JP3273326B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮像装置に係り、特に撮
像光学系に変倍機能（ズームレンズ）を有する撮像装置
に関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年、電子技術の進歩とともに、撮像装置
の小型，高性能化が著しく進み、完全に片手の中に入る
大きさの中に全ての機能（光学系、記録系、ファインダ
系）を内蔵した、高画質の撮像装置が続々と市場に投入
されてきている。

【０００３】これらの撮像装置では、撮影時に主被写体
を連続的に大映しにしたりする等のためのズーミング機
能が大きな威力を発揮し、小型ながら撮像光学系にはズ
ームレンズ、しかもなるべく高倍率のズームレンズを搭
載することが要求される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】撮像装置に小型で高倍
率のズームレンズを搭載する場合、その操作をマニュア
ルズーム、パワー（電動）ズーム両対応可能にしようと
すると機構的に複雑となり、形状的にも大型化するとと
もに、コストアップ要因にもなる。

【０００５】そこで現在、大幅に小型化の進んだ撮像装
置では、ズーム操作はパワーズームのみのものが主流に
なりつつある。しかしながらパワーズームの場合、速度
を可変にすることは、機構系の強度（マージン）、電気
・機械系の複雑性、消費電力等の関係等から困難であり
ほとんど全ての場合一速である。その結果、高速で倍率
を変えて構図決定を行ないたい場合等には十分対応でき
ず、撮影者にとって不便なものとなっていた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、撮
像光学系にズームレンズを用いるとともに、撮像素子か
らの読出し信号を電子的に変倍させる電子的変倍機能を
設けた撮像装置において、前記電子的変倍機能により構
図の倍率決定を行なった後に、前記ズームレンズの倍率
を前記電子的変倍機能による倍率まで変化させることを
特徴とする。

【０００７】

【作用】以下、本発明の作用について説明する。

【０００８】近年、撮像素子からの読出しに間引と補間
とを施すことによって電子的に変倍機能をもたせる、い
わゆる“電子ズーム”がいくつかの製品で実用化されて
いる。

【０００９】この“電子ズーム”は撮像素子からの読出
しに間引きを伴なうため、何らかの画質劣化が避けられ
ない。その反面、完全に電子的に変倍が行なえるために
その速度は任意に早くでき（遅くもできる）、その速度
の設定に制約がほとんどないといってよい。

【００１０】本発明は従来のズームレンズの変倍速度に
対する制約から撮影者の迅速な構図決めの妨げになって
いたものを、変倍速度の設定が自在な電子ズームを用い
ることにより、瞬時にして構図決めができるようにする
とともに、最終的には光学ズームを電子ズームの値にも
っていって撮影を行うことで、電子ズームによる画質劣
化をなくすものである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の撮像装置の第１の実施例の
構成を示す電気回路構成図であり、図中、１は被写体像
を後述する撮像素子の光電変換面上に結像させるための
光学系である。なお、光学系１は倍率（焦点距離）変化
（ズーム）能力を有する。２はズーミング機構を駆動す
るためのズームモータ、３はズームモータ２を駆動する
ための回路（ズーム・ドライバ）であり、４は現在の倍
率（焦点距離）値を検出するためのズームエンコーダで
ある。

【００１３】５は被写体の光学像を電気信号に変換する
ための（ＣＣＤ型センサ，ＭＯＳ型センサ、撮像管等で
構成される）撮像素子であり、６は撮像素子５からの読
み出し信号をサンプルホールドするためのサンプルホー
ルド（Ｓ／Ｈ）回路、７は信号の前処理をするプロセス
回路、８はプロセス処理が終った信号をディジタル信号
に直すためのＡ／Ｄ変換回路、９はこのＡ／Ｄ変換回路
８によりＡ／Ｄ変換され、ディジタル信号になった画像
信号を一画面記憶するための画像メモリ、１０は画像メ
モリ９の書き込み，読み出しを制御するためのメモリコ
ントローラである。

【００１４】１１は画像メモリ９から読み出された画像
のディジタル信号をアナログ信号にもどすためのＤ／Ａ
変換回路である。１２は後述する拡大のための画像メモ
リ９の部分（間引き）読み出しに対する補間演算を行な
うための演算回路であり、１３は演算の終えたアナログ
信号をＮＴＳＣ信号等の標準的なビデオ信号に変換する
ためのエンコーダ回路である。１４は標準的なビデオ信
号を出力する信号線である。

【００１５】１５は構図決め及び撮影している被写体を
確認するための電子ビューファインダ（ＥＶＦ）であ
る。１６は回路要素各部の状態を検出・制御するための
システムコントローラで汎用のマイクロプロセッサを用
いて構成できる。

【００１６】１７はズーミングの操作部材であり、テレ
（望遠）側、ワイド側および不操作の３状態があり、１
８はズーム動作モードの指定のための操作部材であり、
通常のズームモータ２のみを用いてズーミングをする
か、画像メモリ９からの読み出し倍率を変えるいわゆる
“電子ズーム”を併用するかを指定する。

【００１７】以上が本発明の撮像装置の第１の実施例の
電気回路構成である。以下、図１の電気回路構成図及び
図２，図３の流れ図を用いて、その動作について説明す
る。

【００１８】なお、説明を簡単にするために、本実施例
では一画面全部の情報を記憶させる画像メモリ９を用い
たが、一ライン又は数ラインのラインメモリのみ用いて
回路構成を簡素化するとともに安価なものにすることも
できる。

【００１９】図２は図１に示した第１の実施例の撮像装
置の動作を説明するための流れ図である。

【００２０】なお、操作部材１８を電子ズーム併用モー
ドにする場合以外は公知の回路・公知の動作となってし
まうため、ここでは操作部材１８により電子ズーム併用
モードにした場合を中心に説明する。

【００２１】図２に示すように、まずシステムコントロ
ーラ１６が操作部材１８の状態をチェックし、電子ズー
ム併用モードであるか否かを判別する（ステップ１０
１）。もしも否（ステップ１０１のＮＯ）であれば、公
知の動作モードであるため動作が終了する。

【００２２】もしも電子ズーム併用モードであれば（ス
テップ１０１のＹＥＳ）、次に、操作部材１７の操作状
態を検出し、それがテレ側に対する操作か否か判別する
（ステップ１０２）。もしも操作部材１７がテレ側の操
作であれば（ステップ１０２のＹＥＳ）、システムコン
トローラ１６はメモリコントローラ１０と演算回路１２
に指令を出し、電子ズームをｎステップテレ側（拡大）
に移行させる（ステップ１０３）。ただしｎは１より大
きい整数である。もしも操作部材１７がテレ側の操作で
なければ（ステップ１０２のＮＯ）、ステップ１０３を
スキップする。

【００２３】次に電子ズームの状態が作動しているか否
かをシステムコントローラ１６の内部変数の状態で判別
する（ステップ１０４）。もしも電子ズーム作動中であ
れば（ステップ１０４のＹＥＳ）、光学ズームを１ステ
ップテレ側に移行させる（ステップ１０５）と同時に、
光学ズームがテレ側に移行したのをちょうど打ち消す分
だけ電子ズームを１ステップ小さい側（ワイド側）に移
行させ（ステップ１０６）、ステップ１０１にもどる。
もしも電子ズーム作動中でなければ（ステップ１０４の
ＮＯ）、ステップ１０１にもどる。

【００２４】以上の操作により操作部材１８が電子ズー
ム併用のモードで、操作部材１７がテレ側に操作された
場合、

【００２５】

【数１】 のループにより、主として電子ズームにより素速くズー
ミングがなされる。

【００２６】電子ズームによるズーミングが完了した
後、操作部材１７の操作を不操作の状態にもどすと、

【００２７】

【数２】 のループをまわって光学ズームによって電子ズームがお
きかえられていき、光学ズームによる電子ズームのおき
かえが完了した時点でステップ１０４はＮＯとなり以
後、

【００２８】

【数３】 のループを回り続けるが具体的動作は何もしない。

【００２９】図３は本発明の撮像装置の第２の実施例を
示す流れ図であり、第１の実施例がテレ側にのみ有効だ
ったのに比べ、本実施例においては特に電子ズームのみ
を用いてテレ・ワイド両方に高速なズーミングを行なえ
るようにしている。本実施例の撮像装置の構成は、図１
に示した撮像装置の構成と同じである。

【００３０】以下、図３を参照しながらその動作を説明
する。

【００３１】まず、図１の撮像装置において、電子ズー
ムを使用せずに、使用し得る最ワイド側（ワイド端では
ない）に光学的な焦点距離設定を行なう。

【００３２】次に図３に示すように、システムコントロ
ーラ１６が操作部材１８の状態をチェックし、電子ズー
ムモードであるか否かを判別する（ステップ２０１）。
もしも否であれば（ステップ２０１のＮＯ）、公知の動
作モードに移行するため動作は終了する。

【００３３】もしも電子ズームモードであれば（ステッ
プ２０１のＹＥＳ）、次にシステムコントローラ１６は
操作部材１７の操作状態がテレ向けに操作されているか
否かをチェックする（ステップ２０２）。もしもテレ向
けに操作されていれば（ステップ２０２のＹＥＳ）、シ
ステムコントローラ１６はメモリコントローラ１０と演
算回路１２に指令を出し電子ズームを１ステップテレ側
に移行させ（ステップ２０３）、その上でステップ２０
１にもどる。

【００３４】もしもステップ２０２で操作部材１７がテ
レ向けでなければ（ステップ２０２のＮＯ）、次はワイ
ドに操作されているかどうかをチェックする（ステップ
２０４）。もしもワイドに操作されていれば（ステップ
２０４のＹＥＳ）、ステップ２０３と同様にして電子ズ
ームを１ステップワイド側に移行させ（ステップ２０
５）、その上でステップ２０１にもどる。

【００３５】もしもステップ２０４で操作部材１７がワ
イドに操作されていなければ（ステップ２０４のＮ
Ｏ）、操作部材１７はテレにもワイドにも操作されてい
ないため動作を終了する。

【００３６】次に本発明の撮像装置の参考例について説
明を行なう。図４は本発明の撮像装置の一参考例の電気
回路構成図である。

【００３７】同図において、２１は被写体像を後述する
撮像素子面上に結像させるための光学系、２２は光学系
２１によって得られた被写体像を光信号から電気信号に
変換するためのＣＣＤ型センサ，ＭＯＳ型センサ等の撮
像素子である。２３は撮像素子２２から得られた被写体
像に関する時系列信号を処理するための信号処理回路で
あり、２４は信号処理回路２３で処理された電気信号
（アナログ信号）をディジタル信号に変換するためのＡ
／Ｄコンバータ、２５は一画面分の画像情報を記憶する
ための画像メモリ、２６はアオリ（シフト）レンズの操
作と同様な画像処理変換を行なうための画像処理回路
で、このような座標変換処理は公知のディジタル演算回
路を用いて容量に実現できるため詳細な説明は省略す
る。

【００３８】２７は画像処理された後のディジタル信号
を再びアナログ信号にもどすためのＤ／Ａコンバータ、
２８はＤ／Ａ変換されたアナログ信号をＮＴＳＣ／ＰＡ
Ｌ等の標準ビデオ信号２９に直すためのエンコーダ回路
である。３０は撮影画面確認用の電子ビューファインダ
（ＥＶＦ）である。３１は後述する操作部材等の操作状
態をチェックし、それに応じて各要素を制御するための
システムコントローラであり、汎用のマイクロプロセッ
サを使うことにより容易に実現できる。

【００３９】３２はアオリ（シフト）操作を行なう（Ｏ
Ｎ）か、行なわない（ＯＦＦ）かを選択するための操作
部材であり、３３は操作部材３２がＯＮの時アオリ操作
を行なうための操作部材であり、これは独立の操作部材
であっても、又はｕｐ／ｄｏｗｎ機能をもつ既存の操作
部材（例えばパワーズーム、パワーフォーカス）で兼用
してもよい。操作部材３３がアオリ操作専用の部材であ
るならば、操作部材３２は省略することができる。

【００４０】以上が本発明の撮像装置の一参考例の電気
回路の構成であり、以下にその動作について説明する。

【００４１】なお、本参考例の構成は、アオリ操作に関
する操作部材とそのための画像処理部を除けば至って平
凡な公知の撮像装置の構成であるため、ここではアオリ
操作に関する部分に的を絞ってその動作を説明する。

【００４２】図５は図４に示した参考例の撮像装置の動
作を説明するための流れ図である。

【００４３】同図に示すように、まずシステムコントロ
ーラ３１がアオリ操作選択の操作部材３２の状態をチェ
ックし、アオリ操作がＯＮになっているか否かを判別す
る（ステップ３０１）。

【００４４】もしもアオリ操作選択の操作部材３２がア
オリ操作ＯＮを示していなければ（ステップ３０１のＮ
Ｏ）作動を終了する。

【００４５】もしもアオリ操作選択の操作部材３２がア
オリ操作ＯＮを示していた場合は（ステップ３０１のＹ
ＥＳ）、次にシステムコントローラ３１は操作部材３３
の状態をチェックする。

【００４６】まず操作部材３３がｕｐを指示しているか
を判定し（ステップ３０２）、もしもｕｐを指示してい
たら（ステップ３０２のＹＥＳ）、アオリを１ステップ
深くする。すなわち補正量を多くする（ステップ３０
３）。その上でステップ３０１にもどる。

【００４７】もしも操作部材３３がｕｐを指示していな
かった場合は（ステップ３０２のＮＯ）、次に操作部材
３３がｄｏｗｎを指示しているか否か判別する（ステッ
プ３０４）。

【００４８】もしも操作部材３３がｄｏｗｎを指示して
いたら（ステップ３０４のＹＥＳ）、アオリを１ステッ
プ浅くする。すなわち補正量を少なくして（ステップ３
０５）、ステップ３０１にもどる。

【００４９】もしも操作部材３３がｄｏｗｎを指示して
いなかった場合は（ステップ３０４のＮＯ）、操作部材
３３はｕｐ／ｄｏｗｎいずれの操作もされていないた
め、何もせずにステップ３０１にもどる。

【００５０】次にアオリ調整中のＥＶＦ１０への表示に
ついて説明する。

【００５１】図４の画像処理回路２６に、図６に示した
ように基準垂直線を発生させる機能をもたせることは公
知の技術で容易に実現できる。こうすると、この基準垂
直線を基準に垂直（アオリ）調整ができるため、アオリ
調整が容易かつ高精度で行なえる。

【００５２】ここでは基準垂直線を２本にしたが本数は
任意に設定でき、しかも操作部材によってその位置を変
えること等も公知の方法によって容易に可能である。

【００５３】また図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）
の状態から基準垂直線のまわりを横方向に拡大して表示
すればＥＶＦによって垂直に対するズレを拡大表示でき
るため、調整が容易である。なお、たて方向に拡大して
表示することも可能であることは勿論である。

【００５４】また図８（ａ）に示すように調整の目安に
なる所が画面内のごく一部である場合には、図８（ｂ）
のように、たて方向・横方向とも拡大表示すると合わせ
やすくなる。

【００５５】また図９の様に格子状基準パターンにして
もよい。

【００５６】なお、以上の説明では画像処理回路２６に
基準線発生機能があるとしたが、信号出力線の信号２９
に対してこれら基準線が入るのが好ましくないのであれ
ば、図４の２６′の位置（ＥＶＦ３０の直前）に基準線
挿入回路をもってきてもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明より明らかな如く、本発明の
撮像装置を用いた場合、電子ズームにより素速い構図決
定が可能になると同時にその構図を保ったまま徐々に電
子ズームを光学ズームでおきかえるため、電子ズームに
よる画質劣化はごく短時間だけですむ。また、特に素速
く構図合わせすることを最重点にする場合、光学ズーム
に対する置き換えはやめて電子ズームをテレ・ワイド両
方に効かせるようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撮像装置の第１の実施例の構成を示す
電気回路構成図である。

【図２】上記実施例の動作を説明するための流れ図であ
る。

【図３】本発明の撮像装置の第２の実施例を示す流れ図
である。

【図４】本発明の撮像装置の一参考例の電気回路構成図
である。

【図５】図４に示した参考例の撮像装置の動作を説明す
るための流れ図である。

【図６】本発明の撮像装置の一参考例によるアオリ調整
を説明するための図である。

【図７】本発明の撮像装置の一参考例によるアオリ調整
を説明するための図である。

【図８】本発明の撮像装置の一参考例によるアオリ調整
を説明するための図である。

【図９】本発明の撮像装置の一参考例によるアオリ調整
を説明するための図である。

【図１０】光学的にアオリ（シフト）機能を付加する場
合についての動作を説明する概略的説明図である。

【図１１】光学的にアオリ（シフト）機能を付加する場
合についての動作を説明する概略的説明図である。

【符号の説明】

１ 光学系 ２ ズームモータ ３ ズーム・ドライバ ４ ズームエンコーダ ５ 撮像素子 ６ サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路 ７ プロセス回路 ８ Ａ／Ｄ変換回路 ９ 画像メモリ １０ メモリコントローラ １１ Ｄ／Ａ変換回路 １２ 演算回路 １３ エンコーダ回路 １４ 信号線 １５ 電子ビューファインダ（ＥＶＦ） １６ システムコントローラ １７ 操作部材 １８ 操作部材 ２１ 光学系 ２２ 撮像素子 ２３ 信号処理回路 ２４ Ａ／Ｄコンバータ ２５ 画像メモリ ２６ 画像処理回路 ２６′ 基準線挿入回路 ２７ Ｄ／Ａコンバータ ２８ エンコーダ回路 ２９ 信号 ３０ 電子ビューファインダ（ＥＶＦ） ３１ システムコントローラ ３２ 操作部材 ３３ 操作部材

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像光学系にズームレンズを用いるとと
   もに、撮像素子からの読出し信号を電子的に変倍させる
   電子的変倍機能を設けた撮像装置において、 前記電子的変倍機能により構図の倍率決定を行なった後
   に、前記ズームレンズの倍率を前記電子的変倍機能によ
   る倍率まで変化させることを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の撮像装置において、前記
   ズームレンズにより倍率を変化させている間、前記電子
   的変倍機能を前記ズームレンズによる倍率変化を打ち消
   す向きに作動させ、撮像倍率が一定になるようにした撮
   像装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の撮像装置において、電子
   的変倍機能の変倍速度をズームレンズによる光学的変倍
   速度よりも速くした撮像装置。