JP5872874B2 - 撮影機器および撮影機器の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子ズーム機能を有する撮影機器および撮影機器の制御方法に関する。

近年、デジタルカメラなどの撮影機能付き携帯機器（撮影機器）は、画像処理を駆使して、様々な撮影機能を備えている。この種の撮影機器においては、ズーム機能を備えているものが多い。ユーザーのズーム操作に応答してズームレンズを光軸方向に進退させることで、光学的なズームが可能である。更に、撮像素子による撮像範囲中の一部の画像領域を切り出して出力する電子ズームを可能にした撮影機器も普及している。

また、光学ズーム及び電子ズームの両方の機能を備えた撮影機器においては、光学ズーム処理と電子ズーム処理とを連続的に行うものもある。電子ズームは、撮像範囲の一部を切り出して拡大するものであるので、光学ズームに比べて画質が劣化する。このため、特許文献１においては、ユーザのズーム操作によって、先ず光学ズーム処理を行い、ズーム処理の限界点に到達すると、以後ズーム操作が限界点に維持されている期間、電子ズーム処理を行う装置が開示されている。また、特許文献２においては、電子ズーム処理時には、超解像技術を採用することで、画質劣化を抑制する技術も提案されている。

特開２００６−１５７２２５号公報 特開２００７−１３５１３３号公報

しかしながら、従来、電子ズーム処理は、撮影範囲の一部を切出して利用しただけなので、超解像処理を行っても、十分な画質を得ることができないという問題点があった。

本発明は、電子ズーム処理においても十分な画質の撮影画像を得ることができる撮影機器および撮影機器の制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る一態様の撮影機器は、ズームレンズによって導かれた被写体像を光電変換して撮影画像を出力する撮像部と、ズーム操作に応答して前記ズームレンズを駆動する光学ズーム制御部と、前記ズームレンズの望遠側限界を超えた望遠側へのズーム操作に応答して、前記撮影画像の一部を切出す電子ズーム制御を行う電子ズーム制御部と、前記電子ズーム制御部による電子ズーム制御時に、前記ズームレンズによるズーム位置を前記望遠側限界から所定量広角側に戻すように前記光学ズーム制御部を制御するズーム位置決定部とを具備し、前記ズーム位置決定部は、前記ズームレンズによるズーム位置を、前記ズームレンズの特性に基づく量だけ前記望遠側限界から広角側に戻すことを特徴とする。
本発明に係る一態様の撮影機器の制御方法は、ズームレンズによって導かれた被写体像を光電変換して撮影画像を出力する撮像部を備える撮影機器の制御方法において、ズーム操作に応答して前記ズームレンズを駆動する光学ズーム制御ステップと、前記ズームレンズの望遠側限界を超えた望遠側へのズーム操作に応答して、前記撮影画像の一部を切出す電子ズーム制御を行う電子ズーム制御ステップと、前記電子ズーム制御ステップによる電子ズーム制御時に、前記ズームレンズによるズーム位置を前記望遠側限界から所定量広角側に戻すように前記光学ズーム制御部を制御するズーム位置決定ステップと、を有し、前記ズーム位置決定ステップは、前記ズームレンズによるズーム位置を、前記ズームレンズの特性に基づく量だけ前記望遠側限界から広角側に戻すことを特徴とする。

本発明によれば、電子ズーム処理においても十分な画質の撮影画像を得ることができるという効果を有する。

本発明の一実施の形態に係る撮影機器の回路構成を示すブロック図。 横軸にズーム位置をとり縦軸に解像力をとって広角端から望遠端までの解像力の変化を示すグラフ。 横軸に光線が光軸と交わる位置をとり、縦軸に光線が光学系に入射する高さをとって、球面収差を縦収差表示したグラフ。 撮影光学系２１中のレンズの構成の一例を示すレンズ断面図。 ズーム位置決定部１２ａによるズーム処理を説明するための説明図。 切出し位置制御部１２ｂによる電子ズーム処理を説明するための説明図。 カメラ制御を説明するためのフローチャート。 ユーザの撮影操作を説明するための説明図。 図８中のステップＳ８の望遠電子ズームの具体的なフローを示すフローチャート。 図８中のステップＳ１２の広角電子ズームの具体的なフローを示すフローチャート。 コントラスト強調処理、平滑処理や超解像処理等の画質改善処理の効果を説明するための説明図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係る撮影機器の回路構成を示すブロック図である。

先ず、図２及び図３を参照して本実施の形態における電子ズーム処理について説明する。図２は横軸にズーム位置をとり縦軸に解像力をとって広角端から望遠端までの解像力の変化を示すグラフである。

一般的に、カメラレンズは、商品規格上、所定の解像力以上となるように設計するようになっている。しかし、レンズの収差により広角端から望遠端まで均一な解像力で設計することは極めて困難である。例えば、図２のズーム位置と解像力の関係に示すように、撮像範囲の中心では望遠側において解像力が低下するような設計となってしまうことが多い。従来、電子ズームでは、撮像範囲の中央の部分を切り出して拡大するので、ズーム位置が望遠端にある状態で電子ズーム処理を行うと、十分な画質が得られないことが考えられる。

そこで、本実施の形態においては、ズーム位置が望遠端よりも所定量広角側の位置に位置する状態で、電子ズーム処理を行うことで、電子ズーム処理時の画質の向上を図るようになっている。

ところで、ズームレンズにおいて発生する収差の中で、最も設計的に変動が発生し易く解像力の変化に大きく影響を与えるのは色収差である。単色の球面収差では、非球面レンズの技術向上などにより、ズームによる変動を抑えることが近年では容易になってきている。ところが、色収差の補正については、分散が全くないガラスが開発されない限り、接合レンズを採用しても、少なからず色収差は発生してしまい、ズームによる色収差の変動を補正することは極めて困難である。

図３は横軸に光線が光軸と交わる位置をとり、縦軸に光線が光学系に入射する高さをとって、ｅ−ｌｉｎｅ（Ｇ）を基準にｃ−ｌｉｎｅ（Ｒ）とＦ−ｌｉｎｅ（Ｂ）の球面収差を縦収差表示したグラフである。なお、図３では、横軸において、レンズから遠ざかる方向をプラス方向にとっている。

図３に示す色収差の例では、Ｒについて、広角端でマイナス側（被写体側）に発生していた像点が望遠側ではプラス側（像面側）へと変化し、Ｂについては、逆に広角から望遠に変化するにつれて像点はプラス側からマイナス側に変化している。

このように、色収差の発生が、ＲとＢとでは、ズームによる像点の変化の方向が相互に逆となるケースが多い。従って、広角端から望遠端の間で、色収差が最小になるズーム位置が存在することとなる。この色収差が最小になるズーム位置（以下、収差最小ズーム位置という）は、解像力が望遠端より高くなる。

そこで、本実施の形態においては、色収差が最小となって解像力が望遠端よりも高くなる収差最小ズーム位置（図２のズーム位置Ｆｇ）において、電子ズーム処理を行うようになっている。これにより、本実施の形態においては、十分なズーム倍率を確保すると共に、解像力が低い望遠端のズーム位置で電子ズーム処理を行う場合よりも、画質を向上させることが可能である。

図１において、撮影機器本体１０は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子によって構成された撮像部１１を有している。撮像部１１は、撮影機器本体１０の前面に設けられた交換レンズ２０からの被写体像を光電変換して撮影画像信号を得る。

交換レンズ２０は、撮影機器本体１０の撮像部１１に被写体像を導く撮影光学系２１を有している。撮影光学系２１は、ズームやフォーカシングのためのレンズ等を備えており、これらのレンズを駆動制御するためのリング操作部２２ａ及びシフト操作部２２ｂ（以下、これらを操作部２２ともいう）を備えている。ズームリングやピントリング等によって構成されるリング操作部２２ａ及びシフト操作部２２ｂの操作によって、ピントのみならず、ズーム位置や絞りの調整も可能である。

図４は撮影光学系２１中のレンズの構成の一例を示すレンズ断面図である。図４（ａ）は無限遠物点合焦時の広角端を示し、図４（ｂ）は中間状態を示し、図４（ｃ）は望遠端を示している。

図４の例では、撮影光学系２１は、物体側から順に、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力の第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力の第５レンズ群Ｇ５とを有している。図４では、赤外光を制限する波長域制限コートを施したローパスフィルタを構成する平行平板はＦ、電子撮像素子のカバーガラスの平行平板はＣ、像面はＩで示してある。なお、カバーガラスＣの表面に波長域制限用の多層膜を施してもよい。また、そのカバーガラスＣにローパスフィルタ作用を持たせるようにしてもよい。

このようなレンズ構成では、広角端から望遠端にかけての変倍時、第１レンズ群Ｇ１は物体側へ移動する。第２レンズ群Ｇ２は像側に移動する。第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。第４レンズ群Ｇ４は物体側に移動する。第５レンズ群Ｇ５は物体側に移動した後、像側に移動する。よって、レンズ群の間隔は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔が増加し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔が変化し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔が増加する。また、明るさ絞りＳは第３レンズ群Ｇ３と一体で移動する。

またピント調節を行うためのフォーカシングは第５レンズ群、もしくは第４レンズ群が望ましい。この群でフォーカシングを行うとレンズ重量が軽量なためモータにかかる負荷が少ない。他レンズ群でフォーカシングを行っても良い。また複数のレンズ群を移動してフォーカシングを行っても良い。またレンズ系全体を繰り出してフォーカスを行っても良いし、一部のレンズを繰り出し、もしくは繰り込みしてフォーカスしても良い。

図１において、リング操作部２２ａ及びシフト操作部２２ｂは、ユーザ操作に基づく操作信号を制御部２３に出力する。制御部２３は、マイコン等によって構成されており、リング操作部２２ａ及びシフト操作部２２ｂからの操作信号に基づいて、回転操作及びシフト操作に基づくフォーカス信号及びズーム信号を発生して、駆動部２４ａ，２４ｂを制御する。

モーター等によって構成された駆動部２４ａ，２４ｂは、撮影光学系２１に設けられたピント合わせに関連するレンズ（以下、これらを総称してピントレンズという）及びズーミングに関連するレンズ（以下、これらを総称してズームレンズという）を駆動し、ピント制御及びズーム制御を行う。撮影光学系２１にはピント制御部２１ａ及びズーム制御部２１ｂが設けられている。ピント制御部２１ａはピントレンズの位置に対応した信号をピント位置判定部２５ａに出力する。また、ズーム制御部２１ｂはズームレンズの位置（ズーム位置）に対応した信号をズーム位置判定部２５ｂに出力する。

ピント位置判定部２５ａは、ピント制御部２１ａの出力に基づいてピント位置を判定して判定結果を制御部２３に出力する。ズーム位置判定部２５ｂは、ズーム制御部２１ｂの出力に基づいてズーム位置を判定して判定結果を制御部２３に出力する。制御部２３は、ピント位置及びズーム位置の判定結果が与えられ、操作部２２の操作に対応したピント位置及びズーム位置となるように、駆動部２４ａ，２４ｂを制御する。

交換レンズ２０には、通信部２８が設けられている。また、撮影機器本体１０には通信部１３が設けられている。通信部２８は、所定の伝送路を介して撮影機器本体１０の通信部１３との間で情報の送受を行う。制御部２３は、撮影機器本体１０の通信部１３との間の通信が確立すると、記録部２６に格納したレンズ情報及びズーム操作に関するズーム情報等を通信部２８，１３によって撮影機器本体１０に送信させることができる。

レンズ情報により、撮影機器本体１０は、交換レンズ２０がどのようなズーム機能を有しているか、ズームレンズの焦点距離範囲（倍率）、焦点距離、明るさナンバー等を認識することができる。ズーム情報によって、撮影機器本体１０は、ユーザのズーム操作に基づくズーム位置を認識することができる。

制御部２３は、通信部１３，２８介して撮影機器本体１０の信号処理及び制御部１２から制御信号が供給されて、信号処理及び制御部１２によって制御可能に構成されている。また、制御部２３は、操作部２２のズーム操作による光学ズームの限界点（望遠端）に到達すると、光学ズームが限界点に到達していることを示す限界点情報を発生することができるようになっており、限界点情報は通信部２８，１３を介して撮影機器本体１０の制御部１２に供給されるようになっている。なお、ズーム制御を撮影機器本体１０側で行う場合には、交換レンズ２０においてズーム情報を発生しなくてもよい。

なお、本明細書中では、操作部２２のユーザ操作等によってズームレンズを駆動することで行うズーム処理を光学ズーム処理といい、後述する信号処理及び制御部１２による画像切り出し処理によって見かけ上画角を変更するズーム処理を電子ズーム処理というものとする。

また、本実施の形態においては種々の交換レンズを採用することができる。図１では、操作部２２の操作によってズーム制御可能な交換レンズを採用する例を示したが、撮影機器本体１０側の操作によってズーム制御を行うようにしてもよく、あるいは交換不能なレンズを採用してもよい。

撮影機器本体１０の撮像部１１は、信号処理及び制御部１２によって駆動制御されて、交換レンズ２０を介して被写体を撮影し、撮影画像を出力する。信号処理及び制御部１２は、撮像部１１に撮像素子の駆動信号を出力すると共に、撮像部１１からの撮影画像を読み出す。信号処理及び制御部１２は、読み出した撮影画像に対して、所定の信号処理、例えば、色調整処理、マトリックス変換処理、ノイズ除去処理、その他各種の信号処理を行う。

撮影機器本体１０には、時計部１４及び操作判定部１５も配設されている。時計部１４は信号処理及び制御部１２が用いる時間情報を発生する。操作判定部１５は、撮像機器本体１０に設けられた図示しないレリーズスイッチや撮影モード設定等の各種スイッチに対するユーザ操作に基づく操作信号を発生して、信号処理及び制御部１２に出力するようになっている。信号処理及び制御部１２は、操作信号に基づいて、各部を制御する。

信号処理及び制御部１２は、信号処理後の撮影画像を圧縮処理し、圧縮後の画像を記録部１６に与えて記録させることができる。記録部１６としては、例えばカードインターフェースを採用することができ、記録部１７はメモリカード等の記録媒体に画像情報及び音声情報等を記録可能である。

また、信号処理及び制御部１２は、信号処理後の撮影画像を表示部１７に与えることができる。表示部１７はＬＣＤ（液晶表示パネル）等によって構成されており、信号処理及び制御部１２から与えられた画像を表示する。

更に、撮影機器本体１０にはタッチパネル１７ａが設けられている。例えば、タッチパネル１７ａを表示部１７の表示画面上に設けることで、ユーザが指で指し示した表示画面上の位置に応じた操作信号を発生することができる。これにより、ユーザは、表示部１７の表示画面上に表示されたズームボタンに対するズーム操作等を簡単に行うことができる。信号処理及び制御部１２は、各部を制御することで、ユーザ操作に基づく撮影モードを設定して、各撮影モードに応じた撮影機能を実現する。

例えば、撮影機器本体１０に設けられた図示しないズームスイッチの操作によって操作判定部１５から得られる操作信号や、表示部１７に表示されたズームボタンの操作によってタッチパネル１７ａから得られる操作信号にはズームに関するズーム情報が含まれており、信号処理及び制御部１２は、このズーム情報に基づいて光学ズーム処理及び電子ズーム処理を実現すると共に、ズーム情報を交換レンズ２０の制御部２３に送信することができるようになっている。この場合には、制御部２３は、信号処理及び制御部１２から供給されたズーム情報に従って、光学ズーム処理を行う。

また、撮影機器本体１０には、接眼部３０を取り付けることもできるようになっている。接眼部３０には、接眼表示部３１及び通信部３２が設けられている。撮影機器本体１０には通信部１８が設けられており、通信部３２は、所定の伝送路を介して撮影機器本体１０の通信部１８との間で情報の送受を行う。接眼表示部３１は、通信部１８，３２を介して信号処理及び制御部１２から撮影画像が供給されて、撮影画像を表示する。なお、接眼表示部３１では表示部１７の表示と同様の表示を行うことができる。

本実施の形態においては、信号処理及び制御部１２はズーム位置決定部１２ａ及び切出し位置制御部１２ｂを備えている。ズーム位置決定部１２ａは、例えば、交換レンズ２０の操作部２２のズーム操作や、タッチパネル１７ａに表示されたズームボタンの操作等に基づいて光学ズームのズーム位置を決定する。更に、ズーム位置決定部１２ａは、光学ズームのズーム処理が限界点に到達している場合には、光学ズームが限界点に到達している期間のズーム操作によって、電子ズーム処理を行うと共に、ズーム情報に基づいて、光学ズーム処理のズーム位置及び電子ズームのズーム位置を決定するようになっている。

図５はズーム位置決定部１２ａによるズーム処理を説明するための説明図である。

ズーム位置決定部１２ａは、交換レンズ２０の制御部２３から伝送されたレンズ情報、ズーム情報及び限界点情報が入力される。レンズ情報には、図２及び図５に示すＦｏｔ，Ｆｇ，Ｆｍ，Ｋｏｔ，Ｋｇ等の情報を含む。ズーム位置決定部１２は、操作部２２の操作によるズーム処理が限界点に到達するまでは光学ズーム処理のズーム位置を決定する。例えば、操作部２２のユーザ操作によって、一定の倍率変化でズームが行われるものとする。図５はこの場合のズーム位置の変化を示しており、時間０〜Ｔ０までの期間にズームレンズが駆動される望遠側への光学ズームが行われて、ズーム位置が光学ズーム処理における最大のズーム位置Ｆｏｔ、即ち、限界点に到達することを示している。

時間Ｔ０になると、限界点情報がズーム位置決定部１２ａに供給される。更に、ユーザがテレ側へのズーム処理のための操作を継続すると、ズーム位置決定部１２ａは、光学ズーム処理から電子ズーム処理への切り換えを行う。この場合において、ズーム位置決定部１２ａは、光学ズーム処理によるズーム位置を、収差最小ズーム位置Ｆｇまで戻すと共に、電子ズーム処理を行う。

即ち、ズーム位置決定部１２ａは、光学ズーム処理によるズーム位置を収差最小ズーム位置Ｆｇまで戻すためのズーム情報を通信部１３，２８を介して光学レンズ２０の制御部２３に送信する。

切出し位置制御部１２ｂは、ズーム位置決定部１２ａが決定したズーム位置に応じて、撮像部１１からの撮影画像をトリミングして、見かけ上の画角を小さくする。

図６は切出し位置制御部１２ｂによる電子ズーム処理を説明するための説明図である。図６は記録する撮影画像の範囲を示している。領域４１は電子ズーム処理を行わない場合の範囲を示しており、領域４２はズーム処理によるトリミングによって狭くなった最小の範囲を示している。図６の矢印は電子ズーム処理の倍率に応じて領域４２のサイズが変化することを示しており、記録する撮影画像の範囲は領域４１から領域４２の範囲で大きさが変化する、即ち、見かけ上の画角が変化することを示している。

図５の時間０〜Ｔ０の間は、電子ズーム処理は行われておらず、記録する撮影画像の範囲は領域４１の全域である。ユーザがテレ端側へのズーム処理を継続すると、記録する撮影画像の範囲は次第に小さくなって、領域４２の範囲まで小さくなる。仮に、光学ズーム処理によるズーム位置を図５のズーム位置Ｆｏｔとすると、電子ズームによる見かけ上の画角変化によって、ズーム位置は図５のズーム位置Ｆｍまで変化する。

本実施の形態においては、時間Ｔ０から時間Ｔ１までの間において、光学ズーム処理によるズーム位置をＦｏｔからＦｇまで戻している。これにより、電子ズーム処理時における光学系の色収差は十分に小さくなり、解像力の劣化を抑制することができる。

また、本実施の形態においては、電子ズーム処理時においても、ユーザのズーム操作と光学ズーム処理及び電子ズーム処理による合成ズーム倍率の変化とを一致させるために、光学ズーム処理のズーム倍率を減少させる度合いに応じて電子ズームによるズーム倍率を変化させるようになっている。これにより、図５に示すように、合成ズーム倍率は、時間Ｔ０〜Ｔｍにおいても時間０〜Ｔ０までの光学ズーム処理の倍率変化と同じ倍率変化で変化することになる。

なお、図５では、光学ズームのズーム位置を収差最小ズーム位置Ｆｇまで徐々に戻す例を示しているが、電子ズームの速度よりも極めて高速に光学ズームのズーム位置を収差最小ズーム位置Ｆｇまで戻すようにしてもよい。

図１において、信号処理及び制御部１２は、コントラスト強調部１２ｃを有している。コントラスト強調部１２ｃは、撮影画像に対して、コントラスト強調処理を行う。電子ズーム処理時には、撮影画像の一部が拡大処理され、解像度が劣化する。そこで、コントラスト強調部１２ｃは、電子ズーム処理時には、撮影画像のコントラストを強調することで、画質の劣化を抑制するようになっている。なお、信号処理及び制御部１２は、コントラスト強調処理だけでなく、補間処理や平滑化処理や超解像処理等を行うようにしてもよい。

次にこのように構成された実施の形態の動作について図７乃至図１０を参照して説明する。図７はカメラ制御を説明するためのフローチャートである。また、図８はユーザの撮影操作を説明するための説明図である。

図７のステップＳ１において、信号処理及び制御部１２は撮影モードであるか否かを判定する。撮影モードが指示されていない場合には、信号処理及び制御部１２はステップＳ３１においてレンズ交換が行われた否かを判定する。信号処理及び制御部１２は、通信部１３からの情報によってレンズ交換の有無を判定し、ズームレンズへの交換が行われた場合には、処理をステップＳ３２からステップＳ３３に移行して、制御部２３から通信部２８，１３を介してレンズ情報を取得する。

信号処理及び制御部１２は、ステップＳ３１においてレンズ交換が行われていないと判定した場合には、ステップＳ４１において再生モードが指定されているか否かを判定する。再生モードが指定されている場合には、信号処理及び制御部１２は、ステップＳ４２において、記録部１６から画像を読み出して表示部１７に与えて、画像再生を行う。信号処理及び制御部１２は、再生画像の変更操作が行われた場合には、処理をステップＳ４３からステップＳ４４に移行して、読み出す画像を変更する。

ここで、撮影モードが指示されているものとする。この場合には、信号処理及び制御部１２は、ステップＳ２において、スルー画の表示を行う。信号処理及び制御部１２は撮像部１１からの撮影画像を取り込んで、所定の信号処理を施す。次に、信号処理及び制御部１２は、ステップＳ３において、ズーム情報及び限界値情報を取得する。

ユーザがズーム操作を行った場合には、ズーム情報が信号処理及び制御部１２に供給される。図８はユーザのズーム操作の一例を示している。図８（ａ）はユーザ５１が、目５２の視線（矢印）の先に接眼部３０の接眼表示部３１を配置して、接眼表示部３１の表示を確認しながら、ズーム操作を行う例を示している。図８（ａ）の撮影姿勢は、接眼表示部３１がある場合に、昔ながらのカメラの構え方として好まれる。脇が締まるので手ぶれをしにくい撮影姿勢である。。

ユーザは左右の手で撮影機器本体１０を支持しながら、左手５３で交換レンズ２０の操作部２２を操作する。この場合には、交換レンズ２０の制御部２３から、レンズ情報及び限界値情報が通信部２８，１３を介して信号処理及び制御部１２に供給される。

図８（ｂ）はユーザ５１が、目５２の視線（矢印）の先に撮影機器本体１０の背面に設けた表示部１７を配置して、表示部１７の表示を確認しながら、ズーム操作を行う例を示している。図８（ｂ）は、接眼部３０を無くして小型化させることによって持ち運びを優先した撮影機器における撮影姿勢である。ユーザは左手で撮影機器本体１０を支持しながら、右手５４で表示部１７に表示されたズームボタンを、タッチパネル１７ａを介して操作する。この場合には、タッチパネル１７ａからの操作信号によって、ズーム情報が信号処理及び制御部１２に与えられる。

信号処理及び制御部１２は、ステップＳ４において、入力されたズーム情報からズーム制御が行われたか否かを判定する。ユーザのズーム操作が行われている場合には、信号処理及び制御部１２は、処理をステップＳ５に移行して、望遠側ズーム制御が行われているか否かを判定する。望遠側へのズーム操作が行われている場合には、次のステップＳ６において、信号処理及び制御部１２は、光学ズームのズーム位置が望遠側ズーム端Ｆｏｔに到達しているか否かを判定する。

到達していない場合には、処理をステップＳ７に移行して、信号処理及び制御部１２は望遠側光学ズーム制御を行う。即ち、制御部２３は、操作部２２等のユーザ操作に基づくズーム情報に従って、ズームレンズを駆動して、望遠側への光学ズームを行う。

ユーザのズーム操作による光学ズームが限界点に到達すると、限界点情報が信号処理及び制御部１２に供給され、信号処理及び制御部１２は、ステップＳ６から処理をステップＳ８に移行して、望遠側への電子ズームである望遠電子ズームを実施する。

図９は図８中のステップＳ８の望遠電子ズームの具体的なフローを示すフローチャートである。

ズーム位置決定部１２ａは、図９のステップＳ５１において、レンズ情報中に収差最小ズーム位置Ｆｇに関する情報が有るか否かを判定する。収差最小ズーム位置Ｆｇの情報が存在する場合には、ステップＳ５２において、電子ズームに際して光学ズームによるズーム位置を収差最小ズーム位置Ｆｇに戻すか否かを判定する。ズーム位置決定部１２ａは、光学ズームによるズーム位置が光学ズーム限界のズーム位置Ｆｏｔの状態での電子ズームと収差最小ズーム位置Ｆｇの状態での電子ズームのいずれの解像力が高いかによって、電子ズーム時における光学ズームのズーム位置を決定する。

例えば、ズーム位置決定部１２ａは、Ｋｇ＞Ｋｏｔ×Ｆｏｔ／Ｆｇを満足するか否かによって光学ズームのズーム位置を決定する。ズーム位置決定部１２ａは、ＫｇがＫｏｔ×Ｆｏｔ／Ｆｇよりも大きい場合には、収差最小ズーム位置Ｆｇまで光学ズーム位置を戻した方が電子ズーム時の画質が良好になると判定し、処理をステップＳ５３に移行する。逆に、ズーム位置決定部１２ａは、ＫｇがＫｏｔ×Ｆｏｔ／Ｆｇ以下となる場合には、光学ズームの限界のズーム位置Ｆｏｔの状態で電子ズームを行った方が画質が良好になると判定し、処理をステップＳ５６に移行する。

信号処理及び制御部１２は、ステップＳ５３，Ｓ５６において、電子ズームによって画質限界に到達するか否かを判定する。撮影時の解像度の解像度に応じて、必要な画質を維持するための電子ズームの倍率の限界が決まっており、信号処理及び制御部１２は、画質限界を超えた場合には、ステップＳ５８において警告表示を表示する。

ズーム位置決定部１２ａは、ステップＳ５４においてズーム位置を収差最小ズーム位置Ｆｇまで移動させるように制御を行う。切出し位置制御部１２ｂは、ステップＳ５５において、光学ズーム移動より速い画角変化で画面の切り取りを行う。これにより、ズーム操作に対応した合成ズーム倍率の変化を得ることができる。こうして、電子ズーム処理による画質の低下を抑制しながら、十分な倍率でのズーム処理が行われる。

ズーム位置決定部１２ａは、Ｋｇ≦Ｋｏｔ×Ｆｏｔ／Ｆｇと判定した場合には、電子ズーム時において光学ズームは限界位置に維持される。切出し位置制御部１２ｂは、ステップＳ５７において、画面中央部に向けて周辺部からトリミングを行って、電子ズームを行う。

信号処理及び制御部１２は、図７のステップＳ５において、望遠側ズーム制御が行われていないものと判定した場合には、次のステップＳ９において、広角側ズーム端Ｆｏｗに到達しているか否かを判定する。到達している場合には、処理をステップＳ４に戻し、到達していない場合には処理をステップＳ１０に移行して、信号処理及び制御部１２は電子ズーム中であるか否かを判定する。電子ズーム中でない場合、即ち、光学ズーム中の場合には、ステップＳ１１において広角側光学ズーム制御が行われる。制御部２３は、操作部２２等のユーザ操作に基づくズーム情報に従って、ズームレンズを駆動して、広角側への光学ズームを行う。電子ズーム中の場合には、信号処理及び制御部１２は、ステップＳ１０から処理をステップＳ１２に移行して、広角側への電子ズームである広角電子ズームを実施する。

図１０は図８中のステップＳ１２の広角電子ズームの具体的なフローを示すフローチャートである。

ズーム位置決定部１２ａは、図１０のステップＳ６１において、光学ズーム位置が最大のズーム位置Ｆｏｔであるか否かを判定する。光学ズーム位置が最大のズーム位置Ｆｏｔである場合には、切出し位置制御部１２ｂは、ズーム操作に対応した画角変化で、画面切り取りを元に戻す（ステップＳ６４）。

ズーム位置決定部１２ａは、ステップＳ６１において、光学ズーム位置が最大のズーム位置Ｆｏｔでないものと判定した場合には、ステップＳ６２において光学ズーム位置をＦｇからＦｏｔに向けて移動させるように制御する。また、切出し位置制御部１２ｂは、光学ズーム移動よりも速い画角変化で、画面切り取りを元に戻す（ステップＳ６３）。

信号処理及び制御部１２は、合成ズーム位置がＦｏｔになるか否かを判定し、合成ズーム位置がＦｏｔに到達するまで広角電子ズーム処理を継続する。信号処理及び制御部１２は、合成ズーム位置がＦｏｔに到達すると、広角電子ズーム処理を終了する。広角側への電子ズーム処理においても、ユーザのズーム操作に対応したズーム倍率の変化でズームを行うことができる。

これ以降ユーザの広角側へのズーム操作が継続すると、図４のステップＳ４，Ｓ５，Ｓ９，Ｓ１０の判定の後、ステップＳ１１において広角側光学ズーム制御が行われる。

ユーザかズーム操作を止めると、信号処理及び制御部１２は、図７のステップＳ１５において、電子ズーム中であるか否かを判定する。電子ズーム中である場合には、信号処理及び制御部１２は、ステップＳ１６においてコントラスト強調処理を実行する。電子ズームでは、画像の中央部を切出して拡大することから、解像度が低下する。そこで、信号処理及び制御部１２は、電子ズーム中においては、撮影画像に対してコントラスト強調処理を施した後、表示部１７等に供給するようになっている。これにより、スルー画の画質を向上させることができる。なお、信号処理及び制御部１２は、コントラスト強調処理だけでなく、平滑処理等を行うようにしてもよい。

ここで、レリーズボタン等の操作が行われて撮影が指示されると（ステップＳ１７）、信号処理及び制御部１２は、図７のステップＳ１８において、電子ズーム中であるか否かを判定する。電子ズーム中でない場合には、信号処理及び制御部１２は、ステップＳ１９において撮影を行い、ステップＳ２１において撮影画像を信号処理した後、圧縮して記録部１６に記録させる。

信号処理及び制御部１２は、ステップＳ１８において、電子ズーム中であるものと判定した場合には、ステップＳ２０において超解像処理を行う。超解像処理は、複数の撮影画像を用いて解像力を向上させる技術であり、信号処理及び制御部１２は、同一被写体について複数枚撮像を行う。信号処理及び制御部１２は、複数枚の撮影画像を用いた超解像処理によって、十分な画質の撮影画像を得た後、圧縮して、記録部１６に記録させる。なお、信号処理及び制御部１２は、超解像処理だけでなく、コントラスト強調処理や平滑化処理を行うようにしてもよい。

図１１は本実施の形態におけるこのようなコントラスト強調処理、平滑処理や超解像処理等の画質改善処理の効果を説明するための説明図である。図１１（ａ），（ｃ），（ｅ）は、同一被写体を電子ズームによって撮像して得た撮影画像６１Ｉ〜６３Ｉを示している。また、図１１（ｂ），（ｄ），（ｆ）は、夫々図１１（ａ），（ｃ），（ｅ）の撮影画像６１Ｉ〜６３Ｉに対する画質改善処理後の記録画像６１Ｐ〜６３Ｐを示している。撮影画像６１Ｉ〜６３Ｉには、同一被写体が画像６１ｓ〜６３ｓとして写されている。また、記録画像６１Ｐ〜６３Ｐには、画像６１ｓ〜６３ｓが画質改善された画像６１ｓｇ〜６３ｓｇが含まれている。図１１の撮影画像６１Ｉ〜６３Ｉ及び記録画像６１Ｐ〜６３Ｐ中の画像のうち、被写体の形状が最も実物に近い画像は、画像６２ｓｇ又は画像６３ｓｇである。

図１１（ａ）に示す撮影画像６１Ｉは、光学ズーム位置が最大のズーム位置Ｆｏｔの状態で電子ズームを行った場合の例を示している。ズーム位置Ｆｏｔでの撮影では、色収差の影響によって、解像力が比較的低い。このため、電子ズームによって撮影された撮影画像６１Ｉに写された被写体の画像６１ｓは、細かい絵柄の変化が表されていない。このため、撮影画像６１Ｉに対してコントラスト強調処理や平滑化処理を行って得た記録画像６１Ｐ中の画像６１ｓｇも、十分な画質が得られていない。

図１１（ｂ），（ｃ）に示す撮影画像６２Ｉ，６３Ｉは、光学ズーム位置が収差最小ズーム位置Ｆｇの状態で電子ズームを行った場合の例を示している。ズーム位置Ｆｇでの撮影では、色収差の影響が小さく十分な解像力を有する。従って、電子ズームを行った場合でも、撮影された撮影画像６２Ｉに写された被写体の画像６２ｓは、細かい絵柄の変化が表されている。しかし、電子ズームによって解像度が低下しており、画質が十分でない。そこで、撮影画像６２Ｉに対してコントラスト強調処理や平滑化処理を行うことで、図１１（ｄ）に示すように、十分な画質の画像６２ｓｇを含む記録画像６２Ｐを得ることができる。

また、超解像処理においては、図１１（ｃ）に示すように、同一被写体について複数枚の撮影画像６３Ｉを得る。これらの撮影画像６３Ｉを用いた超解像処理によって、電子ズームによって得た撮影画像であっても、超解像処理後の記録画像６３Ｐ中の画像６３ｓｇは、十分な画質の画像となる。

このように、本実施の形態においては、電子ズーム処理時には、光学ズーム位置を収差が小さく十分な解像力が得られるズーム位置に設定した状態で、電子ズームのためのトリミング処理を行っており、電子ズーム時における画質を向上させることができる。また、超解像処理等の画質改善処理の対象となる撮影画像が、電子ズーム処理時においても十分な解像力で撮影されるので、画質改善処理による効果を期待することができる。

さらに、上記実施形態においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話やスマートフォンなど携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assist）等に内蔵されるカメラでも勿論構わない。

本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

なお、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。また、これらの動作フローを構成する各ステップは、発明の本質に影響しない部分については、適宜省略も可能であることは言うまでもない。

１０…撮影機器本体、１１…撮像部、１２…信号処理及び制御部、１２ａ…ズーム位置決定部、１２ｂ…切出し位置制御部、１２ｃ…コントラスト強調部、１３，２８，１８，３２…通信部、１５…操作判定部、１７…表示部、１７ａ…タッチパネル、２１…撮影光学系、２１ａ…ピント制御部、２１ｂ…ズーム制御部、２２ａ…リング操作部、２２ｂ…シフト操作部、２３…制御部。

Claims (6)

1. ズームレンズによって導かれた被写体像を光電変換して撮影画像を出力する撮像部と、
   ズーム操作に応答して前記ズームレンズを駆動する光学ズーム制御部と、
   前記ズームレンズの望遠側限界を超えた望遠側へのズーム操作に応答して、前記撮影画像の一部を切出す電子ズーム制御を行う電子ズーム制御部と、
   前記電子ズーム制御部による電子ズーム制御時に、前記ズームレンズによるズーム位置を前記望遠側限界から所定量広角側に戻すように前記光学ズーム制御部を制御するズーム位置決定部と、
   を具備し、
   前記ズーム位置決定部は、前記ズームレンズによるズーム位置を、前記ズームレンズの特性に基づく量だけ前記望遠側限界から広角側に戻す
   ことを特徴とする撮影機器。
2. 前記ズーム位置決定部は、前記ズームレンズによるズーム位置を、前記ズームレンズの色収差が極小値をとるズーム位置に設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮影機器。
3. 前記ズーム位置決定部は、前記望遠側限界と前記ズームレンズの色収差が極小値をとるズーム位置との比及び前記望遠側限界における前記ズームレンズの解像力と前記色収差が極小値をとるズーム位置における解像力との比に基づいて、前記所定量を決定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮影機器。
4. ズームレンズによって導かれた被写体像を光電変換して撮影画像を出力する撮像部を備える撮影機器の制御方法において、
   ズーム操作に応答して前記ズームレンズを駆動する光学ズーム制御ステップと、
   前記ズームレンズの望遠側限界を超えた望遠側へのズーム操作に応答して、前記撮影画像の一部を切出す電子ズーム制御を行う電子ズーム制御ステップと、
   前記電子ズーム制御ステップによる電子ズーム制御時に、前記ズームレンズによるズーム位置を前記望遠側限界から所定量広角側に戻すように前記光学ズーム制御部を制御するズーム位置決定ステップと、
   を有し、
   前記ズーム位置決定ステップは、前記ズームレンズによるズーム位置を、前記ズームレンズの特性に基づく量だけ前記望遠側限界から広角側に戻す
   ことを特徴とする撮影機器の制御方法。
5. 前記ズーム位置決定ステップは、前記ズームレンズによるズーム位置を、前記ズームレンズの色収差が極小値をとるズーム位置に設定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の撮影機器の制御方法。
6. 前記ズーム位置決定ステップは、前記望遠側限界と前記ズームレンズの色収差が極小値をとるズーム位置との比及び前記望遠側限界における前記ズームレンズの解像力と前記色収差が極小値をとるズーム位置における解像力との比に基づいて、前記所定量を決定する
   ことを特徴とする請求項４または５に記載の撮影機器の制御方法。

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