(57)【要約】【課題】迅速なズーム動作を行うことができる撮像装置を提供する。【解決手段】レンズ部２０の光学系２１は、ズーム機能を有する。光学系２１を構成する各レンズ群は、広角端と望遠端との間の変倍において少なくとも１つのレンズが往復変位をする。すなわち、例えば最も被写体側に設けられたレンズ群が、広角端から望遠端まで徐々に変化するとき、初めは撮像素子側に移動し、その後被写体側に移動する。このような光学系２１の動作を制御するレンズ制御部１１ｄは、光学系２１の焦点距離が所定の値に素早く設定されることが望まれているとき、移動途中の光学系２１の光学特性を無視して、各レンズ群を目標位置まで直線的に移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
広角端と望遠端との間で段階的に変倍する場合に少なくとも１つのレンズが往復変位するズーム光学系を有するレンズユニットと、
前記レンズユニットにズーム動作を行わせる際に、前記少なくとも１つの往復変位するレンズを一方向に移動させて当該レンズを目標とする位置に移動させる一方向移動動作を前記レンズユニットに行わせるレンズ制御部と、
を具備する撮像装置。
【請求項２】
前記レンズ制御部は、前記一方向移動動作において、前記レンズユニットに含まれる全てのレンズを一方向に移動させることで、各々の前記レンズを目標とする位置に移動させる、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
被写体像を取得するように構成された撮像部と、
望遠側へのズーム操作がされたとき、前記撮像部で取得された前記被写体像のうち一部を前記ズーム操作に応じた拡大率で電子ズームによって拡大して拡大画像を作成する電子ズーム部と、
所定の入力があったとき、前記電子ズーム部には前記電子ズームによる前記拡大を解除させ、前記レンズ制御部には前記拡大率に相当するズームアップを前記一方向移動動作によって前記レンズユニットに行わせる、ズーム制御部と、
を具備する請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
被写体像を取得するように構成された撮像部と、
前記撮像部で取得された前記被写体像のうち一部を電子ズームによって拡大して拡大画像を作成する電子ズーム部と、
望遠側へのズーム操作がされたとき、前記電子ズームによって前記ズーム操作に応じた拡大率で拡大する記録領域と、前記撮像部で取得された領域のうち前記記録領域以外の領域である非記録領域とを含み、前記記録領域と前記非記録領域との区別が明示された確認画像を作成する確認画像生成部と、
前記確認画像を表示するように構成された表示部と、
所定の入力があったとき、前記電子ズーム部には前記電子ズームを行わせず、前記レンズ制御部には前記拡大率に相当するズームアップを前記一方向移動動作によって前記レンズユニットに行わせる、ズーム制御部と、
を具備する請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記レンズユニットにおいて、前記少なくとも１つの往復変位するレンズは、最も物体側のレンズ群に含まれる、請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの往復変位するレンズの移動には、ボイスコイル型リニアモータが用いられている、請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記レンズ制御部は、所定の入力があったとき、前記一方向移動動作によって前記レンズユニットを望遠端に設定する、請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記確認画像は、前記記録領域と、前記記録領域の周囲に設けられて圧縮表示された前記非記録領域とを含む、請求項４に記載の撮像装置。
【請求項９】
被写体像を取得するように構成された撮像部と、
前記撮像部で取得された前記被写体像のうち一部を電子ズームによって拡大して拡大画像を作成する電子ズーム部と、
前記電子ズーム部に前記一方向移動動作開始前に取得された前記被写体像を時間経過に応じて徐々に電子ズームした遷移画像を作成させる遷移画像作成部と、
前記一方向移動動作をしている間、前記遷移画像を表示するように構成された表示部と、
をさらに具備する請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項１０】
被写体像を取得するように構成された撮像部と、
前記被写体像を表示するように構成された表示部と、
前記一方向移動動作をしている間、前記被写体像の画質を評価し、前記画質が良好であると評価されたとき、前記表示部の表示を前記画質が良好であると評価された前記被写体像に更新し、前記画質が不良であると評価されたとき、前記表示部の表示を更新しない、画質評価部と、
をさらに具備する請求項１又は２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、撮像装置を用いた撮像において、フレーミング時に画角や被写体の状況を確認することが必要である。撮像装置がズーム機能を有する光学系を備えている場合、画角などの確認のため、ズーム動作を素早く行えることが求められる。例えば特許文献１には、ズーム位置を１刻みずつ変化させる第１ズームスイッチとズーム位置を複数刻みずつ変化させる第２ズームスイッチとを備えた撮像装置に係る技術が開示されている。この技術によれば、ユーザは、素早くズーミングを行いたいときには第２ズームスイッチを操作することで、第１ズームスイッチを操作する場合よりも速く撮像装置にズーム動作を行わせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４２７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に係る技術では、ユーザが素早くズーム操作を行うための操作手段について検討されている。しかしながら、素早くズーム動作を行うための構成については検討されていない。
【０００５】
本発明は、迅速なズーム動作を行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を果たすため、本発明の一態様によれば、撮像装置は、広角端と望遠端との間で段階的に変倍する場合に少なくとも１つのレンズが往復変位するズーム光学系を有するレンズユニットと、前記レンズユニットにズーム動作を行わせる際に、前記少なくとも１つの往復変位するレンズを一方向に移動させて当該レンズを目標とする位置に移動させる一方向移動動作を前記レンズユニットに行わせるレンズ制御部と、を具備する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、迅速なズーム動作を行うことができる撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】各実施形態に係るデジタルカメラの構成例の概略を示すブロック図。
【図２】各実施形態に係るレンズ部の構成例の概略を示す図。
【図３】各実施形態に係るレンズ部の構成例の概略を示す図。
【図４】各実施形態に係るレンズ部の第１の駆動機構部の構成例の概略を示す図。
【図５】各実施形態に係る第１の駆動機構部の永久磁石及び可動コイルの構成例の概略を示す図。
【図６】各実施形態に係るレンズ部の構成例の概略を示す図。
【図７】各実施形態に係るレンズ部の第２及び第３の駆動機構部の構成例の概略を示す図。
【図８】第１の実施形態に係る撮影モード処理の一例を示すフローチャート。
【図９】第１の実施形態に係るデジタルカメラが使われる場面を説明するための図。
【図１０】第１の実施形態に係るアシストモード処理の一例を示すフローチャート。
【図１１】第１の実施形態に係るアシスト表示の一例を説明するための図。
【図１２】第１の実施形態に係るアシスト表示の一例を説明するための図。
【図１３】第１の実施形態におけるズーム操作量と焦点距離との関係の一例を示す図。
【図１４】第１の実施形態におけるズーム操作量と焦点距離との関係の一例を示す図。
【図１５】第１の実施形態に係るノンリニア制御による光学系のズーム動作について説明するための図。
【図１６】第１の実施形態に係るリニア制御による光学系のズーム動作について説明するための図。
【図１７】第１の実施形態に係るノンリニア制御による光学系のズーム動作について説明するための図。
【図１８】第１の実施形態に係るリニア制御による光学系のズーム動作について説明するための図。
【図１９】第１の実施形態に係る急速ズーム調整処理の一例を示すフローチャート。
【図２０】第１の実施形態の変形例におけるズーム操作量と焦点距離との関係の一例を示す図。
【図２１】第２の実施形態に係る撮影モード処理の一例を示すフローチャート。
【図２２】第２の実施形態に係る急速テレ端ズーム処理の一例を示すフローチャート。
【図２３】第２の実施形態の第１の変形例に係る急速テレ端ズーム処理の一例を示すフローチャート。
【図２４】第２の実施形態の第１の変形例に係る急速テレ端ズーム処理において表示される画像の概略を説明するための模式図。
【図２５】第２の実施形態の第２の変形例に係る急速テレ端ズーム処理の一例を示すフローチャート。
【図２６】第２の実施形態の第２の変形例を説明するためのズーム量とコントラスト値との関係の一例を示す図。
【図２７】第２の実施形態の第２の変形例に係る急速テレ端ズーム処理において表示される画像の概略を説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラ１の構成例の概略を図１に示す。この図に示されるように、デジタルカメラ１は、例えばレンズ交換式のカメラであり、カメラ本体１０とレンズ部２０とを有する。デジタルカメラ１は、レンズ交換式のカメラに限らず、固定レンズ式のカメラでもよい。
【００１０】
レンズ部２０は、ズーム機能を有する光学系２１を備える。また、レンズ部２０は、レンズ制御部２２と、操作部２３と、駆動部２４と、状態判定部２５と、特性記録部２６と、本体通信部２７とを備える。本体通信部２７は、カメラ本体１０と通信するためのインターフェースである。操作部２３は、例えばレンズに設けられたリングやスイッチであり、ユーザにより操作され、ユーザからの入力を取得する。レンズ制御部２２は、本体通信部２７を介してカメラ本体１０から入力された制御信号や、操作部２３をから入力されたユーザからの指示に基づいて、光学系２１の動作を制御する。駆動部２４は、レンズ制御部２２の制御下で、光学系２１を駆動する。状態判定部２５は、光学系２１の状態に係る情報を取得し、その情報をレンズ制御部２２に出力する。特性記録部２６は、例えば光学系２１に係る情報といったレンズ部２０の特性に係る情報を記録しており、これらの情報は、必要に応じてレンズ制御部２２によって読み出される。
【００１１】
カメラ本体１０は、信号処理制御部１１と、時計１１ｊと、撮像部１２と、方位判定部１３と、加速度センサ１４と、ＧＰＳ部１５と、操作部１６と、記録部１７と、表示部１８と、タッチパネル１８ｂと、レンズ通信部１９ａと、通信部１９ｂとを備える。信号処理制御部１１は、後述するとおり、デジタルカメラ１の各部を制御し、また、取得した画像信号に基づいて、画像処理等を行う。時計１１ｊは、撮影した画像に撮影日時を記録する等のために必要な日時を出力する。
【００１２】
撮像部１２は、撮像素子などを含み、光学系２１によって結像された被写体像を電気信号に変換し、画像信号を作成する。撮像部１２は、作成した画像信号を信号処理制御部１１に出力する。
【００１３】
操作部１６は、レリーズボタン、各種ダイヤル、各種ボタン等であり、入力されたユーザの指示を取得する。記録部１７は、カメラ本体１０に対して着脱可能な一般的な記録媒体であり、例えば撮像された画像が記録される。
【００１４】
表示部１８は、液晶ディスプレイ等の表示デバイスを含む。表示部１８は、撮像部１２で取得されて画像処理されたライブビュー画像や撮像画像等の各種画像や、デジタルカメラ１に係る情報を表示する。タッチパネル１８ｂは、表示部１８上に設けられている。タッチパネル１８ｂは、表示部１８の表示等に対応するユーザによってタッチされた位置を取得し、信号処理制御部１１に出力する。
【００１５】
レンズ通信部１９ａは、レンズ部２０の本体通信部２７と接続する。このように、カメラ本体１０とレンズ部２０との間の通信は本体通信部２７とレンズ通信部１９ａとを介して行われる。通信部１９ｂは、カメラ本体１０の外部との通信を行う。通信部１９ｂを介して、カメラ本体１０は、例えばフラッシュ等のアクセサリや、インターネット等と接続できる。
【００１６】
方位判定部１３は、例えば地磁気に基づいて、カメラ本体１０が向いている方位を取得し、信号処理制御部１１に出力する。加速度センサ１４は、例えば重力加速度に基づいて、カメラ本体１０の仰角を取得し、信号処理制御部１１に出力する。ＧＰＳ部１５は、ＧＰＳを利用して、カメラ本体１０の位置を取得し、信号処理制御部１１に出力する。方位判定部１３、加速度センサ１４、及びＧＰＳ部１５によって、カメラ本体１０の位置及び姿勢が特定される。
【００１７】
信号処理制御部１１は、信号処理部１１ａと、画像処理部１１ｂと、表示制御部１１ｃと、レンズ制御部１１ｄと、電子ズーム部１１ｅと、ズーム制御部１１ｆと、確認画像生成部１１ｇと、遷移画像作成部１１ｈと、画質評価部１１ｉとを含む。信号処理部１１ａは、デジタルカメラ１の各部への制御信号や取得した各種情報等を処理する演算を行う。画像処理部１１ｂは、撮像部１２から取得した画像信号に基づいて、各種画像処理を行う。表示制御部１１ｃは、表示部１８への表示を制御する。
【００１８】
レンズ制御部１１ｄは、レンズ部２０の動作を制御する。レンズ制御部１１ｄは、例えば、光学系２１のズーミング、合焦、絞り調整等の動作に関する指令をレンズ制御部２２に出力する。レンズ制御部１１ｄは、例えば、後に詳述するように、ズーム光学系のノンリニア制御や、リニア制御等を行う。ここで、ノンリニア制御とは、ズーム光学系の動作において、変倍時に常に最適な光学特性が得られるように、複数のレンズの位置の組み合わせが適切となるように各レンズを移動させる一般的なズーム制御である。一方、リニア制御とは、ズーム光学系の動作において、目標とする焦点距離にできるだけ早く設定されるように、変倍途中の光学特性を無視して、複数のレンズの各々を目標位置に直線的に移動させるズーム制御である。電子ズーム部１１ｅは、撮像部１２で取得された画像の一部を拡大する電子ズームに係る演算処理を行う。
【００１９】
ズーム制御部１１ｆは、光学ズームと電子ズームとの組み合わせに係る制御を行う。例えば後に詳述するように、アシストモード処理においては、ユーザのズーム操作に応じて、電子ズームを行うべきか光学ズームを行うべきかを判定する。すなわち、ズーム制御部１１ｆは、電子ズームと光学ズームとの合計である加算焦点距離が所定の値未満であるとき電子ズームが用いられ、加算焦点距離が所定の値以上であるとき光学ズームが用いられるように、レンズ制御部１１ｄ及び電子ズーム部１１ｅに指令を出力する。また、急速ズーム調整処理においては、ズーム制御部１１ｆは、電子ズームを解除する動作と、ズーム光学系をリニア制御によってズームアップさせる動作とのタイミングについて、レンズ制御部１１ｄ及び電子ズーム部１１ｅに指令を出力する。
【００２０】
確認画像生成部１１ｇは、後に詳述するように、撮像部１２で取得された画像のうち、電子ズームを用いて拡大した状態で画像を記録する記録領域と、記録領域以外の非記録領域とを示すことで、記録される画像と記録領域外の被写体の様子とが確認されやすい確認画像を生成する。この確認画像は、表示制御部１１ｃによって、表示部１８に表示される。
【００２１】
遷移画像作成部１１ｈは、後述の第２の実施形態の説明で詳述するように、ズーム光学系のリニア制御の最中に表示部１８に表示させる遷移画像を作成する。画質評価部１１ｉは、後述の第２の実施形態の説明で詳述するように、ズーム光学系のリニア制御の最中に表示部１８に表示させる画像を選択するために、撮像部１２で取得された画像の画質を評価する。
【００２２】
レンズ部２０の光学系２１と駆動部２４とを含む機構について図２乃至図７を参照してさらに説明する。図２は、レンズ部２０の断面の概略を示す。レンズ部２０は、レンズ鏡筒の一部となる円筒形をしているレンズ鏡枠用の第１の固定部材１１１及び第２の固定部材１１２と、第１の固定部材１１１の撮像素子側に設けられた中央に穴が開いた円盤形状の撮像素子側壁部材１１３と、第２の固定部材１１２の被写体側に設けられた中央に穴が開いた円盤形状の蓋部材１１４とを有する。第１の固定部材１１１と第２の固定部材１１２とは、嵌合結合されている。第１の固定部材１１１と撮像素子側壁部材１１３とは、ビス止め固定されている。第２の固定部材１１２と蓋部材１１４とは、小ねじで固定されている。
【００２３】
第１の固定部材１１１及び第２の固定部材１１２の内側には、正の屈折力を有する第１のレンズ群１２１と、負の屈折力を有する第２のレンズ群１２２と、正の屈折力を有する第３のレンズ群１２３とが設けられている。第１のレンズ群１２１は、円筒形状をした第１のレンズ枠１２６に固定されている。第２のレンズ群１２２は、円筒形状をした第２のレンズ枠１２７に固定されている。第３のレンズ群１２３は、円筒形状をした第３のレンズ枠１２８に固定されている。なお、図においては、第１のレンズ群１２１と、第２のレンズ群１２２と、第３のレンズ群１２３とは、１枚のレンズとして図示されているが、複数のレンズを含んでもよい。
【００２４】
撮像素子側壁部材１１３には、支持板１３１が設けられている。センサユニットのベース部材１３４には、撮像素子１３２及びカバーガラス１３３が固定されている。このベース部材１３４が支持板１３１に固定されることで、撮像素子１３２等が第１の固定部材１１１に対して位置決めされる。なお、図２には、撮像素子１３２が含まれるコンパクトカメラ用のレンズ鏡筒が示されているが、交換式レンズの場合、支持板１３１がレンズ鏡側マウントに置き換えられる。
【００２５】
第１の固定部材１１１の内側の所定の位置には、円筒形状をした中間固定支持部材１５２と、固定絞り部材１５６とが設けられている。固定絞り部材１５６は、第２のレンズ群１２２と第３のレンズ群１２３との間に配置された固定絞りを構成する。
【００２６】
第１のレンズ群１２１は、コイルが可動するタイプのボイスコイル型リニアモータによってレンズ鏡筒内で光軸方向へ移動させられる。第２のレンズ群１２２及び第３のレンズ群１２３は、それぞれ電磁駆動モータ（ステッピングモータ）によってレンズ鏡筒内で光軸方向へ移動させられる。まず、第１のレンズ群１２１の周辺の構造について図２、図３及び図４を参照して説明する。図３は、レンズ部２０を被写体側から見たときの概略を表す平面図である。図４は、第１のレンズ枠１２６及び固定絞り部材１５６の周辺の側面図である。
【００２７】
第１の固定部材１１１の円周上には、磁性体の外ヨーク１４１が３箇所に設けられている。なお、第１の固定部材１１１と第２の固定部材１１２との嵌合結合は、この外ヨーク１４１を避けるように形成されている。各外ヨーク１４１が配置されている部分には、厚さ方向にＮ極とＳ極とが接合された異極対向型の永久磁石１４２が設けられている。永久磁石１４２は、例えばアウトサート成形により固定されている。永久磁石１４２が接合された外ヨーク１４１は、第１の固定部材１１１の外側から固定可能となっている。永久磁石１４２に対向する磁性体の内ヨーク１４３は、固定絞り部材１５６に設けられた内ヨーク取り付け台１５８を介して固定されている。
【００２８】
第１のレンズ群１２１を固定する第１のレンズ枠１２６は、２本の第１のガイド軸１５１によって、光軸方向のみに進退移動するように回転規制されている。この第１のガイド軸１５１は、第１の固定部材１１１に設けられた円筒形状をした中間固定支持部材１５２と蓋部材１１４とによって支持されている。蓋部材１１４の撮像素子側壁面と、第２のレンズ枠１２７の被写体側壁面には、例えばゴム材で形成されたストッパ１５３が例えば３箇所に設けられている。ストッパ１５３の形状は、例えば円筒形状、球形、矩形、台形等、種々の形状を取り得る。これらストッパ１５３により、第１のレンズ枠１２６は、光軸方向の移動範囲が規制されている。
【００２９】
第１のレンズ枠１２６には、例えばアウトサート成形により、複数の可動コイル１４４が固定されている。可動コイル１４４は、小判型形状に巻回したコイルである。可動コイル１４４は、永久磁石１４２と内ヨーク１４３との間に、永久磁石１４２及び内ヨーク１４３と非接触に支持されている。永久磁石１４２と可動コイル１４４との位置関係の概略を図５に示す。可動コイル１４４の円周方向の幅は、内ヨーク１４３及び永久磁石１４２の幅よりも大きい。
【００３０】
図２に示されるように、第１のレンズ枠１２６の内ヨーク１４３の周囲には、開口が設けられている。この開口部は、小判型の外形状した可動コイル１４４から発生する熱を外部へ放出するためのものである。
【００３１】
永久磁石１４２と内ヨーク１４３との間に発生する磁束内で可動コイル１４４に電流が流されると、可動コイル１４４には光軸方向に駆動力が働く。この駆動力よって第１のレンズ枠１２６は、第１のガイド軸１５１に沿って光軸方向に進退駆動される。なお、図４に示されるように、固定絞り部材１５６には、可動コイル１４４が光軸方向に移動したとき、衝突しないように開口部１５９が設けられている。このように、外ヨーク１４１、永久磁石１４２、内ヨーク１４３、可動コイル１４４等によって、ボイスコイル型リニアモータによる第１の駆動機構部１４０が構成されている。
【００３２】
また、第１のレンズ枠１２６には、第１のレンズ枠１２６の位置を検出するための図示しない位置検出器が設けられている。すなわち、第１の固定部材１１１の内表面に、位置検出用マグネットスケールが露出して配置されている。一方、対向する第１のレンズ枠１２６には、ホール素子が設けられている。ホール素子がマグネットスケールに対して相対的に移動（変位）すると、磁界の変化に応じてホール素子の出力が変化する。ホール素子の出力に基づいて第１のレンズ枠１２６の光軸方向への変位（移動）が検出され得る。なお、ここで用いられる永久磁石は、光軸方向に複数個のＮＳ極をそれぞれ接合したり、多極化（ＮＳ，ＮＳ）鎖構造にしたりすることも可能である。この場合、第１のレンズ枠１２６の位置決め精度が向上する。なお、位置検出器には、磁気式のものに限らず、光学式やその他の方式のものが用いられてもよい。
【００３３】
なお、上述の説明では、各永久磁石１４２には、ＮＳに分極した１つの磁石が用いられている。しかしながらこれに限らず、第１のレンズ枠１２６の移動範囲が大きいことを考慮して、永久磁石１４２として複数の永久磁石（Ｎ，Ｓ，Ｎの分極接合）が光軸方向に配置されてもよい。また、ここでは可動コイル型ボイスコイル型電磁モータについて説明したが、これに代えて、第１のレンズ枠１２６に永久磁石を固定し、第１の固定部材１１１に駆動コイルを配置した可動磁石型ボイスコイル型電磁モータとしてもよい。
【００３４】
第１のレンズ群１２１は、第２のレンズ群１２２及び第３のレンズ群１２３に比べて、移動距離が大きく、また、大きく重くなりがちである。また、第１のレンズ群１２１は、第２のレンズ群１２２及び第３のレンズ群１２３に比べて、その移動範囲に関して設計の自由度が高い。このため、第１のレンズ群１２１は、往復移動するように設計されやすい。このような第１のレンズ群１２１の駆動機構として本実施形態のように電磁リニアモータが用いられることで、大きくて重い第１のレンズ群１２１が速く大きく変位され得る。また、固定絞り部材１５６に設けられた開口部に第１の駆動機構部１４０の一部（可動コイル１４４等）が入り込む構成をとることで、光軸方向を薄く、かつ径方向にも小さなレンズ鏡筒が実現され得る。
【００３５】
次に、ステッピングモータによって駆動される第２のレンズ群１２２及び第３のレンズ群１２３の周辺の構造について図２、図６及び図７を参照して説明する。図６は、固定絞り部材１５６の概略を表す平面図である。図７は、第２のレンズ枠１２７及び第３のレンズ枠１２８の駆動に用いられる駆動機構部１７０の概略を示す図である。図７に示されるように、駆動機構部１７０は、「コ」の字形状した支持部材１７１を含む。支持部材１７１には、スクリュー１７２が設けられている。このスクリュー１７２は、回転位置検出用のエンコーダ付の電動のモータ１７３によって駆動されて、その軸回りに回転する。スクリュー１７２には、ナット１７４が螺合している。
【００３６】
ナット１７４には、第２のレンズ枠１２７又は第３のレンズ枠１２８が固定される。レンズ枠とナット１７４とは図示しない連結片を介して結合され得る。連結片の具体的な一例として、レンズ枠は、そのレンズ枠とナット１７４との間に設けられたトーションばね又は圧縮コイルばねを介した３点接触板付の連結片で支持され得る。このような連結により、レンズ枠に保持されたレンズが光軸に対して傾斜することによる光学的特性の悪化が防止され得る。その結果、高い光学的特性が確保されつつ小型化が図られる。
【００３７】
モータ１７３によってスクリュー１７２が回転すると、圧縮ばねの付勢力を受ける第２のレンズ枠１２７又は第３のレンズ枠１２８が固定されたナット１７４が変位し、第２のレンズ枠１２７又は第３のレンズ枠１２８が移動する。支持部材１７１は、第１の固定部材１１１に、第２のレンズ枠１２７又は第３のレンズ枠１２８が光軸方向に移動するような向きに、複数の小ネジ１７５で固定されている。すなわち、第１の固定部材に固定された状態において、スクリュー１７２の回転軸は、光軸と平行になる。また、支持部材１７１には、モータ１７３への駆動信号線及び撮像装置の制御回路への原点位置検出信号線を含む図示しないＦＰＣ基板が接続されている。
【００３８】
図２に示されるように、レンズ部２０には、上述のような機構を有する駆動機構部１７０が第２のレンズ枠１２７のため及び第３のレンズ枠１２８のために、２つ設けられている。すなわち、レンズ部２０には、第２のレンズ枠１２７を駆動するための第２の駆動機構部１８１と、第３のレンズ枠１２８を駆動するための第３の駆動機構部１８６とが設けられている。第２の駆動機構部１８１のモータが第２のモータ１８２であり、第２の駆動機構部１８１のスクリューが第２のスクリュー１８３であり、第２の駆動機構部１８１のナットが第２のナット１８４である。第２のナット１８４には、第２のレンズ枠１２７が固定されている。第３の駆動機構部１８６のモータが第３のモータ１８７であり、第３の駆動機構部１８６のスクリューが第３のスクリュー１８８であり、第３の駆動機構部１８６のナットが第３のナット１８９である。第３のナット１８９には、第３のレンズ枠１２８が固定されている。
【００３９】
本実施形態では、第２の駆動機構部１８１と第３の駆動機構部１８６とは、それぞれが組み立てられた状態で第１の固定部材１１１に組み付けられ得る。このように、複数の部品からなる第２の駆動機構部１８１と第３の駆動機構部１８６とを、予め組み立てたユニット状態としておき、これらユニットを第１の固定部材１１１に固定可能とすることにより、光学ユニットの組み立て作業が容易に行われ得る。
【００４０】
図２に示されるように、第１の固定部材には光軸と平行に設けられた１本の第３のガイド軸１６３が片持ち支持されている。第３のレンズ枠１２８は、第３のガイド軸１６３によって回転規制されている。同様に、第２のレンズ枠１２７は、図２に示されていない片持ち支持された第２のガイド軸によって回転規制されている。第２のレンズ枠１２７と第３のレンズ枠１２８との間の第３のガイド軸１６３には、圧縮コイルばね１６５が介在し、第２のレンズ枠１２７及び第３のレンズ枠１２８の光軸方向のガタや移動が規制されている。第３のレンズ枠１２８と撮像素子側壁部材１１３との間に圧縮コイルばねが設けられてもよい。
【００４１】
また、第１のレンズ枠１２６の場合と同様に、第２のレンズ枠１２７及び第３のレンズ枠１２８の近傍にも位置検出器が設けられている。すなわち、第２のレンズ枠１２７及び第３のレンズ枠１２８に図示しないホール素子が固定され、それらと対向するように、永久磁石がアウトサート成形により固着されている。永久磁石は、厚さ方向にＮ極及びＳ極が着磁されている。なお、この永久磁石は、光軸方向に複数個のＮＳ極をそれぞれ接合したり、多極化の鎖構造にしたりすることも可能である。この場合、光軸方向のＮ極及びＳ極の幅を同一とする。対向するコイルの外形の幅はそれぞれのＮ及びＳ磁石の幅を加算した幅とする。内側の幅（コイルなしの領域）はＮＳ磁石の接合部に対して光軸方向に対象幅とする。このような構造にすると、制御部がＮＳ磁石の接合部でのコイルに流す電流方向の切り替えが容易となる。
【００４２】
第２の駆動機構部１８１及び第３の駆動機構部１８６の配置は、例えば図６に示される通りである。この図に示されるように、第２の駆動機構部１８１とほぼ対向するように第２のレンズ枠１２７用の第２のガイド軸１６２が設けられ、第３の駆動機構部１８６とほぼ対向するように第３のレンズ枠１２８用の第３のガイド軸１６３が設けられている。
【００４３】
また、図６に示されるように、固定絞り部材１５６には、第１のレンズ枠１２６の駆動機構の第１のガイド軸１５１や、可動コイル１４４と干渉しないような開口部が設けられている。また、固定絞り部材１５６には、第２の駆動機構部１８１や第３の駆動機構部１８６や、第２のガイド軸１６２や第３のガイド軸１６３と干渉しないような開口部が設けられている。これらの開口部には、第２の駆動機構部１８１と第３の駆動機構部１８６の一部が入り込む構造となっている。
【００４４】
次に本実施形態に係るデジタルカメラ１の動作を説明する。撮影モードが選択されているときに実行される撮影モード処理について図８を参照して説明する。撮影モードの選択は、例えばモード選択ダイヤルによって選択される。なお、撮影モードが選択されていないときに行われる、撮像した画像を表示部１８が表示する再生モードや、他の通信機器等と通信する通信モード等の動作については、ここではその説明を省略する。
【００４５】
ステップＳ１０１において、信号処理制御部１１は、レンズ部２０と通信を行い、レンズ部２０に係る情報を取得する。信号処理制御部１１は、例えばレンズ部２０の光学系２１の状態等の情報を取得する。ステップＳ１０２において、信号処理制御部１１は、撮像部１２から画像信号を取得し、その画像信号について画像処理を施し、スルー画を作成する。信号処理制御部１１は、作成したスルー画を表示部１８に表示させる。この際、後述する全域表示やアシスト表示等の表示方法は維持される。
【００４６】
ステップＳ１０３において、信号処理制御部１１は、アシストモードが選択されているか否かを判定する。ここで、アシストモードについて図９を参照して説明する。例えば図９に示される遠くを飛んでいる鳥のように、小さな被写体を撮影する場合を考える。このような被写体を拡大撮影しようとするとき、ズーム機能が用いられる。例えば図９に示されるように、初め実線で示される第１の画角２１２であった状態から、被写体２０２を拡大するために、ズーム機能を用いて破線で示される第２の画角２１４のようにする。このとき、例えば第２の画角２１４に被写体２０２が収まっていないと、ユーザは、画角に対する被写体位置を把握できなくなり、正しいフレーミングができなくなる。そこで、本実施形態に係るアシストモードでは、電子ズームを利用して第２の画角２１４よりも広い画角の画像を取得しながら、この画像と、その内側の画像であって記録をする第２の画角２１４とを表示部１８に表示させる。アシストモードの選択は、例えばダイヤルの設定で行われてもよいし、タッチパネル１８ｂ等を用いて事前に入力されてもよい。
【００４７】
ステップＳ１０３においてアシストモードが選択されていないと判定されたとき、処理はステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４において、信号処理制御部１１は、ズーム操作が行われているか否かを判定する。すなわち、例えば操作部１６のテレ側又はワイド側のズームボタンが押圧されているか否かを判定する。ズーム操作が行われていないと判定されたとき、処理はステップＳ１０６に進む。ズーム操作が行われていると判定されたとき、処理はステップＳ１０５に進む。
【００４８】
ステップＳ１０５において、信号処理制御部１１は、入力されたズーム操作に応じて、レンズ部２０の光学系２１にズーム動作を行わせる。すなわち、例えば、テレ側へズームさせるような操作が行われたとき、信号処理制御部１１は、光学系２１をテレ側へズームさせるように指令を出力する。駆動部２４は、この指令を取得したレンズ制御部２２の制御下で、光学系２１をテレ側へズームさせる。同様に、例えば、ワイド側へズームさせるような操作が行われたとき、信号処理制御部１１は、光学系２１をワイド側へズームさせるように指令を出力する。駆動部２４は、この指令を取得したレンズ制御部２２の制御下で、光学系２１をワイド側へズームさせる。これらのズーム動作は、一般的なズーム動作と同様であり、後述するリニア動作（一方向移動動作）と異なるのでノンリニア動作と称することにする。以降、光学系２１をリニア動作させる制御をリニア制御と称し、ノンリニア動作させる制御をノンリニア制御と称することにする。ノンリニア制御の後、処理はステップＳ１０６に進む。
【００４９】
ステップＳ１０６において、信号処理制御部１１は、撮像部１２で取得された画像の全域の画像を、表示部１８に表示させるように、表示画像を更新する。その後、処理はステップＳ１０８に進む。
【００５０】
ステップＳ１０３において、アシストモードが選択されていると判定されたとき、処理はステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７において、信号処理制御部１１は、アシストモード処理を実行する。アシストモード処理について図１０を参照して説明する。
【００５１】
ステップＳ２１１において、信号処理制御部１１は、テレ側にズームさせるための操作が行われているか否かを判定する。テレ側にズームさせるための操作が行われていると判定されたとき、処理はステップＳ２１２に進む。
【００５２】
ステップＳ２１２において、信号処理制御部１１は、加算焦点距離が所定の焦点距離Ｚ１未満であるか否かを判定する。ここで、加算焦点距離とは、レンズ部２０の光学系２１の焦点距離に電子ズームによる倍率を加味した、光学ズームと電子ズームとを合わせた画角を表す焦点距離である。加算焦点距離が焦点距離Ｚ１未満であるとき、処理はステップＳ２１３に進む。ステップＳ２１３において、信号処理制御部１１は、テレ側にズームさせるための操作に応じて、テレ側への電子ズーム処理をする。すなわち、信号処理制御部１１は、ズーム操作に応じて、撮像部１２で得られた画像のうち、電子ズームによって切り出す領域を決定する。その後、処理はステップＳ２１５に進む。
【００５３】
一方、ステップＳ２１２において、加算焦点距離が焦点距離Ｚ１以上であると判定されたとき、処理はステップＳ２１４に進む。ステップＳ２１４において、信号処理制御部１１は、テレ側にズームさせるための操作に応じて、光学系２１をテレ側へズームさせるように指令を出力する。この指令を取得したレンズ制御部２２は、光学系２１をテレ側へズームさせるように駆動部２４を動作させる。ここで行われるズーム動作は、一般的なノンリニア制御で行われる。その後、処理はステップＳ２１５に進む。
【００５４】
ステップＳ２１５において、信号処理制御部１１は、アシスト表示を行う。アシスト表示について、図１１を参照して説明する。アシスト表示では、撮像部１２で取得された画像の全範囲である撮像範囲２２２の画像を表示する。アシスト表示では、撮像範囲２２２内のうち実際に画像を記録する領域である記録領域２２４と、記録しない領域である非記録領域２２６とを区別して表した確認画像としての画像を表示する。記録領域２２４と非記録領域２２６とを区別するためには、例えば記録領域２２４と非記録領域２２６との境界が表示されたり、非記録領域２２６が網掛け表示にされたり、非記録領域２２６の輝度や色彩が変化させられたり等、種々の表示方法が用いられ得る。このようなアシスト表示によれば、ユーザは、画像が記録される記録領域２２４を認識しながら、記録領域２２４外の被写体２０２の位置も把握することができる。
【００５５】
なお、非記録領域は、被写体の位置を確認するために表示されるものであり、記録されない領域であるので、例えば図１２に示されるように表示されてもよい。すなわち、図１２に示されるように、撮像範囲２３２内の画像がそのまま表示されるのではなく、記録領域２３４が広く表示され、非記録領域２３６が例えば画像の１／４の領域に圧縮されて表示される等、記録領域２３４と非記録領域２３６とで、比率を変化させて表示されてもよい。非記録領域２３６が圧縮されることで、ユーザにとってより関心が高い記録領域２３４が広く確保され得る。
【００５６】
また、画像における注目被写体を検出し、注目被写体が記録領域に入っているときは、記録領域のみが拡大されて表示され、注目被写体が記録領域の外に出たときには、撮像範囲全体が表示されるように、デジタルカメラ１は構成されてもよい。また、記録領域のみが表示される状態と、例えば図１１や図１２のような撮像範囲全体が表示される状態とが、ユーザの操作によって切り替えられるように、デジタルカメラ１は構成されてもよい。
【００５７】
本実施形態では、非記録領域の画像が必要であるため、電子ズームが利用されている。ここで、電子ズームは、所定の焦点距離Ｚ１未満において用いられる。図１３を参照して説明する。図１３において、横軸はズーム操作量を示し、縦軸は電子ズーム及び光学ズームのそれぞれの焦点距離を示す。図１３において、実線２４４はズーム操作量と電子ズームの焦点距離との関係を示し、破線２４６はズーム操作量と光学ズームの焦点距離との関係を示し、一点鎖線２４２は、電子ズームと光学ズームとを加算した加算焦点距離とズーム操作量との関係を示す。図１３に示されるように、加算焦点距離がＺ１未満であるとき、ズーム操作に応じて電子ズームが用いられ、加算焦点距離がＺ１以上であるとき、電子ズームは固定されて光学ズームが用いられる。ここで、電子ズームのみならず光学ズームが用いられるのは、電子ズームのみでズームアップが行われた場合に生じる有効な画素数が減ることによる画質の低下を抑制するためである。
【００５８】
図１０に戻って説明を続ける。ステップＳ２１５におけるアシスト表示がなされた後、処理は、図８を参照して説明している撮影モード処理に戻る。ステップＳ２１１において、テレ側にズームさせるための操作が行われていないと判定されたとき、処理はステップＳ２２１に進む。ステップＳ２２１において、信号処理制御部１１は、ワイド側にズーム操作が行われたか否かを判定する。ワイド側にズーム操作が行われたと判定されたとき、処理はステップＳ２２２に進む。
【００５９】
ステップＳ２２２において、信号処理制御部１１は、加算焦点距離が所定の焦点距離Ｚ１以上であるか否かを判定する。加算焦点距離が焦点距離Ｚ１以上であるとき、処理はステップＳ２２３に進む。ステップＳ２２３において、信号処理制御部１１は、ワイド側にズームさせるための操作に応じて、光学系２１をワイド側へズームさせるように指令を出力する。ここで行われるズーム動作は、一般的なノンリニア制御で行われる。その後、処理はステップＳ２２５に進む。
【００６０】
一方、ステップＳ２２２において、加算焦点距離が焦点距離Ｚ１以上でないと判定されたとき、処理はステップＳ２２４に進む。ステップＳ２２４において、信号処理制御部１１は、ワイド側にズームさせるための操作に応じて、ワイド側への電子ズーム処理をする。すなわち、信号処理制御部１１は、ズーム操作に応じて、撮像部１２で得られた画像のうち、電子ズームによって切り出す領域を決定する。その後、処理はステップＳ２２５に進む。ステップＳ２２５において、信号処理制御部１１は、アシスト表示を行う。その後、処理は図８を参照して説明している撮影モード処理に戻る。
【００６１】
ステップＳ２２１において、ワイド側にズーム操作が行われていないと判定されたとき、処理はステップＳ２３１に進む。ステップＳ２３１において、信号処理制御部１１は、急速ズーム調整操作が行われたか否かを判定する。すなわち、例えば操作部１６に設けられた急速ズーム調整操作のための専用のボタンが押圧されたか否か、タッチパネルから急速ズーム調整の操作が行われたか否か等を判定する。急速ズーム調整操作が行われていないと判定されたとき、処理は図８を参照して説明している撮影モード処理に戻る。一方、急速ズーム調整操作が行われたと判定されたとき、処理はステップＳ２３２に進む。
【００６２】
ステップＳ２３２において、信号処理制御部１１は、急速ズーム調整処理を行う。急速ズーム調整処理は、電子ズームによる画像の劣化を避けるため、撮影前に電子ズームを解除しつつ同じ画角が得られるように光学ズームを行う処理である。図１４を参照して急速ズーム調整処理について説明する。図１４において、横軸はズーム操作量を示し、縦軸は各焦点距離を示す。図１４において、実線２４４はズーム操作量と電子ズームの焦点距離との関係を示し、破線２４６はズーム操作量と光学ズームの焦点距離との関係を示し、一点鎖線２４２は、電子ズームと光学ズームとを加算した加算焦点距離とズーム操作量との関係を示す。急速ズーム調整操作が行われた後の矢印２４８で示された部分が急速ズーム調整処理が行われている部分である。すなわち、急速ズーム調整処理においては、光学ズームによって急速にテレ側にズームし、このテレ側へのズームを打ち消すように電子ズームによってワイド側にズームする。急速テレ側ズーム処理の間において加算焦点距離は変化しないように調整される。なお、急速テレ側ズーム処理が行われる時間を処理時間Ｔｚとする。
【００６３】
急速ズーム調整処理において、光学ズームの速度を上げるため、本実施形態では次のような工夫がなされている。すなわち、ズームレンズであるレンズ部２０の光学系２１が例えば図１５に示されるような構成を有している場合を考える。この光学系２１は、物体（被写体）側から像（撮像素子）側に向かって順に、正屈折力を有する第１のレンズ群Ｇ１と、負屈折力を有する第２のレンズ群Ｇ２と、正屈折力を有する第３のレンズ群Ｇ３とを含む。明るさ絞りＳが第３のレンズ群Ｇ３の物体側に位置している。明るさ絞りＳの位置は、変倍動作が行われても移動しない。第３のレンズ群Ｇ３の像側には、赤外カットフィルターなどの光学フィルターや撮像素子のカバーガラスなどの光学フィルター類ＯＦと、撮像素子の撮像面Ｉとが位置している。
【００６４】
図１５は、通常のズーミング動作であるノンリニア動作の際の、各レンズ群の移動方式の概要を示す。図１５（ａ）は広角端Ｗの場合の各レンズの位置を示し、図１５（ｃ）は望遠端Ｔの場合の各レンズの位置を示し、図１５（ｂ）は広角端と望遠端との間の中間焦点距離状態Ｓの場合の各レンズの位置を示す。図１５（ａ）と図１５（ｂ）との間、及び図１５（ｂ）と図１５（ｃ）との間の矢印は、各レンズ群の移動方向を示す。この図に示されるように、第１のレンズ群Ｇ１は、広角端から望遠端への変倍に際して、まず像側に移動し、変倍途中にて移動方向が反転して物体側へ移動する。第１のレンズ群Ｇ１は、広角端の場合よりも望遠端の場合において物体側に位置する。第２のレンズ群Ｇ２は、広角端から望遠端への変倍に際して、像側にのみ移動する。第３のレンズ群Ｇ３は、広角端から望遠端への変倍に際して、物体側にのみ移動する。
【００６５】
ノンリニア動作では、各焦点距離において、適切な光学特性が得られるように、第１のレンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２と第３のレンズ群Ｇ３との位置関係が決定されている。
【００６６】
なお、第１のレンズ群Ｇ１は、フォーカシングレンズ群でもあり、広角端、望遠端、広角端から望遠端の変倍途中の何れでも光軸方向の移動（物体側への繰り出し）により無限遠物体から至近物体までの合焦を行う。
【００６７】
上述の一般的なノンリニア動作に対して、急速ズーム調整処理において行われるズーム動作、すなわちリニア動作（一方向移動動作）について図１６を参照して説明する。図１６（ａ）は、急速テレ側ズーム処理開始時の第１のレンズ群Ｇ１、第２のレンズ群Ｇ２及び第３のレンズ群Ｇ３の位置を示し、図１６（ｂ）は、急速テレ側ズーム処理終了時の、すなわち、望遠側に設定されたときの第１のレンズ群Ｇ１、第２のレンズ群Ｇ２及び第３のレンズ群Ｇ３の位置を示す。図１６（ａ）と図１６（ｂ）との間の矢印は、各レンズ群の移動方向を示す。図１６に示されるように、急速テレ側ズーム処理においては、各レンズ群は、目標位置に直線的に移動する。この移動は、図１５を参照して説明したノンリニア動作では、例えば第１のレンズ群Ｇ１が往復移動こととは対照的である。このように、リニア動作においては、ノンリニア動作の場合からは逸脱した移動方式でレンズ移動が行われる。
【００６８】
なお、リニア動作（一方向移動動作）では、レンズ群は、一方向に一定の速度で移動する必要はなく、徐々に移動速度を上昇させたり、移動途中で速度を変えたりしてもよい。すなわち、レンズ群が像側及び物体側に行ったり来たりするような往復移動をせずに、一方向にのみ移動する動作は、リニア動作（一方向移動動作）に含まれる。
【００６９】
リニア動作（一方向移動動作）によれば、各レンズ群が一方向のみに移動するのでレンズの移動距離が最短となり、移動時間がノンリニア動作の場合と比較して短くなる。このため、リニア制御によれば、ノンリニア制御よりも短時間で目標とする焦点距離に各レンズ群の位置が設定され得る。なお、図１６（ａ）に示される急速ズーム調整処理開始時の各レンズ群位置はワイド端でも中間状態でもどのような位置でもよい。
【００７０】
なお、ここでは、ノンリニア動作において第１のレンズ群Ｇ１が広角端から望遠端までの間に往復移動する場合を例に挙げて説明したが、第２のレンズ群Ｇ２や第３のレンズ群Ｇ３が往復移動するものでもよい。また、これら移動方向の反転は、広角端から望遠端までの間に１回しか起こらない態様に限らず、複数回移動方向の反転が起こるものでもよい。これら何れの場合にも、リニア動作においては、各レンズ群は直線的に移動する。
【００７１】
リニア動作では、光学系２１を構成する全てのレンズが直線的に一方向に移動することが好ましい。ただし、複数の往復変位するレンズがある場合、その一部について一方向に移動させることでも、光学系２１を所望の焦点距離に設定するための時間を短縮できる場合もある。
【００７２】
また、フォーカシングを行うレンズ群も第１のレンズ群Ｇ１に限るものではない。例えば、第３のレンズ群の像側に、ズーミング動作の際に移動または静止する正又は負屈折力のレンズ群を配置し、これをフォーカシングレンズ群としてもよい。
【００７３】
上述のレンズ構成と別のレンズ構成の場合の例を図１７及び図１８を参照して説明する。図１７に示されるように、光学系２１は、物体（被写体）側から像（撮像素子）側に向かって順に、負屈折力を有する第１のレンズ群Ｇ１と、正屈折力を有する第２のレンズ群Ｇ２と、正屈折力を有する第３のレンズ群とを含む。明るさ絞りＳが第２のレンズ群Ｇ２の物体側直前に位置している。第３のレンズ群Ｇ３の像側には、赤外カットフィルターなどの光学フィルターＦや、撮像素子のカバーガラスＣや、撮像素子の撮像面Ｉが位置している。
【００７４】
図１７は、通常のズーミング動作であるノンリニア動作の際の、各レンズ群の移動方式の概要を示す。図１７（ａ）は広角端Ｗの場合の各レンズの位置を示し、図１７（ｃ）は望遠端Ｔの場合の各レンズの位置を示し、図１７（ｂ）は広角端と望遠端との間の中間焦点距離状態Ｓの場合の各レンズの位置を示す。図１７（ａ）と図１７（ｂ）との間、及び図１７（ｂ）と図１７（ｃ）との間の矢印は、各レンズ群の移動方向を示す。この図に示されるように、第１のレンズ群Ｇ１は、広角端から望遠端への変倍に際して、まず像側に移動し、変倍途中にて移動方向が反転して物体側へ移動する。第１のレンズ群Ｇ１は、広角端の場合よりも望遠端の場合において物体側に位置する。第２のレンズ群Ｇ２は、広角端から望遠端への変倍に際して、物体側にのみ移動する。明るさ絞りＳは第２のレンズ群と一体で移動する。第３のレンズ群Ｇ３は、広角端から望遠端への変倍に際して、像側にのみ移動する。第３のレンズ群はフォーカシングレンズ群でもあり、広角端、望遠端、広角端から望遠端の変倍途中の何れでも光軸方向の移動（物体側への繰り出し）により無限遠物体から至近物体の合焦を行う。
【００７５】
上述の通常のノンリニア動作に対して、急速ズーム調整処理において行われるズーム動作、すなわちリニア動作（一方向移動動作）について図１８を参照して説明する。図１８（ａ）は、急速ズーム調整処理開始時の第１のレンズ群Ｇ１、第２のレンズ群Ｇ２及び第３のレンズ群Ｇ３の位置を示し、図１８（ｂ）は、急速ズーム調整処理終了時の、すなわち、望遠側に設定された第１のレンズ群Ｇ１、第２のレンズ群Ｇ２及び第３のレンズ群Ｇ３の位置を示す。図１８（ａ）と図１８（ｂ）との間の矢印は、各レンズ群の移動方向を示す。図１８に示されるように、急速ズーム調整処理においては、各レンズ群は、目標位置に直線的に移動する。この移動は、図１７を参照して説明したノンリニア動作では、例えば第１のレンズ群Ｇ１が往復変位することとは対照的である。このように、リニア動作においては、ノンリニア動作の場合からは逸脱した移動方式でレンズ移動が行われる。
【００７６】
リニア制御によれば、各レンズ群が一方向のみに移動するのでレンズの移動距離が最短となり、移動時間がノンリニア動作の場合と比較して短くなる。このため、ノンリニア制御よりも短時間で目標とする焦点距離に各レンズ群の位置が設定され得る。なお、図１８（ａ）に示される急速ズーム調整処理開始時の各レンズ群位置はワイド端でも中間状態でもどのような位置でもよい。
【００７７】
急速ズーム調整処理について、図１９に示すフローチャートを参照して説明する。ステップＳ３０１において、信号処理制御部１１は、画面中央部の画像の特徴を記録する。ステップＳ３０２において、信号処理制御部１１は、ズーム途中であるか否かを判定する。ズーム途中であると判定されたとき、処理はステップＳ３０５に進む。一方、ズーム途中でないと判定されたとき、処理はステップＳ３０３に進む。
【００７８】
ステップＳ３０３において、信号処理制御部１１は、光学ズームに必要な時間に基づいて処理時間Ｔｚを算出する。ステップＳ３０４において、信号処理制御部１１は、処理時間Ｔｚに基づいて、電子ズームの速度を決定し、電子ズームを戻す動作を開始させる。その後、処理はステップＳ３０５に進む。
【００７９】
ステップＳ３０５において、信号処理制御部１１は、テレ側に光学ズームするように光学系２１をリニア制御させる。ステップＳ３０６において、信号処理制御部１１は、ステップＳ３０１で記録された画像特徴と、現在の画像特徴とが類似しているか否かを判定する。類似していると判定されたとき、処理はそのまま図１０を参照して説明しているアシストモード処理に戻る。一方、類似していないと判定されたとき、処理はステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７において、信号処理制御部１１は、画像特徴が類似していない旨の警告をユーザに伝える。警告は、表示部１８に表示されてもよいし、音声などによって出力されてもよい。その後、処理はアシストモード処理に戻る。
【００８０】
図１０に戻って説明を続ける。急速ズーム調整処理の後、処理は図８を参照して説明している撮影モード処理に戻る。図８に戻って説明を続ける。アシストモード処理の後、処理はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８において、信号処理制御部１１は、撮影操作が行われたか否かを判定する。撮影操作が行われていないと判定されたとき、処理はステップＳ１１０に進む。一方、撮影操作が行われたと判定されたとき、処理はステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９において、信号処理制御部１１は、撮像動作、すなわち、上述の撮影用範囲の画像の記録を行う。その後、処理はステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０において、信号処理制御部１１は、撮影モードであるか否かを判定する。撮影モードであると判定されたとき、処理はステップＳ１０１に戻る。一方、撮影モードでないと判定されたとき、撮影モード処理は終了する。
【００８１】
本実施形態に係るデジタルカメラ１によれば、アシスト表示によって、ズームアップの際に生じやすい被写体が画角から外れることによって、被写体を見失うということが起こりにくくなる。また、急速テレ側ズーム処理によれば、リニア制御により急速に光学ズームを動作させて素早く希望の焦点距離に設定され得る。この急速テレ側ズーム処理と電子ズームを解除する動作とが組み合わされれば、画角を変化させることなく電子ズームが素早く解除され得る。その結果、電子ズームを利用することによる画質の劣化が防がれる。アシスト表示とリニア制御とが組み合わされることにより、見失い対策がなされながら画質が確保され、迅速かつ的確に被写体を大きく捉えて撮影が行われ得る。
【００８２】
なお、上述のとおり、リニア動作（一方向移動動作）は、レンズが像側及び物体側に行ったり来たりするような往復移動をせずに、一方向にのみ移動する動作を意味している。したがって、一方向移動動作を含む本発明が実施されているか否かは、高速ズーム操作中の画像変化が通常ズーム操作中の画像変化と異なることを確認するによって、判定され得る。
【００８３】
［第１の実施形態の変形例］
本発明の第１の実施形態の変形例について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第１の実施形態では、図１４を参照して説明したように、急速テレ側ズーム処理において、光学ズームと電子ズームとを共に単調に変化させている。急速テレ側ズーム処理では、光学特性を考慮せず、各レンズ群を直線的に目的位置まで移動させるので、急速テレ側ズーム処理の開始時と終了時との間においては、画像が乱れる可能性がある。そこで、本変形例では、この間の画像の乱れが目立たないように電子ズームを行う。
【００８４】
図２０に示される模式図を参照して説明する。図２０において、横軸はズーム操作量を示し、縦軸は各焦点距離を示す。図２０において、実線２４４はズーム操作量と電子ズームの焦点距離との関係を示し、破線２４６はズーム操作量と光学ズームの焦点距離との関係を示し、一点鎖線２４２は、電子ズームと光学ズームとを加算した加算焦点距離との関係を示す。矢印２４８で示された部分が急速テレ側ズーム処理である。この図において破線２４６で模式的に示されるように、急速テレ側ズーム処理中には、光学系２１の各レンズの位置が不適切となり、結像される画像に乱れが生じる。そこで、急速テレ側ズーム処理中においては、実線２４４に示されるように、例えば初めに素早く電子ズームをワイド側に調整し、その後徐々に電子ズームをワイド側に調整していく。
【００８５】
本変形例のように、電子ズームの動作を調整することによって、光学系の乱れによる取得画像の劣化が目立たないように表示され得る。例えば本変形例のように、初めに電子ズームが解除されることによって注目被写体は小さくなり、取得画像の劣化が目立たないようになる。
【００８６】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態では、光学ズームのリニア制御が、電子ズームをキャンセルするための急速ズーム調整処理のみならず、一般のズーム動作にも適用される。
【００８７】
本実施形態に係る撮影モード処理を図２１を参照して説明する。ステップＳ４０１において、信号処理制御部１１は、レンズ部２０と通信を行い、レンズ部２０に係る情報を取得する。信号処理制御部１１は、例えばレンズ部２０の光学系２１の状態等の情報を取得する。ステップＳ４０２において、信号処理制御部１１は、撮像部１２から画像信号を取得し、その画像信号について画像処理を施し、スルー画を作成する。信号処理制御部１１は、作成したスルー画を表示部１８に表示させる。この際、全域表示やアシスト表示等の表示方法は維持される。
【００８８】
ステップＳ４０３において、信号処理制御部１１は、アシストモードが選択されているか否かを判定する。アシストモードが選択されていると判定されたとき、処理はステップＳ４０４に進む。ステップＳ４０４において、信号処理制御部１１は、アシストモード処理を行う。アシストモード処理は、第１の実施形態において説明したとおりである。アシストモード処理の後、処理はステップＳ４１０に進む。
【００８９】
ステップＳ４０３においてアシストモードが選択されていないと判定されたとき、処理はステップＳ４０５に進む。ステップＳ４０５において、信号処理制御部１１は、ズーム操作が行われているか否かを判定する。すなわち、例えば操作部１６のテレ側又はワイド側のズームボタンが押圧されているか否かを判定する。ズーム操作が行われていないと判定されたとき、処理はステップＳ４０９に進む。ズーム操作が行われていると判定されたとき、処理はステップＳ４０６に進む。
【００９０】
ステップＳ４０６において、信号処理制御部１１は、急速テレ端ズーム操作が行われたか否かを判定する。すなわち、信号処理制御部１１は、例えば操作部１６に設けられた急速テレ端ズーム動作のための専用のボタンが押圧されたか否か、タッチパネルから急速テレ端ズーム動作のための操作が行われたか否か等を判定する。急速テレ端ズーム操作が行われたとき、処理はステップＳ４０７に進む。
【００９１】
ステップＳ４０７において、信号処理制御部１１は、急速テレ端ズーム処理を行う。ここで、急速テレ端ズーム処理は、リニア制御でレンズ部２０の光学系２１の各レンズ群の位置をテレ端位置に移動させる処理である。リニア制御で各レンズ群の移動が行われるので、通常のノンリニア制御よりも高速に光学系２１がテレ端に設定される。
【００９２】
急速テレ端ズーム処理について、図２２を参照して説明する。ステップＳ５０１において、信号処理制御部１１は、画面中央部の画像の特徴を記録する。ステップＳ５０２において、信号処理制御部１１は、テレ端に光学ズームするように光学系２１をリニア制御させる。ステップＳ５０３において、信号処理制御部１１は、ステップＳ５０１で記録された画像特徴と、ズーム動作後の現在の画像特徴とが類似しているか否かを判定する。類似していると判定されたとき、処理はそのまま図２１を参照して説明している撮影モード処理に戻る。一方、類似していないと判定されたとき、処理はステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４において、信号処理制御部１１は、画像特徴が類似していない旨の警告をユーザに伝える。その後、処理は撮影モード処理に戻る。図２１に戻って説明を続ける。急速テレ端ズーム処理の後、処理はステップＳ４０９に進む。
【００９３】
ステップＳ４０６の判定において、急速テレ端ズーム操作が行われていないと判定されたとき、処理はステップＳ４０８に進む。ステップＳ４０８において、信号処理制御部１１は、入力されたズーム操作に応じて、レンズ部２０の光学系２１に一般的なズーム動作であるノンリニア制御を行わせる。その後、処理はステップＳ４０９に進む。ステップＳ４０９において、信号処理制御部１１は、撮像部１２で取得された画像の全域の画像を、表示部１８に表示させるように、表示画像を更新する。その後、処理はステップＳ４１０に進む。
【００９４】
ステップＳ４１０において、信号処理制御部１１は、撮影操作が行われたか否かを判定する。撮影操作が行われていないと判定されたとき、処理はステップＳ４１２に進む。一方、撮影操作が行われたと判定されたとき、処理はステップＳ４１１に進む。ステップＳ４１１において、信号処理制御部１１は、撮像動作、すなわち、上述の撮影用範囲の画像の記録を行う。その後、処理はステップＳ４１２に進む。ステップＳ４１２において、信号処理制御部１１は、撮影モードであるか否かを判定する。撮影モードであると判定されたとき、処理はステップＳ４０１に戻る。一方、撮影モードでないと判定されたとき、撮影モード処理は終了する。
【００９５】
本実施形態によれば、電子ズームをキャンセルするための急速ズーム調整処理に限らず、一般のズーム動作においてもリニア制御が用いられる。リニア制御で各レンズ群の移動が行われるので、通常のノンリニア制御よりも高速にレンズ部２０の光学系２１がテレ端に設定される。したがって、例えば鳥を撮影するときのように、被写体である鳥が飛び立つ前に素早く望遠で撮影を行いたいとき等に、本実施形態は効果を奏する。
【００９６】
なお、本実施形態では、光学系２１の各レンズ群がテレ端の位置にリニア制御で素早く移動する例を示した。しかしながらこれに限らず、各レンズ群がテレ端以外の位置にリニア制御で移動するように構成されてもよい。例えばレンズ群がテレ側の所定の焦点距離に設定されるようにしてもよいし、ワイド端やワイド側の所定の焦点距離や標準の焦点距離に設定されるようにしてもよい。
【００９７】
また、焦点距離を高速に変化させるリニア制御と同時に、焦点距離の変化に合わせて合焦調整が行われてもよい。例えば図９を参照して説明したように、遠くの鳥の写真を撮ろうとするとき、ズームアップと共にピント位置を無限遠にするように構成されてもよい。また、リニア制御後の画角に基づいて露出値を算出するように構成されてもよい。また、被写体がリニア制御後の画角内に納まると判定されたとき、リニア制御が行われるように構成されてもよい。
【００９８】
［第２の実施形態の第１の変形例］
本発明の第２の実施形態の第１の変形例について説明する。ここでは、第２の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。本変形例では、急速テレ端ズーム処理が異なる。上述のとおり、リニア制御中は、光学系が理想的な配置から外れるために、画像が劣化する。本変形例では、光学系２１のリニア制御における画質の劣化が目立たないように、リニア制御前の画像が表示部１８に表示される。本変形例に係る急速テレ端ズーム処理について、図２３を参照して説明する。
【００９９】
ステップＳ６０１において、信号処理制御部１１は、画面中央部の画像の特徴を記録する。ステップＳ６０２において、信号処理制御部１１は、画像中央部の画像を記録する。ステップＳ６０３において、信号処理制御部１１は、光学ズームに必要な時間に基づいて処理時間Ｔｚを算出する。
【０１００】
ステップＳ６０４において、信号処理制御部１１は、ステップＳ６０２で記録した画像を、徐々に拡大しながら表示部１８に表示させる。この拡大では、処理時間Ｔｚでズーム比分だけ拡大するような拡大率で拡大が行われる。この拡大動作と同時に、信号処理制御部１１は、テレ側に光学ズームするように光学系２１をリニア制御させる。光学系２１のズーム動作が行われている間は、表示部１８には、記録された画像の拡大画像が表示され、撮像部１２で取得されたスルー画は表示されない。
【０１０１】
ステップＳ６０５において、信号処理制御部１１は、ステップＳ６０１で記録された画像特徴と、ズーム動作後の現在撮像部１２によって取得されている画像の画像特徴とが類似しているか否かを判定する。類似していると判定されたとき、処理はそのまま図２１を参照して説明した撮影モード処理に戻る。一方、類似していないと判定されたとき、処理はステップＳ６０６に進む。ステップＳ６０６において、信号処理制御部１１は、画像特徴が類似していない旨の警告をユーザに伝える。その後、処理は撮影モード処理に戻る。撮影モード処理に戻ると、ステップＳ４０９において表示部１８には、スルー画が表示される。
【０１０２】
本変形例に係る模式図を図２４に示す。図２４（ａ）は、急速テレ端ズーム処理前における撮像部１２が取得するズーム前撮像画像３２２を示す。黒色で塗り潰されている部分が注目被写体３２９を示す。ズーム前撮像画像３２２のうち、太線で囲った領域がズーム後の画角を表すズーム後撮像範囲３２４である。本変形例では、ステップＳ６０１において、画像の中央部であるズーム後撮像範囲３２４の画像特徴が記録され、ステップＳ６０２において、画像の中央部であるズーム後撮像範囲３２４の画像が記録される。
【０１０３】
ステップＳ６０４では、図２４（ｂ）に示されるように、ズーム後撮像範囲３２４が処理時間Ｔｚかけて徐々に拡大された拡大画像３２６が、表示部１８に遷移画像として表示される。この間、リニア制御の光学ズームが行われているがスルー画は表示されない。図２４（ｃ）は、光学系２１がテレ端に設定されたときに撮像部１２で取得されるズーム後撮像画像３２８である。図２４（ｃ）に示されるようなズーム後撮像画像３２８が得られているとき、図２４（ｂ）に示されるような記録された画像の拡大画像３２６と画像の特徴が一致していることになる。
【０１０４】
本変形例によれば、リニア制御による光学系２１のズーム動作によって取得画像の劣化が生じても、表示部１８には、劣化していない遷移画像が表示される。その結果、ユーザは違和感なくデジタルカメラ１を操作することができる。
【０１０５】
［第２の実施形態の第２の変形例］
本発明の第２の実施形態の第２の変形例について説明する。ここでは、第２の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。本変形例では、急速テレ端ズーム処理が異なる。本変形例では、光学系２１のリニア制御における画質の劣化が目立たないように、光学系２１のリニア制御中に取得画像の画質を評価し、画質が良好な場合のみ取得画像が表示部１８に表示される。本変形例に係る急速テレ端ズーム処理について、図２５を参照して説明する。
【０１０６】
ステップＳ７０１において、信号処理制御部１１は、画像中央部の画像特徴を記録する。ステップＳ７０２において、信号処理制御部１１は、現在取得されている画像を記録し、表示部１８に表示させる。ステップＳ７０３において、信号処理制御部１１は、光学系２１をリニア制御によってズーム動作させる。
【０１０７】
ステップＳ７０４において、信号処理制御部１１は、画質が良好であるか否かを判定する。画質の判定には、例えばコントラスト値が用いられ得る。急速テレ端ズーム処理中におけるズーム量とコントラスト値との関係が例えば図２６のようになっていたとする。このとき、例えば、コントラスト値が図２６に破線で示した所定の閾値よりも大きいとき、画質が良好であると判断する。画質の良否の判定には、コントラスト値に限らず、種々の特徴量が用いられ得る。
【０１０８】
ステップＳ７０４の判定において、画質が良好であると判定されたとき、処理はステップＳ７０５に進む。ステップＳ７０５において、信号処理制御部１１は、画質が良好であると判定された現在の取得画像を記録し、表示部１８に表示させる画像をこの現在の取得画像に更新する。その後、処理はステップＳ７０６に進む。一方、ステップＳ７０４の判定において、画質が良好でないと判定されたとき、処理はステップＳ７０６に進む。すなわち、表示画像は更新されることなく、前回画質が良好であると判定されたときの画像が表示部１８には表示されたままとなる。
【０１０９】
ステップＳ７０６において、信号処理制御部１１は、光学系２１がテレ端になったか否かを判定する。テレ端になっていないと判定されたとき、処理はステップＳ７０３に戻る。一方、テレ端になったと判定されたとき、処理はステップＳ７０７に進む。ステップＳ７０７において、信号処理制御部１１は、ステップＳ７０１で記録された画像特徴と、現在撮像部１２によって取得されている画像の画像特徴とが類似しているか否かを判定する。類似していると判定されたとき、処理はそのまま図２１を参照して説明した撮影モード処理に戻る。一方、類似していないと判定されたとき、処理はステップＳ７０８に進む。ステップＳ７０８において、信号処理制御部１１は、画像特徴が類似していない旨の警告をユーザに伝える。その後、処理は撮影モード処理に戻る。撮影モード処理に戻ると、ステップＳ４０９において表示部１８には、スルー画が表示される。
【０１１０】
本変形例に係る模式図を図２７に示す。図２７（ａ）は、急速テレ端ズーム処理前における撮像部１２が取得するズーム前撮像画像３３２を示す。黒色で塗り潰されている部分が注目被写体３３９を示す。本変形例では、画質が良好であると判定されるまで、表示画像の更新が行われない。例えば図２７（ｂ）のように、画質が良好であると判定されたズーム中撮像画像３３４が得られたとき、そのズーム中撮像画像３３４が表示部１８に表示される。なお、ズーム中撮像画像３３４中には、図２７（ｂ）に斜線で示した画素のように、画質が劣化している画素も含まれる。図２７（ｃ）は、光学系２１がテレ端に設定されたときに撮像部１２で取得されるズーム後撮像画像３３８である。図２７（ｃ）に示されるようなズーム後撮像画像３３８が得られているとき、図２７（ａ）に示されるような記録されたズーム前撮像画像３３２と画像の特徴が一致していることになる。
【０１１１】
本変形例によれば、リニア制御による光学系２１のズーム動作によって取得画像の劣化が生じても、表示部１８には、劣化していない画像が選択的に表示される。その結果、ユーザは違和感なくデジタルカメラ１を操作することができる。
【０１１２】
なお、上述の各実施形態やその変形例に係る処理やその順序は、上述の説明に限定されず、矛盾しない範囲で、各処理内容を変更したり、処理を追加したり削除したり、処理の順序を入れ替えたり等、適宜変更され得る。また、各実施形態やその変形例は適宜組み合され得る。例えば、図２４や図２７を参照して説明した画像の劣化を目立たなくする処理は、急速テレ端ズーム処理のみならず、図１９を参照して説明した急速ズーム調整処理にも用いられ得る。
【符号の説明】
【０１１３】
１…デジタルカメラ、１０…カメラ本体、１１…信号処理制御部、１１ａ…信号処理部、１１ｂ…画像処理部、１１ｃ…表示制御部、１１ｄ…レンズ制御部、１１ｅ…電子ズーム部、１１ｆ…ズーム制御部、１１ｇ…確認画像生成部、１１ｈ…遷移画像作成部、１１ｉ…画質評価部、１２…撮像部、１３…方位判定部、１４…加速度センサ、１５…ＧＰＳ部、１６…操作部、１７…記録部、１８…表示部、１８ｂ…タッチパネル、１９ａ…レンズ通信部、１９ｂ…通信部、２０…レンズ部、２１…光学系、２２…レンズ制御部、２３…操作部、２４…駆動部、２５…状態判定部、２６…特性記録部、２７…本体通信部、１１１…第１の固定部材、１１２…第２の固定部材、１１３…撮像素子側壁部材、１１４…蓋部材、１２１…第１のレンズ群、１２２…第２のレンズ群、１２３…第３のレンズ群、１２６…第１のレンズ枠、１２７…第２のレンズ枠、１２８…第３のレンズ枠、１３１…支持板、１３２…撮像素子、１３３…カバーガラス、１３４…ベース部材、１４０…第１の駆動機構部、１４１…外ヨーク、１４２…永久磁石、１４３…内ヨーク、１４４…可動コイル、１５１…第１のガイド軸、１５２…中間固定支持部材、１５３…ストッパ、１５６…固定絞り部材、１５８…台、１５９…開口部、１６２…第２のガイド軸、１６３…第３のガイド軸、１７０…駆動機構部、１７１…支持部材、１７２…スクリュー、１７３…モータ、１７４…ナット、１７５…小ネジ、１８１…第２の駆動機構部、１８２…第２のモータ、１８３…第２のスクリュー、１８４…第２のナット、１８６…第３の駆動機構部、１８７…第３のモータ、１８８…第３のスクリュー、１８９…第３のナット、Ｇ１…第１のレンズ群、Ｇ２…第２のレンズ群、Ｇ３…第３のレンズ群、ＯＦ…光学フィルター類、Ｉ…撮像面、Ｆ…光学フィルター、Ｃ…カバーガラス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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