的に示すと、焦点距離がｆａより小さくなった場合において、図３に示したワイド端における有効像円に内接する撮像領域８０２を静止画撮影用の領域とし、その領域を切り出すようにする。そして、静止画像の信号処理をこの範囲に限定して行うことにより、撮像される画像領域は小さくなるものの、静止画像の撮影は可能となる。

なお、図６のライン７０３に示すように、静止画像の切り出し領域を焦点距離ｆａ以下の場合で一律とするのではなく、焦点距離に応じて、例えばライン７０４に示すように徐々にその領域を狭めていくことも可能である。

また、有効像円径が全有効撮像領域を割り込んだ（焦点距離がｆａより小さい）場合の静止画像として撮像素子３０４からデータを読み出す領域を、撮像素子３０４の縦横比に合わせる必要もなく、例えば図７のエリア８０５に示すような正方形であるとか、あるいは円形として処理しても差し支えない。

以下、図８に示すフローチャートに従って、静止画記録制御回路３１１及び切り出し位置制御回路３１３の動作を説明する。

このフローチャートは、例えば、撮像素子３０４の読み出し基準タイミング毎に実行されるものとする（ステップ２０）。
ステップ２１では、ズームエンコーダ３１０より現在のズームレンズ３０３の位置（焦点距離）情報を読み込む。
ステップ２２では、現在の焦点距離が焦点距離ｆａ以上か未満かを、すなわち、有効像円が撮像素子３０４の全有効撮像領域をカバーしているかどうかを判断する。

焦点距離がｆａ以上の場合は、ステップ２３に進み、全画素による静止画記録待機状態となる。一方、焦点距離がｆａ未満の場合は、ステップ２４に進み、焦点距離に応じた画素を選択し静止画記録待機状態となる。
ステップ２５では、ユーザが静止画記録トリガーボタン（不図示）を押したかを判定する。

静止画記録トリガーボタンを押した場合は、ステップ２６に進み、静止画記録装置３０８ヘ現在の画像を記憶させることにより撮影を行う。一方、静止画記録トリガーボタンを押していない場合は、そのままこのフローを終了する。

なお、ステップ２４における「焦点距離に応じた画素を選択」という動作は、例えば焦点距離を引数とし、撮影に用いる画素の位置を縦横の座標位置として出力するルックアップ・テーブルを持つか、あるいは焦点距離を変数とした近似式を用いて、撮像素子の中心座標から演算結果に基づいた領域を選択するなどの方法が挙げられるが、本発明はこれらの方法に限られるものではなく有効像円内の領域を選択できるものであればどのような方法であってもよい。

このように静止画像信号処理に用いる撮像領域を、切り出し制御回路３１３により、あらかじめデータとして備えている切り出す図形の形、大きさ、中心からの距離等を静止画像信号処理回路３０７に伝え、その領域のみの画素信号を読み出すことにより、有効像円外の領域を含まない静止画を得ることができる。

（第３の実施形態）
上記第１、２実施形態では、有効像円径が撮像素子３０４の全有効撮像領域をカバーできない条件において、静止画撮影の禁止あるいは静止画像信号の画素信号読出し領域の変更を行うようにしたが、第３の実施形態では、画素信号の読出し自体に制限を設けず、ユーザに警告することにより、静止画撮影時に撮像領域に光学的なかげりが生じてしまうことを知らせることを目的とする。

図９は、第３の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。以下では、図１において既に説明した構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

３１２は警告装置であり、ズームエンコーダ３１０が検出する焦点距離に応じて判定処理を行い、静止画撮影時に光学的なかげりが生じることをユーザに警告するものである。この警告装置３１２としては、例えば、警告音を発するブザー、警告表示をおこなうランプ、さらには撮像画を確認するための電子ファインダ上になんらかの表示を行うといったものであればよい。

以下、図１０に示すフローチャートに従って、警告装置３１２の動作を説明する。
このフローチャートは、例えば、撮像素子３０４の読み出し基準タイミング毎に実行されるものとする（ステップ３０）。

ステップ３１では、ズームエンコーダ３１０より現在のズームレンズ３０３の位置（焦点距離）情報を読み込む。
ステップ３２では、現在の焦点距離が焦点距離ｆａ以上か未満かを、すなわち、有効像円が撮像素子３０４の全有効撮像領域をカバーしているかどうかを判断する。

焦点距離がｆａ以上の場合は、直接ステップ３５に進む。一方、焦点距離がｆａ未満の場合は、ステップ３４に進み、撮像円形が静止画撮影時における撮像素子３０４の全有効撮像領域をカバーしていない旨の警告を行ってから、ステップ３５に進む。
ステップ３５では、ユーザが静止画記録トリガーボタン（不図示）を押したかを判定する。

静止画記録トリガーボタンを押した場合は、ステップ３６に進み、静止画記録装置３０８ヘ現在の画像を記憶させることにより撮影を行う。一方、静止画記録トリガーボタンを押していない場合は、そのままこのフローを終了する。

（第４の実施形態）
上記第１〜３の実施形態では、動画記録に際して撮像素子３０４の一部のエリアのみサンプルホールド回路３０９で選択する装置について述べたが、以下に述べる第４〜６の実施形態では、動画記録に際して撮像素子３０４の全ての領域を用いる装置を前提としている。

図１１は、第４の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
静止画記録制御手段３１１は、ズームエンコーダ３１０より得られた焦点距離情報を基に、現在の焦点距離に対応した解像力が、静止画撮影時の必要解像力を満足させるかどうか判断して、静止画記録を禁止する。

ここで、上記レンズ３０１、絞り３０２、ズームレンズ３０３などからなる光学系においては、光学系が再現できる解像力がすべての焦点距離領域において撮像素子３０４の解像度を満足させる値をとるわけではなく、レンズ光学系の大型化を避けるために、ある一定の焦点距離よりも短い焦点距離領域でのみ撮像素子３０４の解像度を満足させうる設計としている。

図１２を用いて、高画素撮像素子に対応するズームレンズ３０３の解像力について説明する。同図は、横軸に示す焦点距離［ｍｍ］に対する縦軸に示す解像力［本／ｍｍ］の変化を示したものである。

図中５０１は焦点距離に対するズームレンズ３０３の解像力を示した特性線であり、焦点距離が長くなるにつれ、解像力が低下していることがわかる。

この解像力の特性は、光学系の設計時において、光学系の大きさと各焦点距離において得ようとする解像力とのバランスにより決定される。同グラフに示す特性を有するような光学系の設計においては、焦点距離の短いワイド（Ｗ）側での解像力を重視し、逆に焦点距離の長いテレ（Ｔ）側での解像力を若干犠牲にすることにより、撮像光学系のサイズを小型化している。

５０２は静止画撮影時に必要とされる解像力を示すラインであり、静止画を撮影するときは、ライン５０２で示すしきい値以上の解像力が要求される。なお、この静止画撮影時の必要解像力５０２は、撮像素子３０４の解像度（画素のピッチ）より一意的に算出することが可能である。

５０３は動画撮影時に必要とされる解像力を示すラインで、動画を撮影するときは、ライン５０３で示すしきい値以上の解像力が要求される。この動画撮影時の必要解像力５０３は、動画記録装置３０６の記録解像度、あるいは動画像信号処理回路３０５の解像度により求められ、そのいずれか低い値が必要解像力５０３となる。

上記のように静止画撮影時の必要解像力５０２と動画撮影時の必要解像力５０３とが別々に設定される理由は、先にも触れたように、静止画については高画質化のニーズにより撮像素子の解像度を上げる必要がある一方で、動画については従来から普及している例えばＮＴＳＣ方式の準拠したモニタのような従来なみの解像度しか再現できない表示装置を使用することから、従来なみの解像度があれば実用上差し支えないからである。

図１２のグラフからもわかるように、光学系設計において光学系のサイズを小型化することにより、光学的な特性の一部が犠牲となってしまう。その領域である焦点距離ｆｓよりテレ側の静止画を撮影するのに不適切な範囲（静止画撮影不適範囲）５０４においては、静止画撮影に必要十分とされる解像度は得られないが、解像度の低い動画撮影にはなんら問題なく使用することが可能である。

静止画記録制御回路３１１について説明すると、ズームエンコーダ３１０より得られた焦点距離情報を基に、現在ユーザが設定した焦点距離におけるズームレンズ３０３の解像力が静止画撮影において満足出来る値であるか否かを判定し、満足できる値であるならば静止画の撮影を許可し、満足できない値であるならば撮影を禁止する働きをする。具体的には、ズームエンコーダ３１０で得られた焦点距離が、図１２で示した焦点距離ｆｓよりテレ側の静止画撮影不適範囲５０４にある場合、動画撮影は可能であるが、静止画撮影に対しては必要とされる解像度を得ることができないため、その静止画撮影を禁止するものである。

以下、図１３に示すフローチャートに従って、静止画記録制御回路３１１の動作を説明する。
このフローチャートは、例えば、撮像素子３０４の読み出し基準タイミング毎に実行されるものとする（ステップ４０）。

ステップ４１では、ズームエンコーダ３１０より現在のズームレンズ３０３の位置（焦点距離）情報を読み込む。

ステップ４２では、現在の焦点距離が焦点距離ｆｓ以下であるか否かを、すなわち、現在の焦点距離に対応した解像力が、静止画撮影時の必要解像力を満足させるかどうか判断する。

焦点距離がｆｓ以下の場合は、ステップ４３に進み、静止画記録を許可する。一方、焦点距離がｆｓを超える場合は、ステップ４４に進み、静止画記録を不許可として、このフローを終了する。

ステップ４３で静止画記録が許可されると、ステップ４５では、ユーザが静止画記録トリガーボタン（不図示）を押したかを判定する。

静止画記録トリガーボタンを押した場合は、ステップ４６に進み、静止画記録装置３０８ヘ現在の画像を記憶させることにより撮影を行う。一方、静止画記録トリガーボタンを押していない場合は、そのままこのフローを終了する。

なお、上記第１の実施形態でも述べように、ステップ４３における「静止画記録を許可する」、ステップ４４における「静止画記録を不許可とする」に応じた動作や作用を行う必要はないが、例えば、静止画記録の許可、不許可に応じて静止画記録手段３０８の電源を停止することにより、電力の効率利用などを行うこともできる。

また、この第４の実施形態では、焦点距離の長いテレ側の解像力が犠牲となるような光学設計について述べたが、解像力に関しては、その光学系の設計において焦点距離の短いワイド側、あるいはその両側の解像力をそれぞれ犠牲にすることによっても光学系の小型化設計を行うことも可能であり、その場合でも本実施の形態は有効である。

（第５の実施形態）
上記第４の実施形態では、焦点距離と光学的な解像力との関係に着目する構成としたが、第５の実施形態では、特に焦点距離と光学的なコントラストとの関係に着目する。また、上記第４の実施形態のように静止画撮影を禁止してもよいが、以下では、静止画撮影時の信号処理のプロセスを変更するものについて説明する。

図１４は、第５の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
第５の実施形態でもサンプルホールド回路３１６を設けているが、このサンプルホールド回路３１６は、第１〜３の実施形態で述べたサンプルホールド回路３０９のようなエリア選択を行うものではなく、撮像素子３０４により得られる光電変換信号をあらかじめ所定の周波数帯域制限するために信号を間引くものである。なお、サンプリングタイミングは、動画信号処理回路３０５あるいは動画記録装置３０６の周波数とすればよい。

また、静止画記録制御手段３１１は、ズームエンコーダ３１０より得られた焦点距離情報を基に、現在ユーザが設定した焦点距離におけるコントラストが静止画撮影において撮像素子３０４の解像度を満足するものか否かを判定する。そして、その判定結果に応じて、圧縮制御回路３１５を介して静止画像信号処理回路３０７での圧縮処理の圧縮率を制御する。

具体的には、現在ユーザが設定した焦点距離におけるコントラストが静止画撮影において撮像素子３０４の解像度を満足するものでないと判定すると、（１）静止画像信号処理回路３０７での圧縮率を上げ（圧縮率Ａとする）、再現できない周波数帯域の再現性を犠牲にしてデータ量を減らす、（２）静止画像信号処理回路３０７の圧縮率を下げ（圧縮率Ｂとする）、データ量を増やしてでも、再現が難しい周波数帯域の再現を行う、という（１）、（２）いずれかの制御を行う。

（１）で述べたように圧縮率を上げると、再現できる周波数帯域が狭められるが、データ量を少なくすることができるので、光学的なコントラストの低下による再現できる周波数帯域が狭まっているのであれば、圧縮率を上げて信号処理を行うことにより静止画記録装置３０８の記憶効率を有効に使用することができる。

反対に、（２）で述べたように圧縮率を下げると、再現される周波数帯域が広くなるので、光学的なコントラストが減衰した周波数帯域における再現性をそれ以上劣化させないで静止画記録を行うことが可能となる。

なお、圧縮制御回路３１５によって制御する静止画像信号処理回路３０７での圧縮率について触れておくと、例えばＤＴＣ（離散コサイン変換）などに代表される直交変換を施し、その高周波数項を取り除くことによって圧縮率を上げることができ、逆に高周波数項を取り除かなければ圧縮率を下げることができる。なお、本発明は、この圧縮方法に限られるものではなく、公知のさまざまな圧縮方法を適用できることは言うまでもない。

次に、図１５を用いて、高画素撮像素子に対応するズームレンズ３０３のコントラストについて説明する。同図は、例えばレンズ中央位置における所定解像度のコントラストの代表的な変化を示し、横軸に示す焦点距離［ｍｍ］に対する縦軸に示すコントラスト［％］の変化を示したものである。

図中６０１は焦点距離に対するコントラストを示した特性線であり、焦点距離が長くなるにつれ、コントラストが低下していることがわかる。

このコントラストを若干犠牲にすることによりレンズ光学系のサイズを小型化することが可能であるが、この犠牲となるコントラストの低下は、特に焦点距離の長いテレ側に顕著に表れる。

６０２は静止画撮影時に必要とされる第１のコントラストを示すラインであり、静止画撮影をするときは、ライン６０２で示すしきい値以上のコントラストが要求される。このしきい値以上のコントラストならば、撮像素子３０４の持ちうる解像度や素子感度を問題なく再現することができる。また、６０３は静止画撮影時に静止画像信号処理回路３０７の処理プロセスを変更する第２のコントラストを示すラインであり、後述する信号処理における圧縮率の増減を判定する基準となる。

６０４は動画撮影時に必要とされるコントラストを示すラインであり、動画を撮影するときは、ライン６０４で示すしきい値以上のコントラストが望まれる。

図１５のグラフからもわかるように、光学系設計において光学系のサイズを小型化することにより、光学的な特性の一部が犠牲となってしまう。その領域である焦点距離ｆｃ１よりｆｃ２までの静止画撮影焦点距離範囲６０５においては、静止画撮影に必要とされるコントラストが得られないので、静止画像信号処理回路３０７での信号処理プロセスを変更し、圧縮率を変更する。さらに、ｆｃ２よりもさらにテレ側の静止画撮影焦点距離範囲６０６においては、さらに圧縮率を変更する。

以下、図１６に示すフローチャートに従って、静止画記録制御回路３１１及び圧縮制御回路３１５の動作を説明する。

このフローチャートは、例えば、撮像素子３０４の読み出し基準タイミング毎に実行されるものとする（ステップ５０）。

ステップ５１では、ズームエンコーダ３１０より現在のズームレンズ３０３の位置（焦点距離）情報を読み込む。

ステップ５２では、現在の焦点距離が焦点距離ｆｃ１以下であるか否かを、すなわち、現在の焦点距離に対応したコントラストが、静止画撮影時に必要とされる第１のコントラストを満足させるかどうか判断する。

焦点距離がｆｃ１以下の場合は、ステップ５４に進み、通常の圧縮率を選択し静止画記録待機状態となる。一方、焦点距離がｆｃ１を超える場合は、ステップ５３に進む。
ステップ５３では、さらに、現在の焦点距離が焦点距離ｆｃ２以下であるか否かを判断する。

そして、焦点距離ｆｃ２以下であれば（図１５の焦点距離ｆｃ１よりｆｃ２までの静止画撮影焦点距離範囲６０５）、圧縮率Ａを選択し静止画記録待機状態となる（ステップ５５）。すなわち、前述した（１）の制御のように、静止画像信号処理回路３０７の圧縮率を上げ、再現できない周波数帯域の再現性を犠牲にしてデータ量を減らすことで、静止画記録装置３０８の記憶効率を有効に使用する。

また、焦点距離ｆｃ２を超えていれば（図１５の焦点距離ｆｃ２よりもさらにテレ側の静止画撮影焦点距離範囲６０６）、圧縮率Ｂを選択し静止画記録待機状態となる（ステップ５６）。すなわち、前述した（２）の制御のように、静止画像信号処理回路３０７の圧縮率を下げ、データ量を増やしてでも、再現が難しい周波数帯域の再現を行うことで、光学的なコントラストが減衰した周波数帯域における再現性をそれ以上劣化させないで記録することが可能となる。

ステップ５７では、ユーザが静止画記録トリガーボタン（不図示）を押したかを判定
する。
静止画記録トリガーボタンを押した場合は、ステップ５８に進み、静止画記録装置３
０８ヘ現在の画像を記憶させることにより撮影を行う。一方、静止画記録トリガーボタンを押していない場合は、そのままこのフローを終了する。

なお、上記第５の実施形態では、図１５に示す静止画撮影焦点距離範囲６０５、静止画撮影焦点距離範囲６０６、それ以外の焦点距離範囲の３領域に分け、それぞれで異なった圧縮率による信号処理を行うようにしたが、この圧縮率を焦点距離の変化とともに連続的に変化させるようにしてもよい。

（第６の実施形態）
上記第４、５の実施形態では、焦点距離と光学的な解像力、あるいは焦点距離とコントラストの関係について述べたが、さらに光学系の特性を左右する要素の一つに収差が挙げられる。この収差についても、図１５で説明したコントラストと同じく、焦点距離が長くなるにつれて、その特性の劣化が拡大されてしまう傾向にある。したがって、収差に対しても、基準となる焦点距離ｆｒを設定しておき、この焦点距離ｆｒに基づいた判定処理を行う。なお、焦点距離ｆｒを超える場合には、第１の実施形態で説明したように静止画記録を禁止したりあるいは第５の実施形態で説明したように圧縮率を変更するなどの静止画信号処理のプロセスの変更を行うようにしてもよいが、本実施形態では警告を発するようにしている。

図１７は、第６の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。以下では、図１において既に説明した構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

警告装置３１２は、ズームエンコーダ３１０が検出する焦点距離に応じて判定処理を行い、静止画撮影時に光学的な劣化を生じてしまうことユーザに警告するものである。この警告装置３１２としては、例えば、警告音を発するブザー、警告表示をおこなうランプ、さらには撮像画を確認するための電子ファインダ上になんらかの表示を行うといったものであればよい。

以下、図１８に示すフローチャートに従って、警告装置３１２の動作を説明する。
このフローチャートは、例えば、撮像素子３０４の読み出し基準タイミング毎に実行されるものとする（ステップ６０）。

ステップ６１では、ズームエンコーダ３１０より現在のズームレンズ３０３の位置（焦点距離）情報を読み込む。

ステップ６２では、現在の焦点距離が焦点距離ｆｒ以下であるか否かを、すなわち、現在の焦点距離に対応した収差レベルが、静止画撮影時に必要とされるレベルを満足させるかどうかを判断する。

焦点距離がｆｒ以下の場合は、直接ステップ６４に進む。一方、焦点距離がｆｒを超える場合は、ステップ６３に進み、収差レベルが静止画撮影時の許容レベルを満足していない旨の警告を行ってから、ステップ６４に進む。

ステップ６４では、ユーザが静止画記録トリガーボタン（不図示）を押したかを判定する。
静止画記録トリガーボタンを押した場合は、ステップ６５に進み、静止画記録装置３０８ヘ現在の画像を記憶させることにより撮影を行う。一方、静止画記録トリガーボタンを押していない場合は、そのままこのフローを終了する。

なお、上記第１〜６の実施形態において、静止画制御回路３１１、切り出し位置制御回路３１３、警告装置３１２の判定処理部、圧縮制御回路３１５等は、例えばマイクロコンピュータを用いて、各実施の形態で説明したフローチャートを実行するよう制御がなされればよい。

（本発明の他の実施形態）
上述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、上記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に格納されたプログラムに従って上記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。

また、この場合、上記ソフトウェアのプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、およびそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムコードを格納した記録媒体等の媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、上述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。

さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。

以上が本発明の実施の形態の説明であるが、本発明は、これら実施の形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲の記載で示した機能、または、実施の形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用できるものである。

例えば、以上の実施形態において、所定の焦点距離になった場合に静止画記録を禁止するようにしているが、これは、解除部材によってこの静止画記録の禁止を解除できるようにするなど、完全な禁止ではなく、何らかのかたちで撮影を制限するようなものであっても良い。更に、静止画記録を禁止、制限するのではなく、ズームレンズの方を静止画記録の際に所定の焦点距離にならないように禁止、制限するようにしてもよい。

また、以上の実施形態では、静止画記録の制限は、焦点距離による解像度の劣化によるものであるが、本発明は、ピント位置やフィルタによる画像の劣化等、被写体光学像を透過する透明光学部材の移動位置により画像が劣化するようなものであれば同様に適用できるものである。

また、以上の実施形態では、動画、静止画の何れも記録媒体に記録するようになっているが、これは、いずれか一方、或いは、両方とも単なる表示や他の装置へ画像信号を出力するだけであって、画像記録媒体に記録しない場合であっても本発明は適用できるものである。

また、以上の実施形態では、動画と静止画で制御形態を変えるようにしているが、本発明は、動画、静止画にかかわらず、例えば、高画素撮像素子等を用いて、第１の解像度の画像と該第１の解像度の画像より高解像度の第２の解像度の画像を得る場合であっても本発明は適用できるものである。この場合、実施形態的には、第１の解像度の画像が上記実施形態の動画に、第２の解像度の画像を上記実施形態の静止画に対応することになる。

また、以上の実施の形態のソフト構成とハード構成は、適宜置き換えることができるものである。

なお、本発明は、以上の各実施形態、または、それら技術要素を必要に応じて組み合わせるようにしてもよい。

また、銀塩フィルムを使用するカメラ、撮影レンズ交換可能なカメラ、一眼レフカメラ、レンズシャッタカメラ、監視カメラ等、種々の形態のカメラ、更には、カメラ以外の撮像装置や、光学装置、その他の装置、更には、それらカメラ、撮像装置、光学装置、その他の装置に適用される装置、方法、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体等の媒体、そして、これらを構成する要素に対しても適用できるものである。

３０１ レンズ
３０２ 絞り
３０３ ズームレンズ
３０４ ＣＣＤなどの光電変換素子からなる撮像素子
３０５ 動画像の信号処理回路
３０６ 動画記録装置
３０７ 静止画像の信号処理回路
３０８ 静止画記録装置
３０９ サンプルホールド回路
３１０ ズームエンコーダ
３１１ 静止画記録制御回路
３１２ 警告装置
３１３ 切り出し位置制御回路
３１５ 圧縮制御回路
３１６ サンプルホールド回路

Claims (6)

1. 焦点距離が可変である光学系を透過した被写体光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
   前記撮像素子で得られた電気信号を処理して静止画像データを得る静止画像信号処理手段と、
   前記撮像素子で連続的に得られた電気信号を処理して動画像データを得る動画像信号処理手段と、
   前記焦点距離によって定まる前記光学系の有効像円が、前記撮像素子の所定の領域よりも小さい場合は前記静止画信号処理手段による処理を制限し、そうでない場合および前記動画信号手段による処理の場合は前記制限を行うことなく前記静止画信号処理手段および前記動画信号処理手段の処理を行わせる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記焦点距離によって定まる前記光学系の有効像円が、前記撮像素子の所定の領域よりも小さいか否かは、前記光学系の焦点距離によって判断することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 焦点距離が可変である光学系を透過した被写体光学像を電気信号に変換する撮像素子と、
   前記撮像素子で得られた電気信号を処理して第１の解像度の画像信号を得る第１の信号処理及び前記第１の解像度より高解像度の第２の解像度の画像信号を得る第２の信号処理を行う画像信号処理手段と、
   前記焦点距離によって定まる前記光学系の解像力が所定の解像力よりも小さい場合は前記第２の信号処理に対して所定の制限を行い、そうでない場合および前記第１の信号処理の場合は前記制限を行うことなく前期画像信号処理手段の処理を行わせる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
4. 前記第１の信号処理は動画像の信号処理であり、前記第２の信号処理は静止画像の信号処理であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 焦点距離が可変である光学系を透過した被写体光学像を電気信号に変換する撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
   前記撮像素子で得られた電気信号を処理して静止画像データを得る静止画像信号処理ステップと、
   前記撮像素子で連続的に得られた電気信号を処理して動画像データを得る動画像信号処理ステップと、
   前記焦点距離によって定まる前記光学系の有効像円が、前記撮像素子の所定の領域よりも小さい場合は前記静止画信号処理ステップによる処理を制限し、そうでない場合および前記動画信号ステップによる処理の場合は前記制限を行うことなく前記静止画信号処理ステップおよび前記動画信号処理ステップの処理を行わせる制御ステップを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
6. 焦点距離が可変である光学系を透過した被写体光学像を電気信号に変換する撮像素子を有する撮像装置の制御方法であって、
   前記撮像素子で得られた電気信号を処理して第１の解像度の画像信号を得る第１の信号処理及び前記第１の解像度より高解像度の第２の解像度の画像信号を得る第２の信号処理を行う画像信号処理ステップと、
   前記焦点距離によって定まる前記光学系の解像力が所定の解像力よりも小さい場合は前記第２の信号処理に対して所定の制限を行い、そうでない場合および前記第１の信号処理の場合は前記制限を行うことなく前期画像信号処理ステップの処理を行わせる制御ステップを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。

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