JP2011166497A

JP2011166497A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2011166497A
Application number: JP2010027654A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kubota; 明広窪田; Akira Matsushita; 朗松下
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】ズーム操作の開始から終了までの間は、電子ズーム処理画像を表示することで、ズーム調整の速度を自由に設定可能な撮像装置を提供すること。
【解決手段】撮像装置１００は、光学系と撮像素子１２０とを有する撮像部１１５と、表示部１９０と、光学系の焦点距離を移動させて撮像素子１２０上に結像される像を拡大又は縮小する制御である光学ズーム制御を行う光学ズーム制御部１８０と、電子ズーム処理を行って電子ズーム処理画像を生成する電子ズーム処理部１３２とを含み、電子ズーム処理部１３２は、電子ズーム処理として、光学系によって得られた撮像画像を画像処理により拡大又は縮小する処理、又は光学系によって得られた撮像画像に対して光学的に拡大する領域をズーム枠として設定する処理を行い、表示部１９０はズーム操作の開始から終了までの間は電子ズーム処理画像を表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置等に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置において、光学レンズの焦点距離を連続的に変化させ、撮像素子上結像する像の大きさを変化させることで画像の拡大、縮小を行う光学的ズームがある。

従来、ズームの移動はレンズにあるズームリングを手動で動かしていたが、近年のデジタルカメラでは電動モータ方式が主流となっている。この電動モータを動かすためにシーソー式のズームレバーがカメラボディ上に設置されている（特許文献１）。また、撮影者と撮像装置の間の距離に応じてズーム操作を行うような、直感的な方法も提案されている（特許文献２）。

特開２００７−０２８２８３号公報特開２００３−１９５１４５号公報

ズームレバーによるズーム調整の速度は、光学ズーム用電動モータによって決定されており、多くの場合一定速度である。しかし、撮影者は構図を決める際に必ずしも機器のズーム速度に満足していない。例えば電源立上げ時に既に最大望遠位置にしたい場合もあるし、マクロ撮影時にはより低速なズーム速度を望んでいる場合がある。

本発明の幾つかの態様によれば、ズーム操作の開始を検出してから終了を検出するまでの間は、電子ズーム処理により得られた電子ズーム処理画像を表示可能な撮像装置を提供することができる。

また、本発明の幾つかの態様によれば、ズーム調整の速度を自由に設定可能であり、現存のズーム機能より撮影者が使いやすいズーム方式を提供することができる。

本発明の一態様では、被写体からの光学的信号を集光する光学系と、前記光学系からの前記光学的信号を電気信号に変換して撮像画像を生成する撮像素子とを有する撮像部と、表示部と、前記光学系の焦点距離を移動させて前記撮像素子上に結像される像を拡大又は縮小する制御である光学ズーム制御を行う光学ズーム制御部と、電子ズーム処理を行って、電子ズーム処理画像を生成する電子ズーム処理部と、を含み、前記電子ズーム処理部は、前記電子ズーム処理として、前記光学系によって得られた前記撮像画像を画像処理により拡大又は縮小する処理、又は前記光学系によって得られた前記撮像画像に対して光学的に拡大する領域をズーム枠として設定する処理を行い、前記表示部は、前記ズーム操作の開始を検出してから終了を検出するまでの間は、前記電子ズーム処理部により得られた前記電子ズーム処理画像を表示する撮像装置に関係する。

本発明の一態様では、撮像部と、表示部と、光学ズームと、電子ズームを備えた撮像装置であり、ズーム操作中は電子ズーム処理によって得られた電子ズーム処理画像を表示することができる。これにより、ズーム調整の速度を、光学ズーム用電動モータによらず、自由に設定することなどが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記電子ズーム処理部は、前記ズーム操作の開始が検出されたときの撮像画像に対して、前記電子ズーム処理を行ってもよい。

このようにすれば、電子ズーム処理はズーム開始時の撮像画像に対して行われるため、ズーム操作中に新規の撮像画像を取り込む必要がなくなり、処理の負担軽減を図ることができる。

また、本発明の一態様では、前記ズーム操作の終了を検出する検出部と、前記検出部が前記ズーム操作の終了を検出したときのズーム倍率である終了ズーム倍率を取得するズーム倍率取得部と、を含み、前記光学ズーム制御部は、前記検出部が前記ズーム操作の終了を検出した後に、前記終了ズーム倍率になるように前記光学ズーム制御を行い、前記表示部は、前記光学ズーム制御部による前記光学ズーム制御が終了した後に、前記電子ズーム処理画像から、前記光学ズーム制御が行われた前記撮像画像に、表示画像を切り替えて表示してもよい。

このようにすれば、ズーム操作終了後に、光学ズームを追随させ、追随終了後に撮像画像（光学ズーム制御が行われた撮像画像）を表示することが可能になる。このため、ズーム調整の速度を自由に設定することを可能にしつつ、ズーム終了後には高精細な撮像画像を表示することができる。

また、本発明の一態様では、前記ズーム操作の終了を検出する検出部と、前記検出部が前記ズーム操作の終了を検出したときのズーム倍率である終了ズーム倍率を取得するズーム倍率取得部と、を含み、前記光学ズーム制御部は、前記終了ズーム倍率が、前記光学ズーム制御部の上限倍率を超えていた場合には、前記上限倍率になるように前記光学ズーム制御を行い、前記電子ズーム処理部は、前記光学ズーム制御部による前記光学ズーム制御が終了した後に、前記終了ズーム倍率になるように、前記電子ズーム処理を行い、前記表示部は、前記電子ズーム処理が行われた前記電子ズーム処理画像を表示してもよい。

このようにすれば、ズーム倍率が光学ズームの上限倍率を超えた場合にも、適切に光学ズーム制御を行った上で、電子ズームを行うことが可能になり、高精細な画像を表示・記憶することができる。

また、本発明の一態様では、前記ズーム倍率取得部は、前記撮像素子の光軸方向での移動量に基づいて、前記ズーム倍率を取得してもよい。

このようにすれば、撮像装置を移動させることでズーム操作を行うという直感的なインターフェースを実現することが可能になる。

また、本発明の一態様では、ズーム操作中はオートフォーカス、自動露出及び自動白調整の少なくとも１つの処理をディスエーブルにする撮像制御部を含んでもよい。

このようにすれば、ズーム操作中にオートフォーカス、自動露出或いは自動白調整などの処理を行わなくてもよくなるため、撮像装置にかかる負荷を軽減するとともに、処理の高速化を図ることができる。

また、本発明の一態様では、撮像装置と前記被写体の間の距離を表す、被写体距離情報を取得する被写体距離情報取得部を含み、前記電子ズーム処理部は、前記被写体距離情報に基づいて、拡大及び縮小の倍率である拡縮率を設定してもよい。

このようにすれば、被写体と撮像装置との間の距離に応じて、拡縮率（ズーム調整の速度）を設定することが可能になる。

また、本発明の一態様では、フォーカス位置の情報であるフォーカス位置情報を取得するフォーカス位置情報取得部を含み、前記被写体距離情報取得部は、取得した前記フォーカス位置情報に基づいて、前記被写体距離情報を取得してもよい。

このようにすれば、フォーカス位置を利用して、被写体距離情報を取得することが可能になる。

また、本発明の一態様では、センサからのセンサ情報を取得するセンサ情報取得部を含み、前記被写体距離情報取得部は、取得した前記センサ情報に基づいて、前記被写体距離情報を取得してもよい。

このようにすれば、センサを用いることで、被写体距離情報を取得することが可能になる。

ズーム操作中及びズーム操作終了後の電子ズームと光学ズームの動作及び表示画像の変化の説明図。従来の撮像装置における電子ズームと光学ズームの関係の説明図。本実施形態の撮像装置の構成例。本実施形態の処理を説明するためのフローチャート。ズーム操作中及びズーム操作終了後の電子ズームと光学ズームの動作における不具合の説明図。ズーム操作中及びズーム操作終了後の電子ズームと光学ズームの動作及び表示画像の変化の他の説明図。ズーム操作中及びズーム操作終了後の電子ズームと光学ズームの動作及び表示画像の変化の他の説明図。本実施形態の撮像装置の他の構成例。撮影者と撮像装置の間の距離とズーム倍率の関係の説明図。モーションセンサ（加速度センサ）の例。本実施形態の処理を説明する他のフローチャート。本実施形態の撮像装置の他の構成例。本実施形態の処理を説明する他のフローチャート。

以下に説明するカメラは光学的な画像情報を電気信号に変換し、電子的に記録媒体に記録する装置であって、例えばデジタルカメラ、デジタルビデオカメラがこれに含まれる。

また、以下の説明においては、光学系によって決定され撮像素子で生成される画像を撮像画像と呼び、撮像画像を元に電子ズーム処理によって得られた画像を電子ズーム処理画像と呼ぶことにする。そして、撮像装置の表示部に表示される画像を表示画像とする。

１．第１の実施形態
まず、本実施形態の概要について説明する。従来のズーム調整の速度は、光学ズーム用電動モータによって決められてしまい、多くの場合一定速度であった。しかし、撮影者にとってズーム調整速度が一定であることは、必ずしも好ましいこととは言えない。

例えば、かなり遠くにある被写体（撮像画像上、かなり小さい被写体）を撮像しようとしているときは、撮影者は最大望遠に近いズーム倍率に設定したいと考えるはずである。そのときは、通常の一定速度でズームが動くのではなく、高速で（つまり短時間で高倍率になるように）ズームを調整できることが望ましい。

また、非常に近い被写体を撮影するマクロ撮影の場合には、わずかにズーム倍率を変更しただけでも、撮像画像上の被写体のサイズや位置は、大きく変化してしまう。そのためマクロ撮影においては、低速で（つまり精密な調整が可能になるように）ズームを調整できることが望ましい。

本実施形態は、ズーム操作を行っている間は、電子ズーム処理を行い、ＬＣＤ等の表示部には電子ズーム処理画像を表示し、光学ズーム制御は行わない。そしてズーム操作が終了した後に、光学ズームのズーム倍率を、電子ズームのズーム倍率に追随させるような光学ズーム制御を行う点に特徴がある。

具体的なイメージを図１に示す。ここでは人を被写体として撮影を行う場合を考える。なお、横軸ｔは時間を表す。

まずズーム操作が開始された時点では、撮像画像Ｂ１と電子ズーム処理画像Ａ１は同じものである（電子ズームの初期値は１倍であるとする）。ズーム操作が行われている間は、光学ズーム制御は行われず、電子ズーム処理が行われる。この間、表示部に表示される表示画像は電子ズーム処理画像である。

そして、ズーム操作が終了すると、光学ズームが電子ズームに追随を開始する。このとき表示されているのは電子ズーム処理が行われた電子ズーム処理画像Ａ２であり、撮像画像Ｂ２は、ズームは行われておらず、Ｂ１と同じものである。

光学ズームの追随が終了すると、表示画像が電子ズーム処理画像Ａ３（Ａ２と同じもの）から撮像画像Ｂ３に切り替えられる。以降、ズーム操作が行われるまでは撮像画像が表示画像となる。

なお、従来の一般的な撮像装置（デジタルカメラ）では、電子ズームと光学ズームの切り分けは図２に示すようなものである。図２のインジケータはズーム倍率を表すものであり、ある一定の倍率までは光学ズームを行い、それ以上の倍率では電子ズームを用いる。つまり、電子ズームと光学ズームの切り分けはズーム倍率によって決定されるものであり、本実施形態のようにズーム操作中とそれ以外で使い分けるようなことはなかった。

本実施形態の手法を用いることで、ズーム操作中にＬＣＤ等に表示される画像は電子ズーム処理画像となるため、光学ズーム用電動モータに依存することなく、ズーム調整の速度を自由に設定することが可能になる。第１の実施形態では、ズームレバーを用いてズーム操作を行う例を説明し、第２の実施形態では、直感的な動作によりズーム操作を行う例を説明する。また、第３の実施形態では、被写体との距離に応じて拡縮率を変化させる例について説明する。

以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図６を用いて説明する。

図３は、本実施形態に係る撮像装置１００の概略的構成を説明するブロック図である。撮像装置１００は、撮像部１１５と、画像処理部１３０と、Ｉ／Ｆ部１４０と、記憶部１５０と、処理部１６０と、レンズ駆動モータ（ＡＦモータ、ズームモータ）１７０と、光学ズーム制御部１８０と、表示部１９０と、ズームレバー２０２とを備えている。なお、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

撮像部１１５は、撮影レンズ１１０（光学系）と、撮像素子１２０とを備えている。撮影レンズ１１０は、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳイメージセンサで構成される撮像素子１２０の撮像面上に被写体像を形成する焦点距離可変のズームレンズである。本明細書中では、撮像素子１２０は内部にＣＤＳ、Ａ／Ｄ変換等の処理ブロックを有してデジタルの画像信号を出力可能なＣＭＯＳイメージセンサであるものとして説明をする。

撮影レンズ１１０は不図示の３つのレンズと絞り機構を含み、ズームレンズと、フォーカスレンズを備えている。撮影レンズ１１０はレンズ鏡筒に収納されている。

撮像素子１２０から出力されるデジタルの画像信号は、記憶部１５０に一時的に保管される。記憶部１５０は、画像処理部１３０が画像処理を行う際のバッファメモリとしても用いられるので、書き込み・読み出しの速度が速いことが望ましく、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等で構成することが可能である。記憶部１５０へは、システムバスを介して撮像素子１２０、画像処理部１３０、Ｉ／Ｆ部１４０、処理部１６０、がアクセス可能に構成される。記憶部１５０は、上述した構成要素からのメモリアクセス要求を調停する機能を有する。

画像処理部１３０は、特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）等で構成することが可能である。この画像処理部１３０は、撮像素子１２０から出力されて記憶部１５０に一時的に保管されたデジタルの画像信号に同時化（デモザイク処理）、ホワイトバランス調整、階調・レベル補正、アンシャープマスク、シェーディング補正等の処理をしてデジタルの画像データを生成する。

画像処理部１３０は、電子ズーム処理部１３２と、前処理部１３４と、画像圧縮部１３６とを備えている。なお、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

電子ズーム処理部１３２は画像信号の画素数を変換するための信号処理を行う。画素間の補完、間引きを行うことで電子的に画像の拡大、縮小を行い、これにより電子ズーム機能を実現する。

前処理部１３４は、撮像素子１２０からのデジタル画像信号を受け、ホワイトバランス補正、ガンマ補正、キズ補正等の前処理を行う。

画像圧縮部１３６はＪＰＥＧによる画像圧縮を行う。画像圧縮の方法はＪＰＥＧに限られない。画像圧縮部１３６により圧縮された画像は記憶部１５０に格納される。または、Ｉ／Ｆ部１４０を介して不図示の記憶媒体に記録されてもよい。この記憶媒体としては様々なものを用いることが可能である。一例として、記憶媒体はフラッシュメモリで、撮像装置１００に内蔵されるものであってもよいし、撮像装置１００に対して着脱可能に構成されるものであってもよい。

処理部１６０は、撮像装置１００を動作させるための種々の処理を行う。特に、ズームレバー２０２からの情報を受信し、ズーム（光学ズーム及び電子ズームを含む）に関する処理を行う。

処理部１６０は、検出部１６２と、ズーム倍率取得部１６４とを備えている。なお、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

検出部１６２は、ズーム操作の終了を検出する。本実施形態においては、ズーム操作の終了が表示部１９０に表示する画像の切り替えのトリガーとして用いられる。

ズーム倍率取得部１６４は、検出部１６２がズーム操作の終了を検出した際のズーム倍率である終了ズーム倍率を取得する。取得した終了ズーム倍率の情報は光学ズーム制御部１８０に送信される。

レンズ駆動モータ１７０は、ＡＦモータやズームモータから構成される。ズームモータは、光学ズーム制御部１８０からの制御情報を受信し、適切なズーム倍率になるように撮影レンズ１１０の位置を調整する。また、ＡＦモータは画角調整の終了後に、被写体に対して自動的にフォーカスをあわせるＡＦ（オートフォーカス）を実行する。具体的にはズームモータと同様に撮影レンズ１１０の位置を調整する。

光学ズーム制御部１８０は、ズーム倍率取得部１６４からの終了ズーム倍率の情報を受信し、光学ズームの倍率を終了ズーム倍率に一致させるような制御信号を生成する。生成した制御信号は、レンズ駆動モータ１７０に送信される。

表示部１９０は、不図示の液晶表示素子上での画像表示を制御する。

ズームレバー２０２は、撮像装置１００の表面に設置され、撮影者により操作される。レバーの操作によりズーム倍率が設定され、設定されたズーム倍率は、処理部１６０を経て、電子ズーム処理部１３２や、光学ズーム制御部１８０に送信される。

次に、撮像装置１００のズーム動作を説明する。

撮像装置１００はズーム機能として光学ズームと電子ズームとを有する。光学ズームは、撮影レンズ１１０を光軸方向に移動することで撮像素子１２０上に結像される像の大きさを拡大、縮小することで実現される。電子ズームは、撮像素子１２０で得られた画像に対し、電子ズーム処理部１３２により画素の補完、間引き等の画像処理を行って画像の大きさを拡大、縮小することで実現される。本実施形態では電子ズームは表示部１９０での表示に使用される。

本実施形態の処理の詳細について図４を用いて説明する。

この処理が開始されると、電源が立ち上がり、レンズはズームの初期値に設定される（Ｓ３０１）。ズームの初期値は、本実施形態では最大広角としたが、ユーザが設定したズーム値でも良い。

次に撮像素子１２０等が動作し、ＬＣＤ（表示部）に撮像素子で取込んだ画像が表示される（Ｓ３０２）。ズームレバーが操作されたかどうかを判定し（Ｓ３０３）、操作された場合はズーム処理（Ｓ３０４〜Ｓ３１０）に移行し、操作されなかった場合は撮影処理（Ｓ３１１〜Ｓ３１３）に移行する。

まずズーム処理について説明する。Ｓ３０３でズームレバー２０２が操作された場合は、新規画像の取り込みが中止され（Ｓ３０４）、ＡＥ、ＡＦ、ＡＷＢ等の動作がディスエーブルになる（Ｓ３０５）。

そして、ズーム倍率取得部１６４は、ズームレバー２０２の操作に基づいて、ズーム倍率を取得し、取得したズーム倍率を電子ズーム処理部１３２に送信する。電子ズーム処理部１３２は、電子ズームのズーム倍率を、取得したズーム倍率になるように電子ズーム処理を行う（Ｓ３０６）。表示部１９０は、電子ズーム処理が行われた電子ズーム処理画像を表示する（Ｓ３０７）。ズーム倍率取得部１６４は終了ズーム倍率（この時点ではズーム操作が終了したかどうかはわからないが、便宜上、名称は終了ズーム倍率とする）を記憶する（Ｓ３０８）。

次に、ズームレバー２０２の操作が終了したかどうかの判定を行い（Ｓ３０９）、終了していない場合は、Ｓ３０６に戻り、再度、電子ズーム処理、表示、ズーム位置の記憶（ズーム位置の上書き）を行う。

終了した場合には、光学ズーム制御部１８０は、光学ズームのズーム倍率が、記憶しておいた終了ズーム倍率になるように、光学ズーム制御を行う（Ｓ３１０）。そしてＳ３０２に戻り、光学ズーム制御が行われた光学系を用いて、再度画像の取り込みと表示を行う。

次に、Ｓ３０３において、ズームレバーが操作されなかった場合の撮影処理について説明する。この場合、まず、シャッターが操作されたかどうかの判定を行い（Ｓ３１１）、操作された場合は画像を記憶する（Ｓ３１２）。

そして、Ｓ３１２で画像を記憶した後、もしくはＳ３１１でシャッターが操作されなかった場合は、Ｓ３１３に移行し、電源がオフにされたかどうかの判定を行う。電源がオフにされた場合は、処理を終了し、操作されなかった場合は、再度Ｓ３０２に戻る。

このようにすることで、ズーム操作が行われている間は電子ズーム処理画像を表示し、ズーム操作の終了後、光学ズームを追随させる撮像装置を実現することが可能になる。

図４に関して、図１を用いてさらに詳細に説明する。

図４には大きく分けて２つのループがある。すなわち、ズーム操作ループであるＳ３０２〜Ｓ３１０及び撮影処理ループであるＳ３０２〜Ｓ３０３＋Ｓ３１１〜Ｓ３１３である。このうち撮影処理ループについては従来の撮像装置と同様であり、本実施形態の特徴はズーム操作ループにある。

ズーム操作ループについてはＳ３０４を起点とすると、図１と対応づけることができる。ズーム操作が行われると、まず新規画像の取り込みが中止される（Ｓ３０４）。これは図１で考えると、撮像画像Ｂ１がズーム操作中の処理の基本となることを意味する。

そしてズーム操作ループ内の小ループＳ３０６〜Ｓ３０９がズーム操作中の処理になる。Ｓ３０９においてＮｏと判定される場合、つまりズーム操作が継続中の場合には、小ループを回り続ける。この間の処理が図１におけるＡ１からＡ２へのズーム処理に対応する。具体的には、電子ズーム処理（図１においては拡大処理）を行い、電子ズーム処理を行った電子ズーム処理画像をＬＣＤに表示し、ズーム位置を記憶する。このうち、ズーム位置の記憶についてはバックグラウンドで動作し（ユーザに通知されない）、ユーザからはズーム操作中は、操作に応じたズーム倍率の画像が随時ＬＣＤに表示されるように見える。

そしてズーム操作が終了すると、小ループを抜けてＳ３１０に移行する。これは図１においてはＢ２からＢ３へのズームに対応する。これは、小ループ内で記憶しておいたズーム位置に対応するように、光学ズーム制御を行うということである。つまり、Ａ３（Ａ２と同じもの）と同一のズーム倍率になるように、光学ズーム制御で撮像画像Ｂ３を生成する。

その後、Ｓ３０２に戻り新規画像が取り込まれる。これはＢ３が新規に取り込まれることを意味する。そしてＡ３からＢ３へ表示が切り替えられる。

以上の説明において、ズーム操作が行われている間は電子ズーム処理画像を表示し、ズーム操作終了後は光学ズームに切り替えるとしたが、必ずしも光学ズームに切り替えることには限定されない。

現在の撮像装置の多くは、光学ズームと電子ズームの両方を備えており、図２に示したように、光学ズームの上限倍率までは光学ズームを行い、それ以上のズームは電子ズームで実現するようになっている。例えば、光学ズームの上限倍率が６倍である場合には、６倍までのズームは光学ズームにより実現し、それ以上のズームは電子ズームを用いる。

そのため、ズーム操作が行われている間にズーム倍率が光学ズームの上限倍率以上に設定されてしまうことも考えられる。例えば、光学ズームの上限倍率が６倍であるのに、１０倍のズームが設定されるようなケースである。

このような場合の問題点について図５を用いて説明する。ここでは光学ズームの上限倍率がｋ１倍であり、ズーム操作によりｋ２倍（ｋ２＞ｋ１）のズーム倍率が設定されたケースを考える。

まず、ズーム操作が開始されると、撮像画像Ｆ１を元に、電子ズーム処理が行われる（Ｅ１）。そしてｋ１倍のズーム処理がされ（Ｅ２）、その後もズーム処理が続けられ、ｋ２倍になったところでズーム操作が終了する（Ｅ３）。この間表示されているのは電子ズーム処理画像（Ｅ１→Ｅ２→Ｅ３）である。

ズーム操作終了後、光学ズームはＦ２（Ｆ１と同じもの）から光学ズーム制御を開始する。しかし、光学ズームの上限倍率はｋ１倍であるため、Ｆ３までしかズームを行うことができず、Ｆ４まで追随することは不可能である。

よって、図５に示したように電子ズーム処理画像Ｅ３を表示し続けることになるが、Ｅ３はＦ１を元に電子ズーム処理によって拡大した画像であるため、画質が非常に荒く、表示や撮影には必ずしも適していない。しかし撮像画像Ｆ３を表示したのでは、撮影者により指定されたズーム倍率と違うズーム倍率の画像を表示することになり、好ましくない。

このような課題に対処するために、以下のような処理を行う。具体的には、ズーム操作により１０倍のズーム倍率が設定されたら、ズーム操作の終了後、光学ズームが上限倍率である６倍に設定される。そして６倍光学ズームの画像を用いて電子ズームを行い、１０倍ズームの電子ズーム処理画像を生成し、表示部１９０には電子ズーム処理画像を表示する。

具体的なイメージを図６に示す。図１、図５と同様に、人を被写体とした場合であり、横軸ｔは時間を表す。

まず、ズーム動作が開始されると電子ズームが行われ電子ズーム処理画像Ｃ１が表示画像となる。そしてズームが継続され、光学ズームの上限倍率であるｋ１倍を超えて（Ｃ２）、ｋ２倍でズーム操作が終了したとする。このとき表示されるのはｋ２倍の電子ズーム処理が行われた電子ズーム処理画像Ｃ３である。

その後、図１と同様に、光学ズームが追随を開始するが（Ｄ２）、光学ズームは上限倍率ｋ１でしかズームできないため、撮像画像はＤ３が限界となる。なお、このとき表示されているのは、電子ズーム処理画像Ｃ４（Ｃ３と同じもの）である。

次に、撮像画像Ｄ３を元に、電子ズームを開始する（Ｃ６）。そしてＣ７がＣ５（Ｃ４と同じもの）と同じ倍率ｋ２になったところで電子ズーム処理を終了し、表示画像をＣ５からＣ７に切り替える。

ここで、図６においてはＣ５とＣ７は同じものになっているが、実際には、Ｃ５はＤ１を拡大したものであり、Ｃ７はＤ３を拡大したものである。そのため、Ｃ７はＣ５に比べて画質がよく、表示及び撮影に適した画像となっている。表示画像はＣ１→Ｃ２→Ｃ３→Ｃ４→Ｃ５→Ｃ７となる。

また、図４のＳ３０４、Ｓ３０５において、新規画像の取り込みを中止して、ＡＥ，ＡＦ，ＡＷＢをディスエーブルとしたが、本実施形態の処理はこれに限定されるものではない。ズームレバー２０２の操作後も、画像を取り込み、ＡＥ等の処理を行ってもよい。このようにすることで、ズーム操作中に撮像装置を大きく動かし、撮像される被写体が変化したとしても、変化に追随することが可能になる。

ただし、ズームレバー２０２の操作中に撮像装置を大きく動かすことがないと仮定できる状況であれば、Ｓ３０４、Ｓ３０５に示したように、一部の処理を停止することで処理速度の高速化を図ることが可能になる。

また、以上の説明では、撮像画像に対して画像処理により拡大縮小する処理を、電子ズーム処理部１３２による電子ズーム処理としていたが、それに限定されるものではない。光学的に拡大する領域をズーム枠として表示する処理も電子ズーム処理に含まれる。

具体的なイメージを図７に示す。図１等と同様に、人を被写体とした場合であり、横軸ｔは時間を表す。

まず、ズーム動作が開始されると電子ズーム処理が行われ電子ズーム処理画像Ｇ１が表示画像となる。Ｇ１は光学系が最大画角であるときに得られた撮像画像Ｈ１と同じものである。そしてズームが継続されると、電子ズーム処理画像の倍率は変化させず、拡大する領域を表すズーム枠がオーバーラップ表示される。Ｇ１においては、ズーム枠は電子ズーム処理画像の大きさと同じであり、ズーム操作とともにズーム枠は縮小していき、ズーム操作終了時であるＧ２においては、拡大したい領域と同じ大きさになる。

ズーム操作終了後に、Ｇ２で表示したズーム枠の画角と一致するように光学ズーム制御を行う。光学ズーム制御による追随が終了するまでは、電子ズーム処理画像が表示され続ける（Ｇ２→Ｇ３、Ｇ２とＧ３は同じもの）。そして、光学ズーム制御による追随が終了すると、表示画像が電子ズーム処理画像から撮像画像に切り替えられる（Ｇ３→Ｈ３）。

以上の処理の詳細については図４と同様である。ただしＳ３０６における電子ズーム処理が、画像処理による拡大又は縮小ではなく、光学的に拡大する領域をズーム枠として表示する処理になる点が異なる。

以上の本実施形態では、撮像装置１００は、撮像部１１５と、表示部１９０と、光学ズーム制御部１８０と、電子ズーム処理部１３２とを含む。そして、表示部１９０は、ズーム操作の開始を検出してから終了を検出するまでの間は、電子ズーム処理画像を表示する。

ここで、電子ズーム処理画像とは撮像画像に対して電子ズーム処理が行われた画像のことであり、電子ズーム処理とは、画像処理による拡大又は縮小を行う処理の他、光学的に拡大する領域をズーム枠としてオーバーラップ表示する処理も含まれる。

これにより、光学系１１０と撮像素子１２０を含み撮像画像を生成する撮像部１１５と、光学系１１０を制御する光学ズーム制御部１８０と、撮像画像を元に電子ズーム処理画像を生成する電子ズーム処理部と、撮像画像及び電子ズーム処理画像の少なくとも一方を表示する表示部１９０と、を含む撮像装置を実現することができる。そして表示部１９０は、ズーム操作が行われている間は、電子ズーム処理画像を表示する。そのため、ズーム調整の速度が光学ズーム用電動モータに依存せず、自由な速度を設定可能な撮像装置を実現可能となる。

また、電子ズーム処理部１３２は、ズーム操作の開始が検出されたときの撮像画像に対して、電子ズーム処理を行ってもよい。また、ズーム操作中はＡＦ、ＡＥ、ＡＷＢの少なくとも１つの処理をディスエーブルにしてもよい。

これにより、ズーム操作中は、新規に撮像画像を取得することがなくなる。また、新規画像を取得しないため、ＡＦ，ＡＥ，ＡＷＢの各処理を実行する必要もなくなる。よって、ズーム操作中、これらの処理を行わなくてもよいため、処理を削減でき、撮像装置にかかる負荷を軽減し、動作の高速化を図ることが可能になる。

また、撮像装置１００は、検出部１６２と、終了ズーム倍率を取得するズーム倍率取得部１６４とを含む。そして、光学ズーム制御部１８０は、ズーム操作の終了を検出部が検出した後に、光学ズームのズーム倍率が終了ズーム倍率になるように光学ズーム制御を行う。さらに光学ズーム制御の終了後に、表示部１９０は、表示画像を電子ズーム処理画像から撮像画像に切り替えてもよい。

これにより、図１に示すような動作を行う撮像装置を実現することができる。つまり、ズーム操作中は電子ズーム処理画像を表示し、ズーム操作終了後に光学ズームを追随させ、追随終了後に表示画像を電子ズーム処理画像から撮像画像に切り替える処理を行う。よって、ズーム操作においては、ズーム調整の速度を自由に設定することができるとともに、ズーム操作終了後には、電子ズーム処理画像に比べて高精細な画像である、撮像画像（光学ズーム制御がされた撮像画像）を表示することが可能になる。

また、撮像装置１００は、検出部１６２と、終了ズーム倍率を取得するズーム倍率取得部１６４とを含む。そして、光学ズーム制御部１８０は、終了ズーム倍率が光学ズームの上限倍率を超えていた場合には、上限倍率になるように光学ズーム制御を行う。そして、光学ズーム制御の終了後、電子ズーム制御部１３２は、終了ズーム倍率になるように電子ズーム処理を行い、表示部１９０は、電子ズーム処理画像を表示してもよい。

ここで、上限倍率とは、光学ズーム制御が対応している最大倍率（最も望遠の状態の倍率）を表す。

これにより、図６に示すような動作を行う撮像装置を実現することができる。つまり、ズーム操作終了後、光学ズーム制御部１８０は、可能な限り（上限倍率まで）光学ズームを行う。そして電子ズーム処理部１３２は、上限倍率まで拡大された撮像画像を元に電子ズーム処理を行い、終了ズーム倍率になるような電子ズーム処理画像を取得する。さらに表示部１９０は、電子ズーム処理画像を表示する。よって、終了ズーム倍率が光学ズームの上限倍率を超えていたとしても、適切に光学ズーム制御を行った上で、光学ズーム制御を行った撮像画像を元に電子ズーム処理画像を作成・表示することが可能になる。図５のようにＥ３（撮像画像Ｆ１を元にした電子ズーム処理画像）を表示し続けるケースに比べて、高精細な電子ズーム処理画像を表示・記憶することが可能となる。

２．第２の実施形態
次に第２の実施例について図８〜図１１を用いて説明する。

図８は本実施形態に係る撮像装置１００の概略的構成を説明するブロック図である。撮像装置１００は、撮像部１１５と、画像処理部１３０と、Ｉ／Ｆ部１４０と、記憶部１５０と、処理部１６０と、レンズ駆動モータ（ＡＦモータ、ズームモータ）１７０と、光学ズーム制御部１８０と、表示部１９０と、モーションセンサ２００とを備えている。なお、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

第２の実施例では撮像装置のズーム操作をボタンやレバーではなく、撮影者から撮像装置までの距離によって操作する。具体的には図９に示すように、撮影者から撮像装置までの距離が短いときはＷｉｄｅ（ズーム倍率が低い）に設定し、距離が長い場合にはＴｅｌｅ（ズーム倍率が高い）に設定する。

撮像装置１００の構成は図３に示したとおりであり、ズーム量を特定するために、ズームレバー２０２の代わりにモーションセンサ２００が用いられている点以外は、第１の実施形態と同様である。そのため重複する部分については詳細な説明は省略する。

モーションセンサ２００は、撮影者と撮像装置の間の距離を取得する。

図１０はモーションセンサの一例である加速度センサの平面図である。この加速度センサは、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の加速度を検出し、その検出した加速度に対応した電圧信号を出力するもので、ピエゾ抵抗ＲＸ１〜ＲＸ４、ＲＹ１〜ＲＹ４、ＲＺ１〜ＲＺ４を有している。尚、これらのピエゾ抵抗ＲＸ１〜ＲＸ４、ＲＹ１〜ＲＹ４、ＲＺ１〜ＲＺ４は、それぞれブリッジに構成されている。

ここで、Ｘ軸方向からのみ加速度センサに加速度が加わった場合には、全てのピエゾ抵抗ＲＸ１〜ＲＸ４、ＲＹ１〜ＲＹ４、ＲＺ１〜ＲＺ４は引張応力を受け、ピエゾ抵抗ＲＸ１、ＲＸ３の抵抗値が減少し、他のピエゾ抵抗の抵抗値は増加する。これにより、Ｘ軸方向の加速度を検出するブリッジからのみ出力が得られ、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の加速度を検出するブリッジの出力は０となる。

同様に、Ｙ軸方向又はＺ軸方向からのみ加速度が加わった場合には、Ｙ軸方向又はＺ軸方向の加速度を検出するブリッジの出力のみ得られ、他の２つのブリッジの出力は０となる。従って、この加速度センサ（２００）は、３軸方向の加速度をそれぞれ独立して検出することができる。

加速度センサでは絶対距離を測定することはできない。そのため、基準位置を設定しておき（例えば撮影者に近い位置でリセットボタンを押す等の操作により実現できる）、設定した基準位置からの移動距離を求めることになる。その際、センサから得られる情報は加速度であるため、センサ情報を２回積分することで移動距離が求められる。

なお、測距手段は、加速度センサに限定されるものではない。特許文献２では赤外線アクティブセンサを例に挙げているし、その他に無線タグ等を使用してもよい。

アクティブセンサを用いれば、撮影者から撮像装置までの絶対的な距離を求めることが可能になるため、加速度センサよりも容易に距離を測定することができると考えられる。

次に、本実施形態の処理の詳細について図１１を用いて説明する。

Ｓ４０３及びＳ４０９の処理（ズーム操作に対応する処理）以外は第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

Ｓ４０３はズーム操作が行われたかどうかの判定ステップであり、本実施形態においては、撮像装置が撮像素子の光軸方向へ移動したかどうかで判定を行う。移動があれば、撮影者と撮像装置の間の距離が変化するため、ズーム操作が行われたと判定し、ズーム処理（Ｓ４０４〜Ｓ４１０）に移行する。また、移動がなければ撮影処理（Ｓ４１１〜Ｓ４１３）へ移行する。

ズーム処理におけるＳ４０９はズーム操作が終了したかどうかの判定ステップであり、Ｓ４０３同様、光軸方向への移動で判定する。

なお、光学ズームの上限倍率を超えるズーム倍率が設定された場合、光学ズームを上限倍率に設定した上で、電子ズーム処理画像を表示部１９０に表示する点は、第１の実施形態と同様である。

以上の本実施形態では、ズーム倍率取得部１６４は、撮像素子の光軸方向での移動量に基づいて、ズーム倍率を取得する。

これにより、撮像装置を撮像素子の光軸方向に移動させるという、直感的な方法でズーム操作を行う撮像装置を実現することができる。よって光軸方向への急な移動があった（移動速度が大きく、従ってズーム速度がズームレバーでの操作に比べて非常に速い）場合が想定されるため、本実施形態のズーム調整の速度を自由に設定できる方法を効果的に利用することが可能である。

３．第３の実施形態

次に第３の実施形態について図１２〜図１３を用いて説明する。

本実施形態は、撮像装置と被写体との間の距離を表す被写体距離情報を取得して、被写体距離情報に基づいてズーム調整の速度を設定する点に特徴がある。

図１２は本実施形態に係る撮像装置１００の概略的構成を説明するブロック図である。撮像装置１００は、撮像部１１５と、画像処理部１３０と、Ｉ／Ｆ部１４０と、記憶部１５０と、処理部１６０と、レンズ駆動モータ（ＡＦモータ、ズームモータ）１７０と、光学ズーム制御部１８０と、表示部１９０と、ズームレバー２０２とを備えている。なお、これらの一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。処理部１６０以外の構成は第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

処理部１６０は、検出部１６２と、ズーム倍率取得部１６４と、距離情報取得部１６６とを含む。検出部１６２とズーム倍率取得部１６４については第１の実施形態と同様である。

距離情報取得部１６６は、撮像装置と被写体との間の距離を表す被写体距離情報を取得する。距離情報取得部１６６は、フォーカス位置情報取得部１６７と、センサ情報取得部１６８とを備えている。

フォーカス位置情報取得部１６７は、撮像画像におけるフォーカス位置の情報から、被写体距離情報を求める。具体的には、ＡＦの機能が用いられ、例えば山登り法等のアルゴリズムにより実現することができる。

センサ情報取得部１６８は、センサからの情報を取得し、取得したセンサ情報に基づいて被写体距離情報を求める。センサは具体的には測距センサであればよく、赤外線アクティブセンサ等が考えられる。

次に被写体距離情報と拡縮率（ズーム調整の速度）の関係について説明する。ここでは撮影モードとして、マクロモード・望遠モード・通常モードの３つのモードを設定する。

被写体距離情報をＬとしたときに、Ｌが下式（１）を満たす場合はマクロモードと判定する。

Ｌ≦Ｔｈ_Ｍ・・・・・（１）

ここでＴｈ_Ｍはあらかじめ設定された閾値である。Ｔｈ_Ｍはユーザにより設定されてもよいし、撮像装置により初期値が決まっていてもよい。

マクロモードでは、ズーム倍率のわずかな変化が、撮像画像上の被写体のサイズ等に大きく影響する。そのため、精密なズームを実現するために、拡縮率は小さく設定する。

また、Ｌが下式（２）を満たす場合は望遠モードと判定する。

Ｌ≧Ｔｈ_Ｔ・・・・・（２）

Ｔｈ_Ｔの設定についてもＴｈ_Ｍと同様である。望遠モードでは、かなり遠くにある被写体を撮影しようとしているため、高速でズームする方が撮影者にとって使いやすいと考えられる。そのため、拡縮率は大きく設定する。

また、Ｌが下式（３）を満たす場合は通常モードと判定する。

Ｔｈ_Ｍ＜Ｌ＜Ｔｈ_Ｔ・・・・・（３）

通常モードは、マクロモードでも望遠モードでもないモードであり、通常の拡縮率（例えば光学ズーム用電動モータの速度で決められる拡縮率と同一の拡縮率）でズームが行われる。

次に、本実施形態の処理の詳細について図１３を用いて説明する。

Ｓ５０１〜Ｓ５１３については、第１の実施形態と全く同様であるため、詳細な説明は省略する。本実施形態の特徴は、ズーム処理におけるＳ５１５〜Ｓ５１９のモード設定処理にある。

まず、Ｓ５１５で被写体距離情報により表される距離が閾値よりも小さいかどうかの判定を行い、小さい場合はマクロモードであると判断し、拡縮率を小さく設定する（Ｓ５１９）。小さくなかった場合は、被写体距離情報により表される距離が別の閾値よりも大きいかどうかの判定を行い、大きい場合は望遠モードであると判断し、拡縮率を大きく設定する（Ｓ５１８）。大きくなかった場合は、通常モードであると判断し、拡縮率は通常の値に設定する（Ｓ５１７）。

以上の本実施形態では、撮像装置１００は、被写体距離情報を取得する被写体距離情報取得部１６６を含む。そして、電子ズーム処理部１３２は、取得した被写体距離情報に基づいて、拡縮率を設定する。

ここで、被写体距離情報とは、撮像装置１００と被写体との間の距離のことであり、拡縮率とは、拡大・縮小の倍率（つまりズーム調整の速度）のことである。

これにより、被写体距離情報に応じてズーム調整の速度を設定可能な撮像装置を実現することができる。具体的には例えば、被写体距離情報により表される距離が大きい（被写体が遠く離れた位置にある）場合には、撮影者は被写体を適切な大きさで撮影するためにズーム操作を行うであろうと判断し、拡縮率は大きく（ズーム調整の速度を速く）設定する。また、被写体距離情報により表される距離が小さい（被写体が近い位置にある）場合には、マクロ撮影を行おうとしていると判断し、微調整が可能なように拡縮率は小さく設定することが考えられる。

また、被写体距離情報取得部１６６は、フォーカス位置情報取得部１６７を含み、フォーカス位置情報に基づいて被写体距離情報を取得してもよい。

これにより、ＡＦの機能を利用して、フォーカスの位置から被写体との距離を求めることが可能になる。

また、被写体距離情報取得部１６６は、センサ情報取得部を含み、センサ情報に基づいて被写体距離情報を取得してもよい。

これにより、例えば赤外線アクティブセンサ等の測距センサを用いて、被写体との距離を求めることが可能になる。

以上、本発明を適用した３つの実施形態１〜３及びその変形例について説明したが、本発明は、各実施形態１〜３やその変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階では、発明の要旨を逸脱しない範囲内で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記した各実施形態１〜３や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、各実施形態１〜３や変形例に記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態や変形例で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能である。

また、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語（例えば、ズーム調整の速度等）と共に記載された用語（例えば、拡縮率等）は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。

１００撮像装置、１１０撮影レンズ、１１５撮像部、１２０撮像素子、
１３０画像処理部、１３２電子ズーム処理部、１３４前処理部、
１３６画像圧縮部、１４０Ｉ／Ｆ部、１５０記憶部、１６０処理部、
１６２検出部、１６４ズーム倍率取得部、１６６距離情報取得部、
１６７フォーカス位置情報取得部、１６８センサ情報取得部、
１７０レンズ駆動モータ、１８０光学ズーム制御部、１９０表示部、
２００モーションセンサ、２０２ズームレバー

Claims

被写体からの光学的信号を集光する光学系と、前記光学系からの前記光学的信号を電気信号に変換して撮像画像を生成する撮像素子とを有する撮像部と、
表示部と、
前記光学系の焦点距離を移動させて前記撮像素子上に結像される像を拡大又は縮小する制御である光学ズーム制御を行う光学ズーム制御部と、
電子ズーム処理を行って、電子ズーム処理画像を生成する電子ズーム処理部と、
を含み、
前記電子ズーム処理部は、
前記電子ズーム処理として、前記光学系によって得られた前記撮像画像を画像処理により拡大又は縮小する処理、又は前記光学系によって得られた前記撮像画像に対して光学的に拡大する領域をズーム枠として設定する処理を行い、
前記表示部は、
前記ズーム操作の開始を検出してから終了を検出するまでの間は、前記電子ズーム処理部により得られた前記電子ズーム処理画像を表示することを特徴とする撮像装置。
請求項１において、
前記電子ズーム処理部は、
前記ズーム操作の開始が検出されたときの撮像画像に対して、前記電子ズーム処理を行うことを特徴とする撮像装置。
請求項１又は２において、
前記ズーム操作の終了を検出する検出部と、
前記検出部が前記ズーム操作の終了を検出したときのズーム倍率である終了ズーム倍率を取得するズーム倍率取得部と、
を含み、
前記光学ズーム制御部は、
前記検出部が前記ズーム操作の終了を検出した後に、前記終了ズーム倍率になるように前記光学ズーム制御を行い、
前記表示部は、
前記光学ズーム制御部による前記光学ズーム制御が終了した後に、前記電子ズーム処理画像から、前記光学ズーム制御が行われた前記撮像画像に、表示画像を切り替えて表示することを特徴とする撮像装置。
請求項１又は２において、
前記ズーム操作の終了を検出する検出部と、
前記検出部が前記ズーム操作の終了を検出したときのズーム倍率である終了ズーム倍率を取得するズーム倍率取得部と、
を含み、
前記光学ズーム制御部は、
前記終了ズーム倍率が、前記光学ズーム制御部の上限倍率を超えていた場合には、前記上限倍率になるように前記光学ズーム制御を行い、
前記電子ズーム処理部は、
前記光学ズーム制御部による前記光学ズーム制御が終了した後に、前記終了ズーム倍率になるように、前記電子ズーム処理を行い、
前記表示部は、
前記電子ズーム処理が行われた前記電子ズーム処理画像を表示することを特徴とする撮像装置。
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記ズーム倍率取得部は、
前記撮像素子の光軸方向での移動量に基づいて、前記ズーム倍率を取得することを特徴とする撮像装置。
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
ズーム操作中はオートフォーカス、自動露出及び自動白調整の少なくとも１つの処理をディスエーブルにする撮像制御部を含むことを特徴とする撮像装置。
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
撮像装置と前記被写体の間の距離を表す被写体距離情報を取得する被写体距離情報取得部を含み、
前記電子ズーム処理部は、
前記被写体距離情報に基づいて、拡大及び縮小の倍率である拡縮率を設定することを特徴とする撮像装置。
請求項７において、
フォーカス位置の情報であるフォーカス位置情報を取得するフォーカス位置情報取得部を含み、
前記被写体距離情報取得部は、
取得した前記フォーカス位置情報に基づいて、前記被写体距離情報を取得することを特徴とする撮像装置。
請求項７において、
センサからのセンサ情報を取得するセンサ情報取得部を含み、
前記被写体距離情報取得部は、
取得した前記センサ情報に基づいて、前記被写体距離情報を取得することを特徴とする撮像装置。