JP4348261B2

JP4348261B2 - トリミング撮像装置

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Publication number: JP4348261B2
Application number: JP2004253385A
Authority: JP
Inventors: 雅和小織
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2009-10-21
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Description

小型情報端末機等に搭載されるトリミング撮像装置に関する。

近年では、携帯電話やＰＤＡ等の個人向け小型情報端末機に、小型のカメラモジュールが搭載されるようになってきた。このような小型情報端末機に搭載される光学系は、小型、特に薄型であることが最重要視されている。現状では、単焦点レンズを使用し、画角（撮像範囲）をトリミングすることによって仮想的に望遠撮影（拡大撮影）できるトリミング（デジタルズーム）機能を付与しているものが多い。また、トリミング機能を付与せず、薄型化した光学式ズームレンズも提案されている。光学式ズームレンズでは、少なくとも１つの可動レンズ群を備え、該可動レンズ群を移動させて焦点距離を変えることにより、画角を変更している。
特開平１０−２０６７３２号公報特開２００２−２４４０３０号公報

しかしながら、単焦点レンズを用いたトリミング方式では、単焦点レンズにより形成された光学像を電子画像化し、その電子画像（原画像）の一部を抜き出して拡大表示しているため、拡大表示時に得られる電子画像は原画像よりも撮像画素数が少なくなり、原画像と同サイズに拡大表示すると、画像が粗くなってしまう欠点がある。この画質劣化と拡大表示時の変倍比とは相関しており、変倍比が大きくなるにつれて画質劣化が顕著になる。

一方、光学式ズームレンズでは、可動レンズ群を少なくとも略連続的に移動させるモータやカム等の駆動系が必要なため、レンズ機構が複雑化及び大型化してしまう傾向にある。光学式ズームレンズが大型であると、搭載対象である情報端末機の小型軽量化を図るうえで不利である。また光学式ズームレンズでは、可動レンズ群を移動させることから、偏心等の影響による性能劣化が問題になっている。特に光学式ズームレンズを小型化しようとすると、性能劣化が顕著となる。このような問題を解消する手段としては、光学的に広角撮影と望遠撮影を切替可能な２焦点切替光学系を用いることが考えられるが、２焦点切替光学系は２つの焦点距離しか使用できないため、ズームレンズとしては必ずしも満足できるものではない。

上記課題を両方とも解決するためには、焦点切替光学系による光学ズームと画像処理によるトリミングとを最適に組合わせればよいと考えられる。しかしながら、焦点切替光学系の各焦点距離での被写体画像をそのまま取得し、且つ、各焦点距離の間の焦点距離での被写体画像をトリミング画像で補完しようとすると、焦点切替光学系の焦点切替時にはトリミング画像を取得できない画角が存在し、断続的なズーム効果になってしまうことが判明した。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により、光学式ズームレンズとほぼ同等のズーム効果を確保しつつ、光学系の焦点切替中も連続的なズーム効果が得られ、画質劣化を抑制可能なトリミング撮像装置を得ることを目的とする。

本発明は、焦点切替光学系とトリミングとを最適に組み合わせることに着目し、機械的な構成及びレンズ構成を簡素化しつつ、従来の光学式ズームレンズと同等のズーム効果を得ようとするものである。特に、焦点切替時に連続的なズーム効果を得られるように、焦点切替タイミングと形成するトリミング画像の原画像を特定しようとするものである。

本発明によるトリミング撮像装置は、少なくとも一つの固定レンズ群とこの固定レンズ群に対して光軸方向に移動自在に支持された可動レンズ群を有し、短焦点距離側の第１焦点距離と長焦点距離側の第２焦点距離とに光学的に択一で切替駆動される二焦点切替光学系と、二焦点切替光学系により結像された被写体像を電子画像化する撮像手段と、この撮像手段の出力を画像処理し、二焦点切替光学系の各焦点距離に相当する画角ｆ１、ｆ２の被写体画像をそれぞれ形成する画像処理手段と、この画像処理手段による被写体画像を原画像とし、該原画像をトリミングして設定画角に応じたトリミング画像を形成するトリミング手段と、このトリミング手段の設定画角が第２焦点距離に対応する画角ｆ２と該画角ｆ２より狭い画角ｆ５の間にあるとき可動レンズ群を移動させて二焦点切替光学系の焦点距離を切替駆動させ、同設定画角が画角ｆ２より広画角側であれば二焦点切替光学系を第１焦点距離で保持し、同設定画角が画角ｆ５よりも狭画角側であれば二焦点切替光学系を第２焦点距離で保持する駆動制御手段と、この駆動制御手段による切替駆動前の焦点距離で画像処理手段が形成した被写体画像を記憶するメモリとを備え、二焦点切替光学系の焦点距離切替中は、トリミング手段がメモリに記憶された被写体画像を原画像とし、設定画角に応じたトリミング画像を形成することを特徴としている。

トリミング手段は、二焦点切替光学系の第１焦点距離に相当する画角ｆ１の被写体画像をトリミングして、該画角ｆ１のトリミング画像から少なくとも画角ｆ２よりも狭い画角のトリミング画像までを形成することが好ましい。二焦点切替光学系の第２焦点距離に相当する画角ｆ２が設定されているときは、画像処理手段が形成した第２焦点距離での被写体画像（トリミングなし）ではなく、第１焦点距離に相当する画角ｆ１のトリミング画像を用いる。

トリミング手段の設定画角が画角ｆ５または該画角ｆ５よりも狭画角から広画角側へ変化するときは、同設定画角が画角ｆ５に達した時点で、メモリが二焦点切替光学系の第２焦点距離に相当する画角ｆ２の被写体画像を記憶することが好ましい。このワイドズーム時には、画角ｆ５から画角ｆ２の間で、駆動制御手段により二焦点切替光学系が第２焦点距離から第１焦点距離に切替駆動される。トリミング手段は、駆動制御手段による二焦点切替光学系の焦点距離切替が完了した時点で、原画像を二焦点切替光学系の第１焦点距離に相当する画角ｆ１の被写体画像に切り替え、設定画角に応じたトリミング画像を形成することが好ましい。

反対に、トリミング手段の設定画角が画角ｆ２または該画角ｆ２よりも広画角から狭画角側へ変化するときは、同設定画角が画角ｆ２に達した時点で、メモリが二焦点切替光学系の第１焦点距離に相当する画角ｆ１の被写体画像を記憶することが好ましい。このテレズーム時には、画角ｆ２から画角ｆ５の間で、駆動制御手段により二焦点切替光学系が第１焦点距離から第２焦点距離に切替駆動される。トリミング手段は、駆動制御手段による二焦点切替光学系の焦点距離切替が完了した時点で、原画像を二焦点切替光学系の第２焦点距離に相当する画角ｆ２の被写体画像に切り替え、設定画角に応じたトリミング画像を形成することが好ましい。

駆動制御手段は、メモリの記憶動作が完了したときに二焦点切替光学系の焦点距離切替を開始させることが実際的である。

本発明によれば、二焦点切替光学系の焦点切替中は、切替前に予めメモリに記憶しておいた被写体画像を原画像として設定画角に応じたトリミング画像を形成するので、二焦点切替光学系の焦点切替時にも連続的なズーム効果が得られ、使用者に違和感を与える虞がない。また、二焦点切替光学系の各焦点距離間の焦点距離における被写体画像をトリミング画像で補完するので、二焦点切替光学系を用いても十分なズーム効果が得られ、レンズ構成及びその周辺機構（可動機構）の機械的構成を簡素化でき、装置の小型軽量化にも貢献できる。

図１は、本発明の一実施形態であるトリミング撮像装置の主要構成を示す模式ブロック図である。本トリミング撮像装置は、多焦点変倍光学系Ｌ、撮像素子（ＣＣＤ）２、駆動装置３、駆動制御回路４、制御回路５、画像処理回路６、画角設定手段８及び表示手段９を備えている。

多焦点変倍光学系Ｌは、短焦点距離側の第１焦点距離ｆｓと長焦点距離側の第２焦点距離ｆｔとに光学的に択一に切替駆動可能な２焦点切替レンズである。この多焦点変倍光学系Ｌは、図２に示すように被写体側から順に、少なくとも１つの固定レンズ群Ｌ１と、固定レンズ群Ｌ１に対して移動自在な可動レンズ群Ｌ２とを有している。固定レンズ群Ｌ１は装置内に固定された支持枠１１で支持され、可動レンズ群Ｌ２は固定枠１３に保持された支持枠１２により支持されている。固定枠１３は、固定レンズ群Ｌ１の支持枠１１に固定されており、可動レンズ群Ｌ２の支持枠１２を固定レンズ群Ｌ１の光軸方向に沿って移動自在に保持するためのガイド溝（不図示）を有している。本実施形態では支持枠１１と固定枠１３を別体で設けているが、支持枠１１と固定枠１３は一体であってもよい。支持枠１１と固定枠１３が一体であれば、組立時の誤差要因を少なくすることができる。

可動レンズ群Ｌ２は、駆動装置３及び駆動制御回路４により、固定レンズ群Ｌ１から離れて支持枠１２の一端部１２ａが当接する短焦点距離端Ｗと、固定レンズ群Ｌ１に近づいて支持枠１２の他端部１２ｂが固定枠１３に当接する長焦点距離端Ｔとに駆動される。可動レンズ群Ｌ２の移動は支持枠１２と固定枠１３が当接することにより規制されるので、偏心等の影響による性能劣化を抑えられ、多焦点変倍光学系Ｌの焦点距離を高精度に切替可能である。多焦点変倍光学系Ｌの焦点距離は、可動レンズ群Ｌ２が短焦点距離端Ｗに位置するとき第１焦点距離ｆｓとなり、可動レンズ群Ｌ２が長焦点距離端Ｔに位置するとき第２焦点距離ｆｔとなる。

撮像素子２は、多焦点変倍光学系Ｌによって結像された被写体像を電子画像化し、その対応する撮像信号を画像処理回路６へ出力する。画像処理回路６は、第１の画像処理回路６Ａと、第２の画像処理回路６Ｂと、第３の画像処理回路６Ｃと、メモリ７とから構成されている。第１の画像処理回路６Ａは、撮像素子２からの撮像信号を入力して各種画像処理を実行し、表示手段９に表示可能な被写体画像を形成する。第２の画像処理回路６Ｂは、第１の画像処理回路６Ａで形成された被写体画像を画角設定手段８の設定画角に応じてトリミングし、トリミング画像を形成する。メモリ７には、第１の画像処理回路６Ａで形成された被写体画像が記憶される。第３の画像処理回路６Ｃは、メモリ７に記憶されている被写体画像を読み出し、該メモリ７の記憶画像を画角設定手段８の設定画角に応じてトリミングし、トリミング画像を形成する。第２の画像処理回路６Ｂ及び第３の画像処理回路６Ｃが形成したトリミング画像は、表示手段９に出力される。

画角設定手段８は、画像処理回路６に形成させるトリミング画像（デジタルズーム画像）の画角を設定及び変更するための操作部材である。使用者により画角設定手段８がワイドズーム操作されると、設定画角は広画角側から狭画角側に向かって連続的に変化し、反対に画角設定手段８がテレズーム操作されると、設定画角は狭画角側から広画角側に向かって連続的に変化する。画角設定手段８を介して設定可能な画角には、多焦点変倍光学系Ｌの第１焦点距離ｆｓ、第２焦点距離ｆｔに相当する画角ｆ１、ｆ２が含まれる。

上記駆動制御回路４、画像処理回路６及び画角設定手段８はそれぞれ、制御回路５に接続されている。制御回路５は、画角設定手段８の設定画角に応じてモータ駆動制御回路４及び画像処理回路６を動作させ、該設定画角でのトリミング画像を表示手段９に表示させる。

図３は、多焦点変倍光学系Ｌの可動レンズ群Ｌ２の位置と、画角設定手段８を介して設定可能な画角ｆ（ｆ１〜ｆ５）と、各設定画角ｆ１〜ｆ５で得られるトリミング画像との関係を説明する概念図である。図３中に黒丸印で示す画角ｆ１、ｆ２は、多焦点変倍光学系Ｌの第１焦点距離ｆｓと第２焦点距離ｆｔに相当する画角であり、白丸印で示す画角ｆ３、ｆ４、ｆ５はデジタルズームポジションである。これら複数の設定可能な画角ｆ１〜ｆ５の大小関係はｆ１＞ｆ４＞ｆ２＞ｆ５＞ｆ３で、段階的に広くなっており、画角ｆ３が設定可能な最大ズームポジションとなっている。

ここで、最も狭い画角ｆ３から最も広い画角ｆ１までズーム操作（ワイドズーム操作）する場合について考える。

最も狭い画角ｆ３が設定されている状態では、多焦点変倍光学系Ｌの可動レンズ群Ｌ２は長焦点距離端Ｔに位置し、多焦点変倍光学系Ｌの焦点距離は第２焦点距離ｆｔである。この状態から画角設定手段８をワイド側へズーム操作すると、設定画角ｆが第２焦点距離ｆｔに相当する画角ｆ２よりも一段階狭い画角ｆ５に達するまでは、可動レンズ群Ｌ２のレンズ位置は長焦点距離端Ｔで保持され、多焦点変倍光学系Ｌの焦点距離は第２焦点距離ｆｔから変化しない。表示手段９には、第２焦点距離ｆｔでの被写体画像Ｉ（ｆｔ）を原画像とする、設定画角ｆに応じたトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｔ）が表示される。そして設定画角ｆが上記画角ｆ５に達すると、該画角ｆ５から画角ｆ２に達するまでの間に、可動レンズ群Ｌ２が長焦点距離端Ｔから短焦点距離端Ｗに移動され、多焦点変倍光学系Ｌの焦点距離は第２焦点距離ｆｔから第１焦点距離ｆｓに切り替わる。この焦点切替中は、画角ｆ５に達した時点で予めメモリ７に記憶しておいた第２焦点距離ｆｔでの被写体画像Ｉｍ（ｆｔ）を原画像とする、設定画角ｆに応じたトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｔ）が表示手段９に表示される。これにより、焦点切替中も連続的なズーム効果を得ることができる。そして焦点切替完了後の画角ｆ２から画角ｆ１までは、可動レンズ群Ｌ２のレンズ位置は短焦点距離端Ｗで保持され、多焦点変倍光学系Ｌの焦点距離は第１焦点距離ｆｓから変化しない。表示手段９には、第１焦点距離ｆｓでの被写体画像Ｉ（ｆｓ）を原画像とする、設定画角に応じたトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｓ）が表示される。

次に、最も広い画角ｆ１から最も狭い画角ｆ３までズーム操作（テレズーム操作）する場合について考える。

最も広い画角ｆ１が設定されている状態では、多焦点変倍光学系Ｌの可動レンズ群Ｌ２は短焦点距離端Ｗに位置し、多焦点変倍光学系Ｌの焦点距離は第１焦点距離ｆｓである。この状態から画角設定手段８をテレ側へズーム操作すると、設定画角ｆが第２焦点距離ｆｔに相当する画角ｆ２に達するまでは、可動レンズ群Ｌ２のレンズ位置は短焦点距離端Ｗで保持され、多焦点変倍光学系Ｌの焦点距離は第１焦点距離ｆｓから変化しない。表示手段９には、第１焦点距離ｆｓでの被写体画像Ｉ（ｆｓ）を原画像とする、設定画角ｆに応じたトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｓ）が表示される。そして設定画角ｆが上記画角ｆ２に達すると、該画角ｆ２からこの画角ｆ２よりも一段階狭い画角ｆ５に達するまでの間に、可動レンズ群Ｌ２が短焦点距離端Ｗから長焦点距離端Ｔへ移動され、多焦点変倍光学系Ｌの焦点距離は第１焦点距離ｆｓから第２焦点距離ｆｔに切り替わる。この焦点切替中は、画角ｆ２に達した時点で予めメモリ７に記憶しておいた第１焦点距離ｆｓでの被写体画像Ｉｍ（ｆｓ）を原画像とする、設定画角ｆに応じたトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｓ）が表示手段９に表示される。これにより、焦点切替中も連続的なズーム効果を得ることができる。そして焦点切替完了後の画角ｆ５から画角ｆ３までは、可動レンズ群Ｌ２のレンズ位置は長焦点距離端Ｔで保持され、多焦点変倍光学系Ｌの焦点距離は第２焦点距離ｆｔから変化しない。表示手段９には、第２焦点距離ｆｔでの被写体画像Ｉ（ｆｔ）を原画像とする、設定画角に応じたトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｔ）が表示される。

次に、図４のフローチャートを参照し、本トリミング撮像装置の動作の流れをより詳細に説明する。トリミング撮像装置の動作は制御回路５によって制御される。制御回路５は、多焦点変倍光学系Ｌの可動レンズ群Ｌ２の現在位置と、画角設定手段８により設定されている画角ｆを認識し（Ｓ１）、現在の設定画角ｆに応じた制御を行なう。

Ａ．（ｆ１≦ｆ≦ｆ４の場合）
現在の設定画角ｆがｆ１≦ｆ≦ｆ４である場合、画角設定手段８がズーム操作されると（Ｓ１１）、画角設定手段８からの信号を制御回路５が受け（Ｓ１２）、該制御回路５が第１の画像処理回路６Ａ及び第２の画像処理回路６Ｂを動作させる（Ｓ１３、１４）。Ｓ１１のズーム操作は、テレズーム操作であってもワイドズーム操作であってもよい。Ｓ１３で第１の画像処理回路６Ａは、撮像素子２の撮像信号を入力して各種画像処理を実行し、多焦点変倍光学系Ｌの第１焦点距離ｆｓでの被写体画像Ｉ（ｆｓ）を形成して、第２の画像処理回路６Ｂへ出力する。そしてＳ１４で第２の画像処理回路６Ｂは、第１の画像処理回路６Ａから入力した被写体画像Ｉ（ｆｓ）をトリミングし、現在の設定画角ｆに応じたトリミング率Ｄｍのトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｓ）を形成する。表示手段９には、第２画像処理回路６Ｂで形成されたトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｓ）が表示される（Ｓ１５）。トリミング率Ｄｍは、第１焦点距離ｆｓでの被写体画像Ｉ（ｆｓ）が原画像であるから、式：Ｄｍ＝（ｆ／ｆ１）により設定される。現在の設定画角ｆが多焦点変倍光学系Ｌの第１焦点距離ｆｓに相当する画角ｆ１（ｆｓ＝ｆ１）であれば、Ｄｍ＝（ｆ１／ｆｓ）＝１によりトリミング率Ｄｍは１倍になる。トリミング率Ｄｍが１倍のとき、第２の画像処理回路６Ｂが形成するトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｓ）は、第１の画像処理回路６Ａが形成した被写体画像Ｉ（ｆｓ）と同一である。

Ｂ．（ｆ＝ｆ２の場合）
現在の設定画角ｆが多焦点変倍光学系Ｌの第２焦点距離ｆｔに相当する画角ｆ２であるときに、画角設定手段８がワイドズーム操作された場合は（Ｓ２１）、画角設定手段８からの信号を制御回路５が受け（Ｓ２２）、上述したｆ１≦ｆ≦ｆ４の場合と同様に、第１の画像処理回路６Ａ及び第２の画像処理回路６Ｂを動作させ（Ｓ１３、１４）、第２の画像処理回路６Ｂで形成されたトリミング画像を表示手段９に表示させる（Ｓ１５）。

画角設定手段８がテレズーム操作された場合は（Ｓ２３）、画角設定手段８からの信号を制御回路５が受け（Ｓ２４）、該制御回路５が画像処理回路６及び駆動制御回路４を動作させる（Ｓ２５〜Ｓ２７、Ｓ２９〜Ｓ３２）。先ずＳ２５では、第１の画像処理回路６Ａが多焦点変倍光学系Ｌの第１焦点距離ｆｓでの被写体画像Ｉ（ｆｓ）を形成し、メモリ７に出力する。メモリ７は、第１の画像処理回路６Ａから入力した第１焦点距離ｆｓでの被写体画像Ｉ（ｆｓ）を記憶する（Ｓ２６）。第１の画像処理回路６Ａにより形成される被写体画像Ｉ（ｆｓ）、Ｉ（ｆｔ）と区別するため、メモリ７に記憶されている被写体画像はＩｍ（ｆｓ）、Ｉｍ（ｆｔ）と表示することにする。このメモリ７への記憶が完了すると、第３の画像処理回路６Ｃと駆動制御回路４による並列処理が実行開始される。

第３の画像処理回路６Ｃは、メモリ７から該メモリ７に記憶されている被写体画像Ｉｍ（ｆｓ）を読み出し、該被写体画像Ｉｍ（ｆｓ）をトリミングして、現在の設定画角ｆに応じたトリミング率Ｄｍのトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｓ）を形成する（Ｓ２７）。すると、表示手段９には、第３の画像処理回路６Ｃによるトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｓ）が表示される（Ｓ２８）。一方、駆動制御回路４は、駆動装置３を介して、多焦点変倍光学系Ｌの可動レンズ群Ｌ２を長焦点距離端Ｔへ移動させる（Ｓ２９、Ｓ３０）。これにより、多焦点変倍光学系Ｌの焦点距離は、第１焦点距離ｆｓから第２焦点距離ｆｔに切り替わる。多焦点変倍光学系Ｌの切替移動が完了すると、第１の画像処理回路６Ａが多焦点変倍光学系Ｌの第２焦点距離ｆｔでの被写体画像Ｉ（ｆｔ）を形成し、第２の画像処理回路６Ｂへ出力する（Ｓ３１）。第２の画像処理回路６Ｂは、第１の画像処理回路６Ａから入力した被写体画像Ｉ（ｆｔ）をトリミングして、現在の設定画角ｆに応じたトリミング率Ｄｍのトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｔ）を形成し、表示手段９に出力する（Ｓ３２）。表示手段９は、第２の画像処理回路６Ｂからのトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｔ）を入力すると、Ｓ２８で入力した第３の画像処理回路６Ｃによるトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｓ）に替えて、第２の画像処理回路６Ｂからのトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｔ）を表示する（Ｓ３３）。

Ｓ３１において、トリミング率Ｄｍは、第２焦点距離ｆｔでの被写体画像Ｉ（ｆｔ）が原画像であるから、式：Ｄｍ＝（ｆ／ｆｔ）により設定される。現在の設定画角ｆが多焦点変倍光学系Ｌの第２焦点距離ｆｔに相当する画角ｆ２（ｆｔ＝ｆ２）であれば、Ｄｍ＝（ｆ２／ｆｔ）＝１によりトリミング率Ｄｍは１倍になる。トリミング率Ｄｍが１倍のとき、第２の画像処理回路６Ｂが形成するトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｔ）は、第１の画像処理回路６Ａが形成した被写体画像Ｉ（ｆｔ）と同一である。

Ｃ．（ｆ＝ｆ５の場合）
現在の設定画角ｆが多焦点変倍光学系Ｌの第２焦点距離ｆｔに相当する画角ｆ２であるときに、画角設定手段８がワイドズーム操作された場合は（Ｓ４１）、画角設定手段８からの信号を制御回路５が受け（Ｓ４２）、画像処理回路６及び駆動制御回路４を動作させる（Ｓ４３〜Ｓ４９）。先ずＳ４３では、第１の画像処理回路６Ａが、多焦点変倍光学系Ｌの第２焦点距離ｆｔでの被写体画像Ｉ（ｆｔ）を形成する。第１の画像処理回路６Ａで形成された被写体画像Ｉ（ｆｔ）は、メモリ７に記憶され、メモリ７から第３の画像処理回路６Ｃに出力される（Ｓ４４）。第３の画像処理回路６Ｃは、入力した被写体画像Ｉ（ｆｔ）をトリミングし、現在の設定画角ｆに応じたトリミング率Ｄｍのトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｔ）を形成する（Ｓ４５）。形成されたトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｔ）は、第３の画像処理回路６Ｃから表示手段９に出力され、表示手段９によって表示される（Ｓ５０）。第３の画像処理回路６Ｃの動作と並行して駆動制御回路４が動作し（Ｓ４６）、駆動制御回路４は、駆動装置３を介して多焦点変倍光学系Ｌの可動レンズ群Ｌ２を多焦点距離側へ移動させる（Ｓ４７）。これにより、多焦点変倍光学系の焦点距離は第２焦点距離ｆｔから第１焦点距離ｆｓに切り替わる。駆動制御回路４による多焦点変倍光学系Ｌの切替移動が完了すると、第１の画像処理回路６Ａが多焦点変倍光学系の第１焦点距離ｆｓでの被写体画像Ｉ（ｆｓ）を形成し、第２の画像処理回路６Ｂへ出力する（Ｓ４８）。第２の画像処理回路６Ｂは、入力した第１焦点距離ｆｓでの被写体画像Ｉ（ｆｓ）をトリミングし、現在の設定画角ｆに応じたトリミング率Ｄｍでのトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｓ）を形成して表示手段９へ出力する（Ｓ４９）。表示手段９は、第２の画像処理回路６Ｂからトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｓ）を入力したとき、該入力前まで表示していた第３の画像処理回路６Ｃによるトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｔ）に替えて、第２の画像処理回路６Ｂによるトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｓ）を表示する（Ｓ５１）。

画角設定手段８がテレズーム操作された場合は（Ｓ５２）、画角設定手段８からの信号を制御回路５が受けて（Ｓ５３）、画像処理回路６を動作させる（Ｓ６３〜Ｓ６５）。Ｓ６３で第１の画像処理回路６Ａは、多焦点変倍光学系Ｌの第２焦点距離ｆｔでの被写体画像Ｉ（ｆｔ）を形成し、第２の画像処理回路６Ｂに出力する。続いて、第２の画像処理回路６Ｂは、入力した第２焦点距離ｆｔでの被写体画像Ｉ（ｆｔ）をトリミングし、現在の設定画角に応じたトリミング率Ｄｍのトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｔ）を形成して表示手段９に出力する（Ｓ６４）。表示手段９は、第２の画像処理回路６Ｂから入力したトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｔ）を表示する（Ｓ６５）。

Ｄ．（ｆ５＜ｆ≦ｆ３の場合）
現在の設定画角ｆがｆ５＜ｆ≦ｆ３である場合、画角設定手段８がズーム操作されると（Ｓ６１）、画角設定手段８からの信号を制御回路５が受け（Ｓ６２）、該制御回路５が第１の画像処理回路６Ａ及び第２の画像処理回路６Ｂを動作させる（Ｓ６３、６４）。上述したようにＳ６３では、第１の画像処理回路６Ａが多焦点変倍光学系Ｌの第２焦点距離ｆｔでの被写体画像Ｉ（ｆｔ）を形成し、Ｓ６４では被写体画像Ｉ（ｆｔ）が第２の画像処理回路６Ｂにてトリミングされ、現在の設定画角ｆに対応するトリミング率Ｄｍのトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｔ）が形成される。形成されたトリミング画像Ｉ_Dm（ｆｔ）は表示手段９に表示される（Ｓ６５）。

以上の本実施形態によれば、多焦点変倍光学系Ｌの長焦点距離側の第２焦点距離ｆｔに対応する画角ｆ２と該画角ｆ２よりも一段階狭い画角ｆ５との間で多焦点変倍光学系Ｌを焦点切替し、この焦点切替中は、切替前の焦点距離（ワイドズームの場合は第２焦点距離ｆｔ、テレズームの場合は第１焦点距離ｆｓ）での被写体画像を原画像とするトリミング画像が表示手段９に表示されるので、多焦点変倍光学系Ｌの焦点切替中も連続的なズーム効果を得ることができる。

また本実施形態によれば、多焦点変倍光学系Ｌの第１焦点距離ｆｓと第２焦点距離ｆｔの間の焦点距離における被写体画像をトリミング画像で補完しているので、従来の光学式ズームレンズとほぼ同等のズーム効果を確保しつつ、多焦点変倍光学系Ｌのレンズ構成やその周辺機構の機械的な構成を簡素化でき、装置の小型軽量化に貢献できる。さらに、トリミング画像の原画像は設定画角ｆに応じて選択しているので、単焦点レンズを用いてトリミング処理を実行する場合よりもトリミング処理による画質劣化が抑えられる。

本発明の一実施形態であるトリミング撮像装置の主要構成を示すブロック図である。図１の多焦点変倍光学系を示す模式図である。光学ズームとトリミングの組み合わせを説明する概念図である。図１に示すトリミング撮像装置の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

２撮像素子（ＣＣＤ）
３駆動装置
４駆動制御回路
５制御回路
６画像処理回路
６Ａ第１の画像処理回路
６Ｂ第２の画像処理回路
６Ｃ第３の画像処理回路
７メモリ
８画角設定手段
９表示手段
１１支持枠
１２支持枠（規制機構）
１３固定枠（規制機構）
Ｌ多焦点変倍光学系
Ｌ１固定レンズ群
Ｌ２可動レンズ群

Claims

少なくとも一つの固定レンズ群とこの固定レンズ群に対して光軸方向に移動自在に支持された可動レンズ群を有し、短焦点距離側の第１焦点距離と長焦点距離側の第２焦点距離とに光学的に択一で切替駆動される二焦点切替光学系と、
前記二焦点切替光学系により結像された被写体像を電子画像化する撮像手段と、
この撮像手段の出力を画像処理し、前記二焦点切替光学系の各焦点距離に相当する画角ｆ１、ｆ２の被写体画像をそれぞれ形成する画像処理手段と、
この画像処理手段による被写体画像を原画像とし、該原画像をトリミングして設定画角に応じたトリミング画像を形成するトリミング手段と、
このトリミング手段の設定画角が前記第２焦点距離に対応する画角ｆ２と該画角ｆ２より狭い画角ｆ５の間にあるとき前記可動レンズ群を移動させて前記二焦点切替光学系の焦点距離を切替駆動させ、同設定画角が画角ｆ２より広画角側であれば前記二焦点切替光学系を第１焦点距離で保持し、同設定画角が前記画角ｆ５よりも狭画角側であれば前記二焦点切替光学系を第２焦点距離で保持する駆動制御手段と、
この駆動制御手段による切替駆動前の焦点距離で前記画像処理手段が形成した被写体画像を記憶するメモリとを備え、
前記二焦点切替光学系の焦点距離切替中は、前記トリミング手段が前記メモリに記憶された被写体画像を原画像とし、設定画角に応じたトリミング画像を形成することを特徴とするトリミング撮像装置。
請求項１記載のトリミング撮像装置において、前記トリミング手段は、前記二焦点切替光学系の第１焦点距離に相当する画角ｆ１の被写体画像をトリミングして、該画角ｆ１のトリミング画像から少なくとも前記画角ｆ２よりも狭い画角のトリミング画像までを形成するトリミング撮像装置。
請求項１または２記載のトリミング撮像装置において、前記トリミング手段の設定画角が前記画角ｆ５または該画角ｆ５よりも狭画角から広画角側へ変化するときは、同設定画角が前記画角ｆ５に達した時点で、前記メモリが前記二焦点切替光学系の第２焦点距離に相当する画角ｆ２の被写体画像を記憶し、前記画角ｆ５から前記画角ｆ２の間で、前記駆動制御手段により前記二焦点切替光学系が第２焦点距離から第１焦点距離に切替駆動されるトリミング撮像装置。
請求項３記載のトリミング撮像装置において、前記トリミング手段は、前記駆動制御手段による前記二焦点切替光学系の焦点距離切替が完了した時点で、原画像を前記二焦点切替光学系の第１焦点距離に相当する画角ｆ１の被写体画像に切り替え、設定画角に応じたトリミング画像を形成するトリミング撮像装置。
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のトリミング撮像装置において、前記トリミング手段の設定画角が前記画角ｆ２または該画角ｆ２よりも広画角から狭画角側へ変化するときは、同設定画角が前記画角ｆ２に達した時点で、前記メモリが前記二焦点切替光学系の第１焦点距離に相当する画角ｆ１の被写体画像を記憶し、前記画角ｆ２から前記画角ｆ５の間で前記駆動制御手段により前記二焦点切替光学系が第１焦点距離から第２焦点距離に切替駆動されるトリミング撮像装置。
請求項５記載のトリミング撮像装置において、前記トリミング手段は、前記駆動制御手段による前記二焦点切替光学系の焦点距離切替が完了した時点で、原画像を前記二焦点切替光学系の第２焦点距離に相当する画角ｆ２の被写体画像に切り替え、設定画角に応じたトリミング画像を形成するトリミング撮像装置。
請求項１ないし６のいずれか一項に記載のトリミング装置において、前記駆動制御手段は、前記メモリの記憶動作が完了したときに前記二焦点切替光学系の焦点距離切替を開始させるトリミング撮像装置。