JP3593271B2 - 電子カメラ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学ズーム処理手段と電子ズーム処理手段とを併用して、撮影画像の画角調整を行う電子カメラ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の電子カメラ装置においては、広角時に撮像素子の画素全体を出力映像信号の画素として使用しているため、広角から望遠にズーム移動する際、撮像素子の解像度を落とさないように、まず光学ズームを動作させ、光学ズームが最大倍率になったところで、電子ズームに切り替えることによって、画像を拡大させる手法が採られている。
【０００３】
また、特開平１０−４２１８３号公報には、機械的にレンズを駆動させる光学ズームのみ動作させる範囲においては、高速なズーム動作が困難であり、また、電子的な処理によって画像を拡大する電子ズームにおいては、高速なズーム動作が可能であるが、解像度の劣化を伴うという問題を解決するものが提案されている。
【０００４】
これによると、電子ズームと光学ズームとを同時に駆動させて、画像の画角を決定することにより、高速ズームを実現することができ、また、その後前記画角を保持しながら前記画角の制御を実質的に光学ズームに移行していくことにより、電子ズームによる画角の制御量を減少させて、解像度の優れた画像を得ることが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、光学レンズの中心部は解像度が高く、且つ歪みが少ないが、周辺部では解像度が低く、且つ歪みが発生することが知られている。また、出力映像信号の画素数が撮像素子の画素数を越えない範囲では、電子ズームによる解像度劣化はほとんどない。
【０００６】
よって、出力映像信号の画素数が撮像素子より小さい場合は、広角から望遠へとズームする際、電子ズームによる解像度劣化が生じない範囲では、光学ズームを動作させるよりも、むしろ光学レンズの特性の良い中心部分を用いて、電子ズームを動作させることによって、良好な画像を得ることが望まれる。
【０００７】
しかしながら、上述した従来の電子カメラ装置においては、出力映像信号の画素数が撮像素子の画素数より小さい場合が考慮されておらず、また、光学レンズ全体を使用して画像を結像させることによる画像周辺部の解像度の劣化、歪みが発生するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述したような点に鑑みてなされたものであり、光学レンズによる画像周辺部の劣化（解像度、歪み等）を最小限に抑制することができる電子カメラ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に記載の発明に係る電子カメラ装置は、光学的に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処理手段と、電子的に画像の画角を変化させる電子ズーム処理手段と、前記光学ズーム処理手段及び前記電子ズーム処理手段を制御することによって、所望の画角の出力映像信号を得る制御手段とを備えた電子カメラ装置であって、前記制御手段は、前記出力映像信号の画素数が前記撮像素子の全画素数より小さい場合は、前記電子ズーム処理手段によって画角を変化せしめ、前記出力映像信号の画素数が前記撮像素子の有効画素数と同程度の場合は、前記光学ズーム処理手段によって画角を変化せしめるものである。
【００１０】
これによって、撮像素子の全画素数より小さい画素数の画像を出力映像信号として取り出す場合、撮像素子の有効画素数と出力映像信号の画素数とが同程度になるまで、電子ズーム処理手段によって画角を変化せしめ、その後、光学ズーム処理手段によって画角を変化せしめるように切り替えているので、電子ズーム処理手段による画像の劣化を生じることなく、且つ光学レンズの周辺部を使用することによる解像度、歪みの少ない画像を得ることができる。
【００１１】
本願請求項２に記載の発明に係る電子カメラ装置は、前記請求項１に記載の電子カメラ装置において、前記制御手段は、前記出力映像信号の画素数が前記撮像素子の有効画素数と同程度であって、前記光学ズーム処理手段による画角の倍率が最大である場合、さらに、前記電子ズーム処理手段によって画角を変化せしめるものである。
【００１２】
これによって、光学ズーム処理手段による画角の倍率が最大となった場合であっても、さらに電子ズーム処理手段によって画角の変倍を行うことが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子カメラ装置の一実施形態を、図１乃至図５とともに説明する。ここで、図１は本実施形態の電子カメラ装置の要部概略構成を示す機能ブロック図、図２は本実施形態の電子カメラ装置における光学装置の概略構成を示す説明図である。
【００１４】
図３は本実施形態の電子カメラ装置における撮像素子上の画像と出力映像との関係を示す説明図、図４は本実施形態の電子カメラ装置における制御マイコンの動作を示すフローチャート、図５は本実施形態の電子カメラ装置における光学ズーム及び電子ズームと画角変化との関係を示す説明図である。
【００１５】
本実施形態の電子カメラ装置は、図１に示すように、光学的な被写体像を撮像素子（ＣＣＤ）２に結像させるための光学装置１と、該光学装置１に含まれるズーム用レンズ群を光軸方向に移動させることによって、光学的に画像の画角を変化させる光学ズームレンズ駆動部２と、その撮像面上に結像された被写体像を電気的な画像信号に変換する撮像素子３と、該撮像素子３上に結像された画像から所望の領域を切り出すことによって、電子的に画像の画角を変化させる電子ズーム処理部４とを備えている。
【００１６】
また、ユーザがズーム操作を行うためのズーム操作部５と、出力映像信号の画素数の切換／設定を行うための映像出力画素数切換部６と、ズーム操作部５及び映像出力画素数切換部６からの入力に基づいて、光学ズームレンズ駆動部２及び電子ズーム処理部４のそれぞれに対して制御信号を出力する制御マイコン７とを備えている。
【００１７】
尚、上記構成において、光学装置１は、図２に示すように、前玉レンズ１１と、バリエータ、コンペンセータよりなるズーム用レンズ群１２と、結像レンズ１３とを備えており、被写体像は、この光学装置１を介して撮像素子３に結像される。
【００１８】
ここで、ズーム用レンズ群１２を広角の位置に移動した場合、図２（ａ）に示すように、前玉レンズ１１、結像レンズ１３のレンズ全面を使用して、図３（ａ）に示すように、撮像素子３の全面に被写体像を結像する。このとき、前玉レンズ１１、結像レンズ１３のレンズ全面を使用しているため、レンズ周辺部で生じる歪み、解像度の劣化の影響が出力画像の周辺部にも発生する。
【００１９】
本実施形態の電子カメラ装置は、このレンズ周辺部で生じる歪み、解像度の劣化の影響を最小限に抑えるものであり、その動作について、図４のフローチャートとともに詳細に説明する。ここでは、ズーム操作部５の操作により、画角を広角から望遠に変化させる場合について説明する。
【００２０】
まず、撮像素子３の全画素数ａと、映像出力画素数切換部６で設定された出力映像信号の画素数ｂとを比較し（ステップ１）、ａ＞ｂのときは、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、ズーム用レンズ群１２は駆動せず、電子ズーム処理部４を動作させて、撮像素子３の有効画素数ｃを少なくするように、画像の切り出し領域を制御し、電子的ズームによって画角を広角から望遠に変化させる（ステップ２）。
【００２１】
次に、撮像素子３の有効画素数ｃと、出力映像信号の画素数ｂとが同程度か否かを判別し（ステップ３）、同程度となった（ｃ＝ｂ）ときは、光学ズームレンズ駆動部２によりズーム用レンズ群１２を駆動して、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、光学的ズームによって画角を広角から望遠に変化させる（ステップ４）。
【００２２】
尚、ステップ１における比較結果が、ａ≦ｂのときは、ステップ４に進み、光学的ズームにより画角を広角から望遠に変化させる。また、ステップ３にて撮像素子３の有効画素数ｃと、出力映像信号の画素数ｂとが同程度と判別されるまでは、ステップ２に戻り、継続して電子的ズームにより画角を広角から望遠に変化させる。
【００２３】
さらに、光学的ズームによる画角の倍率が最大であるか否かを判別し（ステップ５）、光学的ズームが最大倍率となったとき、再び電子ズーム処理部４を動作させて、電子的ズームによって画角を広角から望遠に変化させる（ステップ６）。
【００２４】
すなわち、画角を広角から望遠に変化させた場合、図５に示すように、出力映像信号の画素数ｂと、撮像素子３の有効画素数ｃとが同程度（ｂ＝ｃ）になるまでは、電子的ズームのみを動作させているため、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、撮像素子３に結像された被写体像の周辺部は映像出力しないので、解像度、歪みの少ない画像を得ることができる。
【００２５】
ここで、撮像素子３の有効画素数ｃが出力映像信号の画素数ｂよりも大きい範囲では、電子的ズーム動作による画像の劣化を生じることもないため、高品位な画像を得ることが可能となる。
【００２６】
また、出力映像信号の画素数ｂと、撮像素子３の有効画素数ｃとが同程度（ｂ＝ｃ）となった後、光学的ズームのみを動作させているため、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、やはり撮像素子３に結像された被写体像の周辺部は映像出力しないので、解像度、歪みの少ない画像を得ることができる。
【００２７】
さらに、光学的ズームが最大倍率となった後も、電子的ズームにより画角を望遠に変化させることができる。
【００２８】
尚、望遠から広角にズーム移行する場合は、上述のステップと逆の動作により、画角を変化させることができる。また、上記実施形態において、撮像素子３の全画素数ａと、映像出力画素数切換部６で設定された出力映像信号の画素数ｂとが同程度の場合は、上述した従来例と同様、光学的ズームを動作させ、光学的ズームが最大倍率になったところで、電子的ズームに切り替えることになるが、これらは、映像出力画素数切換部６にて任意に選択可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本願請求項１に記載の発明に係る電子カメラ装置は、上述したような構成としているので、撮像素子の全画素数より小さい画素数の画像を出力映像信号として取り出す場合、撮像素子の有効画素数と出力映像信号の画素数とが同程度になるまで、電子ズーム処理手段によって画角を変化せしめ、その後、光学ズーム処理手段によって画角を変化せしめるように切り替えているので、電子ズーム処理手段による画像の劣化を生じることなく、且つ光学レンズの周辺部を使用することによる解像度、歪みの少ない画像を得ることができる。
【００３０】
本願請求項２に記載の発明に係る電子カメラ装置は、光学ズーム処理手段による画角の倍率が最大となった場合であっても、さらに電子ズーム処理手段によって画角の変倍を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子カメラ装置の一実施形態の要部概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の電子カメラ装置の一実施形態における光学装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】本発明の電子カメラ装置の一実施形態における撮像素子上の画像と出力映像との関係を示す説明図である。
【図４】本発明の電子カメラ装置の一実施形態における制御マイコンの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の電子カメラ装置の一実施形態における光学ズーム及び電子ズームと画角変化との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 光学装置
２ 光学ズームレンズ駆動部
３ 撮像素子
４ 電子ズーム処理部
５ ズーム操作部
６ 映像出力画素数切換部
７ 制御マイコン
１１ 前玉レンズ
１２ ズーム用レンズ群
１３ 結像レンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学ズーム処理手段と電子ズーム処理手段とを併用して、撮影画像の画角調整を行う電子カメラ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の電子カメラ装置においては、広角時に撮像素子の画素全体を出力映像信号の画素として使用しているため、広角から望遠にズーム移動する際、撮像素子の解像度を落とさないように、まず光学ズームを動作させ、光学ズームが最大倍率になったところで、電子ズームに切り替えることによって、画像を拡大させる手法が採られている。
【０００３】
また、特開平１０−４２１８３号公報には、機械的にレンズを駆動させる光学ズームのみ動作させる範囲においては、高速なズーム動作が困難であり、また、電子的な処理によって画像を拡大する電子ズームにおいては、高速なズーム動作が可能であるが、解像度の劣化を伴うという問題を解決するものが提案されている。
【０００４】
これによると、電子ズームと光学ズームとを同時に駆動させて、画像の画角を決定することにより、高速ズームを実現することができ、また、その後前記画角を保持しながら前記画角の制御を実質的に光学ズームに移行していくことにより、電子ズームによる画角の制御量を減少させて、解像度の優れた画像を得ることが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、光学レンズの中心部は解像度が高く、且つ歪みが少ないが、周辺部では解像度が低く、且つ歪みが発生することが知られている。また、出力映像信号の画素数が撮像素子の画素数を越えない範囲では、電子ズームによる解像度劣化はほとんどない。
【０００６】
よって、出力映像信号の画素数が撮像素子より小さい場合は、広角から望遠へとズームする際、電子ズームによる解像度劣化が生じない範囲では、光学ズームを動作させるよりも、むしろ光学レンズの特性の良い中心部分を用いて、電子ズームを動作させることによって、良好な画像を得ることが望まれる。
【０００７】
しかしながら、上述した従来の電子カメラ装置においては、出力映像信号の画素数が撮像素子の画素数より小さい場合が考慮されておらず、また、光学レンズ全体を使用して画像を結像させることによる画像周辺部の解像度の劣化、歪みが発生するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述したような点に鑑みてなされたものであり、光学レンズによる画像周辺部の劣化（解像度、歪み等）を最小限に抑制することができる電子カメラ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に記載の発明に係る電子カメラ装置は、光学的に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処理手段と、電子的に画像の画角を変化させる電子ズーム処理手段と、前記光学ズーム処理手段及び前記電子ズーム処理手段を制御することによって、所望の画角の出力映像信号を得る制御手段とを備えた電子カメラ装置であって、前記制御手段は、前記出力映像信号の画素数が前記撮像素子の全画素数より小さい場合は、前記電子ズーム処理手段によって画角を変化せしめ、前記出力映像信号の画素数が前記撮像素子の有効画素数と同程度の場合は、前記光学ズーム処理手段によって画角を変化せしめるものである。
【００１０】
これによって、撮像素子の全画素数より小さい画素数の画像を出力映像信号として取り出す場合、撮像素子の有効画素数と出力映像信号の画素数とが同程度になるまで、電子ズーム処理手段によって画角を変化せしめ、その後、光学ズーム処理手段によって画角を変化せしめるように切り替えているので、電子ズーム処理手段による画像の劣化を生じることなく、且つ光学レンズの周辺部を使用することによる解像度、歪みの少ない画像を得ることができる。
【００１１】
本願請求項２に記載の発明に係る電子カメラ装置は、前記請求項１に記載の電子カメラ装置において、前記制御手段は、前記出力映像信号の画素数が前記撮像素子の有効画素数と同程度であって、前記光学ズーム処理手段による画角の倍率が最大である場合、さらに、前記電子ズーム処理手段によって画角を変化せしめるものである。
【００１２】
これによって、光学ズーム処理手段による画角の倍率が最大となった場合であっても、さらに電子ズーム処理手段によって画角の変倍を行うことが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電子カメラ装置の一実施形態を、図１乃至図５とともに説明する。ここで、図１は本実施形態の電子カメラ装置の要部概略構成を示す機能ブロック図、図２は本実施形態の電子カメラ装置における光学装置の概略構成を示す説明図である。
【００１４】
図３は本実施形態の電子カメラ装置における撮像素子上の画像と出力映像との関係を示す説明図、図４は本実施形態の電子カメラ装置における制御マイコンの動作を示すフローチャート、図５は本実施形態の電子カメラ装置における光学ズーム及び電子ズームと画角変化との関係を示す説明図である。
【００１５】
本実施形態の電子カメラ装置は、図１に示すように、光学的な被写体像を撮像素子（ＣＣＤ）２に結像させるための光学装置１と、該光学装置１に含まれるズーム用レンズ群を光軸方向に移動させることによって、光学的に画像の画角を変化させる光学ズームレンズ駆動部２と、その撮像面上に結像された被写体像を電気的な画像信号に変換する撮像素子３と、該撮像素子３上に結像された画像から所望の領域を切り出すことによって、電子的に画像の画角を変化させる電子ズーム処理部４とを備えている。
【００１６】
また、ユーザがズーム操作を行うためのズーム操作部５と、出力映像信号の画素数の切換／設定を行うための映像出力画素数切換部６と、ズーム操作部５及び映像出力画素数切換部６からの入力に基づいて、光学ズームレンズ駆動部２及び電子ズーム処理部４のそれぞれに対して制御信号を出力する制御マイコン７とを備えている。
【００１７】
尚、上記構成において、光学装置１は、図２に示すように、前玉レンズ１１と、バリエータ、コンペンセータよりなるズーム用レンズ群１２と、結像レンズ１３とを備えており、被写体像は、この光学装置１を介して撮像素子３に結像される。
【００１８】
ここで、ズーム用レンズ群１２を広角の位置に移動した場合、図２（ａ）に示すように、前玉レンズ１１、結像レンズ１３のレンズ全面を使用して、図３（ａ）に示すように、撮像素子３の全面に被写体像を結像する。このとき、前玉レンズ１１、結像レンズ１３のレンズ全面を使用しているため、レンズ周辺部で生じる歪み、解像度の劣化の影響が出力画像の周辺部にも発生する。
【００１９】
本実施形態の電子カメラ装置は、このレンズ周辺部で生じる歪み、解像度の劣化の影響を最小限に抑えるものであり、その動作について、図４のフローチャートとともに詳細に説明する。ここでは、ズーム操作部５の操作により、画角を広角から望遠に変化させる場合について説明する。
【００２０】
まず、撮像素子３の全画素数ａと、映像出力画素数切換部６で設定された出力映像信号の画素数ｂとを比較し（ステップ１）、ａ＞ｂのときは、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、ズーム用レンズ群１２は駆動せず、電子ズーム処理部４を動作させて、撮像素子３の有効画素数ｃを少なくするように、画像の切り出し領域を制御し、電子的ズームによって画角を広角から望遠に変化させる（ステップ２）。
【００２１】
次に、撮像素子３の有効画素数ｃと、出力映像信号の画素数ｂとが同程度か否かを判別し（ステップ３）、同程度となった（ｃ＝ｂ）ときは、光学ズームレンズ駆動部２によりズーム用レンズ群１２を駆動して、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、光学的ズームによって画角を広角から望遠に変化させる（ステップ４）。
【００２２】
尚、ステップ１における比較結果が、ａ≦ｂのときは、ステップ４に進み、光学的ズームにより画角を広角から望遠に変化させる。また、ステップ３にて撮像素子３の有効画素数ｃと、出力映像信号の画素数ｂとが同程度と判別されるまでは、ステップ２に戻り、継続して電子的ズームにより画角を広角から望遠に変化させる。
【００２３】
さらに、光学的ズームによる画角の倍率が最大であるか否かを判別し（ステップ５）、光学的ズームが最大倍率となったとき、再び電子ズーム処理部４を動作させて、電子的ズームによって画角を広角から望遠に変化させる（ステップ６）。
【００２４】
すなわち、画角を広角から望遠に変化させた場合、図５に示すように、出力映像信号の画素数ｂと、撮像素子３の有効画素数ｃとが同程度（ｂ＝ｃ）になるまでは、電子的ズームのみを動作させているため、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、撮像素子３に結像された被写体像の周辺部は映像出力しないので、解像度、歪みの少ない画像を得ることができる。
【００２５】
ここで、撮像素子３の有効画素数ｃが出力映像信号の画素数ｂよりも大きい範囲では、電子的ズーム動作による画像の劣化を生じることもないため、高品位な画像を得ることが可能となる。
【００２６】
また、出力映像信号の画素数ｂと、撮像素子３の有効画素数ｃとが同程度（ｂ＝ｃ）となった後、光学的ズームのみを動作させているため、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すように、やはり撮像素子３に結像された被写体像の周辺部は映像出力しないので、解像度、歪みの少ない画像を得ることができる。
【００２７】
さらに、光学的ズームが最大倍率となった後も、電子的ズームにより画角を望遠に変化させることができる。
【００２８】
尚、望遠から広角にズーム移行する場合は、上述のステップと逆の動作により、画角を変化させることができる。また、上記実施形態において、撮像素子３の全画素数ａと、映像出力画素数切換部６で設定された出力映像信号の画素数ｂとが同程度の場合は、上述した従来例と同様、光学的ズームを動作させ、光学的ズームが最大倍率になったところで、電子的ズームに切り替えることになるが、これらは、映像出力画素数切換部６にて任意に選択可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本願請求項１に記載の発明に係る電子カメラ装置は、上述したような構成としているので、撮像素子の全画素数より小さい画素数の画像を出力映像信号として取り出す場合、撮像素子の有効画素数と出力映像信号の画素数とが同程度になるまで、電子ズーム処理手段によって画角を変化せしめ、その後、光学ズーム処理手段によって画角を変化せしめるように切り替えているので、電子ズーム処理手段による画像の劣化を生じることなく、且つ光学レンズの周辺部を使用することによる解像度、歪みの少ない画像を得ることができる。
【００３０】
本願請求項２に記載の発明に係る電子カメラ装置は、光学ズーム処理手段による画角の倍率が最大となった場合であっても、さらに電子ズーム処理手段によって画角の変倍を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子カメラ装置の一実施形態の要部概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の電子カメラ装置の一実施形態における光学装置の概略構成を示す説明図である。
【図３】本発明の電子カメラ装置の一実施形態における撮像素子上の画像と出力映像との関係を示す説明図である。
【図４】本発明の電子カメラ装置の一実施形態における制御マイコンの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の電子カメラ装置の一実施形態における光学ズーム及び電子ズームと画角変化との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 光学装置
２ 光学ズームレンズ駆動部
３ 撮像素子
４ 電子ズーム処理部
５ ズーム操作部
６ 映像出力画素数切換部
７ 制御マイコン
１１ 前玉レンズ
１２ ズーム用レンズ群
１３ 結像レンズ
Claims (2)
- 光学的に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処理手段と、
電子的に画像の画角を変化させる電子ズーム処理手段と、
前記光学ズーム処理手段及び前記電子ズーム処理手段を制御することによって、所望の画角の出力映像信号を得る制御手段とを備えた電子カメラ装置であって、
前記制御手段は、前記出力映像信号の画素数が前記撮像素子の全画素数より小さい場合は、前記電子ズーム処理手段によって画角を変化せしめ、前記出力映像信号の画素数が前記撮像素子の有効画素数と同程度の場合は、前記光学ズーム処理手段によって画角を変化せしめることを特徴とする電子カメラ装置。 - 前記請求項１に記載の電子カメラ装置において、
前記制御手段は、前記出力映像信号の画素数が前記撮像素子の有効画素数と同程度であって、前記光学ズーム処理手段による画角の倍率が最大である場合、さらに、前記電子ズーム処理手段によって画角を変化せしめることを特徴とする電子カメラ装置。
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