(57)【要約】【課題】画像の劣化、装置の大型化及びコストアップを招くことなく、パン・チルト撮影を実現することができる撮像装置を提供する。【解決手段】被写体を撮像する撮像装置であって、対物レンズからの光を電気信号に変換する撮像面を有する撮像素子と、前記対物レンズからの光を反射し、前記撮像素子に導光する反射素子とを有し、前記撮像面は、第１のアスペクト比で構成され、前記被写体の静止画撮像の場合は、前記第１のアスペクト比で前記電気信号を読み出し、前記被写体の動画撮像の場合は、前記第１のアスペクト比と異なる第２のアスペクト比で前記電気信号を読み出し、前記被写体の動画撮像の場合において、第１の撮像から撮像方向を変更した第２の撮像の際に前記電気信号を読み出す領域は、前記第１の撮像の際に前記電気信号を読み出さない領域を含むことを特徴とする撮像装置を提供する。【選択図】図１
2008054072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像する撮像装置であって、
対物レンズからの光を電気信号に変換する撮像面を有する撮像素子と、
前記対物レンズからの光を反射し、前記撮像素子に導光する反射素子とを有し、
前記撮像面は、第１のアスペクト比で構成され、
前記被写体の静止画撮像の場合は、前記第１のアスペクト比で前記電気信号を読み出し、
前記被写体の動画撮像の場合は、前記第１のアスペクト比と異なる第２のアスペクト比で前記電気信号を読み出し、
前記被写体の動画撮像の場合において、第１の撮像から撮像方向を変更した第２の撮像の際に前記電気信号を読み出す領域は、前記第１の撮像の際に前記電気信号を読み出さない領域を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１のアスペクト比は、４：３であり、
前記第２のアスペクト比は、１６：９であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
被写体の静止画及び動画を撮像する撮像装置であって、
対物レンズからの光を電気信号に変換する撮像面を有する撮像素子と、
前記対物レンズからの光を偏向し、前記撮像素子に導光する反射素子とを有し、
前記撮像面は、第１の撮像時において、前記被写体の動画撮像の場合に前記電気信号を読み出す第１の領域と、前記被写体の動画撮像の場合に前記電気信号を読み出さない第２の領域とを含み、
前記第１の撮像から撮像方向を変更した第２の撮像の際、前記被写体の動画撮像の場合に前記電気信号を読み出す領域は、前記第２の領域を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記被写体の静止画撮像時は、前記第１の領域及び前記第２の領域から前記電気信号を読み出すことを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
前記被写体を拡大する光学ズーム及び電子ズームを有し、
第１の解像度から前記第１の解像度よりも低い第２の解像度になるまで前記電子ズームを動作させることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第２の解像度は、ハイビジョン規格であることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、撮像装置に係り、特に、パン・チルト撮影が可能な撮像装置に関する。本発明は、例えば、連続した画像を撮像するビデオカメラに好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年のデジタルビデオカメラやデジタルカメラなどの撮像装置の普及に伴って、かかる撮像装置は様々なシーンに適用されると共に、撮像の高品位化及び撮像装置の小型化がますます要求されている。例えば、デジタルビデオカメラは、店舗の天井などに備え付けられる監視用ビデオカメラとして使用されており、監視する被写体（被写界）に応じてパン・チルト動作を可能とする駆動機構を有する。このような駆動機構に関する技術は、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１は、監視用ビデオカメラに対して予め決めた撮像位置（監視ピント）における撮像条件（パン角度値、チルト角度値、ズーム倍率値）を設定する。そして、パン角度値及びチルト角度値から撮像位置に対する撮像素子上での電子ズーム切り出し位置の中心座標を演算すると共に、ズーム倍率値から現在の光学ズーム倍率値に対する電子ズーム倍率値を演算する。次いで、カメラ部を目的の撮像位置に切り換えて電子ズーム切り出し位置から電子ズーム処理し、この後、電子ズーム処理を相殺する方向でパン・チルト、光学ズームを駆動して、光学ズーム処理した画像を出力する。
【０００４】
また、本出願人は、被写体からの光を反射素子によって略９０度方向に偏向して撮像素子に導く光学系を有する撮像装置において、反射素子（プリズム）の回転角度と対物レンズの回転角度との関係が２倍となるように構成したチルト機構を提案している。
【特許文献１】特開２００４−７２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、監視用ビデオカメラ用の技術である。例えば、特許文献１では、ドアの開閉を検知すると、予め設定した情報に基づき、電子ズームによってドア部分を拡大表示し、その後、初期位置から予め設定したパン位置及びチルト位置に向かってパン・チルト動作をしながら光学ズームを機能させる。これにより、徐々に電子ズームの倍率を低くして電子ズームを光学ズームで相殺し、最終的に光学ズームによって高画質の画像を得ることができる。但し、特許文献１は、監視用ビデオカメラに要求される仕様（即ち、目的の被写体を短時間に捉えること）を優先しており、撮像初期における電子ズームによる画像の劣化を考慮していない。更に、カメラの構造及び制御が異なるため、一般的なユーザーが使用するビデオカメラに適用することができない。
【０００６】
一方、本出願人が提案するチルト機構は、画像の劣化を防止することはできるが、チルト機構の構成部品や駆動源を必要とするため、装置の大型化やコストアップを招いてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、画像の劣化、装置の大型化及びコストアップを招くことなく、パン・チルト撮影を実現することができる撮像装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての撮像装置は、被写体を撮像する撮像装置であって、対物レンズからの光を電気信号に変換する撮像面を有する撮像素子と、前記対物レンズからの光を反射し、前記撮像素子に導光する反射素子とを有し、前記撮像面は、第１のアスペクト比で構成され、前記被写体の静止画撮像の場合は、前記第１のアスペクト比で前記電気信号を読み出し、前記被写体の動画撮像の場合は、前記第１のアスペクト比と異なる第２のアスペクト比で前記電気信号を読み出し、前記被写体の動画撮像の場合において、第１の撮像から撮像方向を変更した第２の撮像の際に前記電気信号を読み出す領域は、前記第１の撮像の際に前記電気信号を読み出さない領域を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の別の側面としての撮像装置は、被写体の静止画及び動画を撮像する撮像装置であって、対物レンズからの光を電気信号に変換する撮像面を有する撮像素子と、前記対物レンズからの光を偏向し、前記撮像素子に導光する反射素子とを有し、前記撮像面は、第１の撮像時において、前記被写体の動画撮像の場合に前記電気信号を読み出す第１の領域と、前記被写体の動画撮像の場合に前記電気信号を読み出さない第２の領域とを含み、前記第１の撮像から撮像方向を変更した第２の撮像の際、前記被写体の動画撮像の場合に前記電気信号を読み出す領域は、前記第２の領域を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像の劣化、装置の大型化及びコストアップを招くことなく、パン・チルト撮影を実現することができる撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての撮像装置について説明する。なお、各図において、同一の部材には同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
本発明の撮像装置１は、被写体の静止画及び動画を撮像する撮像装置である。撮像装置１は、後述するように、画像の劣化、装置の大型化及びコストアップを招くことなく、パン・チルト撮影を実現することができる。撮像装置１は、主要な構成要素として、図１に示すような反射型の光学系１０を有する。ここで、図１は、撮像装置１が有する光学系１０の構成を示す概略断面図である。
【００１４】
図１を参照するに、１０１は、第１の光軸Ａ上に位置する光学要素である対物レンズである。１０２は、対物レンズ１０１からの光を略９０度折り曲げて（偏向して）後述する撮像素子１０６に導光する反射素子である。換言すれば、反射素子１０２は、第１の光軸Ａを略９０度折り曲げて（偏向して）第２の光軸Ｂに導く。ここで、第１の光軸Ａとは、対物レンズ１０１の光軸であり、第２の光軸Ｂとは、後述する撮像レンズ１０５及び撮像素子１０６の光軸である。
【００１５】
反射素子１０２は、本実施形態では、プリズムであり、かかるプリズムの入射平面部１０２ａ及び射出平面部１０２ｂには第１の接合レンズ１０３及び第２の接合レンズ１０４が接着（固定）されている。即ち、第１の接合レンズ１０３は、対物レンズ１０１と反射素子１０２との間に位置し、第２の接合レンズ１０４は、反射素子１０２と撮像素子１０５との間に位置する。
【００１６】
撮像レンズ１０５は、複数のレンズで構成されるレンズ群であり、第２の光軸Ｂ上に配置される。１０６は、対物レンズ１０１、第１の接合レンズ１０３、反射素子１０２、第２の接合レンズ１０４及び撮像レンズ１０５を通過した光を電気信号に変換する撮像面を有する撮像素子であり、第２の光軸Ｂ上に配置される。撮像素子１０６は、本実施形態では、ＣＣＤで構成される。
【００１７】
対物レンズ１０１を透過した光は、第１の接合レンズ１０３を介して反射素子１０２に入射され、反射素子１０２の反射面１０２ｃで偏向（反射）される。撮像素子１０２の反射面１０２ｃによって反射された光は、第２の接合レンズ１０４を透過し、更に、撮像レンズ１０５を通過して、撮像素子１０６上に結像される。
【００１８】
図２は、図１に示す反射型の光学系１０が組み込まれる鏡筒ユニット２０の要部斜視図である。なお、鏡筒ユニット２０は、後述するように、パンニング駆動用のパンニング駆動機構ＰＭも内包する。
【００１９】
図２を参照するに、２０１は、鏡枠の一部を構成するＣＣＤホルダーである。ＣＣＤホルダー２０１には、撮像素子１０６であるＣＣＤが光学系１０の結像面に配置されると共に、後述する鏡筒ユニット２０の構成要素が内部に配置される。なお、対物レンズ１０１や反射素子（プリズム）１０２を内包するプリズムホルダー２０２が、フランジ部２０１ａを介して、ＣＣＤホルダー２０１に配置される。プリズムホルダー２０２は、本実施形態では、図示しないネジ等によって、撮像素子１０６が配置された光学系１０の結像面の反対側に固定される。
【００２０】
２０３は、撮像レンズ１０５の一部を構成する２群レンズを内包する２群ホルダーである。なお、２群レンズは、撮像光学系の変倍機能を有するレンズ、所謂、バリエーターレンズである。２群ホルダー２０３は、第２の光軸Ｂに沿ってＣＣＤホルダー２０１に固定された第１のガイドバー２０４ａに摺動自在に支持されると共に、第２のガイドバー２０４ｂによって第１のガイドバー２０４ａ周りの回転を規制される。
【００２１】
２群ホルダー２０３には、ラック２０５が取り付けられている。２０６は、２群ホルダー２０３を第２の光軸Ｂに沿って駆動するためのステッピングモーターである。ステッピングモーター２０６の出力軸には、リードスクリュー２０７が固定される。また、リードスクリュー２０７は、ネジを介して、ラック２０５と接続する。これにより、リードスクリュー２０７の回転に伴って、２群ホルダー２０３を第２の光軸Ｂに沿って移動（進退）させることができる。
【００２２】
２０８は、撮像レンズ１０５の一部を構成する４群レンズを内包する４群ホルダーである。なお、４群レンズは、撮像光学系の補正機能を有するレンズ、所謂、コンペンセーターレンズである。４群ホルダー２０８は、２群ホルダー２０３と同様に、第１のガイドバー２０４ａ及び第２のガイドバー２０４ｂによって、第２の光軸Ｂに沿って摺動自在に支持される。また、４群ホルダー２０８には、図示しないラックが取り付けられている。これにより、２群ホルダー２０３と同様に、ステッピングモーター２０９の出力が、図示しないリードスクリューに伝達され、ラックの駆動によって、４群ホルダー２０８を第２の光軸Ｂに沿って移動（進退）させることができる。
【００２３】
３０は、対物レンズ１０１（撮像レンズ１０５）からの光の透過量（光量）を規制するアイリスユニットである。アイリスユニット３０には、後述するパンニング駆動機構ＰＭが一体的に取り付けられている。パンニング駆動機構ＰＭは、鏡筒ユニット２０を第２の光軸Ｂ周りに回転させ、撮像装置１のパンニング撮影を可能にする。
【００２４】
図３は、パンニング駆動機構ＰＭの構成を示す要部斜視図である。パンニング駆動機構ＰＭは、アイリスユニット３０の一部を構成する。パンニング駆動機構ＰＭは、後述するように、鏡筒ユニット２０を第２の光軸Ｂ周りに回動させる。
【００２５】
図３を参照するに、３０１は、アイリス地板であり、光軸（第２の光軸Ｂ）上に開口部３０１ａを有する。図示しないアイリス羽根は、適正な露光が得られるように、開口部３０１ａを遮蔽する。換言すれば、アイリス羽根は、対物レンズ１０１（撮像レンズ１０５）からの光の光量を制御する。また、開口部３０１ａの奥に位置するレンズ受け部３０１ｃには、撮像レンズ１０５の一部を構成する３群レンズが固定される。
【００２６】
３０２は、ステッピングモーターであり、図示しないネジによって、アイリス地板３０１に固定される。３０３は、ピニオンギアであり、ステッピングモーター３０２の出力軸３０２ａに圧入される。
【００２７】
３０４は、第１の減速ギアであり、アイリス地板３０１の軸３０１ｂに回転可能に軸支される。なお、第１の減速ギア３０４の大ギア部３０４ａは、ピニオンギア３０３と結合（ギア結合）する。
【００２８】
３０５は、中間地板である。中間地板３０５は、第１の減速ギア３０４がアイリス地板３０１に組み込まれた後、図示しないネジによってアイリス地板３０１に固定される。
【００２９】
３０６は、第２の減速ギアであり、中間地板３０５の支軸３０５ａに回転可能に軸支される。第２の減速ギア３０６の大ギア部３０６ａは、第１の減速ギア３０４の小ギア部３０４ｂと結合（ギア結合）する。
【００３０】
３０７は、第３の減速ギアであり、中間地板３０５の支軸３０５ｂに回転可能に軸支される。第３の減速ギア３０７の大ギア部３０７ａは、第２の減速ギア３０６の小ギア部３０６ｂと結合（ギア結合）する。
【００３１】
３０８は、出力ギアであり、中間地板３０５の支軸３０５ｃに回転可能に軸支される。出力ギア３０８のギア部３０８ａは、第３の減速ギア３０７の小ギア部３０７ｂに結合（ギア結合）する。
【００３２】
３０９は、ギア押さえであり、上述した各減速ギア（第１乃至第３の減速ギア）が組み込まれた後、図示しないネジによってアイリス地板３０１に固定される。ギア押さえ３０９は、上述した各減速ギア（第１乃至第３の減速ギア）を回転可能に保持し、減速ギアユニットを構成する。
【００３３】
減速ギアユニットにおいて、ステッピングモーター３０２の回転は、上述した各減速ギア（第１乃至第３の減速ギア）に伝達され、最終的に出力ギア３０８に伝達される。この際、出力ギア３０８には、ステッピングモーター３０２の回転力が拡大して伝達される。なお、出力ギア３０８は、後述するように、その一部がＣＣＤホルダー２０１の外周面から突出するように配置される。
【００３４】
図４は、第１の減速ギア３０４、第２の減速ギア３０６、第３の減速ギア３０７及びアイリス羽根３１０ａ及び３１０ｂが組み込まれたパンニング駆動機構ＰＭを示す要部斜視図である。
【００３５】
図４を参照するに、アイリス羽根３１０ａ及び３１０ｂは、上述したように、アイリス地板３０１の開口部３０１ａを遮蔽する。３１１は、アイリス駆動用のアクチュエータである。アイリス羽根３１０ａ及び３１０ｂは、アイリス地板３０１の支持軸３０１ｂに回転可能に軸支され、また、アクチュエータ３１１の駆動軸３１１ａが係合孔に摺動自在に係合する。従って、アイリス羽根３１０ａ及び３１０ｂは、アクチュエータ３１１の回転によって、アイリス羽根３０１の開口部３０１ａの開口量（開口率）を制御する（即ち、適正な露光を得る）ことができる。
【００３６】
３１２は、光の透過量（透過光量）を規制する半透過フィルムで構成されたＮＤフィルターである。ＮＤフィルター３１２は、アイリス地板３０１の支持軸３０１ｄに回転可能に軸支される。また、ＮＤフィルター３１２の係合孔３１２ａは、アクチュエータ３１１の駆動軸３１１ａに摺動自在に係合する。これにより、ＮＤフィルター３１２は、アクチュエータ３１１の駆動に伴って、開口部３０１ａ、及び、アイリス羽根３１０ａ及び３１０ｂによって形成された開口に移動（進退）し、透過光量を制御することができる。
【００３７】
図５は、ＣＣＤホルダー２０１に組み込まれるパンニング駆動機構ＰＭの構成要素（アイリスユニット３０、２群ホルダー２０３及び４群ホルダー２０８など）を示す要部斜視図である。
【００３８】
図５を参照するに、アイリスユニット３０は、図示しないネジなどによってＣＣＤホルダー２０１に固定される。また、２群ホルダー２０３及び４群ホルダー２０８は、第１のガイドバー２０４ａ及び第２のガイドバー２０５ｂによって、光軸方向に摺動自在に支持されている。
【００３９】
鏡筒ユニット２０の全体をパンニングするために、ステッピングモーター３０２が回転すると、その駆動力が各減速ギア（第１乃至第３の減速ギア）に伝達され、出力ギア３０８に伝達される。出力ギア３０８は、上述したように、その一部がＣＣＤホルダー２０１の外周面から突出するように配置されている。従って、パンニング駆動機構ＰＭは、２群ホルダー２０３や４群ホルダー２０８の動作に影響を与えることなく、ＣＣＤホルダー２０１の内部に収納される。これにより、パンニング駆動機構ＰＭの小型化を実現することができる。
【００４０】
図６は、回転可能に支持された鏡筒ユニット２０を示す要部斜視図である。図６を参照するに、３１３は、ＣＣＤカバーであり、鏡枠の他方を形成する。ＣＣＤカバー３１３は、ＣＣＤホルダー２０１の内部にパンニング駆動機構ＰＭの構成要素を組み込んだ後、図示しないネジなどによってＣＣＤホルダー２０１に固定される。
【００４１】
押さえ部材３１４及び支持部材３１５は、鏡筒ユニット２０の全体を回転可能に支持する。支持部材３１５には、出力ギア３０８と結合（ギア結合）する内歯ギア３１５ａが形成されている。これにより、鏡筒ユニット２０の全体は、出力ギア３０８の回転に伴って、光軸周りに回転する。この結果、ユーザーが意図する構図となるように、パンニング撮影を行うことができる。
【００４２】
次に、本発明の撮像装置１におけるチルト撮影に関して説明する。図７は、撮像装置１に用いられる撮像素子（ＣＣＤ）１０６の撮像面ＩＳを示す概略平面図である。図７において、後述する第１の領域ＩＡ１及び第２の領域ＩＡ２を含む全領域ＩＡが静止画撮像時に使用される（即ち、電気信号を読み出す）領域であり、例えば、４：３のアスペクト比（第１のアスペクト比）で構成される。
【００４３】
例えば、撮像素子１０６の（撮像面ＩＳの）画面サイズが１／２．５インチサイズの大きさであった場合、イメージサークルは概略φ７．１ｍｍとなる。従って、４：３のアスペクト比の画面サイズであれば、長辺が５．６８ｍｍ、短辺が４．２６ｍｍの画面サイズとなり、かかる領域（全領域ＩＡ）を用いて被写体の静止画が撮像される。換言すれば、静止画撮像時に使用される撮像素子１０６の撮像面ＩＳの長辺は５．６８ｍｍ、静止画撮像時に使用される撮像素子１０６の撮像面ＩＳの短辺は４．２６ｍｍとなる。
【００４４】
一方、被写体の動画は、近年主流となっているワイド画面、即ち、１６：９のアスペクト比（第２のアスペクト比）のハイビジョンサイズで撮像される。従って、第２の領域ＩＡ２を除いた範囲、即ち、長辺が５．６８ｍｍ、短辺が３．１９５ｍｍの第１の領域ＩＡ１が被写体の動画撮像時に使用される（即ち、電気信号を読み出す）領域となる。
【００４５】
ここで、撮像装置１の光学系１０の諸元を設定し、撮像装置１によるチルト撮影を具体的に説明する。まず、反射素子１０２であるプリズムを含む撮像光学系の焦点距離ｆが、以下の数式１で示される仕様であるとする。
【００４６】
【数１】
2008054072.tif 000003
【００４７】
ここで、括弧内の数字は、３５ｍｍ銀塩フィルムを使用した場合の焦点距離ｆに換算した数値である。
【００４８】
また、数式１は、４：３のアスペクト比で撮像する場合（即ち、静止画撮像時）の焦点距離を表している。
【００４９】
一方、１６：９のアスペクト比で撮像する場合（即ち、動画撮像時）の諸元を示すと、まず、イメージサークルは、以下の数式２で表される。
【００５０】
【数２】
2008054072.tif 000004
【００５１】
従って、３５ｍｍ銀塩フィルムを使用した場合の焦点距離を換算すると、ワイド時は以下の数式３で表され、テレ時は以下の数式４で表される。
【００５２】
【数３】
2008054072.tif 000005
【００５３】
【数４】
2008054072.tif 000006
【００５４】
数式２乃至４に示される条件で被写体の動画を撮像した場合、上述したように、第２の領域ＩＡ２は使用されない（即ち、第２の領域ＩＡ２から電気信号を読み出さない）。そこで、本実施形態では、被写体の動画撮像時において、第２の領域ＩＡ２を利用して電子チルト撮影を行う。換言すれば、電子チルト撮像時（第１の撮像時から撮像方向を変更した第２の撮像時）において、被写体の動画撮像時に第２の領域（即ち、第１の撮像時に電気信号を読み出さない領域）から電気信号を読み出す。具体的には、被写体の動画撮像時において、通常撮影時（第１の撮像時）から撮像方向を上方向に変更したチルト撮像時（第２の撮像時）に第２の領域ＩＡ２ａを含む１６：９のアスペクト比の画面サイズの領域ＩＡ２ａ’から電気信号を読み出す。一方、被写体の動画撮像時において、通常撮影時（第１の撮像時）から撮像方向を下方向に変更したチルト撮像時（第２の撮像時）に第２の領域ＩＡ２ｂを含む１６：９のアスペクト比の画面サイズの領域ＩＡ２ｂ’から電気信号を読み出す。即ち、被写体の動画撮像時において、チルト撮影時に電気信号を読み出す領域は、第２の領域ＩＡ２ａ又はＩＡ２ｂを含む。
【００５５】
ここで、図８を参照して、第２の領域ＩＡ２ａ又はＩＡ２ｂを使用して電子チルト撮影を行った場合のチルト角度を求める。図８に示すように、電子チルトによって撮像素子１０６の撮像面ＩＳの中心位置（短辺方向）がδだけ変位したとき、電子チルトできるチルド角度θは、以下の数式５で表される。従って、ワイド時に電子チルトできるチルト角度θＷＩＤＥは、以下の数式６で表され、テレ時に電子チルトできるチルト角度θＴＥＬＥは、以下の数式７で表される。ここで、図８は、撮像装置１において、電子チルトを行った際の撮像素子１０６（撮像面ＩＳ）の中心位置の変位量δとチルト角度θとの関係を示す図である。
【００５６】
【数５】
2008054072.tif 000007
【００５７】
【数６】
2008054072.tif 000008
【００５８】
【数７】
2008054072.tif 000009
【００５９】
図９は、各焦点距離におけるチルト角度の関係（即ち、数式５）を示すグラフである。図９では、縦軸にチルト角度を、横軸に３５ｍｍ銀塩フィルムを使用した場合に換算した焦点距離を採用する。
【００６０】
これまでは、撮像素子１０６が１／２．５インチサイズのＣＣＤである場合を説明したが、以下では、撮像素子１０６が５００万画素を有するＣＣＤであるとして、電子ズームを併用した電子チルト撮像について説明する。
【００６１】
まず、４：３のアスペクト比を有する１／２．５インチサイズ、５００万画素を有するＣＣＤのセルサイズを求める。セルの一辺の長さＸは、以下の数式８で表される。
【００６２】
【数８】
2008054072.tif 000010
【００６３】
従って、１６：９のアスペクト比での動画撮像時における有効画素数Ｍ１６：９は、以下の数式９で表される。
【００６４】
【数９】
2008054072.tif 000011
【００６５】
数式９は、動画撮像時において、３．７５Ｍの解像度を有する状態で、且つ、上述した電子チルト撮像を行うことが可能であることを意味する。
【００６６】
ここで、２．２μｍのセルサイズを有する撮像素子を用いてハイビジョン撮影を行うことができる最小の画面サイズを求める。かかる画面サイズは、ハイビジョン撮影（以下、「ＨＤ撮影」と称する。）では水平方向の解像力が１１２５本必要であることから、以下の数式１０で表される。
【００６７】
【数１０】
2008054072.tif 000012
【００６８】
また、このときの有効画素数ＭＨＤは、以下の数式１１で表される。
【００６９】
【数１１】
2008054072.tif 000013
【００７０】
従って、１６：９のアスペクト比における動画撮像時には、数式１０で表される画面サイズで、数式１１で表される有効画素数まで電子ズームを行っても、実質的な画像劣化は生じないことになる。換言すれば、有効画素数以上の解像度で撮像しても、所謂、間引き撮像となり、撮像素子の有効利用にはなっていないことになる。
【００７１】
本実施形態では、ＨＤ撮影が可能な最小画面になるまでは、ユーザーが被写体を拡大するズーム動作を行っても電子ズームで対応する。換言すれば、撮像装置１は、被写体を拡大するズーム機能として、光学ズームと電子ズームとを有し、第１の解像度から第１の解像度よりも低い第２の解像度（ハイビジョン規格）になるまでは、電子ズームを動作させる。これにより、電子チルトできるチルト角度を実質的に大きくすることが可能となる。
【００７２】
ある焦点距離におけるＨＤ撮影が可能な電子チルト角度θＨＤは、以下の数式１２で定められる。
【００７３】
【数１２】
2008054072.tif 000014
【００７４】
このときの電子ズームによる焦点距離ｆＨＤ及び３５ｍｍフィルム換算焦点距離ｆ３５ＨＤは、以下の数式１３で表される。
【００７５】
【数１３】
2008054072.tif 000015
【００７６】
ワイド時における各値及びテレ時における各値を求めると、以下の数式１４及び１５で表される。
【００７７】
【数１４】
2008054072.tif 000016
【００７８】
【数１５】
2008054072.tif 000017
【００７９】
このように、電子ズームを併用しないときの焦点距離範囲及び電子チルト角度の拡大を実現することができる。なお、動画撮像における画質劣化が生じないことは上述した通りである。
【００８０】
図１０は、各焦点距離において、ＨＤ撮影の限界まで電子ズームを動作した際の電子ズーム焦点距離と電子チルト角度の関係を示すグラフである。図１０では、左縦軸にＨＤ撮影限界の電子チルト角度を、右縦軸にＨＤ撮影限界の電子ズーム焦点距離（３５ｍｍ換算）を、横軸に３５ｍｍ銀塩フィルムを使用した場合に換算した焦点距離を採用する。
【００８１】
以下、図１１を参照して、撮像装置１におけるズーム動作について説明する。図１１は、撮像装置１におけるズーム動作を説明するためのフローチャートである。
【００８２】
まず、ユーザー（撮像者）がズーム動作スイッチを操作すると、ズームサブルーチンフローが開始される（ステップＳ１０１）。次いで、ステップＳ１０２において、テレ方向にズームしているのかどうかを判別する。この際、テレ方向にズームしていると判別されると、光学上の焦点距離ｆＯを確認し（ステップＳ１０３）、次に、現在撮像中の電子ズーム焦点距離ｆＥを確認する（ステップＳ１０４）。
【００８３】
次に、電子ズーム焦点距離ｆＥがＨＤ撮影の限界かどうかを判別し（ステップＳ１０５）、電子ズーム焦点距離ｆＥがＨＤ撮影の限界である場合には、更に、光学テレ端であるかどうかを判別する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６において光学テレ端であると判別されると、これ以上のテレズーム操作は不可能であるため、ズームサブルーチンを抜ける（ステップＳ１０７）。一方、ステップＳ１０６において光学テレ端ではないと判別されると、光学ズームを動作させ（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０２に戻る。
【００８４】
また、ステップＳ１０５において、電子ズーム焦点距離ｆＥがＨＤ撮影の限界でない場合には、撮像倍率を拡大するために電子ズームを動作させ（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０２に戻る。
【００８５】
一方、ステップＳ１０２において、テレ方向にズームしていないと判断されると、ワイド方向にズームしているかどうかを判別する（ステップＳ１１０）。この際、ワイド方向にズームしていないと判別された場合には、テレ方向にもワイド方向にもズームされていないため、ズームサブルーチンを抜ける（ステップＳ１１１）。
【００８６】
ステップＳ１１０において、ワイド方向にズームしていると判別された場合には、光学上の焦点距離ｆＯを確認し（ステップＳ１１２）、次に、現在撮像中の電子ズーム焦点距離ｆＥを確認する（ステップＳ１１３）。
【００８７】
次いで、鏡筒が光学上のワイド端であるかどうかを判別する（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４において、鏡筒が光学上のワイド端ではないと判別されると、光学ズーム（光学ズームによるワイドズーム）を動作させ（ステップＳ１１５）、ステップＳ１０２に戻る。また、ステップＳ１１４において、鏡筒が光学上のワイド端であると判別されると、電子ズーム（電子ズームによるワイドズーム）を動作させ（ステップＳ１１６）、電子ズームワイド端であるかどうかを判別する（ステップＳ１１７）。
【００８８】
ステップＳ１１７において、電子ズームワイド端ではないと判別されると、ステップＳ１０２に戻る。また、ステップＳ１１７において、電子ズームワイド端であると判別されると、これ以上のワイドズーム操作は不可能であるため、ズームサブルーチンを抜ける（ステップ１１８）。
【００８９】
このようなズーム動作によって、撮像装置１は、ＨＤ撮影が行える画質を確保すると共に、電子チルト角度を最大限まで大きくすることができる。
【００９０】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の一側面としての撮像装置の有する光学系の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す反射型の光学系が組み込まれる鏡筒ユニットの要部斜視図である。
【図３】本発明の撮像装置が有するパンニング駆動機構の構成を示す要部斜視図である。
【図４】図３に示す第１の減速ギア、第２の減速ギア、第３の減速ギア及びアイリス羽根が組み込まれたパンニング駆動機構を示す要部斜視図である。
【図５】図２に示すＣＣＤホルダーに組み込まれるパンニング駆動機構の構成要素を示す要部斜視図である。
【図６】回転可能に支持された鏡筒ユニットを示す要部斜視図である。
【図７】本発明の撮像装置に用いられる撮像素子（ＣＣＤ）の撮像面を示す概略平面図である。
【図８】本発明の撮像装置において、電子チルトを行った際の撮像素子（撮像面）の中心位置の変位量とチルト角度との関係を示す図である。
【図９】本発明の撮像装置において、各焦点距離におけるチルト角度の関係を示すグラフである。
【図１０】各焦点距離において、ＨＤ撮影の限界まで電子ズームを動作した際の電子ズーム焦点距離と電子チルト角度の関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の撮像装置におけるズーム動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９２】
１                          撮像装置
１０                        光学系
１０１                      対物レンズ
１０２                      反射素子
１０２ａ                    入射平面部
１０２ｂ                    射出平面部
１０２ｃ                    反射面
１０５                      撮像レンズ
１０６                      撮像素子
２０                        鏡筒ユニット
２０３                      ２群ホルダー
２０６                      ステッピングモーター
２０７                      リードスクリュー
２０８                      ４群ホルダー
２０９                      ステッピングモーター
３０                        アイリスユニット
３０１                      アイリス地板
３０１ａ                    開口部
３０２                      ステッピングモーター
３０３                      ピニオンギア
３０４                      第１の減速ギア
３０５                      中間地板
３０６                      第２の減速ギア
３０７                      第３の減速ギア
３０８                      出力ギア
３０９                      押さえギア
３１０ａ及び３１０ｂ        アイリス羽根
３１１                      アクチュエータ
３１２                      ＮＤフィルター
Ａ                          第１の光軸
Ｂ                          第２の光軸
ＰＭ                        パンニング駆動機構
ＩＳ                        撮像面
【図１】
2008054072.tif 000018
【図２】
2008054072.tif 000019
【図３】
2008054072.tif 000020
【図４】
2008054072.tif 000021
【図５】
2008054072.tif 000022
【図６】
2008054072.tif 000023
【図７】
2008054072.tif 000024
【図８】
2008054072.tif 000025
【図９】
2008054072.tif 000026
【図１０】
2008054072.tif 000027
【図１１】
2008054072.tif 000028