JP2008022386A - 撮像装置、及びそのズーム制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学的に画角を変化させる光学ズーム手段と、電子的に画角を変化させる電子ズーム手段とを備えた構成において、画角ロック操作があったら画角ロック・モードに移行し、画角ロック・モードでは、ズーム操作に応じて光学ズーム倍率を増減させると同時に、電子ズーム倍率を画角ロック操作の直前の画角(または、直前の画角に所定の比率を乗じた画角)を維持する倍率に制御する。または、通常のズームキーとは別に他のズームキーを設けた構成とし、他のズームキーによるズーム操作に応じて前記画角ロック・モードと同様の制御を行う。主たる被写体の大きさを略同一に維持したまま、背景部分の大きさ(及びボケ度合)のみを大きく変化させることができる。
【選択図】 図11
Description
(実施形態1)
図2は、前述した撮像部2、DSP3の詳細を示したシステム構成図、図3は、前記イメージセンサ2の詳細を示した回路図である。
イメージセンサ2は、主として感光部201と、垂直走査回路202、タイミング発生回路203、CDS/ADC回路(図でCDS/AD変換)204、デジタル画素加算回路206、デジタル信号読出し回路207、水平走査回路208、並列/直列変換回路(P/S)209から構成される。
前記DSP3は、イメージセンサ2から出力されたシリアル(直列)の撮像信号が入力する直列/並列変換回路(S/P)301と、バッファメモリ302、WB/カラー補正回路303、リサイズ/補間処理回路304、カラー補間回路305、輪郭補正回路306、ガンマ補正回路307、カラーマトリクス回路308から構成されている。
次に、前述したステップSA6におけるズーム設定処理の詳細を図8のフローチャートに従い説明する。係る処理に際してCPU11は、まず、ユーザによるズーム操作(ズーム・イン/アウト操作)の有無を判断する(ステップSB1)。ここで、ズーム操作がなければ(ステップSB2でNO)、さらに、ユーザによる画角ロック操作の有無、画角ロック解除操作の有無、ロック範囲の設定操作の有無を順に判断し、いずれの操作もなければ(ステップSB2,SB5,SB7が全てNO)、その他のキー処理(録画の開始/停止/終了など)を行ってから(ステップSB9)、前述した図7のメインルーチンへ戻る。
DZ = Zlock / OpZ
によって、全体ズーム倍率(Z)として上記ロック倍率(Zlock)が確保できるデジタルズーム倍率(DZ)を演算し、それをズーム制御値として設定する(ステップSB24)。
OpZ = Zlock / DZmin
により修正し(ステップSB26)、図7のメインルーチンへ戻る。
OpZ = Zlock / DZmax
により修正し(ステップSB27)、図7のメインルーチンへ戻る。
固定画角の比率(α)とデジタルズーム倍率(DZ)を考慮した全体ズーム画角(θ)は、
θ=2tan-1{α×Y’/2×f×DZ}、
(f:焦点距離、Y’:撮像面サイズ(イメージ・サークルの直径))
となるので、
θlock=2tan-1{α×Y’/2×flock×DZlock}
(flock :固定ロック操作時の焦点距離、DZlock :デジタルズーム倍率)
である。
DZ=(α×Y')/{2×f×tan(θlock/2)}、または、
=(α×Y')/{OpZ×fmin×2tan(θlock/2)}
となるように制御すればよい。
{(α/DZ)×Y’/2f}={(α/DZlock)×Y’/2flock}、
から、固定ロック操作時の焦点距離(flock)と、デジタルズーム倍率(DZlock)とを記憶しておき、焦点距離(f)、または、光学ズーム倍率(OpZ)の増減に応じて、デジタルズーム倍率(DZ)が、
DZ=DZlock×(flock/f)=DZlock×{flock/(OpZ×fmin)}、
となるように制御してもよい。
(L:撮影距離、Y’:撮像面サイズ(イメージ・サークルの直径)、f:焦点距離)
となるので、
固定ロック操作時点の被写体範囲(Ylock)は、
Ylock=(α/DZlock)×Llock×Y’/flock、
(Llock、flock、DZlock:ロック操作時点の撮影距離、焦点距離、デジタルズーム倍率)
Y=(α/DZ)×L×Y’/f=Ylockを満たすためには、
DZ=(α×L×Y’)/(f×Ylock)=(α×L×Y’)/(OpZ×fmin×Ylock)
となるように、デジタルズーム倍率(DZ)を制御すればよい。
(α×L×Y’)/(f×DZ)=(α×Llock×Y’)/(flock×DZlock)、
(DZ/DZlock)=(L/Llock)/(f/flock)、
すなわち、ロック操作時のflock、DZlockを記憶しておいて、デジタルズーム倍率(DZ)が、
DZ=DZlock×(L/Llock)×(flock/f)、
=DZlock×(L/Llock)×{flock/(OpZ×fmin)}、
となるように制御してもよい。
次に、前述したステップSA10におけるデジタルズーム処理(1)、及びステップSA11におけるデジタルズーム処理(2)の詳細について説明する。
なお、上記の加算読出しにおける各段階の加算数(m(i),n(i))は、スルー表示の画質が劣化しないように、選択領域の加算読出し画像サイズ(X’,Y’)が、少なくとも表示メモリ23aヘ書込みする(VGAサイズ=640×480など)所定の画像サイズ(Xd,Yd)以上となる加算数の切替条件、すなわち、
X’=X/m=INT(XF/DZ)/m ≧Xd、
かつ、
Y’=Y/n=INT(YF/DZ)/n ≧Yd、
が満足される範囲とする。
DZ≦DZL(i)、
但し、
DZL(i)=INT{XF/m(i)}/Xd、またはINT{YF/n(i)}/Yd
となる範囲内で、デジタルズーム倍率を可変するように制御すれば、スルー表示での画質劣化が抑えられるので、それを超える高倍率が選択された場合には、選択領域の加算読出し画像サイズ(X’,Y’)が、表示書込み用画像サイズ(Xd,Yd)未満になる場合には、各デジタルズーム倍率限度に達する度に、加算数(m(i),n(i))を、順次小さい加算数(m(i−1),n(i−1))、(m(i−2),n(i−2))、・・・等に段階的に切り替える。
DZL(3)=1.5、DZL(2)=2.25、DZL(1)=4.5となるので、
DZ=1〜1.5倍のとき、m=n=3として、(3×3)の加算読出しを行い、
DZ=1.5〜2.25倍のとき、m=n=2として、(2×2)の加算読出しを行い、
DZ=2.25〜4.5倍のとき、m=n=1として、(1×1)の加算なし読出しを行うようにする。
X=INT(XF/DZ)、Y=INT(YF/DZ)、
X1=XC−X/2、X2=XC+X/2、Y1=YC−Y/2、Y2=YC+Y/2、
ただし、X1<0のとき、X1=0、X2=X、または、
X2>XFのとき、X1=XF−X、X2=XF、
および、Y1<0のときY1=0、Y2=Y、または、
Y2>YFのときY1=YF−Y、Y2=YF、
として、上下左右の端から超えるときには、各端からはみ出さないようにずらせて、設定された部分領域の大きさ(X,Y)を確保する。
X=INT(XF/DZ)=(2,880/1.2)=2,400、Y=INT(YF/DZ)=(2,160/1.2)=1,800、
の大きさの撮像領域を選択読出しし、かつ、DZ≦DZL(3)=1.5なので、加算数m=3、n=3で加算読出しすることにより、
X’=X/m=(2,400/3)=800、Y’=Y/n=(1,800/3)=600、
すなわち(800×600)画素の(3×3)加算読出し画像を得る。
IPx=Xd/X’=640/800=1/1.25、および、IPy=Yd/Y’=480/600=1/1.25、
に相当するリサイズ/補間処理(1/1.25×1/1.25)を行って、(640×480)画素の画像を表示メモリ23aに書き込む。
mmax=INT(XF/XR)、または、nmax=INT(YF/YR)
のように、つまりイメージセンサ2から読み出される撮像画像サイズが、設定記録画像サイズより大きくなるように設定する(ステップSD1〜SD4)。
mmax≦INT(2,880/1,280)=2、nmax≦INT(2,160/960)=2となるので、m1=n1=1、m2=n2=2、とすると、
加算数m2の限度倍率DZL(2)=INT(2,880/2)/1,280=1.125、
加算数m1の限度倍率DZL(1)=INT(2,880/1)/1,280=2.25、となるので、
初期加算数をi=2、m=n=2からはじめたとき、
DZ=1〜1.125倍のとき、m=n=2(2×2加算読出し)、
DZ=1.125〜2.25倍のとき、m=n=1(1×1加算なし読出し)
となるように、DZ=1.125にて、加算数を切り替える。
X’=X/m=INT(XF/DZ)/m(i)≧XR、かつ、
Y’=Y/n=INT(YF/DZ)/n(i)≧Y、
が満足される範囲で、デジタルズーム倍率(DZ)を可変するようにして、つまり、加算数(m(i−1),n(i−1))に応じて、デジタルズーム倍率(DZ)が
DZ≦DZL(i)、但し、DZL(i)=INT{XF/m(i)}/XR、または、INT{YF/nL(i)}/YR
となる範囲内で、デジタルズーム倍率(DZ)を可変するように制御すれば、記録される動画像の画質劣化が抑えられるので、それを超える高倍率を選択し、選択領域の加算読出し画像サイズが設定記録画像サイズ(XR,YR)未満になる場合には、加算数(m(i),n(i))を順次小さい加算数に切り替える。これにより、加算数を決定する(ステップSD6〜SD12)。
(例1)デジタルズーム倍率DZ=1.0倍のとき、選択読み出しする領域の大きさ(X,Y)は、
X=INT(XF/DZ)=(2,880/1)=2,800、Y=INT(YF/DZ)=(2,160/1)=2,160、
DZは、DZL(2)=1.125より小さい範囲内に入るので、加算数m=2、n=2として加算読出しし、
X’=X/m=(2,800/2)=1,440、Y’=Y/n=(2,160/2)=1,080、
すなわち、1,440×1,080画素の(2×2)加算画像を得る。
X=(2,880/2)=1,440、Y=(2,160/2)=1,080、
DZは、DZL(2)=1.125より大きいが、DZL(1)=2.25よりは小さいので、加算数m=1、n=1として加算読出しして、
X’=(1,440/1)=1,440、Y’=(1,080/1)=1,080、
すなわち、1,440×1,080画素の(1×1)加算画像を得る。
以下、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施の形態は、図1に示した構成において、前記操作入力部36に、第1の実施の形態で説明した通常ズーム・モードにおけるズーム(以下、通常ズームと呼ぶ。)を行うための第1のズームキーと、画角ロック・モードにおけるズーム(以下、遠近感制御ズームと呼ぶ。)を行うための第2のズームキー、すなわち本発明における第1の操作手段、第2の操作手段とが独立して設けられているデジタルカメラに関するものである。
次に、前述したステップSE6における本実施の形態のズーム設定処理の詳細を図17のフローチャートに従い説明する。係る処理に際してCPU11は、まず、第2のズームキーによる遠近感制御ズーム操作の有無、第1のズームキーによる通常ズーム操作の有無、固定画角範囲の設定操作の有無を順に判断し、いずれの操作もなければ(ステップSF1,SF15,SF22が全てNO)、その他のキー処理を行ってから(ステップSF23)、図15のメインルーチンへ戻る。
DZ = Zlock / OpZ
によって、全体ズーム倍率(Z)として上記ロック倍率(Zlock)が確保できるデジタルズーム倍率(DZ)を演算し、それをズーム制御値として設定する(ステップSF10)。
OpZ = Zlock / DZmin
により修正する(ステップSF12)。
OpZ = Zlock / DZmax
により修正する(ステップSF14)。
3 DSP
10 制御回路
11 CPU
23a 表示メモリ(RAM)
24 LCD
25 画像メモリ媒体
37 操作入力部
Claims (14)
- 被写体を撮像する撮像手段を備えた撮像装置において、
光学的に画角を変化させる光学ズーム手段と、
電子的に画角を変化させる電子ズーム手段と、
使用者による第1のズーム操作に応じ、前記光学ズーム手段による光学ズーム倍率と前記電子ズーム手段による電子ズーム倍率とからなる全体ズーム倍率を増減する第1のズーム制御手段と、
使用者による第2のズーム操作に応じ前記光学ズーム倍率を増減すると同時に、前記電子ズーム倍率を、前記全体ズーム倍率が前記第1のズーム制御手段により増減された倍率に維持される電子ズーム倍率に増減する第2のズーム制御手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 使用者による所定の操作に応じてズームモードを第1のモード又は第2のモードに切り替え設定するモード設定手段を備え、
前記第1のズーム操作は、前記モード設定手段によりズームモードが第1のモードに設定されているときのズーム操作であるとともに、前記第2のズーム操作は、前記モード設定手段によりズームモードが第2のモードに設定されているときのズーム操作である
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 使用者がズーム操作を行うための第1の操作手段及び第2の操作手段とを備え、
前記第1のズーム操作は、使用者の前記第1の操作手段によるズーム操作であるとともに、前記第2のズーム操作は、使用者の前記第2の操作手段によるズーム操作である
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 前記第2のズーム制御手段は、使用者による第2のズーム操作に応じ、前記光学ズーム倍率をズーム操作量に応じた分だけ増減すると同時に、前記電子ズーム倍率を、前記全体ズーム倍率が前記第1のズーム制御手段により増減された倍率に維持される電子ズーム倍率に増減することを特徴とする請求項1又は2,3記載の撮像装置。
- 前記ズーム操作の直前における前記全体ズーム倍率に対する所定の比率を設定する比率設定手段と、
この比率設定手段により設定される所定の比率を使用者の要求に応じ増減する比率調整手段と
を備え、
前記第2のズーム制御手段は、使用者による第2のズーム操作に応じ前記光学ズーム倍率を増減すると同時に、前記電子ズーム倍率を、前記全体ズーム倍率が前記第1のズーム制御手段により増減された倍率に対して前記比率設定手段により設定された比率を有する倍率に維持される電子ズーム倍率に増減する
ことを特徴とする請求項1乃至4いずれか記載の撮像装置。 - 前記第2のズーム制御手段により増減される電子ズーム倍率の調整を有効とするか無効とするかを使用者の要求に応じ設定する調整設定手段を備え、
前記第2のズーム制御手段は、前記調整設定手段により前記調整が有効と設定されているとき、使用者による第2のズーム操作に応じ前記光学ズーム倍率を増減すると同時に、前記電子ズーム倍率を、前記全体ズーム倍率が前記第1のズーム制御手段により増減された倍率に対して所定の比率を有する倍率に維持される電子ズーム倍率に増減する
ことを特徴とする請求項1乃至4いずれか記載の撮像装置。 - 前記撮像手段により撮像された被写体のスルー画像を表示する表示手段と、
この表示手段に、前記全体ズーム倍率により確保される被写体範囲をスルー画像に重ねて表示させる表示制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項1乃至6いずれか記載の撮像装置。 - 前記第2のズーム制御手段は、前記電子ズーム倍率を、前記全体ズーム倍率が前記第1のズーム制御手段により増減された倍率に維持される電子ズーム倍率に代えて、前記全体ズーム倍率により確保される画角が前記第1のズーム制御手段により増減された全体ズーム倍率により確保されていた画角に維持される倍率に増減することを特徴とすることを特徴とする請求項1乃至7いずれか記載の撮像装置。
- 主要被写体までの撮影距離を取得する距離取得手段と、
前記距離取得手段により取得された撮影距離に基づき、前記第1のズーム制御手段により増減された全体ズーム倍率により確保されていた被写体範囲を取得する範囲取得手段と
を備え、
前記第2のズーム制御手段は、前記電子ズーム倍率を、前記全体ズーム倍率が前記第1のズーム制御手段により増減された倍率に維持される電子ズーム倍率に代えて、前記全体ズーム倍率により確保される被写体範囲が前記範囲取得手段により取得されていた被写体範囲に維持される倍率に増減することを特徴とする請求項1乃至7いずれか記載の撮像装置。 - 前記第1のズーム制御手段は、使用者による第1のズーム操作に応じ、前記全体ズーム倍率が最小倍率を含む低倍率側にある間には、前記光学ズーム倍率または前記電子ズーム倍率のいずれか一方を優先して制御し、かつ前記全体ズーム倍率が最大倍率を含む高倍率側にある間には、前記光学ズーム倍率または前記電子ズーム倍率のいずれか他方を優先して制御することにより、前記全体ズーム倍率を増減することを特徴とする請求項1乃至9いずれか記載の撮像装置。
- 前記電子ズーム手段は、
前記撮像手段により撮像される画像に所定の画像サイズの選択領域を設定する領域設定手段と、
この領域設定手段により設定された選択領域における垂直方向及び/又は水平方向の所定の画素数分の画素値を加算する画素加算手段と、
前記領域設定手段により設定される前記選択領域の画像サイズを、前記ズーム制御手段により制御された電子ズーム倍率に基づき制御する領域制御手段と、
前記画素加算手段により加算される画素値の画素加算数を、前記ズーム制御手段により制御された電子ズーム倍率に基づき制御する加算数制御手段と
を含むことを特徴とする請求項1乃至10いずれか記載の撮像装置。 - 被写体を撮像する撮像手段と、光学的に画角を変化させる光学ズーム手段と、電子的に画角を変化させる電子ズーム手段とを備えた撮像装置におけるズーム制御方法であって、
使用者による第1のズーム操作に応じ、前記光学ズーム手段による光学ズーム倍率と前記電子ズーム手段による電子ズーム倍率とからなる全体ズーム倍率を増減する第1の工程と、
使用者による第2のズーム操作に応じ前記光学ズーム倍率を増減すると同時に、前記電子ズーム倍率を、前記全体ズーム倍率が前記第1の工程で増減された倍率に維持される電子ズーム倍率に増減する第2の工程と
を含むことを特徴とするズーム制御方法。 - 被写体を撮像する撮像手段と、光学的に画角を変化させる光学ズーム手段と、電子的に画角を変化させる電子ズーム手段とを備えた撮像装置が有するコンピュータを、
使用者による第1のズーム操作に応じ、前記光学ズーム手段による光学ズーム倍率と前記電子ズーム手段による電子ズーム倍率とからなる全体ズーム倍率を増減する第1のズーム制御手段と、
使用者による第2のズーム操作に応じ前記光学ズーム倍率を増減すると同時に、前記電子ズーム倍率を、前記全体ズーム倍率が前記第1のズーム制御手段により増減された倍率に維持される電子ズーム倍率に増減する第2のズーム制御手段と
して機能させるためのプログラム。 - 被写体を撮像する撮像手段を備えた撮像装置において、
光学的に画角を変化させる光学ズーム手段と、
電子的に画角を変化させる電子ズーム手段と、
前記光学ズーム倍率を自動的に連続して変化させるとともに、その間の前記電子ズーム倍率を、前記光学ズーム手段による光学ズーム倍率と前記電子ズーム手段による電子ズーム倍率とからなる全体ズーム倍率が前記光学ズーム倍率の変化開始直前の倍率に維持される電子ズーム倍率に増減するズーム制御手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
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