CN101742107A - 成像装置和成像方法 - Google Patents

Abstract

提供了成像装置和成像方法，其响应于检测指令，检测对焦在成像范围中的期望被摄体上的对焦位置，响应于释放指令，获取通过在对焦位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据，并以对焦位置作为参考顺序地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

Description

成像装置和成像方法

技术领域

本发明涉及成像装置和成像方法。

背景技术

数字照相机通过将进入图像传感器的被摄体(subject)图像(光学图像)转换为电信号而产生数字图像数据，并根据成像器(imager)的释放操作来将数字图像数据记录在记录介质(如存储卡)上。数字照相机通常安装有自动对焦(自动对焦)机构，并采用具有大F值和深景深的光学系统以便利对焦。因此，成像器可以成像通过自动对焦机构对焦在被摄体上的被摄体图像，并对于朝向被摄体的数字照相机，通过简单操作释放按钮来记录被摄体图像的数字图像数据。

日本专利申请公开No.2003-143461公开了一种数字照相机，其根据一个释放操作执行多焦点成像，以提供能够产生可以在成像之后任意地改变对焦范围(对焦点)的数字图像数据的数字照相机。在日本专利申请公开No.2003-143461的多焦点成像中，通过在根据一个释放操作自动地将焦点位置从最近距离侧的焦点位置改变到无穷远侧的焦点位置的同时，以逐步方式成像来获得多个图像数据，在所述多个图像数据中对焦位置彼此不同。

发明内容

然而，在现有技术的安装有自动对焦机构的相机中，即使用户期望在成像之后在不同的被摄体(焦点位置)上重新对焦图像，在成像的时候也不记录多焦点图像，因此未提供期望的图像。已经提出了通过合成多个图像来产生重新对焦的图像的方法，但通过经由合成处理产生的图像难以获得适当的图像。

由于通过多焦点成像，对于一个被摄体图像可以获得具有不同对焦位置的多个图像数据，因此通过日本专利申请公开No.2003-143461中描述的相机可以解决这样的问题。

然而，由于在改变焦点位置的同时成像并记录多个图像，因此多焦点成像在实际中难以立即执行。例如，考虑到用于驱动成像光学系统以改变焦点位置的时间、用于读出图像传感器中的图像信号的时间等，与正常成像相比，在多焦点成像中需要大量时间(例如，大约几秒)。因此，在从释放操作起已经经过了预定时间之后，成像在多焦点成像的后一半中获得的图像，因此在该时间期间被摄体可能移动，并且可能错过拍照机会。

也就是说，在日本专利申请公开No.2003-143461中描述的多焦点成像中，通过根据释放操作简单地将焦点位置从最近距离侧改变到无穷远侧，而不论在释放操作之前由自动对焦机构对焦的被摄体的焦点位置如何，成像多个图像。因此，紧接在释放操作之后获得在最近距离侧对焦的图像，并且在从释放操作起已经经过了大约预定时间(几秒)之后获得在无穷远侧对焦的图像。因此，即使在无穷远侧存在成像器期望的被摄体并且以对焦在相关被摄体上的焦点执行了释放操作，在无穷远侧对焦的图像也可能变为从释放操作起延迟了预定时间的定时处成像、且错过了拍照机会的图像。

考虑到前述问题，期望提供一种新的且改进的成像装置和成像方法，其能够执行多焦点成像而不会错过拍照机会。

根据本发明的实施例，提供了一种成像装置，包括：成像单元，其包括用于成像以光形式接收被摄体图像并输出图像信号的图像传感器，以及用于在图像传感器上形成被摄体图像的成像光学系统；驱动单元，用于驱动成像光学系统或图像传感器中的至少一个以改变焦点位置；图像数据产生单元，用于根据从图像传感器输出的图像信号产生图像数据；控制单元，用于控制成像单元、驱动单元和图像数据产生单元，其中控制单元响应于检测指令，检测对焦在成像范围中的期望被摄体上的对焦位置，并响应于释放指令，获取通过在对焦位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据，并以对焦位置作为参考顺序地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

控制单元可以通过执行用于对焦在成像范围中的期望被摄体上的自动对焦处理，来检测对焦位置。

控制单元可以执行包围成像(bracket imaging)处理，所述包围成像处理用于在从检测指令到释放指令的时间段期间，在以通过自动对焦检测到的对焦位置作为中心的预定范围内顺序地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

控制单元可以在通过包围成像处理而获得的保存图像数据之中，将相当于紧接在释放指令之前至少一个时间段的保存图像数据保存在存储单元中。

控制单元可以执行全部区域对焦成像处理，用于在成像光学系统中响应于释放指令，在从最短距离侧的焦点位置到无穷远侧的焦点位置的可对焦范围内，以对焦位置作为参考顺序地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

在全部区域对焦成像处理中，控制单元可以改变焦点位置，以便在可对焦范围中，焦点位置逐渐地从对焦位置分开到近侧或远侧。

控制单元可以根据成像光学系统的景深，在可对焦范围中以逐步方式设置多个焦点位置的改变位置，以及在全部区域对焦成像处理中，控制单元可以在多个改变位置之中，从靠近对焦位置的改变位置顺次以逐步方式改变焦点位置。

控制单元可以以对焦位置作为基点设置多个改变位置，并以逐步方式将焦点位置改变到所设置的多个改变位置。

控制单元可以执行这样的被摄体检测处理：响应于检测指令，通过改变焦点位置，并分析通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据，来检测存在于成像范围中的一个或多个被摄体以及对焦在被摄体上的对焦位置的范围。

控制单元可以执行包围成像处理，所述包围成像处理用于在从响应于检测指令执行被摄体检测处理时直到释放指令的时间段期间，在通过被摄体检测处理而检测到的对焦位置的范围内顺序改变焦点位置，并获取通过在多个改变的焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

控制单元可以在通过包围成像处理而获得的保存图像数据之中将相当于紧接在释放指令之前至少一个时间段的保存图像数据保存在存储单元中。

在包围成像处理中，控制单元可以在对焦在从通过被摄体检测处理而检测到的多个被摄体中选择的一个被摄体上的对焦位置的范围内改变焦点位置。

控制单元可以执行被摄体成像处理，用于在成像光学系统中响应于释放指令，在从最短距离侧的焦点位置到无穷远侧的焦点位置的可对焦范围中，在通过被摄体检测处理而检测到的对焦位置的范围内顺序地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

控制单元可以执行全部区域对焦成像处理，所述全部区域对焦成像处理在响应于释放指令执行被摄体成像处理之后，在可对焦范围内顺序地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

控制单元可以在被摄体成像处理中，在对焦在从通过被摄体检测处理而检测到的被摄体中选择的一个或多个被摄体上的对焦位置的范围内改变焦点位置。

控制单元可以在被摄体成像处理中，根据通过被摄体检测处理而检测到的对焦位置的范围，控制成像光学系统的光圈。

控制单元可以控制成像光学系统的光圈，以便与通过被摄体检测处理而检测到的被摄体对应的焦点位置处的景深变得大于或等于对焦在被摄体上的对焦位置的范围。

成像光学系统可以包括变形镜，将所述变形镜配置为横截面形状能够变形为凸形或凹形，以及驱动单元通过基于控制单元的指令变形并驱动变形镜，来改变焦点位置。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种成像方法，包括如下步骤：响应于检测指令，检测对焦在成像范围中的期望被摄体上的对焦位置；以及响应于释放指令，获取通过在对焦位置处成像而获得的图像数据作为保存图像数据，并且在获取步骤中，以对焦位置作为参考顺序地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

根据上述配置，响应于检测指令检测对焦在成像范围中的期望被摄体上的对焦位置，响应于释放指令，获取通过在对焦位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据，并且以对焦位置作为参考顺序地改变焦点位置，并在执行改变的同时获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。因此，在释放指令之前检测响应于检测指令而检测到对焦位置，并且在释放指令之后以对焦位置作为参考改变焦点位置，并且在执行这种改变的同时顺序地获得通过在改变的焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据。因此，当靠近由释放指令表示的拍照机会时，获得对焦在预先检测到的对焦位置及其附近上的图像数据。

根据上述本发明的实施例，可以执行多焦点成像而不会错过拍照机会。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一实施例的成像装置的配置的框图；

图2是示出根据该实施例的信号处理单元的内部的配置示例的框图；

图3是示出根据该实施例的变形镜(deforming mirror)装置的配置的横截面图；

图4是示意性地示出通过根据该实施例的成像装置的成像处理的示意图；

图5是示出使用根据该实施例的变形镜装置的焦点位置的改变的示意图；

图6是示出根据该实施例的焦点位置的改变的说明图；

图7是图6的下部图的局部放大视图；

图8是用于描述在根据该实施例的成像装置中的焦点位置的改变位置的设置的示意图；

图9是用于描述对于根据该实施例的每一个焦点位置的景深的示意图；

图10是描述依照根据该实施例的景深的焦点位置的改变位置的示意图；

图11是描述用于设置根据该实施例的焦点位置的改变位置P的基点(base point)的示意图；

图12是示出根据该实施例的对焦控制的示例的示意图；

图13是示出根据该实施例的对焦控制的另一示例的示意图；

图14是示出通过根据该实施例的成像装置的成像操作的流程图；

图15是示出根据本发明的第二实施例的对焦控制的示例的示意图；

图16是示出通过根据该实施例的成像装置的成像操作的流程图；

图17是示出根据本发明的第三实施例的对焦控制的示例的示意图；

图18是示出通过根据该实施例的对比度检测方法来检测被摄体的示例的示意图；

图19是示出通过根据该实施例的成像装置的成像操作的流程图；

图20是示出根据本发明的第四实施例的对焦控制的示例的示意图；

图21是示出通过根据该实施例的成像装置的成像操作的流程图；

图22是示出根据本发明的第五实施例的对焦控制的示例的示意图；

图23是示出通过根据该实施例的成像装置的成像操作的流程图；以及

图24是示出根据本发明的第六实施例的对焦控制的示例的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本发明的优选实施例。注意，在该说明书和附图中，具有基本上相同的功能和结构的结构元件以相同的附图标记表示，并且省略这些结构元件的重复说明。

将以如下次序做出描述。

1.第一实施例(释放后全部区域对焦成像)

2.第二实施例(释放前包围成像和释放后全部区域对焦成像的组合)

3.第三实施例(释放前被摄体检测和释放后全部区域对焦成像的组合)

4.第四实施例(释放前被摄体检测和释放后被摄体成像的组合)

5.第五实施例(释放前被摄体检测和释放后被摄体成像以及全部区域对焦成像的组合)

6.第六实施例(释放后被摄体成像中光圈的控制)

<术语定义>

首先，在描述本发明的每一个实施例之前，将定义在本说明书中使用的各种术语。

“成像装置”指的是用于成像被摄体图像并获取图像数据的装置。成像装置包括：数字照相机，主要用于获取静止图像(照片)数据；以及数字摄像机，主要用于获取运动图像数据。数字照相机也可以具有获取运动图像数据的功能，或者数字摄像机具有获取静止图像数据的功能。在以下实施例中，对于本发明的实施例的成像装置的示例将主要描述数字照相机的示例，但是本发明的实施例的成像装置可以是任意相机，如数字摄像机。

“成像”指的是将由图像传感器以光形式接收到的被摄体图像转换为图像信号。

“成像范围”是可以由成像装置成像的成像空间的范围，且对应于景角(field angle)。

“被摄体图像”是通过成像装置的成像光学系统进入图像传感器的光学图像，并且是表示存在于成像装置的成像范围中的被摄体的光学图像。

“图像数据”是通过对于以图像传感器成像被摄体图像而获得的图像信号进行信号处理而获得的数字数据。

“焦点位置”是成像装置的成像光学系统的焦点(焦点)的位置。具体地说，“焦点位置”是在成像光学系统的光轴上的位置，其中成像光学系统的焦点存在于成像空间中。可以通过驱动成像装置的成像光学系统或成像装置来改变焦点位置。将从透镜的中心到成像装置的成像光学系统的焦点位置的距离称为“焦距”。

“对焦”指的是将成像装置的成像光学系统的焦点对焦在成像范围中的期望的被摄体上。

“对焦位置”是当将成像装置的成像光学系统的焦点对焦在成像范围中的期望被摄体时的焦点位置。

“对焦范围”是对焦位置周围的焦点位置的范围，其中当焦点位置处于某一对焦位置时通过成像光学系统的景深来对焦焦点。这里，“对焦位置周围”是成像光学系统的光轴(Z轴)上对焦位置的近距离侧(近侧)和长距离侧(远侧)。如从对焦范围的描述中显而易见的那样，当对焦在某一被摄体上时的焦点位置具有宽度。因此，在本发明中“对焦在期望被摄体上的对焦位置的检测”指的是对焦在被摄体上的对焦图像中检测任意焦点位置。

“可对焦范围”是可以物理地将成像装置的成像光学系统从最近距离侧的焦点位置(微距)对焦到无穷远侧的焦点位置的焦点位置的范围。

“X轴方向”是成像空间的水平方向，“Y轴方向”是成像空间的垂直方向，而“Z轴方向”是成像空间的深度方向(成像光学系统的光轴方向)。X轴方向和Y轴方向限定了通过成像装置获得的图像的成像平面，而Z轴方向变为改变成像光学系统的焦点的方向。

“检测指令”是变为用于检测对焦位置的触发器的指令。检测指令由通过用户的释放按钮(快门按钮)的半按下(half-press operation)操作来表示。然而，检测指令可以使开启成像装置的电源的操作、将成像装置的操作模式切换到成像模式的操作、其他用户操作、对通过成像而获得的图像数据的、通过面部检测处理的面部检测等作为触发器。

“释放指令”是变为用于获取通过成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据的触发器的指令。在一般的数字照相机中，“释放”意味着将通过成像被摄体图像而获得的图像数据记录在记录介质上，并且由释放按钮的全按下操作(full-press operation)表示。本说明书中的“释放指令”不限于释放按钮的全按下操作，并且可以是对成像装置的其他用户操作、对通过成像而获得的图像数据的、通过笑容检测处理的被摄人的笑容的检测等作为触发器的释放指令。

“保存图像数据”是通过对由图像传感器成像的被摄体图像的图像信号进行信号处理而获得的图像数据的、在成像装置或外部装置处的记录介质中保存的图像数据。在数字照相机中，通过成像元件恒定地成像被摄体图像，以产生图像数据，并且在成像模式期间在成像装置的监视器上显示图像数据作为实况观察图像(live view image)。不是整个时间上(over time)获得的所有图像数据都保存在记录介质中，将在做出释放指令等的定时处的图像数据保存在记录介质中。在数字摄像机中，将在做出记录指令的时间段中的整个时间上获得的所有图像数据保存在记录介质中作为保存图像数据。

“自动对焦处理”是自动地检测焦点位置的处理，其中成像装置对焦在成像范围中的任意被摄体上。自动对焦(在下文中称为“AF”)处理可以包括检测对焦在期望的被摄体上的焦点位置的检测处理以及改变焦点位置以使焦点跟随被摄体的跟随处理。AF目标的被摄体可以是存在于成像范围中提供的预定AF区域(如，图像的中心区域)或基准点中的被摄体，或者AF目标的被摄体可以由用户使用AF位置指定部件(如触摸板)在成像范围中自由地选择。

“被摄体检测处理”是通过改变焦点位置和在执行这种改变的同时分析通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据，检测存在于成像范围中的一个或多个被摄体的处理。可以通过被摄体检测处理检测存在于成像范围和对焦在被摄体上的对焦位置的范围中的被摄体。

“包围成像处理”是在包括检测到的对焦位置的预定范围内周期性地改变焦点位置，并在执行这种改变的同时获取通过在多个改变的焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据的处理。也将包围成像称为焦点包围成像。在这样的包围成像处理中，焦点位置可以在具有在AF处理中检测到的对焦位置作为中心的预定范围内改变，或者焦点位置可以在对焦在被摄体检测处理中检测到的被摄体上的对焦位置的范围内改变。由于通过包围处理可以以改变到对焦位置附近的焦点位置执行成像，因此可以补偿对焦位置的位置偏移。

“多焦点成像处理”是在预定范围内以逐步方式或连续地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据的处理。多焦点处理的示例包括使可对焦范围的全部区域作为焦点位置的改变范围的“全部区域对焦成像处理”、对焦在使通过被摄体检测处理检测的被摄体上的对焦位置的范围作为焦点位置的改变范围的“被摄体成像处理”。

“全部区域对焦成像处理”是在可对焦范围中以逐步方式或连续地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据的处理。全部区域对焦成像处理是多焦点处理的一个示例。

“被摄体成像处理”是对焦在被摄体检测处理中检测到的一个或多个被摄体中的至少一个被摄体上的对焦位置的范围中以逐步方式或连续地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据的处理。被摄体成像处理是多焦点处理的一个示例。

<第一实施例>

将在下文中描述根据本发明的第一实施例的成像装置和成像方法。根据第一实施例的成像装置具有的特性在于，执行AF处理以检测对于期望被摄体的对焦位置，以及在响应于后续释放指令、以检测到的对焦位置作为参考来改变焦点位置的同时执行全部区域对焦成像。

换言之，根据本实施例的成像装置通过响应于检测指令执行用于对焦在成像范围中的期望的被摄体上的AF处理，来检测对焦在期望的被摄体上的对焦位置。其后，成像装置响应于释放指令，在记录介质中记录通过在检测到的对焦位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。成像装置还执行全部区域对焦成像：其以检测到的对焦位置作为参考在可对焦范围中改变焦点位置，并在执行这种改变的同时，记录通过在多个改变的、且不同的焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

可以通过全部区域对焦成像获得对焦在可对焦范围中的不同位置处的多个保存图像数据。由于可以在成像之后获得能够任意改变对焦位置的数字图像数据，因此用户可以在成像之后容易地获取重新对焦在不同被摄体(焦点位置)上的图像。将在下文中具体描述根据本实施例的成像装置。

[成像装置的配置]

首先，将参照图1描述根据本实施例的成像装置1的配置。图1是示出根据本实施例的成像装置1的配置的框图。

如图1所示，成像装置1被配置为能够成像并记录静止图像和运动图像的数字照相机。成像装置1包括成像光学系统(L1、L2、2、3)、图像传感器4、预处理单元5、信号处理单元6、AF元件7、镜驱动电路8、光圈控制单元9、成像控制单元10、CPU(中央处理单元)11、存储器单元12、操作输入单元13、总线14、显示单元15、压缩/扩展处理单元16和存储单元17。

成像光学系统和图像传感器4是本发明的实施例的成像单元的实施示例，其中由成像光学系统在图像传感器4上成像被摄体图像，并成像以光形式接收的被摄体图像并且由图像传感器4输出图像信号。预处理单元5和信号处理单元6是本发明的实施例的图像数据产生单元的实施示例，其通过处理从图像传感器4输出的图像信号而产生被摄体图像的图像数据。镜驱动电路8是本发明的实施例的驱动单元的实施示例，其驱动变形镜装置2以改变焦点位置。CPU 11和存储器单元12是本发明的实施例的控制单元的实施示例，其控制成像装置1的每一个单元。将在下文中描述成像装置1的每一个单元。

成像光学系统包括透镜L1、变形镜装置2、透镜L2和光圈3。透镜L1和透镜L2示意性地示出用于使图像传感器4成像被摄体图像(光学图像)的成像光学系统中的透镜组。透镜L1示意性地示出用于将被摄体图像引导至变形镜装置2的透镜组，而透镜L2示意性地示出用于将通过透镜L1由变形镜装置2的镜表面反射的被摄体引导至图像传感器4的透镜组。实际的成像光学系统仅能够使图像传感器4成像被摄体图像，并且可以包括更多数量的透镜、用于去除不需要的波长的滤光片以及其他光学元件。

变形镜装置2是包括横截面视图可变形为凸形或凹形的变形镜的装置。变形镜装置2以具有柔韧性的组件(在下文中称为柔性组件)形成在表面侧上，其中在柔性组件上以薄膜形式形成金属膜(如铝)以形成镜面。响应于来自图中的镜驱动电路8的驱动信号来变形柔性组件的形状，以便镜面的形状变形成凸形或凹形，由此改变焦点位置。将在下文中描述变形镜装置2的配置和操作。

光圈3插入在变形镜装置2与透镜L2之间，并通过基于光圈控制单元9(将在下文中描述)的控制改变入射光的通过范围来调节由图像传感器4成像的被摄体图像的曝光量。

图像传感器4由固态图像传感器(如CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体))配置。图像传感器4成像入射的被摄体图像，并产生成像的图像信号。也就是说，图像传感器4光电转换通过成像光学系统引导的光(被摄体图像)，并输出用作R(红)、G(绿)和B(蓝)的图像信号的电信号。基于CPU 11(将在下文中描述)的指令，通过成像控制单元10执行图像传感器4的图像信号的读出控制。

预处理单元5是用于预处理曝光图像信号的所谓模拟前端，并包括采样保持/AGC(自动增益控制)电路和视频A/D转换器。例如，预处理单元5对于用作从图像传感器4输出的图像信号的模拟电信号执行CDS(相关双采样)处理、通过可编程增益放大器(PGA)的增益处理、A/D转换处理等。预处理单元5对于通过对图像信号执行各种类型的处理而获得的成像的图像数据执行感光度(sensitivity)变异校正处理、白平衡处理等。

信号处理电路6对于通过预处理单元5获得的成像的图像数据(R、G、B)执行各种图像信号处理，以获得最终的图像数据。

现在将参照图2描述信号处理单元6的内部的配置示例。如图2所示，信号处理单元6包括像素内插处理部分20、色调校正处理部分21R、21G、21B、阴影(shading)校正处理部分22R、22G、22B、RGB/YUV转换处理部分23、成像帧内插处理部分24、Y阴影校正处理部分25、频率特性校正处理部分26和对焦估计值计算部分27。

图2的像素内插处理部分20对于通过预处理单元5获得的R、G、B的每一个成像的图像数据(R图像数据、G图像数据、B图像数据)执行像素内插处理。将由像素内插处理部分20通过像素内插处理执行的R图像数据提供到色调校正处理部分21R，将G图像数据提供到色调校正处理部分21G，并且将B图像数据提供到色调校正处理部分21B。

色调校正处理部分21R、21G、21B对于提供的图像数据执行色调校正处理(如从12位压缩到8位)。将由色调校正处理部分21R处理的R图像数据提供到阴影校正处理部分22R，将G图像数据提供到阴影校正处理部分22G，并将B图像数据提供到阴影校正处理部分22B。

阴影校正处理部分22R、22G和22B执行校正由成像光学系统和图像传感器4的特性引起的亮度变异(阴影)的处理，其表现为关于提供的图像数据在图像的外围处光量的降低。

RGB/YUV转换处理部分23基于分别由阴影校正处理部分22R、22G、22B处理的R图像数据、G图像数据和B图像数据产生用作Y信号(亮度信号)的图像数据(Y图像数据)、用作U信号(B-Y)的图像数据(U图像数据)和用作V信号(R-Y)的图像数据(V图像数据)。在这种情况下，将Y、U、V的采样率设置得U和V小于Y，如Y∶U∶V＝4∶2∶2。

成像帧内插处理部分24对于通过RGB/YUV转换处理部分23获得的Y图像数据、U图像数据和V图像数据执行帧内插处理。将通过成像帧内插处理部分24处理的U图像数据、V图像数据输出到图1所示的总线14。将通过成像帧内插处理部分24处理的Y图像数据提供到Y阴影校正处理部分25。

Y阴影校正处理部分25对于由成像帧内插处理部分24处理的Y图像数据执行阴影校正处理。频率特性校正处理部分26对于由Y阴影校正处理部分25处理的Y图像数据执行用作高通校正(轮廓校正)处理的频率特性校正处理。将由频率特性校正处理部分26处理的Y图像数据提供到对焦估计值计算部分27。

对焦估计值计算部分27计算对焦估计值Ev，所述对焦估计值Ev在从由频率特性校正处理部分26处理的Y图像数据搜索中对焦位置时变为估计索引。具体地说，对焦估计值计算部分27计算Y图像数据的高频分量的量值作为对焦估计值Ev。将由对焦估计值计算部分27计算出的对焦估计值Ev提供到如图1所示的CPU 11。

将返回图1继续描述。AF元件7由线传感器(line sensor)等配置，并且用以检测是否对焦被摄体。将AF元件7的检测信号输入到CPU 11，CPU 11基于该检测信号控制AF处理，并指示镜驱动电路8来控制变形镜的变形状态，以便对焦期望的被摄体。通常在高性能相机(如，单反相机)中布置AF元件7，但在数字照相机中AF元件7可以省略。在这种情况下，CPU 11可以基于通过由信号处理单元6处理成像的图像信号而获得的对焦估计值Ev来控制AF处理。

镜驱动电路8通过基于来自CPU 11的指令驱动变形镜装置2并改变变形镜装置2的变形状态来调节焦点位置。将在下文中描述关于变形镜装置2的驱动的细节。

光圈控制单元9基于来自CPU 11的指令控制光圈3的开启，以将被摄体图像的曝光量调节到合适的值。

成像控制单元10由定时发生器(TG)配置，并基于来自CPU 11的指令控制图像传感器4的电子快门速度。成像控制单元10产生用于图像传感器4的操作脉冲。例如，成像控制单元10产生各种类型的脉冲，如用于垂直转移(transfer)的4相脉冲、场偏移(shift)脉冲、用于水平转移的2相脉冲和快门脉冲，并将其提供到图像传感器4。由成像控制单元10驱动(电子快门功能)图像传感器4。

CPU 11用作控制成像装置1的每一个单元的控制单元。关于CPU 11布置存储器单元12，所述存储器单元12包括ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、闪存等。

CPU 11根据存储器单元12中存储的程序执行各种计算处理，并通过光圈控制单元9、成像控制单元10、镜驱动电路8和总线14与每一个单元交换控制信号等，以使得每一个单元执行期望的操作。

例如，做出控制以便通过基于由预处理单元5检测到的成像信号的光量的信息指示光圈控制单元9以驱动光圈3来获得合适的光圈值。基于从上述信号处理单元6的对焦估计值计算部分27获取的对焦估计值Ev，可以指示镜驱动电路8以控制变形镜装置2的变形状态。因此，可以改变成像光学系统的焦点位置，并且可以控制诸如AF处理、被摄体检测处理、多焦点成像处理、全部区域对焦成像处理、被摄体成像处理和包围成像(bracket image)处理之类的成像处理，这将在下文中描述。

与CPU 11相关联地布置的存储器单元12(如，ROM)存储用于使CPU11以执行各种类型的控制处理的程序，其中CPU 11基于这样的程序，对于每一控制执行期望的计算/控制处理。

根据本实施例的程序是用于使CPU 11执行CPU 11的各种类型的控制的程序。可以预先在内置于成像装置1中的存储装置(HDD、ROM、闪存等)中预先存储程序。可以在包括光盘(如，CD、DVD和蓝光盘)或存储卡且对于成像装置1提供的可拆卸记录介质中存储程序，或者可以通过网络(如，LAN和因特网)将程序下载到成像装置1。

操作输入单元13包括操作器，如按键、按钮、转盘和触摸板。例如，操作输入单元13包括用于执行各种操作指令和信息输入的操作器，如用于指示电源开/关的操作器、用于指示成像的图像的记录开始的释放操作器(释放按钮)、变焦调节操作器和用作图像位置指定部件(如，待对焦的被摄体的选择)的触摸板。释放按钮用作使得用户能够输入用于AF或被摄体检测的检测指令和释放指令。例如，通过将快门按钮按到中间(半按下)来输入检测指令，并且通过将快门按钮按到底(全按下)来输入释放指令。操作输入单元13将从这种操作器得到的信息提供到CPU 11，并且CPU 11执行与这样的信息对应的期望的计算处理和控制。

压缩/扩展处理单元16对于通过总线14输入的图像数据执行压缩/扩展处理，诸如遵循MPEG(运动图像专家组)方法的图像压缩/扩展处理。当在存储单元17中记录通过成像而获得的图像数据时，压缩/扩展处理单元16压缩图像数据以减小数据量。当再现存储单元17中记录的图像数据时，压缩/扩展处理单元16扩展图像数据，并将其传送到显示单元15等。

存储单元17用于保存图像数据和其他各种类型的数据。存储单元17可以由半导体存储器(如闪存)配置，或者可以由HDD(硬盘驱动器)配置。存储单元17可以不由内置于成像装置1中的记录介质配置，而可以由与关于成像装置1可拆卸的可拆卸记录介质(例如，诸如内置于半导体存储器中的存储卡、光盘、磁光盘和全息存储器之类的记录介质)对应的记录/再现驱动器配置。可以安装内置型存储器和关于可拆卸记录介质的记录/再现驱动器两者。存储单元17基于CPU 11的控制来记录/再现通过总线14输入的图像数据和其他各种类型的数据。

显示单元15包括显示面板部分(如液晶显示器)和用于显示并驱动显示面板部分的显示驱动部分。显示驱动部分由像素驱动电路配置，所述像素驱动电路用于在显示面板部分上显示通过总线14输入的各种类型的显示数据。像素驱动电路以预定的水平/垂直驱动定时，对于在显示面板部分中以矩阵形式布置的每一个像素施加基于图像信号的驱动信号以执行显示。图像位置指定部件(如触摸板)可以并置到显示单元15的显示面板上。

在成像的时候，将从信号处理单元6输出的图像数据提供到压缩/扩展处理单元16，并且响应于释放指令，基于CPU 11的控制在压缩/扩展处理单元16中产生经过压缩处理的图像数据。存储单元17然后基于CPU 11的控制，在记录介质中记录经过压缩处理的压缩图像数据。在成像的时候，CPU 11执行控制以便将从信号处理单元6输出的图像数据提供到显示单元15，从而在显示单元15上实时地显示(实况观察图像)从由图像传感器4成像的图像信号获得的成像的图像数据。用户可以检查成像范围(景角)、被摄体的样式等，并通过查看实况观察图像来决定合适的拍照机会。

当做出存储单元17中记录的压缩图像数据的再现指令时，CPU 11控制存储单元17并再现指定的压缩图像数据，然后在压缩/扩展处理单元16中扩展再现的压缩图像数据。CPU 11执行控制以便在显示单元15上显示扩展的图像数据。

[变形镜的配置]

现在将参照图3描述图1中所示的变形镜装置2的配置和操作。图3是示出根据本实施例的变形镜装置2的配置的横截面图。还与变形镜装置2一起在图3中示出在图1中所示的镜驱动电路8。

如图3所示，变形镜装置2包括柔性组件32、在表面上形成的反射膜31、具有固定在以反射膜31形成的镜面的相反侧的表面上的柔韧组件32的磁铁36、基板34、固定在基板34侧的驱动线圈35和布置为插入在柔性组件32与基板34之间的强度保证组件33。

柔性组件32是具有柔韧性的组件，并且硅等可以用于所述材料。柔性组件32具有基本上椭圆形的平面形状。反射膜31是附着于表面以变为柔性组件32的镜面的膜。尽管未示出，但柔性组件32以具有在表面上相同中心的多个椭圆部分32A、32B、32C、32D和32E形成，以变为镜面的背面。关于多个椭圆部分32A到32E，处于中心部分的椭圆部分32A最厚，然后以在其外围侧形成的椭圆部分32B、进一步在外围侧形成的椭圆部分32C、更进一步在外围侧形成的椭圆部分32D和进一步在外围侧形成的椭圆部分32E的次序，厚度变得越来越薄。也就是说，柔性组件32的横截面形状是厚度在外围方向上从中心以逐步方式变得越来越薄的形状。

在椭圆部分32E的外围处将肋形框32F形成为环形，以便可以保证足够的强度，以便即使将垂直方向(图3的上和下方向)中的驱动力施加到柔性组件32，框32F也不会变形。

柔性组件32是其中椭圆部分32A到椭圆部分32E变形为变形镜的部分(可变部分)。也就是说，柔性组件32具有预定形状，以便依照不同厚度的椭圆部分32A到椭圆部分32E的形成样式(formation pattern)，根据均匀地(uniformly)施加到中心处的椭圆部分32A的垂直方向上的驱动力改变镜面的形状。通过形成不同横截面厚度的样式，可以向柔性组件32提供期望的强度分布。在这点上，将通过使横截面厚度不同而形成的样式称为强度分布样式。在这种情况下，将通过椭圆部分32A到32E的样式称为强度分布样式。

在用作可变部分的椭圆部分32A到椭圆部分32E的外围部分上形成框32F，所述框32F具有即使关于驱动力的施加也不会变形的足够强度。因此，通过框32F将柔性组件32的最外围部分维持到即使关于驱动力的施加也不会变形的强度。因此，与可变部分(包括椭圆部分32A到椭圆部分32E)的驱动力对应的形状改变模式可以更容易地适应于理想的形状改变模式。也就是说，与当柔性组件32的最外围部分变形时相比，包括框32F的柔性组件32可以以更高的精度使得关于驱动力的形状改变模式更接近于理想模式。

在这种情况下，由椭圆形形成强度分布样式的原因是因为以倾斜45度的镜面使用变形镜装置2(如图1所示)。在这种情况下，镜面上入射光的斑点具有椭圆形。具体地说，获得了这样的椭圆形：其中在斑点的纵向上的直径与垂直于纵向的方向上的直径之比约为

。因此，由于镜面上入射光的斑点形状具有椭圆形，所以强度分布样式具有椭圆形，以执行令人满意的对焦控制。

根据之前的描述，布置每一个椭圆部分32A到32E以对于强度分布样式具有相同的中心。因此，当将驱动力施加到柔性组件32时，可以防止应力(stress)集中在一个部分，并且可以有效地防止柔性组件32的破裂和疲劳破损。

如果将预定的驱动力施加到柔性组件32以变形镜面，则在柔性组件32中产生内部应力。在这种情况下，如果在柔性组件32中存在应力集中在一个点处的部分，则如果柔性组件32由具有同质性(homogeneity)和各向同性(isotropy)的材料制成，则这样的部分变为尺寸(dimension)快速改变的部分。例如，在每一个椭圆部分不具有相同中心的样式中，在特定方向上的间隔缩窄或加宽。间隔缩窄的部分变为与其它部分相比应力有可能集中的部分以及关于均匀驱动力的施加尺寸快速改变的部分。

如果存在应力集中的部分，则在相关部分处超过柔性组件32的容许应力的可能性增大，并且引起破裂的可能性随之增大。如果重复地执行柔性组件32的变形，则在相关部分处的疲劳破损可能发生。

通过如本示例中那样，形成样式(pattern)以便每一个椭圆部分32A到32E具有相同的中心，样式的间隔变为一致(even)，以便应力集中在一个部分的部分不存在。由此防止了破裂和疲劳破损。

现在将描述返回到图3。在图3中，关于在中心部分处形成的椭圆部分32A，以圆柱形磁铁36固定柔性组件32。在磁铁36的中心部分处形成用于适配和定位椭圆部分32A的凹口(recess)，以便以适配(fit)到椭圆部分32A的凹口，通过粘合剂等坚固地固定。

柔性组件32具有在最外围部分上形成的框32F，如图中所示，将其关于强度保证组件33固定。对于强度保证组件33的材料选择Pyrex玻璃(Pyrex：注册商标)等。换言之，选择具有比柔性组件32更高刚性的材料。强度保证组件33具有含有经过中心部分的锥形孔的方棱镜(quadratic prism)形状的外形。强度保证组件33使得两个上下表面(包括以锥形孔钻孔的部分)的外径的尺寸匹配以柔性组件32的镜面形成的表面的外围尺寸。将柔性组件32的框32F固定到两个表面中之一。在这种情况下，固定柔性组件32和强度保证组件33，以便同轴地布置各个中心轴线。因此，关于强度保证组件33中的孔的外围处的部分固定框32F。

基板34包括外形尺寸是与以柔性组件32的镜面形成的表面相同的尺寸的表面。在具有该相同尺寸的表面中的最外围部分处形成用于在以强度保证组件33的柔性组件32固定的表面的相反侧上定位和固定表面的凹槽(groove)。具体地说，在基板34上形成具有基本上等于强度保证组件33的柔性组件32的相反侧上的表面处的锥形孔的内径的直径的圆形凸起(projection)。通过在凸起的形成中涉及的凹槽处定位和固定强度保证组件33，同轴地布置基板34的中心和强度保证组件33的中心。

此外，在基板34中的中心部分处形成用于适配驱动线圈35的内壁的圆形定位凸起。具体地说，形成凸起以便其中心与基板34的中心同轴，并且将外径设置到能够适配驱动线圈35的内壁的大小。通过凸起驱动线圈35适配到并固定到基板侧34。在整个外围上将磁铁36的外表面和驱动线圈35的内表面隔开相等的距离，并且同轴地布置磁铁36的中心和驱动线圈35的中心。此外，将来自镜驱动电路8的驱动信号的供应线连接到驱动线圈35，如图中所示。

在本实施例中，将在图3中所示的柔性组件32的框32F的长度方向上的厚度(高度)p和在柔性组件32的中心部分处形成的椭圆部分32A的长度方向上的高度(厚度)设置为相同的值。对于在相同长度方向上的厚度(高度)，将强度保证组件33的高度f设置得长于柔性组件32的框32F的高度p。

关于横向方向上的厚度(宽度)，设置至少q＜g，其中q是框32F的宽度，而g是强度保证组件33的宽度(在这种情况下强度保证组件33的孔具有锥形的形状，并因此是更窄宽度的值)。长度方向是与镜面垂直的方向。横向方向是与长度方向垂直且平行于镜面的方向。

不必说，将在强度保证组件33中形成的锥形孔的尺寸设置成保证可以预先插入驱动线圈35的空间。在柔性组件32的变形中，如果柔性组件32和驱动线圈35冲突，则可能不能实现镜面的预定形状改变。因此，设置强度保证组件33的长度方向上的厚度f，以便在驱动线圈35和柔性组件32之间保证足够的间隙(clearance)。

将在下文中描述如以上那样配置的变形镜装置2的操作。在变形镜装置2中，将来自镜驱动电路8的驱动信号提供到驱动线圈35。当提供驱动信号并且将电流传送到驱动线圈35时，产生与电流传送级别对应的磁场，并且在驱动线圈35内侧上布置的磁铁36接收根据所产生的磁场的排斥力。在这种情况下，由于在圆柱的轴向上使磁铁36极化，因此在垂直方向上产生排斥力。因此，将与驱动信号的电平对应的垂直方向上的均匀驱动力施加到以磁铁36固定的柔性组件32的中心部分。

因此，通过将驱动信号从镜驱动电路8提供到驱动线圈35，并通过驱动线圈35关于柔性组件32的镜面在垂直方向上移动磁铁36，来将驱动力施加到柔性组件32的中心部分。变形镜装置2的变形镜(即，椭圆部分32A到32E)的镜面因此可以根据驱动力的大小和方向而变形到凸形或凹形。通过改变提供到驱动线圈35的驱动信号的极性而获得到凸形或凹形的改变。

当使用变形镜装置2来执行对焦控制时，当改变待施加到柔性组件上的驱动力(即，提供到驱动线圈35的驱动信号的电平：驱动信号值)时，对于在各个驱动状态下的目标焦点做出调节。也就是说，在各个驱动状态下要获得变形镜的目标变形形状。

在上述配置的变形镜装置2中，通过强度分布样式的形成样式的设置，执行关于在每一个驱动状态下镜面如何改变(即，根据柔性组件32的中心处椭圆部分32A的垂直方向上的变形量)的设置。使用FEM(有限元方法)仿真工具等来执行用于调节到各个驱动状态下的目标焦点的强度分布样式的确定。

已经在上面描述了根据本实施例的变形镜装置2的配置和操作。与通过使用变形镜装置2执行对焦控制(焦点位置的改变)来靠近/分开正常的对焦透镜与成像透镜的对焦控制机构相比，可以高速精确地调节焦点位置。

如上所述，在本实施例中，以高速期望地调节焦点位置以执行多焦点成像处理。在这种情况下，如现有技术的对焦机构中那样，当电机驱动对焦透镜并调节焦点位置时，难以立即改变焦点位置。

另一方面，与现有技术的机械对焦机构相比，根据本实施例的变形镜装置2因为其小型而可以高速操作。因此，通过使用变形镜装置2作为对焦机构而精微地改变镜面(柔性组件32)的横截面形状，可以调节焦点位置，并且因此焦点位置可以以非常高的速度改变。因此，在多焦点成像处理中，当响应于释放指令以逐步方式将焦点位置改变到大量改变位置时，可以在可对焦范围中以高速改变焦点位置。因此，在考虑到拍照机会而做出一次释放指令的定时，用户可以高速获取大量不同的焦点位置的图像数据，并且因此在多焦点成像处理中将不会错过拍照机会。

[改变焦点位置的方法]

现在将详细描述在根据本实施例的成像装置1中改变焦点位置的方法。

首先，将参照图4描述使用根据本实施例的成像装置1的成像处理的概要。图4是示意性地示出由根据本实施例的成像装置1进行的成像处理的示意图。

如图4所示，根据本实施例的成像装置1可以执行正常的成像处理、全部区域对焦成像处理和包围成像处理。通过在正常成像模式与多焦点成像模式(更具体地说，全部区域对焦成像模式，包围成像模式)之间的成像装置的成像模式进行切换，用户可以设置改变由成像装置1执行的成像处理。

在正常成像处理中，成像装置1响应于检测指令(如，释放按钮的半按下)而执行对焦在用户期望的被摄体(成像点)上的AF处理。其后，成像装置1成像其中对焦了被摄体的被摄体图像，并响应于释放指令(如，释放按钮的全按下)仅记录一个图像数据。在这种情况下，与对焦的被摄体对应的焦点位置变为对焦位置。可以将对焦位置设置到从最近距离侧(微距)到无穷远侧(∞)的可对焦范围中的任意位置。

在全部区域对焦成像处理中，成像装置1在可对焦范围的全部区域上以逐步方式(步进形式)自动地改变焦点位置的同时，顺序地成像被摄体图像，并响应于一个释放指令记录多个图像数据。在不对焦在任何被摄体上的情况下可以执行多焦点成像处理，但可以以预先在AF处理等中检测到的期望被摄体上的对焦位置执行多焦点成像。通过这样的多焦点成像处理，可以获得对焦在成像范围中从微距侧到无穷远侧的所有被摄体上的多个图像数据。

在包围成像处理中，成像装置1执行对焦在用户期望的被摄体上的AF处理，并响应于检测指令(如，释放按钮的半按下)检测对焦位置。成像装置1周期性地成像被摄体图像，同时在对焦位置附近以精细的步幅(step)自动地偏移焦点位置，并记录多个图像数据。其后，成像装置1在对焦位置处成像，并响应于释放指令记录一个图像的图像数据。根据这样的包围成像处理，从执行AF处理直到释放为止可以获得在对焦位置附近的焦点位置处成像的图像数据。因此，即使偏移了在AF处理中检测到的对焦位置，也可以无误地获取精确对焦在期望的被摄体上的图像数据。

因此，在全部区域对焦成像处理和包围成像处理中，更进一步地，在被摄体成像处理(未示出)中，在以多级改变焦点位置的同时执行成像。因此，以高速期望地精确地改变焦点位置。

将参照图5描述使用图3中所述的变形镜装置2的焦点位置的改变。图5是示出使用根据本实施例的变形镜装置2的焦点位置的改变的示意图。

如图5所示，通过改变变形镜装置2的镜面(反射面)2a的形状可以改变焦点位置。例如，通过使镜面2a的凹形变深，可以将焦点位置改变到近距离侧(微距侧)，并且通过使镜面2a的凹形变浅，可以将焦点位置改变到长距离侧(无穷远侧)。通过将焦点位置改变到长距离侧可以对焦远离成像装置1的被摄体，而通过将对焦位置改变到近距离侧可以对焦靠近成像装置1的被摄体。在这种情况下，对通过变形镜装置2可以物理地改变的镜面2a的形状施加了限制，由此通过这样的限制限定了可以改变焦点位置的范围(即，可对焦范围)。

如上所述，通过使用现有技术的对焦机构关于图像传感器靠近/分开电机驱动对焦透镜，可以改变焦点位置。然而，在现有技术的对焦机构中，需要大约几秒的长时间来将焦点位置从最近距离侧移动到无穷远侧。在本实施例中，另一方面，与现有技术的对焦机构相比，通过使用变形镜装置2作为对焦机构，可以以非常高的速度改变焦点位置。例如，需要少于1秒的短时间来将焦点位置从最近距离侧移动到无穷远侧，并且在这样的短时间中可以获取几打(如，30)多焦点图像。

将参照图6和图7描述根据本实施例以逐步方式改变焦点位置的对焦控制的细节。图6是示出根据本实施例的焦点位置的改变的说明图。图7是图6的下部图的局部放大视图。

如图6所示，通过使用根据本实施例的成像装置1中的变形镜装置2以逐步方式(步进形式)改变焦点位置。在图6的示例中，以在成像空间的深度方向(Z轴方向)上朝向无穷远侧的位置P1、P2、P3、P4、P5、P6的次序以六步改变焦点位置。每当焦点位置改变一步时，成像装置1以固定的焦点位置通过图像传感器4成像被摄体图像，并记录在焦点位置上对焦的图像数据。

具体地说，如图7所示，对于以逐步方式改变焦点位置的每一步，执行图像传感器4的快门操作以便以预定的曝光时间成像被摄体图像。在这种情况下，改变焦点位置的一步的时间对应于图像传感器4的电子快门速度、稳定时间和曝光时间之和。稳定时间是在开始焦点位置的移动之后直到稳定到新的焦点位置的时间(图7中的虚线所示)，具体地说是直到稳定到小于或等于预定偏移容许范围k的时间。曝光时间是用于通过成像装置1的成像的曝光的时间。

已经在上文中详细描述了根据本实施例的对焦控制中以逐步方式改变焦点位置的方法。本发明不限于如在本实施例中那样以逐步方式改变焦点位置的示例。例如，可以在连续(无级方式)地改变焦点位置的同时，在改变的中间的预定定时处，由图像传感器4多次成像被摄体图像。因此，可以执行多焦点成像，以便在连续地改变焦点位置的同时，获得在不同的焦点位置处成像的多个图像数据。

将参照图8描述在根据本实施例的成像装置1中，以逐步方式改变焦点位置时的焦点位置的改变位置的设置。图8是用于描述在根据本实施例的成像装置1中焦点位置的改变位置的设置的示意图。

如图8所示，将考虑在从微距到无穷远的可对焦范围中有多个被摄体H1到H4的情况。在这种情况下，当通过多焦点成像以不同的焦点位置获取多个图像数据时，关于每一个被摄体H1到H4，在至少一个图像的图像数据中进行对焦。

当在可对焦范围中以逐步方式改变焦点位置时，可以以如图8的A中所示的等间隔线性地改变焦点位置，或者可以以如图8的B中所示的变化的焦点位置的改变量来改变焦点位置。

在图8的A的示例中，以逐步方式将焦点位置改变到改变位置P1、P2、P3、P4、P5、P6，并且焦点位置的改变量(即，相邻焦点位置之间的距离)是恒定值d。因此，通过在Z轴方向上以等间隔改变焦点位置，焦点位置的位置控制变得容易，但改变焦点位置的次数增大以对焦在可对焦范围中的所有被摄体H1到H4上，如下文中所述的那样。

在图8的B的示例中，另一方面，以逐步方式将焦点位置改变到改变位置P1、P2、P3、P4、P5、P6，并且焦点位置的改变量(即，相邻焦点位置之间的距离)是可变值d1到d5。在这种情况下，朝向长距离侧，焦点位置的改变量变得越来越大(d1＜d2＜d3＜d4＜d5)。这是因为在近距离侧成像光学系统的景深浅，而在长距离侧深，并且因此即使在长距离侧焦点位置的改变量增大，也可以获得对焦在任意位置处的被摄体上的图像。将在下文中具体地描述根据景深的焦点位置的设置。

将参照图9具体地描述景深。图9是用于描述根据本实施例对于每一个焦点位置的景深的示意图。

如图9所示，假设位置P3是例如当以逐步方式将焦点位置从位置P1改变到位置P6时的对焦位置。在这种情况下，将对焦在位置P3的近距离侧(微距)的范围称为后景深，而将对焦在位置P3的长距离侧(无穷远侧)的范围称为前景深。组合前景深和后景深的范围是景深。当对焦位置处于位置P3时，通过景深对焦的范围是在对焦位置P3处的对焦范围。也就是说，当对焦在位置P3处时，获得不仅对焦在位置P3处的被摄体上、而且对焦在位置P3的前和后的对焦范围中的被摄体(在近距离侧的后景深以及在长距离侧的前景深中的被摄体)上的图像。很明显，当位置P3是对焦位置时，仅在位置P3处精确地进行对焦，但在实际图像中表现为甚至关于相关位置P3的前和后(近距离侧和长距离侧)的对焦范围中的被摄体对焦。越远离位置P3或对焦位置，散焦(out-of-focus)就越大，但如果在根据景深限定的对焦范围中，则假设散焦处于容许范围内。

光学装置(如，上述成像装置1的成像光学系统)具有这样的特性：如果焦点位置处于近距离侧则景深浅，而如果焦点位置处于长距离侧则景深深。因此，当以逐步方式改变焦点位置时，焦点位置越靠近近距离侧，则对焦范围就变得越来越窄，而焦点位置越靠近远距离侧，则对焦范围就变得越来越宽。因此，为了对焦在可对焦范围中的全部区域上，在景深浅的近距离侧以精细的改变量密集地改变焦点位置，而在景深深的长距离侧以大改变量粗略地改变焦点位置，如图8的B中所示。也就是说，当以逐步方式改变焦点位置时的改变位置优选地根据这样的景深而设置，所述景深通过与成像装置1的距离而波动。

将参照图10进一步详细描述根据景深设置焦点位置的改变位置的方法。图10是描述根据本实施例的依照景深的焦点位置的改变位置的示意图。图10的A和图10的B是设置焦点位置的改变位置以便对焦可对焦范围的全部区域的示例，而图10的C是设置焦点位置的改变位置以便在可对焦范围中形成非对焦范围的示例。

在图10的A的示例中，类似于图8的A中的示例，以逐步方式将焦点位置的改变位置设置到位置P1、P2、P3、P4、P5、P6，并且朝着长距离侧使改变位置P1到P6的间隔越来越宽。从成像装置1到各个改变位置P1到P6距离越远，则各个改变位置P1到P6处的景深就变得越深。因此，各个改变位置P1到P6是对焦位置时的对焦范围h1到h6朝着长距离侧变得越来越宽(h1＜h2＜h3＜h4＜h5＜h6)。

在图10的A中的示例中，设置改变位置P1到P6，以便在相邻的改变位置P1到P6之间的差处于景深内。也就是说，设置改变位置P1到P6，以便各个改变位置P1到P6处的对焦范围h1到h6的两端彼此重叠，或者至少彼此接触。因此，在所有改变位置P1到P6处的对焦范围h1到h6之和覆盖了可对焦范围的全部区域。因此，通过以逐步方式将焦点位置改变到改变位置P1到P6可以对焦可对焦范围的全部区域。由此，通过适当地设置焦点位置的改变位置P1到P6，获得对焦在可对焦范围的全部区域中的任意被摄体上的图像数据。

图10的B中的示例是当在更窄范围中考虑对焦范围h(即，通过景深容许散焦的范围)时以更精细的改变量以逐步方式改变焦点位置的示例。在图10的B的示例中，以逐步方式将焦点位置的改变位置设置到位置P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8，焦点位置的改变位置P的数量更大，并且改变位置P1到P8的相互间隔比图10的A的示例中更窄。因此，图10的B中的示例具有优点在于，尽管与图10的A中的示例相比焦点位置的改变时间增大，但在可对焦范围的全部区域上可以获得更高对焦精度的图像数据。

在图10的C的示例中，与图10的A的示例相比，将焦点位置的改变位置P1、P2、P3、P4、P5设置到中更彼此分开的位置。因此，在各个改变位置P1到P5处的对焦范围h1到h5彼此不重叠，并且在可对焦范围中形成不包括在对焦范围h1到h5中的任意一个中的范围。因此，在图10的C的示例中，不对焦可对焦范围的全部区域，并且因此非对焦被摄体可能存在于通过多焦点成像而获得的多个图像数据中的任意一个。在本发明中包括如图10的C的示例中那样以分开方式设置焦点位置的改变位置P1、P2、P3、P4、P5的情况，但从获取其中对焦可对焦范围的全部区域的图像数据的观点来看，图10的A和图10的B是优选的。然而，图10的C的示例具有优点在于，由于焦点位置的改变位置P1到P5的数量(即，改变焦点位置的次数)比图10的A和图10的B的示例中的小，因此可以以更高的速度改变焦点位置。

已经在上文中参照图10描述了根据景深设置焦点位置的改变位置P的示例。

由于景深根据成像光学系统的光圈3的开启而改变，因此可以根据光圈3的开启(如，F值)设置焦点位置的改变位置P。由于景深也根据成像光学系统的透镜的焦距而改变，因此可以根据安装在成像装置1上的透镜类型设置焦点位置的改变位置P。此外，由于景深根据从成像装置1到焦点位置的距离而改变，因此可以根据距离(取决于变焦透镜的特性)设置焦点位置的改变位置P。因此，在根据本实施例的成像装置1中，可以根据光圈3的开启、透镜的类型和从焦点位置到成像装置1的距离来设置焦点位置的改变位置P。因此，可以有效且适当地改变焦点位置，并且可以对焦存在于可变焦范围中的任意位置处的所有被摄体。

将在下文中描述设置焦点位置的改变位置P的定时。在执行多焦点成像处理之前，成像装置1可以预先设置焦点位置的改变位置P。在这种情况下，成像装置1的CPU 11保存预先设置的焦点位置的改变位置P的数据，并控制变形镜装置2，以在多焦点成像的时候使用相关数据以逐步方式改变焦点位置。

可替代地，当执行多焦点成像处理时，成像装置1的CPU 11可以实时计算焦点位置的改变位置P以动态地设置改变位置P，并控制变形镜装置2以便以逐步方式将焦点位置改变到设置的改变位置P。在这种情况下，CPU 11可以使用表示景深和焦点位置的相关性的数据、以及诸如光圈3的开启、透镜的类型和从焦点位置到成像装置1的距离之类的参数，动态地将焦点位置的改变位置P设置在与成像状态对应的适当的位置。

将参照图11描述根据本实施例的用于设置焦点位置的改变位置P的基点。图11是描述根据该实施例的用于设置焦点位置的改变位置P的基点的示意图。

图11的A是以在AF处理中检测到的对焦位置MP作为基点来设置焦点位置的改变位置P1到P5的示例。如下文中所述的那样，根据本实施例的成像装置1响应于检测指令通过AF处理检测对焦位置MP，并且其后，以检测到的对焦位置作为参考以逐步方式改变焦点位置，并响应于释放指令执行多焦点成像处理。在释放指令之后，CPU 11可以以在释放指令之前检测到的对焦位置MP作为基点，动态地实时设置焦点位置的改变位置P1到P5。

在图11的A的示例中，将描述以对焦位置MP作为基点设置改变位置P1到P5的处理的细节。首先，CPU 11基于变为基点的对焦位置MP(＝改变位置P3)以及与其相邻的改变位置P2、P4处的景深，设置改变位置P2、P4。CPU 11然后基于在设置的改变位置P2、P4处的景深和在与其相邻的改变位置P1、P5处的景深，设置改变位置P1、P5。由此，以对焦位置MP作为基点，动态地设置覆盖可对焦范围的全部区域的改变位置P1到P5。在这种情况下，在最近距离(微距)侧的改变位置P1处的对焦范围h1的下限与在最短距离(微距)侧的焦点位置NP(在下文中称为“微距位置NP”)不一致。

因此，以这种方式在释放指令之后以对焦位置MP作为基点，可以实时设置改变位置P1到P5。由于在释放指令之后在对焦位置MP处完成成像，因此可以不将焦点位置再次改变到改变位置P3(＝对焦位置MP)，并以多焦点成像处理执行成像，由此可以快速地启动多焦点成像处理。

图11的B是以微距位置NP作为基点设置焦点位置的改变位置P1到P5的示例。具体地说，CPU 11基于与微距位置NP(其变为基点)相邻的改变位置P1处的景深来设置改变位置P1。CPU 11基于在设置的改变位置P1处的景深以及在相邻的改变位置P2处的景深，来设置改变位置P2。以类似的方式顺序地设置改变位置P3、P4、P5。因此，可以以微距位置NP作为基点设置覆盖可对焦范围的全部区域的改变位置P1到P5。在这种情况下，在最近距离(微距)侧的改变位置P1处的对焦范围h1的下限与微距位置NP一致。

由于不论对焦位置MP的检测的存在如何，都可以执行使微距位置作为基点的改变位置P1到P5的设置，因此可以通过多焦点成像处理不实时地执行相关设置。因此，可以预先设置改变位置P1到P5并且可以由成像装置1保存其设置数据，并且可以在多焦点成像处理中使用相关数据以逐步方式改变焦点位置。因此，可以减小多焦点成像处理时CPU 11的处理负荷。

[对焦控制的细节]

将参照图12和图13具体地描述通过根据本实施例的成像装置1的对焦控制。

根据本实施例的成像装置1通过响应于检测指令(如，释放按钮的半按下操作)执行AF处理来检测对焦位置。其后，成像装置1响应于一个释放指令(如释放按钮的全按下)将通过在对焦位置处成像而获得的图像数据记录在存储单元17中，并执行全部对焦成像处理。在全部区域对焦成像处理中，成像装置1以在AF处理中检测到的对焦位置作为参考，在可对焦范围中以逐步方式改变焦点位置，并在执行这种改变的同时，顺序地将通过在改变的焦点位置处成像而获得的多个图像数据存储在存储单元17中。

因此，根据本实施例的成像装置1在AF处理中控制对焦以检测对焦位置，并在全部区域成像处理中控制对焦以改变焦点位置。将参照图12和图13具体地描述根据本实施例的对焦控制的特定示例。在图12和图13中，垂直轴(Z轴)示出焦点位置，而水平轴示出时间。

首先，将描述图12中所示的对焦控制的示例。图12是示出在根据本实施例的多焦点成像处理中，在从对焦位置MP朝向无穷远侧以逐步方式改变之后从对焦位置MP朝向微距侧以逐步方式改变焦点位置的对焦控制的示例的示意图。

如图12所示，成像装置1的CPU 11当接收到检测指令(AF启动指令)时，首先通过执行AF处理来检测对焦在成像范围中的期望被摄体上的对焦位置MP(t1到t2)。在接收检测指令的时间点处，在AF处理中待对焦的被摄体可以是存在于成像范围的预定位置处(如，图像的中间)的被摄体，或者可以是用户以触摸板等指定的被摄体。

通过通用爬山(hill climbing)方法(爬山AF)的对焦位置的搜索可以用于AF处理。爬山AF通过分析在对焦位置处获得的图像数据并在从微距侧(微距位置NP)朝着无穷远侧移动焦点位置的同时获取估计参数，并对估计值进行估计，来搜索对焦位置MP。显然，在从无穷远侧(无穷远位置FP)朝着微距侧移动焦点位置的同时可以执行爬山AF。

通过获取在图2的对焦估计值计算部分27中顺序地计算出的对焦估计值Ev，由CPU 11执行通过爬山方法的对焦位置MP的搜索。存在通过爬山方法的对焦位置MP的搜索的各种特定方法，但基本上采用以下方法。

首先，CPU 11在微距(Sn)处设置焦点位置，并在这种状态下获取所计算的对焦估计值Ev的值。然后设置距离微距Sn为预先限定的距离t的对焦位置(Sn+1)，并且获取在这种状态下计算出的对焦估计值Ev的值。在获取间隔距离t的各个焦点位置处的估计值Ev之后，确定在哪里获得估计值Ev的满意值。如果在微距Sn处的估计值Ev的值更高，则将对焦位置确定为微距Sn。如果在焦点位置Sn+1处的估计值Ev的值更高，则可以将对焦位置确定为焦点位置Sn+1之后的焦点位置。在这种情况下，获取在更远了距离t的焦点位置Sn+2处的对焦估计值Ev，并且确定估计值Ev的值是在焦点位置Sn+1还是在焦点位置Sn+2处更满意。如果估计值Ev的值在对焦位置Sn+1处更高，则将对焦位置确定为对焦位置Sn+1。如果估计值Ev的值在对焦位置Sn+2处更高，则将对焦位置确定为对焦位置Sn+2之后的焦点位置，并且因此获取在更远了距离t的焦点位置Sn+3处的对焦估计值Ev，并且确定估计值Ev的值是在焦点位置Sn+2处还是在焦点位置Sn+3处更满意。

其后，如果在更远了距离t的近焦点位置处获得了估计值Ev的更满意值，则CPU 11执行与通过摆动到更远了距离t的焦点位置而获得的估计值Ev的比较，并且当估计值Ev的值在新近摆动的焦点位置处变低时，CPU 11将紧接在摆动之前的焦点位置确定为对焦位置。

以这种方式通过爬山AF检测对焦位置MP。除了爬山AF之外，可以将诸如相位差检测方法和对比度检测方法之类的任意方法用于AF处理的方法。

在相位差检测方法中，以图像传感器中的分开器透镜(separator lens)从通过成像光学系统进入的被摄体图像产生两个图像，以线性传感器(AF元件7)测量所述图像之间的间隔，检测焦点的偏移量，并基于焦点的偏移量获得对焦位置。对比度检测方法是基于当对焦时通过成像获得的图像的对比度变得最高的构思的检测方法。在对比度检测方法中，分析通过以图像传感器4成像被摄体图像而获得的图像数据，并且在移动焦点位置的同时搜索图像的对比度值变得最高的透镜位置。在这种情况下，在移动焦点位置的同时计算对比度值，并且从这种改变的路径获得对焦位置。因此，与相位差检测方法相比，对比度检测方法需要搜索时间，但具有优点在于：可以以用于成像的图像传感器(图像传感器4)执行AF处理。

从对焦位置MP的检测完成直到接受释放指令的时间段，CPU 11控制AF跟随操作(t2到t3)。跟随操作是当在时间段t2到t3期间对焦被摄体移动时重新对焦在被摄体上的操作。AF跟随操作大量地用在数字摄像机等中，但可以用在数字照相机中。可以固定在检测开始时的对焦位置，而不执行在时间段t2到t3期间的AF跟随操作。

在时间段t1到t3期间，恒定地执行由图像传感器4的成像处理，并且在显示单元15上显示通过这样的成像而获得的图像数据作为实况观察图像。用户在观看实况观察图像的同时，在判断为拍照机会的时间点处，通过对释放按钮进行全按下操作等来输入成像装置1的释放指令。通过笑容检测等可以由成像装置1自动地做出释放指令。

当接受释放指令时，CPU 11在接受释放指令(t3)的时间点处，将通过由图像传感器4在对焦位置MP(与焦点位置的改变位置P6对应)处成像被摄体图像而获得的图像数据D6记录在存储单元17中。可以将其中对焦AF处理中检测到的对焦位置MP的被摄体的图像数据D6记录为保存图像数据。此外，CPU 11可以在记录对焦位置MP的图像数据D6之后马上执行全部区域对焦成像处理(t3到t4)。

具体地说，CPU 11首先控制变形镜装置2从对焦位置MP朝着无穷远侧以逐步方式改变焦点位置，如图12所示。因此，将焦点位置顺序地改变到改变位置P7、P8、P9、P10、P11。CPU 11在改变焦点位置的同时，将通过由图像传感器4在各个改变位置P7、P8、P9、P10、P11处成像被摄体图像而获得的图像数据D7、D8、D9、D10、D11记录在存储单元17中。结果，可以记录其中对焦从对焦位置到可对焦范围的无穷远的范围中的被摄体的多个图像数据D6到D11。

此外，CPU 11控制变形镜装置2从对焦位置MP朝着微距侧以逐步方式改变焦点位置。因此，将焦点位置顺序地改变到改变位置P5、P4、P3、P2、P1。CPU 11在改变焦点位置的同时，将通过由图像传感器4在各个改变位置P5、P4、P3、P2、P1处成像被摄体图像而获得的图像数据D5、D4、D3、D2、D1记录在存储单元17中。结果，可以记录其中对焦从对焦位置到可对焦范围的微距的范围中的被摄体的多个图像数据D5到D1。

因此，成像装置1可以记录多个图像数据D1到D11，其中通过执行全部区域对焦成像处理(t3到t4)对焦从微距侧到无穷远侧的可对焦范围的全部区域的被摄体。在这种情况下，以从对焦位置MP朝着无穷远侧(或微距侧)逐渐变得更远的次序(改变位置P7→P8→P9→P10→P11)、以逐步方式改变焦点位置。因此，在对焦位置MP的无穷远侧，可以在靠近释放指令(t3)的定时处获取对焦在更靠近对焦位置MP的对焦位置上的图像数据。例如，在对焦在紧接(next)最靠近对焦位置MP的位置P8上的图像数据D8之前，可以获取对焦在最靠近对焦位置MP的位置P7上的图像数据D7。因此，在靠近拍照机会的定时处(即，释放指令t3)可以优选地获得对焦在更靠近对焦位置MP的焦点位置上的图像数据。

通常地，在可对焦范围中更靠近对焦位置MP的焦点位置(如P7、P8)处用户期望的被摄体存在的可能性更高。因此，通过以以上次序获取图像数据，在靠近拍照机会的定时处可优选地获取对焦在用户期望的被摄体上的图像数据(如D7、D8)。也就是说，首先获取对焦在用户期望的被摄体上的图像数据(如D7、D8)，并且其后，初步地保护对焦在其他被摄体上的图像数据(如D10、D11)。因此，防止了在全部区域对焦成像处理中错过拍照机会。

在图12的示例中，通过首先从对焦位置MP朝着无穷远侧改变焦点位置(P7到P11)，然后从对焦位置MP朝着微距侧改变焦点位置(P5到P1)来执行全部区域对焦成像处理，但该示例不是唯一的情况。与上述示例相反，可以通过首先从对焦位置MP朝着微距侧改变焦点位置(P5到P1)，然后从对焦位置MP朝着无穷远侧改变焦点位置(P7到P11)来执行全部区域对焦成像处理。

现在将描述图13中所示的对焦控制的示例。图13是示出在根据本实施例的多焦点成像处理中，从靠近对焦位置MP的改变位置P交替地顺次朝着无穷远侧和微距侧改变焦点位置的对焦控制的示例的示意图。

如图13所示，当接收检测指令(AF启动指令)时，成像装置1的CPU11执行爬山AF处理，以检测对焦在成像范围中的期望被摄体上的对焦位置(t1到t2)。从对焦位置MP的检测完成直到接受释放指令的时间段，CPU 11控制AF跟随操作(t2到t3)。直到现在的处理(t1到t3)基本上与图12的处理(t1到t3)相同，并且因此将省略其详细描述。

其后，在接受释放指令(t3)的时间点处，CPU 11将通过由图像传感器4在对焦位置MP(与焦点位置的改变位置P6对应)处成像被摄体图像而获得的图像数据D6记录在存储单元17中。可以将对焦在AF处理中检测到的对焦位置MP的被摄体的图像数据D6记录为保存图像数据。此外，CPU 11可以在记录对焦位置MP的图像数据D6之后马上执行全部区域对焦成像处理(t3到t4)。

具体地说，CPU 11首先控制变形镜装置2靠近对焦位置MP交替地顺次摆动到无穷远侧和微距侧的同时以逐步方式改变焦点位置，如图13所示。因此，以改变位置P7、P5、P8、P4、P9、P3、P10、P2、P11、P1的次序改变焦点位置。CPU 11在交替地将焦点位置改变到无穷远侧和微距侧的同时，将通过由图像传感器4在各个改变位置P7、P5、P8、P4、P9、P3、P10、P2、P11、P1处成像被摄体图像而获得的图像数据D7、D5、D8、D4、D9、D3、D10、D2、D11、D1记录在存储单元17中。

通过执行全部区域对焦成像处理(t3到t4)可以记录多个图像数据D1到D11，在所述多个图像数据D1到D11中对焦从微距侧到无穷远侧的可对焦范围的全部区域的被摄体。在这种情况下，从靠近对焦位置MP的改变位置交替地顺次朝着无穷远侧和微距侧改变焦点位置(改变位置P7→P5→P8→P4→P9→P3→P10→P2→P11→P1)。因此，可以在对焦位置MP的微距侧和无穷远侧二者中，在靠近释放指令(t3)的定时处获得更靠近对焦位置MP的焦点位置上对焦的图像数据。例如，可以在对焦在紧接最靠近对焦位置MP的位置P8、P4上的图像数据D8、D4之前，获取对焦在最靠近对焦位置MP的位置P7、P5上的图像数据D7、D5。因此，在微距侧和无穷远侧二者中，在靠近拍照机会的定时(即，释放指令t3)处可以优选地获取对焦在更靠近对焦位置MP的焦点位置上的图像数据。

因此，通过以图13中所示的次序获取图像数据，与图12的示例中相比，在靠近拍照机会的定时处可以优选地获取对焦在用户期望的被摄体上的图像数据(如，D7、D5)。也就是说，首先获取对焦在用户期望的被摄体上的图像数据(如，D7、D5)，并且其后，可以初步地保护对焦在其它被摄体上的图像数据(如，D11、D1)。因此，可以进一步防止了在全部区域对焦成像处理中错过拍照机会。

在图13的示例中，在从对焦位置MP交替地以无穷远侧(P7)、微距侧(P5)、无穷远侧(P8)、......的次序改变焦点位置的同时，执行全部区域对焦成像处理，但该示例不是唯一的情况。与上述示例相反，可以在从对焦位置MP交替地以微距侧(P5)、无穷远侧(P7)、微距侧(P4)、......的次序改变焦点位置的同时，执行全部区域对焦成像处理。换言之，首先将对焦位置改变到无穷远侧还是微距侧是任意的。

[成像装置的操作]

将参照图14描述由根据本实施例的成像装置1进行的成像操作。图14是示出由根据本实施例的成像装置1进行的成像操作的流程图。

如图14所示，当将成像装置1设置到成像模式时，成像装置1的CPU 11等待直到做出了诸如AF启动指令之类的检测指令(S102)。即使在等待的同时，图像传感器4也成像从成像光学系统进入的被摄体图像，并且预处理单元5和信号处理单元6基于从图像传感器4输出的图像信号产生图像数据，将所述图像数据显示在显示单元15上作为实况观察图像。用户在观看实况观察图像的同时，对于朝向期望被摄体的成像装置1，在期望定时处通过对释放按钮进行半按下操作来将检测指令输入到成像装置1。

当检测到这样的检测指令的输入时(S102)，CPU 11控制成像装置1的每一个单元，并执行AF处理以对焦在被摄体上(S104)。例如，在图12和图113中所述的爬山AF可以用于AF处理。如果在AF处理中检测到对焦在被摄体上的对焦位置(S106)，则CPU 11控制AF跟随操作以继续对焦在相关被摄体上，直到接收到释放指令为止(S108)。可以不执行AF跟随操作，在这种情况下，将焦点位置固定在检测到的对焦位置直到接收到释放指令为止。

其后，成像装置1的CPU 11等待，直到做出了释放指令为止(S110)。在等待的同时，用户在观看实况观察图像的同时，在期望的快门定时处通过对释放按钮进行全按下操作来将释放指令输入到成像装置1。

当检测到释放指令的输入时(S110)，CPU 11控制成像装置1的每一个单元，并将通过由图像传感器4在对焦位置处成像景物图像而获得的图像数据记录在存储单元17中(S112)。紧接在其之后，CPU 11控制成像装置1的每一个单元，并执行全部区域对焦成像处理(S114)。在全部区域对焦成像处理中，CPU 11控制变形镜装置2以对焦位置作为参考以逐步方式将焦点位置改变到多个改变位置，如图12或图13所示。然后CPU 11控制成像装置1的每一个单元以在每一个改变位置成像被摄体图像，顺序地产生多个图像数据，并将图像数据记录在存储单元17中。

因此通过执行全部区域对焦成像处理，响应于一个释放指令，可以自动地获取对焦在从微距侧到无穷远侧的可对焦范围的整个区域上的多个图像数据。

在全部区域对焦成像处理中，可以与以上述方式获得的多个图像数据相关联地将与图像数据有关的元数据记录在存储单元17中。因此，可以从多个图像数据中向用户呈现用户期望的焦点位置的图像数据，并且可以在成像之后合成处理或浏览处理多个图像数据。

[优点]

已经在上文中描述了根据本实施例的成像装置1及其成像方法。本实施例具有以下优点。

成像装置1的用户使用成像装置1的AF功能或手动地以在期望被摄体上的焦点成像。特别地，在单反相机等中精确地对焦期望被摄体。当执行这样的对焦时，不仅在用手的情况下而且当使用AF功能时，有时也会明显地不对焦在期望被摄体。然而，根据本实施例的成像装置1执行获取对焦在对焦位置的被摄体上的图像数据的普通成像处理，并执行响应于释放操作在改变焦点位置的同时获取多个图像数据的全部区域对焦成像处理。因此，通过全部区域对焦成像处理获得的多个图像数据包括对焦在期望被摄体上的图像数据。用户可以可靠地获取对焦在期望被摄体上的图像数据，并执行成像而不考虑AF处理等的对焦的成功/失败。

此外，用户有时期望在获取以某一被摄体上的焦点成像的图像之后使图像对焦在相同景角处的不同被摄体上。同样在这样的情况下，根据本实施例，在不用依赖于事后的(ex-post)图像处理的情况下，可以事后地获取通过实际地调节成像光学系统并对焦在另一被摄体上而成像的高精度图像数据。首先，通过执行全部区域对焦成像处理，响应于一个释放指令，成像装置1可以自动地获取对焦在从微距侧到无穷远侧的可对焦范围的全部区域之上的任意被摄体上的多个图像数据。如图12和图13所示，在全部区域对焦成像处理中，以在AF处理中检测到的对焦位置作为参考，以逐步方式改变焦点位置。因此，可以在靠近拍照机会的定时处(即，释放指令)优选地获取对焦在更靠近对焦位置MP的焦点位置上的图像数据，以便不会错过对焦位置附近呈现的期望被摄体的拍照机会。

此外，通过执行全部区域对焦成像处理，响应于一个释放指令，成像装置1可以自动地获取对焦在从微距侧到无穷远侧的可对焦范围的全部区域之上的任意被摄体上的多个图像数据。如图12和图13所示，在全部区域对焦成像处理中，以在AF处理中检测到的对焦位置作为参考，以逐步方式改变焦点位置。因此，在靠近拍照机会的定时处(即，释放指令)可以优选地获取在更靠近对焦位置MP的焦点位置上对焦的图像数据，以便不会错过对焦位置附近呈现的期望被摄体的拍照机会。

例如，考虑用户期望成像被摄人正在笑的画面的情况。在这种情况下，如果以简单地从微距侧改变到无穷远侧的焦点位置顺次执行成像而不论对焦位置如何(如在日本专利申请公开No.2003-143461中描述的多焦点成像中那样)，则将错过拍照机会，并且当人正在笑时可能不执行成像。因此，当多焦点成像可能具有拍照机会的被摄体时，用日本专利申请公开No.2003-143461中描述的方法可能错过拍照机会。

在本实施例中，另一方面，以AF处理检测期望的被摄体，并且响应于释放指令，成像相关对焦位置处的图像，且从对焦位置附近的焦点位置顺次成像包括相关被摄体的可对焦范围的全部区域。因此，甚至当多焦点成像可能具有拍照机会的被摄体(如，人的笑容)时，可以在紧接在释放指令之后成像对焦在被摄体及其附近上的图像，由此不会错过拍照机会。

当以多焦点成像记录多个图像数据时，当事后地(ex-post facto)向用户呈现多个图像数据时，要向用户呈现用户打算成像的哪一个被摄体。同样关于该问题，根据本实施例的多焦点成像比日本专利申请公开No.2003-143461的方法更高级。也就是说，根据本实施例的多焦点成像，当在待记录的多个图像数据的AF处理中对焦时的图像数据变为表示用户他/她自己打算成像哪一个被摄体的索引。因此，当用户事后地观看多个图像数据时，成像装置1首先呈现当在AF处理中对焦时的图像数据以呈现用户他/她自己打算成像哪一个被摄体。因此，用户可以在检查这样的呈现之后从多个图像数据中选择真实地对焦在期望的被摄体上的图像。

在根据本实施例的成像装置1中，将变形镜装置2用作调节焦点位置的对焦机构，并且因此在多焦点成像处理中可以高速改变焦点位置。因此，可以比现有技术更快速地(如，在一秒内)进行多焦点成像处理。

<第二实施例>

将在下文中描述本发明的第二实施例。第二实施例与第一实施例不同在于，在从检测指令到释放指令的时间段期间执行包围成像，但其他功能配置基本上与第一实施例相同，并且因此将省略其详细描述。

首先，将参照图15详细描述由根据本实施例的成像装置1进行的对焦控制。

根据第二实施例的成像装置1响应于检测指令通过执行AF处理来检测对焦位置，并且在从对焦位置的检测完成时直到做出释放指令的时间段期间执行包围成像。在包围成像中，成像装置1周期性地在以在AF处理中检测到的对焦位置作为中心的预定范围内改变焦点位置，并在执行这种改变的同时，将通过在多个改变的焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据记录在存储单元17中。其后，成像装置1将通过在对焦位置处成像而获得的图像数据记录在存储单元17中，并响应于一个释放指令执行全部区域对焦成像处理。在全部区域对焦成像处理中，成像装置1以在AF处理中检测到的对焦位置作为参考，在可对焦范围中以逐步方式改变焦点位置，并在执行这种改变的同时，顺序地将通过在改变的焦点位置处成像而获得的图像数据记录在存储单元17中。

因此，根据第二实施例的成像装置1控制对焦以在AF处理中检测对焦位置，并控制对焦以在全部区域对焦成像处理中改变焦点位置。将参照图15具体地描述根据本实施例的对焦控制的特定示例。

图15是示出在根据本实施例的AF处理、包围成像处理和全部区域对焦成像处理中的对焦控制的示例的示意图。在图15中，垂直轴(Z轴)示出焦点位置，而水平轴示出时间。

如图15所示，当接收到检测指令(AF启动指令)时，成像装置1的CPU11首先通过执行爬山AF处理等来检测对焦在成像范围中的期望被摄体上的对焦位置MP(t1到t2)。AF处理(t1到t2)基本上与根据第一实施例的图12的处理(t1到t2)相同，并且因此将省略详细描述。

然后CPU 11在对焦位置MP的检测完成直到接受释放指令的时间段期间执行包围成像处理(t2到t3)。因此，在第二实施例中，代替根据第一实施例的AF跟随操作，执行包围成像处理。

将详细描述包围成像处理。在包围成像处理中，成像装置1的CPU以在AF处理中检测到的对焦位置MP作为中心，交替地将焦点位置改变到无穷远侧的位置P7和微距侧的位置P5。因此，可以在以对焦位置MP作为中心的预定范围(在所示的示例中，是P5到P7的范围)内，周期性地且以位置P7→P5→MP(＝P6)→P7→P5→MP(＝P6)→...的逐步方式改变焦点位置。成像装置1周期性地且以逐步方式改变焦点位置，在执行这种改变的同时在各个改变的位置P7、P5、MP、......处以图像传感器4成像被摄体图像，并基于从图像传感器4输出的图像信号产生图像数据D7、D5、DM(＝D6)、......。CPU 11临时地将产生的图像数据D7、D5、DM......保存在高速缓存器(未示出)等中。

因此成像装置1可以通过执行包围成像处理(t2到t3)，周期性地获取对焦在对焦位置MP附近(无穷远侧和微距侧)的焦点位置上的多个图像数据D7、D5、DM......。这样的图像数据D7、D5、DM......可以用作当在AF处理中发现错误时(即，当通过AF处理未对用户期望的被摄体进行对焦时)用于补偿的图像数据。换言之，即使位于对焦位置MP附近的被摄体未在以对焦位置MP作为中心的对焦范围中，通过周期性地将焦点位置改变到AF处理中检测到的对焦位置MP的附近之前或之后，也很有可能包括在以改变位置P5或P7作为中心的对焦范围中。因此，即使通过AF处理未对用户期望的被摄体进行对焦，也可以在包围成像处理中获得的图像数据D7或D5中对焦被摄体。

在图15的示例中，在从对焦位置MP以无穷远侧(P7)、微距侧(P5)、无穷远侧(P7)......的次序交替地改变焦点位置的同时，执行包围成像处理，但不限于此。与以上示例相反，可以在从对焦位置MP以微距侧(P5)、无穷远侧(P7)、微距侧(P5)......的次序交替地改变焦点位置的同时执行包围成像处理。换言之，首先将焦点位置改变到无穷远侧还是微距侧是任意的。

在图15的示例中，在对焦位置MP附近交替地改变焦点位置一步，但不限于此，并且可以交替地改变焦点位置两步或更多。例如，在以对焦位置MP作为中心的P4到P8的范围中，焦点位置可以周期性地改变为P7→P8→P4→P5→MP→P7→P8→P4→5→MP→...。

重复包围成像处理，直到做出了释放指令(t3)为止。CPU 11将紧接在通过包围成像处理获得的且临时存储在高速缓存器中的多个图像数据D7、D5、DM......的释放指令之前相当于(worth)一个时间段S的图像数据D7、D5、DM保存在存储单元17中，并删除其他保存图像数据D7、DM、D5......，由于它们是冗余图像数据。在包围成像处理中，在相同的焦点位置P5、P7、MP处重复地执行成像，并且因此可以删除冗余的旧图像数据D7、DM、D5、......，并且可以留下紧接在释放指令之前获得的最近图像数据D7、DM、D5以减小要保存的数据量。这是因为紧接在释放指令之前获得的最近图像数据D7、DM、D5更大程度地反映拍照机会。

在本实施例中，在用于临时存储的存储单元(如，高速缓存器)中临时地保存所有包围成像的图像数据，并且响应于释放指令在存储存储单元(如，存储单元17)中保存紧接在释放指令之前相当于至少一个时间段S的图像数据，并且主动地删除并从临时存储单元中无效其他数据。然而，本发明不限于这种示例，并且使相当于至少一个时间段S的图像数据有效并使其他图像数据无效的方法是任意的。例如，响应于释放操作，可以从开始在存储单元17中保存所有图像数据，并且可以从存储单元17中主动地删除除了相当于至少一个时间段S的图像数据之外的其他图像数据。此外，可以留下其他图像数据，而不用从存储单元中主动地删除，并对其进行设置(使其无效)以便响应于释放指令用户不能存取这样的其他数据。可以仅设置(使其有效)相当于至少一个时间段S的图像数据，以便用户能够响应于释放指令对其存取。在任一情况下，紧接在释放指令之前的图像数据是在紧接在释放指令之前的靠近拍照机会的定时处成像的重要图像数据。因此，从包围成像中周期性地成像的多个时间段的图像数据，可以仅使紧接在释放指令之前相当于一个时间段的图像数据有效，并呈现给用户以便可以有效地管理和呈现图像数据。

在包围成像处理中，当接受释放指令时，在接受释放指令(t3)的时间点处，CPU 11将通过由图像传感器4在对焦位置MP(与焦点位置的改变位置P6对应)处成像被摄体图像而获得的图像数据D6记录在存储单元17中。因此，可以将对焦在AF处理中检测到的对焦位置MP处的被摄体上的图像数据D6记录为保存图像数据。紧接在记录对焦位置MP的图像数据D6之后，CPU 11执行全部区域对焦成像处理，以将对焦在从微距侧到无穷远侧的可对焦范围的全部区域中的被摄体上的多个图像数据D1到D11记录在存储单元17中(t3到t4)。全部区域对焦成像处理(t3到t4)基本上与图13中所述的全部区域对焦成像处理相同，并且因此将省略详细描述。可以以图12中所述的全部区域对焦成像处理代替全部区域对焦成像处理。

[成像装置的操作]

现在将参照图16描述由根据本实施例的成像装置1进行的成像操作。图16是示出由根据本实施例的成像装置1进行的成像操作的流程图。

如图16所示，当检测到检测指令的输入时(S202)，成像装置1的CPU11控制成像装置1的每一个单元，并执行AF处理以对焦在被摄体上(S204)。S202和S204基本上与根据第一实施例的图14的S102和S104相同，因此将省略其详细描述。

如果在S204的AF处理中检测到对焦在被摄体上的对焦位置(S206)，则CPU 11控制成像装置1的每一个单元，并执行用于获取对焦在对焦位置MP之前和之后的图像的包围成像处理(S208)，直到接收到释放指令位置为止。在包围成像处理中，CPU 11控制变形镜装置2以便在以对焦位置作为中心的预定范围中交替地将焦点位置改变到微距侧和无穷远侧的位置P7、P5，如图15等所示。然后CPU 11控制成像装置1的每一个单元，以在每一个改变位置P7、P5、MP处成像被摄体，顺序地产生多个图像数据D7、D5、DM，并临时地将图像数据D7、D5、DM保存在高速缓存器中。然后响应于释放指令(S210)，CPU 11从高速缓存器中读出紧接在释放指令之前相当于一个时间段S的图像数据D7、D5、DM，将其记录在存储单元17中，并从高速缓存器中删除其他图像数据D7、D5、DM。因此，可以仅在存储单元17中存储必要的图像数据，由此可以减少待存储的图像数据量。

此外，当检测到释放指令的输入时(S210)，成像装置1的CPU 11控制成像装置1的每一个单元，以将通过由图像传感器4在对焦位置处成像被摄体图像而获得的图像数据记录在存储单元17中(S212)。紧接在其后，CPU 11控制成像装置1的每一个单元以执行全部区域对焦成像处理(S214)。S210到S214基本上与根据第一实施例的图14的S110到S114相同，并且因此将省略详细描述。

[优点]

已经在上文中描述了根据本实施例的成像装置1及其成像方法。除了第一实施例的优点之外，第二实施例还具有以下优点。

根据第二实施例，在完成AF处理之后直到用以在拍照机会时获得对焦图像的释放指令，执行包围成像处理，以便可以无误地获取对焦在用户期望的被摄体上的图像数据。

换言之，如果通过AF处理焦点完全在目标被摄体上，则可以不执行释放之前的包围成像处理。然而，在AF处理中可以不对目标被摄体进行对焦。因此，在本实施例中，通过在释放指令之前执行包围成像处理来补偿AF处理的错误，以可靠地获得对焦在目标被摄体上的图像数据。

在实际中，从用户判断为拍照机会并按下释放按钮时直到记录对焦位置的图像数据存在时间差。因此，在本实施例中，在释放指令之前在对焦位置附近执行包围成像处理，以补偿这样的时间差。因此，在某一拍照机会之前可以预先记录对焦在用户期望的被摄体上的图像数据。因此，即使引起了这样的时间差，也可以获取精确对焦在期望被摄体上的图像数据，而不会错过拍照机会。

在释放指令之前获取的图像数据仅对于成像装置1中设置的预定时间(如，相当于紧接释放前的一个时间段S)有效，并且因此可以将要在成像装置1的存储单元17中记录的图像数据的数据量压缩到必不可少的最小值。

<第三实施例>

现在将描述本发明的第三实施例。第三实施例与第二实施例的不同在于，响应于检测指令执行被摄体检测处理并且在被摄体检测处理中检测到的对焦位置的范围内执行包围成像，并且其他功能配置基本上与第二实施例相同，并且因此将省略详细描述。

根据第三实施例的成像装置1响应于检测指令(如，释放按钮的半按下操作)执行被摄体检测处理。在该检测处理中，在可对焦范围中改变焦点位置，并且分析通过在执行这种改变的同时在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据，以获得用于被摄体检测的估计参数。由此成像装置1检测在成像范围中呈现的一个或多个被摄体，并检测在检测到的被摄体上对焦的对焦位置的范围。在从当完成被摄体检测时直到释放指令的时间段期间，在检测到的对焦位置的范围内改变焦点位置的同时执行包围成像。在包围成像中，成像装置1在对焦位置的范围内周期性地改变焦点位置，并将通过在多个改变的焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据记录在存储单元17中。其后，与第二实施例类似，响应于一个释放指令(如，释放按钮的全按下操作)，成像装置1将通过在对焦位置的范围中的任意焦点位置处成像而获得的图像数据记录在存储单元17中，并执行全部区域对焦成像处理。

因此，根据第三实施例的成像装置1控制对焦以通过被摄体检测处理来检测成像范围中的被摄体及其对焦位置的范围，并控制对焦以在包围成像和全部区域对焦成像处理中改变焦点位置。将参照图17具体地描述根据本实施例的对焦控制的特定示例。

图17是示出在根据本实施例的被摄体检测处理、包围成像处理和全部区域对焦成像处理中的对焦控制的示例的示意图。在图17中，垂直轴(Z轴)示出焦点位置，而水平轴示出时间。

如图17所示，考虑当一个被摄体H存在于成像装置1的成像范围中，并且这样的被摄体H是在深度方向(Z轴方向)中具有大于或等于预定厚度的厚度的物体时，成像装置1检测被摄体H并执行多焦点成像的情况。

首先，当接收到检测指令(被摄体检测启动指令)时，成像装置1的CPU11执行被摄体检测处理以检测成像范围中的被摄体H，并检测对焦在被摄体H上的对焦位置的范围r(t1到t4)。可以通过使用任意AF方法(如爬山AF方法、相位差检测方法和对比度检测方法)来实现被摄体检测处理。

将参照图18描述通过对比度检测方法检测被摄体的示例。如图18A所示，考虑成像装置1对成像空间进行成像的情况，在所述成像空间中被摄体H1、H2以所示的位置关系存在。在这种情况下，如图18B所示，在通过以图像传感器4成像被摄体H1、H2而获得的图像19上，对应于被摄体H1的图像与对应于被摄体H2的图像的位置关系示出在图中。CPU 11分析相关图像19的图像数据，并在移动焦点位置的同时搜索图像的对比度值变得最高的焦点位置。在这种情况下，当将焦点位置从微距移动到无穷远时的对比度值如在图18C中所示的那样。图18C中左侧的峰值是从对应于被摄体H1的图像附近的像素获得的对比度输出，而右侧的峰值是从对应于被摄体H2的图像附近的像素获得的对比度输出。因此，CPU 11可以将对比度输出变为最大值时的焦点位置MP1、MP2分别指定为被摄体H1、H2的对焦位置。此外，CPU 11可以根据对比度输出的峰值的宽度，获得可以以对应于景深的容许模糊在被摄体H1、H2上对焦的对焦位置的范围r1、r2。

将返回到图17继续描述。根据被摄体检测处理(t1到t4)，在从微距位置NP到无穷远位置FP改变焦点位置的中间，CPU 11可以基于在时间t2到t3中检测到的对比度输出，获得对焦在被摄体H上的对焦位置的范围r。在所图示的示例中，对焦位置的范围r是在焦点位置P4与焦点位置P6之间的范围。可以由成像装置1成像被摄体H的近侧，但可以不成像远侧，并且因此对焦位置的范围r变为与被摄体H的近侧的部分对应的焦点位置的范围。

在从当被摄体H和对焦位置的范围r的检测完成时直到接收到释放指令的时间段期间，CPU 11执行包围成像处理(t4到t5)。

将详细描述包围成像处理。在包围成像处理中，成像装置1的CPU在被摄体检测处理中检测到的对焦位置的范围r内周期性地改变焦点位置。在所图示的示例中，在对焦位置的范围r内周期性地且以位置P4→P5→P6→P4→P5→P6→......的逐步方式改变焦点位置。成像装置1在周期性地且以逐步方式改变焦点位置的同时，在改变位置P4、P5、P6、......处以图像传感器4成像被摄体图像，并基于从图像传感器4输出的图像信号产生图像数据D4、D5、D6、......。CPU 11临时地将所产生的图像数据D4、D5、D6、......保存在高速缓存器(未示出)等中。

因此，成像装置1通过执行包围成像处理(t4到t5)可以周期性地获取对焦在被摄体H(其在深度方向上具有厚度)上的多个图像数据D4、D5、D6、......。通过获取这样的图像数据D4、D5、D6、......，可以获取精确对焦在具有厚度的被摄体H的近侧部分、中心部分和远侧部分上的图像数据。

在图17的示例中，在对焦位置的范围r内以P4→P5→P6的次序改变焦点位置的同时执行包围成像处理，并且不限于这样的示例，并且可以以任意的次序(如P6→P5→P4)改变焦点位置，只要它在对焦位置的范围r内即可。

重复包围成像处理直到做出了释放指令(t5)。CPU 11将紧接在通过包围成像处理获得的且临时保存在高速缓存器中的多个图像数据D4、D5、D6、......的释放指令之前相当于一个时间段S的图像数据D4、D5、D6保存在存储单元17中，并删除其他保存图像数据D4、D5、D6、......，因为它们是冗余的图像数据。在包围成像处理中，在相同焦点位置P4、P5、P6处重复地执行成像，并且因此可以删除冗余的旧图像数据D4、D5、D6、......，并且可以留下紧接在释放指令之前获得的最近的图像数据D4、D5、D6以减小待存储的数据量。这是因为紧接在释放指令之前获得的最近的图像数据D4、D5、D6更大程度地反映拍照机会。

在包围成像处理中，当接受释放指令时，在接受释放指令(t5)的时间点处，CPU 11将通过由图像传感器4在对焦位置的范围r中的任意焦点位置(与所图示的示例中的位置P6对应)处成像被摄体图像而获得的图像数据D6记录在存储单元17中。因此，可以将在被摄体检测处理中对焦在被摄体H上的图像数据D6记录为保存图像数据。紧接在记录图像数据D6之后，CPU11执行全部区域对焦成像处理，以将在从微距侧到无穷远侧的可对焦范围的全部区域中的被摄体上对焦的多个图像数据D1到D11记录在存储单元17中(t5到t6)。全部区域对焦成像处理(t5到t6)基本上与图13中所述的全部区域对焦成像处理相同，并且因此将省略详细描述。可以以图12中所述的全部区域对焦成像处理代替该全部区域对焦成像处理。

[成像装置的操作]

现在将参照图19描述由根据本实施例的成像装置1进行的成像操作。图19是示出由根据本实施例的成像装置1进行的成像操作的流程图。

如图19所示，当检测到检测指令的输入时(S302)，成像装置1的CPU11控制成像装置1的每一个单元，并执行用于检测在可对焦范围中存在的被摄体H以及对焦在被摄体H上的对焦位置的范围r的被摄体检测处理(S304)。

在被摄体检测处理中，CPU 11分析通过在可对焦范围的全部区域中改变焦点位置的同时以成像装置1成像被摄体图像而获得的图像数据，并使用图18中所示的对比度检测方法来获得图像的对比度值的转换。然后CPU 11基于对比值的转换来检测在可对焦范围中存在的被摄体H以及对焦在被摄体H上的对焦位置的范围r。

当在S304中通过被摄体检测处理来检测被摄体H和对焦位置的范围r时(S306)，CPU 11控制成像装置1的每一个单元，直到接受释放指令(S310)，并执行用于在被摄体H的全部深度方向之上进行对焦的包围成像处理(S308)。在包围成像处理中，CPU 11控制变形镜装置2以周期性地将焦点位置改变到位置P4、P5、P6，同时在对焦位置的范围r内交替地将焦点位置摆动到微距侧和无穷远侧，如图15等所示。然后CPU 11控制成像装置1的每一个单元以在每一个改变位置P4、P5、P6处成像，顺序地产生多个图像数据D4、D5、D6，并临时地将图像数据D4、D5、D6保存在高速缓存器中。然后响应于释放指令，CPU 11从高速缓存器中读出紧接在释放指令之前相当于一个时间段S的图像数据D4、D5、D6，将其记录在存储单元17中，并从高速缓存器中删除其他图像数据D4、D5、D6(S310)。因此，可以仅在存储单元17中存储必要的图像数据D4、D5、D6，由此可以减小待保存的图像数据量。

此外，当检测到释放指令的输入时(S310)，成像装置1的CPU 11控制成像装置1的每一个单元以将通过由图像传感器4在对焦位置的范围r中的任意焦点位置P6处成像被摄体图像而获得的图像数据存储在存储单元17中(S312)。紧接在其后，CPU 11控制成像装置1的每一个单元以执行全部区域对焦成像处理(S314)。S310到S314基本上与根据第一实施例的图14的S110到S114相同，并且因此将省略详细描述。

[优点]

已经在上文中描述了根据第三实施例的成像装置1及其成像方法。除了第二实施例的优点之外，第三实施例还具有以下优点。

根据第三实施例，代替AF处理而执行被摄体检测处理，并且因此不仅可以检测在成像范围中存在的一个或多个被摄体H，而且还可以检测关于被摄体H的对焦的焦点位置的范围r。

例如，当成像在深度方向上具有厚度的大被摄体H时，如果以在AF处理中进行的对焦执行成像，则难以调节要对焦在被摄体H的近侧、远侧和中心部分的哪一个部分上。然而，在本实施例中，在被摄体检测处理中检测到的对焦位置的范围r内改变焦点位置的同时执行包围成像，并且因此可以获得精确地对焦在被摄体H的近侧、远侧和中心部分上的所有位置上的多个图像数据。也就是说，可以通过扫描具有厚度的被摄体H的深度方向，关于一个被摄体H获得多焦点图像。因此，用户可以在成像之后容易地获取精确地对焦在被摄体H的期望部分上的图像数据。此外，可以通过关于一个被摄体H获得多个图像数据，精确地且容易地创建通过图像合成的三维图像。

在本实施例中，从成像范围中提取被摄体H，在最佳的拍照机会处成像被摄体，并以额外的时间执行全部区域对焦成像。因此，可以精确地执行被摄体提取，并且在拍照机会内可以获取用户期望的被摄体H的多焦点图像数据。

<第四实施例>

现在将描述本发明的第四实施例。第四实施例与第三实施例的不同在于，在被摄体检测处理中检测多个被摄体，并且释放后仅关于被摄体检测处理中检测到的被摄体执行被摄体成像，并且其他功能配置与第三实施例相同，且因此将省略详细描述。

根据第四实施例的成像装置1响应于检测指令(如，释放按钮的半按下操作)执行被摄体检测处理。在该检测处理中，在可对焦范围中改变焦点位置，并且分析在执行这种改变的同时通过成像多个改变的不同焦点位置处的被摄体图像而获得的图像数据，以获得用于被摄体检测的估计参数。由此成像装置1检测在成像范围中呈现的多个被摄体，并检测对焦在每一个检测到的被摄体上的对焦位置的范围。在从当完成被摄体检测处理时直到释放指令的时间段期间，在对焦位置(其对焦在从多个检测到的被摄体中选择的一个被摄体上)的范围内改变焦点位置的同时执行包围成像。在包围成像中，成像装置1在对焦位置的范围内周期性地改变焦点位置，并在执行这种改变的同时将通过在多个改变的焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据记录在存储单元17中。

其后，成像装置1响应于一个释放指令(如，释放按钮的全按下)，将通过在对焦位置的范围中的任意焦点位置处成像而获得的图像数据记录在存储单元17中。成像装置1还执行仅扫描对焦在被摄体检测处理中检测到的多个被摄体上的对焦位置的范围的被摄体成像处理，而不是执行扫描可对焦范围的全部区域的全部区域对焦成像处理。在被摄体成像处理中，在对焦在通过被摄体检测处理检测到的多个被摄体上的对焦位置的范围中改变焦点位置，并且获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据，并记录在存储单元17中。

因此，根据第四实施例的成像装置1控制对焦以通过被摄体检测处理来检测在成像范围中的被摄体及其对焦位置的范围，并控制对焦以改变包围成像和被摄体成像处理中的焦点位置。将参照图20具体地描述根据本实施例的对焦控制的特定示例。

图20是示出在根据本实施例的被摄体检测处理、包围成像处理和被摄体成像处理中的对焦控制的示例的示意图。在图20中，垂直轴(Z轴)示出焦点位置，而水平轴示出时间。

如图20所示，考虑当在成像装置1的成像范围中存在三个被摄体H1、H2、H3时成像装置1检测被摄体H1、H2、H3并执行多焦点成像的情况。被摄体H3是建筑物的墙壁等，并且当从成像装置1侧看时可能看不见被摄体H3的远侧。

首先，当接收到检测指令(被摄体检测启动指令)时，成像装置1的CPU11执行被摄体检测处理，以检测成像范围中的被摄体H1、H2、H3，并检测对焦在被摄体H1到H3上的对焦位置的范围r1到r3(t1到t6)。在时间t2到t3中检测被摄体H1，并且在时间t4到t5中检测被摄体H1。通过使用任意的AF方法(如，爬山AF方法、相位差检测方法和对比度检测方法)来实现被摄体检测处理，但其细节基本上与第三实施例相同，因此将省略详细描述。

根据被摄体检测处理(t1到t6)，CPU 11可以在将焦点位置从微距位置NP改变到无穷远位置FP的中间、基于在时间t2到t3、t4到t5中检测到的对比度输出来获得对焦在对象H1、H2上的对焦位置的范围r1、r2。在图示的示例中，对焦位置的范围r1是在焦点位置P2到P4之间的范围，而对焦位置的范围r2是在焦点位置P6到P8之间的范围。被摄体H3的对焦位置的范围r3仅为焦点位置P10。

在从当被摄体H1到H3的检测以及对焦位置的范围r1到r3的检测完成时直到接收到释放指令的时间段期间，CPU 11执行包围成像处理(t6到t7)。在图示的示例中，仅对于从多个检测到的被摄体H1到H3中选择出的一个被摄体H1执行包围成像处理。被摄体H1可以由用户手动地选择，或者可以由CPU 11根据预先设置的准则自动地选择。例如，用户从在实况观察图像中显示的被摄体H1到H3中选择期望的对象H1，并将选择指令输入到成像装置1的触摸板等，以仅对于重要的被摄体H1执行包围成像处理。

结果，成像装置1的CPU 11在所选H1的对焦位置的范围r1内周期性地改变焦点位置。在图示的示例中，在对焦位置的范围r1内周期性地且以位置P2→P3→P4→P2→P3→P4→......的逐步方式改变焦点位置。成像装置1周期性地且以逐步方式改变焦点位置，并且在执行这种改变的同时将通过在各个改变位置P2、P3、P4处成像被摄体图像而获得的图像数据D2、D3、D4、......记录在记录介质中。包围成像处理基本上与图17中所示的第三实施例的包围成像处理相同，且因此将省略详细描述。

在图20的示例中，对于一个所选被摄体H1执行包围成像处理，但可以对于多个被摄体H1到H3执行包围成像处理。在这种情况下，在对焦位置的范围r1、r2、r3中以位置P2→P3→P4→P6→P7→P8→P10→P2、......的次序周期性地且以逐步方式改变焦点位置。

在包围成像处理期间，当接受释放指令时，在接受释放指令的时间点(t7)，CPU 11将通过在包围成像的对象H1的对焦位置的范围r1中的任意焦点位置(与图示的示例中的位置P4对应)处成像被摄体图像而获得的图像数据D4记录在存储单元17中。因此，可以将对焦在所选被摄体H1上的图像数据D4记录为保存图像数据。紧接在记录图像数据D4之后，CPU 11对于检测到的被摄体H1、H2、H3执行被摄体成像处理(t7到t8)。

具体地说，在被摄体检测处理中，CPU在检测到的被摄体H1、H2、H3的对焦位置的范围r1、r2、r3中以逐步方式将焦点位置改变到位置P2、P3、P4、P6、P7、P8、P10，并在执行这种改变的同时将通过在改变的焦点位置处成像被摄体图像而获得的多个图像数据D2、D3、D4、D6、D7、D8、D10记录在存储单元17中(t7到t8)。

因此，根据本实施例的成像装置1响应于检测指令，执行扫描可对焦范围的全部区域的被摄体检测处理，以检测要成像的被摄体H1到H3位于哪个焦点位置。然后响应于释放指令，成像装置1仅成像被摄体H1到H3存在的部分(焦点位置P2到P4、P6到P8、P10)，而不成像被摄体H1到H3不存在的不必要的部分(焦点位置P1、P5、P9、11)。因此，由于仅成像被摄体存在的必要部分，与全部区域对焦成像处理相比可以在短时间段中有效地执行被摄体成像处理。

[成像装置的操作]

现在将参照图21描述由根据本实施例的成像装置1进行的成像操作。图21是示出由根据本实施例的成像装置1进行的成像操作的流程图。

如图21所示，当检测到检测指令的输入时(S402)，成像装置1的CPU11控制成像装置1的每一个单元，并执行用于检测存在于可对焦范围中的多个被摄体H1到H3以及对焦在被摄体H1到H3上的对焦位置的范围r1到r3的被摄体检测处理(S404)。被摄体检测处理S404基本上与上述图19的被摄体检测处理S304相同，且因此将省略其详细描述。

当通过S404中的被摄体检测处理完成被摄体H1到H3的检测(S406)时，CPU 11基于用户输入从多个被摄体H1到H3中选择一个重要的被摄体H1(S407)。在选择处理中选择的被摄体H1变为下一包围成像处理S408中的成像目标。由于可以将执行包围成像的被摄体限制到重要的被摄体H1，因此可以可靠地获取精确地对焦在重要被摄体H1上的图像数据。在被摄体选择处理S406中可以选择两个或更多被摄体。在不执行被摄体选择处理S406的情况下，所有检测到的被摄体H1到H3可以是包围成像处理S408中的成像目标。

其后，CPU 11控制成像装置1的每一个单元，直到接受释放指令(S410)，并执行用于对焦在被摄体H的全部深度方向之上的包围成像处理(S408)。在包围成像处理中，CPU 11在对焦位置的范围r内交替地将焦点位置摆动到微距侧和无穷远侧的同时，控制变形镜装置2以周期性地将焦点位置改变到位置P2、P3、P4，如图20等中所示。然后CPU 11控制成像装置1的每一个单元以在每一个改变位置P2、P3、P4处成像被摄体，顺序地产生多个图像数据D2、D3、D4，并临时地将图像数据D2、D3、D4保存在高速缓存器中。然后CPU 11响应于释放指令(S410)，从高速缓存器中读出紧接在释放指令之前相当于一个时间段S的图像数据D2、D3、D4，将其记录在存储单元17中，并从高速缓存器中删除其他图像数据D2、D3、D4。因此，可以仅将必要的图像数据D2、D3、D4存储在存储单元17中，由此可以减少待保存的图像数据量。

此外，当检测到释放指令的输入时(S410)，成像装置1的CPU 11控制成像装置1的每一个单元，以将通过由图像传感器4在被摄体H1的对焦位置的范围r1中的任意焦点位置P4处成像被摄体图像而获得的图像数据记录在存储单元17中(S412)。紧接在其后，CPU 11控制成像装置1的每一个单元以执行被摄体成像处理(S414)。

具体地说，如图20的t7到t8中所示，CPU 11以逐步方式将焦点位置改变到在S404中检测到的被摄体H1、H2、H3的对焦位置的范围r1、r2、r3中包括的位置P2到P4、P6到P8、P10，并在执行这种改变的同时，将通过在改变的焦点位置处成像被摄体图像而获得的多个图像数据D2到D4、D6到D8、D10记录在存储单元17中。

[优点]

已经在上文中描述了根据第四实施例的成像装置1及其成像方法。除了第三实施例的优点之外，第四实施例还具有如下优点。

根据第四实施例，响应于检测指令执行扫描可对焦范围的全部区域的被摄体检测处理，以检测被摄体H1到H3存在于哪个焦点位置，并且响应于释放指令来执行被摄体成像处理作为多焦点成像。在被摄体成像处理中，仅成像被摄体H1到H3存在的重要部分(焦点位置P2到P4、P6到P8、P10)，并且不成像被摄体H1到H3不存在的不必要部分(焦点位置P1、P5、P9、P11)。因此，仅成像被摄体存在的必要部分和用户指定的重要部分，由此与全部区域对焦成像处理相比，可以以更高的速度执行处理，由此提高了处理效率，并且可以防止记录无用图像数据，由此有效地利用存储器资源。

<第五实施例>

现在将描述本发明的第五实施例。第五实施例与第四实施例的不同在于，从被摄体检测处理中检测到的多个被摄体中选择要进行被摄体成像的被摄体，并且在被摄体成像之后执行全部区域对焦成像，并且其他功能配置与第四实施例相同，且因此将省略详细描述。

根据第五实施例的成像装置1响应于检测指令(如，释放按钮的半按下操作)执行被摄体检测处理。因此，成像装置1检测存在于成像范围中的多个被摄体，并且还检测对焦在每一个检测到的被摄体上的对焦位置的范围。然后成像装置1基于用户输入，执行从被摄体检测处理中检测到的多个被摄体中区分一个或多个重要被摄体的被摄体区分处理。在从当完成被摄体检测处理时直到释放指令的时间段期间，在对焦在从一个或多个区分的被摄体中选择的一个被摄体上的对焦位置的范围中改变焦点位置的同时，执行包围成像。

其后，与第四实施例类似，响应于一个释放指令(如，释放按钮的全按下操作)，成像装置1将通过在对焦位置的范围中的任意焦点位置成像而获得的图像数据记录在存储单元17中。此外，成像装置1执行仅扫描对焦在被摄体区分处理中区分的一个或多个被摄体上的对焦位置的范围的被摄体成像处理。在完成被摄体成像处理之后，与第二实施例类似，成像装置1执行全部区域对焦成像处理。

因此，根据第五实施例的成像装置1控制对焦以通过被摄体检测处理来检测成像范围中的被摄体及其对焦位置的范围，并控制对焦以在包围成像、被摄体成像处理和全部区域对焦成像处理中改变焦点位置。将参照图22具体地描述根据本实施例的对焦控制的特定示例。

图22是示出在根据本实施例的被摄体检测处理、包围成像处理、被摄体成像处理和全部区域对焦成像处理中的对焦控制的示例的示意图。在图22中，垂直轴(Z轴)示出焦点位置，而水平轴示出时间。

如图22所示，考虑这样的情况：当在成像装置1的成像范围中存在五个被摄体H1、H2、H3、H4、H5时，成像装置1检测被摄体H1到H5，从其之中选择重要被摄体H1到H3，并执行多焦点成像。在第五实施例中，除了第四实施例中的重要被摄体H1到H3(见图20)之外，添加了低重要性的被摄体H4、H5(如，除了人之外的物体等)。

首先，当接收到检测指令(被摄体检测启动指令)时，成像装置1的CPU11执行被摄体检测处理以检测成像范围中的被摄体H1到H5，并检测对焦在被摄体H1、H2上的对焦位置的范围r1到r5(t1到t6)。可以通过使用任意的AF方法(如，爬山AF方法、相位差检测方法、对比度检测方法)实现被摄体检测处理，但其细节基本上与第三实施例相同，且因此将省略详细描述。

CPU 11将五个检测到的被摄体H1到H5区分为重要被摄体H1到H3和低重要性的被摄体H4、H5，其中将重要被摄体H1到H3选择为被摄体成像处理(t7到t8)中的成像目标。这样的选择可以基于触摸板等上的用户输入而手动地执行，或者可以由CPU 11基于对通过成像(如，面部识别等)而获得的图像数据进行图像处理的结果而自动地执行。例如，由于面部识别的被摄体是人并且具有高重要性，因此将其选择为被摄体成像处理的成像目标。

其后，与第四实施例类似，响应于释放操作，成像装置1执行包围成像处理(t6到t7)以及被摄体成像处理(t7到t8)。在被摄体成像处理(t7到t8)中，仅成像从五个被摄体H1到H5中选择的重要被摄体H1到H3。

此外，在完成被摄体成像处理(t7到t8)之后，与第二实施例类似，在以逐步方式改变焦点位置的同时，在可对焦范围的全部区域之上执行全部区域对焦成像(t8到t9)。根据全部区域对焦成像，即使对于选择为不重要的被摄体H4、H5，也可以确保对焦图像数据以防万一。

因此，根据本实施例的成像装置1仅选择重要被摄体H1到H3，并执行被摄体成像处理，而不针对所有检测到的被摄体H1到H5。因此，可以省略对于用户不期望的被摄体H4、H5的被摄体成像处理，由此可以提高处理速度和效率，并且可以减少图像数据的待保存的数据量。

[成像装置的操作]

现在将参照图23描述通过根据本实施例的成像装置1的成像操作。图23是示出通过根据本实施例的成像装置1的成像操作的流程图。

如图23所示，当检测到检测指令的输入时(S502)，成像装置1的CPU11控制成像装置1的每一个单元，并执行用于检测存在于可对焦范围中的多个被摄体H1到H5以及对焦在被摄体H1到H5上的对焦位置的范围r1到r5的被摄体检测处理(S504)。被摄体检测处理S504基本上与上述图19的被摄体检测处理S304相同，且因此将省略其详细描述。

当通过S504中的被摄体检测处理完成被摄体H1到H5的检测时，CPU 11基于用户输入执行从多个被摄体H1到H5中选择重要被摄体的第一和第二选择处理(S507)。

在第一选择处理中，例如，与第四实施例类似，一个被摄体H1变为下一包围成像处理S508中的成像目标。由于可以将执行包围成像的被摄体限制到重要被摄体H1，因此可以可靠地获取精确地对焦在重要被摄体H1上的图像数据。

在第二选择处理中，选择在下一被摄体成像处理S508中变为成像目标的一个或多个被摄体。由于将执行被摄体成像的被摄体限制到重要被摄体H1到H3，因此在靠近拍照机会的定时处可以获取精确地对焦在重要被摄体H1到H3上的图像数据。可以不获取不必要的被摄体H4、H5的图像数据。

类似于第四实施例，然后CPU 11执行包围成像处理(S508)，并控制成像装置1的每一个单元以响应于释放指令(S510)，将通过由图像传感器4在被摄体H1的对焦位置的范围r1中的任意焦点位置P4处成像被摄体图像而获得的图像数据记录在存储单元17中(S512)。紧接在其后，与第四实施例类似，CPU 11控制成像装置1的每一个单元以执行被摄体成像处理(S514)。

接下来，与第二实施例类似，CPU 11在可对焦范围的全部区域之上以逐步方式改变焦点位置的同时执行全部区域对焦成像(S516)。

[优点]

已经在上文中描述了根据第五实施例的成像装置1及其成像方法。除了第四实施例的优点之外，第五实施例还具有如下优点。

根据本实施例，即使在成像装置1的可成像范围中存在大量被摄体H1到H5，从其之中选择高优先级的被摄体(如重要被摄体和用户期望的被摄体)，并仅对所选被摄体执行被摄体成像处理。由于可以将通过被摄体成像处理而执行的目标限制到重要被摄体H1到H3，因此在靠近拍照机会的定时处可以获取精确地对焦在被摄体H1到H3的图像数据。与成像所有被摄体H1到H5时相比，可以减小被摄体成像处理的处理负荷和处理时间以及待保存的数据量。此外，通过在被摄体成像处理之后执行全部区域对焦成像处理，即使对于未在被摄体成像处理中成像的低优先级的被摄体H4、H5，也可以确保对焦的图像数据以防万一。

<第六实施例>

现在将描述本发明的第六实施例。第六实施例与第四实施例的不同在于，通过控制成像装置1的光圈3并调节景深，在被摄体成像处理中以一步成像每一个被摄体，并且其他功能配置与第四实施例相同，且因此将省略详细描述。

根据第六实施例的成像装置1的CPU 11根据对焦在多个被摄体H(其通过被摄体检测处理而检测)上的对焦位置的范围r来控制成像光学系统的光圈3以调节每一个焦点位置处的景深。可以通过调节景深调节如图10所示的那样以逐步方式改变的焦点位置P的粗糙度和稠密度。

例如，当成像在深度方向上具有厚度的被摄体H时，以逐步方式改变焦点位置，并且以多步执行成像以成像被摄体H的全部深度方向。然而，在这种情况下，通过调节光圈3的开启(如，F值)，即使以相同的焦距也可以使得焦点位置处的景深很深，由此可以以一步成像被摄体H。

在本实施例中，当在被摄体成像处理中，由于对焦在被摄体H上的对焦位置的范围r很宽，因此可能不能获取被摄体H的深度方向上的对焦图像直到改变焦点位置，并且以多步执行成像时，通过调节光圈3来使得景深深。因此，与被摄体对应的焦点位置处的景深变得大于或等于对焦在被摄体上的对焦位置的范围r，由此可以以一步成像被摄体H。

以下将描述光圈3的开启(F值)与景深的关系。如上所述，景深是前景深和后景深之和。前景深Lf和后景深Lr分别以等式1和等式2来表示。

[公式1]

$\mathrm{Lf}=\frac{{\mathrm{\&delta;FL}}^2}{f^2+\mathrm{\&delta;FL}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(1\right)$

$\mathrm{Lr}=\frac{{\mathrm{\&delta;FL}}^2}{f^{2-}\mathrm{\&delta;FL}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(2\right)$

这里，δ表示可允许的弥散圆的直径，F表示透镜的F值，L表示到被摄体的距离，而f表示透镜的焦距。L可以根据变形镜装置2的位移量来计算。

成像装置1的CPU 11调节透镜的F值(光圈)，以便从等式1和等式2获得的景深变为被摄体的深度方向(Z方向)中的厚度。因此，可以在对焦在被摄体全部深度方向之上的同时以一步执行成像。

现在将描述根据本实施例的对焦控制。根据第六实施例的成像装置1控制对焦以在被摄体检测处理中检测成像范围中的被摄体H及其对焦位置的范围r，并控制对焦以在包围成像和被摄体成像处理中改变焦点位置。将参照图24具体地描述根据本实施例的对焦控制的特定示例。

图24是示出在根据本实施例的被摄体检测处理、包围成像处理和被摄体成像处理中的对焦控制的示例的示意图。在图24中，垂直轴(Z轴)示出焦点位置，而水平轴示出时间。

如图24所示，根据第六实施例的被摄体检测处理(t1到t6)以及包围成像处理(t7到t8)基本上与上述第四实施例(见图20)相同。如图20所示，在根据第四实施例的被摄体成像处理(t7到t8)中，以三步(P2→P3→P4，P6→P7→P8)成像每一个被摄体H1、H2。

相反，如图24所示，在根据第六实施例的被摄体成像处理(t7到t8)中，仅以一步(P3、P7)成像每一个被摄体H1、H2。这是因为通过根据被摄体H1、H2的对焦位置的范围r1、r2调节光圈3的F值来使得焦点位置P3、P7处的景深深，以便在被摄体成像处理(t7到t8)中可以以一步成像被摄体检测处理(t1到t6)中检测到的被摄体H1、H2。在这种情况下，焦点位置P3、P7处的景深变得大于或等于对焦位置的范围r1、r2。

调节光圈3的定时可以在释放指令之前(到t7)或者在紧接在释放指令之后被摄体成像处理(t7)的启动之前，只要它在被摄体检测处理(t1到t6)之后即可。成像装置1将示出光圈3的F值与焦点位置的关系的表保存在存储器单元12中，并且CPU 11可以基于该表根据被摄体检测处理的检测结果将该值调节到光圈3的适当的值。

[优点]

已经在上文中描述了根据第六实施例的成像装置1及其成像方法。除了第四实施例的优点之外，第六实施例还具有以下优点。

根据本实施例，通过根据被摄体检测处理中的检测结果，调节成像装置1的光圈3，可以使得在每一个焦点位置P处的景深深。因此，由于在被摄体成像处理中可以以一步(焦点位置P3、P7、P10)成像被摄体H1到H3存在的重要部分，因此可以以更高的速度执行被摄体成像处理，可以提高处理效率，并且可以防止记录无用图像数据，由此可以有效地利用存储器资源。

已经在上文中描述了根据本发明的第一到第六实施例的成像装置1和使用其的成像方法。根据本实施例，在释放指令之前预先通过AF处理、被摄体检测处理等检测对焦在期望被摄体上的对焦位置，以及以对焦位置作为参考来改变焦点位置，并响应于释放指令执行多焦点成像。因此，可以在靠近拍照机会处做出释放指令之后，马上成像在对焦位置及其附近的被摄体。因此，可以获得对焦在用户的期望焦点位置上的图像而不会错过拍照机会。

在本实施例中，在多焦点成像的时候，响应于一个释放操作可以获取对焦在不同焦点位置上的多个图像。因此，与一般成像装置相比，保存大量图像数据，这与甚至在通过对于在成像之后取回的图像数据执行信号处理和合成处理而获得新图像时的相关成像装置相比是非常有利的。因此，可以获得比通过从一般成像装置合成图像而获得的图像更自然且质量更高的图像。

通过成像装置来获得对焦在期望被摄体上的图像有时是非常难的，但根据本实施例可以更精确地且更容易地获得图像。

本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素可以出现各种修改、组合、部分组合和变更，只要它们落在所附权利要求及其等效物范围内即可。

本发明包含与在2008年11月25日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-300177中公开的主题有关的主题，将其全部内容通过引用的方式合并在此。

Claims (19)

1.一种成像装置，包括：

成像单元，其包括用于成像以光形式接收被摄体图像并输出图像信号的图像传感器，以及用于在图像传感器上形成被摄体图像的成像光学系统；

驱动单元，用于驱动成像光学系统或图像传感器中的至少一个以改变焦点位置；

图像数据产生单元，用于根据从图像传感器输出的图像信号产生图像数据；

控制单元，用于控制成像单元、驱动单元和图像数据产生单元，其中

控制单元响应于检测指令，检测对焦在成像范围中的期望被摄体上的对焦位置，并响应于释放指令，获取通过在对焦位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据，并以对焦位置作为参考顺序地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

2.根据权利要求1所述的成像装置，其中控制单元通过执行用于对焦在成像范围中的期望被摄体上的自动对焦处理，来检测对焦位置。

3.根据权利要求2所述的成像装置，其中控制单元执行包围成像处理，所述包围成像处理用于在从检测指令到释放指令的时间段期间，在以通过自动对焦检测到的对焦位置作为中心的预定范围内顺序地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

4.根据权利要求3所述的成像装置，其中控制单元在通过包围成像处理而获得的保存图像数据之中，将相当于紧接在释放指令之前至少一个时间段的保存图像数据保存在存储单元中。

5.根据权利要求1所述的成像装置，其中控制单元执行全部区域对焦成像处理，用于在成像光学系统中响应于释放指令，在从最短距离侧的焦点位置到无穷远侧的焦点位置的可对焦范围内，以对焦位置作为参考顺序地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

6.根据权利要求5所述的成像装置，其中在全部区域对焦成像处理中，控制单元改变焦点位置，以便在可对焦范围中，焦点位置逐渐地从对焦位置分开到近侧或远侧。

7.根据权利要求5所述的成像装置，其中

控制单元根据成像光学系统的景深，在可对焦范围中以逐步方式设置多个焦点位置的改变位置，以及

在全部区域对焦成像处理中，控制单元在多个改变位置之中，从靠近对焦位置的改变位置顺次以逐步方式改变焦点位置。

8.根据权利要求7所述的成像装置，其中控制单元以对焦位置作为基点设置多个改变位置，并以逐步方式将焦点位置改变到所设置的多个改变位置。

9.根据权利要求1所述的成像装置，其中控制单元执行这样的被摄体检测处理：响应于检测指令，通过改变焦点位置并分析通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据，来检测存在于成像范围中的一个或多个被摄体以及对焦在被摄体上的对焦位置的范围。

10.根据权利要求9所述的成像装置，其中控制单元执行包围成像处理，所述包围成像处理在从响应于检测指令执行被摄体检测处理时直到释放指令的时间段期间，在通过被摄体检测处理而检测到的对焦位置的范围内顺序改变焦点位置，并获取通过在多个改变的焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

11.根据权利要求10所述的成像装置，其中控制单元在通过包围成像处理而获得的保存图像数据之中，将相当于紧接在释放指令之前至少一个时间段的保存图像数据保存在存储单元中。

12.根据权利要求10所述的成像装置，其中在包围成像处理中，控制单元在对焦在从通过被摄体检测处理而检测到的多个被摄体中选择的一个被摄体上的对焦位置的范围内改变焦点位置。

13.根据权利要求9所述的成像装置，其中控制单元执行被摄体成像处理，用于在成像光学系统中响应于释放指令，在从最短距离侧的焦点位置到无穷远侧的焦点位置的可对焦范围中，在通过被摄体检测处理而检测到的对焦位置的范围内顺序地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

14.根据权利要求13所述的成像装置，其中控制单元执行全部区域对焦成像处理，所述全部区域对焦成像处理在响应于释放指令执行被摄体成像处理之后，在可对焦范围内顺序地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

15.根据权利要求13所述的成像装置，其中控制单元在被摄体成像处理中，在对焦在从通过被摄体检测处理而检测到的被摄体中选择的一个或多个被摄体上的对焦位置的范围内改变焦点位置。

16.根据权利要求13所述的成像装置，其中控制单元在被摄体成像处理中，根据通过被摄体检测处理而检测到的对焦位置的范围，控制成像光学系统的光圈。

17.根据权利要求16所述的成像装置，其中控制单元控制成像光学系统的光圈，以便与通过被摄体检测处理而检测到的被摄体对应的焦点位置处的景深变得大于或等于对焦在被摄体上的对焦位置的范围。

18.根据权利要求1所述的成像装置，其中

成像光学系统包括变形镜，所述变形镜配置为横截面能够变形为凸形或凹形，以及

驱动单元通过基于控制单元的指令变形并驱动变形镜，来改变焦点位置。

19.一种成像方法，包括如下步骤：

响应于检测指令，检测对焦在成像范围中的期望被摄体上的对焦位置；以及

响应于释放指令，获取通过在对焦位置处成像而获得的图像数据作为保存图像数据，

其中，在获取步骤中，以对焦位置作为参考顺序地改变焦点位置，并获取通过在多个改变的不同焦点位置处成像被摄体图像而获得的图像数据作为保存图像数据。

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