(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のテレビジョン方式に応じた有効領域と、当該有効領域の周囲に形成された当該有効領域に比して画角の大きい拡張領域とからなる撮像領域を有し、当該撮像領域に形成された撮像画像の映像信号を出力する撮像素子と、
上記映像信号に基づく撮像画像を形成する画素群のうち、標準画角から広角側へのズーム比に応じて変化する間引きパターンで対応する画素群を間引きする間引き手段と、
上記間引き手段によって間引かれた上記画素群の映像信号を格納するメモリ手段と、
上記メモリ手段に格納された上記画素群の映像信号を順次読み出して、上記有効領域の画角に相当する画像を形成するように補間する補間手段と
を具え、
上記間引き手段は、
上記ズーム比が標準画角から広角側に変化される際、上記有効領域及び上記拡張領域の両方から上記ズーム比の変化の度合いに応じて上記拡張領域の周縁側に向かって間引き位置及び間引き間隔をそれぞれ広げながら、上記有効領域の画角に相当する画素群を抽出するように上記間引きパターンを設定する
カメラ装置。
【請求項２】
上記補間手段によって補間された上記有効領域の画角に相当する画像を連続的に繋がるようにスムージング処理するスムージング処理手段
を具える請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項３】
上記拡張領域は、上記有効領域を基準とした手振れ量を検出するための領域であり、
上記手振れ量を検出する手振れ量検出手段
を具え、
上記手振れ量検出手段によって検出された上記手振れ量に基づいて、上記撮像領域に形成された撮像画像から上記有効領域に応じた大きさの画像を切り取る
請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項４】
所定のテレビジョン方式に応じた有効領域と、当該有効領域の周囲に形成された当該有効領域に比して画角の大きい拡張領域とからなる撮像領域を有し、当該撮像領域に形成された撮像画像の映像信号を出力する第１のステップと、
上記映像信号に基づく撮像画像を形成する画素群のうち、標準画角から広角側へのズーム比に応じて変化する間引きパターンで対応する画素群を間引きする第２のステップと、
上記間引かれた上記画素群の映像信号を、上記有効領域の画角に相当する画像を形成するように補間する第３のステップと
を具え、
上記第２のステップでは、
上記ズーム比が標準画角から広角側に変化される際、上記有効領域及び上記拡張領域の両方から上記ズーム比の変化の度合いに応じて上記拡張領域の周縁側に向かって間引き位置及び間引き間隔をそれぞれ広げながら、上記有効領域の画角に相当する画素群を抽出するように上記間引きパターンを設定する
カメラ機能調整方法。
【請求項５】
上記補間された上記有効領域の画角に相当する画像を連続的に繋がるようにスムージング処理する第４のステップ
を具える請求項４に記載のカメラ機能調整方法。
【請求項６】
上記第１のステップでは、
上記拡張領域は、上記有効領域を基準とした手振れ量を検出するための領域であり、上記手振れ量を検出した後、当該検出した上記手振れ量に基づいて、上記撮像領域に形成された撮像画像から上記有効領域に応じた大きさの画像を切り取る
請求項４に記載のカメラ機能調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカメラ装置及びカメラ機能調整方法に関し、例えば手振れ補正機能が搭載されたビデオカメラに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ズームレンズ系を有するビデオカメラにおいては、ズームレンズを移動させてズーム比を変化させることにより、焦点位置を一定に保ちながら焦点距離を望遠側又は広角側に変化させるようにして被写体距離を変化させるようになされている。
【０００３】
近年のビデオカメラには、かかるズームレンズ系に代えて又は加えて、撮像素子を用いて電子的に焦点距離を変化させる電子ズーム機能が搭載されたものが提案されている。この電子ズーム機能は、撮像素子の受光画面サイズより小さいサイズの撮像信号を受光画面サイズ相当の映像信号に変換するようにして、ズームレンズを移動させることなく焦点距離を望遠側に変化させる機能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような電子ズーム機能を有するビデオカメラにおいては、撮像素子の受光画面サイズより大きいサイズの撮像信号を得ることはできないため、望遠側へズームさせることはできても、広角側へズームさせることはできなかった。
【０００５】
一方、ズームレンズのズーム比をより広角側へ変化させる場合には、当該ズームレンズのサイズが大きくなる分、装置全体として構成が煩雑となる問題があった。さらに広角レンズをズームレンズ系に加えた場合には、いわゆる歪曲収差を補正する必要があり、ユーザにとってその補正作業に時間と手間がかかるという問題があった。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、装置全体として構成を簡易にし得るカメラ装置及びカメラ機能調整方法を提案しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、所定のテレビジョン方式に応じた有効領域と、当該有効領域の周囲に形成された当該有効領域に比して画角の大きい拡張領域とからなる撮像領域を有し、当該撮像領域に形成された撮像画像の映像信号を出力する撮像素子と、映像信号に基づく撮像画像を形成する画素群のうち、標準画角から広角側へのズーム比に応じて変化する間引きパターンで対応する画素群を間引きする間引き手段と、間引き手段によって間引かれた画素群の映像信号を格納するメモリ手段と、メモリ手段に格納された画素群の映像信号を順次読み出して、有効領域の画角に相当する画像を形成するように補間する補間手段とを備え、間引き手段は、ズーム比が標準画角から広角側に変化される際、有効領域及び拡張領域の両方からズーム比の変化の度合いに応じて拡張領域の周縁側に向かって間引き位置及び間引き間隔をそれぞれ広げながら、有効領域の画角に相当する画素群を抽出するように間引きパターンを設定するようにした。
【０００８】
この結果、このカメラ装置では、標準画角から広角側のズーム比に応じて拡張領域の周縁側に向かって間引き位置及び間引き間隔をそれぞれ広げられた間引きパターンで間引きした画像群を有効領域の画角に相当する画像を形成するように補間することにより、ズームレンズ等を設けることなく、また有効領域及び拡張領域から得られる画像を圧縮することなく、標準画角から広角側にズームした画像を得ることができる。
【０００９】
また本発明においては、所定のテレビジョン方式に応じた有効領域と、当該有効領域の周囲に形成された当該有効領域に比して画角の大きい拡張領域とからなる撮像領域を有し、当該撮像領域に形成された撮像画像の映像信号を出力する第１のステップと、映像信号に基づく撮像画像を形成する画素群のうち、標準画角から広角側へのズーム比に応じて変化する間引きパターンで対応する画素群を間引きする第２のステップと、間引かれた画素群の映像信号を、有効領域の画角に相当する画像を形成するように補間する第３のステップとを有し、第２のステップでは、ズーム比が標準画角から広角側に変化される際、有効領域及び拡張領域の両方からズーム比の変化の度合いに応じて拡張領域の周縁側に向かって間引き位置及び間引き間隔をそれぞれ広げながら、有効領域の画角に相当する画素群を抽出するように間引きパターンを設定するようにした。
【００１０】
この結果、このカメラ機能調整方法では、標準画角から広角側のズーム比に応じて拡張領域の周縁側に向かって間引き位置及び間引き間隔をそれぞれ広げられた間引きパターンで間引きした画像群を有効領域の画角に相当する画像を形成するように補間することにより、ズームレンズ等を設けることなく、また有効領域及び拡張領域から得られる画像を圧縮することなく、標準画角から広角側にズームした画像を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１２】
（１）本実施の形態によるビデオカメラの構成
図１において、１は全体としてビデオカメラを示し、投影レンズ２を介して入射した撮像光Ｌ１をＣＣＤ（Charge Coupled Device ：電荷結合素子）３の撮像面において光電変換することにより撮像信号Ｓ１を得、これをＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関２重サンプリング回路）及びＡＧＣ（Auto Gain Control ：自動利得制御回路）部４に送出する。
【００１３】
ＣＤＳ及びＡＧＣ部４は、撮像信号Ｓ１にリセット雑音が発生する期間においてその信号レベルを所定位置でクランプすることによって雑音成分を低減すると共に、当該撮像信号Ｓ１の振幅を自動的に調整して出力を所定値に制御することによってコントラストの変動を防止する。このようにして得られた撮像信号Ｓ２は続くアナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ）部５に送出され、ディジタル撮像信号Ｄ１に変換された後、信号処理部６に送出される。
【００１４】
信号処理部６は、ディジタル撮像信号Ｄ１に対してＹ／Ｃ分離、ガンマ補正及びホワイトバランス調整処理等を施した後、これをマトリクス処理によってビデオ信号Ｄ２に変換する。ビデオ信号Ｄ２は続くディジタル／アナログ変換（Ｄ／Ａ）部７においてアナログ化された後、出力端子（図示せず）を介して外部に出力される。
【００１５】
このビデオカメラ１において、図２に示すように、ＣＣＤ３の撮像面に配置された撮像領域Ｐを形成する総画素数68万画素の画素群のうち、所定のテレビジョン方式に応じた中央部分の有効画素数38万画素の領域（以下、これを有効領域と呼ぶ）Ａ１を実際に映し出す画像として使用すると共に、当該有効領域Ａ１の周囲に形成された当該有効領域Ａ１に比して画角の大きい余剰の30万画素分の拡張領域（以下、これを手振れ補正用領域と呼ぶ）Ａ２を手振れ補正用の画像として使用するようになされている。
【００１６】
実際にユーザが通常モードを選択した場合、信号処理部６は、ディジタル撮像信号Ｄ１に基づくフレーム画面Ｆ１のうち有効領域Ａ１に対応する画面部分を実際に映し出す画像として使用する。これに対して、ユーザが手振れ補正モードを選択した場合、信号処理部６は、ディジタル撮像信号Ｄ１に基づくフレーム画面Ｆ１のうち有効領域Ａ１に対応する画面部分を実際に映し出す画像として使用すると共に、当該有効領域Ａ１の周囲に形成された手振れ補正用領域Ａ２に対応する画面部分を手振れ補正用の画像として使用する。
【００１７】
このビデオカメラ１内には、角加速度センサ８が設けられ、ビデオカメラ１全体の上下振動、左右振動及び回転（又は傾き）をそれぞれ検出し得るようになされている。この角加速度センサ８の検出結果はセンサ出力信号Ｓ３として制御部９に送出され、当該制御部９は、センサ出力信号Ｓ３に基づいて、ビデオカメラ１が所定方向へ振れた場合、ＣＣＤ３に制御信号Ｓ４を送出することにより、ＣＣＤ３の撮像面に投影された被写体像が当該所定方向と反対方向へシフトするように当該撮像面（有効領域Ａ１及び手振れ補正領域Ａ２）の読出位置（光電変換位置）を変更する。
【００１８】
またユーザが手振れ補正モードに代えてズーム機能モードを選択した場合、制御部９は、ズーム比に応じて予め設定された所定の間引きパターンを表す画素間引き信号Ｓ５をタイミングジェネレータ（ＴＧ：Timing Generator）１０に送出する。タイミングジェネレータ１０は、画素間引き信号Ｓ５に応じたタイミングパルスＴＰをＣＣＤに与えることにより、ＣＣＤ３の撮像面（有効領域Ａ１及び手振れ補正領域Ａ２）から当該タイミングパルスＴＰに応じてラインごとに順次画素を読み出した後、ＣＤＳ／ＡＧＣ部４及びＡ／Ｄ変換部５を介してディジタル撮像信号Ｄ３として信号処理部６に送出する。
【００１９】
このビデオカメラ１では、ズームレバー（図示せず）をユーザが操作することによって広角から望遠までの画角を所望サイズに調整し得るようになされており、当該調整結果に基づいて、制御部９がズーム比を決定するようになされている。
【００２０】
信号処理部６は、制御部９の制御下において、ディジタル撮像信号Ｄ３に基づく画素群、すなわち制御部９が発した画素間引き信号Ｓ５に基づく間引きパターンで間引かれた画素群を順次ラインメモリ１１に格納する。
【００２１】
かかるディジタル撮像信号Ｄ３に基づく画素群は、図３（Ａ）に示すように、フレーム画面Ｆ１（有効領域Ａ１及び手振れ補正領域Ａ２）から上述した間引き制御信号Ｓ５に基づく間引きパターンで間引いた画素群であり、図３（Ｂ）に示すように、当該画素群が有効領域Ａ１の画角に相当する画像Ｆ２を形成し得るようになされている。
【００２２】
実際に間引きパターンは、図４（Ａ）〜図６（Ａ）に示すように、望遠から広角までのズーム比に応じて段階的に異なっており、ズーム比を望遠側へ変化させるほど手振れ補正領域Ａ２から間引かれる割合が低い一方（図４（Ａ））、ズーム比を広角側へ変化させるにつれて有効領域Ａ１及び手振れ補正領域Ａ２の全体からほぼ均等の間隔で間引かれるようになされている（図６（Ａ））。
【００２３】
このように信号処理部６は、ディジタル撮像信号Ｄ３に基づく画素群を順次ラインメモリ１１から読み出しながら、当該画素群を補間処理した後、連続的に繋がるようにスムージング処理を行う。
【００２４】
実際に上述した図４（Ａ）〜図６（Ａ）に示す間引きパターンで間引いた画素群は、図４（Ｂ）〜図６（Ｂ）に示すような有効領域Ａ１の画角に相当する画像Ｆ２をそれぞれ形成した後、各々に補間処理をすることにより、図４（Ｃ）〜図６（Ｃ）に示すような画像Ｆ２′をそれぞれ形成するようになされている。
【００２５】
この後、信号処理部６は、補間処理及びスムージング処理を行ったディジタル撮像信号Ｄ３に対して、Ｙ／Ｃ分離、ガンマ補正及びホワイトバランス調整処理等を施した後、これをマトリクス処理によってビデオ信号Ｄ４に変換する。ビデオ信号Ｄ４は続くディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）部７においてアナログ化された後、出力端子（図示せず）を介して外部に出力される。
【００２６】
（２）本実施の動作及び効果
以上の構成において、このビデオカメラ１では、ユーザによってズーム機能モードが指定された場合、信号処理部６は、ＣＣＤ３の撮像面を形成する画素群のうち、ユーザによって指定されたズーム比に対応する間引きパターンで間引いた画素群を順次ラインメモリ１１に格納する。
【００２７】
その際ユーザがズーム比を広角側に変化させるように調整すると、信号処理部６は、標準画角から広角側へズーム比が変化するにつれて、有効領域Ａ１及び手振れ補正領域Ａ２の両方からズーム比の変化の度合いに応じて手振れ補正領域Ａ２の周縁側に向かって間引き位置及び間引き間隔をそれぞれ広げながら、有効領域Ａ１の画角に相当する画素群を抽出した後、ラインメモリ１１に格納する。
【００２８】
このように信号処理部６は、抽出して格納した画像群を順次ラインメモリ１１から読み出しながら、当該画素群を有効領域Ａ１の画角に相当する画像を形成するように補間処理した後、連続的に繋がるようにスムージング処理を行うことにより、あたかも電子ズームにおける有効領域Ａ１及び手振れ補正領域Ａ２の全画素群を当該有効領域Ａ１の画角に相当する画像に縮小した場合と同様に、標準画角から広角側にズームした画像を得ることができる。
【００２９】
また電子ズームにおける有効領域Ａ１及び手振れ補正領域Ａ２の全画素群を縮小して広角側にズームした画像を得る方法では信号処理系内にフレームメモリを設ける必要があるが、本発明では画素群を間引いた分だけ比較的記憶容量の少ないラインメモリ１１で実用上十分に足りるため、信号処理系内の構成を一層簡易にすることができる。
【００３０】
さらにズームレンズ系を用いて光学的に広角ズームを行う場合のように、いわゆる歪曲収差の補正作業に時間と手間がかかることがないことから、撮像時におけるユーザの操作性を容易にすることができる。
【００３１】
以上の構成によれば、このビデオカメラ１においては、ズーム機能モード時にユーザが標準画角から広角側にズーム比を変化させた場合、ＣＣＤ３の撮像画面のうち有効領域Ａ１のみならず手振れ補正領域Ａ２からも当該ズーム比の変化に応じた所定の間引きパターンで画素群を得て有効領域Ａ１の画角に相当する画像を形成するように補間するようにしたことにより、電子ズームにおける有効領域Ａ１及び手振れ補正領域Ａ２の全画素群を当該有効領域Ａ１の画角に相当する画像に縮小した場合と同様に、標準画角から広角側にズームした画像を得ることができ、かくして撮像画面全体を縮小して広角側にズームする電子ズームや、ズームレンズ系を用いた光学ズームよりも、装置全体として構成を簡易にすることができる。
【００３２】
（３）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を電子ズーム機能を有するビデオカメラ１に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光学ズーム機能に電子ズーム機能を加えたビデオカメラにも適用することができる。この場合、図１に示すビデオカメラ１において、ＣＣＤ３の前段にズームレンズ系を設け、標準画角から望遠側のズーム比の変化をズームレンズの移動によって行う一方、標準画角から広角側のズーム比の変化を上述した本発明による電子ズームよって行うようにすれば良い。
【００３３】
また上述の実施の形態においては、撮像信号（映像信号）Ｓ１に基づく撮像画像Ｐを形成する画素群のうち、ズーム比に応じて変化する間引きパターンで対応する画素群を間引きする間引き手段として、ビデオカメラ１内の制御部９及びタイミングジェネレータ１０を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、撮像画像Ｐを形成する有効領域Ａ１及び手振れ補正領域（拡張領域）Ａ２からズーム比に応じた画角の画素群を抽出することができれば、間引き手段としてはこの他種々の構成のものに広く適用することができる。
【００３４】
その際、ＣＣＤ３の撮像結果をそのままズーム比に応じて変化する間引きパターンで間引きするようにしたが、本発明はこれに限らず、ＣＣＤ３の撮像結果を信号処理系を介してフレームメモリ（図示せず）に一旦格納しておき、制御部９の制御下で信号処理部６がズーム比に応じて変化する間引きパターンで画素群を間引くようにしても良い。
【００３５】
さらに上述の実施の形態においては、間引きパターンとして、望遠側から広角側へ段階的に遷移する図４（Ａ）〜図６（Ａ）のように設定した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、ズーム比が標準画角から広角側に変化される際、有効領域Ａ１及び手振れ補正領域Ａ２の両方からズーム比の変化の度合いに応じて手振れ補正領域Ａ２の周縁側に向かって間引き位置及び間引き間隔をそれぞれ広げながら、有効領域Ａ１の画角に相当する画素群を抽出することができれば、間引きパターンとしては、この他種々のパターンを設定するようにしても良い。
【００３６】
さらに上述の実施の形態においては、所定のテレビジョン方式に応じた有効領域と、当該有効領域の周囲に形成された当該有効領域に比して画角の大きい拡張領域とからなる撮像領域を有し、当該撮像領域に形成された撮像画像の映像信号を出力する撮像素子として、一般的なＣＣＤ３を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、有効領域に上述の拡張領域が追加された撮像素子を形成することができれば、この他種々の撮像素子に広く適用するようにしても良い。
【００３７】
この場合、拡張領域を、有効領域を基準とした手振れ量を検出するための領域として用い、手振れ量検出手段としての信号処理部６によって手振れ量を検出した後、当該検出結果に基づいて、撮像領域に形成された撮像画像から有効領域に応じた大きさの画像を切り取るようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、拡張領域を手振れ量を検出するための領域として用いることなく、単に有効領域を拡張した領域として付加して撮像領域を形成するようにしても良い。
【００３８】
さらに上述の実施の形態においては、撮像画像Ｐを形成する画素群からズーム比に応じて変化する間引きパターンで間引かれた画素群の映像信号を格納するメモリ手段として、ラインメモリ１１を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、通常使用されるフレームメモリ等の種々のメモリ手段に広く適用できる。
【００３９】
さらに上述の実施の形態においては、ラインメモリ（メモリ手段）１１に格納された画素群の映像信号を順次読み出して、有効領域Ａ１の画角に相当する画像を形成するように補間する補間手段と、当該補間手段によって補間された有効領域Ａ１の画角に相当する画像を連続的に繋がるようにスムージング処理するスムージング処理手段とを、信号処理部６から構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、補間手段及びスムージング処理手段としてこの他種々の構成のものを適用しても良く、さらには補間手段及びスムージング処理手段を別体に構成するようにしても良い。
【００４０】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、標準画角から広角側のズーム比に応じて拡張領域の周縁側に向かって間引き位置及び間引き間隔をそれぞれ広げられた間引きパターンで間引きした画像群を有効領域の画角に相当する画像を形成するように補間することにより、ズームレンズ等を設けることなく、また有効領域及び拡張領域から得られる画像を圧縮することなく、標準画角から広角側にズームした画像を得ることができ、かくして装置全体として構成を簡易にし得るカメラ装置及びカメラ機能調整方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態によるビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】ＣＣＤの撮像面に配置された撮像領域の説明に供する平面図である。
【図３】フレーム画面から間引きした画像の説明に供する略線図である。
【図４】ズーム比に応じた間引きパターンの説明に供する略線図である。
【図５】ズーム比に応じた間引きパターンの説明に供する略線図である。
【図６】ズーム比に応じた間引きパターンの説明に供する略線図である。
【符号の説明】
１……ビデオカメラ、２……投影レンズ、３……ＣＣＤ、４……ＣＤＳ／ＡＧＣ部、５……アナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ）部、６……信号処理部、７……ディジタル／アナログ変換（Ｄ／Ａ）部、８……角速度センサ、９……制御部、１０……タイミングジェネレータ、１１……ラインメモリ、Ｐ……撮像領域、Ａ１……有効領域、Ａ２……手振れ補正領域（拡張領域）。
【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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