JP3937562B2

JP3937562B2 - Imaging method and apparatus, and storage medium

Info

Publication number: JP3937562B2
Application number: JP06196798A
Authority: JP
Inventors: 妙子田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JPH11252433A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像方法及び装置並びにこの撮像装置を制御するための制御プログラムを格納した記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来から用いられている撮像装置におけるインナーフォーカスタイプのレンズシステムの概略構成を示す図である。同図において、３０１は第１固定レンズ、３０２は変倍を行う変倍レンズ（ズームレンズ）、３０３は光量を調整する絞り、３０４は第２固定レンズ、３０５は焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正する、いわゆるコンペ機能とを兼ね備えたフォーカスレンズ（フォーカスコンペレンズ）３０６はＣＣＤ等の撮像素子の撮像面である。
【０００３】
公知の通り、図３のように構成されたレンズシステムでは、フォーカスレンズ３０５がコンペ機能と焦点調節機能とを兼ね備えているため、焦点距離が等しくても、撮像面３０６上に合焦させるためのフォーカスレンズ３０５の位置は、被写体距離によって異なってしまう。
【０００４】
各焦点距離において被写体距離を変化させた場合、撮像面３０６上に合焦させるためのフォーカスレンズ３０５の位置を連続してプロットすると、図４に示すようになる。図４において、縦軸はフォーカスレンズ３０５の位置を、横軸は焦点距離（変倍レンズの位置）をそれぞれ示す。
【０００５】
変倍中は、被写体距離に応じて図４に示された軌跡を選択し、該軌跡通りにフォーカスレンズ３０５を移動させれば、ボケのないズームが可能となる。
【０００６】
前玉フォーカスタイプのレンズシステムでは、変倍レンズに対して独立したコンペレンズが設けられており、更に、変倍レンズとコンペレンズが機械的なカム環により結合されている。従って、例えばこのカム環にマニュアルズーム用のツマミを設け、手動で焦点距離を変えようとした場合、ツマミを幾ら動かしてもカム環はこれに追従して回転し、変倍レンズとコンペレンズはカム環のカム溝に沿って移動するので、フォーカスレンズのピントが合っていれば、前記動作によってボケを生じることはない。
【０００７】
上述のような特徴を有するインナーフォーカスタイプのレンズシステムの制御においては、図４に示される複数の軌跡情報を何等かの形でレンズ制御用マイクロコンピュータに記憶させておき、フォーカスレンズと変倍レンズの位置によって軌跡（カム軌跡）を選択して、該選択した軌跡上を辿りながらズーミングを行うのが一般的である。
【０００８】
更に、変倍レンズの位置に対するフォーカスレンズの位置を記憶素子から読み出してレンズ制御用に応用するため、各レンズの位置の読み出しをある程度高精度に行わなくてはならない。特に図４からも明らかなように、変倍レンズが等速度またはそれに近い速度で移動する場合、焦点距離の変化によって刻々とフォーカスレンズの軌跡の傾きが変化している。これは、フォーカスレンズの移動速度と移動の傾きが刻々と変化することを示しており、換言すれば、フォーカスレンズのアクチュエータは１Ｈｚ乃至数百Ｈｚまでの高精度の速度応答を行わなければならないことになる。
【０００９】
上述した要求を満足するアクチュエータとしてインナーフォーカスタイプのレンズシステムのフォーカスレンズ駆動用モータには、ステッピングモータを用いるのが一般的になりつつある。ステッピングモータは、レンズ制御用マイクロコンピュータ等から出力される歩進パルスに完全に同期しながら回転し、１パルス当たりの歩進角度が一定なので、高い速度応答性と停止精度と位置精度とを得ることが可能である。
【００１０】
更に、ステッピングモータを用いる場合、歩進パルス数に対する回転角度が一定であるから、歩進パルスをそのままインクリメント型のエンコーダとして用いることができ、特別な位置エンコーダを追加しなくてもよいという利点がある。
【００１１】
前述したように、ステッピングモータを用いて合焦を保ちながら変倍動作を行おうとする場合、レンズ制御用のマイクロコンピュータ等に図４の軌跡情報を何等かの形（軌跡そのものでも、レンズ位置を変数とした関数でもよい）で記憶しておき、変倍レンズの位置または移動速度に応じて軌跡情報を読み出して、その軌跡情報に基づいてフォーカスレンズを移動させる必要がある。
【００１２】
図５及び図６は、従来の軌跡追従方法の一例を説明するための図である。
【００１３】
図５は、変倍レンズ（ズームレンズ）の移動に伴うフォーカスレンズの合焦軌跡を被写体距離毎に表わしたもので、変倍レンズ位置即ち焦点距離と、フォーカスレンズ位置即ち被写体距離とによって軌跡を特定し、その軌跡に従ってフォーカスレンズを駆動することによって、ズーム中の合焦状態を保つことができる。
【００１４】
図６は、図５のカム軌跡情報がレンズ制御用のマイクロコンピュータ（或いは外付けメモリ）内に記憶されている状態を示している。同図において、変数ｖは被写体距離方向のフォーカスレンズ位置（領域）、変数ｎは焦点距離方向の変倍レンズ位置（領域）をそれぞれ示し、これらの情報によってフォーカスレンズ位置を表わすデータＡ（ｎ，ｖ）を特定するものである。
【００１５】
図５において、縦軸はフォーカスレンズ位置を、横軸は変倍レンズ位置（ｚ０，ｚ１，ｚ２，…ｚ６）をそれぞれ示す。また、Ｌ１（ａ０，ａ１，ａ２，…ａ６）及びＬ３（ｂ０，ｂ１，ｂ２，…ｂ６）は、それぞれレンズ制御用のマイクロコンピュータに記憶している代表軌跡である。また、Ｌ２（ｐ０，ｐ１，ｐ２，…ｐ６）は前記２つの軌跡Ｌ１，Ｌ３を基に算出された軌跡である。この軌跡の算出式を以下に示す。
【００１６】
ｐ（ｎ＋１）＝｜ｐ（ｎ）−ａ（ｎ）｜／｜ｂ（ｎ）−ａ（ｎ）｜×｜ｂ（ｎ＋１）−ａ（ｎ＋１）｜＋ａ（ｎ＋１） …（１）
（１）式によれば、例えば図４において、フォーカスレンズがｐ０にある場合、ｐ０が線分ｂ０−ａ０を内分する比を求め、この比に従って線分ｂ１−ａ１を内分する点をｐ１としている。このｐ１−ｐ０の位置差と、変倍レンズがｚ０からｚ１まで移動するのに要する時間から、合焦を保つためのフォーカスレンズの移動速度が分かる。
【００１７】
次に、変倍レンズの停止位置には、記憶された代表軌跡データを所有する境界上のみという制限がないとした場合について説明する。
【００１８】
図７は、変倍レンズ位置方向の内挿方法を説明するための図であり、図５の一部を抽出し、変倍レンズ位置を任意としたものである。
【００１９】
図７において、縦軸はフォーカスレンズ位置を、横軸は変倍レンズ位置（Ｚｋ−１，Ｚｘ，Ｚｋ）をそれぞれ示しており、Ｌ１（ｂｋ−１，ｂｘ，ｂｋ）、Ｌ２（ｐｋ−１，ｐｘ，ｐｋ）及びＬ３（ａｋ−１，ａｘ，ａｋ）は、レンズ制御用のマイクロコンピュータで記憶している代表軌跡（変倍レンズ位置に対するフォーカスレンズ位置）を示す。変倍レンズ位置がＺ０，Ｚ１，…Ｚｋ−１，Ｚｋ…Ｚｎとし、その時のフォーカスレンズ位置を被写体距離別に、
ａ０，ａ１，…ａｋ−１，ａｋ…ａｎ
ｂ０，ｂ１，…ｂｋ−１，ｂｋ…ｂｎ
としている。
【００２０】
今、変倍レンズ位置がズーム境界上でないＺｘにあり、フォーカスレンズ位置がｐｘである場合、ａｘ，ｂｘを求めると、
ａｘ＝ａｋ−（Ｚｋ−Ｚｘ）×（ａｋ−ａｋ−１）／（Ｚｋ−Ｚｋ−１）…（２）
ｂｘ＝ｂｋ−（Ｚｋ−Ｚｘ）×（ｂｋ−ｂｋ−１）／（Ｚｋ−Ｚｋ−１）…（３）
となる。つまり、現在の変倍レンズ位置とそれを挟む２つのズーム境界位置（例えば、図７におけるＺｋとＺｋ−１）とから得られる内分比に従い、記憶している４つの代表軌跡データ（図７におけるａｋ，ａｋ−１，ｂｋ，ｂｋ−１）のうち同一被写体距離のものを前記内分比で内分することにより、ａｘ，ｂｘを求めることができる。そして、ａｘ，ｐｘ，ｂｘから得られる内分比に従い、記憶している４つの代表データ（図７におけるａｋ，ａｋ−１，ｂｋ，ｂｋ−１）のうち、同一焦点距離のものを前記（１）式のように前記内分比で内分することにより、ｐｋ，ｐｋ−１を求めることができる。そして、ワイドからテレへのズーム時には追従先フォーカス位置ｐｋと現在のフォーカス位置ｐｘとの位置差と、変倍レンズがＺｘ乃至Ｚｋまで移動するのに要する時間から、合焦を保つためのフォーカスレンズの移動速度が分かる。また、テレからワイドへのズーム時には、追従先フォーカス位置ｐｋ−１と現在のフォーカス位置ｐｘとの位置差と、変倍レンズがＺｘ乃至Ｚｋ−１まで移動するのに要する時間から、合焦を保つためのフォーカスレンズの移動速度が分かる。
【００２１】
以上のような軌跡追従方法が考案されている。
【００２２】
また、前述したように、特に図４からも明らかなように、変倍レンズが等速度またはそれに近い速度で移動する場合、焦点距離の変化によって刻々とフォーカスレンズの軌跡の傾きが変化している。これは、フォーカスレンズの移動速度と移動の向きが刻々と変化することを示しており、換言すれば、フォーカスレンズのアクチュエータは１Ｈｚ乃至数百Ｈｚまでの精度よい速度応答を行わなければならないことになる。特にテレ端近傍ではカム軌跡の傾きは急峻になり、ワイド側と等速でズームを行うと、相当速い速度でフォーカスレンズを駆動しなくてはならなくなる。しかし、アクチュエータには駆動速度の限界があり、軌跡を追従するための前述の計算結果が限界駆動速度より高速になってしまうと、フォーカスレンズが追従できなくなってしまう。そこで、フォーカスレンズのアクチュエータの駆動限界速度に応じて、ズーム速度をテレ側では減速する方法が既に提案されている。
【００２３】
また、インナーフォーカスタイプのレンズシステムでは、図４における焦点距離と変倍レンズの移動距離が比例ではなく、ワイド側では変倍レンズが移動しても緩やかに焦点距離が変化していくが、テレ側では変倍レンズが移動すると急峻に焦点距離が変化する。従って、等速でワイドからテレへズームすると画角変化としてはテレ側でズーム速度が速くなったように感じ、滑らかなズーム動作でなくなってしまう。そこで、テレ側ではズーム速度を遅くすることによって、滑らかなズームを実現している。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例にあっては、電子ズームを行うときに、テレ側でズーム速度を遅くすると、光学ズームから電子ズームに引き継いだ後に、光学テレ端でのズーム速度を引き継いでしまうため、光学ズーム域でのズーム速度が大変遅くなり、ズーム動作が滑らかに行えないという問題点があった。
【００２５】
本発明は上述した従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その第１の目的とするところは、電子ズームがオンの場合には、光学ズームと電子ズームの引き継ぎを滑らかに行うことができると共に、電子ズームがオフの場合には、画角変化のズーム動作を滑らかに行うことができる撮像方法及び装置を提供しようとするものである。
【００２６】
また、本発明の第２の目的とするところは、上述したような本発明の撮像装置を円滑に制御することができる制御プログラムを格納した記憶媒体を提供しようとするものである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために請求項１記載の撮像方法は、光学的に変倍動作を行うための光学ズーム工程と、電子的に変倍動作を行うための電子ズーム工程と、前記電子ズーム工程のオン／オフを検出する検出工程と、前記検出工程の検出情報に応じて前記光学ズーム工程のズーム速度を変化させる制御工程とを具備したことを特徴とする。
【００２８】
また、上記第１の目的を達成するために請求項２記載の撮像方法は、請求項１記載の撮像方法において、前記制御工程は、前記検出工程の検出情報に応じて、それぞれの場合に設定されたある所定のパターンに従って、前記光学ズーム工程のズーム速度を変化させることを特徴とする。
【００２９】
また、上記第１の目的を達成するために請求項３記載の撮像装置は、光学的に変倍動作を行うための光学ズーム手段と、電子的に変倍動作を行うための電子ズーム手段と、前記電子ズーム手段のオン／オフを検出する検出手段と、前記検出手段の検出情報に応じて前記光学ズーム手段のズーム速度を変化させる制御手段とを具備したことを特徴とする。
【００３０】
また、上記第１の目的を達成するために請求項４記載の撮像装置は、請求項３記載の撮像装置において、前記制御手段は、前記検出手段の検出情報に応じて、それぞれの場合に設定されたある所定のパターンに従って、前記光学ズーム手段のズーム速度を変化させることを特徴とする。
【００３１】
また、上記第１の目的を達成するために請求項５記載の撮像方法は、変倍レンズにより光学的に変倍動作を行う光学変倍工程と、前記変倍レンズの移動時の焦点面の移動をフォーカスレンズにより補正するための焦点調節工程と、前記変倍レンズ及びフォーカスレンズをそれぞれ独立に光軸と平行に移動させるための駆動工程と、前記変倍レンズの位置に対する前記フォーカスレンズの合焦位置を被写体距離に応じて記憶する記憶工程と、前記記憶工程により記憶している情報により前記変倍レンズの移動時の焦点面を補正するために前記フォーカスレンズの移動速度を求める演算工程と、電子ズーム手段により変倍動作を行う電子ズーム工程と、前記電子ズーム手段のオン／オフを検出する検出工程と、前記検出工程における検出情報に応じて前記変倍レンズの移動速度を変化させる制御工程とを具備したことを特徴とする。
【００３２】
また、上記第１の目的を達成するために請求項６記載の撮像方法は、請求項５記載の撮像方法において、前記制御工程は、前記検出工程の検出情報に応じて、それぞれの場合に設定されたある所定のパターンに従って、前記変倍レンズの移動速度を変化させることを特徴とする。
【００３３】
また、上記第１の目的を達成するために請求項７記載の撮像装置は、変倍動作を光学的に行うための変倍レンズと、前記変倍レンズの移動時の焦点面の移動を補正するためのフォーカスレンズと、前記変倍レンズ及びフオーカスレンズをそれぞれ独立に光軸と平行に移動させるための駆動手段と、前記変倍レンズの位置に対する前記フォーカスレンズの合焦位置を被写体距離に応じて記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶している情報により前記変倍レンズの移動時の焦点面を補正するために前記フォーカスレンズの移動速度を求める演算手段と、電子的に変倍動作を行うための電子ズーム手段と、前記電子ズーム手段のオン／オフを検出する検出手段と、前記検出手段の検出情報に応じて前記光学ズーム手段のズーム速度を変化させる制御手段とを具備したことを特徴とする。
【００３４】
また、上記第１の目的を達成するために請求項８記載の撮像装置は、請求項７記載の撮像装置において、前記制御手段は、前記検出手段の検出情報に応じて、それぞれの場合に設定されたある所定のパターンに従って、前記光学ズーム手段のズーム速度を変化させることを特徴とする。
【００３５】
また、上記第２の目的を達成するために請求項９記載の記憶媒体は、光学的に変倍動作を行うための光学ズーム機能と、電子的に変倍動作を行うための電子ズーム機能とを具備した撮像装置を制御する制御プログラムを格納する記憶媒体であって、前記電子ズーム機能のオン／オフを検出し、その検出情報に応じて前記光学ズーム機能のズーム速度を変化させるように制御するステップの制御モジュールを有する制御プログラムを格納したことを特徴とする。
【００３６】
更に、上記第２の目的を達成するために請求項１０記載の記憶媒体は、光学的に変倍動作を行う変倍レンズと、前記変倍レンズの移動時の焦点面の移動を補正するためのフォーカスレンズと、前記変倍レンズ及びフォーカスレンズをそれぞれ独立に光軸と平行に移動させるための駆動手段と、前記変倍レンズの位置に対する前記フォーカスレンズの合焦位置を被写体距離に応じて記憶する記憶手段と、前記記憶手段により記憶している情報により前記変倍レンズの移動時の焦点面を補正するために前記フォーカスレンズの移動速度を求める演算手段と、電子的に変倍動作を行う電子ズーム手段と、前記電子ズーム手段のオン／オフを検出する検出手段と、前記検出手段の検出情報に応じて前記変倍レンズの移動速度を変化させる制御手段とを具備した撮像装置を制御する制御プログラムを格納する記憶媒体であって、前記電子ズーム手段のオン／オフを検出し、その検出情報に応じて前記変倍レンズのズーム速度を変化させるように制御するステップの制御モジュールを有する制御プログラムを格納したことを特徴とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１及び図２に基づき説明する。
【００３８】
図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図であり、同図において、ＬＳはインナーフォーカスタイプのレンズシステムで、このレンズシステムＬＳは、第１固定レンズ１０１、光学的に変倍を行うための変倍レンズ（第１レンズ群）１０２、光量を調節するための絞り１０３、第２固定レンズ１０４及びコンペ機能とフォーカシング機能とを兼ね備えたフォーカスレンズ（第２レンズ群）１０５を構成要素としている。このレンズシステムＬＳを透過した映像光は、後述する撮像素子１０６面上で結像され、光電変換により映像信号に変換される。
【００３９】
１０６は光信号を電気信号に変換する撮像素子（ＣＣＤ）、１０７は撮像素子１０６から出力される映像信号を増幅する増幅器（またはインピーダンス変換器）、１０８はアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、１０９はＡ／Ｄコンバータ１０８から出力されたデジタル映像信号に対して所定の処理を行うカメラ信号処理回路、１１０はデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ、１１１は映像信号を出力する映像信号出力端子である。
【００４０】
１１２は絞り制御回路、１１３はＩＧドライバ、１１４はＩＧメータ、１１５はＡＦ評価値処理回路、１１６は測距枠生成回路である。そして、増幅器１０７により増幅された映像信号は、絞り制御回路１１２及びＡＦ評価値処理回路１１５に送られる。絞り制御回路１１２では、映像信号入力レベルに応じてＩＧドライバ１１３及びＩＧメータ１１４を駆動して絞り１０３を制御し、光量調節を行っている。ＡＦ評価値処理回路１１５では、測距枠生成回路１１６からのゲート信号に応じて、測距枠内の輝度信号の高周波成分の抽出処理を行っている。
【００４１】
１１７はレンズ制御マイクロコンピュータ（レンズ制御マイコン）で、ＡＦ評価信号の強度に応じてレンズの駆動制御及び測距エリアを変更するための測距枠制御を行っている。また、レンズ制御マイコン１１７は、システムコントロールマイコン（シスコン）１１８と通信を行っており、シスコン１１８がＡ／Ｄ変換等により読み込む、ズームスイッチ（ズームＳＷ）１１９の情報や、電子ズーム機能をオン／オフする電子ズームスイッチ（電子ズームＳＷ）１２０の情報等、レンズ制御マイコン１１７が制御するズーム時のズーム方向や焦点距離等の変倍動作情報等を互いにやり取りしている。ズームＳＷ１１９はユニット化された構成で、図示しない操作部材の回転角度に応じた電圧が出力され、この出力電圧に応じて可変速ズームが行われる。
【００４２】
１２１は変倍レンズ１０２を駆動するためのズームモータ、１２２はフォーカスレンズ１０５を駆動するためのフォーカスモータである。１２３はレンズ制御マイコン１１７から出力される変倍レンズ１０２の駆動命令に従って駆動エネルギーをズームモータ１２１へ出力するためのズーム駆動ドライバ、１２４はレンズ制御マイコン１１７から出力されるフォーカスレンズ１０５の駆動命令に従って駆動エネルギーをフォーカスモータ１２２へ出力するためのズーム駆動ドライバである。
【００４３】
１２５は電子的に変倍する電子ズーム処理回路、１２６は電子ズーム処理回路１２５を制御する電子ズームマイクロコンピュータ（電子ズームマイコン）であり、電子ズーム処理回路１２５の具体的動作については後述する。１２７はタイミングジェネレータ（ＴＧ）、１２８は撮像素子１０６を駆動するＣＣＤ駆動回路である。
【００４４】
また、電子ズーム処理回路１２５はシャッター速度選択装置を、タイミングジェネレータ１２７はシャッター速度制御装置をそれぞれ兼ねており、このシャッター速度選択装置１２５において選択されたデータがシャッター速度制御装置１２７に入力され、そのシャッター速度に応じて撮像素子１０６の電荷蓄積時間を設定する。シャッター速度制御装置１２７により制御された撮像素子１０６の電荷蓄積タイミングは、カメラ信号処理回路１０９やレンズ制御マイコン１１７に入力される。
【００４５】
次に、ズームモータ１２１及びフォーカスモータ１２２がステッピングモータであるものとして、これらズームモータ１２１及びフォーカスモータ１２２の駆動方法について説明する。
【００４６】
レンズ制御マイコン１１７は、プログラム処理によりズームモータ１２１及びフォーカスモータ１２２の駆動速度を決定し、各モータ１２１，１２２の回転周波数信号として、ズーム駆動ドライバ１２３及びフォーカス駆動ドライバ１２４にそれぞれ送る。また、各モータ１２１，１２２の駆動／停止命令信号及び各モータ１２１，１２２の回転方向命令信号を各ドライバ１２３，１２４に送っている。
【００４７】
その駆動／停止命令信号及び回転方向命令信号は、ズームモータ１２１に関しては主としてズームＳＷ１１９の状態に応じて、フォーカスモータ１２２に関してはＡＦ（オートフォーカス）時及びズーム時に、レンズ制御マイコン１１７内の処理で決定する駆動命令に応じている。各ドライバ１２３，１２４は、回転方向命令信号に応じて４相のモータ励磁相の位相を順回転及び逆回転の位相に設定し且つ受信した回転周波数信号に応じて、４つのモータ励磁相の印加電圧（または電流）を変化させながら出力することにより、各モータ１２１，１２２の回転方向と回転周波数とを制御しつつ、駆動／停止命令信号に応じて各モータ１２１，１２２への出力をオン／オフしている。
【００４８】
また、電子ズーム処理回路１２５の動作は以下のように行われる。
【００４９】
レンズ制御マイコン１１７と電子ズームマイコン１２６とは相互通信しており、電子ズームＳＷ１２０、変倍レンズ１０２の位置情報及び電子ズーム倍率等の情報交換を行い、電子ズームマイコン１２６が電子ズーム処理回路１２５の駆動判断を行う。電子ズーム処理中、電子ズームマイコン１２６から倍率情報がＴＧ１２７と電子ズーム処理回路１２５に出力される。電子ズーム処理回路１２５では、前記倍率情報に応じてＴＧ１２７にゲート信号を出力する。ＴＧ１２７はＣＣＤ駆動回路１２８を通じて撮像素子１０６の垂直同期方向のタイミングを制御しており、倍率情報信号とゲート信号に応じて、例えば２倍の場合、拡大しようとする領域の選択を行い、その領域内で水平走査線２本につき１回の垂直転送パルスを発生させ、撮像素子１０６の出力信号を制御する。このとき、拡大する倍率に合わせて水平操作方向の信号を垂直方向に間欠読み出しするために、撮像素子１０６からは走査線２本に１本の割合で間引かれた信号が読み出される。
【００５０】
一方、水平方向では、カメラ信号処理回路１０９から映像信号情報を取り込んだ電子ズーム処理回路１２５が、電子ズームマイコン１２６からの倍率情報を基に、水平方向の抜き出しタイミングを決定し、ゲート信号として信号処理回路１０９に出力する。カメラ信号処理回路１０９はメモリ回路を備えており、ゲート信号に応じて水平方向の不要な信号を除去し、拡大しようとする有効な領域に相当する撮像信号の隣り合ったデジタルデータ間に、これら２個のデジタルデータの平均値を内挿することにより、水平方向の補間を行い、結果として拡大された映像信号をＤ／Ａコンバータ１１０に出力している。
【００５１】
このように、電子ズームマイコン１２６は、例えば１倍から４倍まで、倍率情報を時間的に変化させながら電子ズーム処理回路１２５及びＴＧ１２７に出力することにより、４倍の電子ズーム動作を実行する。
【００５２】
次に、本発明の撮像装置のレンズ制御動作を、図２のフローチャートに基づき説明する。図２に示す制御フローはレンズ制御マイコン１１７内で処理される。また、図２に示した制御フローはサブルーチン化されており、この処理が行われる前に、映像信号の高周波成分の尖鋭度信号に応じて自動焦点調節（オートフォーカス）の制御を行うＡＦモードや、電子ズームマイコン１２６との相互通信処理等が行われる。
【００５３】
図２において、まず、ステップＳ２０１でズーム中であるか（ズームＳＷ１１９のズームキーが操作されているか）否かを判断する。そして、ズーム中である（ズームＳＷ１１９のズームキーが操作されている）場合は、次のステップＳ２０２で操作されているのがワイドであるかを判断する。そして、ワイドに操作されている場合は、次のステップＳ２０３で変倍レンズ１０２がワイド端にあるか否かを判断する。そして、変倍レンズ１０２がワイド端にない場合は、次のステップＳ２０４で電子ズームＳＷ１２０がオンか否かを判断する。そして、電子ズームＳＷ１２０がオンの場合は、次のステップＳ２０５で電子ズームの倍率が１倍（×１）であるか否かを判断する。そして、電子ズームの倍率が１倍（×１）である場合は、光学ズームは動作してもよいので次のステップＳ２０６で前記（１）式により求まる隣の境界上の追従先フォーカス位置ｐ（ｎ＋１）を算出する。
【００５４】
次に、ステップＳ２０７で電子ズームＳＷ１２０がオンか否かを判断する。そして、電子ズームＳＷ１２０がオンの場合は、次のステップＳ２０８で電子ズームＳＷ１２０がオン時の変倍レンズ１０２の移動速度Ｖｚを決定する。
【００５５】
このステップＳ２０８における処理は、変倍レンズ１０２の位置をパラメータとしてレンズ制御マイコン１１７内に記憶させた、電子ズームＳＷ１２０がオンの時のズーム速度テーブルから読み出した値にＶｚを設定する処理であり、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）の容量節約のために、カム軌跡が急峻になってズーム速度の減速が必要な変倍レンズ１０２の位置からのズーム速度テーブルとしている。その個々のデータは、以下の（ａ）、（ｂ）の条件を満足するようにシミュレーションにより求めた値であり、固有の減速パターン（ワイド方向への移動では加速パターンとなる）を構成する。
（ａ）次のステップＳ２０９で算出されるフォーカスレンズ移動速度Ｖｆが、どの距離にある被写体にズームしても、フォーカスモータ１２２の脱調限界周波数Ｖｆｍａｘを超えない。
（ｂ）できるだけ短いズーム時間で、テレ端に行き着く前の変倍速度は可能な限り速くする。
【００５６】
以上の条件にあった変倍速度Ｖｚを設定したならば、ステップＳ２０９へ進む。
【００５７】
ステップＳ２０９では、前記ステップＳ２０６において算出された追従先フォーカス位置ｐ（ｎ＋１）及び前記ステップＳ２０８において決定された変倍レンズ移動速度Ｖｚを用いて、フォーカスレンズ移動速度Ｖｆを決定する。次に、ステップＳ２１０で、変倍レンズ（ズームレンズ）１０２及びフォーカスレンズ１０５を駆動させた後、本処理動作を終了し、ＡＦ処理等の通常処理を行うメインルーチンに戻る（リターンする）。
【００５８】
一方、前記ステップＳ２０１においてズーム中でない（ズームＳＷ１１９のズームキーが操作されていない）場合は、ステップＳ２１３で変倍レンズ（ズームレンズ）１０２を停止させた後、本処理動作を終了し、ＡＦ処理等の通常処理を行うメインルーチンに戻る（リターンする）。
【００５９】
また、前記ステップＳ２０２においてワイドではなくテレに操作されている場合は、ステップＳ２１１で変倍レンズ１０２がテレ端にあるか否かを判断する。そして、変倍レンズ１０２がテレ端にある場合は、前記ステップＳ２１３へ進み、また、変倍レンズ１０２がテレ端にない場合及び前記ステップＳ２０４において電子ズームＳＷ１２０がオフの場合は、いずれも前記ステップＳ２０６へ進む。
【００６０】
また、前記ステップＳ２０７において電子ズームＳＷ１２０がオフの場合は、ステップＳ２１２で電子ズームＳＷ１２０がオフの時の変倍レンズ１０２の移動速度Ｖｚを決定する。
【００６１】
このステップＳ２１２における処理は、変倍レンズ１０２の位置をパラメータとしてレンズ制御マイコン１１７内に記憶させた、電子ズームＳＷ１２０がオフの時のズーム速度テーブルから読み出した値にＶｚを設定する処理であり、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）の容量節約のために、カム軌跡が急峻になってズーム速度の減速が必要な変倍レンズ１０２の位置からのズーム速度テーブルとしている。その個々のデータは、以下の（ａ）、（ｃ）の条件を満足するようにシミュレーションにより求めた値であり、固有の減速パターン（ワイド方向への移動では加速パターンとなる）を構成する。
（ａ）ステップＳ２０９で算出されるフォーカスレンズ移動速度Ｖｆが、どの距離にある被写体にズームしても、フォーカスモータ１２２の脱調限界周波数Ｖｆｍａｘを超えない。
（ｃ）ズーミング時の減速感が滑らかで、画角変化も滑らかである。
【００６２】
以上の条件にあった変倍速度Ｖｚを設定したならば、前記ステップＳ２０９へ進む。
【００６３】
更に、前記ステップＳ２０３において変倍レンズ１０２がワイド端にある場合及び前記ステップＳ２０５において電子ズームの倍率が１倍（×１）でない場合は、電子ズームがワイド側へとズーム中であるとして、いずれも前記ステップＳ２１３へ進んで変倍レンズ（ズームレンズ）を停止させる。
【００６４】
このように、電子ズームがオン／オフ時で、変倍レンズ１０２の移動速度の変化（減速或いは加速）を変えることによって、電子ズームがオン時には光学ズームと電子ズームの滑らかな引継ぎが可能となり、電子ズームがオフ時には滑らかな画角変化のズーム動作が可能となる。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の撮像方法及び装置によれば、電子ズームがオン／オフ時で、変倍レンズの移動速度の変化（減速或いは加速）を変えることによって、電子ズームがオン時には、光学ズームと電子ズームとの滑らかな引継ぎが可能となり、また、電子ズームがオフ時には、滑らかな画角変化のズーム動作が可能となるという効果を奏する。
【００６６】
また、本発明の記憶媒体によれば、上述したような本発明の撮像装置を円滑に制御することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置におけるレンズ制御動作の流れを示すフローチャートである。
【図３】従来の撮像装置におけるインナーフォーカスタイプのレンズシステムの構成を示す図である。
【図４】フォーカスレンズ位置と焦点距離（変倍レンズ位置）との関係を示す図である。
【図５】変倍レンズ（ズームレンズ）の移動に伴うフォーカスレンズの合焦軌跡（カム軌跡）を被写体距離毎に表わした図である。
【図６】図５のカム軌跡情報がレンズ制御用のマイクロコンピュータ（或いは外付けメモリ）内に記憶されている状態を示す図である。
【図７】フォーカスレンズ位置と変倍レンズ（ズームレンズ）位置との関係を示す図である
【符号の説明】
ＬＳレンズシステム
１０１第１固定レンズ
１０２変倍レンズ（ズームレンズ、第１レンズ群）
１０３絞り
１０４第２固定レンズ
１０５フォーカスレンズ（第２レンズ群）
１０６撮像素子（ＣＣＤ）
１０７増幅器
１０８Ａ／Ｄコンバータ
１０９カメラ信号処理回路
１１０Ｄ／Ａコンバータ
１１１出力端子
１１２絞り制御回路
１１３ＩＧドライバ
１１４ＩＧメータ
１１５ＡＦ評価値処理回路
１１６測距枠生成回路
１１７レンズ制御マイクロコンピュータ（レンズ制御マイコン）
１１８システムコンピュータ（シスコン）
１１９ズームスイッチ（ズームＳＷ）
１２０電子ズームスイッチ（電子ズームＳＷ）
１２１ズームモータ
１２２フォーカスモータ
１２３ズーム駆動ドライバ
１２４フォーカス駆動ドライバ
１２５電子ズーム処理回路
１２６電子ズームマイクロコンピュータ（電子ズームマイコン）
１２７タイミングジェネレータ（ＴＧ）
１２８ＣＣＤ駆動回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging method and apparatus, and a storage medium storing a control program for controlling the imaging apparatus.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of an inner focus type lens system in a conventional imaging apparatus. In this figure, 301 is a first fixed lens, 302 is a variable power lens (zoom lens) that performs zooming, 303 is a diaphragm that adjusts the amount of light, 304 is a second fixed lens, and 305 is a focus adjustment function and focal point by zooming. A focus lens (focus competition lens) 306 having a so-called competition function for correcting the movement of the surface is an imaging surface of an imaging element such as a CCD.
[0003]
As is well known, in the lens system configured as shown in FIG. 3, the focus lens 305 has both a competition function and a focus adjustment function. The position of the focus lens 305 varies depending on the subject distance.
[0004]
When the subject distance is changed at each focal length, the position of the focus lens 305 for focusing on the imaging surface 306 is continuously plotted as shown in FIG. In FIG. 4, the vertical axis represents the position of the focus lens 305, and the horizontal axis represents the focal length (position of the zoom lens).
[0005]
During zooming, if the locus shown in FIG. 4 is selected according to the subject distance and the focus lens 305 is moved along the locus, zooming without blurring becomes possible.
[0006]
In the front lens focus type lens system, a compensator lens independent from the variable power lens is provided, and the variable power lens and the compensator lens are coupled by a mechanical cam ring. Therefore, for example, when a knob for manual zoom is provided on this cam ring, and the focal length is changed manually, the cam ring will follow and rotate regardless of how much the knob is moved. Since the lens moves along the cam groove of the cam ring, the above operation does not cause blur as long as the focus lens is in focus.
[0007]
In the control of the inner focus type lens system having the above-described features, a plurality of locus information shown in FIG. 4 is stored in some form in the lens control microcomputer, and the focus lens and the variable magnification lens are stored. In general, a trajectory (cam trajectory) is selected according to the position, and zooming is performed while following the selected trajectory.
[0008]
Further, since the position of the focus lens with respect to the position of the variable power lens is read from the storage element and applied for lens control, the position of each lens must be read with a certain degree of accuracy. In particular, as is clear from FIG. 4, when the zoom lens moves at a constant speed or a speed close thereto, the inclination of the locus of the focus lens changes with the change of the focal length. This indicates that the moving speed and inclination of the focus lens change every moment. In other words, the focus lens actuator must perform a high-accuracy speed response from 1 Hz to several hundred Hz. become.
[0009]
As an actuator that satisfies the above-described requirements, a stepping motor is generally used as a focus lens driving motor of an inner focus type lens system. The stepping motor rotates in complete synchronization with the stepping pulse output from the lens control microcomputer or the like, and the stepping angle per pulse is constant, so that high speed response, stopping accuracy and position accuracy are obtained. It is possible.
[0010]
Further, when using a stepping motor, the rotation angle with respect to the number of stepping pulses is constant, so that the stepping pulse can be used as an incremental encoder as it is, and there is an advantage that it is not necessary to add a special position encoder. is there.
[0011]
As described above, when the stepping motor is used to perform the zooming operation while maintaining the in-focus state, the locus information of FIG. It is necessary to read the locus information in accordance with the position or moving speed of the zoom lens and move the focus lens based on the locus information.
[0012]
5 and 6 are diagrams for explaining an example of a conventional trajectory tracking method.
[0013]
FIG. 5 shows the focus locus of the focus lens for each subject distance as the magnification lens (zoom lens) moves. The locus is represented by the magnification lens position, that is, the focal length, and the focus lens position, that is, the subject distance. The focus state during zooming can be maintained by specifying and driving the focus lens according to the locus.
[0014]
FIG. 6 shows a state where the cam trajectory information of FIG. 5 is stored in a lens control microcomputer (or external memory). In the figure, a variable v indicates a focus lens position (area) in the subject distance direction, and a variable n indicates a variable magnification lens position (area) in the focal distance direction. Data A (n, v) is specified.
[0015]
In FIG. 5, the vertical axis represents the focus lens position, and the horizontal axis represents the zoom lens position (z0, z1, z2,... Z6). L1 (a0, a1, a2,... A6) and L3 (b0, b1, b2,... B6) are representative trajectories stored in the lens control microcomputer. L2 (p0, p1, p2,..., P6) is a locus calculated based on the two loci L1, L3. The calculation formula of this locus is shown below.
[0016]
p (n + 1) = | p (n) −a (n) | / | b (n) −a (n) | × | b (n + 1) −a (n + 1) | + a (n + 1) (1)
According to the equation (1), for example, in FIG. 4, when the focus lens is at p0, a ratio that p0 internally divides the line segment b0-a0 is obtained, and a point that internally divides the line segment b1-a1 according to this ratio is obtained. p1. From the position difference of p1 to p0 and the time required for the variable power lens to move from z0 to z1, the moving speed of the focus lens for maintaining the in-focus is known.
[0017]
Next, a description will be given of a case where there is no restriction on the stop position of the zoom lens only on the boundary where the stored representative trajectory data is owned.
[0018]
FIG. 7 is a diagram for explaining an interpolation method in the direction of the zoom lens position. A part of FIG. 5 is extracted and the zoom lens position is arbitrarily set.
[0019]
In FIG. 7, the vertical axis indicates the focus lens position, and the horizontal axis indicates the zoom lens position (Zk-1, Zx, Zk), and L1 (bk-1, bx, bk), L2 (pk-1). , Px, pk) and L3 (ak-1, ax, ak) indicate representative trajectories (focus lens position with respect to the magnification lens position) stored in the lens control microcomputer. The zoom lens positions are Z0, Z1,... Zk-1, Zk.
a0, a1, ... ak-1, ak ... an
b0, b1, ... bk-1, bk ... bn
It is said.
[0020]
Now, when the zoom lens position is in Zx not on the zoom boundary and the focus lens position is px, ax and bx are obtained as follows:
ax = ak− (Zk−Zx) × (ak−ak−1) / (Zk−Zk−1) (2)
bx = bk− (Zk−Zx) × (bk−bk−1) / (Zk−Zk−1) (3)
It becomes. That is, according to the internal ratio obtained from the current zoom lens position and two zoom boundary positions (for example, Zk and Zk-1 in FIG. 7), four stored representative trajectory data (FIG. 7). Ax, bx can be obtained by internally dividing the same subject distance among the ak, ak-1, bk, bk-1). Then, according to the internal division ratio obtained from ax, px, bx, among the four stored representative data (ak, ak-1, bk, bk-1 in FIG. 7), those having the same focal length ( Pk, pk-1 can be obtained by performing internal division with the internal division ratio as shown in equation (1). When zooming from wide to tele, a focus lens for maintaining focus from the positional difference between the follow-up focus position pk and the current focus position px and the time required for the zoom lens to move from Zx to Zk. You can see the moving speed. Further, when zooming from tele to wide, focusing is performed based on the position difference between the follow-up focus position pk-1 and the current focus position px and the time required for the zoom lens to move from Zx to Zk-1. You can see the moving speed of the focus lens to keep.
[0021]
The trajectory tracking method as described above has been devised.
[0022]
Further, as described above, as is clear from FIG. 4 in particular, when the variable magnification lens moves at a constant speed or a speed close thereto, the inclination of the focus lens locus changes every time due to the change in the focal length. . This indicates that the moving speed and the moving direction of the focus lens change every moment. In other words, the actuator of the focus lens must perform an accurate speed response from 1 Hz to several hundred Hz. Become. The inclination of the cam locus becomes steep especially near the tele end, and when the zoom is performed at the same speed as the wide side, the focus lens must be driven at a considerably high speed. However, the actuator has a drive speed limit, and the focus lens cannot follow if the above calculation result for following the locus becomes faster than the limit drive speed. Therefore, a method has already been proposed in which the zoom speed is decelerated on the telephoto side in accordance with the drive limit speed of the focus lens actuator.
[0023]
In the lens system of the inner focus type, the focal length in FIG. 4 and the moving distance of the variable power lens are not proportional. On the wide side, the focal length changes gradually even if the variable power lens moves. On the side, the focal length changes steeply when the zoom lens moves. Accordingly, when zooming from wide to tele at a constant speed, the change in the angle of view feels as if the zoom speed is increased on the tele side, and the zoom operation is not smooth. Therefore, on the tele side, smooth zooming is realized by slowing down the zoom speed.
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional example, when the zoom speed is slowed down on the tele side when performing electronic zoom, the zoom speed at the optical tele end is inherited after taking over from the optical zoom to the electronic zoom. There was a problem that the zoom speed in the optical zoom range became very slow and the zoom operation could not be performed smoothly.
[0025]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and a first object of the present invention is to take over the optical zoom and the electronic zoom when the electronic zoom is on. It is an object of the present invention to provide an imaging method and apparatus capable of smoothly performing the zooming operation and smoothly performing the zoom operation for changing the angle of view when the electronic zoom is off.
[0026]
The second object of the present invention is to provide a storage medium storing a control program capable of smoothly controlling the imaging apparatus of the present invention as described above.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, an imaging method according to claim 1 includes an optical zoom process for optically performing a zooming operation, an electronic zoom process for performing a zooming operation electronically, and A detection step for detecting on / off of the electronic zoom step and a control step for changing the zoom speed of the optical zoom step according to detection information of the detection step are provided.
[0028]
In order to achieve the first object, the imaging method according to claim 2 is the imaging method according to claim 1, wherein the control step is set in each case according to detection information of the detection step. According to the predetermined pattern, the zoom speed of the optical zoom process is changed.
[0029]
In order to achieve the first object, an image pickup apparatus according to claim 3 includes an optical zoom unit for optically performing a scaling operation, and an electronic zoom unit for performing an electronic scaling operation. The electronic zoom means includes detection means for detecting on / off, and control means for changing the zoom speed of the optical zoom means in accordance with detection information of the detection means.
[0030]
In order to achieve the first object, the imaging device according to claim 4 is the imaging device according to claim 3, wherein the control means is set in each case according to detection information of the detection means. According to the predetermined pattern, the zoom speed of the optical zoom means is changed.
[0031]
In order to achieve the first object, an imaging method according to claim 5 includes an optical zooming step for optically zooming with a zoom lens and a focal plane when the zoom lens is moved. A focus adjustment step for correcting the movement by the focus lens, a driving step for moving the zoom lens and the focus lens independently of each other in parallel with the optical axis, and the alignment of the focus lens with respect to the position of the zoom lens. A storage step of storing a focal position in accordance with a subject distance; and a calculation step of obtaining a moving speed of the focus lens in order to correct a focal plane at the time of movement of the zoom lens according to information stored in the storage step. , An electronic zoom process for performing a zooming operation by the electronic zoom means, and detection for detecting on / off of the electronic zoom means Process And the detection In the process And a control step of changing the moving speed of the zoom lens according to detection information.
[0032]
In order to achieve the first object, the imaging method according to claim 6 is the imaging method according to claim 5, wherein the control step is set in each case according to detection information of the detection step. The moving speed of the zoom lens is changed according to a predetermined pattern.
[0033]
In order to achieve the first object, an image pickup apparatus according to claim 7 corrects movement of a zoom lens for optically performing a zoom operation and movement of a focal plane when the zoom lens is moved. A focus lens, a driving means for independently moving the zoom lens and the focus lens in parallel with the optical axis, and a focus position of the focus lens with respect to the position of the zoom lens as a subject distance A storage means for storing the information in accordance with the information stored in the storage means, a calculation means for obtaining a moving speed of the focus lens for correcting the focal plane when the variable magnification lens is moved, and an electronic variable magnification. An electronic zoom means for performing an operation, a detection means for detecting on / off of the electronic zoom means, and a zoom speed of the optical zoom means are changed according to detection information of the detection means. Characterized by comprising a control means.
[0034]
In order to achieve the first object, the imaging device according to claim 8 is the imaging device according to claim 7, wherein the control means is set in each case according to detection information of the detection means. According to the predetermined pattern, the zoom speed of the optical zoom means is changed.
[0035]
In order to achieve the second object, a storage medium according to claim 9 includes an optical zoom function for optically performing a magnification operation, and an electronic zoom function for performing an electronic magnification operation. A storage medium for storing a control program for controlling an image pickup apparatus comprising: an on / off detection of the electronic zoom function, and control to change the zoom speed of the optical zoom function according to the detection information A control program having a control module for performing the steps is stored.
[0036]
Furthermore, in order to achieve the second object, a storage medium according to claim 10 is for correcting a movement of a zoom lens that performs a zooming operation optically and a focal plane when the zoom lens moves. A focus lens, a driving means for independently moving the zoom lens and the focus lens in parallel with the optical axis, and a focus position of the focus lens with respect to the position of the zoom lens according to the subject distance A storage unit that performs the scaling operation electronically, and a calculation unit that obtains a moving speed of the focus lens in order to correct the focal plane when the zoom lens moves based on the information stored in the storage unit. Electronic zoom means, detection means for detecting on / off of the electronic zoom means, and control means for changing the moving speed of the zoom lens according to detection information of the detection means. A storage medium for storing a control program for controlling the provided imaging device, detecting on / off of the electronic zoom means, and controlling to change the zoom speed of the zoom lens according to the detection information A control program having a step control module is stored.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0038]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, LS is an inner focus type lens system, and this lens system LS includes a first fixed lens 101, A zoom lens (first lens group) 102 for optical zooming, an aperture 103 for adjusting the amount of light, a second fixed lens 104, and a focus lens (second lens) having both a competition function and a focusing function Group) 105 is a constituent element. The image light transmitted through the lens system LS is imaged on the surface of the image sensor 106 described later, and is converted into an image signal by photoelectric conversion.
[0039]
Reference numeral 106 denotes an image pickup device (CCD) that converts an optical signal into an electrical signal, 107 denotes an amplifier (or impedance converter) that amplifies a video signal output from the image pickup device 106, and 108 denotes an A / A that converts an analog signal into a digital signal. D converter, 109 is a camera signal processing circuit that performs predetermined processing on the digital video signal output from the A / D converter, 110 is a D / A converter that converts the digital signal into an analog signal, and 111 is the video signal. This is a video signal output terminal for output.
[0040]
112 is an aperture control circuit, 113 is an IG driver, 114 is an IG meter, 115 is an AF evaluation value processing circuit, and 116 is a distance measurement frame generation circuit. The video signal amplified by the amplifier 107 is sent to the aperture control circuit 112 and the AF evaluation value processing circuit 115. The aperture control circuit 112 controls the aperture 103 by driving the IG driver 113 and the IG meter 114 in accordance with the video signal input level to adjust the light amount. The AF evaluation value processing circuit 115 performs high-frequency component extraction processing of the luminance signal in the distance measurement frame in accordance with the gate signal from the distance measurement frame generation circuit 116.
[0041]
Reference numeral 117 denotes a lens control microcomputer (lens control microcomputer) that performs lens drive control and distance measurement frame control for changing the distance measurement area in accordance with the intensity of the AF evaluation signal. The lens control microcomputer 117 communicates with the system control microcomputer (syscon) 118, and information on the zoom switch (zoom SW) 119 read by the syscon 118 by A / D conversion and the electronic zoom function are turned on / off. Information on the electronic zoom switch (electronic zoom SW) 120 to be turned off and the like, zoom information controlled by the lens control microcomputer 117, zooming information such as the zoom direction and focal length, and the like are exchanged with each other. The zoom SW 119 is configured as a unit, and a voltage corresponding to the rotation angle of an operation member (not shown) is output, and variable speed zoom is performed according to the output voltage.
[0042]
Reference numeral 121 denotes a zoom motor for driving the variable power lens 102, and reference numeral 122 denotes a focus motor for driving the focus lens 105. Reference numeral 123 denotes a zoom drive driver for outputting drive energy to the zoom motor 121 in accordance with a drive command for the variable power lens 102 output from the lens control microcomputer 117, and reference numeral 124 denotes a drive instruction for the focus lens 105 output from the lens control microcomputer 117. A zoom drive driver for outputting drive energy to the focus motor 122.
[0043]
Reference numeral 125 denotes an electronic zoom processing circuit that electronically zooms, and 126 denotes an electronic zoom microcomputer (electronic zoom microcomputer) that controls the electronic zoom processing circuit 125. The specific operation of the electronic zoom processing circuit 125 will be described later. Reference numeral 127 denotes a timing generator (TG), and 128 denotes a CCD drive circuit that drives the image sensor 106.
[0044]
The electronic zoom processing circuit 125 also functions as a shutter speed selection device, and the timing generator 127 also functions as a shutter speed control device. Data selected by the shutter speed selection device 125 is input to the shutter speed control device 127. The charge accumulation time of the image sensor 106 is set according to the shutter speed. The charge accumulation timing of the image sensor 106 controlled by the shutter speed control device 127 is input to the camera signal processing circuit 109 and the lens control microcomputer 117.
[0045]
Next, assuming that the zoom motor 121 and the focus motor 122 are stepping motors, a method of driving the zoom motor 121 and the focus motor 122 will be described.
[0046]
The lens control microcomputer 117 determines the driving speeds of the zoom motor 121 and the focus motor 122 by program processing, and sends them to the zoom drive driver 123 and the focus drive driver 124 as rotation frequency signals of the motors 121 and 122, respectively. In addition, a drive / stop command signal for each motor 121, 122 and a rotation direction command signal for each motor 121, 122 are sent to each driver 123, 124.
[0047]
The drive / stop command signal and the rotation direction command signal are processed by the lens control microcomputer 117 mainly for the zoom motor 121 according to the state of the zoom SW 119 and for the focus motor 122 during AF (autofocus) and zoom. Depending on the driving command to be determined. Each of the drivers 123 and 124 sets the phases of the four motor excitation phases to forward rotation and reverse rotation according to the rotation direction command signal, and applies the four motor excitation phases according to the received rotation frequency signal. By outputting while changing the voltage (or current), the output to each motor 121, 122 is turned on / off according to the drive / stop command signal while controlling the rotation direction and the rotation frequency of each motor 121, 122. Is off.
[0048]
The operation of the electronic zoom processing circuit 125 is performed as follows.
[0049]
The lens control microcomputer 117 and the electronic zoom microcomputer 126 communicate with each other, exchange information such as the electronic zoom SW 120, the position information of the zoom lens 102, and the electronic zoom magnification, and the electronic zoom microcomputer 126 includes the electronic zoom processing circuit 125. Make a drive decision. During the electronic zoom process, magnification information is output from the electronic zoom microcomputer 126 to the TG 127 and the electronic zoom processing circuit 125. The electronic zoom processing circuit 125 outputs a gate signal to the TG 127 according to the magnification information. The TG 127 controls the timing in the vertical synchronization direction of the image sensor 106 through the CCD drive circuit 128, and selects the area to be enlarged in the case of double, for example, in accordance with the magnification information signal and the gate signal. One vertical transfer pulse is generated for each of the two horizontal scanning lines, and the output signal of the image sensor 106 is controlled. At this time, in order to intermittently read out the signal in the horizontal operation direction in the vertical direction in accordance with the magnification to be enlarged, the signal thinned out at a rate of one for every two scanning lines is read from the image sensor 106.
[0050]
On the other hand, in the horizontal direction, the electronic zoom processing circuit 125 that has captured the video signal information from the camera signal processing circuit 109 determines the horizontal extraction timing based on the magnification information from the electronic zoom microcomputer 126 and outputs the signal as a gate signal. Output to the processing circuit 109. The camera signal processing circuit 109 includes a memory circuit, removes unnecessary signals in the horizontal direction according to the gate signal, and between these adjacent digital data of the imaging signal corresponding to an effective area to be enlarged. Interpolation in the horizontal direction is performed by interpolating the average value of the two digital data, and as a result, the enlarged video signal is output to the D / A converter 110.
[0051]
As described above, the electronic zoom microcomputer 126 executes the electronic zoom operation of 4 times by outputting the magnification information to the electronic zoom processing circuit 125 and the TG 127 while temporally changing the magnification information from 1 time to 4 times, for example.
[0052]
Next, the lens control operation of the imaging apparatus of the present invention will be described based on the flowchart of FIG. The control flow shown in FIG. 2 is processed in the lens control microcomputer 117. Also, the control flow shown in FIG. 2 is made into a subroutine, and before this processing is performed, an AF mode in which automatic focus adjustment (autofocus) is controlled according to the sharpness signal of the high frequency component of the video signal, A mutual communication process with the electronic zoom microcomputer 126 is performed.
[0053]
In FIG. 2, first, in step S201, it is determined whether or not zooming is in progress (whether the zoom key of the zoom SW 119 has been operated). If the zoom is being performed (the zoom key of the zoom SW 119 has been operated), it is determined in the next step S202 whether the operation is wide. If the zoom lens 102 is operated in the wide position, it is determined in the next step S203 whether or not the variable power lens 102 is at the wide end. If the zoom lens 102 is not at the wide end, it is determined in the next step S204 whether the electronic zoom SW 120 is on. If the electronic zoom SW 120 is on, it is determined in the next step S205 whether or not the electronic zoom magnification is 1 (× 1). If the magnification of the electronic zoom is 1 (× 1), the optical zoom may be operated. In the next step S206, the follow-up focus position p ( n + 1) is calculated.
[0054]
Next, in step S207, it is determined whether or not the electronic zoom SW 120 is on. If the electronic zoom SW 120 is on, the moving speed Vz of the variable power lens 102 when the electronic zoom SW 120 is on is determined in the next step S208.
[0055]
The process in step S208 is a process for setting Vz to a value read from the zoom speed table when the electronic zoom SW 120 is turned on and stored in the lens control microcomputer 117 using the position of the zoom lens 102 as a parameter. In order to save the capacity of ROM (read only memory), a zoom speed table from the position of the variable magnification lens 102 where the cam locus becomes steep and the zoom speed needs to be reduced is used. The individual data are values obtained by simulation so as to satisfy the following conditions (a) and (b), and constitute an inherent deceleration pattern (which becomes an acceleration pattern when moved in the wide direction).
(A) The focus lens moving speed Vf calculated in the next step S209 does not exceed the step-out limit frequency Vfmax of the focus motor 122 regardless of the distance to the subject.
(B) With a zoom time as short as possible, the zoom speed before reaching the tele end is made as fast as possible.
[0056]
If the zooming speed Vz that meets the above conditions is set, the process proceeds to step S209.
[0057]
In step S209, the focus lens moving speed Vf is determined using the follow-up focus position p (n + 1) calculated in step S206 and the zoom lens moving speed Vz determined in step S208. Next, in step S210, after driving the variable power lens (zoom lens) 102 and the focus lens 105, this processing operation is terminated, and the process returns to the main routine for performing normal processing such as AF processing (returns).
[0058]
On the other hand, if zooming is not being performed in step S201 (the zoom key of the zoom SW 119 has not been operated), the variable power lens (zoom lens) 102 is stopped in step S213, the processing operation is terminated, and AF processing, etc. Return to the main routine that performs the normal processing.
[0059]
If it is determined in step S202 that the telephoto lens is operated instead of wide, it is determined in step S211 whether or not the zoom lens 102 is at the telephoto end. If the zoom lens 102 is at the tele end, the process proceeds to step S213. If the zoom lens 102 is not at the tele end, or if the electronic zoom SW 120 is off in step S204, the above step is performed. The process proceeds to S206.
[0060]
If the electronic zoom SW 120 is off in step S207, the moving speed Vz of the variable power lens 102 when the electronic zoom SW 120 is off is determined in step S212.
[0061]
The process in step S212 is a process for setting Vz to a value read from the zoom speed table when the electronic zoom SW 120 is turned off and stored in the lens control microcomputer 117 using the position of the variable magnification lens 102 as a parameter. In order to save the capacity of ROM (read only memory), a zoom speed table from the position of the variable magnification lens 102 where the cam locus becomes steep and the zoom speed needs to be reduced is used. The individual data are values obtained by simulation so as to satisfy the following conditions (a) and (c), and constitute an inherent deceleration pattern (which becomes an acceleration pattern when moved in the wide direction).
(A) The focus lens moving speed Vf calculated in step S209 does not exceed the step-out limit frequency Vfmax of the focus motor 122 no matter what distance the subject is zoomed.
(C) The feeling of deceleration during zooming is smooth, and the change in the angle of view is also smooth.
[0062]
If the zoom speed Vz that meets the above conditions is set, the process proceeds to step S209.
[0063]
Further, when the variable magnification lens 102 is at the wide end in step S203 and when the magnification of the electronic zoom is not 1 × (× 1) in step S205, it is assumed that the electronic zoom is being zoomed to the wide side. In step S213, the variable power lens (zoom lens) is stopped.
[0064]
Thus, by changing the change (deceleration or acceleration) of the moving speed of the zoom lens 102 when the electronic zoom is on / off, it is possible to smoothly take over the optical zoom and the electronic zoom when the electronic zoom is on. When the electronic zoom is off, a zoom operation with a smooth change in the angle of view is possible.
[0065]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the imaging method and apparatus of the present invention, when the electronic zoom is on, the electronic zoom is turned on by changing the change (deceleration or acceleration) of the moving speed of the zoom lens. A smooth takeover between the optical zoom and the electronic zoom is possible, and when the electronic zoom is off, a zoom operation with a smooth change in the angle of view is possible.
[0066]
Further, according to the storage medium of the present invention, the above-described imaging apparatus of the present invention can be smoothly controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of lens control operation in the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an inner focus type lens system in a conventional imaging apparatus.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a focus lens position and a focal length (a variable magnification lens position).
FIG. 5 is a diagram illustrating a focus locus (cam locus) of a focus lens, which is associated with movement of a zoom lens, for each subject distance.
6 is a diagram showing a state in which the cam locus information of FIG. 5 is stored in a lens control microcomputer (or an external memory).
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a focus lens position and a zoom lens position.
[Explanation of symbols]
LS lens system
101 First fixed lens
102 Variable magnification lens (zoom lens, first lens group)
103 aperture
104 Second fixed lens
105 Focus lens (second lens group)
106 Image sensor (CCD)
107 amplifier
108 A / D converter
109 Camera signal processing circuit
110 D / A converter
111 output terminal
112 Aperture control circuit
113 IG driver
114 IG meter
115 AF evaluation value processing circuit
116 Ranging frame generation circuit
117 Lens control microcomputer (lens control microcomputer)
118 System computer (syscon)
119 Zoom switch (Zoom SW)
120 Electronic zoom switch (Electronic zoom switch)
121 Zoom motor
122 Focus motor
123 Zoom driver
124 Focus drive driver
125 Electronic zoom processing circuit
126 Electronic zoom microcomputer (electronic zoom microcomputer)
127 Timing generator (TG)
128 CCD drive circuit

Claims

An optical zoom process for optically zooming, an electronic zoom process for electronically zooming, a detection process for detecting on / off of the electronic zoom process, and detection of the detection process And a control step of changing a zoom speed of the optical zoom step according to information.

The imaging method according to claim 1, wherein the control step changes a zoom speed of the optical zoom step according to a predetermined pattern set in each case according to detection information of the detection step. .

Optical zoom means for optically changing magnification, electronic zoom means for electronically changing magnification, detecting means for detecting on / off of the electronic zoom means, and detection of the detecting means An image pickup apparatus comprising: a control unit that changes a zoom speed of the optical zoom unit according to information.

4. The imaging apparatus according to claim 3, wherein the control unit changes a zoom speed of the optical zoom unit according to a predetermined pattern set in each case according to detection information of the detection unit. .

An optical zooming step for optically zooming with the zoom lens; a correction step for correcting the movement of the focal plane when the zoom lens is moved with the focus lens; and the zoom lens and the focus lens. A drive process for moving each independently in parallel with the optical axis, a storage process for storing the in-focus position of the focus lens with respect to the position of the zoom lens according to the subject distance, and the storage process. A calculation step of obtaining a moving speed of the focus lens in order to correct a focal plane at the time of movement of the zoom lens according to information, an electronic zoom step of performing a zooming operation by an electronic zoom unit, and turning on / off the electronic zoom unit a detection step of detecting the off that in response to the detection information in the detection step was and a control step of changing a moving speed of the zoom lens Imaging method and butterflies.

6. The imaging method according to claim 5, wherein the control step changes a moving speed of the zoom lens according to a predetermined pattern set in each case according to detection information of the detection step. .

A variable power lens for performing a variable power operation, a focus lens for correcting movement of the focal plane when the variable power lens is moved, and the variable power lens and the focus lens are independently moved in parallel with the optical axis. Driving means for storing, a storage means for storing a focus position of the focus lens with respect to a position of the variable magnification lens according to a subject distance, and when the variable magnification lens is moved according to information stored in the storage means Calculating means for determining the moving speed of the focus lens to correct the focal plane of the lens, electronic zoom means for electronically changing the magnification, and detecting means for detecting on / off of the electronic zoom means, An image pickup apparatus comprising: a control unit that changes a zoom speed of the optical zoom unit according to detection information of the detection unit.

8. The imaging apparatus according to claim 7, wherein the control unit changes a zoom speed of the optical zoom unit according to a predetermined pattern set in each case according to detection information of the detection unit. .

A storage medium for storing a control program for controlling an imaging apparatus having an optical zoom function for optically changing magnification and an electronic zoom function for electronically changing magnification, A storage medium storing a control program having a control module for detecting on / off of a zoom function and controlling to change a zoom speed of the optical zoom function according to the detected information.

A zoom lens that performs optical zooming operation, a focus lens for correcting movement of the focal plane when the zoom lens moves, and the zoom lens and the focus lens are each independently parallel to the optical axis. Drive means for moving, storage means for storing the in-focus position of the focus lens with respect to the position of the variable magnification lens according to the subject distance, and movement of the variable magnification lens according to information stored in the storage means Computing means for determining the moving speed of the focus lens to correct the focal plane at the time, electronic zoom means for electronically changing the magnification, detecting means for detecting on / off of the electronic zoom means, A storage medium for storing a control program for controlling an imaging apparatus including a control unit that changes a moving speed of the zoom lens according to detection information of the detection unit. A memory storing a control program having a control module for detecting on / off of the electronic zoom means and controlling the zoom speed of the zoom lens according to the detected information. Medium.