JP2010098350A

JP2010098350A - 撮像装置

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Publication number: JP2010098350A
Application number: JP2008264947A
Authority: JP
Inventors: Kenji Isono; 健司磯野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-10-14
Filing date: 2008-10-14
Publication date: 2010-04-30
Anticipated expiration: 2028-10-14
Also published as: JP5332486B2

Abstract

【課題】手動式の光学ズーム機能を用いた場合であっても、動画撮影時のズーミングを適切に行う。
【解決手段】複数のレンズからなる撮像光学系を備え、該撮像光学系の焦点距離を変更することが可能なレンズユニットと、撮像光学系の焦点距離を変更する際に操作され、該操作により複数のレンズの一部を撮像光学系の光軸方向に沿って移動させる操作手段と、操作手段又は撮像光学系の変化量を検出する検出手段と、レンズユニットを介して取り込まれる被写体光から画像を取得する撮像素子と、撮像素子により取得される画像の一部を所定倍率にて拡大又は縮小する画像拡縮手段と、検出手段により検出される変化量から単位時間当たりの変化量を求めた後、検出手段により検出される変化量と単位時間当たりの変化量とが等しくなるように画像拡縮手段における所定倍率を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学ズーム機能及び電子ズーム機能を備えた撮像装置に関する。

一般に、デジタルカメラにおいて撮影倍率を変更する場合、撮像光学系を構成する複数のレンズの少なくとも一部を光軸方向に移動させることで焦点距離を変化させる、所謂光学ズーム機能や、撮像素子から得られる画像の一部の領域を所定倍率にて拡大又は縮小する、或いは、撮像素子の受光面に配列される光電変換部の一部から取得される画像を拡大又は縮小する、電子ズーム機能が用いられる。最近では、まず光学ズーム機能により撮影倍率の変更を行い、光学ズーム機能にて撮影倍率の変更が行えなくなったときに、電子ズーム機能を用いて撮影倍率を変更する、光学ズーム機能と電子ズーム機能を併用したデジタルカメラが提供されている。

ところで、上述した光学ズーム機能を実現する方法としては、レンズユニットに設けられたズームリングをユーザが回転操作させて、レンズユニット内に設けられた撮像光学系の一部のレンズを光軸方向に移動させる手動式や、モータを駆動させることでレンズユニット内に設けられた撮像光学系の一部のレンズを光軸方向に移動させる電動式のものがある。例えば電動式の光学ズーム機能の場合には、撮像光学系の一部のレンズを等速で移動させることができるという利点があるものの、焦点距離の微調整ができないという欠点や、レンズを移動させる機構や駆動源が必要となり、レンズユニットやデジタルカメラの製造コストが上昇するという欠点があることから、光学ズーム機能としては手動式のものが搭載されることが主流である。
特開２００６−１５７２２５号公報

最近では、静止画像の他に、動画像を取得できるデジタルカメラが主流となっている。このようなデジタルカメラの光学ズーム機能として手動式のものを用いた場合、ユーザによるズームリングの操作が安定せず、動画撮影時にスムーズなズーミングが行えないという欠点がある。つまり、動画撮影によって取得された動画像を再生したときに、適切なズーミングが行われていない動画像は、不自然な印象を与えてしまう。

本発明は、上述した課題を解決するために発明されたものであり、手動式の光学ズーム機能を用いた場合であっても、動画撮影時のズーミングを適切に行うことができるようにした撮像装置を提供することを目的とする。

第１の発明の撮像装置は、複数のレンズからなる撮像光学系を備え、該撮像光学系の焦点距離を変更することが可能なレンズユニットと、前記撮像光学系の焦点距離を変更する際に操作され、該操作により前記複数のレンズの少なくとも一部を前記撮像光学系の光軸方向に沿って移動させる操作手段と、前記操作手段又は前記撮像光学系の変化量を検出する検出手段と、前記レンズユニットを介して取り込まれる被写体光から画像を取得する撮像素子と、前記撮像素子により取得される画像の一部を所定倍率にて拡大又は縮小する画像拡縮手段と、前記検出手段により検出される変化量から単位時間当たりの変化量を求めた後、該検出手段により検出される変化量と前記単位時間当たりの変化量とが等しくなるように前記画像拡縮手段における前記所定倍率を演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする。なお、操作手段の変化量としては、例えば移動量や移動速度の変化量が挙げられ、また撮像光学系の変化量としては、例えば焦点距離、撮像倍率（光学ズーム倍率）の変化量が挙げられる。

第２の発明は、第１の発明において、前記演算手段は、動画像を取得する動画撮影モードで前記操作手段が操作されたときに前記所定倍率を演算することを特徴とする。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記操作手段は、所定のピッチ間隔で配置されたスリットを複数備えており、前記検出手段は、前記スリットの数を検出することで前記操作手段の変化量を検出することを特徴とする。

第４の発明は、第３の発明において、前記動画撮影モードにより取得される前記動画像は、単位時間当たりに連続して取得される複数の静止画像を用いることで生成されるとともに、前記演算手段は、前記複数の静止画像をそれぞれ取得した時の前記スリットの数を用いて前記操作手段の変化量を求めた後、前記操作手段が実際に操作されたときの該操作手段の変化量と前記単位時間当たりの変化量とから前記所定倍率を求めることを特徴とする。

第５の発明は、第３の発明において、前記演算手段は、前記検出手段による前記スリットの検出毎に前記操作手段の変化量を求めるとともに、前記操作手段が実際に操作されたときの該操作手段の変化量と前記単位時間当たりの変化量とから前記所定倍率を求めることを特徴とする。

第６の発明は、第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記演算手段は、前記操作手段が操作されてから所定時間経過したときに、前記単位時間当たりの変化量を求めることを特徴とする。

本発明によれば、適切なズーミングを行った動画像を取得することができる。

図１は、撮像装置としてのデジタルカメラの外観を示す斜視図である。デジタルカメラ１０は、カメラ本体１１と、カメラ本体１１に対して着脱式のレンズユニット１２から構成される。このデジタルカメラ１０は、レンズユニット１２に設けられる撮像光学系２８（図３参照）を、その光軸（Ｌ）方向に移動させることで焦点距離を変更する光学ズーム機能と、撮像素子４２（図３参照）により得られる画像の一部を切り出して、切り出された画像を予め定めた倍率にて拡大、又は縮小する電子ズーム機能とを備えている。なお、以下では、撮影時の像倍率を撮影倍率、光学ズーム機能における像倍率を光学ズーム倍率、電子ズーム機能における像倍率を電子ズーム倍率と称して説明する。なお、撮影倍率は、光学ズーム倍率と電子ズーム倍率とから求められる。

カメラ本体１１は、その上面に、シャッターボタン２１、モード切替ダイヤル２２などの操作部材の他に、表示パネル２３や収納式のストロボ装置２４などが設けられる。シャッターボタン２１は撮影を行う際に操作される。モード切替ダイヤル２２は、オート撮影モード、風景撮影モード及び夜間撮影モードなど静止画像を取得する際の撮影モードの他に、動画像を取得する動画撮影モードのいずれかを選択する際に操作される。表示パネル２３は、例えば液晶表示装置が用いられ、シャッタースピード、露出補正値、調光補正値などの撮影条件やバッテリー残量を表示する。ストロボ装置２４は、非使用時には図１に示す収納状態で保持され、夜間撮影時や逆光撮影などの際に収納状態から不図示の使用状態に切り替えられる。

レンズユニット１２は、カメラ本体１１の前面に装着される。上述したように、レンズユニット１２は、カメラ本体１１に対して着脱自在であり、ユーザによって、他のレンズユニット１２に交換することができる。このレンズユニット１２は、その内部に撮像光学系２８が内蔵されている。

このレンズユニット１２の外周には、ズームリング２５が設けられている。ズームリング２５は、撮像光学系２８の焦点距離を変更する際に回転操作される。撮像光学系２８は、撮影レンズ２９（図３参照）やズームレンズ３０（図３参照）など複数のレンズから構成されている。これら撮像光学系２８を構成するレンズのうち、ズームレンズ３０は、例えばヘリコイド機構などの移動機構３１（図３参照）によってズームリング２５と連結される。つまり、ズームリング２５が回転操作されると、ズームレンズ３０が光軸（Ｌ）方向に前後する。これにより、撮像光学系２８における焦点距離が変更される。なお、図１に示すＡ方向にズームリング２５を回転させたときには、焦点距離が大きくなる、つまり光学ズーム倍率が大きくなる。一方、図１に示すＢ方向にズームリング２５を回転させたときには、焦点距離が小さくなる、つまり光学ズーム倍率が小さくなる。

このズームリング２５は、その中心が開口された円板からなるスリット部２６を備えている。図２に示すように、スリット部２６には、放線方向を長手方向とするスリット２６ａが複数、所定のピッチ角度で形成されている。このスリット２６ａはズームリング２５を回転させたときに、後述するフォトインタラプタ（以下、ＰＩと称す）によって検出されることで、ズームリング２５の移動量が認識される。

図３は、デジタルカメラ１０の電気的構成を示す図である。なお、この図３においては、本発明を構成する箇所のみを示してある。レンズユニット１２は、撮像光学系２８の他に、コントローラ３５、ズーム端検出センサ３６、ＰＩ３７，３８及び接続部３９などを備えている。コントローラ３５は、後述するカメラ本体１１に設けられたマイクロコンピュータ４１に向けてデータを送信する。コントローラ３５からマイクロコンピュータ４１に向けて送信されるデータとしては、ズーム端検出センサ３６からの出力信号や、隣り合うスリット２６ａのピッチ角度あたりの光学ズーム倍率変化などが挙げられる。

ズーム端検出センサ３６は、ズームリング２５が広角側の端部又は望遠側の端部のいずれかの位置にあることを検知するセンサである。このズーム端検出センサ３６からの検知信号は、コントローラ３５を介してカメラ本体１１に送信される。なお、このコントローラ３５は、接続部３９の接続接点３９ａに接続される。

ＰＩ３７，３８は、ズームリング２５の回転時にスリット部２６に設けられたスリット２６ａをそれぞれ検出する。これらＰＩ３７，３８は、近接する位置に配置されている。ＰＩ３７，３８の構成は同一であることから、以下では、ＰＩ３７について説明し、ＰＩ３８については省略する。周知のように、ＰＩ３７は例えば赤外光などの検査光を出射する投光部と、該投光部と対面する位置に設けられた受光部とから構成される。これら投光部と受光部とは所定間隔離して配置されており、これら投光部と受光部との間にズームリング２５のスリット部２６ａが入り込む。ズームリング２５が回転操作されると、ＰＩ３１の投光部と受光部との間をスリット２６ａが通過するので、スリット２６ａが通過したときに、投光部からの検査光がスリット２６ａを介して受光部にて受光される。

これらＰＩ３７，３８は、接続部３９の接続接点３９ｂ，３９ｃにそれぞれ接続されている。投光部からの光が受光部にて受光されることで、ＰＩ３７，３８からパルス信号がそれぞれマイクロコンピュータ４１に向けて出力される。なお、ＰＩ３７，３８からのパルス信号の出力によって、ズームリング２５の回転方向や回転速度が求められる。

接続部３９は、複数の接続接点３９ａ，３９ｂ，３９ｃを有している。これら接続接点３９ａ，３９ｂ，３９ｃは、レンズユニット１２をカメラ本体１１に装着したときに、カメラ本体１１に設けられた接続部４４の接続接点４４ａ，４４ｂ，４４ｃとそれぞれ当接され、レンズユニット１２とカメラ本体１１とが電気的に接続される。

カメラ本体１１は、マイクロコンピュータ４１、撮像素子４２、画像処理部４３及び接続部４４等を備えている。マイクロコンピュータ４１は、レンズユニット１２から送信されるデータに基づいた処理を実行する。このマイクロコンピュータ４１は、通信部５１、パルスカウンタ部５２、演算部５３の機能を有している。なお、符号６１はＬＣＤであり、撮影した動画像や静止画像を表示する他に、撮影条件等を表示する。また、符号６２は記憶媒体であり、撮影により取得された動画像や静止画像を記録する。

通信部５１は、コントローラ３５から送信されたデータを受信し、演算部５３に出力する。パルスカウント部５２は、スリット２６ａを検出したときに出力されるＰＩ３７，３８からのパルス信号を受けて、パルス信号をカウントする。このパルスカウント部５２に入力されるＰＩ３７，３８からのパルス信号によってズームリング２５の回転方向が求められる。また、それぞれのパルス信号のカウントによりズームリング２５の回転速度が求められる。

以下、パルスカウント部５２におけるパルス信号のカウントについて、図４を用いて説明する。上述したように、光学ズーム倍率を高倍率にする場合には、ズームリング２５はＡ方向に回転操作される。Ａ方向にズームリング２５が回転操作されると、ズームリング２５に設けられるスリット２６ａはＰＩ３７、ＰＩ３８の順で検出される（図４参照）。この場合、パルスカウント部５２はパルス信号のカウントをアップカウントする。一方、光学ズーム倍率を低倍率にする場合には、ズームリング２５はＢ方向に回転操作される。Ｂ方向にズームリング２５が回転操作されると、ズームリング２５に設けられるスリット２６ａはＰＩ３８、ＰＩ３７の順で検出される。この場合、パルスカウント部５２は、パルス信号のカウントをダウンカウントする。なお、このパルスカウント部は、ＰＩ３７からのパルス信号が入力されたときに、上述したカウント処理を実行する。

図３に戻って、演算部５３は、推定演算部５４と、倍率演算部５５とを備えている。推定演算部５４は、ズームリング２５が回転してから例えばパルス信号のカウント値が所定値に到達したときに、パルス信号のカウント値と経過時間Ｔとから、ズームリング２５の回転速度を求める。上述したズームリング２５の回転速度は、パルス信号のカウント値と、該カウント値がカウントされたときの経過時間Ｔとを用いた近似直線Ｓとして求められる。上述した経過時間Ｔは、マイクロコンピュータ４１に設けられた不図示のタイマによって計測される。また、近似直線Ｓを求める場合には、バルス信号のカウント値と、対応する経過時間Ｔを全て用いることも考えられるが、直近の変化を検出するという意味では、例えば新しいカウント値を含む過去５個のカウント値と、それらカウント値に対応する経過時間Ｔとを用いるのが理想的である。

この近似直線Ｓを求めることで、次のパルス信号がカウントされるときの経過時間Ｔを推定することができる。以下、推定される経過時間Ｔを推定時間Ｔ’と称して説明する。なお、ズームリング２５が回転してから例えばパルス信号のカウント値が所定値に到達した後でズームリング２５の回転速度を求めるのは、ズームリング２５の回転をユーザに認識させることができる他に、上述した近似直線Ｓを正確に求めることができるからである。

倍率演算部５５は、推定演算部５４により推定された次のカウント値の推定時間Ｔ’に到達した場合に、パルスカウント部５２のカウント値から得られる、実際の光学ズーム倍率と、推定時間Ｔ’が経過したときのカウント値から得られる光学ズーム倍率の目標値（以下、目標倍率と称する）とを求める。これら倍率を用いて、電子ズーム倍率を求める。

図示は省略するが、例えば推定時間Ｔ’において得られるパルス信号のカウント値が１５であるのに対して、推定時間Ｔ’が経過した際にカウントされるカウント値が１３となる場合について説明する。パルス信号と次のパルス信号との出力の際に変化する光学ズーム倍率の変化量を２^{（１／１０）}とすると、パルス信号のカウント値が１５であれば、推定時間Ｔ’における目標倍率は２^{（１５／１０）}（＝２．８３）倍となる。一方、実際のカウント値は１３であることから、光学ズーム倍率は２^{（１３／１０）}（＝２．４６）倍となる。つまり、光学ズーム倍率は、目標倍率に対して２^{（１５／１０）／}２^{（１３／１０）}（＝１．１４）倍不足している。このような場合には、電子ズーム倍率を１．１４倍に設定する。

一方、推定時間Ｔ’において得られるパルス信号のカウント値が１５であるのに対して、実際にカウント値が１７となる場合について説明する。例えばパルス信号のカウント値が１５の場合には、目標倍率は２^{（１５／１０）}（＝２．８３）倍となる。実際には、カウント値は１７であることから、光学ズーム倍率は２^{（１７／１０）}（＝３．２４）倍である。つまり、光学ズーム倍率は、目標倍率に対して２^{（１５／１０）／}２^{（１７／１０）}（＝０．８７）倍オーバーしている。このような場合には、電子ズーム倍率を０．８７倍に設定する。なお、電子ズーム倍率が１を超過した場合には拡大となり、１未満となる場合には縮小となる。つまり、目標倍率に対して実際の光学ズーム倍率が不足している、又は超過している場合、その光学ズーム倍率の不足分や超過分を電子ズームで調整している。

画像処理部４３は、倍率演算部５５にて求められた電子ズーム倍率で画像を拡大、又は縮小する。なお、画像を拡大、又は縮小する場合に用いられる画像のサイズは、以下のようになる。

図５に示すように、静止画像を取得するときには、画像ＰＩの全領域Ａ_０が用いられる。一方、動画像を取得するときには、以下の領域が用いられる。例えば電子ズーム倍率が１（倍）となる場合には、画像ＰＩ中の領域Ａ_１が切り出される。また、電子ズーム倍率が１倍を超える場合には、電子ズーム倍率が１倍のときに切り出される領域Ａ_１よりも狭い範囲の領域Ａ_２が切り出される。さらに、電子ズーム倍率が１倍未満とする場合には、電子ズーム倍率が１倍のときに切り出される領域Ａ_１よりも広い範囲の領域Ａ_３が切り出される。なお、本実施形態では、得られる画像から上述した領域を切り出し、切り出された領域に、求められた電子ズーム倍率にて拡大、又は縮小するが、これに限定される必要はなく、画像信号を出力させる撮像素子１６における範囲を電子ズーム倍率に合わせて制御することも可能である。

次に、動画撮影時の処理の流れについて図６のフローチャートに基づいて説明する。

ステップＳ１０１は、撮影モードが動画撮影モードであるか否かを判定する処理である。撮影モードが動画撮影モードであるか否かは、モード切替ダイヤル２２の位置によって判断することができる。なお、モード切替ダイヤル２２の回転位置は、付図示の位置検出センサによって検出できるので、マイクロコンピュータ４１は、モード切替ダイヤル２２の現在位置から、撮影モードが動画撮影モードであるか否かを判定する。なお、モード切替ダイヤル２２を用いずに、撮影モードの設定を行うことができるのであれば、その設定はマイクロコンピュータ４１に記憶されていることから、その設定に基づいて撮影モードが動画撮影モードで有るか否かを判定すればよい。なお、撮影モードが動画撮影モードであると判定された場合（ステップＳ１０１の判定がＹｅｓとなる場合）には、ステップＳ１０２に進む。一方、撮影モードが動画撮影モードではないと判定された場合（ステップＳ１０１の判定がＮｏとなる場合）には、処理が終了する。なお、フローチャート上では省略しているが、動画撮影モードではないと判定された場合は、撮影モードが静止画撮影モードである。なお、静止画撮影モードの際の処理の流れについては、ここでは省略する。

ステップＳ１０２は、ズーム端検知センサ３６からの入力が有るか否かを判定する処理である。ズーム端検知センサ３６は、広角側の端部又は望遠側の端部の何れか一方に位置するズームリング２５を検知するものである。つまり、このステップＳ１０２の処理を行うことによって、ズームリング２５の位置を特定することができる。ズームリング２５が広角側の端部又は望遠側の端部の何れか一方に位置する場合には、ズーム端検知センサ３６からの検知信号が出力されるから、ステップＳ１０２の判定はＹｅｓとなる。ステップＳ１０２の判定でＹｅｓとなる場合には、このステップＳ１０２の判定がＮｏとなるまで、つまり、ズームリング２５が広角側の端部又は望遠側の端部から離れるまで繰り返し行われる。

ステップＳ１０３は、パルス信号の入力が有るか否かを判定する処理である。ズームリング２５が回転操作されると、ズームリング２５のスリット部２６に設けられたスリット２６ａが所定間隔で検出される。このスリット２６ａの検出時に、ＰＩ３７，３８からパルス信号がそれぞれ出力され、マイクロコンピュータ４１に入力される。マイクロコンピュータ４１はパルス信号が入力された場合に、ステップＳ１０３の判定処理をＹｅｓとし、ステップＳ１０４に進む。一方、ズームリング２５が回転操作されない場合にはＰＩ３３７，３８からバルス信号が出力されないので、このステップＳ１０３の処理はＮｏとなる。

ステップＳ１０４は、バルス信号のカウントを行う処理である。マイクロコンピュータ４１には、ＰＩ３７，３８からそれぞれパルス信号が入力される。例えばズームリング２５がＡ方向に回転操作された場合には、ＰＩ３７、ＰＩ３８の順で同一のスリット２６ａに対するパルス信号が出力されるので、この場合は、マイクロコンピュータ４１はカウント値をアップカウント（＋１）する。一方、ズームリング２５がＢ方向に回転操作された場合には、ＰＩ３８、ＰＩ３７の順で同一のスリット２６ａに対するパルス信号が出力されるので、この場合は、マイクロコンピュータ４１はカウント値をダウンカウント（−１）する。

ステップＳ１０５は、パルス信号のカウント値の変化量が閾値以上となるか否かを判定する処理である。この閾値としては例えば５が挙げられる。なお、パルス信号のカウント値の変化量が閾値である６以上となる場合には、ステップＳ１０５の判定がＹｅｓとなり、ステップＳ１０６に進む。パルス信号のカウント値の変化量が閾値である６未満となる場合には、ステップＳ１０５の判定がＮｏとなりステップＳ１０３に戻る。

ステップＳ１０６は、対象となるカウント値に対する推定時間Ｔ’を算出する処理である。上述したようにマイクロコンピュータ４１は、不図示のタイマを備えており、パルス信号のカウント値と、そのカウント値となる経過時間Ｔとをそれぞれ対応付けて記憶している。図８（a）は、パルス信号のカウント値と、その経過時間Ｔとをまとめた図である。上述したように、カウント値「１」〜「５」と、そのそれぞれをカウントしたときの経過時間「Ｔ１」〜「Ｔ５」とは予め求められている。これら値を用いて、一次回帰により近似直線Ｓを求める。なお、ズームリング２５に設けられる各スリットはそれぞれ所定ピッチ角度で配置されていることから、この近似直線Ｓは、ズームリング２５を一定速度で回転させたときの回転速度を示す直線となる。この近似直線Ｓを求めることで、カウント値が６になるときの推定時間Ｔ’が求められる。

ステップＳ１０７は、算出された推定時間Ｔ’と実際の経過時間Ｔとを比較する処理である。ステップＳ１０６により、対象となるカウント値の推定時間Ｔ’が求められているので、求めた推定時間Ｔ’と実際にカウントされたときの経過時間Ｔとが比較される。

ステップＳ１０８は、電子ズーム機能を制御する処理である。このステップＳ１０８の処理の詳細については、後述する。これにより、ステップＳ１０８により動画撮影時のズーミングが一定速度で行われ、ズームリング２５を回転操作させたときの回転速度のばらつきを補正することができる。この回転速度のばらつきを補正することで、動画撮影の撮影倍率の変更動作がスムーズに行え、得られた動画像を再生したときの画像に違和感を与えずに済む。

ステップＳ１０９は、動画撮影を終了するか否かを判定する処理である。動画撮影を終了する場合には、このステップＳ１０９の判定がＹｅｓとなる。一方、引き続き動画撮影を行う場合であれば、ステップＳ１０２に戻る。なお、デジタルカメラ１０による動画撮影を終了する場合には、例えばシャッターボタン２１によって動画撮影を終了する旨の操作が実行されるので、その操作が実行されたか否かによって、ステップＳ１０９における判定を実行すればよい。

以下、ステップＳ１０８の処理手順の詳細について、図７のフローチャートに基づいて説明する。なお、以下では、光学ズームの倍率を高倍率の方向に動かす場合について説明するが、光学ズームの倍率を低倍率に動かす場合についても同一であるので、その場合の処理については省略する。ステップＳ２０１は、実際の経過時間Ｔと推定時間Ｔ’とのずれが所定範囲外となるか否かを判定する処理である。なお、ここで示す所定範囲とは、推定時間Ｔ’の誤差１０％の範囲が挙げられる。このステップＳ２０１の処理で、実際の経過時間Ｔと推定時間Ｔ’とのずれが所定範囲外となる場合には、ステップＳ２０１の処理がＹｅｓとなる。この場合、ステップＳ２０２に進む。一方、実際の経過時間Ｔと推定時間Ｔ’とのずれが所定範囲内となる場合には、ステップＳ２０１の処理がＮｏとなる。この場合、ステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２０２は、実際の経過時間Ｔが推定時間Ｔ’よりも大きいか否かを判定する処理である。つまり、このステップＳ２０２の処理は、対象となるカウント値がカウントされたときの経過時間Ｔが推定時間Ｔ’よりも早いか否かを判定するものである。例えば、図８（ａ）に示すように、カウント値「１」から「５」までを用いて得られる近似直線Ｓは点線で示される。例えば実際にカウント値「６」がカウントされる時の経過時間ＴをＴ６とする。上述した近似直線Ｓを用いると、カウント値「６」となる推定時間はＴ６’である。この場合、実際の経過時間Ｔ６は、推定時間Ｔ６’よりも遅いことから、このような場合には、ステップＳ２０２の処理はＹｅｓとなる。この場合、ステップＳ２０３に進む。

一方、図８（ｂ）に示すように、カウント値「２」から「６」までを用いて得られる近似直線Ｓは点線で示される。例えば、この近似直線Ｓを求めたときには、カウント値「７」となる場合に行われる。このカウント値「７」がカウントされた時の経過時間ＴをＴ７とする。上述した近似直線Ｓを用いると、カウント値「７」となる推定時間はＴ７’である。この場合、実際の経過時間Ｔ７は、推定時間Ｔ７’よりも早いことから、このような場合には、ステップＳ２０２の処理はＮｏとなる。この場合、ステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０３は、電子ズーム倍率の算出である。この処理はマイクロコンピュータ４１にて算出される。この場合、実際の経過時間Ｔが推定時間Ｔ’よりも長いことから、推定時間Ｔ’経過したときは、目的のカウント値になっていない。つまり光学ズーム倍率が不足している。この場合には、電子ズーム倍率を変更することによって、光学ズーム倍率の不足分を補う必要がある。パルス信号と次のパルス信号との間の変化する光学ズーム倍率が２^{（１／１０）}となる場合について示す。図８（ａ）に示すように、近似直線Ｓにおいては、推定時間Ｔ６’が経過したときに、カウント値は「６」となる。しかしながら、推定時間Ｔ６’経過したときの実際のカウント値は「５」である。また、実際には、経過時間Ｔ６でカウント値は「６」となる。このときの光学ズーム倍率は２^{（５／１０）}倍となる。一方、近似直線Ｓにおいては、経過時間Ｔ６にはカウント値「６．３」であることから、光学ズーム倍率は２^{（６．３／１０）}倍となる。つまり、この場合、光学ズーム倍率は不足している。光学ズーム倍率に対する目標倍率の割合が、電子ズーム倍率となる。すなわち、電子ズーム倍率は２^{（６．３／１０）}／２^{（６．３／１０）}（＝１．０２）倍となる。

ステップＳ２０４は、算出された倍率が拡大倍率の限界値未満となるかを判定する処理である。ステップＳ２０３において、光学ズーム倍率の不足分となる倍率は算出されることから、この算出された倍率が拡大倍率の限界値未満となるか否かを判定する。なお、算出された倍率が拡大倍率の限界値未満となる場合には、このステップＳ２０４の判定がＹｅｓとなり、ステップＳ２０５に進む。一方、算出された倍率が拡大倍率の限界値以上となる場合には、このステップＳ２０４の判定がＮｏとなり、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０５は、算出された倍率を用いて電子ズーム機能を制御する処理である。このステップＳ２０５の処理は、画像処理部４３により行われる。画像処理部４３は、取得される画像から領域Ａ_２を切り出す。画像処理部４３は、算出された倍率を電子ズーム倍率として、切り出した領域を拡大する。

ステップＳ２０４の判定でＮｏとなる場合には、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６は、拡大倍率の限界値を用いて電子ズーム機能を制御する処理である。なお、このステップＳ２０６の処理は、ステップＳ２０５の処理と同一であるが、使用する電子ズーム倍率が、算出された倍率ではなく、拡大倍率の限界値を用いるという点が相違する。

ステップＳ２０２の判定でＮｏとなる場合には、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７に進むときには、実際の経過時間Ｔが推定時間Ｔ’よりも短いことから、推定時間Ｔ’経過する前に、目的のカウント値になっている。つまり光学ズーム倍率が超過している。この場合には、電子ズーム機能によって、光学ズーム倍率の超過分を打ち消す必要がある。図８（ｂ）に示すように、カウント値「７」は、経過時間Ｔ７のときに到達している。この時の、光学ズーム倍率は、２^{（７／１０）}倍となる。一方、近似直線Ｓにおいては、経過時間Ｔ７時にはカウント値「６．６」であることから、光学ズーム倍率は２^{（６．６／１０）}倍となる。つまり、光学ズーム倍率が目標倍率よりも超過している。光学ズーム倍率に対する目標倍率の割合が電子ズーム倍率となる。すなわち、電子ズーム倍率は２^{（６．６／１０）}／２^{（７／１０）}（＝０．９７）倍となる。

ステップＳ２０８は、算出された倍率が縮小倍率の限界値以上となるかを判定する処理である。ステップＳ２０７において、光学ズーム倍率の超過分となる倍率は算出されることから、この算出された倍率が、縮小倍率の限界値以上となるか否かを判定する。なお、算出された倍率が縮小倍率の限界値未満となる場合には、このステップＳ２０８の判定がＹｅｓとなり、ステップＳ２０９に進む。一方、算出された倍率が縮小倍率の限界値以上となる場合には、このステップＳ２０８の判定がＮｏとなり、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２０９は、算出された倍率を用いて電子ズーム機能を制御する処理である。このステップＳ２０９の処理では、電子ズーム機能により画像を縮小することから、画像処理部４３は、取得される画像から領域Ａ_３を切り出す。画像処理部４３は、算出された倍率を電子ズーム倍率として、切り出した領域を縮小する。

ステップＳ２０４の判定でＮｏとなる場合には、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０は、縮小倍率の限界値を用いて電子ズーム機能を制御する処理である。なお、このステップＳ２１０の処理は、ステップＳ２１１の処理と同一であるが、使用する電子ズーム倍率が、拡大倍率の限界値ではなく、縮小倍率の限界値を用いるという点が相違する。

ところで、ステップＳ２０１の処理でＮｏとなる場合には、ステップＳ２１１に進む。ステップＳ２０１の処理でＮｏとなる場合には、ズームリング２５の回転速度が、近似直線Ｓで求められる速度に近いため、このような場合には、ズーミングのブレが少ない。つまり、ステップＳ２１１の処理では、電子ズーム倍率を１倍（等倍）とした電子ズーム制御が実行される。

本実施形態では、ＰＩ３７から出力されるパルス信号をカウントし、そのカウント値から、ズームリング２５の回転速度を近似直線Ｓとして求めているが、近似直線ではなく、近似曲線として求めることも可能である。また、パルス信号のカウント値からズームリングの回転速度を近似直線として求めているが、これに限定する必要はなく、予め光学ズーム倍率を検出可能な場合には、ズーム倍率と経過時間との履歴情報を記憶しておき、これを基に、回転速度を近似直線Ｓ、或いは近似曲線として求めることも可能である。

本実施形態では、動画撮影時にズームリング２５の回転時に得られるカウント値に基づいて光学ズーム倍率の不足分や超過分を算出し、算出された値を電子ズーム倍率と設定している。しかしながら、動画撮影においては所定のフレームレートで連続した静止画像を取得する処理を実行していることから、光学ズーム倍率の不足分や超過分の算出は、本実施形態と同様の処理としても良いが、静止画像の取得時のカウント値に基づいて行うことも可能である。つまり、ズームリング２５の回転時にはＰＩ３７，３８から出力されるパルス信号のカウントを行う。そして、各静止画像の取得時のパルスカウント部５２のカウント値を記憶しておき、該記憶されている各静止画像のカウント値とフレームレート情報とを参照し、ズームリング２５の回転速度の近似直線Ｓを求めればよい。この場合、次の静止画像を撮像するときのカウント値の目標値を求める。そして、静止画像を撮像するときに、カウント値の目標値から得られる目標倍率と、実際のカウント値から得られる光学ズーム倍率とから、光学ズーム倍率の不足分や超過分を算出し、その値を電子ズーム倍率として設定すればよい。

本実施形態では、ズームリング２５の回転量を検出しているが、この他に、光学ズーム倍率の変更時に変化するズームレンズ３０の移動量や撮像光学系２８における焦点距離の変化量を検出してもよいし、直接光学ズーム倍率の変化量を検出することも可能である。

本実施形態では、レンズユニット１２に設けられたＰＩ３１，３２からのパルス信号をカメラ本体１１に設けられたマイクロコンピュータ４１にてカウントしているが、これに限定する必要はなく、レンズユニット１２のコントローラ３５にてＰＩ３７，３８からのパルス信号をカウントし、カウント値をカメラ本体１１に設けられたマイクロコンピュータ４１に出力する形態であってもよい。

デジタルカメラの外観を示す図である。ズームリングに設けられるスリット部と、フォトインタラプタとの近傍を示す図である。デジタルカメラの電気的構成を示す図である。フォトインタラプタからのパルス信号と、カウント値との関係を示す図である。静止画像の取得時に用いる画像範囲と、動画撮影時に用いる画像範囲を示す図である。撮影時の光学ズーム倍率と電子ズーム倍率とを制御する処理の流れを示すフローチャートである。電子ズーム倍率を制御する処理の流れを示すフローチャートである。経過時間とカウント値との関係を示す図である。

符号の説明

１０…デジタルカメラ、１１…カメラ本体、１２…レンズユニット、２５…ズームリング、３７、３８…フォトインタラプタ（ＰＩ）、４１…マイクロコンピュータ、４２…撮像素子、４３…画像処理部、５２…パルスカウント部、５３…演算部、５４…倍率演算部

Claims

複数のレンズからなる撮像光学系を備え、該撮像光学系の焦点距離を変更することが可能なレンズユニットと、
前記撮像光学系の焦点距離を変更する際に操作され、該操作により前記複数のレンズの少なくとも一部を前記撮像光学系の光軸方向に沿って移動させる操作手段と、
前記操作手段又は前記撮像光学系の変化量を検出する検出手段と、
前記レンズユニットを介して取り込まれる被写体光から画像を取得する撮像素子と、
前記撮像素子により取得される画像の一部を所定倍率にて拡大又は縮小する画像拡縮手段と、
前記検出手段により検出される変化量から単位時間当たりの変化量を求めた後、該検出手段により検出される変化量と前記単位時間当たりの変化量とが等しくなるように前記画像拡縮手段における前記所定倍率を演算する演算手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記演算手段は、動画像を取得する動画撮影モードで前記操作手段が操作されたときに前記所定倍率を演算することを特徴とする撮像装置。
請求項１又は２に記載の撮像装置において、
前記操作手段は、所定のピッチ間隔で配置されたスリットを複数備えており、
前記検出手段は、前記スリットの数を検出することで前記操作手段の変化量を検出することを特徴とする撮像装置。
請求項３に記載の撮像装置において、
前記動画撮影モードにより取得される前記動画像は、単位時間当たりに連続して取得される複数の静止画像を用いることで生成されるとともに、
前記演算手段は、前記複数の静止画像をそれぞれ取得した時の前記スリットの数を用いて前記操作手段の変化量を求めた後、前記操作手段が実際に操作されたときの該操作手段の変化量と前記単位時間当たりの変化量とから前記所定倍率を求めることを特徴とする撮像装置。
請求項３に記載の撮像装置において、
前記演算手段は、前記検出手段による前記スリットの検出毎に前記操作手段の変化量を求めるとともに、前記操作手段が実際に操作されたときの該操作手段の変化量と前記単位時間当たりの変化量とから前記所定倍率を求めることを特徴とする撮像装置。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記演算手段は、前記操作手段が操作されてから所定時間経過したときに、前記単位時間当たりの変化量を求めることを特徴とする撮像装置。