(57)【要約】【課題】光学的調節手段と電子的調節手段を連動することより、所定の画角まで高速なズーム調節可能とし、所定の画角に達成した後、電子的調節手段の動作を停止することにより、電子的調節手段による離散的不自然な動作がなく、解像度の優れた画像を得ることができる撮像装置を提供する。【解決手段】ズームキー６からの画角情報に基づいて光学的ズーム及び電子的ズームの画角配分を定めて、信号処理回路４及び駆動制御手段８に光学的ズーム及び電子的ズーム動作指令を送る画角制御手段７と、所定の総合画角端限界まで、光学的ズームを続行し、総合画角端に達した時、光学ズームを停止する駆動制御手段８と、上記光学的ズームを続行している間は、デジタル画像データを保持しするメモリ５を備える撮像装置１０により上記課題を達成する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像の画角を調節する際に、画角調節を行う撮像装置であって、
光学的に画像の画角を変化させる光学的調節手段と、
前記光学的調整手段を通過した被写体の入射光を撮像するイメージセンサと、
前記イメージセンサにより得られた前記被写体の画像情報をデジタル画像データに変換し、前記デジタル画像データを電子的に拡大することによって、画像の画角を変化させる電子的調節手段と、
前記光学的調節手段及び前記電子的調節手段を連動又は単独に制御し、所定の画角となるように制御する画角制御手段と、
前記制御手段からの画角の情報により前記光学的調節手段の倍率を制御する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記電子的調節手段は、前記デジタル画像データを記憶する記憶手段と、該記憶されたデジタル画像データを拡大する機能を有する画像処理手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記光学的調節手段と前記電子的調節手段が連動して、所定の画角を調節するように制御する場合、前記光学的調節手段と前記電子的調節手段によりそれぞれ調節された画角から総合画角を算出し、前記所定の総合画角に到達したかどうかを判断する判断手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
さらに、前記制御手段は、前記光学的調節手段と前記電子的調節手段が前記所定の総合画角となるように並行して調節を開始した場合、前記所定の総合画角に到達した際に、前記電子的ズーム手段を制御して、前記デジタル画像データを保持し、該デジタル画像データを保持したまま、単独で、前記光学的調節手段より、光学的画角が前記所定の総合画角と等しくなるように調節された後に、記憶した前記デジタル画像データを解除する解除することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
画像の画角を調節する際に、画角調節を行う撮像方法であって、
（ａ）画角の変更要求があったかどうかを判定する工程と、
（ｂ）光学的画角の調節と電子的画角の調節を連動して行い、所定の総合画角に達するように、画角の調節を行う工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）により、前記所定の総合画角に達したとき、前記電子的画角の調節を止め、このときの画像を保持し、記憶するとともに、光学的画角の調節を続ける工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）による前記光学的画角の調節により光学的画角が、前記所定の総合画角に達したことを判定する工程と、
（ｅ）前記工程（ｃ）により、前記所定の総合画角に達したことを判定した後、前記工程（ｃ）により保持し、記憶していた前記画像を解除する工程と、
（ｆ）前記工程（ｅ）により前記所定の総合画角に達したことを判定した後、要求画角に達しない場合に、さらに、前記電子的画角の調節を行い、要求画角に達するようにする工程と、
を備えたことを特徴とする撮像方法。
【請求項６】
画像の画角を調節する際に、画角調節を行うプログラムであって、
（ａ）画角の変更要求があったかどうかを判定する工程と、
（ｂ）光学的画角の調節と電子的画角の調節を連動して行い、所定の総合画角に達するように、画角の調節を行う工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）により、前記所定の総合画角に達したとき、前記電子的画角の調節を止め、このときの画像を保持し、記憶するとともに、光学的画角の調節を続ける工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）による前記光学的画角の調節により光学的画角が、前記所定の総合画角に達したことを判定する工程と、
（ｅ）前記工程（ｃ）により、前記所定の総合画角に達したことを判定した後、前記工程（ｃ）により保持し、記憶していた前記画像を解除する工程と、
（ｆ）前記工程（ｅ）により前記所定の総合画角に達したことを判定した後、要求画角に達しない場合に、さらに、前記電子的画角の調節を行い、要求画角に達するようにする工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影画像の画角調節を高速及びスムーズ行う撮像装置及びその撮像方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術としては、特開昭６３−２２０６７９号公報に開示された撮像装置がある。この従来例には、被写体を撮像する撮像手段と、その撮像手段に入射する像の倍率を変化させる光学的調節手段（以下、光学的ズーム手段という。）と、撮像手段の走査範囲を可変する電子的調節手段（以下、電子的ズーム手段という。）を備え、光学的ズーム手段及び電子的ズーム手段のいずれか一方を先に動作させ、その先に動作した手段による画角がその倍率可変範囲の端部に到達したことを検知した後、他方の手段を動作させるようにした撮像装置が開示されている。この例では、光学ズーム手段による画像の拡大には一般に画像の劣化を伴わないが、電子的ズーム手段による画像の拡大では画像の劣化を伴うため、光学的ズーム手段による可能な限り光学的に画像を拡大した後、さらに、電子的ズーム手段を用いて、画像を拡大し画像の解像度を保持するのが有効である。また、特開平４−３７３３６８号公報では、前記光学的ズーム手段と電子的ズーム手段を同時動作する撮像装置が開示されている。この例では、光学的ズーム手段と電子的ズーム手段を同時に駆動している為、最大ズーム画角に到達する時間の短縮化が図れる（特許文献１，２を参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６３−２２０６７９号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平４−３７３３６８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した光学的ズーム手段の可変領域と電子的ズーム手段のどちらか一方の可変領域の端部を検知して、切り換える撮像装置では、光学ズームのモータの駆動スピードに依存するため最大ズーム倍率までに到達する時間が長くなってしまう。また、光学的ズーム手段と電子的ズーム手段の同時駆動では高速な画像の拡大は可能となるが、電子的ズーム手段による拡大率の分解能には限界があり、拡大する際に生じる画角の離散的不自然な変動が問題となる。
【０００６】
そこで、本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、高速の画角拡大機能を有し、その画像の画角拡大作用により生じる不自然な画角変動を抑えることを目的とした撮像装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光学的ズーム手段と電子的ズーム手段の同時駆動による高速の画角拡大機能を有し、その画像の画角拡大作用により生じる不自然な画角変動を抑えることを可能にした撮像装置を提供することにより、上記のような課題を解決したものである。
【０００８】
本発明に係る撮像装置は、画像の画角を調節する際に、画角調節を行う撮像装置であって、光学的に画像の画角を変化させる光学的調節手段と、光学的調整手段を通過した被写体の入射光を撮像するイメージセンサと、イメージセンサにより得られた前記被写体の画像情報をデジタル画像データに変換し、デジタル画像データを電子的に拡大することによって、画像の画角を変化させる電子的調節手段と、光学的調節手段及び電子的調節手段を連動又は単独に制御し、所定の画角となるように決定する制御手段と、制御手段からの画角の情報により光学的調節手段の倍率を制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする。
本態様によれば、光学的ズーム手段及び電子的調節手段を連動して制御し、その後、光学的調節手段を単独に制御することにより、所定の総合画角が決定されるため、高速かつスムーズに画角調節することを可能にする。これにより、短時間の画角調節と不自然な画角変動を抑えることができる。
【０００９】
本発明に係る撮像装置は、電子的調節手段は、前記デジタル画像データを記憶する記憶手段と、該記憶されたデジタル画像データを拡大する機能を有する画像処理手段とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る撮像装置は、制御手段は、光学的調節手段と電子的調節手段が連動して、所定の画角を調節するように制御する場合、光学的調節手段と電子的調節手段によりそれぞれ調節された画角から総合画角を算出し、所定の総合画角に到達したかどうかを判断する判断手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る撮像装置は、制御手段が、光学的調節手段と電子的調節手段が連動して、所定の画角を調節するように制御する場合、光学的調節手段と電子的調節手段によりそれぞれ調節された画角から総合画角を算出し、所定の総合画角に到達したかどうかを判断する判断手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る撮像装置は、さらに、前記制御手段は、前記光学的調節手段と前記電子的調節手段が前記所定の総合画角となるように並行して調節を開始した場合、前記所定の総合画角に到達した際に、前記電子的ズーム手段を制御して、前記デジタル画像データを保持し、該デジタル画像データを保持したまま、単独で、前記光学的調整手段より、光学的画角が前記所定の総合画角と等しくなるように調節された後に、記憶した前記デジタル画像データを解除する解除することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る撮像方法は、画像の画角を調節する際に、画角調節を行う撮像方法であって、（ａ）画角の変更要求があったかどうかを判定する工程と、（ｂ）所定の総合画角に達するように、光学的画角調節と電子的画角調節を連動して画角の調節を行う工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）により、所定の総合画角に達したとき、電子的画角調節を止め、このときの画像を保持し、記憶するとともに、光学的画角調節を続ける工程と、（ｄ）前記工程（ｃ）による前記光学的画角調節による画角が、所定の総合画角に達したことを判定する工程と、（ｅ）前記工程（ｃ）により、前記所定の総合画角に達したことを判定した後、前記工程（ｃ）により保持し、記憶していた前記画像を解除する工程と、（ｆ）前記工程（ｅ）により前記所定の総合画角に達したことを判定した後、要求画角に達しない場合に、さらに、前記電子的画角調節を行い、要求画角に達するようにする工程とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るプログラムは、画像の画角を調節する際に、画角調節を行うプログラムであって、（ａ）画角の変更要求があったかどうかを判定する工程と、（ｂ）所定の総合画角に達するように、光学的画角調節と電子的画角調節を連動して画角を調節する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）により、所定の総合画角に達したとき、電子的画角調節を止め、このときの画像を保持し、記憶するとともに、光学的画角調節を続ける工程と、（ｄ）前記工程（ｃ）による光学的画角調節による画角が、所定の総合画角に達したことを判定する工程と、（ｅ）前記工程（ｃ）により、所定の総合画角に達したことを判定した後、前記工程（ｃ）により保持し、記憶していた前記画像を解除する工程と、（ｆ）前記工程（ｅ）により所定の総合画角に達したことを判定した後、要求画角に達しない場合に、さらに、電子的画角調節を行い、要求画角に達するようにする工程とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る撮像装置を示すブロック図である。
【００１７】
撮像装置１０は、ズームレンズ１、イメージセンサ２、Ａ／Ｄ３、信号処理回路４、メモリ５、ズームキー６、画角制御手段７及び駆動制御手段８等を備えている。
以下、その構成を説明する。被写体からの光学情報が、光学的に画像の画角を変化させる光学的調節手段であるズームレンズ１を通し、イメージセンサ２の面上に結像される。イメージセンサ２は、結像された光学情報を光電変換する。イメージセンサ２は、例えば、ＣＣＤを使用することが可能である。アナログ／デジタル変換器であるＡ／Ｄ３により画像情報は、デジタル画像データに変換される。変換されたデジタル画像データは、画像処理手段である信号処理回路４へ送られる。信号処理回路４は、画角制御手段７の制御の基に、電子的に画角調節を行うために、上記デジタル画像データを拡大及び縮小等の画像処理を行う。また、メモリ５は、信号処理回路４と接続され、信号処理回路４により処理されたデジタル画像データを一時退避または保持する。一時退避または保持された画像データは、信号処理回路により、更に、電子的画角調節のために再利用される。画角制御手段７は、信号処理回路４及びメモリ５に対する画像処理の開始・終了等の制御を行うとともに、電子的画角の設定、算出等の制御行う。記憶された画像データは、画角制御手段７の制御のもとに、任意の画角に拡大され、走査線補間されたデジタル画像データとなる。これにより、任意の電子的画角調節が可能となる。
ここで、画角制御手段７は、例えば、マイクロコンピュータを使用可能である。さらに、画角制御手段７は、信号処理回路４からの信号処理結果の情報に基づき、駆動制御手段８へ光学的ズーム動作指令等を送る。駆動制御手段８は、Ｚｏｏｍ制御を行うとともに、画角制御手段７の情報から、同時に、Ｆｏｃｕｓ／Ｉｒｉｓをそれぞれ制御する。このように、駆動制御手段８は、ズームレンズを駆動させるとともに各ズームレンズの位置に応じたフォーカスレンズの位置制御を行うことでズームトラッキング動作を可能にしている。また、駆動制御手段８は、例えば、マイクロコンピュータであってもよい。一方、画角制御手段７は、使用者の意図により画角の変化要求をズームキー入力６から取得する。光学的ズーム及び電子的ズーム動作を同時に行う場合には、画角制御手段７は、ズームキー６からの画角情報に基づいて光学的ズーム及び電子的ズームの画角配分を定めて、信号処理回路４及び駆動制御手段８に光学的ズーム及び電子的ズーム動作指令を送る。これらの動作指令に基づき、入射する像の画角を光学的画角と電子的画角を同時に変化させて最終目的の画角（以下、総合画角という）に調節することができる。このように、光学的ズームと電子的ズームの相乗の速度で、最終目的の画角に高速に達することができる。
【００１８】
次に、電子的ズームによるズームの分解能に限界があり、また、拡大する際に生ずる画角の離散的不自然な変動を抑えるために、所定の総合画角に達した後は、画角制御手段７により、信号処理回路４に対して電子的画角調節の駆動を停止する。この時点では、未だ、光学的ズームが所定の総合画角端限界まで達していないため、画角制御手段７に指示に基づいて、駆動制御手段８は、所定の総合画角端限界まで、光学的ズームを続行し、総合画角端に達した時、光学ズームを停止する。上記光学的ズームを続行している間は、デジタル画像データを信号処理回路４の制御に基づいて、メモリ５に保持し、スチル画像とする一方、光学ズームを停止した後は、上記メモリ５に保持していたデジタル画像データを画角制御手段７の指令により解除する。
【００１９】
このように、所定の総合画角に達した後は、電子的に保持していたデジタル画像データを解除することで、離散的不自然な動作がない解像度の優れた画像が得られる。
【００２０】
次に、上記のように構成された撮像装置において、本発明の特徴であるところのレンズ制御系における光学的調節手段による光学ズーム、電子ズーム処理系における電子的調節手段による電子ズームの動作方法について、図２及び図３を用いて説明する。
【００２１】
図２は、本実施の形態における光学ズーム及び電子ズームの同時駆動の手順を示すフローチャートである。
【００２２】
図３は、光学ズーム及び電子ズームの駆動と画角の変化を示す図である。
【００２３】
まず、使用者により画角の変更要求のトリガであるズームキーが押されたかどうかの判別を行う（ステップＳ１）。画角の変更要求があった場合に（ステップＳ１；ｙｅｓ）、電子ズーム処理系により電子ズーム駆動が開始する（ステップＳ２）。電子ズーム駆動が開始（ステップＳ２）直後に、光学ズーム系は、光学ズーム駆動を開始する（ステップＳ３）。一方、画角の変更要求がない場合には（ステップＳ１；ｎｏ）、画角の変更要求があるまで、待機する。このように、画角の変更要求があった場合には（ステップＳ１；ｙｅｓ）、電子ズーム駆動と光学ズーム駆動がほぼ同時に行われるため、その相乗効果により高速なズーム動作が実現される。両者のズーム駆動の結果、所望の総合画角に達しているかどうかの判別を行う（ステップＳ４）。所望の総合画角に達していない場合には（ステップＳ４；ｎｏ）、さらに、光学ズーム駆動（ステップＳ２）及び電子ズーム駆動を実行する（ステップＳ３）。ステップＳ２及びステップＳ３では、図３に示す、ａ点からｂ点までの時間が所望の総合画角に達していない領域である。次に、画角変化指示により総合画角が所望の値に到達した時点で（ステップＳ４；ｙｅｓ）、到達したときのデジタル画像データを保持する（ステップＳ５）。ステップＳ５の直後は、未だ、光学ズーム端の限界に達していないため、さらに、光学ズーム駆動を行う（ステップＳ６）。すなわち、図３に示すｂ点が、光学ズーム及び電子ズームによるＴｏｔａｌ画角が所望の値に到達した時点を示す。また、ｂ点からｃ点までの光学ズームの駆動期間は、デジタル画像データを保持し、スチル画像となる。すなわち、電子ズームによる画角は一定となる。光学ズームが所定端限界まで達したことを判定すると（ステップＳ７；ｙｅｓ）（図３におけるｃ点）、電子ズーム駆動を停止（ステップＳ８）し、光学ズーム駆動を停止する（ステップＳ９）。次に、スチル画保持を解除する（ステップＳ１０）。これにより、解像度の優れた画像が得ることができる。なお、さらに、使用者の画角の変更要求があれば、電子ズーム駆動停止を解除し、電子的画角をさらに拡大する処理へ移行する。所定の総合画角に達するまで電子ズーム駆動を行う（図３におけるｃ点以上の領域）。
【００２４】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、光学的に画像の画角を変化させる光学的調節手段と、電子的に画角を調節する電子的調節手段を連動することより、使用者の要求する画角に調節する。これにより、前記画角まで高速に調節可能である。また、所望の画角到達後は、光学的に画角を調節する光学的調節手段が所望の画角に到達する間、電子的に画像を保持しているので電子的に画角を調節する電子的調節手段による離散的不自然な動作がなく、光学的に画角を調節する調節手段が所望の総合画角に到達した後は、電子的に保持した画像を解除することで、解像度の優れた画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る撮像装置を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態における電子ズーム及び光学ズームの同時駆動の手順を示すフローチャートである。
【図３】光学ズーム及び電子ズームの駆動と画角の変化を示す図である。
【符号の説明】
１    ズームレンズ
２    イメージセンサ
３    Ａ／Ｄ
４    信号処理回路
５    メモリ
６    ズームキー入力
７    画角制御手段
８    駆動制御手段
１０  撮像装置
【図１】
2004228971.tif 000003
【図２】
2004228971.tif 000004
【図３】
2004228971.tif 000005