JP5917641B2

JP5917641B2 - ズーム制御装置、撮像装置、及びズーム制御装置の制御方法

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Publication number: JP5917641B2
Application number: JP2014193229A
Authority: JP
Inventors: 昭洋粒崎; 光輝北矢
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-09-24
Filing date: 2014-09-24
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2030-09-13
Also published as: JP2015004990A

Description

本発明は、静止画像や動画像の撮像装置におけるズーム制御に関するものである。

デジタルカメラ等の撮像装置には、ズームレンズの駆動による光学的な変倍（光学ズーム）機能と、撮像した領域の一部を拡大する電子的な変倍（電子ズーム）機能を備えたものがある。近年、ズームレンズの性能向上により超広角から超望遠まで同一のレンズで撮影でき、また撮像素子の高画素化によって、拡大倍率を高くしても十分な解像感の得られる撮影が可能になってきている。
一方、撮影したい画角へと高速に移動させる機能として、いわゆるプリセットズーム機能及びシャトルショットズーム機能が知られている。プリセットズーム機能とは、ユーザがスイッチを操作することで、任意のズーム位置から、メモリに予め記憶させておいたズーム位置へ移動させる機能である。また、シャトルショットズーム機能はプリセットズーム機能の拡張機能であり、元のズーム位置への復帰機能をもつ。つまり、ユーザがスイッチを操作することで、任意のズーム位置から、メモリに記憶させたズーム位置へ移動させ、その際には元のズーム位置をメモリに記憶しておき、プリセットズーム動作が終了した場合に元のズーム位置に戻すことができる。

特許文献１には、プリセットズーム機能及びシャトルセットズーム機能に係る制御装置が開示されている。この装置では、光学ズーム領域および電子ズーム領域のうち一方のズーム領域にある第１のズーム状態から、他方のズーム領域にあって記憶手段に記憶された第２のズーム状態へのメモリズーム動作を行わせることができる。また特許文献２に開示の装置では、プリセットズーム機能によるズーム位置の記憶動作と記憶したズーム位置への再生動作を選択する操作部材と、該操作部材によって選択されている動作を実行させる別の操作部材とを異なる指で操作できる。

特開２００６−５００１９号公報特開２００１−１１７１５３号公報

ところで、超高倍率のズーム機能を備える撮像装置では、超望遠状態での画角合わせの際、被写体の僅かな移動でフレームアウトが起こり得る。またカメラを構えた撮影者が行う一寸したパンニング操作であっても画角の範囲が大きく変化してしまう。このように超望遠状態では、動体である被写体を所望の画角にフレーミングすることが困難であるという課題があった。
前記特許文献１及び２に開示されたプリセットズーム機能やシャトルセットズーム機能では、撮影者が撮影したいズーム位置に一度移動させる操作を行ってからズーム位置をメモリに記憶させる必要がある。そのため、フレームアウトした移動中の被写体を追いかけて撮影する場合や、被写体の大きさが変わってしまった場合において、ズーム位置の記憶内容を更新するには、時間がかかってしまい、撮影者がシャッタチャンスを逃す可能性がある。さらに、特許文献２に開示された従来技術では、フレームアウトする被写体を追いかけながら、被写体を所定の大きさで撮影するためには、撮影者が操作手順に習熟する必要があった。これは複数の操作部材でズーム操作を繰り返しながらズーム位置を記憶させる必要があることによる。
そこで本発明の目的は、被写体がフレームアウトした場合でも、撮影者が即座に被写体を捉え直しつつ、所望の画角で撮影可能な撮像装置及びその制御方法を提供することである。

上記課題を解決するために本発明に係る装置は、画像のズーム倍率を変更する操作を受け付ける第１の操作手段と、前記第１の操作手段を介した操作に応じて、前記画像のズーム倍率を制御する制御手段とを有するズーム制御装置であって、前記制御手段は、ズームレンズの駆動により焦点距離を変更することによって前記画像のズーム倍率を変更する光学ズームと、画像処理によって前記画像のズーム倍率を変更する電子ズームを行うことが可能で、前記第１の操作手段を介して第１の操作が行われた場合、前記制御手段は、現在のズーム倍率を第１のズーム倍率として当該第１のズーム倍率に関する情報を記憶するとともに、より広角側の第２のズーム倍率に相当する位置へ前記ズームレンズを駆動し、さらに前記第１の操作手段を介して前記第１の操作と異なる第２の操作が行われた場合、前記制御手段は、記憶されている前記第１のズーム倍率に関する情報に基づいて、前記第１のズーム倍率に相当する位置へ前記ズームレンズを駆動し、前記第２のズーム倍率に相当する位置は、前記第１の操作が行われたときのズーム倍率に相当する位置に対して相対的に所定の倍率変化分だけ広角側に設定され、当該第１の操作が行われたときのズーム倍率に相当する位置に応じて異なり、電子ズーム領域において前記第１の操作が行われた場合、当該第１の操作が行われたときのズーム倍率に相当する位置を、光学ズーム領域における焦点距離に換算したときの位置として、前記第２のズーム倍率に相当する位置が求められる。

本発明によれば、被写体がフレームアウトした場合でも、撮影者が即座に被写体を捉え直しつつ、所望の画角で撮影することができる。

本発明の実施形態に係るデジタルカメラの構成例を示すブロック図である。焦点距離と、被写体距離ごとのフォーカスレンズ位置との関係を例示した図である。被写体探索状態での画角及び撮影準備状態での画角を例示した図である。本発明の実施形態に係るズーム機能の処理例を説明するフローチャートである。電子ズーム及び光学ズームによるズームアウト位置の算出方法を説明する図である。被写体探索状態でのズーム操作時の動作例を説明するフローチャートである。図６とは別の動作例を説明するフローチャートである。図６の動作と図７の動作を撮影者が選択可能な動作例を説明するフローチャートである。カメラを三脚に固定した状態での、本発明の実施形態に係るズーム機能の処理例を説明するフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明によって実現される機能は、撮影者によるフレーミングを支援するズーム機能であり、便宜上、フレーミングアシストズーム機能（以下、ＦＡズーム機能と略記する）と呼ぶこととする。
図１は、本実施形態に係る撮像装置の一例として、デジタルカメラ１００の構成例を示すブロック図である。レンズ鏡筒１０１は、その内部にレンズ群を保持してレンズ駆動を行う。ズームレンズ１０２は焦点距離を調節することで光学的に画角を変更し、フォーカスレンズ１０３はピントを調節する。防振レンズ１０４は手ぶれを補正する補正用レンズであり、光量を調節する絞り及びシャッタ１０５は露出制御に使用する。レンズ鏡筒１０１を通過した光は、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）等を用いた撮像素子１０６が受光し、光信号から電気信号へと変換する。電気信号は、画像処理回路１０７に入力されて、画素補間処理や色変換処理等が施された後、画像データとして画像メモリ１０８に送られる。画像メモリ１０８はＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等で構成される。
表示部１０９は、ＴＦＴ型ＬＣＤ（薄膜トランジスタ駆動型液晶表示器）等で構成され、撮影した画像データとともに、特定の情報（例えば、撮影情報や後述するＦＡズーム枠等）を表示する。このようなライブビュー等の情報表示により、撮影者が画角合わせを行うための電子ビューファインダ（ＥＶＦ）機能を実現している。

絞りシャッタ駆動部１１０は、画像処理回路１０７での画像処理によって得られた輝度情報に基づいて露出制御値（絞り値及びシャッタ速度）を演算し、この演算結果に基づき絞り及びシャッタ１０５を駆動する。これによって、ＡＥ（自動露出）制御が行われる。防振レンズ駆動部１１１は、ジャイロセンサ等の角速度センサの情報に基づいてデジタルカメラ１００に加わるブレ量を演算し、ブレを打ち消すように防振レンズ１０４を駆動する。
フォーカスレンズ駆動部１１２はフォーカスレンズ１０３を駆動する。例えば、コントラストＡＦ（オートフォーカス）方式の制御では、画像処理回路１０７の画像処理によって得られた撮影光学系の焦点調節情報（コントラスト評価値）に基づき、被写体にピントが合うようにフォーカスレンズ１０３が駆動される。なお本発明の適用上、焦点調節制御の如何は問わないので、位相差ＡＦ方式や他の方式と組み合わせた方式が採用可能である。ズームレンズ駆動部１１３はズーム操作指示に従ってズームレンズ１０２を駆動する。操作部１１７には、撮影者がカメラにズーミングを指示するためのズーム操作部材としてのズームレバーまたはズームボタン等が設けられている。ズーム操作指示に用いるズーム操作スイッチの操作量及び操作方向に基づいてズーム駆動速度や駆動方向が演算され、演算結果に従ってズームレンズ１０２が光軸に沿って移動する。

撮影動作によって生成された画像データは、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１１５を介して記録部１１６に送られて記録される。画像データは、カメラに装着して使用するメモリーカード等の外部記録媒体や、デジタルカメラ１００に内蔵されている不揮発性のメモリ１１８、あるいは両方に記録される。
操作部１１７は前記ズーム操作スイッチの他、撮影開始を指示するレリーズスイッチ、ＦＡズーム機能の開始や終了を指示するＦＡズーム操作スイッチ等を含む。操作信号は後述のシステム制御部１１４に送られる。メモリ１１８は、プログラムデータや画像データの他に、デジタルカメラ１００の設定情報や、後述するＦＡズーム機能におけるズーム戻り位置等の情報を記憶する。なおズーム戻り位置とは、ＦＡズームの終了時に、開始時のズーム位置へと復帰させる際の戻り位置であり、その詳細については後述する。
システム制御部１１４はＣＰＵ（中央演算処理装置）等の演算装置を用いて構成され、ユーザ操作に応じて各部に制御命令を送ることでカメラ全体を制御する。システム制御部１１４は、メモリ１１８に記憶されている各種の制御プログラム、例えば撮像素子１０６の制御やＡＥ／ＡＦ制御、ズーム制御（ＦＡズーム処理を含む）等を行うためのプログラムを実行する。

次に、システム制御部１１４のうち、ＦＡズーム機能に関連する制御について説明する。なお図１にはシステム制御部１１４の内部処理を制御部１１９乃至１２２として機能ブロックで表している。
光学ズームによる画角変更時でも合焦状態を維持するためには、レンズ鏡筒１０１に示すリアフォーカスタイプの鏡筒の場合、ズームレンズ１０２の位置に応じてフォーカスレンズ１０３を適正なフォーカス位置へ移動させる必要がある。このような制御をコンピュータズーム（ＣＺ）制御という。図２は、ズームレンズの焦点距離と、ピントが合うフォーカスレンズ位置との関係を、被写体までの距離ごとに示すデータデーブルをグラフ化した図である。このテーブルはフォーカスカムテーブルと称する。横軸はズームレンズ位置に対応する焦点距離を示し、縦軸はフォーカス位置を示し、各グラフ線の横にはカメラから被写体までの距離（被写体距離）を示している。システム制御部１１４は、ＡＦ動作時にフォーカスレンズ駆動部１１２を制御してフォーカスレンズ１０３を所定の範囲で移動させることでスキャン動作を行う。この動作中に得られるコントラスト評価値等を用いて既知の方法により、合焦点であるフォーカスレンズ位置が検出される。その時のズームレンズ位置とフォーカスレンズ位置から、フォーカスカムテーブルを参照することで被写体距離が計測可能である。

デジタルカメラ１００は光学ズーム機能と電子ズーム機能を有する。ＣＺ制御部１１９とズームレンズ駆動部１１３は光学ズーム駆動を担当する。ＣＺ制御部１１９は、ズーム動作時にて所定の制御周期ごとにズームレンズ１０２の位置を検出し、その位置に応じたＡＦ動作により計測した被写体距離でのフォーカスカムテーブルに追従するようにフォーカスレンズ１０３を駆動させる。これによって、合焦状態を維持したまま光学ズーム動作を行うことが可能となる。
一方、電子ズーム制御部１２０及び画像メモリ１０８は電子ズーム駆動を担当する。電子ズーム制御部１２０は、画像メモリ１０８に転送された画像データから対象領域を切り出すことによって電子ズーム機能を実現する。また、撮像素子１０６に取り込む映像のフレームレート周期で切り出す範囲を徐々に大きくし、表示部１０９に表示させることで滑らかな電子ズーム表示が実現される。

次にＦＡズーム機能の概要と、ＦＡズーム枠制御部１２１及びＦＡズーム制御部１２２を説明する。従来、撮影者が望遠状態でフレーミングしてシャッタチャンスを待っている間に被写体が動いてフレームアウトした場合等では、撮影者は以下の操作が必要であった。
・ズーム操作スイッチの操作によりズームアウトを行って被写体を探索すること。
・再び所望の画角になるまでズーム操作を行って画角調整すること。
これに対して、ＦＡズーム機能を搭載したデジタルカメラ１００では、撮影前に画角合わせ等を行う状態（以下、撮影準備状態という）で被写体を見失ってしまった場合、撮影者はＦＡズーム操作スイッチを操作すればよい。このＦＡズーム操作スイッチは、ＦＡズーム機能のために割り当てられたスイッチであり、ズーム操作スイッチの操作部材とは別の部材の押下によって、ＦＡズーム機能の開始をカメラに指示する。ＦＡズーム制御部１２２は、ＦＡズーム操作スイッチから開始指示が出されたときの電子ズーム及び光学ズームの各ズーム位置をメモリ１１８に記憶する。さらにＦＡズーム制御部１２２は、後述する図４の処理手順に従って、ＣＺ制御部１１９または電子ズーム制御部１２０に対してズームアウトの指示を行い、撮影準備状態よりも画角がズームアウトされた状態（以下、被写体探索状態という）にする。

図３（Ａ）はズームアウト状態での画角を示し、図３（Ｂ）はズームイン状態での画角を示す。ＦＡズーム枠制御部１２１は、図３（Ａ）で示すように、記憶した撮影準備状態での画角を示す大きさを算出し、表示部１０９のＥＶＦの中心部に枠３００、つまりＦＡズーム枠を表示させる。ＦＡズーム枠３００の大きさは、ズームアウトした時点でのズーム倍率を元に計算される。例えば、撮影準備状態から電子ズーム倍率を２倍、光学ズーム倍率を３倍としてズームアウトして被写体探索状態となった場合には、被写体探索状態でＥＶＦに表示される画角に対して、（１／２）×（１／３）＝１／６倍の大きさのＦＡズーム枠が表示される。
ＦＡズーム操作スイッチの押下中はズームアウト状態が保持される。撮影者は被写体探索状態で所望の被写体を発見した場合、ＦＡズーム枠３００を目安としてＦＡズーム枠内に被写体が収まるようにフレーミングを行う。その後、撮影者がＦＡズーム操作スイッチを開放してＦＡズーム終了をカメラ指示すると、ＦＡズーム制御部１２２は、記憶しておいた撮影準備状態のズーム位置まで電子ズームまたは光学ズームによるズームイン動作を行う。こうして図３（Ｂ）で示すような最適なフレーミング状態が得られる。本処理によって、撮影者は簡単な操作で、フレームアウトした被写体を再度フレームインさせながら所望の画角で撮影することができる。

次に図４を用いて、ＦＡズーム機能の処理例について説明する。
Ｓ１００でＦＡズーム制御部１２２は、撮影準備状態で操作部１１７のＦＡズーム操作スイッチが押下されたか否かを判定する。ＦＡズーム操作スイッチの押下が検出されるとＦＡズーム処理が開始する。Ｓ１０１でＦＡズーム制御部１２２は、撮影準備状態での光学ズーム位置をＣＺ制御部１１９から取得し、電子ズーム位置を電子ズーム制御部１２０から取得する。さらにＦＡズーム制御部１２２は光学ズーム位置及び電子ズーム位置のデータをメモリ１１８に記憶する。なお、光学ズーム位置は、光学ズーム機能によって変更可能なズーム倍率に相当するズームレンズの位置を表し、電子ズーム位置は電子ズーム機能によって変更可能な画像拡大及び縮小の倍率に相当する制御位置を表す。

Ｓ１０２でＦＡズーム制御部１２２は、メモリ１１８に記憶しているズームアウト駆動量を取得する。ズームアウト駆動量は、撮影者が設定メニューでの操作によって変更可能である。この場合、操作部１１７と表示部１０９がズームアウト駆動量の設定手段を構成する。本例では、予め設定されたズームアウト駆動量に従って後述のズームアウト動作が行われるが、ＦＡズーム制御部１２２が該動作を段階的に制御する形態や、撮影者が停止操作を行うまでの間、ズームアウト動作を継続させる形態等がある。Ｓ１０３でＦＡズーム制御部１２２は、撮影準備状態でのズーム状態が電子ズーム状態であるか否かを判定する。一般的なズーム操作では、操作部１１７のズーム操作スイッチが押下されると、光学ズーム位置がワイド端からテレ端の間である場合には、ＣＺ制御部１１９の制御下で光学ズームを駆動させる。光学ズーム位置がテレ端であって、さらにテレ方向への操作指示がなされた場合には電子ズーム制御部１２０が電子ズームを駆動させることで超望遠撮影が可能となる。ズーム操作スイッチの操作によるズーム動作とＦＡズーム動作との整合性を取るために、ＦＡズーム動作においても、撮影準備状態でのズーム状態が電子ズーム状態の場合には電子ズームを先に駆動させる。つまり、メモリ１１８に記憶した時点のズーム位置が優先すべきズーム状態でのズーム領域内にあるか否かが判定され、本例では電子ズームが優先されるので、Ｓ１０３ではズーム位置が電子ズーム領域にあるか否かが判定される。ＦＡズーム開始時のズーム状態が電子ズーム状態であった場合には、Ｓ１０４に処理を進める。Ｓ１０４でＦＡズーム制御部１２２は後述するズームアウト位置の算出方法に従って、Ｓ１０１で取得した電子ズーム位置とＳ１０２で取得したズームアウト駆動量から電子ズームのズームアウト位置を算出し、電子ズーム制御部１２０に設定する。Ｓ１０５でＦＡズーム制御部１２２は、電子ズーム制御部１２０に対して、Ｓ１０４で設定した電子ズームのズームアウト位置まで変倍処理を行うように指示する。電子ズーム制御部１２０は電子ズームによるズームアウト動作を行う。

Ｓ１０３にて撮影準備状態でのズーム位置が光学ズーム領域にあると判定された場合や、Ｓ１０５にて電子ズームのズームアウト動作が行われた後、Ｓ１０６に進む。Ｓ１０６でＦＡズーム制御部１２２は、さらに光学ズームによるズームアウトが必要であるか否かを判断する。つまり、電子ズームだけでは、設定したズームアウト駆動量のズーム駆動に充分でない場合、残りのズームアウト駆動量を光学ズームで補う必要がある（駆動残量の算出については後述する）。光学ズームによるズームアウトが必要と判断された場合にはＳ１０７に進み、光学ズームによるズームアウトが不要な場合にはＳ１０９に進む。Ｓ１０７でＦＡズーム制御部１２２は、後述の算出方法に従って、光学ズーム位置とズームアウト駆動量から光学ズームのズームアウト位置を算出し、ＣＺ制御部１１９に設定する。Ｓ１０８でＦＡズーム制御部１２２は、ＣＺ制御部１１９に対して、Ｓ１０７で設定した光学ズームのズームアウト位置までズーム駆動するように指示する。ＣＺ制御部１１９はズームレンズ駆動部１１３を制御し、光学ズームのズームアウト動作を行う。そしてＳ１０９に進む。

Ｓ１０９でＦＡズーム制御部１２２は、ズームアウト倍率に応じたＦＡズーム枠の表示をＦＡズーム枠制御部１２１に指示し、被写体探索状態とする。Ｓ１１０でＦＡズーム制御部１２２は、被写体探索状態で操作部１１７のＦＡズーム操作スイッチが開放され、オフ状態になったか否かを判定する。ＦＡズーム制御部１２２は、ＦＡズーム操作スイッチがオフ状態になったことを検出するとＳ１１１以降のＦＡズーム終了動作を開始する。Ｓ１１１でＦＡズーム制御部１２２は、Ｓ１０１で記憶したズーム位置（ズーム戻り位置）のデータをメモリ１１８から読み込む。Ｓ１１２でＦＡズーム制御部１２２は、被写体探索状態でのズーム状態が光学ズーム状態であるか否かを判定する。光学ズーム状態の場合（Ｓ１１２のｙｅｓ）、光学ズームを優先してズームインを行うためにＳ１１３に処理を進め、電子ズーム状態の場合（Ｓ１１２のｎｏ）には電子ズームのみでズームインを行うためにＳ１１５に処理を進める。Ｓ１１３でＦＡズーム制御部１２２は、Ｓ１１１で読み込んだズーム戻り位置のうち、光学ズームによるズームイン位置をＣＺ制御部１１９に設定する。Ｓ１１４でＦＡズーム制御部１２２は、ＣＺ制御部１１９に対して、Ｓ１１３で設定した光学ズームによるズームイン位置までズームレンズ１０２を駆動するように指示する。ＣＺ制御部１１９はズームレンズ駆動部１１３を制御して、光学ズームでのズームイン動作を行う。

Ｓ１１２にて被写体探索状態でのズーム位置が電子ズーム領域内であると判定された場合や、Ｓ１１４での光学ズームでズームイン動作が行われた後、Ｓ１１５に進む。Ｓ１１５でＦＡズーム制御部１２２は、さらに電子ズームによるズームインが必要か否かを判断する。電子ズームによるズームインが必要な場合にはＳ１１６に進み、電子ズームによるズームインが不要な場合には撮影準備状態にして処理を終了する。Ｓ１１６でＦＡズーム制御部１２２は、Ｓ１１１で読み込んだズーム戻り位置のうち、電子ズームによるズームイン位置を電子ズーム制御部１２０に設定する。Ｓ１１７でＦＡズーム制御部１２２は、電子ズーム制御部１２０に対して、Ｓ１１６で設定した電子ズームによるズームイン位置まで変倍処理を行うように指示する。電子ズーム制御部１２０は電子ズームイン動作を行い、これによってズーム戻り位置へと復帰する。該動作が終了すると、撮影準備状態となって処理を終了する。

次に、図５を用いて、図４のＳ１０４及びＳ１０７で設定する電子ズーム及び光学ズームのズームアウト位置の算出方法について説明する。図５（Ａ）は、ズームアウト駆動量をズーム倍率に基づく連続量で設定するときのズームアウト動作例を示す図である。本例では、光学ズームの焦点距離が２４乃至８４０ｍｍの範囲で光学ズーム倍率を最大３５倍とし、電子ズーム倍率を最大４倍としており、ズームアウト駆動量はズーム倍率に換算して１／８倍とされている。なお、図中の「光学ワイド端」、「光学テレ端」は光学ズーム動作におけるワイド端（焦点距離２４ｍｍ）、テレ端（焦点距離８４０ｍｍ）をそれぞれ示し、光学ズーム領域の境界を表す。「電子ワイド端」、「電子テレ端」は電子ズーム動作におけるワイド端（焦点距離８４０ｍｍ相当）、テレ端（焦点距離３３６０ｍｍ相当）をそれぞれ示し、電子ズーム領域の境界を表す。光学テレ端位置と電子ワイド端位置が一致している。

パターン１は、撮影準備状態でのズーム位置が、光学テレ端位置で焦点距離８４０ｍｍのときのズームアウト位置を示している。撮影準備状態でのズーム状態は光学ズーム状態であるため、電子ズーム位置は電子ワイド端位置のままである。ズーム倍率１／８倍に対応するズームアウト駆動量で光学ズーム位置を変更した場合、８４０ｍｍ×（１／８倍）＝１０５ｍｍの焦点距離に対応する位置がズームアウト位置となる。
パターン２は、撮影準備状態でのズーム位置が、光学ミドル位置で焦点距離１９２ｍｍのときのズームアウト位置を示している。このときの光学ズームのズームアウト位置は、１９２ｍｍ×（１／８倍）＝２４ｍｍの焦点距離に対応する光学ワイド端位置がズームアウト位置となる。

パターン３は、撮影準備状態でのズーム位置が、光学ミドル位置で焦点距離７２ｍｍのときのズームアウト位置を示している。光学ズームのズームアウト位置の算出結果は、７２ｍｍ×（１／８倍）＝９ｍｍとなり、光学ワイド端位置よりも広角側の位置となる。この場合、光学ワイド端位置をズームアウト位置とする。
パターン４は、撮影準備状態でのズーム位置が、電子テレ端位置のときのズームアウト位置を示している。電子ズーム倍率は最大４倍であるため、電子ズームのズームアウト位置は電子ワイド端位置とし、残りの２倍分については光学ズームでのズームアウト動作が行われる。したがって、光学ズームによるズームアウト位置は８４０ｍｍ×（１／２倍）＝４２０ｍｍの焦点距離に対応する位置となる。

ズーム倍率に基づいてズームアウト駆動量を設定する場合、パターン３のようにズームアウト位置が光学ワイド端位置を越える場合を除いて、被写体探索状態でのＦＡズーム枠の大きさが一定になる。つまり、ズームアウトした画角が同じ倍率になるという利点が得られる。

図５（Ｂ）は、ズームアウト駆動量をズームステップ数に基づいて設定するときのズームアウト動作例を示す図である。ズームステップ数とは、段階的に決められたズーム位置にしか停止させないステップズーム機能における停止分割ズーム数のことであり、ズーム位置は離散量で表される。本例では、光学ズームのステップ数は光学Ｗ（ワイド）、光学Ｍ１乃至１１、光学Ｔ（テレ）の１３ステップとする。光学Ｗが光学Ｍ０に相当し、光学Ｔが光学Ｍ１２に相当する。また電子ズームのステップ数は電子Ｗ（ワイド）、電子Ｍ１及びＭ２、電子Ｔ（テレ）の４ステップとする。電子Ｗが電子Ｍ０に相当し、電子Ｔが電子Ｍ３に相当する。ズームアウト駆動量は６ステップとする。

パターン５は、撮影準備状態でのズーム位置が、光学テレ端位置（＝電子ワイド端位置）のときのズームアウト位置を示している。撮影準備状態でのズーム状態は光学ズーム状態であるため、電子ズームは電子ワイド端位置のままである。光学ズーム位置は光学Ｔ（＝Ｍ１２）であり、Ｍ１２−６（ステップ）＝Ｍ６の位置がズームアウト位置となる。
パターン６は、撮影準備状態でのズーム位置が、光学ミドル位置Ｍ６のときのズームアウト位置を示している。このときの光学ズームのズームアウト位置は、Ｍ６−６（ステップ）＝Ｍ０であり、光学ワイド端（光学Ｗ）位置がズームアウト位置となる。

パターン７は、撮影準備状態でのズーム位置が、光学ミドル位置Ｍ４のときのズームアウト位置を示している。光学ズームのズームアウト位置を算出すると、Ｍ４−６（ステップ）＝Ｍ（−２）となり、光学ワイド端位置よりも広角側の位置となる。この場合、光学ワイド端（光学Ｗ）位置をズームアウト位置とする。
パターン８は、撮影準備状態でのズーム位置が、電子テレ端位置（電子Ｔ）のときのズームアウト位置を示している。電子ズームステップ数は最大４ステップであるので、電子ズームのズームアウト位置は電子ワイド端位置とし、残りの２ステップ分については光学ズームでズームアウト動作が行われる。したがって、光学ズームのズームアウト位置は、Ｍ１２−２（ステップ）＝Ｍ１０となる。

このようにズームステップ数に基づいてズームアウト駆動量を設定する場合、基本的には減算のみでズームアウト位置を算出できるため、演算処理が容易になるという利点がある。
なお、図４のＳ１１３やＳ１１６で行われるズームイン位置の算出についても、光学ズームが優先されることを除いて上記と同様に行われるため、説明は省略する。

図６乃至８は、被写体探索状態、すなわち図４のＳ１１０にてＦＡズーム動作の終了が判定される前のズームアウト状態で、撮影者がズーム操作スイッチを操作したときの動作例を示したフローチャートである。

図６は、撮影者が被写体探索状態でズーム操作スイッチを操作した場合に、撮影準備状態でのズーム操作と同様にズーム駆動を行う処理例を示す。Ｓ２００でＦＡズーム制御部１２２は、操作部１１７のＦＡズーム操作スイッチがオフ状態になったか否かを判定し、該スイッチのオフ状態が判定されると被写体探索状態を終了する。ＦＡズーム操作スイッチがオン状態の場合、Ｓ２０１に進み、ＦＡズーム制御部１２２は被写体探索状態でズーム操作スイッチが操作されたか否かを判定する。ズーム操作スイッチが操作された場合にはＳ２０２に進み、該スイッチが操作されない場合にはＳ２００に戻る。Ｓ２０２でＦＡズーム制御部１２２は、現時点でのズーム状態が電子ズーム状態であるか、または光学ズーム状態であるかを判定する。電子ズーム状態の場合にはＳ２０３に進み、光学ズーム状態の場合にはＳ２０４に進む。

Ｓ２０３でＦＡズーム制御部１２２は電子ズーム制御部１２０に制御命令を送って電子ズーム動作を行う。またＳ２０４でＦＡズーム制御部１２２はＣＺ制御部１１９に制御命令を送って光学ズーム動作を行う。いずれの場合も、ズーム操作スイッチの操作方向、つまりズームイン方向またはズームアウト方向に応じてテレ方向（望遠方向）またはワイド方向（広角方向）への変倍動作が行われる。Ｓ２０３またはＳ２０４の後、Ｓ２０５に進み、ズーム操作によってテレ方向にズーム動作が行われた場合に、ＦＡズーム制御部１２２は、ズーム位置が、ＦＡズーム動作の終了時にズームインさせるズーム戻り位置まで到達したか否かを判定する。ズーム位置がズーム戻り位置に到達した場合、強制的にズーム操作を終了してＳ２００に戻る。ズーム位置がズーム戻り位置に到達しない場合にはＳ２０６に進む。Ｓ２０６でＦＡズーム制御部１２２は、ズーム操作スイッチの押下状態によってズーム操作が終了したか否かを判定する。ズーム操作の終了と判定された場合にはＳ２００に戻る。またズーム操作が継続していると判定された場合にはＳ２０２に戻り、ズーム動作が継続する。
図６に示す処理によれば、被写体探索状態の画角となったにも関わらず被写体がフレームインしなかった場合に、撮影者はズーム操作を行って、即座に画角を広げて被写体を探索し直し、あるいは被写体探索状態のまま画角の範囲を狭めるのに有効である。

図７は、撮影者が被写体探索状態でズーム操作スイッチを操作した場合に、ズーム戻り位置を変更する処理例を示す。図６との相違点は、Ｓ２０１に続くＳ３０２及びＳ３０３の処理である。よって図６と同じステップ番号を付した処理については説明を省略し、以下に相違点を説明する。
Ｓ２０１でズーム操作が行われた場合、Ｓ３０２に進み、ＦＡズーム制御部１２２は、ズーム操作スイッチの操作方向に従って、図４のＳ１０１でメモリ１１８に記憶したズーム戻り位置のデータを更新する。撮影者によるズーム操作スイッチの操作方向がテレ方向である間はズーム戻り位置のデータがテレ方向に沿って更新され、操作方向がワイド方向である間はズーム戻り位置のデータがワイド方向に沿って更新される。次のＳ３０３でＦＡズーム制御部１２２は、ＦＡズーム枠制御部１２１に対してＦＡズーム枠の更新を指示する。ＦＡズーム枠制御部１２１は、Ｓ３０２で更新したズーム戻り位置に応じてＦＡズーム枠の大きさを再計算し、ＦＡズーム枠のＥＶＦ表示を更新する。そしてＳ２０５に進む。
図７に示す処理によれば、撮影準備状態で撮影者がフレーミングを行った時点から被写体の大きさが変わった場合に、被写体探索状態のままズームインする画角を調整したいといった要請に応えることができる。

図８は、撮影者が被写体探索状態でズーム操作スイッチを操作した場合、図６及び図７で説明した動作を選択的に行えるようにした例を示す。図６との相違点は、Ｓ２０１に続くＳ４０２乃至４０４の処理である。よって図６と同じステップ番号を付した処理については説明を省略し、以下に相違点を説明する。
Ｓ４０２でＦＡズーム制御部１２２は、被写体探索状態でのズーム操作モードを判別する。ズーム駆動モードの場合にはＳ４０３へ進んで図６のＳ２０２乃至２０５の処理が実行され、ズーム戻り位置変更モードの場合にはＳ４０４へ進んで図７のＳ３０２及びＳ３０４、Ｓ２０５の処理が実行される。モード設定については、操作者が設定メニューを用いてモードを設定する方法や、操作部１１７に割り当てた操作部材を用いてモードを設定する方法等が挙げられる。Ｓ４０３やＳ４０４の後、Ｓ２０６に進む。
図８に示す処理によれば、被写体探索状態にて撮影者がズーム駆動モードとズーム戻り位置変更モードを選択できるので、利便性が高まる。

次に、デジタルカメラ１００を三脚に固定してＦＡズーム処理を実行した場合にズーム駆動速度及びズーム駆動量を変更する処理について説明する。図１に示す三脚検出部１２３は、デジタルカメラ１００が不図示の三脚に固定されているか否かを検出し、検出結果をＦＡズーム制御部１２２に送る。例えば手ブレ検出等に用いる振動検出装置で検出した振動レベルが閾値以下である状態が基準時間以上に亘って継続した場合にカメラが三脚に固定されていると判定する方法が挙げられる。この他、検出スイッチをカメラに設けて三脚との接触等を検出する方法でもよい。

図９は、ズーム駆動速度及びズーム駆動量の変更処理例を示すフローチャートである。なお、図４と相違するステップはＳ１０２とＳ１０３との間にあるＳ５０３乃至５０５の処理と、Ｓ１１１とＳ１１２との間にあるＳ５１５及び５１６の処理である。よって、以下では相違点を説明する。
撮影者がデジタルカメラ１００を手に持った状態でＦＡズーム処理を行う場合、手振れが原因で意図した構図に戻らないことが起こり得る。また、ズームアウトやズームインの際に急激な画角変更が行われた場合、手振れのタイミングによっては撮影者が被写体を再度見失う可能性がある。このため、ＦＡズーム機能であってもズームイン時は連続性を持たせたズーム速度制御が必要である。但し、カメラを三脚に固定した状態でＦＡズーム処理を行う場合には、超望遠状態での手振れやパンニング等による被写体のフレームアウト及び画角の変化が極力抑えられる。このため、ズームアウト時やズームイン時のズーム駆動速度を最大値に上げることや、ズームアウト駆動量を変更することが可能である。

Ｓ１０２に続くＳ５０３で三脚検出部１２３はデジタルカメラ１００が三脚に固定されているか否かを検出する。ＦＡズーム動作の開始時にカメラが三脚に固定されている場合、Ｓ５０４に進み、カメラが三脚に固定されていない場合にはＳ１０３に進む。
Ｓ５０４でＦＡズーム制御部１２２は、Ｓ１０２で取得したズームアウト駆動量を、三脚固定時のズームアウト駆動量に変更する。このズームアウト駆動量については、三脚を使用しないで撮影する場合よりも大きな値に設定される。これは予め設定された値でもよいが、撮影者が設定メニューでの操作によって所定の範囲内で変更可能な形態でもよい。Ｓ５０５でＦＡズーム制御部１２２は、ズームアウト動作を行う際のズームアウト速度（ズームアウト時のズーム駆動速度）を三脚固定時のズームアウト速度に変更する。三脚固定時のズームアウト速度は基本的にズーム駆動制御にて許容される最大速度に設定されるが、撮影者が設定メニューでの操作によって所定の範囲内でズームアウト速度を変更可能な形態でもよい。三脚固定時のズームアウト速度は、カメラを三脚に固定していない時に設定される速度よりも大きな値である。

Ｓ１１１に続くＳ５１５で三脚検出部１２３は、デジタルカメラ１００が三脚に固定されているか否かを検出する。ＦＡズーム動作の終了時にカメラが三脚に固定されていることが検出された場合、Ｓ５１６に処理を進める。カメラが三脚に固定されていないことが検出された場合にはＳ１１２に進む。Ｓ５１６でＦＡズーム制御部１２２は、ズームイン動作を行う際のズームイン速度（ズームイン時のズーム駆動速度）を三脚固定時のズームイン速度に変更する。三脚固定時のズームイン速度は基本的にズーム駆動制御にて許容される最大速度に設定されるが、撮影者が設定メニューでの操作により所定の範囲内でズームイン速度を変更可能な形態でもよい。三脚固定時のズームイン速度は、カメラを三脚に固定していない時に設定される速度よりも大きな値である。

図９に示す処理によれば、三脚使用時のＦＡズーム動作においてズームアウト速度やズームイン速度を最大値に設定することで動作が迅速に行われるので、カメラの使い勝手が向上する。また、三脚を使わない場合に比べて、ズームアウト駆動量を大きな値に変更することにより、撮影者がより広い範囲で被写体を探索する場合に有効である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、上記実施形態では、図４のズームアウト動作で電子ズームを優先したが、光学ズームを優先する形態でもよい。この場合、メモリ１１８に記憶した時点のズーム位置が光学ズーム領域内にあるか否かが判定される。そして光学ズーム領域にてズームアウト駆動量に従って算出したズーム位置が、当該ズーム領域を超えて電子ズーム領域にまで及ぶときには、算出した残り分のズームアウト駆動量に従ってズーム位置への変更が行われる。また上記実施形態では、操作指示手段として、ＦＡズーム操作スイッチが押下されている間、被写体探索状態を維持し、該スイッチの開放によりＦＡズーム動作の終了をカメラに指示する例を示した。これに限らず、ＦＡズーム操作スイッチの押下後に該スイッチの開放によってＦＡズームを開始させ、該スイッチを再度押下して開放することでＦＡズーム動作を終了させる操作指示手段を用いてもよい。また、ＦＡズーム操作スイッチとズーム操作スイッチを組み合わせて開始や終了の指示を行う等、複数のボタンを組み合わせた操作指示手段を用いてもよい。

１００デジタルカメラ
１０２ズームレンズ
１０９表示部
１１４システム制御部
１１６記録部
１１７操作部
１１８メモリ
１１９ＣＺ制御部
１２０電子ズーム制御部
１２１ＦＡズーム枠制御部
１２２ＦＡズーム制御部
１２３三脚検出部

Claims

画像のズーム倍率を変更する操作を受け付ける第１の操作手段と、
前記第１の操作手段を介した操作に応じて、前記画像のズーム倍率を制御する制御手段とを有するズーム制御装置であって、
前記制御手段は、ズームレンズの駆動により焦点距離を変更することによって前記画像のズーム倍率を変更する光学ズームと、画像処理によって前記画像のズーム倍率を変更する電子ズームを行うことが可能で、
前記第１の操作手段を介して第１の操作が行われた場合、前記制御手段は、現在のズーム倍率を第１のズーム倍率として当該第１のズーム倍率に関する情報を記憶するとともに、より広角側の第２のズーム倍率に相当する位置へ前記ズームレンズを駆動し、さらに前記第１の操作手段を介して前記第１の操作と異なる第２の操作が行われた場合、前記制御手段は、記憶されている前記第１のズーム倍率に関する情報に基づいて、前記第１のズーム倍率に相当する位置へ前記ズームレンズを駆動し、
前記第２のズーム倍率に相当する位置は、前記第１の操作が行われたときのズーム倍率に相当する位置に対して相対的に所定の倍率変化分だけ広角側に設定され、当該第１の操作が行われたときのズーム倍率に相当する位置に応じて異なり、
電子ズーム領域において前記第１の操作が行われた場合、当該第１の操作が行われたときのズーム倍率に相当する位置を、光学ズーム領域における焦点距離に換算したときの位置として、前記第２のズーム倍率に相当する位置が求められることを特徴とするズーム制御装置。
前記制御手段は、前記画像を表示する表示手段を制御し、
前記第１の操作手段を介して前記第１の操作が行われた場合、前記制御手段は、前記第２のズーム倍率に相当する位置へ前記ズームレンズを駆動した状態で、前記画像に重畳して前記第１のズーム倍率に対応する画角を示す表示を前記表示手段が行うよう制御することを特徴とする請求項１に記載のズーム制御装置。
前記第１のズーム倍率に関する情報は、前記第１のズーム倍率に相当する焦点距離または前記ズームレンズの位置を示す情報であることを特徴とする請求項１または２に記載のズーム制御装置。
前記光学ズームの望遠端からさらに望遠側へズーム倍率を変更する場合、前記制御手段は前記電子ズームにより前記画像のズーム倍率を変更し、
前記制御手段は、前記第１のズーム倍率から前記第２のズーム倍率へズーム倍率を変更する際に、前記光学ズームを優先してズーム倍率の変更を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のズーム制御装置。
望遠方向または広角方向を指示する操作を受け付ける第２の操作手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記第１の操作手段を介して前記第２の操作が行われる前に前記第２の操作手段を介した操作が行われた場合、当該第２の操作手段を介した操作に応じた方向へ前記ズームレンズを駆動することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のズーム制御装置。
望遠方向または広角方向を指示する操作を受け付ける第２の操作手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記第１の操作手段を介して前記第２の操作が行われる前に前記第２の操作手段を介した操作が行われた場合、当該第２の操作手段を介した操作に応じた方向へ前記第１のズーム倍率が変更されるように、記憶されている前記第１のズーム倍率に関する情報を変更することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のズーム制御装置。
請求項１から６のいずれか１項に記載のズーム制御装置と、
撮影光学系を通過した光を光電変換して前記画像を生成する撮像手段とを有することを特徴とする撮像装置。
前記撮像装置が三脚に固定されているか否かを検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段によって前記撮像装置が三脚に固定されていることが検出された場合、前記第１のズーム倍率に相当する位置から前記第２のズーム倍率に相当する位置への前記ズームレンズの駆動量を、前記撮像装置が三脚に固定されていない場合の当該駆動量よりも大きい値に変更することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
前記撮像装置が三脚に固定されているか否かを検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段によって前記撮像装置が三脚に固定されていることが検出された場合、前記第１の操作手段を介して前記第１の操作または前記第２の操作が行われた際の前記ズームレンズの駆動速度を、前記撮像装置が三脚に固定されていない場合の当該駆動速度よりも大きい値に変更することを特徴とする請求項７または８に記載の撮像装置。
画像のズーム倍率を変更する操作を受け付ける第１の操作手段を有し、ズームレンズの駆動により焦点距離を変更することによって前記画像のズーム倍率を変更する光学ズームと、画像処理によって前記画像のズーム倍率を変更する電子ズームを行うことが可能なズーム制御装置の制御方法であって、
前記第１の操作手段を介して第１の操作が行われた場合、現在のズーム倍率を第１のズーム倍率として当該第１のズーム倍率に関する情報を記憶するとともに、より広角側の第２のズーム倍率に相当する位置へ、焦点距離を調節するためのズームレンズを駆動するステップと、
さらに前記第１の操作手段を介して前記第１の操作と異なる第２の操作が行われた場合、記憶されている前記第１のズーム倍率に関する情報に基づいて、前記第１のズーム倍率に相当する位置へ前記ズームレンズを駆動するステップとを有し、
前記第２のズーム倍率に相当する位置は、前記第１の操作が行われたときのズーム倍率に相当する位置に対して相対的に所定の倍率変化分だけ広角側に設定され、当該第１の操作が行われたときのズーム倍率に相当する位置に応じて異なり、
電子ズーム領域において前記第１の操作が行われた場合、当該第１の操作が行われたときのズーム倍率に相当する位置を、光学ズーム領域における焦点距離に換算したときの位置として、前記第２のズーム倍率に相当する位置が求められることを特徴とするズーム制御装置の制御方法。