JP4642210B2

JP4642210B2 - camera

Info

Publication number: JP4642210B2
Application number: JP2000327095A
Authority: JP
Inventors: 浩二星
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2020-10-26
Also published as: JP2002131612A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画撮影と静止画撮影の双方が可能なカメラに関し、さらに可変焦点距離タイプの撮影光学系を用いるカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
動画撮影と静止画撮影の双方が可能なカメラとして、動画撮影用にＣＣＤ撮像素子を有するとともに、静止画撮影用に銀塩フィルムの装填が可能なカメラが用いられている。
【０００３】
このカメラでは、撮影レンズを通過する光束を光路中で分割し、一方の分割光束をさらに縮小光学系を通してＣＣＤ撮像素子上に結像させ、もう一方の分割光束をＣＣＤより大画面の銀塩フィルムに結像させるように構成されている。このようなカメラでは、動画撮影が可能であるだけでなく、静止画撮影においては銀塩ならではの高画質撮影が可能である。
【０００４】
また、動画撮影と静止画撮影の双方が可能なカメラとして、動画撮影と静止画撮影とで共通の撮影レンズとＣＣＤ撮像素子とを用いたビデオカメラが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＣＤ撮像素子と銀塩フィルムとを使い分けて動画撮影と静止画撮影とを行うカメラでは、上述したように光束分割手段が必要であるためにカメラが大型化するという問題がある。
【０００６】
また、動画撮影と静止画撮影で共通の撮影レンズとＣＣＤ撮像素子を用いるビデオカメラでは、動画撮影時に所定時間内に連続して撮影される中の１つの画像を静止画画像とするという程度であり、十分満足できる高画質の静止画画像を得ることができない。
【０００７】
なお、高画質な静止画画像を得るために、レンズの収差補正をより良好に行えるようにするとレンズ系ひいてはカメラ全体が大型化し易い。また、単にＣＣＤの画素数を多くすると、動画撮影時に要求される水準以上の過剰な高画素数を用いることになり、動画処理回路に過大な負担を求めることになる。
【０００８】
さらに、可変焦点距離タイプの撮影レンズを用いる場合に、広角端側ではディストーションもしくはコマ収差、倍率色収差等の残存収差が大きいため、静止画撮影の画質が悪化するおそれがある。
【０００９】
そこで本発明は、小型でありながら、動画撮影時と広角側での高画質の静止画撮影とを行えるようにしたカメラを提供することを目的としている。
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明では、動画撮影と静止画撮影とを共通の撮影光学系および撮像素子を用いて行うカメラであって、動画撮影時における前記撮影光学系の焦点距離の可変範囲を広角端から望遠端とし、静止画撮影時における前記撮影光学系の焦点距離の可変範囲を前記広角端よりも望遠側の焦点距離から前記望遠端とし、前記撮影光学系の焦点距離が同じである場合に、静止画撮影時における最大絞りのＦナンバーを動画撮影時における最大絞りのＦナンバーよりも大きく設定し、静止画撮影時における最小絞りのＦナンバーを動画撮影時における最小絞りのＦナンバーよりも小さく設定したことを特徴とする。
【００１１】
すなわち、動画撮影時においては使用可能な広角端側の使用を静止画撮影時に制限することで、広角端側で大きなディストーションもしくはコマ収差、倍率色収差等の残存収差の静止画画像への影響を除くことができるようにし、撮影光学系を大型化することなく、かつある程度必要な変倍率を確保した上で、静止画画像の画質向上を図ることが可能となる。
【００１２】
なお、静止画撮影時に撮像素子により撮影するイメージサイズを動画撮影時のイメージサイズよりも大きくすれば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の微小な受光画素の繰り返し配列を有する撮像素子を用いる場合に静止画撮影時の画素数を動画撮影時に比べて多くすることが可能であるが、この場合に上記の発明を用いることにより、撮影光学系を大型化させることなく静止画の周辺収差を良好に補正することが可能となり、小型でより高画質の静止画撮影が可能なカメラとすることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の実施形態であるカメラの構成を示している。また、図２、図３および図４には、上記カメラに用いる撮影レンズの数値実施例の断面図と収差図を示している。さらに、図５には上記カメラにおいて、撮影レンズの焦点距離と、焦点距離ごとに設定される最大絞りのＦｎｏ．との関係を示している。また、図６には、上記カメラにおける撮影レンズのイメージサイズを示しており、図７には、無収差の理想レンズのＦｎｏ．による性能の周波数特性を示している。また、図８には、上記カメラの動作シーケンスを表すフローチャートを示している。
【００１４】
図１において、１はズーム撮影レンズ系（撮影光学系）であり、２は、撮影レンズ系１を構成する一部のレンズであって、光軸直交方向に変位して防振（いわゆる手振れ補正）を行う振れ補正レンズである。
【００１５】
３は撮像素子であり、セルピッチ（画素配列ピッチ）が３ミクロン程度のＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の固体撮像素子が用いられている。
【００１６】
また、４は動画撮影（動画モード）と静止画撮影（静止画モード）とを切り換えるためのモード切換えスイッチである。本実施形態のカメラでは、動画撮影および静止画撮影のいずれも、共通の撮影レンズ系１と撮像素子３とを用いて行い、例えば、動画情報を不図示のビデオテープ、ＤＶＤ等の記録媒体に記録し、静止画情報をスティック状又はコンパクトなメモリ素子やＤＶＤ等の記録媒体に記録する。
【００１７】
９は本カメラの動作全体の制御を司るカメラ制御回路であり、５はカメラ制御回路９からの指令信号に応じて撮影レンズ系１のズーム駆動制御を行うズーム制御回路である。
【００１８】
６はカメラ制御回路９からの指令信号に応じて振れ補正レンズ２のシフト駆動制御を行う防振制御回路であり、７はカメラ制御回路９からの指令信号に応じて絞りＳＰの駆動制御を行う絞り制御回路である。なお、本実施形態では、絞りＳＰの制御によって、所定のＦｎｏ．が得られるようになっている。
【００１９】
８はカメラ制御回路９からの指令信号に応じて撮像素子３上における撮像エリア（イメージサイズ）の切り換え制御を行う撮像エリア制御回路である。
【００２０】
次に、図８のフローチャートに従って本カメラ（主としてカメラ制御回路９）の動作を説明する。まず、不図示のメインスイッチがオンされて電源が投入され、本フローがスタートすると、ステップ（図では、Ｓと略す）１にて、モード切換えスイッチ４の状態を検出して、カメラが動画モードか静止画モードかを判別する。
【００２１】
動画モードであるときは、ステップ２に進み、撮像エリア制御回路８を通じて、図６に示す撮像素子３の動画撮像エリア（例えば、φ３．９又は２．３４ｍｍ×３．１２ｍｍ）３ｄの範囲から画像を得るようにイメージサイズを設定する。
【００２２】
また、続いてステップ３では、動画モードにおける撮影レンズ系１の焦点距離の可変範囲をｆｗ〜ｆｔ、すなわちワイド端からテレ端の全範囲に設定する。
【００２３】
また、続いてステップ４では、動画モードにおける焦点距離に対する最大絞りのＦｎｏ．を、図５に示す動画時絞り曲線ｄ上にて制御するように設定する。本実施形態では、動画モードにおける最大絞りのＦｎｏ．は、焦点距離に応じて１．６５〜２．２の範囲で変化することになる。
【００２４】
さらに、ステップ５では、動画モードにおける最小絞りのＦｎｏ．を、動画時最小絞り（例えば、Ｆ１１）に設定する。
【００２５】
こうしてステップ６では、ステップ４にて設定された最大絞りのＦｎｏ．とステップ５にて設定された最小絞りのＦｎｏ．との間で動画モードでの絞りＳＰの制御を行う。
【００２６】
そして、ステップ７では、撮影レンズ又はカメラ本体に設けられた振れ検知手段（例えば、加速度センサ又は速度センサと、センサ出力を積分する回路とから構成される）からの情報により振れ補正レンズ２を光軸直交方向にシフトさせて行う光学的な防振制御を開始する。
【００２７】
次に、ステップ８では、動画モードにおいて、カメラ振れが上記振れ補正レンズ２のシフトだけでは補正しきれない（振れ補正不足）か否かを判別し、補正しきれない場合は、ステップ９にて、上述した動画撮像エリアを、撮像素子３上のより広いエリア（例えば、最大３．０６ｍｍ×４．０８ｍｍ）の中からシフトして切り出す、いわゆる電子防振制御を行う。
【００２８】
一方、ステップ１において、静止画撮影モードである場合には、ステップ１０に進み、撮像素子３上における静止画撮像エリア（例えば、φ５．１又は３．０６ｍｍ×４．０８ｍｍ）から画像を得るように、動画撮影時よりも大きな（画素数が多い）イメージサイズを設定する。
【００２９】
次にステップ１１では、静止画モードにおける焦点距離の可変範囲を、ｆｓｗ〜ｆｔの範囲、すなわち動画撮影時のワイド端からテレ端側に寄った位置からテレ端の範囲に制限する。これにより、静止画撮影時には、動画撮影時にズーム可能であった広角端側のｆｗ〜ｆｓｗの範囲にはズームできなくなる。
【００３０】
このため、広角端側で大きな撮影レンズ系１のディストーションもしくはコマ収差、倍率色収差等の残存収差の静止画画像への影響を除くことができる。したがって、撮影レンズ系１を大型化することなく、かつある程度必要な変倍率（ｆｓｗ〜ｆｔ）を確保した上で、静止画画像の画質向上を図ることができる。
【００３１】
また、ステップ１２では、静止画モードにおける焦点距離に対する最大絞りのＦｎｏ．を、図５に示す静止画時絞り曲線ｓ上にて制御するように設定する。本実施形態では、静止画モードにおける最大絞りのＦｎｏ．は、焦点距離に応じて１．８３〜２．８８の範囲で変化することになる。
【００３２】
つまり、本実施形態では、焦点距離ｆｓｗ〜ｆｔの範囲において、動画撮影時と静止画撮影時とでは、焦点距離が同じである場合の最大絞りのＦｎｏ．が、静止画撮影時の方が大きくなるように、すなわち同じ焦点距離に対して静止画撮影時は動画撮影時よりも開放Ｆｎｏ．が暗くなるように設定される。なお、本実施形態では、特に望遠側において動画撮影時より静止画撮影時の方が開放Ｆｎｏ．がより暗くなるように設定される
さらに、ステップ１３では、静止画モードにおける最小絞りのＦｎｏ．を、動画撮影モードよりも明るい静止画時最小絞り（例えば、Ｆ８）に設定する。つまり、静止画モードでは、動画モード時に絞り込み可能なＦｎｏ．（例えば、Ｆ１１）まで絞り込むことができないようにする。
【００３３】
ここで、Ｆ８〜１１の範囲では、Ｆナンバーを大きくすることによって軸上付近での光学的解像性能の幾何光学収差低減要因による性能向上よりも回折現象の物理光学的要因による性能低下が大きくなる。このため、この範囲で静止画撮影時における最小絞りのＦナンバーが動画撮影時における最小絞りのＦナンバーよりも小さくなるように設定している。
【００３４】
こうして本実施形態では、ステップ１４において、ステップ１２にて設定された最大絞りのＦｎｏ．とステップ１３にて設定された最小絞りのＦｎｏ．との間で静止画モードでの絞りＳＰの制御を行う。
【００３５】
ここで、上記ステップ１４では、静止画モードにおいて上記最大絞りおよび最小絞りとの間で絞り制御を行うが、このとき絞りによる光量調節を補うために、低輝度被写体に対しては低速シャッターもしくはストロボ（図示せず）で光量不足を補うのが望ましい。
【００３６】
また、静止画撮影時の最小絞りを、動画撮影時の最小絞りより大きく（明るく）設定したことに伴い、高輝度被写体に対して光量オーバーとなることを回避するために撮像素子３側での高速電子シャッターや撮影レンズ系１内での高速シャッターにより対応するのが望ましい。
【００３７】
そして、ステップ１５では、前述したステップ７と同様の光学的な防振制御を開始する。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、撮影レンズ系１の同じ焦点距離に対して静止画撮影時は動画撮影時よりも開放Ｆナンバーが暗くなるように設定されるので、明るい動画撮影を行うことができる一方で、静止画撮影時に撮影光学系の球面収差、色収差、組み立て偏心誤差等による光学性能低下を抑えることができる。したがって、小型の撮影レンズ系１において収差等を良好に補正することができ、動画処理の負担が軽くかつ明るい動画撮影と高画質の静止画撮影とが可能なカメラを実現することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、最大絞りのＦｎｏ．を、図５に示す曲線ｄと曲線ｓのように、動画撮影と静止画撮影とで完全に異なる（双方の曲線が交わることがない）特性となるように制御する場合について説明したが、焦点距離ｆｔの状態で動画撮影時の最大絞りのＦｎｏ．を、静止画撮影時の最大絞りのＦｎｏ．より小さく設定することが静止画の画質性能を良好にするために特に重要である。このため、動画撮影時に、焦点距離ｆｓｗの状態で動画撮影時の最大絞りのＦｎｏ．が静止画撮影時の最大絞りのＦｎｏ．に一致する曲線ｄ’を用いるようにしてもよい。
【００４０】
また、本実施形態では、撮像素子３上における静止画撮影時のイメージサイズを動画撮影時のイメージサイズよりも大きくすることによって、静止画撮影時の画素数を動画撮影時に比べて多くし、これにより静止画画像の高画質化を図っているが、この場合に上述した静止画撮影時の開放Ｆナンバーを暗くする制御を行うことにより、撮影レンズ系１を大型化させることなく静止画の周辺収差を良好に補正することが可能となり、より高画質の静止画撮影を行うことができる。
【００４１】
さらに、本実施形態では、静止画撮影時および動画撮影時の最小絞りのＦｎｏ．を、絞りＳＰのＦｎｏ．の可変範囲のうちＦ＝８〜１１程度の絞り域の範囲、すなわちＦｎｏ．を大きくすることによって軸上付近での光学的解像性能の幾何光学収差低減要因による性能向上よりも回折現象の物理光学的要因による性能低下が大きくなる範囲で、静止画撮影時における最小絞りのＦｎｏ．（Ｆ＝８）が動画撮影時における最小絞りのＦｎｏ．（Ｆ＝１１）よりも小さくなるように設定している。これにより、静止画撮影時の画質を動画撮影時の画質に比べてより良好にすることができる。
【００４２】
このことを図７を用いて具体的に説明する。図７は、無収差理想レンズのＦｎｏ．によるコントラストの周波数特性を示したものであり、Ｆｎｏ．によって撮影レンズ系１の光学性能がどのように変化するかを表している。
【００４３】
この図において、Ｆｎｏ．をＦ８まで絞ると、３ミクロンピッチＣＣＤのナイキスト空間ラインペア周波数の半分の周波数である８０本相当で、ほぼコントラストが５０％まで低下する。もともと収差を持っている実際の撮影レンズ系１を使うと、よりコントラストが低下するので、高画質の静止画を得るために本実施形態では静止画時にはＦ８より小絞りにしないように制御している。
【００４４】
ここで、「Ｆsmin×λ／Ｐ」（式１）にＦｓｍｉｎ＝８、λ＝０．５８８、Ｐ＝３を代入するとＦsmin×λ／Ｐ＝１．５７となる。
【００４５】
なお、上記式（１）において、下限値を０．４、さらには０．８にすると光量調整の可能範囲が拡大し望ましい。また、上限値を３．３あるいは２．２のようにすると回折現象による性能低下を抑えるのによりよい。
【００４６】
また、本実施形態では、防振制御を行う場合における動画撮影時のイメージサイズを同じく防振制御を行う場合における静止画撮影時のイメージサイズよりも小さくし、防振に伴って光量アンバランスが生じ易い周辺部よりも内側の撮像エリアで動画撮影を行うようにしているので、動画撮影時の防振に伴う周辺光量のアンバランスを目立たなくすることができる。したがって、撮影レンズ系１を大型にすることなく動画撮影でも十分な防振を行うことができる。
【００４７】
なお、瞬間を撮影する静止画撮影ではもともと周辺光量のアンバランスの許容範囲が動画撮影より広いので、イメージサイズを大きくしても防振時に生じる周辺光量のアンバランスは目立たない。
【００４８】
さらに、撮影レンズ系１の焦点距離が同じである場合に、静止画撮影時における最大絞りのＦｎｏ．を動画撮影時における最大絞りのＦｎｏ．よりも大きく設定しているので、静止画撮影時に最大絞りで撮影するときの防振時の周辺光量のアンバランスを改善することもできる。
【００４９】
なお、上記実施形態では、焦点距離の全可変範囲ｆｗ〜ｆｔのうち、一部の範囲ｆｓｗ〜ｆｔにおいて、焦点距離が同じ状態での静止画撮影時における最大絞りのＦナンバーを動画撮影時における最大絞りのＦナンバーよりも大きく設定する場合について説明したが、焦点距離の全可変範囲ｆｗ〜ｆｔにおいて焦点距離が同じ状態での静止画撮影時における最大絞りのＦナンバーを動画撮影時における最大絞りのＦナンバーよりも大きく設定するようにしてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、可変焦点距離タイプの撮影レンズ系を用いる場合について説明したが、本発明は単焦点距離タイプの撮影レンズ系を用いる場合にも適用することができる。
【００５１】
（数値実施例）
次に、表１には、本発明のカメラに用いられる撮影光学系の数値実施例を示す。
【００５２】
ここで、撮影光学系は、図２に示すように、物体側から、固定の第１群レンズＬ１、バリエータとしての第２群レンズＬ２、絞りＳＰ、第３群レンズ（振れ補正レンズ）Ｌ３、フレアストッパーＦＳ、フォーカスレンズ・コンペンセータとしての第４群レンズＬ４およびフェースプレートやフィルタ等のガラスブロックＧが順に配置されて構成された４群リヤーフォーカス方式のズームレンズである。
【００５３】
なお、同図に第４群レンズＬ４の下に示した実線４ａは、無限遠物体にフォーカスしているときの広角端から望遠端への変倍に伴う像面変動を補正するための第４群レンズＬ４の移動軌跡を示し、点線４ｂは近距離物体にフォーカスしているときの広角端から望遠端への変倍に伴う像面変動を補正するための第４群レンズＬ４の移動軌跡を示している。
【００５４】
また、図２には上から順に、撮影光学系の焦点距離ｆｗ（動画撮影時の広角端），ｆｓｗ（静止画撮影時の広角端），ｆｍ（ミドル）およびｆｔ（望遠端）での光学断面図を示している。また、図３および図４には、上記各焦点距離での収差図を示している。
【００５５】
表１において、ｒｉは物体側より順にｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側より順にｉ番目の面と（ｉ＋１）番目の面の間隔（空気換算値）、Ｎｉとνｉ（表ではｖｉと記す）はそれぞれ物体側より順にｉ番目の光学部材のガラスの屈折率とアッベ数である。
【００５６】
また、１４番目の非球面形状は、光軸方向にＸ軸、光軸直交方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、各非球面係数をＫ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅとしたとき、
【００５７】
【数１】

【００５８】
なる式で表している。また、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０^-Z」を意味する。
【００５９】
【表１】

【００６０】
また、本数値実施例では、いわゆる４群ズームレンズにおいて第１群レンズを繰り出してフォーカスを行う場合に比べて、前述のようなリヤーフォーカス方式を採ることにより、第１群レンズの偏心誤差による性能劣化を防止しつつ、第１群レンズのレンズ有効径の増大化を効果的に防止している。
【００６１】
そして、絞りＳＰを第３群レンズの直前（物体側）又は第３群レンズ中に配置することにより、可動レンズ群による収差変動を少なくし、絞りＳＰより前方（物体側）のレンズ群の間隔を短くして第１群レンズの径の縮小化を容易に達成している。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、静止画撮影時に動画撮影時においては使用可能な広角端側の使用を制限するようにしているので、広角端側で大きなディストーションもしくはコマ収差、倍率色収差等の残存収差の静止画画像への影響を除くことができる。したがって、撮影光学系を大型化することなく、かつある程度必要な変倍率を確保した上で、静止画画像の画質向上を図ることができる。
【００６３】
なお、静止画撮影時に撮像素子により撮影するイメージサイズを動画撮影時のイメージサイズよりも大きくすれば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の微小な受光画素の繰り返し配列を有する撮像素子を用いる場合に静止画撮影時の画素数を動画撮影時に比べて多くすることが可能であるが、この場合に上記の発明を用いることにより、撮影光学系を大型化させることなく静止画の周辺収差を良好に補正することが可能となり、小型でより高画質の静止画撮影が可能なカメラを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるカメラの構成を示す概略図である。
【図２】上記カメラに用いられる撮影レンズの数値実施例の光学断面図である。
【図３】上記撮影レンズの数値実施例の収差図であり、上からレンズ全系の焦点距離ｆｗでの動画撮影時の収差図および焦点距離ｆｓｗでの静止画撮影時の収差図である。
【図４】上記撮影レンズの数値実施例の収差図であり、上からレンズ全系の焦点距離ｆｓｗでの動画撮影時の収差図および焦点距離ｆｔでの静止画撮影時の収差図である。
【図５】上記カメラでの焦点距離と最大絞りのＦｎｏ．との関係を示す図である。
【図６】上記カメラにおける撮影レンズのイメージサイズの説明図である。
【図７】無収差理想レンズのＦｎｏ．による性能を示す周波数特性図である。
【図８】上記カメラの動作シーケンスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１撮影レンズ系
２振れ補正レンズ
３撮像素子
４モード切換えスイッチ
５ズーム制御回路
６防振制御回路
７絞り制御回路
８撮像エリア制御回路
９カメラ制御回路
ＳＰ絞り
ＦＳフレアストッパー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a camera capable of both moving image shooting and still image shooting, and further relates to a camera using a variable focal length type shooting optical system.
[0002]
[Prior art]
As a camera capable of both moving image shooting and still image shooting, a camera having a CCD image pickup device for moving image shooting and capable of loading a silver salt film for still image shooting is used.
[0003]
In this camera, the light beam passing through the taking lens is divided in the optical path, one split light beam is further imaged on the CCD image sensor through the reduction optical system, and the other divided light beam is a silver salt film having a larger screen than the CCD. To form an image. With such a camera, not only video shooting is possible, but also high-quality shooting unique to silver halide is possible in still image shooting.
[0004]
As a camera capable of both moving image shooting and still image shooting, a video camera using a common shooting lens and a CCD image pickup device has been proposed for moving image shooting and still image shooting.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, a camera that uses a CCD image pickup device and a silver salt film to perform moving image shooting and still image shooting has a problem that the size of the camera increases because the light beam splitting means is required as described above.
[0006]
In addition, in a video camera using a common photographing lens and a CCD image sensor for moving image shooting and still image shooting, one image that is continuously shot within a predetermined time during moving image shooting is set as a still image. Yes, it is not possible to obtain a sufficiently satisfactory high-quality still image.
[0007]
In order to obtain a high-quality still image, it is easy to increase the size of the lens system and thus the entire camera if the lens aberration can be corrected more satisfactorily. Further, if the number of pixels of the CCD is simply increased, an excessively high number of pixels exceeding the level required at the time of moving image shooting is used, and an excessive load is required for the moving image processing circuit.
[0008]
Further, when a variable focal length type photographing lens is used, there is a possibility that the image quality of still image photographing is deteriorated because the residual aberration such as distortion or coma aberration and lateral chromatic aberration is large at the wide angle end side.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a camera that is small in size and capable of shooting a moving image and shooting a high-quality still image on the wide-angle side.
[0010]
To achieve the above object, the present invention provides a camera for using a common imaging optical system and the imaging device and a still image shooting and moving image shooting, the focal length of the photographing optical system during moving image shooting The variable range is from the wide-angle end to the telephoto end, the variable range of the focal length of the photographing optical system at the time of still image photographing is from the focal length on the telephoto side to the telephoto end from the wide-angle end , and the focal length of the photographing optical system is If they are the same, the maximum aperture F-number for still image shooting is set larger than the maximum aperture F-number for movie shooting, and the minimum aperture F-number for still image shooting is set to the minimum aperture for movie shooting. It is characterized by being set smaller than the F number .
[0011]
That is, at the time of moving image shooting by limiting the use of available wide-angle end at the time of still image shooting, a large distortion or coma in the wide-angle end, the influence of the still image of the residual aberrations such as lateral chromatic aberration Thus, it is possible to improve the image quality of a still image without enlarging the photographing optical system and securing a necessary variable magnification to some extent.
[0012]
If the image size captured by the image sensor at the time of still image shooting is larger than the image size at the time of moving image shooting, when an image sensor having a repetitive arrangement of minute light receiving pixels such as a CCD or CMOS is used, It is possible to increase the number of pixels compared to when shooting moving images, but in this case, by using the above-described invention, it is possible to satisfactorily correct the peripheral aberration of still images without increasing the size of the shooting optical system. This makes it possible to provide a small camera that can shoot still images with higher image quality.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows the configuration of a camera that is an embodiment of the present invention. 2, 3 and 4 show sectional views and aberration diagrams of numerical examples of the photographing lens used in the camera. Furthermore, FIG. 5 shows the focal length of the photographing lens and the maximum aperture Fno. Shows the relationship. 6 shows the image size of the taking lens in the camera, and FIG. 7 shows the Fno. Shows the frequency characteristics of performance. FIG. 8 is a flowchart showing an operation sequence of the camera.
[0014]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a zoom photographing lens system (photographing optical system), and reference numeral 2 denotes a part of lenses constituting the photographing lens system 1, which are displaced in a direction orthogonal to the optical axis to prevent vibration (so-called camera shake correction). ) Is a shake correction lens.
[0015]
Reference numeral 3 denotes an image sensor, and a solid-state image sensor such as a CCD or CMOS having a cell pitch (pixel arrangement pitch) of about 3 microns is used.
[0016]
Reference numeral 4 denotes a mode switching switch for switching between moving image shooting (moving image mode) and still image shooting (still image mode). In the camera of this embodiment, both moving image shooting and still image shooting are performed using the common shooting lens system 1 and the image pickup device 3, and for example, moving image information is recorded on a recording medium such as a video tape or a DVD (not shown). Recording still image information on a stick-like or compact memory element or a recording medium such as a DVD.
[0017]
Reference numeral 9 denotes a camera control circuit that controls the overall operation of the camera, and reference numeral 5 denotes a zoom control circuit that performs zoom drive control of the photographing lens system 1 in response to a command signal from the camera control circuit 9.
[0018]
Reference numeral 6 denotes an image stabilization control circuit that performs shift drive control of the shake correction lens 2 in accordance with a command signal from the camera control circuit 9, and reference numeral 7 performs drive control of the aperture stop SP in response to the command signal from the camera control circuit 9. It is an aperture control circuit. In the present embodiment, a predetermined Fno. Can be obtained.
[0019]
Reference numeral 8 denotes an imaging area control circuit that performs switching control of an imaging area (image size) on the imaging device 3 in accordance with a command signal from the camera control circuit 9.
[0020]
Next, the operation of this camera (mainly the camera control circuit 9) will be described with reference to the flowchart of FIG. First, when the main switch (not shown) is turned on and the power is turned on and this flow starts, in step (abbreviated as S in the figure) 1, the state of the mode change switch 4 is detected, and the camera operates in the moving image mode. Or still image mode.
[0021]
When it is in the moving image mode, the process proceeds to step 2, and an image is captured from the range of the moving image capturing area (for example, φ3.9 or 2.34 mm × 3.12 mm) 3d of the image sensor 3 shown in FIG. Set the image size to get
[0022]
Subsequently, in step 3, the variable range of the focal length of the photographing lens system 1 in the moving image mode is set to fw to ft, that is, the entire range from the wide end to the tele end.
[0023]
Subsequently, in step 4, the maximum aperture Fno. Is set to be controlled on the moving-picture aperture curve d shown in FIG. In the present embodiment, the maximum aperture Fno. Will vary in the range of 1.65 to 2.2 depending on the focal length.
[0024]
Further, in step 5, the minimum aperture Fno. Is set to the minimum aperture for movie (for example, F11).
[0025]
Thus, in step 6, the maximum aperture Fno. And the minimum aperture Fno. The diaphragm SP is controlled in the moving image mode.
[0026]
In step 7, vibration detecting means provided in the photographic lens or camera body (e.g., an acceleration sensor or a speed sensor, composed of a circuit for integrating the sensor output) optical shake correction lens 2 on information from Optical anti-vibration control performed by shifting in the direction perpendicular to the axis is started.
[0027]
Next, in step 8, it is determined in the moving image mode whether the camera shake cannot be corrected only by the shift of the shake correction lens 2 (shake correction is insufficient) . Then, so-called electronic image stabilization control is performed in which the moving image capturing area described above is shifted out of a wider area (for example, a maximum of 3.06 mm × 4.08 mm) on the image sensor 3.
[0028]
On the other hand, if the still image shooting mode is selected in step 1, the process proceeds to step 10 so that an image is obtained from a still image imaging area (for example, φ5.1 or 3.06 mm × 4.08 mm) on the imaging device 3. In addition, an image size that is larger (the number of pixels) than that during moving image shooting is set.
[0029]
Next, in step 11, the variable range of the focal length in the still image mode is limited to the range of fsw to ft, that is, the range from the wide end to the tele end side during moving image shooting to the tele end range. Thereby, at the time of still image shooting, it becomes impossible to zoom into the range of fw to fsw on the wide-angle end side that can be zoomed at the time of moving image shooting.
[0030]
For this reason, it is possible to eliminate the influence on the still image of residual aberrations such as distortion or coma aberration and lateral chromatic aberration of the large photographic lens system 1 on the wide-angle end side. Therefore, it is possible to improve the image quality of a still image without enlarging the taking lens system 1 and securing a necessary zoom ratio (fsw to ft) to some extent.
[0031]
In step 12, the maximum aperture Fno. With respect to the focal length in the still image mode is set. Is set so as to be controlled on the still image aperture curve s shown in FIG. In the present embodiment, the maximum aperture Fno. Changes in the range of 1.83 to 2.88 depending on the focal length.
[0032]
That is, in the present embodiment, in the range of the focal lengths fsw to ft, Fno. Of the maximum aperture when the focal length is the same during moving image shooting and during still image shooting. However, when shooting still images, the Fno. Is larger when shooting still images than when shooting moving images. Is set to darken. Note that, in the present embodiment, the Fno. Is set to be darker, and in step 13, the minimum aperture Fno. Is set to a still image minimum aperture (for example, F8) brighter than the moving image shooting mode. In other words, in the still image mode, Fno. (For example, F11) cannot be narrowed down.
[0033]
Here, in the range of F8 to 11, the performance degradation due to the physical optical factor of the diffraction phenomenon is larger than the performance improvement due to the geometric optical aberration reduction factor of the optical resolution performance near the axis by increasing the F number. Become. For this reason, the F number of the minimum aperture during still image shooting is set to be smaller than the F number of the minimum aperture during moving image shooting within this range.
[0034]
Thus, in the present embodiment, in step 14, the maximum aperture Fno. And the minimum aperture Fno. The aperture SP is controlled in the still image mode.
[0035]
Here, in the step 14, the aperture control is performed between the maximum aperture and the minimum aperture in the still image mode. At this time, in order to compensate for the light amount adjustment by the aperture, a low-speed shutter or strobe is used for a low-luminance subject. It is desirable to compensate for the shortage of light quantity (not shown).
[0036]
Also, the minimum aperture at the time of still image shooting, greater than the minimum aperture during movie recording (brighter) due to that set, in the

imaging

element 3 side in order to avoid that the light intensity over the high-brightness object It is desirable to cope with a high-speed electronic shutter or a high-speed shutter in the photographing lens system 1.
[0037]
In step 15, the same optical image stabilization control as in step 7 described above is started.
[0038]
As described above, according to the present embodiment, since the open F-number is set to be darker during still image shooting than during moving image shooting with respect to the same focal length of the shooting lens system 1, bright moving image shooting is performed. On the other hand, it is possible to suppress a decrease in optical performance due to spherical aberration, chromatic aberration, assembly decentering error, etc. of the photographing optical system during still image photographing. Therefore, it is possible to realize a camera that can correct aberrations and the like in the small photographic lens system 1 and that can perform a light moving image shooting and a high-quality still image shooting with a light load of moving image processing.
[0039]
In the present embodiment, the maximum aperture Fno. Has been described with respect to the case where control is performed such that the moving image shooting and still image shooting have completely different characteristics (both curves do not intersect) as indicated by the curves d and s shown in FIG. The maximum aperture Fno. The maximum aperture Fno. Setting a smaller value is particularly important for improving the image quality performance of still images. Therefore, at the time of moving image shooting, the maximum aperture Fno. Is the maximum aperture Fno. A curve d ′ that coincides with the above may be used.
[0040]
Further, in the present embodiment, the image size at the time of still image shooting on the image sensor 3 is made larger than the image size at the time of moving image shooting, so that the number of pixels at the time of still image shooting is larger than that at the time of moving image shooting. However, in this case, by performing the control to darken the open F number at the time of still image shooting described above, the periphery of the still image can be obtained without increasing the size of the shooting lens system 1. Aberration can be corrected well, and still image shooting with higher image quality can be performed.
[0041]
Further, in the present embodiment, Fno. Of the minimum aperture at the time of still image shooting and moving image shooting. , Fno. Range of F = 8 to 11 in the variable range, that is, Fno. In the range where the performance degradation due to the physical optical factor of the diffraction phenomenon is larger than the performance improvement due to the geometric optical aberration reduction factor of the optical resolution performance near the on-axis, increasing the minimum aperture for still image shooting Fno. (F = 8) is the minimum aperture Fno. It is set to be smaller than (F = 11). Thereby, the image quality at the time of still image shooting can be made better than the image quality at the time of moving image shooting.
[0042]
This will be specifically described with reference to FIG. FIG. 7 shows the Fno. Is a frequency characteristic of contrast by Fno. Represents how the optical performance of the photographic lens system 1 changes.
[0043]
In this figure, Fno. When F is reduced to F8, the contrast is substantially reduced to 50% at 80 lines, which is half the frequency of the Nyquist space line pair frequency of the 3 micron pitch CCD. When the actual photographing lens system 1 having aberration is used, the contrast is further lowered. Therefore, in order to obtain a high-quality still image, in this embodiment, control is performed so that the aperture is not smaller than F8 in the still image. Yes.
[0044]
Here, "Fsmin × λ / P" (Equation 1) to Fsmin = 8, λ = 0.588, that Do a Fsmin × λ / P = 1.57 Substituting P = 3.
[0045]
In the above formula (1), when the lower limit value is set to 0.4, further 0.8, it is desirable that the possible range of light quantity adjustment is expanded. Further, when the upper limit is set to 3.3 or 2.2, it is better to suppress the performance degradation due to the diffraction phenomenon.
[0046]
Further, in this embodiment, the image size at the time of moving image shooting in the case of performing the image stabilization control is made smaller than the image size at the time of still image shooting in the same case of performing the image stabilization control, and the light amount imbalance is accompanied by the image stabilization. Since the moving image shooting is performed in the imaging area inside the peripheral portion that is likely to occur, the imbalance of the peripheral light amount due to the image stabilization at the time of moving image shooting can be made inconspicuous. Therefore, sufficient vibration isolation can be performed even in moving image shooting without increasing the size of the taking lens system 1.
[0047]
It should be noted that since the permissible range of the imbalance of the peripheral light amount is originally wider than that of the moving image photographing in the still image photographing that captures the moment, even if the image size is increased, the imbalance of the peripheral light amount generated at the time of image stabilization is not conspicuous.
[0048]
Furthermore, when the focal length of the photographing lens system 1 is the same, the maximum aperture Fno. Is the maximum aperture Fno. Therefore, it is possible to improve the imbalance of the peripheral light amount during image stabilization when shooting with the maximum aperture during still image shooting.
[0049]
In the above embodiment, the F number of the maximum aperture at the time of shooting a still image with the same focal length in the partial range fsw to ft of all the variable ranges fw to ft of the focal length is set at the time of moving image shooting. The case where the F number is set to be larger than the maximum aperture has been described. However, the maximum aperture F number at the time of moving image shooting is set as the maximum aperture F number at the time of still image shooting with the same focal length in the entire focal length variable range fw to ft. It may be set larger than the F number.
[0050]
Moreover, although the case where the variable focal length type photographing lens system is used has been described in the above embodiment, the present invention can also be applied to the case where a single focal length type photographing lens system is used.
[0051]
(Numerical example)
Next, Table 1 shows numerical examples of the photographing optical system used in the camera of the present invention.
[0052]
Here, as shown in FIG. 2, the photographing optical system includes, from the object side, a fixed first group lens L1, a second group lens L2 as a variator, an aperture stop SP, a third group lens (shake correction lens) L3, This is a 4 group rear focus type zoom lens in which a flare stopper FS, a fourth group lens L4 as a focus lens compensator, and a glass block G such as a face plate and a filter are sequentially arranged.
[0053]
Note that a solid line 4a shown below the fourth lens group L4 in the same figure is a fourth line for correcting the image plane variation accompanying the zooming from the wide-angle end to the telephoto end when focusing on an object at infinity. The movement locus of the group lens L4 is shown, and the dotted line 4b shows the movement locus of the fourth lens group L4 for correcting the image plane variation accompanying the zooming from the wide-angle end to the telephoto end when focusing on a short-distance object. Show.
[0054]
Also, in FIG. 2, in order from the top, the optical at the focal length fw (wide angle end during moving image shooting), fsw (wide angle end during still image shooting), fm (middle), and ft (telephoto end) of the shooting optical system. A cross-sectional view is shown. FIGS. 3 and 4 show aberration diagrams at the above focal lengths.
[0055]
In Table 1, ri is the radius of curvature of the i-th surface in order from the object side, di is the distance (air equivalent value) between the i-th surface and the (i + 1) -th surface in order from the object side, Ni and νi (in the table, vi) Are the refractive index and Abbe number of the glass of the i-th optical member in order from the object side.
[0056]
The fourteenth aspherical shape has an X axis in the optical axis direction, an H axis in the optical axis orthogonal direction, a positive light traveling direction, R is a paraxial radius of curvature, and each aspheric coefficient is K, A, B. , C, D, E
[0057]
[Expression 1]

[0058]
It is expressed by the following formula. For example, “e-Z” means “10 ^−Z ”.
[0059]
[Table 1]

[0060]
Further, in this numerical example, compared with the case where the first group lens is extended and focusing is performed in a so-called four group zoom lens, the performance due to the eccentric error of the first group lens is adopted by adopting the rear focus method as described above. While preventing deterioration, the effective lens diameter of the first lens group is effectively prevented from increasing.
[0061]
Then, by placing in the stop SP second immediately preceding third group lens (object side) or the third group lens, to reduce the aberration variation due to the movable lens group, the lens group forward of the stop SP (object side) Interval Thus, the diameter of the first lens unit can be easily reduced.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the use of the wide-angle end side that can be used during still image shooting is limited during movie shooting, large distortion or coma aberration and lateral chromatic aberration are caused at the wide-angle end side. It is possible to eliminate the influence of the residual aberration such as that on the still image. Therefore, it is possible to improve the image quality of a still image without enlarging the photographing optical system and securing a necessary variable magnification to some extent.
[0063]
If the image size captured by the image sensor at the time of still image shooting is larger than the image size at the time of moving image shooting, when an image sensor having a repetitive arrangement of minute light receiving pixels such as a CCD or CMOS is used, It is possible to increase the number of pixels compared to when shooting moving images, but in this case, by using the above-described invention, it is possible to satisfactorily correct the peripheral aberration of still images without increasing the size of the shooting optical system. This makes it possible to realize a compact camera capable of shooting still images with higher image quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a camera according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an optical sectional view of a numerical example of a taking lens used in the camera.
FIG. 3 is an aberration diagram of a numerical example of the photographing lens, and is an aberration diagram at the time of moving image photographing at the focal length fw of the entire lens system and an aberration diagram at the time of still image photographing at the focal length fsw from the top.
FIG. 4 is an aberration diagram of a numerical example of the photographing lens, and is an aberration diagram at the time of moving image photographing at the focal length fsw of the entire lens system and an aberration diagram at the time of still image photographing at the focal length ft.
FIG. 5 shows the focal length of the camera and the maximum aperture Fno. It is a figure which shows the relationship.
FIG. 6 is an explanatory diagram of an image size of a photographing lens in the camera.
FIG. 7 illustrates an Fno. It is a frequency characteristic figure which shows the performance by.
FIG. 8 is a flowchart showing an operation sequence of the camera.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shooting lens system 2 Shake correction lens 3 Image pick-up element 4 Mode changeover switch 5 Zoom control circuit 6 Anti-vibration control circuit 7 Aperture control circuit 8 Imaging area control circuit 9 Camera control circuit SP Aperture FS Flare stopper

Claims

A camera that performs video shooting and still image shooting using a common shooting optical system and imaging device,
From the wide-angle end to the telephoto end, the variable range of the focal length of the taking optical system at the time of moving image shooting,
The variable range of the focal length of the photographing optical system at the time of still image shooting is the telephoto end from the focal length on the telephoto side than the wide-angle end ,
When the focal length of the photographing optical system is the same, the maximum aperture F-number for still image shooting is set larger than the maximum aperture F-number for movie shooting, and the minimum aperture F-number for still image shooting. A camera characterized in that is set smaller than the F-number of the minimum aperture during movie shooting .

The camera according to claim 1, wherein an image size captured by the image sensor at the time of still image shooting is larger than an image size at the time of moving image shooting.