(57)【要約】      （修正有）【課題】被写体を適切な範囲、大きさで自動的にトリミング設定表示ができるカメラ。【解決手段】被写体を撮像するズームレンズ光学系と撮像素子を有する撮像装置と、上記撮像装置からの画像信号を処理する画像処理部と、上記画像処理部からの画像信号を表示する表示装置と、記憶部と、上記被写体と上記撮像装置との距離を計測する距離計測部と、上記ズームレンズ光学系を駆動するズーム駆動部と、操作部および上記撮像装置、ズーム駆動部、上記記憶部および上記画像処理部を制御する制御部を有し、上記記憶部は、前もって対象物の大きさを設定したテーブルを記憶し、上記制御部は、上記距離計測部で計測される距離と上記記憶部に記憶されている上記テーブルで定められた上記対象物の大きさに基づいて上記ズーム駆動部を制御するように構成される。【選択図】  図１
2007086269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像するズームレンズ光学系と撮像素子を有する撮像装置と、上記撮像装置からの画像信号を処理する画像処理部と、上記画像処理部からの画像信号を表示する表示装置と、記憶部と、上記被写体と上記撮像装置との距離を計測する距離計測部と、上記ズームレンズ光学系を駆動するズーム駆動部と、操作部および上記撮像装置、ズーム駆動部、上記記憶部および上記画像処理部を制御する制御部を有し、上記記憶部は、前もって対象物の大きさを設定したテーブルを記憶し、上記制御部は、上記距離計測部で計測される距離と上記記憶部に記憶されている上記テーブルで定められた上記対象物の大きさに基づいて上記ズーム駆動部を制御することを特徴とするカメラ装置。
【請求項２】
請求項１記載のカメラ装置において、更に、複数の撮影構図を選択する撮影構図選択部を有し、上記撮影構図選択部で選択された撮影構図に基づいて上記制御部は、上記ズーム駆動部を制御することを特徴とするカメラ装置。
【請求項３】
請求項２記載のカメラ装置において、上記画像処理部は、上記撮像装置からの画像信号から上記撮影構図選択部で選択された撮影構図に基づいて所定の表示範囲を算出し、上記算出された所定の表示範囲の画像信号を上記表示装置に出力することを特徴とするカメラ装置。
【請求項４】
請求項２記載のカメラ装置において、上記制御部は、上記撮影構図選択部の撮像構図に基づいて上記撮像素子の解像度を制御することを特徴とするカメラ装置。
【請求項５】
被写体を撮像するズームレンズ光学系と撮像素子を有する撮像装置と、上記撮像装置からの画像信号を処理する画像処理部と、上記画像処理部からの画像信号を表示する表示装置と、上記被写体と上記撮像装置との距離を計測する距離計測部と、上記ズームレンズ光学系を駆動するズーム駆動部と、操作部および上記撮像装置、ズーム駆動部および上記画像処理部を制御する制御部を有するカメラ装置において、上記制御部は、上記ズームレンズ光学系の目標の焦点距離を算出し、上記目標の焦点距離と上記ズームレンズ光学系の現在の焦点距離を比較し、上記目標の焦点距離と上記現在の焦点距離が一致するまで上記ズーム駆動部を制御することを特徴とするカメラ装置のズームレンズ光学系の焦点距離調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ装置およびカメラ装置のズームレンズ光学系の焦点距離調節方法に関し、特に、撮像される画像中に写る被写体の大きさを自動的に調整できるカメラ装置およびカメラ装置のズームレンズ光学系の焦点距離調節方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラ装置において、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）などの固体撮像素子を用いた撮像装置は、従来より広く用いられている。このような撮像装置には、ズームレンズ光学系（またはズームレンズとも言う。）が搭載されており、ズームレンズの焦点距離を調整することで撮像される画像中に写る被写体の大きさを自由に調整できるようになっている。また、このズームレンズの焦点距離の調節は、従来よりズームレンズに設けられたリング状の調節手段を手動で調節する方法や、ボタン式でワイド／ズームを切替える方法等があり、撮影者が好みに応じて画像の大きさを調節している。しかし、このような手動によるズーム倍率調整方法では、被写体とカメラとの距離が変わる度にズーム倍率を調整する必要がある。従って、カメラを無人で動作させる場合には使用できない。また、撮影者がカメラの操作をする場合でも、被写体とカメラとの距離が変わる際に、その変化に応じて適切にズーム倍率を調整する必要があり、カメラのパン、チルト方向の操作と併せてズーム倍率の調整する場合には、調整が極めて難しく、撮影者の熟練が必要であった。
【０００３】
更に、上記のようなズームレンズ機構を搭載していない撮像装置においても、画素数の多い撮像装置を用い、撮像した画像から被写体を適切な範囲、大きさでトリミングして表示装置に表示することで電子的なズームを実現する方法がある。しかし、この方法においても、適切な範囲、大きさのトリミングは、手動で行われており、上記のような無人でカメラを動作させる場合には、やはり、その操作に熟練を要するため、被写体までの距離が変動しても自動的に、かつ、適切に被写体を撮影できるカメラ装置の実現が望まれている。
【０００４】
また、ズームレンズは、機械式のズーム駆動回路を有しており、ズームレンズの焦点距離の調整には、使用するズームレンズ特有の時定数によって決定される応答速度によって、適切なズーム倍率に調整されるまでに一定の時間が必要である。したがって、ある瞬間に撮影者が画像を撮像しようとした場合でも、ズームレンズの焦点距離を調整した後でないと、所定の画像の撮像ができず、所定の画像の撮像するタイミングを逃してしまう可能性があり、このような問題を解決することが望まれている。
【０００５】
【特許文献１】特に発見されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上説明したように従来の撮像装置においては、撮影者が、ズームレンズを手動で調整する必要があり、カメラを無人で動作させる場合には使用できない。また、被写体とカメラとの距離が変わる場面で、カメラのパン、チルト操作と併せてズーム倍率を調整するには熟練が必要であった。また、被写体を適切な範囲、大きさでトリミングする場合、手動で行われており、上記のような無人でカメラを動作させる場合には、やはり、その操作に熟練を要していた。また、ズームレンズには、使用するズームレンズ特有の時定数によって決定される応答速度があり、ズームレンズの焦点距離を調整した後でないと、所定の画像の撮像ができず、所定の画像の撮像するタイミングを逃してしまう可能性があった。
【０００７】
本発明の目的は、被写体を適切な大きさで自動的に撮影できるカメラ装置およびカメラ装置のズームレンズ光学系の焦点距離調節方法を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、被写体とカメラとの距離を計測し、ズームレンズの焦点距離を適切に調整できるカメラ装置およびカメラ装置のズームレンズ光学系の焦点距離調節方法を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、被写体を適切な大きさで自動的に表示できるカメラ装置およびカメラ装置のズームレンズ光学系の焦点距離調節方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、ズームレンズの焦点距離を調整している間においても、被写体を適切な大きさで自動的に撮影できるカメラ装置およびカメラ装置のズームレンズ光学系の焦点距離調節方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のカメラ装置は、被写体を撮像するズームレンズ光学系と撮像素子を有する撮像装置と、上記撮像装置からの画像信号を処理する画像処理部と、上記画像処理部からの画像信号を表示する表示装置と、記憶部と、上記被写体と上記撮像装置との距離を計測する距離計測部と、上記ズームレンズ光学系を駆動するズーム駆動部と、操作部および上記撮像装置、ズーム駆動部、上記記憶部および上記画像処理部を制御する制御部を有し、上記記憶部は、前もって対象物の大きさを設定したテーブルを記憶し、上記制御部は、上記距離計測部で計測される距離と上記記憶部に記憶されている上記テーブルで定められた上記対象物の大きさに基づいて上記ズーム駆動部を制御するように構成される。
【００１２】
また、本発明のカメラ装置において、更に、複数の撮影構図を選択する撮影構図選択部を有し、上記撮影構図選択部で選択された撮影構図に基づいて上記制御部は、上記ズーム駆動部を制御するように構成される。
【００１３】
また、本発明のカメラ装置において、上記撮影構図選択部は、ジョグダイヤル方式あるいはポップアップメニュー方式で構成されている。
【００１４】
また、本発明のカメラ装置において、上記画像処理部は、上記撮像装置からの画像信号から上記撮影構図選択部で選択された撮影構図に基づいて所定の表示範囲を算出し、上記算出された所定の表示範囲の画像信号を上記表示装置に出力するように構成される。
【００１５】
また、本発明のカメラ装置において、上記制御部は、上記撮影構図選択部の撮像構図に基づいて上記撮像素子の解像度を制御するように構成される。
【００１６】
更にまた、本発明のカメラ装置のズームレンズ光学系の焦点距離調節方法は、被写体を撮像するズームレンズ光学系と撮像素子を有する撮像装置と、上記撮像装置からの画像信号を処理する画像処理部と、上記画像処理部からの画像信号を表示する表示装置と、上記被写体と上記撮像装置との距離を計測する距離計測部と、上記ズームレンズ光学系を駆動するズーム駆動部と、操作部および上記撮像装置、ズーム駆動部および上記画像処理部を制御する制御部を有するカメラ装置において、上記制御部は、上記ズームレンズ光学系の目標の焦点距離を算出し、上記目標の焦点距離と上記ズームレンズ光学系の現在の焦点距離を比較し、上記目標の焦点距離と上記現在の焦点距離が一致するまで上記ズーム駆動部を制御するように構成される。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、被写体を適切な大きさで自動的に撮影できる。また、被写体とカメラとの距離が変わる場面でも自動でズームレンズの調節ができ、カメラのパン、チルト操作と併せてズーム倍率を容易に調整することができる。また、被写体を適切な範囲、大きさで自動的にトリミングできるので、その操作に熟練を不要とすることができる。更に、ズームレンズには、使用するズームレンズ特有の時定数によって決定される応答速度があり、ズームレンズの焦点距離を調整した後でないと、所定の画像の撮像ができなかったが、本発明を適用することによりズームレンズの焦点距離を調整している間においても、被写体を適切な大きさで自動的に撮影でき、また、ズームレンズの焦点距離合せが迅速に行える特徴がある。従って、本発明に係るカメラ装置によると、被写体の大きさを適切にするため、ズームレンズの焦点距離や撮像素子の解像度を自動的に制御したり、表示範囲を適切に算出して表示することで、人の手を介さずに効果的に被写体を撮像したり、表示したりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施例の概略構成のブロック図を示す。図１において、１０１は、撮像部を示している。撮像部１０１は、ズームレンズ光学系１０１ａ、撮像素子１０１ｂおよび撮像回路１０１ｃで構成されている。なお、撮像部１０１は、図１に記載の他に絞り機構、手ぶれ補正部等の構成要素を持つものも存在するが、説明を簡単にするため、ここでは説明を省略している。また、白黒撮像部あるいはカラーの撮像部として構成することもできることは勿論であるが、詳細な説明は省略してある。１０２は、制御部、１０３は、ズームレンズ光学系１０１ａを駆動するズーム駆動部、１０４は、被写体までの距離を測定する距離計測部、１０５は、撮影構図選択部、１０６は、記憶部、１０７は、画像処理部、１０８は、表示装置、１０９は、操作部および１１０は、被写体を示している。
【００１９】
而して、距離計測部１０４は、被写体１１０と撮像部１０１との距離を計測する。この距離の計測には、例えば、赤外線ビームを被写体に照射し、その反射角によって撮像部１０１から被写体１１０までの距離を計測する方法や、ステレオカメラによる距離計測、超音波を被写体に照射してその反射波の伝播時間による計測、あるいはレーザー、マイクロ波による計測方法など、種々の距離計測のできるものがあり、本発明は、これらのいずれでも使用することができることは言うまでもない。
【００２０】
制御部１０２は、距離計測部１０４によって計測された被写体１１０から撮像部１０１までの距離に基づいてズームレンズの適切な焦点距離を算出する。以下この算出の方法について説明する。例えば、被写体を人物とし、人物の高さを１．７ｍと仮定し、被写体の足先から頭まで写るように高さＨ＝２ｍの範囲（人物の高さ１．７ｍを撮像するために余裕をもって２ｍと設定する。）を撮像するようにするには、制御部１０２の演算部で演算する必要がある。ここで、使用する撮像素子１０１ｂとして、１／２型のＣＣＤを用いる。１／２型のＣＣＤは、素子サイズ：横幅ＳＷ＝６．４ｍｍ、高さＳＨ＝４．８ｍｍの大きさのものである。また、被写体１１０から撮像部１０１までの距離が距離計測部１０４による計測の結果、Ｌ＝１０ｍであった場合、高さＨ＝２．０ｍを撮像するためのズームレンズの焦点距離ｆは、次式で求められる。
【００２１】
ｆ＝ＳＨ×Ｌ／Ｈ＝４．８×１０／２＝２４ｍｍ・・・・・・・（１）
即ち、１０ｍの距離に位置する背丈２ｍの人物を撮影するためには、ズームレンズ光学系１０１ａの焦点距離を２４ｍｍとすればよいことになる。従って、制御装置１０２は、ズーム駆動部１０３を制御してズームレンズ光学系１０１ａの焦点距離を２４ｍｍに調節すると１／２型のＣＣＤ、即ち、素子サイズ：横幅６．４ｍｍ、高さ４．８ｍｍの大きさの撮像素子で丁度被写体１１０の人物（背丈、即ち、高さＨ＝１．７ｍ）を撮像できることとなる。
【００２２】
さて、このように被写体までの距離を自動的に計測して１／２型のＣＣＤ、即ち、素子サイズ：横幅６．４ｍｍ、高さ４．８ｍｍの大きさの撮像素子で丁度被写体１１０の人物を撮像できるためには、そのための工夫がなされている。即ち、上記（１）式で、被写体１１０と撮像部１０１との間の距離Ｌは、距離計測部１０４で自動的に計測できるので、ズームレンズの焦点距離ｆを求めるためには、高さＨが与えられれば良いことになる。本発明では、この高さＨに相当するデータが前もって記憶部１０６に表１に示される対象物の大きさのテーブルとして設けられている。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１において、対象物には、例えば、人、自動車、家、・・・と言った特定の対象物が前もって設定されている。倍率は、ユーザが撮像したい対象物の倍率を前もって登録しておく。例えば、前述したように対象物が人の場合、倍率１００％で、高さＨ＝２．０ｍ、対象物までの距離Ｌ＝１０ｍの場合、１／２型のＣＣＤ（素子サイズ：横幅６．４ｍｍ、高さ４．８ｍｍ）で撮像するためには、ｆ＝２４ｍｍとなる。同様に、対象物が人の場合で、倍率６０％で、高さＨ＝１．２ｍ、即ち、Ｈ＝２．０ｍの人の６０％を１／２型のＣＣＤ（素子サイズ：横幅６．４ｍｍ、高さ４．８ｍｍ）で撮像するためには、対象物までの距離Ｌ＝１０ｍの場合、上記（１）式を用いると、ｆ＝４０ｍｍとなる。従って、制御部１０２は、上記の計算結果からズーム駆動部１０３を制御してズームレンズの焦点距離ｆを４０ｍｍとすれば、人物を６０％の大きさで撮像装置１０１ｂで撮像できる。なお、人物の場合は、対象物が縦長であるので、制御部１０２の演算時には、１／２型のＣＣＤの高さＳＨ＝４．８ｍｍを使用するように設定する。
【００２５】
同様に、対象物が自動車の場合について説明する。自動車の場合、横幅Ｗが約７．０ｍとし、この自動車を６０％の倍率で撮像しようとすると、Ｗ＝４．２ｍの横幅の自動車を１／２型のＣＣＤ（素子サイズ：横幅６．４ｍｍ、高さ４．８ｍｍ）で撮像するためには、自動車までの距離を１０ｍとすると、（１）式と同様に
ｆ＝ＳＷ×Ｌ／Ｗ＝６．４×１０／４．２＝１５．２ｍｍ・・・・・・・（２）
とする必要がある。なお、自動車の場合は、横長であるので、前もって１／２型のＣＣＤの横幅ＳＷ＝６．４ｍｍを用いて演算するように設定されている。
【００２６】
以上、説明したように本発明では、前もって表１に示すように対象物の大きさのテーブルを記憶しておき、撮影時に操作者が対象物と倍率を操作部１０９で設定しておけば、対象物までの距離Ｌが変化しても、その変化を距離計測部１０４が計測し自動的に対応できるので、自動でズームレンズの焦点距離ｆを調節することが可能である。なお、対象物の大きさは、前もって実験的に定めることができるし、また、監視装置の場合等は、前もって監視する対象物が特定できる場合が多く、比較的簡単に表１のような対象物の大きさのテーブルを作成することが可能である。
【００２７】
さて、制御部１０２において算出された焦点距離ｆは、ズーム駆動部１０３に入力される。ズーム駆動部１０３は、入力された焦点距離ｆに基づいてズームレンズ１０１ａの焦点距離を制御する。次に撮像装置１０１は、被写体１１０の画像をズームレンズ１０１ａによって撮像素子１０１ｂに結像させ、撮像回路１０１ｃによって結像された被写体の画像を撮像素子１０１ｂから読み出す。読み出された画像は、記憶部１０６に記録される。記憶部１０６に記録された画像は、画像処理部１０７で適宜信号処理され、例えば表示装置１０８に表示される。なお、上記説明では、被写体１１０として、例えば撮像装置の視野の中央部に存在する物体を被写体とするようにしているが、操作者が操作部１０９を操作して被写体を指定する、例えば、表示装置１０８に表示される画像の中からジョイスティック、トラックボールあるいはマウス等の位置を指定する手段（図示せず）によって、特定の被写体を指定し、その物体を撮像する被写体１１０として選択するようにすることもできる。
【００２８】
以上のように構成することによって距離計測部１０４によって計測された被写体１１０から撮像部１０１までの距離に基づいて適切なズームレンズの焦点距離ｆが算出され、自動的にズームレンズの焦点距離が制御され、また、表１に示すようにズーム倍率（１００％、６０％、・・・）を設定することで、被写体の頭から足先まで、あるいは、頭から胸までと言うような画角にズームレンズを自動調整することができる。更に、被写体１１０から撮像部１０１までの距離が変わる場合においても、操作者はズームレンズの調整をすること無しにカメラのパン、チルトといったカメラワークに注力することができるし、パン、チルトといったカメラワークを必要としない場合には、無人で被写体を撮影することが可能となる。
【００２９】
図２は、本発明の第２の実施例を説明するための図である。本発明の第１の実施例では、表１に示す対象物の大きさのテーブルを記憶しておき、操作部１０９で指定する方法を説明したが、第２の実施例では、撮影する被写体の構図（撮影構図）を予め少なくとも１つ以上用意しておき、撮影構図選択部１０５によって、撮影構図を選択できるようにしたものである。図２において、図２（Ａ）は、被写体１１０の構図を説明するための図であり、被写体１１０は、身長１．７ｍの人を表している。そして、頭から足先まで全身を写す構図（フルショット）２０１では、高さＨ＝２．０ｍを写すように設定される。次に、被写体１１０の頭から股までを写す構図（ミディアムショット）２０２では、例えば、フルショットの６０％の高さ、即ち、Ｈ＝１．２ｍを写すように設定される。また、被写体１１０の頭から胸までを写す構図（クローズショット、バストショット）２０３では、例えばフルショットの４０％の高さ、即ち、Ｈ＝０．８ｍを写すように設定される。更に、被写体１１０の頭から肩までを写す構図（クローズアップショット）２０４では、例えばフルショットの２０％の高さ、即ち、Ｈ＝０．４ｍを写すように設定される。
【００３０】
以上のように撮影する構図によって撮影する高さＨを変化させ、ズームレンズの焦点距離ｆを算出するようにすると、例えば、フルショット２０１では、表示装置１０８に表示された映像２０５は、図２（Ｂ）の通りとなる。ミディアムショット２０２では、表示装置１０８に表示された映像２０６は、図２（Ｃ）の通りとなる。クローズショット２０３では、表示装置１０８に表示された映像２０７は、図２（Ｄ）の通りとなる。クローズアップショット２０４では、表示装置１０８に表示された映像２０８は、図２（Ｅ）の通りとなる。
【００３１】
撮像構図選択部１０５は、例えば、図３に示すようなジョグダイヤル方式や、図４に示すようなポップアップメニュー方式を使用することができる。図３のジョグダイヤル方式では、ジョグダイヤル３０１上に、撮影構図を表すいくつかのアイコンが表示されており、例えばアイコン３０２は、フルショット、アイコン３０３は、ミディアムショット、アイコン３０４は、クローズショット、アイコン３０５は、クローズアップショットを表している。更に、アイコン３０６は、従来のカメラモード、アイコン３０７は、ムービーモード、アイコン３０８は、記録した画像を再生するモード、アイコン３０９は、撮像装置の電源オフ等のアイコンが表示され、操作者は、これを選択することによってズーム倍率等の選択が可能となる。なお、これらのジョグダイヤル方式では、前もって記憶部１０６に、例えば、表１に示すようなテーブルが記憶され、このジョグダイヤルを選択することでクローズアップショット等を選択できるので、第一の実施例で説明した操作部１０９に変えて用いることができ、構図選択が容易となる。
【００３２】
また、図４に示すポップアップメニュー方式では、マウスなどの操作によって開くポップアップメニューによって、撮影する構図を選択できるようにしたものである。図４において、ポップアップメニュー４０１上には、選択可能な、例えばマニュアルショット４０２、クローズアップショット４０３、クローズショット４０４、ミディアムショット４０５、フルショット４０６の項目があり、撮影者は、マウス等の操作部によって好きな構図を選ぶことが可能となる。また、現在、選択されている構図は、項目４０７に表示される。このようにすることで操作者は、好きな撮影の構図を容易に選択することが可能となり、選択した構図に応じてズームレンズの焦点距離ｆが自動的に調整されるようになる。従って、被写体１１０から撮像部１０１までの距離が変わる場合においても、操作者は、好きな構図で、ズームレンズの調整をすること無しに、カメラのパン、チルトといったカメラワークに注力することができる。また、パン、チルトといったカメラワークを必要としない場合では、無人で被写体を撮影することも可能となる。
【００３３】
なお、上記第１と第２の実施例では、被写体１１０の、例えば、フルショットの高さ、即ち、背丈をＨ＝２．０ｍとして設定してるが、被写体の年齢によって、例えば、Ｈ＝１．５ｍをフルショットの高さとするように変えることもできる。また、幼稚園児、小学生、中学生、といった被写体の平均身長から基準となるフルショットの高さを設定しておき、被写体によって選択できるようにする等、被写体の種類、撮像の目的等に対応して適宜実験的に表１に示すデータを適宜修正、追加等を行うことは言うまでもない。
【００３４】
次に、本発明の第３の実施例を説明する。上述した本発明の第１の実施例及び第２の実施例では、被写体の大きさを前もって設定しておき、そして、被写体１１０と撮像装置１０１の間の距離Ｌに基づいてカメラのズームレンズの焦点距離ｆを自動制御して被写体を撮影するというものであった。第３の実施例では、画素数の多い撮像素子によって構成される撮像装置によって得られた画像から適切な大きさの被写体をトリミング（切り出し）して、表示装置に表示するものである。
【００３５】
図５において、画像５０１は、撮像素子によって撮像された画像を表している。そして、操作部１０９を操作して人物５０２を選択する。この状態で撮影構図選択部１０５で、例えば、人物５０２のクローズアップショット５０３を選択すると、人物５０２は、トリミングされ、表示装置１０８に表示された映像は、図２（Ｅ）と同様なクローズアップショットの画像となる。このクローズアップショット５０３のトリミング（切り出し）の方法について、図５および図６を用いて説明する。
【００３６】
まず、被写体５０２から撮像装置１０１までの距離Ｌを距離計測部１０４で計測する。また、撮影構図選択部１０５では、人物５０２のクローズアップショット５０３を選択しているので、制御部１０２では、表示範囲を算出する。ここで、表示範囲の算出方法を図５および図６を用いて説明する。画像５０１は、例えば、１／２型のＣＣＤ（素子サイズ：横幅６．４ｍｍ、高さ４．８ｍｍ）、解像度は、横幅２５６０画素、縦１９２０画素の撮像素子を使用して撮像した画像で、撮像時のズームレンズ１０１ａの焦点距離は、ｆ＝６ｍｍ、操作部１０９で指定された被写体５０２から撮像部１０１までの距離が距離計測部１０４によってＬ＝１０ｍと計測された場合、被写体５０２の位置での画像５０１の画角は、横方向には、６．４×Ｌ／ｆ＝６．４×１０／６＝１０．７ｍとなる。これを横幅２５６０画素の画像として撮像するので、画像の分解能は、２５６０／１０．７＝２４０ｐｉｘ／ｍとなる。同様に、縦方向の画角は、４．８×Ｌ／ｆ＝４．８×１０／６＝８ｍとなり、縦方向の分解能も１９２０／８＝２４０ｐｉｘ／ｍとなる。すなわち、被写体５０２の位置では、１ｍ当り、２４０画素で撮像されていることになる。
【００３７】
次に、撮影構図選択部１０５によって、クローズアップショット５０３の構図、例えば、図２のようにＨ＝０．４ｍ（倍率２０％）を写すように設定しているので、表示範囲５０３の高さＨは、２４０×０．４＝９６ｐｉｘになる。アスペクト比を４：３とすると、横幅９６×４／３＝１２８ｐｉｘとなる。従って、表示領域５０３は、横幅１２８画素、高さ９６画素になる。ここで、操作部１０９で指定された構図５０３の中心位置を（Ｘ、Ｙ）で表し、（Ｘ＝８００、Ｙ＝１４００）であったとすると、表示範囲（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）は、Ｐ１（７３６、１４４８）、Ｐ２（８６４、１４４８）、Ｐ３（８６４、１３５２）、Ｐ４（７３６、１３５２）となる。
次に、画像５０１から表示範囲（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）を抽出し、画像処理部１０７において、表示範囲（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）のみを出力するようにする。表示装置１０８では、画像処理部１０７から入力される画像信号を表示する。図５では、被写体５０２を、クローズアップショットで表示しようとした場合、表示範囲５０３が算出され、表示装置１０８には、画像６０１のような被写体の画像が表示される。このようにすることで、操作者は、好きな撮影の構図を容易に選択することが可能となり、操作者は、好きな構図で、ズームレンズの調整をすること無しに、カメラのパン、チルトといったカメラワークに注力することができる。なお、本実施例での表示例では、表示する画像の大きさを横幅１２８画素、高さ９６画素としているが、これは一般的な表示装置である監視モニタの解像度である、横幅６４０画素、高さ４８０画素とは異なる。このような場合、表示範囲の画像を、例えばアフィン変換などの方法によって、監視モニタの解像度に満たない場合は、拡大処理し、解像度以上の場合は、縮小処理を施して、監視モニタの解像度と同じ画素数に調整した後で表示するようにすることもできる。
【００３８】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。この第４の実施例では、ズームレンズ１０１ａのズーム駆動によって生じるズームレンズの応答速度低下の問題を解決するものである。これについて図７および図９を用いて説明する。図７は、ズーム制御が開始された場合の制御部１０２の動作を説明するためのフローチャートを示している。また、図９は、その場合の各動作過程で撮像される画像および表示装置１０８に表示される画像を表わしている。図７において、目標までの距離取得ステップＳ１では、距離計測部１０４によって被写体９０７から撮像装置１０１までの距離を取得する。次に現在の焦点距離取得ステップＳ２では、現在のズームレンズ１０１ａの焦点距離をズーム駆動部１０３から取得する。目標の焦点距離算出ステップＳ３では、第１の実施例で説明したように、被写体９０７を撮影構図選択部１０５によって指定される構図で撮像するためのズームレンズの焦点距離ｆを算出する。例えば、使用する撮像素子として１／２型のＣＣＤ（素子サイズ：横幅６．４ｍｍ、高さ４．８ｍｍ）、被写体９０７から撮像部１０１までの距離Ｌが距離計測部１０４によって１０ｍと計測された場合、高さＨ＝０．４ｍ（クローズアップショット９０８）を撮像するためには、ズームレンズの目標焦点距離ｆは、（１）式からｆ＝４．８×Ｌ／Ｈ＝４．８×１０／０．４＝１２０ｍｍと算出される。更に、焦点距離制御開始ステップＳ４では、ズーム駆動部１０３を制御し、ズームレンズ１０１ａの焦点距離を上記計算によって得られたｆ＝１２０ｍｍとなるように動作を開始する。この制御は、制御部１０２を介さずにズーム駆動部１０３においてズームレンズ１０１aが目標焦点距離（上記例では、ｆ＝１２０ｍｍ）になるまで実行される。
【００３９】
次に、現在の焦点距離取得ステップＳ５では、現在の焦点距離取得ステップＳ２と同様に、現在のズームレンズ１０１aの焦点距離がズーム駆動部１０３から取得される。続いて、画像入力ステップＳ６では、撮像装置１０１から画像９０１を入力し、抽出領域算出ステップＳ７では、第３の実施例に記載した方法によって、表示範囲９０８が算出され、これを抽出領域とする。抽出領域拡大処理ステップＳ８では、抽出領域９０８を、例えば、監視モニタの解像度である横幅６４０画素、高さ４８０画素のように、表示装置１０８の表示解像度に拡大処理する。画像出力ステップＳ９では、拡大処理された画像を表示装置１０８に出力する。
【００４０】
次に、制御終了判定ステップＳ１０では、現在の焦点距離取得ステップＳ５で取得した焦点距離と目標の焦点距離算出ステップＳ３で算出された目標焦点距離（この場合は、ｆ＝１２０ｍｍ）を比較する。そして、現在のズームレンズ１０１aの焦点距離ｆが目標焦点距離１２０ｍｍになった場合は、制御終了と判断し、焦点距離制御終了ステップＳ１１に進み、ズーム制御を終了する。現在のズームレンズ１０１aの焦点距離が目標焦点距離１２０ｍｍになっていない場合は、制御終了でないと判断し、現在の焦点距離取得ステップＳ５に戻り、この動作が繰り返されて、最後に、焦点距離制御終了ステップＳ１１に進む。このようにしてズーム駆動部１０３を制御し、ズームレンズ１０１aの焦点距離制御を終了する。
【００４１】
上記フローチャートの動作を、更に、撮像装置１０１によって撮像される画像、および表示装置１０８に表示される画像について図９を用いて順を追って説明する。先ず、図９（Ａ）は、ズーム制御開始時点での撮像装置１０１によって撮像される画像である。図９（Ｂ）は、同時点での表示装置１０８に表示される画像を示している。ズーム制御開始時点では、ズームレンズ１０１aの焦点距離が短いため、撮像される画像は広角になる。この場合、撮像素子１０１bの解像度には、上限があるため、被写体９０７を表示範囲９０８で抽出して表示すると、画像９０２のように解像度が悪く、モザイク状の表示となる。
【００４２】
図９（Ｃ）は、ズーム制御開始から一定時間経過（ズーム制御が終了になる前の所定時刻）した時点での撮像装置１０１によって撮像される画像であり、図９（Ｄ）は、同時点での表示装置１０８に表示される画像を示している。図９（Ａ）および（Ｂ）の時点に比べズームレンズ１０１aの焦点距離は、長くなり、撮像される画像の画角も焦点距離に応じて狭くなる。従って、被写体９０９を表示範囲９１０で抽出して表示すると、画像９０２に比べより細かいモザイク状の表示となる。
【００４３】
最後に、図９（Ｅ）は、ズームレンズ１０１aの焦点距離が目標焦点距離１２０ｍｍに達した時点での撮像装置１０１によって撮像された画像である。図９（Ｆ）は、同時点での表示装置１０８に表示される画像を示している。この時点では、撮像装置１０１で撮像される画像は、表示装置１０８に表示される画像と同じものになり、図９（Ａ）、図９（Ｃ）での時点に比べて、より鮮明な画像が得られる。
【００４４】
以上のように、本実施例によれば、例えば、ｆ＝１２０ｍｍといった超望遠撮影を行う場合などでは、ズームレンズの機械的な応答速度が長いために、焦点を合わせるまでに時間がかかり、シャッターチャンスをなくす場合があるが、この第４の実施例では、目標の焦点距離算出を先に行い、この算出された目標の焦点距離ｆとズーム駆動部１０３の現在の焦点距離とが比較され、その結果によってズーム駆動部が駆動されるので、従来のズームレンズの焦点距離合せよりもズームレンズの応答速度が速くなる。また、ズームレンズの焦点距離調節中でも、図９（Ｂ）、図９（Ｄ）、図９（Ｆ）のように撮影構図選択部１０５によって指定される構図９０８を切り出し、常に被写体を一定の大きさに表示することができるので、シャッターチャンスを失うということもなくなる。
【００４５】
次に、本発明の第５の実施例について図８および図１０を用いて説明する。第５の実施例は、撮像素子１０１bの解像度を変更することによって図９で説明した第４の実施例の表示画像がモザイク状となる問題を解決するものである。図８は、ズーム制御が開始された場合に、制御部１０２が行う処理のフローチャートを示している。なお、図７と同じステップには同じ符号が付されている。また、図１０は、図８で示される処理ステップで撮像される画像および表示装置１０８に表示される画像を表す図である。
【００４６】
図８において、目標までの距離取得ステップＳ１から焦点距離制御終了ステップＳ１１までのステップは、図７によって説明した各処理ステップと同じ処理を行うものであるため、ここでは説明を省略する。画像解像度算出ステップＳ１２は、撮像素子１０１bが撮像する画像の解像度を算出する。例えば、第３の実施例で説明した例では、抽出画像の大きさは、横幅１２８画素、高さ９６画素であったが、この画像を一般的な監視モニタの横幅６４０画素、高さ４８０画素で表示すると、抽出画像の画素を縦横５倍に拡大しなければならない。そこで、画像解像度算出ステップＳ１２では、許容する拡大率を、例えば、縦横３倍とした場合に必要な解像度、横幅２５６０×５／３＝４２６７画素、高さ１９２０×５／３＝３２００画素を算出し、撮像解像度設定ステップＳ１３では、制御部１０２が撮像回路１０１cを制御し、撮像素子１０１ｂの解像度を横幅４２６７画素、高さ３２００画素に変更する。即ち、横幅４２６７画素、縦３２００画素の撮像素子で撮像すると、第４の実施例で説明した表示画像がモザイク状になるという問題点を解決することができる。
【００４７】
而して、撮像素子１０１bには、例えば、ＣＣＤで製造される最大の解像度（画素数に対応する。）が存在する。従って、画像解像度算出ステップＳ１２によって、解像限界以上の画素数が必要になった場合、撮像素子１０１bの解像度として、最大解像度を選択するようにする。この場合、表示装置１０８で表示される表示画像は、若干モザイク状になる場合があるが、この場合でもズームレンズ１０１aの焦点距離が目標焦点距離に到達すれば、鮮明な画像が得られる。また、撮像素子１０１bの解像度を上げた場合、一般的に表示される画像のフレームレートが低下するが、許容する拡大率とフレームレートとに応じて、適切に解像度を選択するようにすれば良い。なお、上述の説明では、ＣＣＤには、最大の解像度（画素数に対応する。）が存在するとして説明したが、ＣＣＤの製造技術は、進歩しており、撮像素子の解像度も高くなる素子が開発されているので、十分に目的を達成する素子が得られることは言うまでもない。
【００４８】
なお、撮像解像度設定ステップＳ１３で許容する拡大率を演算することになるが、前もって記憶部１０６に表２に示す構図の表示範囲、倍率、撮像素子画素数の組合わせを定めたテーブルを記憶し、撮像構図選択部１０５の指示で、これらを選択するようにすることもできる。
【００４９】
【表２】
2007086269.tif 000004
【００５０】
ここで、構図の表示範囲とは、撮像装置１０１から入力される画像の中で表示装置１０８に表示すべき部分画像の範囲（画素数）を表わす。倍率とは、構図の表示範囲を、例えば、一般的な監視モニタの画素数（幅６４０×高さ４８０画素）の拡大表示するための倍率を意味する。
【００５１】
さて、表２について説明する。拡大する倍率は、いくらでも高くできるというものではない。即ち、倍率が高くなると拡大表示される画像がモザイク状になり、監視用途に耐えない画像になる。この第５の実施例は、表示される画像がモザイク状にならないように撮像素子の解像度を切替えるものである（撮像素子の画素数を増加する。）。従って、この第５の実施例では、元の画像を幅２５６０画素、高さ１９２０画素とし、また、許容できる拡大率を３倍、即ち、縦横３倍までのモザイク状表示は、許容できるとし、その時の撮像素子画素数を前もって設定し、撮像される構図の表示範囲と倍率に従ってグループＡ、Ｂ、Ｃ、・・・を選択し、撮像素子画素数を切替えるものである。なお、本実施例では、許容できる拡大率を３倍としているが、特に、３倍に限定されるものではなく、実験的に適宜選択できることは言うまでもない。
【００５２】
表２において、グループＡは、構図の表示範囲は、１２８×９６であり、倍率が５であり、許容できる拡大率を３倍を超えているので、元の画像（２５６０×１９２０画素）よりも解像度を上げる必要がある。従って、解像度を上げるための撮像素子画素数ＰＸ（横方向）、ＰＹ（縦方向）は、次式（３）（４）で算出される。
【００５３】
ＰＸ＝元の画像の画素数ＰＸ１×倍率Ｍ／許容できる拡大率Ｍ１・・・（３）
ＰＹ＝元の画像の画素数ＰＹ１×倍率Ｍ／許容できる拡大率Ｍ１・・・（４）
従って、元の画像の画素数ＰＸ１を２５６０画素、元の画像の画素数ＰＹ１を１９２０画素とすると、ＰＸは、２５６０×５／３＝４２６７画素となり、ＰＹは、１９２０×５／３＝３２００画素となる。即ち、グループＡを選択した場合は、撮像素子画素数は、（４２６７×３２００）画素に切替えられる。
【００５４】
グループＢは、構図の表示範囲がグループＡの１．５倍、即ち、１９２×１４４で、倍率が３．７５の場合、やはり、倍率が許容できる拡大率３を超えているので、上記（３）（４）式より、撮像素子画素数は、（３２００×２４００）画素に切替えられる。
【００５５】
グループＣは、構図の表示範囲がグループＡの２倍、即ち、２５６×１９２で、倍率が２．５であり、倍率が許容できる拡大率３より小さい。従って、撮像素子画素数は、元の画像と同じ（２５６０×１９２０）画素となり、撮像素子画素数を切替える必要がない。
【００５６】
以上のように本発明の第５の実施例のようにすると撮像素子画素数を切替えることによって拡大表示される画像がモザイク状にならないようにすることもできる。また、図１０（Ａ）に示すように撮像装置１０１の撮像視野１００１の中に複数の被写体１００４、１００５が存在する場合でも、同時にすべての被写体を撮像し、例えば、クローズアップショット１００６および１００７を切り出し、図１０（Ｂ）の画像１００２、図１０（Ｃ）の画像１００３のように表示することもできる。更に、一つの被写体１１０に対しても複数の構図で撮像することも可能である。例えば、画像処理部１０７および表示装置１０８を複数備えることで、それぞれの表示装置に異なる構図の画像を表示することも可能となる。勿論、画像処理部１０７において複数の構図で撮像された画像を順次処理し、表示装置１０８にマルチ表示することもできることはいうまでもない。この特徴は、例えば、フィギュアスケートやサッカー、運動会などで、特定の被写体（スケータやサッカー選手、自分の子供など）を好きな構図で撮像できるという特徴を生み出す。さらに、本実施例のようにすることで、撮像画像をプリントアウトするサービス、証明写真を提供するサービスにおいて、自由な構図の写真を提供できるようにもなる。
【００５７】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたカメラ装置およびカメラ装置のズームレンズ光学系の焦点距離調節方法の実施例に限定されるものではなく、上記以外のカメラ装置およびカメラ装置のズームレンズ光学系の焦点距離調節方法、例えば、監視カメラ装置等の画像処理の分野にも広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施例の概略構成を説明するためのブロック図である。
【図２】本発明の一実施例の撮影する被写体の構図選択を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施例のジョグダイアル方式による撮影構図選択手段を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施例のポップアップメニュー方式による撮影構図選択手段を説明するための図である。
【図５】本発明の他の一実施例を説明するための図である。
【図６】図５に示す一実施例の動作を説明するための図である。
【図７】本発明の他の一実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の更に他の一実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】図７に示す本発明の他の一実施例の動作を説明するための図である。
【図１０】図８に示す本発明の更に他の一実施例の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１:撮像部、１０１a：ズームレンズ光学系、１０１b：撮像素子、１０１c：撮像回路、１０２：制御部、１０３：ズーム駆動部、１０４：距離計測部、１０５：撮影構図選択部、１０６:記憶部、１０７：画像処理部、１０８：表示装置、１０９：操作部、１１０：被写体、３０１：ジョグダイヤル、４０１：ポップアップメニュー。
【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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