JP3673634B2 - 撮像装置およびズーム制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラ等の動画記録用の撮像装置およびズーム制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラは結像面にＣＣＤ等の固体撮像素子が配置されたイメージセンサを有する。ＣＣＤ等の固体撮像素子では、一般に画素数を多くする程、その形状が大きくなり、これに伴いコストも増加する。
【０００３】
これらの条件から一般民生用としては、対角長４ｍｍ程度の１／４インチサイズと称するもの、あるいは対角長６ｍｍ程度の１／３インチサイズと称するものが多く用いられている。また、これらのＣＣＤの画素数は３０〜４０万画素のものが一般的である。
【０００４】
このように、撮像装置のイメージサイズはいわゆる１３５フィルムの銀塩カメラの対角４３ｍｍと比較すると小さいので、同じ画角のレンズではフィルムカメラのレンズに対して大幅な小型化が一般的には可能である。
【０００５】
実際、１／４インチサイズのＣＣＤを用いたビデオカメラでは、ズーム比１０のズームレンズでその全長が５０ｍｍ程度のものが一般的になっている。
【０００６】
このようなビデオカメラ用のズームレンズとしては、被写体側から順に凸凹凸凸の４つのレンズ群から構成されるズームレンズが最もよく知られている。但し、仕様によっては他のレンズ群から構成されるズームレンズも製品化されている。
【０００７】
始めに、従来の代表的な４つのレンズ群から構成されるズームレンズの鏡筒構造について示す（図３参照）。ズームレンズを構成する４つのレンズ群２０１ａ〜２０１ｄは、固定された前玉レンズ２０１ａ、光軸に沿って移動することで変倍動作を行うバリエータレンズ群２０１ｂ、固定されたアフォーカルレンズ２０１ｃ、および光軸に沿って移動することで変倍時の焦点面維持と焦点合わせを行うフォーカシングレンズ群２０１ｄである。
【０００８】
ガイドバー２０３および２０４ａ、２０４ｂは光軸２０５と平行に配置され、移動するレンズ群の案内および回り止めを行う。ＤＣモータ２０６はバリエータレンズ群２０１ｂを移動させる駆動源となる。尚、ＤＣモータに代えてステップモータを用いても構わない。
【０００９】
バリエータレンズ群２０１ｂは保持枠２１１に保持されている。この保持枠２１１は、押圧ばね２０９とこの押圧ばね２０９の力でスクリュー棒２０８に形成されたスクリュー溝２０８ａに係合するボール２１０とを有している。このため、モータによって出力軸２０６ａ、ギア列２０７を介してスクリュー棒２０８を回転駆動することにより、保持枠２１１はガイドバー２０３に沿って光軸方向に移動する。
【００１０】
フォーカシングレンズ群２０１ｄは保持枠２１４に保持されている。保持枠２１４のスリーブ部にはネジ部材２１３が一体的に組み付けられており、このネジ部材２１３はステップモータ２１２を回転させることにより、保持枠２１４をガイドバー２０４ａ、２０４ｂに沿って光軸方向に移動させることができる。
【００１１】
ＩＧメータ２１８は絞りユニット２３５を駆動する。カメラ本体２２０にはレンズ鏡筒が装着されている。
【００１２】
図１５は従来の撮像装置におけるカメラ本体の電気的構成を示すブロック図である。図において、２０１ａ〜２０１ｄは前述した４つのレンズ群であり、２０１ｂは変倍のためのバリエータレンズ群（バリエータ）である。２０１ｄはフォーカシングレンズ群であり、ピント合わせの他、バリエータレンズ群２０１ｂの移動に伴うズーミング動作で同一距離の被写体を結像面に維持するためのコンペンセータとしての役目を有する。
【００１３】
２２１は結像面に配置されたＣＣＤ等の固体撮像素子、２２２はバリエータレンズ群２０１ｂの駆動源であり、モータ２０６、モータ２０６と連動するギヤ列、スクリュー棒２０８等を含む。２２３はフォーカシングレンズ群２０１ｄの駆動源であり、ステップモータなどから構成される。尚、ズーム駆動源を、フォーカシングレンズ群と同じくステップモータで構成してもよい。
【００１４】
２２４は絞り駆動源である。２２５はズームエンコーダ、２２７はフォーカスエンコーダである。エンコーダとしては、駆動源にステップモータを用いる場合、動作の初期準備段階で図示しないセンサによりレンズ群２０１ｂ、２０１ｄをそれぞれ動作の原点位置に配置し、この位置からステップモータに入力する動作パルス数を連続してカウントする方法のものが一般的である。また、他にはボリュームや磁気方式のものなどが知られている。
【００１５】
２２６は絞りエンコーダであり、絞り駆動源であるメータの内部にホール素子を配置し、ロータとステータの回転位置関係を検出する方式のものなどが知られている。
【００１６】
２２８はカメラ信号処理回路であり、ＣＣＤの出力に対して所定の増幅やγ補正などを施す。これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラスト信号はＡＥゲート２２９、ＡＦゲート２３０を通過する。すなわち、露出決定および側距のために最適な信号取り出し範囲が全画面内のうちこのゲートで設定される。このゲートは大きさ可変であったり、複数設けられる場合もあるが、ここでは簡単のためにその詳細を記述しない。
【００１７】
２３１はＡＦ（オートフォーカス）のためのＡＦ信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関する１つもしくは複数の出力を生成する。２３３はズームスイッチ、２３４はズームトラッキングメモリであり、変倍に際し、被写体距離に応じてとるべきフォーカシングレンズ群の位置情報を記憶する。尚、ズームトラッキングメモリとしてはＣＰＵ内のメモリを使用してもよい。２３２はＣＰＵである。
【００１８】
例えば、撮影者によりズームスイッチ２３３が操作されると、ＣＰＵ２３２はズームトラッキングメモリ２３４の情報を基に算出した所定の位置関係が保たれるように、ズームエンコーダ２２５の出力と、フォーカスエンコーダ２２７の出力と、バリエータレンズ群２０１ｂのとるべき目標位置と、フォーカシングレンズ群２０１ｄのとるべき目標位置のそれぞれの偏差が値０となるように、ズーム駆動源２２２およびフォーカシング駆動源２２３を駆動制御する。
【００１９】
また、オートフォーカス動作ではＡＦ信号処理回路２３１の出力がピークを示すように、ＣＰＵ２３２はフォーカシング駆動源２２３を駆動制御する。
【００２０】
さらに、適正露出を得るために、ＣＰＵ２３２はＡＥゲート２２９を通過したＹ信号の出力の平均値が所定値となるように、絞りエンコーダ２２６の出力とこの所定値の偏差が値０となるように、絞り駆動源２２４を駆動制御する。
【００２１】
図１６はズームレンズの像面照度比を示すグラフである。図において、横軸は像高を示し、値０の位置を軸上（像高０の位置）に示す。縦軸が像面照度を示し、軸上の像面照度を１００とする。
【００２２】
２３８〜２４０が具体的な特性例であり、周辺（像高が高くなる）に行く程、照度は低下することが一般的である。そして、ズームレンズでは、どの焦点距離でもこの特性が略一定であることが望ましい。
【００２３】
しかし、特にズーム比が大きくなった場合で、かつ絞りが開放の場合にはこの特性を一定に保つことが難しく、例えば、短焦点距離端での特性２３８、中間焦点距離端での特性２３９、長焦点距離端での特性２４０に示すように、焦点距離に応じてその特性が変化する場合もある。また、この特性は絞り値に応じて変化する（絞り開放時、変化量が大である）。
【００２４】
ズームスイッチ２３３の操作でズーミング動作が行われるが、このズーミングの動作速度は可変に構成されることが多い。この可変速の中から速度の設定は、ズームスイッチが例えばシーソスイッチの場合、そのスイッチの押し込み量をセンサで検出し、押し込み量が少ない程、低速度、押し込み量が多い程、高速度に応答するように構成されたものが公知である。
【００２５】
これらのカメラおよび公知のスチルカメラにおいても、撮影に際してシャッター速度と絞りの組合せを可変としたいわゆる「モードセレクト」機能が搭載される場合がある。例えば、スポーツ撮影の際、高速シャッタを用いて極力ぶれが発生しないようにしたり、ポートレート撮影の際、極力被写界深度を浅くし、背景がぼけるようにしたりするために、撮影者は絵文字にしたがって撮影意図を設定する。
【００２６】
また、絞り値をマニュアル設定にし、その絞り値で適正露出が得られるようなシャッタ速度を選択するいわゆる「絞り優先ＡＥ」と称する方法も知られている。一般的に絞った場合、四角形、六角形、八角形などの羽根の枚数に起因した多角形を反映した形に背景もしくは前景、特に輝点がボケとして現れるのに対し、絞り開放の場合には丸いボケが得られる。したがって、このボケを得る撮影意図が強い場合には絞り優先ＡＥモードで絞り値が開放となるように設定すればよい。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の撮像装置では以下に掲げる問題があり、その改善が要望されていた。すなわち、最近のステップモータの高速化の改良あるいはリニアモータと称する電磁式のいわゆるボイスコイル形の高速駆動が可能なアクチュエータのレンズ群駆動源の採用などによって、最高ズーム速度が向上し、最短（長）焦点距離端から最長（短）焦点距離端までの駆動に要する時間が大幅に短縮されている。この結果、図１６に示した像面照度比の変化に伴い、特にこの変化量が大きい絞り値で高速ズームを行った場合、周辺の明るさの変化が目立ち、違和感が生じてしまう。
【００２８】
そこで、本発明は像面照度比の変化量が大きい絞り値で高速ズームを行った場合でも周辺の明るさの変化が目立って違和感が生ずることを回避できる撮像装置およびズーム制御方法を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の撮像装置は、レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行う撮像装置において、前記レンズの移動速度を設定する速度設定手段と、該設定された移動速度に応じて、焦点距離毎に絞りの最大開口径を変更する最大開口径変更手段とを備えたことを特徴とする。
【００３３】
請求項２に記載の撮像装置は、請求項１に係る撮像装置において前記レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行うレンズ本体が交換自在に装着されるカメラ本体を有する撮像装置において、前記カメラ本体で設定あるいは選択される情報を前記レンズ本体に通信する通信手段を備えたことを特徴とする。
【００３６】
請求項３に記載の撮像装置では、請求項１または請求項２に係る撮像装置において前記絞りの最大開口径は前記ズーミング方向による絞りの応答遅れを考慮して変更されることを特徴とする。
【００３７】
請求項４に記載のズーム制御方法は、レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行うズーム制御方法において、前記レンズの移動速度を設定し、該設定された移動速度に応じて、焦点距離毎に絞りの最大開口径を変更することを特徴とする。
【００４３】
請求項５に記載のズーム制御方法では、請求項４に係るズーム制御方法において前記絞りの最大開口径は前記ズーミング方向による絞りの応答遅れを考慮して変更されることを特徴とする。
請求項６に記載のレンズ鏡筒は、絞りユニットを備え、レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行なうレンズ鏡筒において、ズーム速度が所定の速度より大きいと判別された際、絞り値が焦点距離に基づいて決定された値より小さくなるように、前記絞りユニットを制御することを特徴とする。
請求項７に記載のレンズ鏡筒は、請求項６に係るレンズ鏡筒において、前記絞り値は絞りの開口径であり、前記焦点距離に基づいて決定された値は絞りの最大開口径であることを特徴とする。
請求項８に記載のレンズ鏡筒は、請求項６または７に係るレンズ鏡筒において、前記焦点距離に基づいて決定された値を記憶するテーブルメモリをさらに備える。
請求項９に記載のレンズ鏡筒は、請求項６乃至８のいずれか１つに係るレンズ鏡筒において、前記ズーム速度は撮影者によるズームスイッチの押込量に応じて設定されることを特徴とする。
請求項１０に記載の撮像装置は、請求項６乃至９のいずれか１つに記載のレンズ鏡筒と、撮像信号を出力する撮像素子と、前記撮像信号を増幅する信号処理手段と、を備え、前記撮像信号の増幅ゲインは前記絞り値に応じて設定されることを特徴とする。
【００４４】
【発明の実施の形態】
本発明の撮像装置およびズーム制御方法の実施の形態について説明する。高速ズーム時、特に絞り開放時に発生する周辺光量の変化に対し、大きく分けて２つの対策が挙げられる。その１つはこのような現象が目立たないようにズーム速度を遅くするものである。後述する第３、第４および第７の実施形態はこのような考えに基づく実施形態である。
【００４５】
もう１つは絞りを絞ると、周辺光量の変化が軽減されることに着目し、それぞれの焦点距離で設定可能な絞り最大開口径を可変にするものである。後述する第１、第２、第５、第６および第８の実施形態はこのような考えに基づく実施形態である。
【００４６】
［第１の実施形態］
始めに、後者の対策、すなわち焦点距離に応じて絞り最大開口径を可変制御する場合について説明する。図１は焦点距離に対する絞り最大開口径の特性を示すグラフである。図１では、横軸に焦点距離、縦軸に絞り最大開口径がとられている。実線２４６は焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御を行わない場合を示し、一点鎖線２４７は焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御を行った場合を示す。
【００４７】
図２は焦点距離に対する画面端の周辺光量比の特性を示すグラフである。図２では、横軸に図１と同じく焦点距離、縦軸に周辺光量の評価として画面の端に相当する像高の（例えば、１／４インチのＣＣＤを用いる撮像装置では像高２ｍｍ程度）位置での中心に対する周辺光量比が示されている。図１の実線２４６で示すように焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御を行わない場合、図２の実線２４５に示すように周辺光量に大きな変化が発生してしまう。
【００４８】
すなわち、この例ではＷ（短焦点距離端）からＭ１までの間はほとんど周辺光量の変化は発生していない。Ｍ１からＭ２の間で周辺光量はゆるやかに変化し、Ｍ２〜Ｍ３の間で変化の方向が逆転し、やや急峻な変化となり、Ｍ３〜Ｔ（長焦点距離端）で再び変化の方向が逆転する。
【００４９】
これに対し、図１の一点鎖線２４７に示すように焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御を行った場合、図２の一点鎖線２４４に示すように、Ｍ２〜Ｔ間の変化をなくし、均一化することが可能である。
【００５０】
つぎに、撮像装置におけるズームレンズの鏡筒構造について説明する。図３は第１の実施形態における４つのレンズ群から構成されるズームレンズの鏡筒構造を示す断面図である。同図（Ａ）は縦断面を示し、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の矢印Ａ−Ａ線に沿った断面を示す。図において、２０１ａ〜２０１ｄは撮影ズームレンズを構成する４つのレンズ群であり、２０１ａは固定された前玉レンズ、２０１ｂは光軸に沿って移動することで変倍動作を行うバリエータレンズ群、２０１ｃは固定されたアフォーカルレンズ、２０１ｄは光軸に沿って移動することで変倍時の焦点面維持と焦点合わせを行うフォーカシングレンズ群である。
【００５１】
２０３および２０４ａ、２０４ｂは光軸２０５と平行に配置され、移動するレンズ群の案内および回り止めを行うガイドバーである。
【００５２】
２０６はバリエータレンズ群２０１ｂを移動させる駆動源となるＤＣモータである。尚、ＤＣモータに代えてステップモータを用いても構わない。
【００５３】
バリエータレンズ群２０１ｂは保持枠２１１に保持されている。この保持枠２１１は、押圧ばね２０９とこの押圧ばね２０９の力でスクリュー棒２０８に形成されたスクリュー溝２０８ａに係合するボール２１０とを有している。このため、モータによって出力軸２０６ａ、ギア列２０７を介してスクリュー棒２０８を回転駆動することにより、保持枠２１１はガイドバー２０３に沿って光軸方向に移動する。
【００５４】
２１２はステップモータである。フォーカシングレンズ群２０１ｄは保持枠２１４に保持されている。保持枠２１４のスリーブ部にはネジ部材２１３が一体的に組み付けられており、このネジ部材２１３はステップモータ２１２を回転させることにより、保持枠２１４をガイドバー２０４ａ、２０４ｂに沿って光軸方向に移動させることができる。
【００５５】
２１８は絞りユニット２３５を駆動するＩＧメータである。２２０はレンズ鏡筒を装着したカメラ本体である。
【００５６】
つづいて、上記レンズ鏡筒構造を有するカメラ本体内の電気的構成について説明する。図４はカメラ本体の電気的構成を示すブロック図である。従来の構成に対して新規に追加されたブロック２４８は、図１の一点鎖線２４７に示すように焦点距離に応じた絞り最大開口径の情報がテーブルとして設定されたテーブルメモリである。その他の構成は従来と同様の構成であり、同一の構成要素には従来と同一の符号が付されている。
【００５７】
図において、２０１ａ〜２０１ｄは前述した４つのレンズ群であり、２０１ｂは変倍のためのバリエータレンズ群（バリエータ）である。２０１ｄはフォーカシングレンズ群であり、ピント合わせの他、バリエータレンズ群２０１ｂの移動に伴うズーミング動作で同一距離の被写体を結像面に維持するためのコンペンセータとしての役目を有する。
【００５８】
２２１は結像面に配置されたＣＣＤ等の固体撮像素子、２２２はバリエータレンズ群２０１ｂの駆動源であり、モータ２０６、モータ２０６と連動するギヤ列、スクリュー棒２０８等を含む。２２３はフォーカシングレンズ群２０１ｄの駆動源であり、ステップモータなどから構成される。尚、ズーム駆動源を、フォーカシングレンズ群と同じくステップモータで構成してもよい。
【００５９】
２２４は絞り駆動源である。２２５はズームエンコーダ、２２７はフォーカスエンコーダである。エンコーダとしては、駆動源にステップモータを用いる場合、動作の初期準備段階で図示しないセンサによりレンズ群２０１ｂ、２０１ｄをそれぞれ動作の原点位置に配置し、この位置からステップモータに入力する動作パルス数を連続してカウントする方法のものが一般的である。また、他にはボリュームや磁気方式のものなどが知られている。
【００６０】
２２６は絞りエンコーダであり、絞り駆動源であるメータの内部にホール素子を配置し、ロータとステータの回転位置関係を検出する方式のものなどが知られている。
【００６１】
２２８はカメラ信号処理回路であり、ＣＣＤの出力に対して所定の増幅やγ補正などを施す。これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラスト信号はＡＥゲート２２９、ＡＦゲート２３０を通過する。すなわち、露出決定および側距のために最適な信号取り出し範囲が全画面内のうちこのゲートで設定される。このゲートは大きさ可変であったり、複数設けられる場合もあるが、ここでは簡単のためにその詳細を記述しない。
【００６２】
２３１はＡＦ（オートフォーカス）のためのＡＦ信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関する１つもしくは複数の出力を生成する。２３３はズームスイッチである。２３４はズームトラッキングメモリであり、変倍に際し、被写体距離に応じてとるべきフォーカシングレンズ群の位置情報を記憶する。 尚、ズームトラッキングメモリとしてはＣＰＵ内のメモリを使用してもよい。２３２はＣＰＵである。
【００６３】
例えば、撮影者によりズームスイッチ２３３が操作されると、ＣＰＵ２３２はズームトラッキングメモリ２３４の情報を基に算出した所定の位置関係が保たれるように、ズームエンコーダ２２５の出力と、フォーカスエンコーダ２２７の出力と、バリエータレンズ群２０１ｂのとるべき目標位置と、フォーカシングレンズ群２０１ｄのとるべき目標位置のそれぞれの偏差が値０となるように、ズーム駆動源２２２およびフォーカシング駆動源２２３を駆動制御する。
【００６４】
また、オートフォーカス動作ではＡＦ信号処理回路２３１の出力がピークを示すように、ＣＰＵ２３２はフォーカシング駆動源２２３を駆動制御する。
【００６５】
さらに、適正露出を得るために、ＣＰＵ２３２はＡＥゲート２２９を通過したＹ信号の出力の平均値が所定値となるように、絞りエンコーダ２２６の出力とこの所定値の偏差が値０となるように、絞り駆動源２２４を駆動制御する。
【００６６】
第１の実施形態では、操作されたズーム速度を検出し、検出された速度が周辺光量の変化が目立つとして設定した速度より高速側であるか否かを判別し、高速側の場合、つまり周辺光量の変化が目立つ場合には、焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御をオンに設定する。
【００６７】
図５は第１の実施形態におけるズーム制御処理手順を示すフローチャートである。このズーム制御処理プログラムはＣＰＵ２３２内のＲＯＭに格納されており、ＣＰＵ２３２によって実行される。まず、ズーム操作が行われているか否かを判別する（ステップＳ２５０）。シーソスイッチ（ズームスイッチ）２３３の押込量によって定まるズーム速度情報を読み込み（ステップＳ２５１）、読み込んだズーム速度情報をしきい値と比較するなどの方法により焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御をオンに設定するか否かを決定する（ステップＳ２５２）。ここで、ズーム速度情報と比較されるしきい値は、図２の実線２４５に示すような焦点距離に対する画面端の周辺光量比の下でズーム操作を行った場合に周辺光量の変化が目立って違和感が生じてしまうズーム速度に基づいて決定される。
【００６８】
尚、ステップＳ２５２の絞り最大開口径の可変制御をオンに設定するか否かを決定する代わりに、図１の一点鎖線２４７で示したような制御特性を、設定されたズーム速度に応じてそれぞれ設けておき、その制御特性を読み出すような構成にしても構わない。
【００６９】
ステップＳ２５２で絞り最大開口径の可変制御をオンに設定しない場合、ステップＳ２５０の処理に戻り、絞り最大開口径の可変制御をオンに設定する場合、その時の焦点距離ｆを検出し（ステップＳ２５３）、絞り最大開口径Ａｆをテーブルメモリ２４８に記憶されたテーブルから読み出して決定する（ステップＳ２５４）。尚、テーブルからの読み出しでなく、Ａｆ＝ｆ（ｆ）という演算式によって算出するようにしてもよい。
【００７０】
現在の絞り径Ａを検出し（ステップＳ２５５）、Ａ＜Ａｆであるか否かを判別する（ステップＳ２５６）。Ａ≧Ａｆである場合、Ａ＝Ａｆとなるように絞りを制御する（ステップＳ２５７）。すなわち、このズーム速度下では、焦点距離ｆに基づいた絞り最大開口径Ａｆより絞りが大きな径とならないように制御される。
【００７１】
一方、ステップＳ２５６でＡ＜Ａｆである場合、画面が露光不足状態にある時にはＣＣＤの信号を増幅するゲインを大きくすることで最適露出を得ることが望ましい。
【００７２】
このように第１の実施形態では、ズームスイッチ２３３が操作された場合、ズームスイッチの押込量などで定められるズーム速度を検出し、その検出結果に応じて周辺光量が目立つような速度設定である場合には絞り開口径に制限を与え、この変化が目立たないようにする。すなわち、焦点距離（バリエータレンズ群の位置情報）に応じて、ＣＰＵ２３２はテーブルメモリ２４８に設定されたテーブルデータなどに則って最大開口径に制限を与える。
【００７３】
これにより、像面照度比の変化量が大きい絞り値で高速ズームを行った場合でも周辺の明るさの変化が目立って違和感が生ずることを回避できる。
【００７４】
［第２の実施形態］
前記第１の実施形態では、ズーム速度に応じて焦点距離に対する絞り最大開口径の可変制御のオン／オフを決定していたが、第２の実施形態では、モードセレクトスイッチの選択状況をオン／オフの決定要因とする。特に、絞り優先ＡＥモードで、絞り開放状態が選択された場合、前述した丸ボケを保証するためにこの可変制御をオフにすべきであるという場合に有効である。
【００７５】
図６は第２の実施形態における撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。第２の実施形態では前記第１の実施形態と比べてモードセレクトスイッチ２４９が追加されている。このモードスイッチ２４９はＣＰＵ２３２に接続されており、絞り優先ＡＥモードなどにおいて焦点距離に対する絞り最大開口径の可変制御をオフに切り替えるものである。
【００７６】
図７は第２の実施形態におけるズーム制御処理手順を示すフローチャートである。前記第１の実施形態の図５と同一のステップ処理については同一のステップ番号を付し、その説明を省略する。
【００７７】
まず、ＣＰＵ２３２は選択されているモードをモードセレクトスイッチ２４９から読み込む（ステップＳ２６０）。読み込んだモードに応じて絞り最大開口径の可変制御をオンにするか否かを決定する（ステップＳ２６１）。例えば、読み込んだモードが絞り優先ＡＥモードである場合、この絞り最大開口径の可変制御をオンに設定する決定を行う。絞り最大開口径の可変制御がオンであるか否かを判別し（ステップＳ２６２）、オフである場合、ステップＳ２６０に戻り、オンである場合、前記第１の実施形態と同一のステップＳ２５３以降の処理を実行する。
【００７８】
尚、どのモードでこの絞り最大開口径の可変制御をオンに設定するか否かの決定には種々の考え方があり、特に限定されるものではない。
【００７９】
このように第２の実施形態では、モードセレクトスイッチ２４９に応じて焦点距離に応じた最大絞り開口径の可変制御を行うモードと、行わないモードとを振り分ける。具体的には絞り優先ＡＥモードで絞り開放が固定された場合、このような可変制御をオフにする。これにより、背景点像のボケを丸く保ちたいような場合にはこのモードで絞り開放を設定すれば撮影意図が叶えられる。
【００８０】
［第３の実施形態］
前記第１および第２の実施形態の撮像装置では、焦点距離に応じて絞り最大開口径の可変制御を行い周辺光量の変化を減少させる対策を、種々の条件でオンにするかオフにするかを切り替えるようにしていた。
【００８１】
第３の実施形態は、このような可変制御のオンオフ切替ではなく、ズーム速度が高速である時に周辺光量の変化が目立つような絞り状態では、ズーム最高速度を遅く設定するものである。
【００８２】
第３の実施形態の撮像装置の電気的構成は前記第１の実施形態と同じである。図８は第３の実施形態おけるズーム制御処理手順を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ２３２は焦点距離ｆを検出する（ステップＳ２６４）。つづいて、現在の絞り径Ａを検出し（ステップＳ２６５）、テーブルメモリ２４８から周辺光量の変化が目立ってしまう絞り最大開口径Ａｆを検出する（ステップＳ２６６）。尚、テーブルの代わりに演算により求めてもよいことは前述した通りである。また、この絞り最大開口径Ａｆは、場合によっては余裕をみて焦点距離によらず、一律に開放Ｆｎｏから２段絞り程度に相当する開口径に設定してもよい。
【００８３】
そして、Ａ＜Ａｆであるか否かを判別し（ステップＳ２６７）、Ａ＜Ａｆである場合、ズーム速度の設定を通常速度に設定する（ステップＳ２６９）。一方、Ａ≧Ａｆである場合、対策速度に設定する（ステップＳ２６８）。この後、ステップＳ２６４の処理に戻る。
【００８４】
ここで、通常速度と対策速度の設定について示す。図９は通常速度と対策速度の設定値を表として示す図である。例えば、撮像装置のズーム速度の設定がズームスイッチ２３３の押込量に応じて低速側の１段目〜高速側の４段目迄の４速に設定されているとすると、通常速度の場合、４段目では２秒であるズーム速度が周辺光量の変化が目立つ条件下で設定される対策速度では５秒となる。
【００８５】
尚、ズーム途中にステップＳ２６７の判別が変化して同じ押込量であるのに、ズーム途中で速度が変化して違和感が大きい場合、ズーム途中ではこの速度設定を変化させない構成にしてもよい。
【００８６】
このように第３の実施形態では、周辺光量の変化が目立つような絞り値にあるか否かを検出し、この検出結果に応じて、同じズームスイッチ２３３の押込量の設定下でも対応させるズーム速度を変化させることで、周辺光量の変化を目立たなくすることができる。
【００８７】
［第４の実施形態］
第４の実施形態では、撮像装置が複数のズームスイッチを有する場合、例えば、レンズ鏡筒に光軸を中心に回動自在なズーム操作リングを有し、このリングの回転操作方向と速度をもってズーミングするスイッチと、グリップ部周辺に配置されたシーソスイッチとを有する場合、それぞれのスイッチで実現可能なズーム最高速度を異なるようにし、少なくとも一方のズーム最高速度では、周辺光量の変化を目立たなくするものである。
【００８８】
例えば、前述の図９に示す通常速度設定をシーソスイッチ側に、対策速度設定をズーム操作リング側に当てはめることにより実現できる。したがって、ユーザの使い分けにより周辺光量の変化に伴う違和感の発生を回避することが可能である。
【００８９】
このように第４の実施形態では、撮像装置全体として２箇所以上にズームスイッチを有する場合、それぞれのズームスイッチで設定可能なズーム最高速度を異なるようにし、少なくとも１つのズームスイッチで設定されたズーム最高速度では、周辺光量の変化を目立たなくすることができる。
【００９０】
［第５の実施形態］
第５の実施形態における撮像装置では、カメラ本体に対してレンズ交換が可能である。交換可能なレンズが複数本あり、この中に高速ズームの際に周辺光量の変化が目立つレンズとそうでないレンズが含まれる。
【００９１】
このようにレンズ交換可能な撮像装置では、例えば撮影モードの設定状態を検出し、焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御のオン／オフを行う際、高速ズームの際に装着されているレンズが周辺光量の変化が目立たないレンズである場合、このような可変制御を行う必要がない。
【００９２】
第５の実施形態では、このような不必要な制御を行わないために、カメラ本体側からレンズ本体側に、モード設定状態、ズーム速度およびズームスイッチの操作状況、あるいは後述する第６の実施形態で示すように画面内を複数に分割したそれぞれのエリアでのコントラストに関する情報を通信し、レンズ本体側ではこれらの情報と、このレンズが可変制御を必要とする場合、これらの通信で得たカメラ側の情報から所定の動作を行うものである。
【００９３】
図１０は第５の実施形態におけるカメラ本体に対してレンズ交換が可能な撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素（図４参照）については同一の符号で示す。
【００９４】
図において、２７０はカメラ本体側ＣＰＵであり、所定のデータを公知の電子マウント接点を介して所定のタイミングでレンズ本体側のＣＰＵ２３２に伝達する。ズームスイッチとしては、カメラ本体側のズームスイッチ２３３およびレンズ本体側のズームスイッチ２３３Ａの２種類のものが設けられている。
【００９５】
このように第５の実施形態では、カメラ本体側にズームスイッチ２３３およびモードセレクトスイッチ２４９を設けた場合、カメラ本体からレンズ本体にこの操作設定状態を通信し、レンズ本体側に設けられたＣＰＵ２３２で制御を行う。これにより、周辺光量の変化が目立つ交換レンズを使用する場合にだけ絞り最大開口径の可変制御を行うようにすることができる。
【００９６】
［第６の実施形態］
高速ズーム時に発生する周辺光量の変化が目立つという現象は、特に被写体が均一な低コントラスト時に問題となり易い。前述した第１〜第５の実施形態では、モード選択状況、ズーム速度設定あるいは絞り開口状況などの判断条件に基づき、絞り最大開口径の可変制御もしくはズーム最高速度の低速化などの対策をオン／オフすることを提案した。
【００９７】
第６の実施形態では、このようなオン／オフの判断条件とは別に、被写体のコントラストにしたがって判断する。この判断条件は他の判断条件と組み合わせて用いてもよい。
【００９８】
図１１は第６の実施形態の撮像装置において撮影された画面を示す図である。図において、２７１は全画面である。画面は２７２〜２８０の９つの領域に分割されている。ここで、例えば領域２７６をＡＦ領域、領域２７６＋領域２７９を測光（ＡＥ）領域として設定してもよい。また、これらのＡＦ、ＡＥの領域はこれらの９分割とは別に設定しても構わない。
【００９９】
領域２７２〜２８０はＡＦゲート２３０で順次切り換えることで設定可能である。被写体の有するコントラスト、特に高周波成分はＡＦ信号処理回路２３１から得られる信号であるので、ここでは、この９つの各領域の各々から得られるＡＦ信号から何らかの判断を行ってもよいし、あるいはＡＦとは別に設けた所定の空間周波数領域のコントラスト成分を検出してもよい。
【０１００】
いずれにしても、この例では９つの（実際にはこの数はより多くても少なくても構わない）各小領域の有する各々のコントラストに関連する信号に基づいて判別し、前述した絞り最大開口径の可変制御あるいはズーム最高速度の低速化などの対策を行うものである。
【０１０１】
この判別には種々の方法がある。例えば９つ全部の領域のコントラスト信号の加算値を所定値と比較したり、背景に注目するために領域２７２、２７４、２７８、２８０という四隅の信号を用い、これらの加算値を所定値と比較する等が考えられる。
【０１０２】
図１１では被写体である人物２８１は領域２７３、２７６、２７９を含んでおり、また、背景の「山」は領域２７５、２７８、２７７、２８０にかかっているが、２７２と２７４は「空」であり、低コントラストである。例えば、上隅である領域２７２と２７４が低コントラストである場合、何らかの対策を行うことも考えられる。
【０１０３】
また、１つの対策を単純に１つの判断条件でオン／オフするだけでなく、低コントラストのレベルに応じて複数の対策を組み合わせたり、あるいは１つの対策でも複数の度合を切り換える、例えば、絞り最大開口径の可変制御を図１の実線２４６と一点鎖線２４７の間でオンオフするのではなく、その間をアナログ的に可変するようにしてもよい。
【０１０４】
図１２は複数の対策を組合せた場合のズーム制御処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ２６４〜Ｓ２６９は図８に示したステップ処理と同様の処理であり、例えば、絞りが開放より２段目程度の開口径Ａｆ１より小さい場合、通常速度に設定するが、それより大きい（開放側）場合、ステップＳ２６８の処理で対策速度に設定し、ズーム最高速度を、通常２秒のところを５秒まで低速化して現象を目立たなくする（図９参照）。
【０１０５】
しかし、この新たなズーム速度でも被写体が低コントラストである等の不利な条件により現象に違和感が生じる場合、ステップＳ２８４以降で更に焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御を行う。
【０１０６】
まず、図１１の上左隅の領域２７２のコントラストに関する情報Ｂ２７２を検出して読み込む（ステップＳ２８４）。同じく上右隅の領域２７４のコントラストに関する情報Ｂ２７４を検出して読み込む（ステップＳ２８５）。Ｂ＝Ｂ２７２＋Ｂ２７４を算出し（ステップＳ２８６）、この算出された情報Ｂの値に応じて絞り最大開口径カーブをテーブルから選択する（ステップＳ２８７）。
【０１０７】
尚、本実施形態ではテーブルを用い、情報Ｂがあるレベル以上では図１の実線２４６に示す「制御なし」の絞り最大開口径カーブが選択され、あるレベル以下では一点鎖線２４７に示す絞り最大開口径カーブが選択される。また、この間、情報Ｂに応じて１つ以上の他の絞り最大開口径カーブを選択可能に構成してもよい。
【０１０８】
そして、選択した絞り最大開口径カーブからステップＳ２６４で検出した焦点距離における絞り最大開口径の値Ａｆ２を求める（ステップＳ２８８）。尚、ここではＡｆ１＜Ａｆ２となる設定である。
【０１０９】
現在の絞り開口径Ａが絞り最大開口径Ａｆ２より小さいか否かを判別し（ステップＳ２８９）、現在の絞り開口径Ａが絞り最大開口径Ａｆ２以上である場合、Ａ＝Ａｆ２となるまで絞ることになり（ステップＳ２９０、Ｓ２９１）、絞り開口径カーブで定められた状況より絞り開口径が大きくなることが回避される。
【０１１０】
このように、まず絞り値によってズーム速度設定を変更し、つぎに被写体の持つコントラスト成分に応じて選択する「焦点距離に応じた絞り最大開口径カーブ」を変えることにより、よりきめ細かい対策を行うことができる。尚、本実施形態でもズーム中に選択した絞り最大開口径カーブを変更させない構成にすることが望ましい。
【０１１１】
したがって、周辺光量の変化が比較的コントラストのない「空」などの場合、焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御を行い、画面全域に亘って被写体にコントラストがあるような場合、可変制御を行わないようにすることができる。
【０１１２】
［第７の実施形態］
第３の実施形態では、周辺光量の変化が目立つ条件下に絞り値がある場合、ズーム最高速度を含むいくつかの速度の設定内容を図９に示すように変更する場合を示した。しかし、やみくもにズーム速度を低速度にすると、画角合わせの迅速性が確保しづらいなどの他の問題点が生じてしまう。
【０１１３】
そこで、第７の実施形態では、この点に鑑み、バリエータレンズ群の位置によらず一律にズーム速度を落とすのではなく、例えば図２で焦点距離Ｍ２からＭ３の範囲のように周辺光量の変化が大きくなるような領域だけズーム速度を低減する。
【０１１４】
図１３は第７の実施形態におけるバリエータ移動速度と焦点距離との関係を示すグラフである。図では横軸に焦点距離を、縦軸にズーム中のバリエータレンズ群の移動速度を示しており、実線カーブ２９２は例えば図９の通常速度設定での４段目の使用速度カーブを示している。
【０１１５】
この実線カーブ２９２が点Ｐを境にＴ（望遠）側で減速している理由は、ズームトラッキング（バリエータレンズ群の移動に伴い、フォーカシングレンズ群で結像位置を一定に保つための補正動作を行う）制御を正しく行うためである。すなわち、フォーカシングレンズ群の駆動源が発生可能な最高速度の下で移動した場合、バリエータレンズ群を減速することでトラッキングを維持することとなる。
【０１１６】
尚、このような方法は、現在主流のバリエータレンズ群とフォーカシングレンズ群の駆動を共にステップモータで行う場合、ステップモータが脱調せずに駆動できる範囲でズーム最高速度を達成するために行われる一般的な方法である。
【０１１７】
また、フォーカシングレンズ群の駆動源として一般的にステップモータより高速駆動可能なリニアアクチュエータを用いる場合、このＰ点より右側の減速は不要となる場合がある。
【０１１８】
この通常速度設定時の実線カーブ２９２に対し、周辺光量の変化を目立たなくする目的で対策速度に設定した場合を、一点鎖線カーブ２９３で示す。尚、周辺光量の変化が緩やかに発生するＭ１〜Ｍ２間で徐々に、大きく発生するＭ２〜Ｍ３間ではより急峻にバリエータ移動速度を可変にすることで、周辺光量の変化を目立ちにくくすることができる。
【０１１９】
また、Ｗ（広角）〜Ｍ１の範囲ではどちらの場合も使用速度に差がない。このことから図９に示したようにズーム最高速度（４段目）が２秒から５秒まで低速化せず、せいぜい２秒から３秒程度の低速化によって周辺光量の変化に伴う違和感を減少することが可能となる。
【０１２０】
このように第７の実施形態では、焦点距離全域の中でこの周辺光量の変化が目立つ領域でバリエータレンズ群の移動速度を他の領域と比較して低速に設定することで、画角合わせの迅速性を確保しつつこの現象を目立たなくすることができる。
【０１２１】
［第８の実施形態］
上記第１、第２、第５、第６の実施形態に示した絞り最大開口径の可変制御を行う場合、絞り装置の応答が遅いと、時間遅れに起因する追従遅れから結果として、所定の最大径より大きな絞り径が設定されることが懸念される。
【０１２２】
この場合、例えば図１２に示したステップＳ２８９の判別が常に否定となり、しかもステップＳ２９１の判別が肯定となることなく、ズーム制御を終了してしまうことになる。
【０１２３】
第８の実施形態では、ズーミングの方向を検知し、その検知結果に応じて上記遅れを軽減するように目標値を変更するものである。図１４は絞り最大開口径と焦点距離との関係を示すグラフである。
【０１２４】
実線２９３は図１の一点鎖線２４７と同じ目標値を有する絞り最大開口径カーブである。これに対し、Δの追従遅れを見越してワイド（Ｗ）側からテレ（Ｔ）側に動く場合に一点鎖線カーブ２９４を、テレ側からワイド側に動く場合に点線カーブ２９５を目標位置としてシフトすると、つまり、ズーミング方向により、絞りの応答遅れを考慮して絞り最大開口径カーブを設定すると、実際の動きとしては目標とする実線カーブ２９３に略等しい位置を辿ることが可能となる。ここで、Δの量は設定されたズーム速度に応じて変化させても構わない。
【０１２５】
このように第８の実施形態では、焦点距離に応じて絞り最大開口径の可変制御の応答遅れを考慮し、焦点距離に応じた絞り最大開口径の目標位置の設定を、ズーム方向（長焦点距離から短焦点距離へのズーミング動作かその逆方向のズーミング動作か）に応じて可変とすることにより最適な絞り最大開口径の可変制御を行うことができる。
【０１２６】
尚、上記各実施形態におけるズーム制御を組合せて実施することも可能である。また、各実施形態におけるズーム制御を記録時だけ実施し、記録待ち状態では実施しないように構成してもよい。
【０１２７】
さらに、本発明は装置にプログラムを供給することによって達成される場合にも適用できることはいうまでもない。この場合、本発明を達成するためのソフトウェアによって表されるプログラムを格納した記憶媒体を装置に読み出すことによって装置が本発明の効果を享受することが可能となる。記憶媒体としては、ＲＯＭに限らず、不揮発性のメモリカードなどを用いることができる。
【０１２８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の撮像装置によれば、レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行う際、速度設定手段により前記レンズの移動速度を設定し、最大開口径変更手段により該設定された移動速度に応じて、焦点距離毎に絞りの最大開口径を変更するので、ズーミングに際して設定されたズーム速度がズーム中の焦点距離の変化に伴う周辺光量の変化を目立たせて違和感を生じさせると懸念されるような場合、焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御を行うことにより、この違和感を軽減することができる。
【０１２９】
例えば、ズームスイッチが操作された場合、スイッチの押込量などで定められるズーム速度を検出し、その検出結果に応じて周辺光量の変化が目立つような速度設定である場合には絞り最大開口径に制限を与え、この変化が目立たないようにする。すなわち、焦点距離（バリエータレンズ群の位置情報）に応じて、ＣＰＵ内に設定されたテーブルデータなどに則って絞り最大開口径に制限を与える。
【０１３０】
これにより、像面照度比の変化量が大きい絞り値で高速ズームを行った場合でも周辺の明るさの変化が目立って違和感が生ずることを回避できる。尚、請求項４に係るズーム制御方法においても同様の効果を得ることができる。
【０１３６】
請求項２に記載の撮像装置によれば、前記レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行うレンズ本体が交換自在に装着されるカメラ本体を有する撮像装置では、通信手段により前記カメラ本体で設定あるいは選択される情報を前記レンズ本体に通信するので、最大開口径の可変制御を行うか否かを判別する情報などをカメラ本体からレンズ本体に電子マウント等を介して通信し、レンズ本体側に設けられたＣＰＵでこの情報を判別することで、レンズ交換可能な撮像装置に対しても応用できる。
【０１３７】
例えば、カメラ本体側にズームスイッチおよびモードスイッチを設けた場合、カメラ本体からレンズ本体にこの操作設定状態を通信し、レンズ本体側に設けられたＣＰＵで制御を行う。これにより、ズーム時に周辺光量の変化が目立ってしまうような交換レンズの場合だけ、絞り最大開口径の可変制御などを行わせることができる。
【０１４２】
請求項３に記載の撮像装置によれば、前記絞りの最大開口径は前記ズーミング方向による絞りの応答遅れを考慮して変更されるので、焦点距離に応じた絞りの最大開口径の目標値の設定をズーム方向によって異ならせることにより、応答時間の遅れを考慮しても実際の動きとしてほぼ目標値通りの制御を行うことができる。
【０１４３】
例えば、焦点距離に応じて絞り最大開口径の可変制御の応答遅れを考慮し、焦点距離に応じた絞り最大開口径の目標位置の設定を、ズーム方向（長焦点距離から短焦点距離へのズーミング動作かその逆方向のズーミング動作か）に応じて可変とすることにより最適な絞り最大開口径の可変制御を実施できる。尚、請求項５に係るズーム制御方法においても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】焦点距離に対する絞り最大開口径の特性を示すグラフである。
【図２】焦点距離に対する画面端の周辺光量比の特性を示すグラフである。
【図３】第１の実施形態における４つのレンズ群から構成されるズームレンズの鏡筒構造を示す断面図である。
【図４】カメラ本体の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施形態におけるズーム制御処理手順を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態における撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態におけるズーム制御処理手順を示すフローチャートである。
【図８】第３の実施形態おけるズーム制御処理手順を示すフローチャートである。
【図９】通常速度と対策速度の設定値を表として示す図である。
【図１０】第５の実施形態におけるカメラ本体に対してレンズ交換が可能な撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１１】第６の実施形態の撮像装置において撮影された画面を示す図である。
【図１２】複数の対策を組合せた場合のズーム制御処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】第７の実施形態におけるバリエータ移動速度と焦点距離との関係を示すグラフである。
【図１４】絞り最大開口径と焦点距離との関係を示すグラフである。
【図１５】従来の撮像装置におけるカメラ本体の電気的構成を示すブロック図である。
【図１６】ズームレンズの像面照度比を示すグラフである。
【符号の説明】
２０１ｂ バリエータレンズ群
２２２ ズーム駆動源
２２４ 絞り駆動源
２３２、２７０ ＣＰＵ
２３３、２３３Ａ ズームスイッチ（シーソスイッチ）
２３４ ズームトラッキングメモリ
２３５ 絞りユニット
２４８ テーブルメモリ
２４９ モードセレクトスイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラ等の動画記録用の撮像装置およびズーム制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラは結像面にＣＣＤ等の固体撮像素子が配置されたイメージセンサを有する。ＣＣＤ等の固体撮像素子では、一般に画素数を多くする程、その形状が大きくなり、これに伴いコストも増加する。
【０００３】
これらの条件から一般民生用としては、対角長４ｍｍ程度の１／４インチサイズと称するもの、あるいは対角長６ｍｍ程度の１／３インチサイズと称するものが多く用いられている。また、これらのＣＣＤの画素数は３０〜４０万画素のものが一般的である。
【０００４】
このように、撮像装置のイメージサイズはいわゆる１３５フィルムの銀塩カメラの対角４３ｍｍと比較すると小さいので、同じ画角のレンズではフィルムカメラのレンズに対して大幅な小型化が一般的には可能である。
【０００５】
実際、１／４インチサイズのＣＣＤを用いたビデオカメラでは、ズーム比１０のズームレンズでその全長が５０ｍｍ程度のものが一般的になっている。
【０００６】
このようなビデオカメラ用のズームレンズとしては、被写体側から順に凸凹凸凸の４つのレンズ群から構成されるズームレンズが最もよく知られている。但し、仕様によっては他のレンズ群から構成されるズームレンズも製品化されている。
【０００７】
始めに、従来の代表的な４つのレンズ群から構成されるズームレンズの鏡筒構造について示す（図３参照）。ズームレンズを構成する４つのレンズ群２０１ａ〜２０１ｄは、固定された前玉レンズ２０１ａ、光軸に沿って移動することで変倍動作を行うバリエータレンズ群２０１ｂ、固定されたアフォーカルレンズ２０１ｃ、および光軸に沿って移動することで変倍時の焦点面維持と焦点合わせを行うフォーカシングレンズ群２０１ｄである。
【０００８】
ガイドバー２０３および２０４ａ、２０４ｂは光軸２０５と平行に配置され、移動するレンズ群の案内および回り止めを行う。ＤＣモータ２０６はバリエータレンズ群２０１ｂを移動させる駆動源となる。尚、ＤＣモータに代えてステップモータを用いても構わない。
【０００９】
バリエータレンズ群２０１ｂは保持枠２１１に保持されている。この保持枠２１１は、押圧ばね２０９とこの押圧ばね２０９の力でスクリュー棒２０８に形成されたスクリュー溝２０８ａに係合するボール２１０とを有している。このため、モータによって出力軸２０６ａ、ギア列２０７を介してスクリュー棒２０８を回転駆動することにより、保持枠２１１はガイドバー２０３に沿って光軸方向に移動する。
【００１０】
フォーカシングレンズ群２０１ｄは保持枠２１４に保持されている。保持枠２１４のスリーブ部にはネジ部材２１３が一体的に組み付けられており、このネジ部材２１３はステップモータ２１２を回転させることにより、保持枠２１４をガイドバー２０４ａ、２０４ｂに沿って光軸方向に移動させることができる。
【００１１】
ＩＧメータ２１８は絞りユニット２３５を駆動する。カメラ本体２２０にはレンズ鏡筒が装着されている。
【００１２】
図１５は従来の撮像装置におけるカメラ本体の電気的構成を示すブロック図である。図において、２０１ａ〜２０１ｄは前述した４つのレンズ群であり、２０１ｂは変倍のためのバリエータレンズ群（バリエータ）である。２０１ｄはフォーカシングレンズ群であり、ピント合わせの他、バリエータレンズ群２０１ｂの移動に伴うズーミング動作で同一距離の被写体を結像面に維持するためのコンペンセータとしての役目を有する。
【００１３】
２２１は結像面に配置されたＣＣＤ等の固体撮像素子、２２２はバリエータレンズ群２０１ｂの駆動源であり、モータ２０６、モータ２０６と連動するギヤ列、スクリュー棒２０８等を含む。２２３はフォーカシングレンズ群２０１ｄの駆動源であり、ステップモータなどから構成される。尚、ズーム駆動源を、フォーカシングレンズ群と同じくステップモータで構成してもよい。
【００１４】
２２４は絞り駆動源である。２２５はズームエンコーダ、２２７はフォーカスエンコーダである。エンコーダとしては、駆動源にステップモータを用いる場合、動作の初期準備段階で図示しないセンサによりレンズ群２０１ｂ、２０１ｄをそれぞれ動作の原点位置に配置し、この位置からステップモータに入力する動作パルス数を連続してカウントする方法のものが一般的である。また、他にはボリュームや磁気方式のものなどが知られている。
【００１５】
２２６は絞りエンコーダであり、絞り駆動源であるメータの内部にホール素子を配置し、ロータとステータの回転位置関係を検出する方式のものなどが知られている。
【００１６】
２２８はカメラ信号処理回路であり、ＣＣＤの出力に対して所定の増幅やγ補正などを施す。これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラスト信号はＡＥゲート２２９、ＡＦゲート２３０を通過する。すなわち、露出決定および側距のために最適な信号取り出し範囲が全画面内のうちこのゲートで設定される。このゲートは大きさ可変であったり、複数設けられる場合もあるが、ここでは簡単のためにその詳細を記述しない。
【００１７】
２３１はＡＦ（オートフォーカス）のためのＡＦ信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関する１つもしくは複数の出力を生成する。２３３はズームスイッチ、２３４はズームトラッキングメモリであり、変倍に際し、被写体距離に応じてとるべきフォーカシングレンズ群の位置情報を記憶する。尚、ズームトラッキングメモリとしてはＣＰＵ内のメモリを使用してもよい。２３２はＣＰＵである。
【００１８】
例えば、撮影者によりズームスイッチ２３３が操作されると、ＣＰＵ２３２はズームトラッキングメモリ２３４の情報を基に算出した所定の位置関係が保たれるように、ズームエンコーダ２２５の出力と、フォーカスエンコーダ２２７の出力と、バリエータレンズ群２０１ｂのとるべき目標位置と、フォーカシングレンズ群２０１ｄのとるべき目標位置のそれぞれの偏差が値０となるように、ズーム駆動源２２２およびフォーカシング駆動源２２３を駆動制御する。
【００１９】
また、オートフォーカス動作ではＡＦ信号処理回路２３１の出力がピークを示すように、ＣＰＵ２３２はフォーカシング駆動源２２３を駆動制御する。
【００２０】
さらに、適正露出を得るために、ＣＰＵ２３２はＡＥゲート２２９を通過したＹ信号の出力の平均値が所定値となるように、絞りエンコーダ２２６の出力とこの所定値の偏差が値０となるように、絞り駆動源２２４を駆動制御する。
【００２１】
図１６はズームレンズの像面照度比を示すグラフである。図において、横軸は像高を示し、値０の位置を軸上（像高０の位置）に示す。縦軸が像面照度を示し、軸上の像面照度を１００とする。
【００２２】
２３８〜２４０が具体的な特性例であり、周辺（像高が高くなる）に行く程、照度は低下することが一般的である。そして、ズームレンズでは、どの焦点距離でもこの特性が略一定であることが望ましい。
【００２３】
しかし、特にズーム比が大きくなった場合で、かつ絞りが開放の場合にはこの特性を一定に保つことが難しく、例えば、短焦点距離端での特性２３８、中間焦点距離端での特性２３９、長焦点距離端での特性２４０に示すように、焦点距離に応じてその特性が変化する場合もある。また、この特性は絞り値に応じて変化する（絞り開放時、変化量が大である）。
【００２４】
ズームスイッチ２３３の操作でズーミング動作が行われるが、このズーミングの動作速度は可変に構成されることが多い。この可変速の中から速度の設定は、ズームスイッチが例えばシーソスイッチの場合、そのスイッチの押し込み量をセンサで検出し、押し込み量が少ない程、低速度、押し込み量が多い程、高速度に応答するように構成されたものが公知である。
【００２５】
これらのカメラおよび公知のスチルカメラにおいても、撮影に際してシャッター速度と絞りの組合せを可変としたいわゆる「モードセレクト」機能が搭載される場合がある。例えば、スポーツ撮影の際、高速シャッタを用いて極力ぶれが発生しないようにしたり、ポートレート撮影の際、極力被写界深度を浅くし、背景がぼけるようにしたりするために、撮影者は絵文字にしたがって撮影意図を設定する。
【００２６】
また、絞り値をマニュアル設定にし、その絞り値で適正露出が得られるようなシャッタ速度を選択するいわゆる「絞り優先ＡＥ」と称する方法も知られている。一般的に絞った場合、四角形、六角形、八角形などの羽根の枚数に起因した多角形を反映した形に背景もしくは前景、特に輝点がボケとして現れるのに対し、絞り開放の場合には丸いボケが得られる。したがって、このボケを得る撮影意図が強い場合には絞り優先ＡＥモードで絞り値が開放となるように設定すればよい。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の撮像装置では以下に掲げる問題があり、その改善が要望されていた。すなわち、最近のステップモータの高速化の改良あるいはリニアモータと称する電磁式のいわゆるボイスコイル形の高速駆動が可能なアクチュエータのレンズ群駆動源の採用などによって、最高ズーム速度が向上し、最短（長）焦点距離端から最長（短）焦点距離端までの駆動に要する時間が大幅に短縮されている。この結果、図１６に示した像面照度比の変化に伴い、特にこの変化量が大きい絞り値で高速ズームを行った場合、周辺の明るさの変化が目立ち、違和感が生じてしまう。
【００２８】
そこで、本発明は像面照度比の変化量が大きい絞り値で高速ズームを行った場合でも周辺の明るさの変化が目立って違和感が生ずることを回避できる撮像装置およびズーム制御方法を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の撮像装置は、レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行う撮像装置において、前記レンズの移動速度を設定する速度設定手段と、該設定された移動速度に応じて、焦点距離毎に絞りの最大開口径を変更する最大開口径変更手段とを備えたことを特徴とする。
【００３３】
請求項２に記載の撮像装置は、請求項１に係る撮像装置において前記レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行うレンズ本体が交換自在に装着されるカメラ本体を有する撮像装置において、前記カメラ本体で設定あるいは選択される情報を前記レンズ本体に通信する通信手段を備えたことを特徴とする。
【００３６】
請求項３に記載の撮像装置では、請求項１または請求項２に係る撮像装置において前記絞りの最大開口径は前記ズーミング方向による絞りの応答遅れを考慮して変更されることを特徴とする。
【００３７】
請求項４に記載のズーム制御方法は、レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行うズーム制御方法において、前記レンズの移動速度を設定し、該設定された移動速度に応じて、焦点距離毎に絞りの最大開口径を変更することを特徴とする。
【００４３】
請求項５に記載のズーム制御方法では、請求項４に係るズーム制御方法において前記絞りの最大開口径は前記ズーミング方向による絞りの応答遅れを考慮して変更されることを特徴とする。
請求項６に記載のレンズ鏡筒は、絞りユニットを備え、レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行なうレンズ鏡筒において、ズーム速度が所定の速度より大きいと判別された際、絞り値が焦点距離に基づいて決定された値より小さくなるように、前記絞りユニットを制御することを特徴とする。
請求項７に記載のレンズ鏡筒は、請求項６に係るレンズ鏡筒において、前記絞り値は絞りの開口径であり、前記焦点距離に基づいて決定された値は絞りの最大開口径であることを特徴とする。
請求項８に記載のレンズ鏡筒は、請求項６または７に係るレンズ鏡筒において、前記焦点距離に基づいて決定された値を記憶するテーブルメモリをさらに備える。
請求項９に記載のレンズ鏡筒は、請求項６乃至８のいずれか１つに係るレンズ鏡筒において、前記ズーム速度は撮影者によるズームスイッチの押込量に応じて設定されることを特徴とする。
請求項１０に記載の撮像装置は、請求項６乃至９のいずれか１つに記載のレンズ鏡筒と、撮像信号を出力する撮像素子と、前記撮像信号を増幅する信号処理手段と、を備え、前記撮像信号の増幅ゲインは前記絞り値に応じて設定されることを特徴とする。
【００４４】
【発明の実施の形態】
本発明の撮像装置およびズーム制御方法の実施の形態について説明する。高速ズーム時、特に絞り開放時に発生する周辺光量の変化に対し、大きく分けて２つの対策が挙げられる。その１つはこのような現象が目立たないようにズーム速度を遅くするものである。後述する第３、第４および第７の実施形態はこのような考えに基づく実施形態である。
【００４５】
もう１つは絞りを絞ると、周辺光量の変化が軽減されることに着目し、それぞれの焦点距離で設定可能な絞り最大開口径を可変にするものである。後述する第１、第２、第５、第６および第８の実施形態はこのような考えに基づく実施形態である。
【００４６】
［第１の実施形態］
始めに、後者の対策、すなわち焦点距離に応じて絞り最大開口径を可変制御する場合について説明する。図１は焦点距離に対する絞り最大開口径の特性を示すグラフである。図１では、横軸に焦点距離、縦軸に絞り最大開口径がとられている。実線２４６は焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御を行わない場合を示し、一点鎖線２４７は焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御を行った場合を示す。
【００４７】
図２は焦点距離に対する画面端の周辺光量比の特性を示すグラフである。図２では、横軸に図１と同じく焦点距離、縦軸に周辺光量の評価として画面の端に相当する像高の（例えば、１／４インチのＣＣＤを用いる撮像装置では像高２ｍｍ程度）位置での中心に対する周辺光量比が示されている。図１の実線２４６で示すように焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御を行わない場合、図２の実線２４５に示すように周辺光量に大きな変化が発生してしまう。
【００４８】
すなわち、この例ではＷ（短焦点距離端）からＭ１までの間はほとんど周辺光量の変化は発生していない。Ｍ１からＭ２の間で周辺光量はゆるやかに変化し、Ｍ２〜Ｍ３の間で変化の方向が逆転し、やや急峻な変化となり、Ｍ３〜Ｔ（長焦点距離端）で再び変化の方向が逆転する。
【００４９】
これに対し、図１の一点鎖線２４７に示すように焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御を行った場合、図２の一点鎖線２４４に示すように、Ｍ２〜Ｔ間の変化をなくし、均一化することが可能である。
【００５０】
つぎに、撮像装置におけるズームレンズの鏡筒構造について説明する。図３は第１の実施形態における４つのレンズ群から構成されるズームレンズの鏡筒構造を示す断面図である。同図（Ａ）は縦断面を示し、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の矢印Ａ−Ａ線に沿った断面を示す。図において、２０１ａ〜２０１ｄは撮影ズームレンズを構成する４つのレンズ群であり、２０１ａは固定された前玉レンズ、２０１ｂは光軸に沿って移動することで変倍動作を行うバリエータレンズ群、２０１ｃは固定されたアフォーカルレンズ、２０１ｄは光軸に沿って移動することで変倍時の焦点面維持と焦点合わせを行うフォーカシングレンズ群である。
【００５１】
２０３および２０４ａ、２０４ｂは光軸２０５と平行に配置され、移動するレンズ群の案内および回り止めを行うガイドバーである。
【００５２】
２０６はバリエータレンズ群２０１ｂを移動させる駆動源となるＤＣモータである。尚、ＤＣモータに代えてステップモータを用いても構わない。
【００５３】
バリエータレンズ群２０１ｂは保持枠２１１に保持されている。この保持枠２１１は、押圧ばね２０９とこの押圧ばね２０９の力でスクリュー棒２０８に形成されたスクリュー溝２０８ａに係合するボール２１０とを有している。このため、モータによって出力軸２０６ａ、ギア列２０７を介してスクリュー棒２０８を回転駆動することにより、保持枠２１１はガイドバー２０３に沿って光軸方向に移動する。
【００５４】
２１２はステップモータである。フォーカシングレンズ群２０１ｄは保持枠２１４に保持されている。保持枠２１４のスリーブ部にはネジ部材２１３が一体的に組み付けられており、このネジ部材２１３はステップモータ２１２を回転させることにより、保持枠２１４をガイドバー２０４ａ、２０４ｂに沿って光軸方向に移動させることができる。
【００５５】
２１８は絞りユニット２３５を駆動するＩＧメータである。２２０はレンズ鏡筒を装着したカメラ本体である。
【００５６】
つづいて、上記レンズ鏡筒構造を有するカメラ本体内の電気的構成について説明する。図４はカメラ本体の電気的構成を示すブロック図である。従来の構成に対して新規に追加されたブロック２４８は、図１の一点鎖線２４７に示すように焦点距離に応じた絞り最大開口径の情報がテーブルとして設定されたテーブルメモリである。その他の構成は従来と同様の構成であり、同一の構成要素には従来と同一の符号が付されている。
【００５７】
図において、２０１ａ〜２０１ｄは前述した４つのレンズ群であり、２０１ｂは変倍のためのバリエータレンズ群（バリエータ）である。２０１ｄはフォーカシングレンズ群であり、ピント合わせの他、バリエータレンズ群２０１ｂの移動に伴うズーミング動作で同一距離の被写体を結像面に維持するためのコンペンセータとしての役目を有する。
【００５８】
２２１は結像面に配置されたＣＣＤ等の固体撮像素子、２２２はバリエータレンズ群２０１ｂの駆動源であり、モータ２０６、モータ２０６と連動するギヤ列、スクリュー棒２０８等を含む。２２３はフォーカシングレンズ群２０１ｄの駆動源であり、ステップモータなどから構成される。尚、ズーム駆動源を、フォーカシングレンズ群と同じくステップモータで構成してもよい。
【００５９】
２２４は絞り駆動源である。２２５はズームエンコーダ、２２７はフォーカスエンコーダである。エンコーダとしては、駆動源にステップモータを用いる場合、動作の初期準備段階で図示しないセンサによりレンズ群２０１ｂ、２０１ｄをそれぞれ動作の原点位置に配置し、この位置からステップモータに入力する動作パルス数を連続してカウントする方法のものが一般的である。また、他にはボリュームや磁気方式のものなどが知られている。
【００６０】
２２６は絞りエンコーダであり、絞り駆動源であるメータの内部にホール素子を配置し、ロータとステータの回転位置関係を検出する方式のものなどが知られている。
【００６１】
２２８はカメラ信号処理回路であり、ＣＣＤの出力に対して所定の増幅やγ補正などを施す。これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラスト信号はＡＥゲート２２９、ＡＦゲート２３０を通過する。すなわち、露出決定および側距のために最適な信号取り出し範囲が全画面内のうちこのゲートで設定される。このゲートは大きさ可変であったり、複数設けられる場合もあるが、ここでは簡単のためにその詳細を記述しない。
【００６２】
２３１はＡＦ（オートフォーカス）のためのＡＦ信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関する１つもしくは複数の出力を生成する。２３３はズームスイッチである。２３４はズームトラッキングメモリであり、変倍に際し、被写体距離に応じてとるべきフォーカシングレンズ群の位置情報を記憶する。 尚、ズームトラッキングメモリとしてはＣＰＵ内のメモリを使用してもよい。２３２はＣＰＵである。
【００６３】
例えば、撮影者によりズームスイッチ２３３が操作されると、ＣＰＵ２３２はズームトラッキングメモリ２３４の情報を基に算出した所定の位置関係が保たれるように、ズームエンコーダ２２５の出力と、フォーカスエンコーダ２２７の出力と、バリエータレンズ群２０１ｂのとるべき目標位置と、フォーカシングレンズ群２０１ｄのとるべき目標位置のそれぞれの偏差が値０となるように、ズーム駆動源２２２およびフォーカシング駆動源２２３を駆動制御する。
【００６４】
また、オートフォーカス動作ではＡＦ信号処理回路２３１の出力がピークを示すように、ＣＰＵ２３２はフォーカシング駆動源２２３を駆動制御する。
【００６５】
さらに、適正露出を得るために、ＣＰＵ２３２はＡＥゲート２２９を通過したＹ信号の出力の平均値が所定値となるように、絞りエンコーダ２２６の出力とこの所定値の偏差が値０となるように、絞り駆動源２２４を駆動制御する。
【００６６】
第１の実施形態では、操作されたズーム速度を検出し、検出された速度が周辺光量の変化が目立つとして設定した速度より高速側であるか否かを判別し、高速側の場合、つまり周辺光量の変化が目立つ場合には、焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御をオンに設定する。
【００６７】
図５は第１の実施形態におけるズーム制御処理手順を示すフローチャートである。このズーム制御処理プログラムはＣＰＵ２３２内のＲＯＭに格納されており、ＣＰＵ２３２によって実行される。まず、ズーム操作が行われているか否かを判別する（ステップＳ２５０）。シーソスイッチ（ズームスイッチ）２３３の押込量によって定まるズーム速度情報を読み込み（ステップＳ２５１）、読み込んだズーム速度情報をしきい値と比較するなどの方法により焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御をオンに設定するか否かを決定する（ステップＳ２５２）。ここで、ズーム速度情報と比較されるしきい値は、図２の実線２４５に示すような焦点距離に対する画面端の周辺光量比の下でズーム操作を行った場合に周辺光量の変化が目立って違和感が生じてしまうズーム速度に基づいて決定される。
【００６８】
尚、ステップＳ２５２の絞り最大開口径の可変制御をオンに設定するか否かを決定する代わりに、図１の一点鎖線２４７で示したような制御特性を、設定されたズーム速度に応じてそれぞれ設けておき、その制御特性を読み出すような構成にしても構わない。
【００６９】
ステップＳ２５２で絞り最大開口径の可変制御をオンに設定しない場合、ステップＳ２５０の処理に戻り、絞り最大開口径の可変制御をオンに設定する場合、その時の焦点距離ｆを検出し（ステップＳ２５３）、絞り最大開口径Ａｆをテーブルメモリ２４８に記憶されたテーブルから読み出して決定する（ステップＳ２５４）。尚、テーブルからの読み出しでなく、Ａｆ＝ｆ（ｆ）という演算式によって算出するようにしてもよい。
【００７０】
現在の絞り径Ａを検出し（ステップＳ２５５）、Ａ＜Ａｆであるか否かを判別する（ステップＳ２５６）。Ａ≧Ａｆである場合、Ａ＝Ａｆとなるように絞りを制御する（ステップＳ２５７）。すなわち、このズーム速度下では、焦点距離ｆに基づいた絞り最大開口径Ａｆより絞りが大きな径とならないように制御される。
【００７１】
一方、ステップＳ２５６でＡ＜Ａｆである場合、画面が露光不足状態にある時にはＣＣＤの信号を増幅するゲインを大きくすることで最適露出を得ることが望ましい。
【００７２】
このように第１の実施形態では、ズームスイッチ２３３が操作された場合、ズームスイッチの押込量などで定められるズーム速度を検出し、その検出結果に応じて周辺光量が目立つような速度設定である場合には絞り開口径に制限を与え、この変化が目立たないようにする。すなわち、焦点距離（バリエータレンズ群の位置情報）に応じて、ＣＰＵ２３２はテーブルメモリ２４８に設定されたテーブルデータなどに則って最大開口径に制限を与える。
【００７３】
これにより、像面照度比の変化量が大きい絞り値で高速ズームを行った場合でも周辺の明るさの変化が目立って違和感が生ずることを回避できる。
【００７４】
［第２の実施形態］
前記第１の実施形態では、ズーム速度に応じて焦点距離に対する絞り最大開口径の可変制御のオン／オフを決定していたが、第２の実施形態では、モードセレクトスイッチの選択状況をオン／オフの決定要因とする。特に、絞り優先ＡＥモードで、絞り開放状態が選択された場合、前述した丸ボケを保証するためにこの可変制御をオフにすべきであるという場合に有効である。
【００７５】
図６は第２の実施形態における撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。第２の実施形態では前記第１の実施形態と比べてモードセレクトスイッチ２４９が追加されている。このモードスイッチ２４９はＣＰＵ２３２に接続されており、絞り優先ＡＥモードなどにおいて焦点距離に対する絞り最大開口径の可変制御をオフに切り替えるものである。
【００７６】
図７は第２の実施形態におけるズーム制御処理手順を示すフローチャートである。前記第１の実施形態の図５と同一のステップ処理については同一のステップ番号を付し、その説明を省略する。
【００７７】
まず、ＣＰＵ２３２は選択されているモードをモードセレクトスイッチ２４９から読み込む（ステップＳ２６０）。読み込んだモードに応じて絞り最大開口径の可変制御をオンにするか否かを決定する（ステップＳ２６１）。例えば、読み込んだモードが絞り優先ＡＥモードである場合、この絞り最大開口径の可変制御をオンに設定する決定を行う。絞り最大開口径の可変制御がオンであるか否かを判別し（ステップＳ２６２）、オフである場合、ステップＳ２６０に戻り、オンである場合、前記第１の実施形態と同一のステップＳ２５３以降の処理を実行する。
【００７８】
尚、どのモードでこの絞り最大開口径の可変制御をオンに設定するか否かの決定には種々の考え方があり、特に限定されるものではない。
【００７９】
このように第２の実施形態では、モードセレクトスイッチ２４９に応じて焦点距離に応じた最大絞り開口径の可変制御を行うモードと、行わないモードとを振り分ける。具体的には絞り優先ＡＥモードで絞り開放が固定された場合、このような可変制御をオフにする。これにより、背景点像のボケを丸く保ちたいような場合にはこのモードで絞り開放を設定すれば撮影意図が叶えられる。
【００８０】
［第３の実施形態］
前記第１および第２の実施形態の撮像装置では、焦点距離に応じて絞り最大開口径の可変制御を行い周辺光量の変化を減少させる対策を、種々の条件でオンにするかオフにするかを切り替えるようにしていた。
【００８１】
第３の実施形態は、このような可変制御のオンオフ切替ではなく、ズーム速度が高速である時に周辺光量の変化が目立つような絞り状態では、ズーム最高速度を遅く設定するものである。
【００８２】
第３の実施形態の撮像装置の電気的構成は前記第１の実施形態と同じである。図８は第３の実施形態おけるズーム制御処理手順を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ２３２は焦点距離ｆを検出する（ステップＳ２６４）。つづいて、現在の絞り径Ａを検出し（ステップＳ２６５）、テーブルメモリ２４８から周辺光量の変化が目立ってしまう絞り最大開口径Ａｆを検出する（ステップＳ２６６）。尚、テーブルの代わりに演算により求めてもよいことは前述した通りである。また、この絞り最大開口径Ａｆは、場合によっては余裕をみて焦点距離によらず、一律に開放Ｆｎｏから２段絞り程度に相当する開口径に設定してもよい。
【００８３】
そして、Ａ＜Ａｆであるか否かを判別し（ステップＳ２６７）、Ａ＜Ａｆである場合、ズーム速度の設定を通常速度に設定する（ステップＳ２６９）。一方、Ａ≧Ａｆである場合、対策速度に設定する（ステップＳ２６８）。この後、ステップＳ２６４の処理に戻る。
【００８４】
ここで、通常速度と対策速度の設定について示す。図９は通常速度と対策速度の設定値を表として示す図である。例えば、撮像装置のズーム速度の設定がズームスイッチ２３３の押込量に応じて低速側の１段目〜高速側の４段目迄の４速に設定されているとすると、通常速度の場合、４段目では２秒であるズーム速度が周辺光量の変化が目立つ条件下で設定される対策速度では５秒となる。
【００８５】
尚、ズーム途中にステップＳ２６７の判別が変化して同じ押込量であるのに、ズーム途中で速度が変化して違和感が大きい場合、ズーム途中ではこの速度設定を変化させない構成にしてもよい。
【００８６】
このように第３の実施形態では、周辺光量の変化が目立つような絞り値にあるか否かを検出し、この検出結果に応じて、同じズームスイッチ２３３の押込量の設定下でも対応させるズーム速度を変化させることで、周辺光量の変化を目立たなくすることができる。
【００８７】
［第４の実施形態］
第４の実施形態では、撮像装置が複数のズームスイッチを有する場合、例えば、レンズ鏡筒に光軸を中心に回動自在なズーム操作リングを有し、このリングの回転操作方向と速度をもってズーミングするスイッチと、グリップ部周辺に配置されたシーソスイッチとを有する場合、それぞれのスイッチで実現可能なズーム最高速度を異なるようにし、少なくとも一方のズーム最高速度では、周辺光量の変化を目立たなくするものである。
【００８８】
例えば、前述の図９に示す通常速度設定をシーソスイッチ側に、対策速度設定をズーム操作リング側に当てはめることにより実現できる。したがって、ユーザの使い分けにより周辺光量の変化に伴う違和感の発生を回避することが可能である。
【００８９】
このように第４の実施形態では、撮像装置全体として２箇所以上にズームスイッチを有する場合、それぞれのズームスイッチで設定可能なズーム最高速度を異なるようにし、少なくとも１つのズームスイッチで設定されたズーム最高速度では、周辺光量の変化を目立たなくすることができる。
【００９０】
［第５の実施形態］
第５の実施形態における撮像装置では、カメラ本体に対してレンズ交換が可能である。交換可能なレンズが複数本あり、この中に高速ズームの際に周辺光量の変化が目立つレンズとそうでないレンズが含まれる。
【００９１】
このようにレンズ交換可能な撮像装置では、例えば撮影モードの設定状態を検出し、焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御のオン／オフを行う際、高速ズームの際に装着されているレンズが周辺光量の変化が目立たないレンズである場合、このような可変制御を行う必要がない。
【００９２】
第５の実施形態では、このような不必要な制御を行わないために、カメラ本体側からレンズ本体側に、モード設定状態、ズーム速度およびズームスイッチの操作状況、あるいは後述する第６の実施形態で示すように画面内を複数に分割したそれぞれのエリアでのコントラストに関する情報を通信し、レンズ本体側ではこれらの情報と、このレンズが可変制御を必要とする場合、これらの通信で得たカメラ側の情報から所定の動作を行うものである。
【００９３】
図１０は第５の実施形態におけるカメラ本体に対してレンズ交換が可能な撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素（図４参照）については同一の符号で示す。
【００９４】
図において、２７０はカメラ本体側ＣＰＵであり、所定のデータを公知の電子マウント接点を介して所定のタイミングでレンズ本体側のＣＰＵ２３２に伝達する。ズームスイッチとしては、カメラ本体側のズームスイッチ２３３およびレンズ本体側のズームスイッチ２３３Ａの２種類のものが設けられている。
【００９５】
このように第５の実施形態では、カメラ本体側にズームスイッチ２３３およびモードセレクトスイッチ２４９を設けた場合、カメラ本体からレンズ本体にこの操作設定状態を通信し、レンズ本体側に設けられたＣＰＵ２３２で制御を行う。これにより、周辺光量の変化が目立つ交換レンズを使用する場合にだけ絞り最大開口径の可変制御を行うようにすることができる。
【００９６】
［第６の実施形態］
高速ズーム時に発生する周辺光量の変化が目立つという現象は、特に被写体が均一な低コントラスト時に問題となり易い。前述した第１〜第５の実施形態では、モード選択状況、ズーム速度設定あるいは絞り開口状況などの判断条件に基づき、絞り最大開口径の可変制御もしくはズーム最高速度の低速化などの対策をオン／オフすることを提案した。
【００９７】
第６の実施形態では、このようなオン／オフの判断条件とは別に、被写体のコントラストにしたがって判断する。この判断条件は他の判断条件と組み合わせて用いてもよい。
【００９８】
図１１は第６の実施形態の撮像装置において撮影された画面を示す図である。図において、２７１は全画面である。画面は２７２〜２８０の９つの領域に分割されている。ここで、例えば領域２７６をＡＦ領域、領域２７６＋領域２７９を測光（ＡＥ）領域として設定してもよい。また、これらのＡＦ、ＡＥの領域はこれらの９分割とは別に設定しても構わない。
【００９９】
領域２７２〜２８０はＡＦゲート２３０で順次切り換えることで設定可能である。被写体の有するコントラスト、特に高周波成分はＡＦ信号処理回路２３１から得られる信号であるので、ここでは、この９つの各領域の各々から得られるＡＦ信号から何らかの判断を行ってもよいし、あるいはＡＦとは別に設けた所定の空間周波数領域のコントラスト成分を検出してもよい。
【０１００】
いずれにしても、この例では９つの（実際にはこの数はより多くても少なくても構わない）各小領域の有する各々のコントラストに関連する信号に基づいて判別し、前述した絞り最大開口径の可変制御あるいはズーム最高速度の低速化などの対策を行うものである。
【０１０１】
この判別には種々の方法がある。例えば９つ全部の領域のコントラスト信号の加算値を所定値と比較したり、背景に注目するために領域２７２、２７４、２７８、２８０という四隅の信号を用い、これらの加算値を所定値と比較する等が考えられる。
【０１０２】
図１１では被写体である人物２８１は領域２７３、２７６、２７９を含んでおり、また、背景の「山」は領域２７５、２７８、２７７、２８０にかかっているが、２７２と２７４は「空」であり、低コントラストである。例えば、上隅である領域２７２と２７４が低コントラストである場合、何らかの対策を行うことも考えられる。
【０１０３】
また、１つの対策を単純に１つの判断条件でオン／オフするだけでなく、低コントラストのレベルに応じて複数の対策を組み合わせたり、あるいは１つの対策でも複数の度合を切り換える、例えば、絞り最大開口径の可変制御を図１の実線２４６と一点鎖線２４７の間でオンオフするのではなく、その間をアナログ的に可変するようにしてもよい。
【０１０４】
図１２は複数の対策を組合せた場合のズーム制御処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ２６４〜Ｓ２６９は図８に示したステップ処理と同様の処理であり、例えば、絞りが開放より２段目程度の開口径Ａｆ１より小さい場合、通常速度に設定するが、それより大きい（開放側）場合、ステップＳ２６８の処理で対策速度に設定し、ズーム最高速度を、通常２秒のところを５秒まで低速化して現象を目立たなくする（図９参照）。
【０１０５】
しかし、この新たなズーム速度でも被写体が低コントラストである等の不利な条件により現象に違和感が生じる場合、ステップＳ２８４以降で更に焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御を行う。
【０１０６】
まず、図１１の上左隅の領域２７２のコントラストに関する情報Ｂ２７２を検出して読み込む（ステップＳ２８４）。同じく上右隅の領域２７４のコントラストに関する情報Ｂ２７４を検出して読み込む（ステップＳ２８５）。Ｂ＝Ｂ２７２＋Ｂ２７４を算出し（ステップＳ２８６）、この算出された情報Ｂの値に応じて絞り最大開口径カーブをテーブルから選択する（ステップＳ２８７）。
【０１０７】
尚、本実施形態ではテーブルを用い、情報Ｂがあるレベル以上では図１の実線２４６に示す「制御なし」の絞り最大開口径カーブが選択され、あるレベル以下では一点鎖線２４７に示す絞り最大開口径カーブが選択される。また、この間、情報Ｂに応じて１つ以上の他の絞り最大開口径カーブを選択可能に構成してもよい。
【０１０８】
そして、選択した絞り最大開口径カーブからステップＳ２６４で検出した焦点距離における絞り最大開口径の値Ａｆ２を求める（ステップＳ２８８）。尚、ここではＡｆ１＜Ａｆ２となる設定である。
【０１０９】
現在の絞り開口径Ａが絞り最大開口径Ａｆ２より小さいか否かを判別し（ステップＳ２８９）、現在の絞り開口径Ａが絞り最大開口径Ａｆ２以上である場合、Ａ＝Ａｆ２となるまで絞ることになり（ステップＳ２９０、Ｓ２９１）、絞り開口径カーブで定められた状況より絞り開口径が大きくなることが回避される。
【０１１０】
このように、まず絞り値によってズーム速度設定を変更し、つぎに被写体の持つコントラスト成分に応じて選択する「焦点距離に応じた絞り最大開口径カーブ」を変えることにより、よりきめ細かい対策を行うことができる。尚、本実施形態でもズーム中に選択した絞り最大開口径カーブを変更させない構成にすることが望ましい。
【０１１１】
したがって、周辺光量の変化が比較的コントラストのない「空」などの場合、焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御を行い、画面全域に亘って被写体にコントラストがあるような場合、可変制御を行わないようにすることができる。
【０１１２】
［第７の実施形態］
第３の実施形態では、周辺光量の変化が目立つ条件下に絞り値がある場合、ズーム最高速度を含むいくつかの速度の設定内容を図９に示すように変更する場合を示した。しかし、やみくもにズーム速度を低速度にすると、画角合わせの迅速性が確保しづらいなどの他の問題点が生じてしまう。
【０１１３】
そこで、第７の実施形態では、この点に鑑み、バリエータレンズ群の位置によらず一律にズーム速度を落とすのではなく、例えば図２で焦点距離Ｍ２からＭ３の範囲のように周辺光量の変化が大きくなるような領域だけズーム速度を低減する。
【０１１４】
図１３は第７の実施形態におけるバリエータ移動速度と焦点距離との関係を示すグラフである。図では横軸に焦点距離を、縦軸にズーム中のバリエータレンズ群の移動速度を示しており、実線カーブ２９２は例えば図９の通常速度設定での４段目の使用速度カーブを示している。
【０１１５】
この実線カーブ２９２が点Ｐを境にＴ（望遠）側で減速している理由は、ズームトラッキング（バリエータレンズ群の移動に伴い、フォーカシングレンズ群で結像位置を一定に保つための補正動作を行う）制御を正しく行うためである。すなわち、フォーカシングレンズ群の駆動源が発生可能な最高速度の下で移動した場合、バリエータレンズ群を減速することでトラッキングを維持することとなる。
【０１１６】
尚、このような方法は、現在主流のバリエータレンズ群とフォーカシングレンズ群の駆動を共にステップモータで行う場合、ステップモータが脱調せずに駆動できる範囲でズーム最高速度を達成するために行われる一般的な方法である。
【０１１７】
また、フォーカシングレンズ群の駆動源として一般的にステップモータより高速駆動可能なリニアアクチュエータを用いる場合、このＰ点より右側の減速は不要となる場合がある。
【０１１８】
この通常速度設定時の実線カーブ２９２に対し、周辺光量の変化を目立たなくする目的で対策速度に設定した場合を、一点鎖線カーブ２９３で示す。尚、周辺光量の変化が緩やかに発生するＭ１〜Ｍ２間で徐々に、大きく発生するＭ２〜Ｍ３間ではより急峻にバリエータ移動速度を可変にすることで、周辺光量の変化を目立ちにくくすることができる。
【０１１９】
また、Ｗ（広角）〜Ｍ１の範囲ではどちらの場合も使用速度に差がない。このことから図９に示したようにズーム最高速度（４段目）が２秒から５秒まで低速化せず、せいぜい２秒から３秒程度の低速化によって周辺光量の変化に伴う違和感を減少することが可能となる。
【０１２０】
このように第７の実施形態では、焦点距離全域の中でこの周辺光量の変化が目立つ領域でバリエータレンズ群の移動速度を他の領域と比較して低速に設定することで、画角合わせの迅速性を確保しつつこの現象を目立たなくすることができる。
【０１２１】
［第８の実施形態］
上記第１、第２、第５、第６の実施形態に示した絞り最大開口径の可変制御を行う場合、絞り装置の応答が遅いと、時間遅れに起因する追従遅れから結果として、所定の最大径より大きな絞り径が設定されることが懸念される。
【０１２２】
この場合、例えば図１２に示したステップＳ２８９の判別が常に否定となり、しかもステップＳ２９１の判別が肯定となることなく、ズーム制御を終了してしまうことになる。
【０１２３】
第８の実施形態では、ズーミングの方向を検知し、その検知結果に応じて上記遅れを軽減するように目標値を変更するものである。図１４は絞り最大開口径と焦点距離との関係を示すグラフである。
【０１２４】
実線２９３は図１の一点鎖線２４７と同じ目標値を有する絞り最大開口径カーブである。これに対し、Δの追従遅れを見越してワイド（Ｗ）側からテレ（Ｔ）側に動く場合に一点鎖線カーブ２９４を、テレ側からワイド側に動く場合に点線カーブ２９５を目標位置としてシフトすると、つまり、ズーミング方向により、絞りの応答遅れを考慮して絞り最大開口径カーブを設定すると、実際の動きとしては目標とする実線カーブ２９３に略等しい位置を辿ることが可能となる。ここで、Δの量は設定されたズーム速度に応じて変化させても構わない。
【０１２５】
このように第８の実施形態では、焦点距離に応じて絞り最大開口径の可変制御の応答遅れを考慮し、焦点距離に応じた絞り最大開口径の目標位置の設定を、ズーム方向（長焦点距離から短焦点距離へのズーミング動作かその逆方向のズーミング動作か）に応じて可変とすることにより最適な絞り最大開口径の可変制御を行うことができる。
【０１２６】
尚、上記各実施形態におけるズーム制御を組合せて実施することも可能である。また、各実施形態におけるズーム制御を記録時だけ実施し、記録待ち状態では実施しないように構成してもよい。
【０１２７】
さらに、本発明は装置にプログラムを供給することによって達成される場合にも適用できることはいうまでもない。この場合、本発明を達成するためのソフトウェアによって表されるプログラムを格納した記憶媒体を装置に読み出すことによって装置が本発明の効果を享受することが可能となる。記憶媒体としては、ＲＯＭに限らず、不揮発性のメモリカードなどを用いることができる。
【０１２８】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の撮像装置によれば、レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行う際、速度設定手段により前記レンズの移動速度を設定し、最大開口径変更手段により該設定された移動速度に応じて、焦点距離毎に絞りの最大開口径を変更するので、ズーミングに際して設定されたズーム速度がズーム中の焦点距離の変化に伴う周辺光量の変化を目立たせて違和感を生じさせると懸念されるような場合、焦点距離に応じた絞り最大開口径の可変制御を行うことにより、この違和感を軽減することができる。
【０１２９】
例えば、ズームスイッチが操作された場合、スイッチの押込量などで定められるズーム速度を検出し、その検出結果に応じて周辺光量の変化が目立つような速度設定である場合には絞り最大開口径に制限を与え、この変化が目立たないようにする。すなわち、焦点距離（バリエータレンズ群の位置情報）に応じて、ＣＰＵ内に設定されたテーブルデータなどに則って絞り最大開口径に制限を与える。
【０１３０】
これにより、像面照度比の変化量が大きい絞り値で高速ズームを行った場合でも周辺の明るさの変化が目立って違和感が生ずることを回避できる。尚、請求項４に係るズーム制御方法においても同様の効果を得ることができる。
【０１３６】
請求項２に記載の撮像装置によれば、前記レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行うレンズ本体が交換自在に装着されるカメラ本体を有する撮像装置では、通信手段により前記カメラ本体で設定あるいは選択される情報を前記レンズ本体に通信するので、最大開口径の可変制御を行うか否かを判別する情報などをカメラ本体からレンズ本体に電子マウント等を介して通信し、レンズ本体側に設けられたＣＰＵでこの情報を判別することで、レンズ交換可能な撮像装置に対しても応用できる。
【０１３７】
例えば、カメラ本体側にズームスイッチおよびモードスイッチを設けた場合、カメラ本体からレンズ本体にこの操作設定状態を通信し、レンズ本体側に設けられたＣＰＵで制御を行う。これにより、ズーム時に周辺光量の変化が目立ってしまうような交換レンズの場合だけ、絞り最大開口径の可変制御などを行わせることができる。
【０１４２】
請求項３に記載の撮像装置によれば、前記絞りの最大開口径は前記ズーミング方向による絞りの応答遅れを考慮して変更されるので、焦点距離に応じた絞りの最大開口径の目標値の設定をズーム方向によって異ならせることにより、応答時間の遅れを考慮しても実際の動きとしてほぼ目標値通りの制御を行うことができる。
【０１４３】
例えば、焦点距離に応じて絞り最大開口径の可変制御の応答遅れを考慮し、焦点距離に応じた絞り最大開口径の目標位置の設定を、ズーム方向（長焦点距離から短焦点距離へのズーミング動作かその逆方向のズーミング動作か）に応じて可変とすることにより最適な絞り最大開口径の可変制御を実施できる。尚、請求項５に係るズーム制御方法においても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】焦点距離に対する絞り最大開口径の特性を示すグラフである。
【図２】焦点距離に対する画面端の周辺光量比の特性を示すグラフである。
【図３】第１の実施形態における４つのレンズ群から構成されるズームレンズの鏡筒構造を示す断面図である。
【図４】カメラ本体の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施形態におけるズーム制御処理手順を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態における撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施形態におけるズーム制御処理手順を示すフローチャートである。
【図８】第３の実施形態おけるズーム制御処理手順を示すフローチャートである。
【図９】通常速度と対策速度の設定値を表として示す図である。
【図１０】第５の実施形態におけるカメラ本体に対してレンズ交換が可能な撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１１】第６の実施形態の撮像装置において撮影された画面を示す図である。
【図１２】複数の対策を組合せた場合のズーム制御処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】第７の実施形態におけるバリエータ移動速度と焦点距離との関係を示すグラフである。
【図１４】絞り最大開口径と焦点距離との関係を示すグラフである。
【図１５】従来の撮像装置におけるカメラ本体の電気的構成を示すブロック図である。
【図１６】ズームレンズの像面照度比を示すグラフである。
【符号の説明】
２０１ｂ バリエータレンズ群
２２２ ズーム駆動源
２２４ 絞り駆動源
２３２、２７０ ＣＰＵ
２３３、２３３Ａ ズームスイッチ（シーソスイッチ）
２３４ ズームトラッキングメモリ
２３５ 絞りユニット
２４８ テーブルメモリ
２４９ モードセレクトスイッチ
Claims (10)
- レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行う撮像装置において、
前記レンズの移動速度を設定する速度設定手段と、
該設定された移動速度に応じて、焦点距離毎に絞りの最大開口径を変更する最大開口径変更手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。 - 前記レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行うレンズ本体が交換自在に装着されるカメラ本体を有する撮像装置において、
前記カメラ本体で設定あるいは選択される情報を前記レンズ本体に通信する通信手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。 - 前記絞りの最大開口径は前記ズーミング方向による絞りの応答遅れを考慮して変更されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の撮像装置。
- レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行うズーム制御方法において、
前記レンズの移動速度を設定し、
該設定された移動速度に応じて、焦点距離毎に絞りの最大開口径を変更することを特徴とするズーム制御方法。 - 前記絞りの最大開口径は前記ズーミング方向による絞りの応答遅れを考慮して変更されることを特徴とする請求項４記載のズーム制御方法。
- 絞りユニットを備え、レンズを光軸方向に移動させてズーミングを行なうレンズ鏡筒において、
ズーム速度が所定の速度より大きいと判別された際、絞り値が焦点距離に基づいて決定された値より小さくなるように、前記絞りユニットを制御することを特徴とするレンズ鏡筒。 - 前記絞り値は絞りの開口径であり、前記焦点距離に基づいて決定された値は絞りの最大開口径であることを特徴とする請求項６に記載のレンズ鏡筒。
- 前記焦点距離に基づいて決定された値を記憶するテーブルメモリをさらに備える請求項６または７に記載のレンズ鏡筒。
- 前記ズーム速度は撮影者によるズームスイッチの押込量に応じて設定されることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１つに記載のレンズ鏡筒。
- 請求項６乃至９のいずれか１つに記載のレンズ鏡筒と、撮像信号を出力する撮像素子と、前記撮像信号を増幅する信号処理手段と、を備え、前記撮像信号の増幅ゲインは前記絞り値に応じて設定されることを特徴とする撮像装置。
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