CN101806988A

CN101806988A - 摄像装置和摄像方法

Info

Publication number: CN101806988A
Application number: CN201010003550A
Authority: CN
Inventors: 本田努
Original assignee: Olympus Imaging Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2030-01-15
Also published as: JP2010187225A; CN101806988B; JP5231277B2

Abstract

本发明提供一种在与高分辨率显示一并实现的同时、能进行利用对比度AF的高速对焦的摄像装置等。该摄像装置具有：摄影光学系统(1)，其具有对焦镜头(4)；摄像元件(6)，其将由摄影光学系统(1)所成像的光学像转换成图像信号并输出；摄像元件驱动部(7)，其当景深浅时，控制成与景深深时相比提高摄像元件(6)的帧率；AF检测部(8)，其根据从摄像元件(6)输出的图像信号，检测成像在摄像元件(6)上的光学像的清晰度；以及光圈/镜头驱动部(14)，其根据清晰度来驱动对焦镜头(4)。

Description

摄像装置和摄像方法

技术领域

本发明涉及根据从摄像元件输出的图像信号进行对焦调整的摄像装置和摄像方法。

背景技术

以往，在摄像机等摄像装置中，作为AF方式，有时采用对比度AF(或登山AF)，该对比度AF是根据通过摄像元件获得的图像信号来检测图像的清晰度(对比度)，通过驱动对焦镜头来进行对焦调整，以使检测出的清晰度增高。

不仅在摄像机中，而且在例如小型数字照相机中，也有时根据为了在背面显示部上进行实时取景(LV)显示而取得的动态图像(摄影准备图像)，进行上述的对比度AF。

并且，作为根据来自摄影光学系统的光束进行自动对焦的AF方式，数字单眼反光照相机以往大多采用相位差AF。另一方面，近年数字单眼反光照相机也出售了具有实时取景功能的各种机型，在这样的照相机中，还能构成为：根据用于显示在背面显示部上的摄影准备图像进行对比度AF。

而且，提出了一种如数字单眼反光照相机那样能进行镜头更换、同时取消了反光镜箱而使照相机主体的厚度变薄的数字照相机(是单眼而不是反光的数字照相机)。该数字照相机由于在从摄影光学系统朝向摄像元件的被摄体光束的光路上未配设有反光镜，因而不能将被摄体光束分配给AF传感器侧，也就是说不能进行相位差AF。因此，该数字照相机构成为：根据从摄像元件获得的图像，通过对比度AF进行焦点调节。并且，该数字照相机根据从摄像元件获得的图像，在背面显示部和电子取景器(EVF)上对摄影准备图像进行LV显示。在该数字照相机的背面显示部内使用具有VGA级的分辨率的显示元件。另一方面，由于EVF是取代光学取景器而设置的，因而采用进行例如SVGA等的高分辨率显示的显示元件。

作为上述那样的取得对比度AF用的图像数据的技术例子，在目前流通的摄像元件(例如CCD)的规范书中记载了这样的技术：在取得1帧例如60fps的帧率的实时取景用图像之后，接下来，以120fps的帧率取得2帧与实时取景用图像不同的小图像用于对比度AF。根据该技术，在以30fps的帧率进行实时取景的同时，可在每1秒内取得60帧的图像用于对比度AF。

并且，作为取得对比度AF用的图像数据的技术的另一例子，可列举日本特开2008-141236号公报记载的技术。在该公报记载的技术(特别是参照该公报的图5等)中，摄像元件采用具有例如2592×1944像素的结构。并且，在记录动态图像时，通过进行间隔读出和加法读出，从而取得例如30fps的1280×486像素的图像数据。在该动态图像记录中指示了静态图像摄影的情况下，首先，通过进一步进行间隔读出和加法读出，取得例如60fps的1280×243像素的AF用的图像数据来进行静态图像摄影用的自动对焦。在这样进行了对焦之后，以例如3.75fps的图像取入速率取得2592×1944像素的静态图像用的图像数据。在这样的处理中，当在先于静态图像摄影而取得AF用的图像数据时，可进行动态图像的记录和图像显示部上的动态图像显示。即，在通常的动态图像记录时，根据30fps的1280×486像素的图像数据生成30fps的640×480像素的显示用和记录用图像数据(参照该公报的0083段落等)。并且，在静态图像用的AF时，以2帧中1帧的比例使用60fps的1280×243像素的图像数据，通过进一步进行像素插值等，生成30fps的640×480像素的显示用和记录用图像数据(参照该公报的0085段落等)。

然而，公知的是：基于这样的60fps程度的帧率的图像的对比度AF，一般与上述的相位差AF相比达到对焦更需要时间。

因此，在采用对比度AF的同时还要进行尽量高速的对焦的情况下首先考虑的是，提高取得用于AF的图像数据的帧率。

此时，考虑到所取得的图像数据的有效利用，期望的是：AF用的图像数据不是如上述规范书那样与LV用的图像数据分开取得，而是以可共同使用的方式来取得。

不过，LV用的图像数据在近年来如上所述，正在朝VGA级和SVGA级进行高像素化，当考虑单纯地提高帧率来取得AF用兼LV用的图像数据时，需要能高速读出的摄像元件和摄像元件用的驱动电路，从而产生消耗电力增大、或者摄像元件的温度上升而使噪声增加的问题。而且，当前的能高速读出的摄像元件使用能高速传送数据的LVDS(Low VoltageDifferential Signaling，低压差分信令)等来读出像素数据，然而具有这样的根本问题：即使使用该LVDS，但是每单位时间的读出数据量存在上限。因此，单纯地提高帧率来以300fps的帧率读出例如SVGA级的图像数据等，这在当前难以实现。

这样，期望一种实现了高分辨率的显示和高速的对比度AF兼备的技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种在与高分辨率显示一并实现的同时、能进行基于对比度AF的高速对焦的摄像装置和摄像方法。

本发明的一方式是摄像装置，该摄像装置根据成像在摄像元件上的光学像的清晰度来驱动对焦镜头，该摄像装置具有：摄影光学系统，其用于使被摄体的光学像成像，并具有对焦镜头；摄像元件，其将由所述摄影光学系统所成像的光学像转换成图像信号并输出；摄像元件驱动部，当景深浅时，其控制成与景深深时相比提高所述摄像元件的帧率；AF检测部，其根据从所述摄像元件输出的图像信号，检测成像在该摄像元件上的光学像的清晰度；以及镜头驱动部，其根据所述清晰度来驱动所述对焦镜头。

并且，本发明的另一方式是摄像方法，该摄像方法根据成像在摄像元件上的光学像的清晰度来驱动对焦镜头，该摄像方法包含以下步骤：通过摄像元件将由具有对焦镜头的摄影光学系统所成像的光学像转换成图像信号并输出的步骤；当景深浅时，控制成与景深深时相比提高所述摄像元件的帧率的步骤；根据从所述摄像元件输出的图像信号，检测成像在该摄像元件上的光学像的清晰度的步骤；以及根据所述清晰度来驱动所述对焦镜头的步骤。

关于本发明的上述内容和除此以外的目的、特征、优点，可在参照附图的同时通过后述说明来更明确地了解。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1中的摄像装置的结构的框图。

图2是示出在上述实施方式1中具有光学取景器的摄像装置观察时的状况的图。

图3是示出在上述实施方式1中具有光学取景器的摄像装置摄影时的状况的图。

图4是示出在上述实施方式1中取代光学取景器而具有EVF的摄像装置摄影时的状况的图。

图5是用于说明在上述实施方式1中通过对比度AF到达对焦位置时的处理的线图。

图6是示出在上述实施方式1中与摄影光学系统的焦距及光圈的光圈值对应的前方景深的变化状况的图表。

图7是示出在上述实施方式1中与摄影光学系统的焦距、到被摄体的距离以及显示部的显示像素数对应的前方景深的变化状况的图表。

图8是在上述实施方式1中针对若干帧率描绘出标准、中望远、望远的各镜头从无限远向被摄体距离8m对焦的时间的线图。

图9是在上述实施方式1中针对若干帧率描绘出标准、中望远、望远的各镜头从无限远向被摄体距离2m对焦的时间的线图。

图10是在上述实施方式1中针对若干帧率描绘出标准、中望远、望远的各镜头从无限远向最近位置对焦的时间的线图。

图11是示出在上述实施方式1中的摄影光学系统的焦距和被摄体距离的组合中，在对比度AF时以什么样的帧率取得什么样的分辨率的图像的例子的线图。

图12是示出在上述实施方式1中的摄影光学系统的焦距和光圈的光圈值的组合中，在对比度AF时以什么样的帧率取得什么样的分辨率的图像的例子的线图。

图13是示出在上述实施方式1中的被摄体距离和光圈的光圈值的组合中，在对比度AF时以什么样的帧率取得什么样的分辨率的图像的例子的线图。

图14是示出上述实施方式1中的显示部的显示分辨率是VGA时与景深对应的帧率的区分例子的流程图。

图15是示出上述实施方式1中的显示部的显示分辨率是SVGA 寸与景深对应的帧率的区分例子的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

[实施方式1]

图1至图15示出本发明的实施方式1，图1是示出摄像装置的结构的框图。

如图1所示，该摄像装置具有：具有变焦镜头2、光圈3和对焦镜头4的摄影光学系统1；快门5；摄像元件6；摄像元件驱动部7；AF检测部8；图像处理部9；具有背面显示部11和电子取景器(EVF)12的显示部10；光圈/镜头驱动部14；镜头信息检测部15；照相机操作部16；以及照相机控制部17。另外，在图中还记载了存储卡13，由于该存储卡13构成为能在摄像装置上拆装，因而也可以不是摄像装置固有的结构。

摄影光学系统1将被摄体的光学像成像在摄像元件6的摄像面上。

变焦镜头2用于变更摄影光学系统1的焦距来进行变焦。另外，这里列举了摄影光学系统1是变焦光学系统的例子，然而不限于此，也可以是能更换成不同焦距的摄影光学系统1的结构。

光圈3用于对通过摄影光学系统1的被摄体光束的通过范围进行规定，来调节成像在摄像元件6上的被摄体光学像的亮度。

对焦镜头4用于调节摄影光学系统1的焦点位置来进行对焦。

快门5用于规定来自摄影光学系统1的光束照射到摄像元件6的时间来控制曝光时间。

摄像元件6对由摄影光学系统1所成像的被摄体的光学像进行光电转换，并作为图像信号来输出。从该摄像元件6读出图像信号，这是例如通过上述的LVDS(Low Voltage Differential Signaling，低压差分信令)来进行的，从摄像元件6以每单位时间能读出的像素数受到该LVDS的限制(规定了上限)。

摄像元件驱动部7根据来自照相机控制部17的指令来驱动摄像元件6，进行曝光控制。该摄像元件驱动部7还进行这样的控制：变更从摄像元件6读出的图像的帧率，或者变更从摄像元件6以1帧形式读出的图像的像素数(例如读出行数)。

即，如后所述，摄像元件驱动部7控制成：当景深(视场深度)浅时，与景深深时相比提高摄像元件6的帧率。不过，如上所述，从摄像元件6输出的每单位时间的像素数具有上限。因此，摄像元件驱动部7控制成：当提高了摄像元件6的帧率时减少1帧的像素数，以使从摄像元件6输出的每单位时间的像素数为表示该上限的预定数以下。

AF检测部8根据从摄像元件6输出的图像信号(例如，图像信号中的亮度信号(或与亮度相当的信号)等)，计算成像在摄像元件上的光学像的清晰度，将该清晰度作为表示针对被摄体的对焦程度的AF评价值而输出。即，该摄像装置构成为通过对比度AF(登山AF)进行自动对焦。由该AF检测部8计算出的AF评价值被输出到照相机控制部17。

图像处理部9对从摄像元件6输出的图像信号实施各种图像处理。

显示部10根据由图像处理部9进行了图像处理以用于显示的信号，显示图像。该显示部10可再现显示静态图像，并可进行实时显示被拍摄范围的实时取景(LV)显示。显示部10设有：具有例如VGA的显示分辨率的背面显示部11，和具有例如SVGA的显示分辨率的EVF 12。背面显示部11配设在摄像装置主体的背面侧，并构成为可由摄影者直视。并且，EVF 12作为取景器部设置在摄像装置的上部，并构成为经由目镜等放大后由摄影者进行观察。考虑到了在该背面显示部11和EVF 12中的任一方(择一地)进行显示的运用，然而不限于此，可以是在双方同时进行显示。

存储卡13是用于保存由图像处理部9进行了图像处理以用于记录的信号的记录介质。

光圈/镜头驱动部14兼作光圈驱动部和镜头驱动部。即，光圈/镜头驱动部14根据从AF检测部8接收到AF评价值(清晰度)的照相机控制部17的控制，驱动摄影光学系统1内包含的光圈3和对焦镜头4，使成像在摄像元件6上的被摄体像为适当光亮、且达到对焦。该光圈/镜头驱动部14具有检测对焦镜头4的位置的编码器，并根据该编码器的输出估计大致的镜头位置。

镜头信息检测部15是摄影光学系统信息检测部，取得变焦镜头2的镜头位置，并经由光圈/镜头驱动部14取得光圈3的光圈值和对焦镜头4的镜头位置。然后，镜头信息检测部15将所取得的这些镜头信息(摄影光学系统信息)输出到照相机控制部17。并且，镜头信息检测部15还进行将来自照相机控制部17的指令传递到光圈/镜头驱动部14的处理。

照相机操作部16用于对该摄像装置进行各种操作输入。作为该照相机操作部16内包含的操作部件的例子，可列举以下等：用于接通/断开摄像装置的电源的电源开关，由用于对静态图像摄影进行指示输入的2段式按压按钮构成的释放按钮，用于将摄像装置设定为实时取景模式的实时取景模式设定按钮，用于切换是通过背面显示部11进行显示还是通过EVF 12进行显示的显示切换按钮。

照相机控制部17根据来自AF检测部8的AF评价值和来自镜头信息检测部15的镜头信息、来自照相机操作部16的操作输入等，控制包含快门5、摄像元件驱动部7、图像处理部9、存储卡13、光圈/镜头驱动部14等在内的该摄像装置整体。并且，照相机控制部17还作为这样的景深判定部执行功能，该景深判定部根据从镜头信息检测部15所取得的镜头信息，判定景深比预定值浅还是深。

具体地说，在摄影光学系统1的焦距是预定值以上的情况下，照相机控制部17判定为景深比预定值浅。

并且，照相机控制部17根据对焦镜头4的镜头位置估计被摄体距离，在被摄体距离是预定值以下的情况下，判定为景深比预定值浅。

而且，在摄影光学系统1的光圈3的光圈值是预定值以下的情况下，照相机控制部17判定为景深比预定值浅。

下面，参照图2和图3来说明图1所示的结构的变形例。图2是示出具有光学取景器的摄像装置观察时的状况的图，图3是示出具有光学取景器的摄像装置摄影时的状况的图。在图1所示的结构中具有EVF 12，然而该图2和图3所示的结构例采用了取代EVF 12而具有光学取景器的结构(不过，具有背面显示部11)。

即，在摄影光学系统1的光路上的后方配设有快速复原反射镜21，该快速复原反射镜21构成为能在插入到光路上的位置和从光路上退避的位置上移动。当使用光学取景器进行观察时，如图2所示，该快速复原反射镜21在倾斜约45度的状态下插入到光路上，并使被摄体光束向上方反射。

在由快速复原反射镜21所反射的光束的光路上、且相对于摄影光学系统1与摄像元件6光学等效的位置上，配设有聚焦屏22。

经由快速复原反射镜21由摄影光学系统1成像在聚焦屏22上的光学像由五棱镜转换成正立正像，并经由未图示的目镜等引导到观察者的眼中。

并且，在摄影时，如图3所示，快速复原反射镜21移动到从光路上退避的位置(例如，沿着聚焦屏22的退避位置)。

然后，来自摄影光学系统1的被摄体光束照原样通过观察时的快速复原反射镜21的位置，到达配设在快速复原反射镜21的背面侧的快门5的位置。

快门5在摄影时如图3所示处于使快门帘幕从光路上退避的状态，被摄体光束照原样通过快门5的位置并成像在摄像元件6上。

接下来，图4是示出取代光学取景器而具有EVF 12的摄像装置摄影时的状况的图。该图4也是沿着光路示出图1所示的结构中的几个结构的配置的图。

如图1和图4所示，在具有EVF 12的结构中，与图2和图3所示的结构不同，不具有快速复原反射镜21、聚焦屏22以及五棱镜23。因此，当采用了该图4所示的结构时，具有这样的优点：能缩短从摄影光学系统1的后端到摄像元件6的摄像面的距离(在镜头更换式的摄像装置中，缩短从镜头支座的支座面到摄像面的距离即法兰距(flange back))，以及能实现摄像装置的轻量化和小型化。

然后，在配设有图2和图3的结构中的光学取景器的位置配设有EVF12来取代光学取景器。在该EVF 12上，对由摄像元件6拍摄获得的摄影基准图像进行实时取景显示。

下面，图5是用于说明通过对比度AF到达对焦位置时的处理的线图。

当要对存在于最近与无限远∞之间的某距离(对焦位置)的被摄体进行对焦时，如上所述根据清晰度获得的AF评价值如图5的曲线AFEV所示，成为在对焦位置具有峰值的山形。

并且，这里假定对焦镜头4的初始位置位于超无限远∞。当从该位置开始AF时，每当获得1帧的图像数据(也就是说每1垂直同步信号)，光圈/镜头驱动部14就按预定的基本驱动量驱动对焦镜头4。这里，由于初始位置是超无限远∞，因而每当1垂直同步信号就以基本驱动量向最近侧驱动。

然后，根据在驱动对焦镜头4后获得的图像数据由AF检测部8计算出的AF评价值如曲线AFEV所示，向对焦位置逐渐增高。然后，当超过对焦位置(AF评价值的峰值)时，AF评价值转而下降。到此为止是虚线R1所示的第1处理。

然后，当检测出超过AF评价值的峰值时，根据超过峰值后的AF评价值和超过峰值前的AF评价值估计对焦位置，光圈/镜头驱动部14将对焦镜头4全速驱动到所估计的对焦位置。这是虚线R2所示的第2处理。

之后，为了消除间隙，光圈/镜头驱动部14驱动对焦镜头4。这是虚线R3所示的第3处理。然后，在结束该第3处理时，用于到达对焦位置的AF动作结束。

然后，参照图6和图7来说明景深。景深根据摄影光学系统1的焦距、光圈3的光圈值、到被摄体的距离等而不同。而且，从拍摄静态图像的观点来看，景深还根据摄像元件6的像素间距而不同，从观察图像的观点来看，景深还根据显示部10的显示像素间距而不同。

首先，图6是示出与摄影光学系统1的焦距和光圈3的光圈值对应的前方景深的变化状况的图表。

观察该图6可知，当摄影光学系统1的焦距延长时，前方景深变得极端浅。反之可知，当摄影光学系统1的焦距缩短时，前方景深变深，对焦范围扩大。而且可知，当摄影光学系统1的焦距变化时，前方景深的位数不同，因而前方景深大幅依赖于摄影光学系统1的焦距而变化。

并且，着眼于光圈3的光圈值可知，当光圈值增大时(当光圈3缩小时)，前方景深变深。

下面，图7是示出与摄影光学系统1的焦距、到被摄体的距离以及显示部的显示像素数对应的前方景深的变化状况的图表。

观察该图7可知，当到被摄体的距离变近时，前方景深变得极端浅。即可知，当到被摄体的距离变化时，前方景深的位数不同，因而前方景深大幅依赖于被摄体距离而变化。

并且，在显示部10的显示画面尺寸相同时，越是高清晰的显示，则显示像素间距就越小，也就是说，针对显示的允许弥散圆的大小就越小。因此可知，在其他条件相同的情况下，与VGA(640×480像素)显示相比，SVGA(800×600像素)显示的前方景深变浅。

当使用算式表示这样的景深D时，前方景深D_F和后方景深D_B分别由下面的算式1或算式2表示。

[算式1]

D_F＝(U²×δ×F)/(f²+U×δ×F)

[算式2]

D_B＝(U²×δ×F)/(f²-U×δ×F)

这里，U是被摄体距离，δ是允许弥散圆的直径，F是光圈3的光圈值，f是摄影光学系统1的焦距。另外，由于算式1和算式2的分子相同，因而着眼于分母的符号可知，后方景深D_B与前方景深D_F相比较通常较大。并且，在算式2的分母是负[(f²-U×δ×F)＜0]的情况下，表示对焦到无限远。然后，从用于观察图像的显示系统的观点来计算景深D时，可列举以下等：例如在VGA显示的情况下允许弥散圆的直径δ为摄像元件6的摄像面的对角长度的1/640，在SVGA显示的情况下允许弥散圆的直径δ为摄像元件6的摄像面的对角长度的1/800。

作为景深D，可以使用前方景深D_F和后方景深D_B中的任意一方，也可以使用将前方景深D_F和后方景深D_B按下面的算式3所示相加后的值，即：

[算式3]

D＝D_F+D_B

可以认为有这样的倾向：当景深浅时，仅少许偏离对焦位置就会导致被摄体像大幅模糊，因而AF需要时间，反之，当景深深时，仅少许偏离对焦位置不会导致被摄体像那么大幅模糊，因而能以较短时间进行AF。然后，在对比度AF中，如参照图5所说明那样，由于采取每取得1帧AF用的图像数据就使对焦镜头4的位置移动预定量，同时计算AF评价值这样的步骤，因而探讨如下情况很有意义：针对各种景深，以什么样的帧率取得AF用的图像数据时，能以短时间有效地达到对焦。

因此，进行了这样的模拟实验：在将对景深产生影响的摄影光学系统1的焦距和被摄体距离作为参数而改变的同时，测定以若干帧率达到对焦的时间。参照图8～图10来说明该实验结果。

图8是针对若干帧率描绘出标准、中望远、望远的各镜头从无限远向被摄体距离8m对焦的时间的线图，图9是针对若干帧率描绘出标准、中望远、望远的各镜头从无限远向被摄体距离2m对焦的时间的线图，图10是针对若干帧率描绘出标准、中望远、望远的各镜头从无限远向最近位置对焦的时间的线图。另外，在图8～图10中，达到对焦的时间表示为相对值，折线所附的标号ts1、ts2、ts3表示标准镜头的结果，tm1、tm2、tm3表示中望远镜头的结果，t11、t12、t13表示望远镜头的结果。

整体上说，摄影光学系统1的焦距越短则达到对焦的时间(AF时间)就越短，也就是说，与望远镜头相比中望远镜头达到对焦的时间(AF时间)就越短，与中望远镜头相比标准镜头达到对焦的时间(AF时间)就越短。不过，关于图10，与标准镜头相比中望远镜头的AF时间变短，这是因为与标准镜头相比中望远镜头的最近位置远，并不违背上述原则。

并且，可以说，帧率越高，AF时间就越短。不过，在被摄体距离是8m的情况下(图8)，即使帧率低，也以较短时间达到对焦。与此相对，可知如下：在被摄体距离是2m的情况下(图9)，当摄影光学系统1的焦距延长时，AF时间也急剧延长，而将帧率设定为250fps(帧/秒)程度以上时，可大幅缩短AF时间。而且可知：在被摄体距离是最近位置的情况下(图10)，即使摄影光学系统1的焦距短，也需要长的AF时间，而在该情况下将帧率设定为250fps程度以上时，可大幅缩短AF时间。

从这样的实验结果可知，提高帧率的情况包括对缩短AF时间是有效的情况和不是有效的情况。例如，在摄影光学系统1的焦距长的情况下，在被摄体距离近的情况下等，可以说提高帧率对缩短AF时间是有效的。另一方面，在除此以外的情况下(在摄影光学系统1的焦距短的情况下，在被摄体距离远的情况下等)，即使不提高帧率，AF时间本来也较短，因而即使提高帧率，也谈不上能获得那么高的效果。

图11～图13示出根据上述的实验结果，对在什么样的情况下提高帧率进行分类的例子。图11是示出在摄影光学系统1的焦距和被摄体距离的组合中，在对比度AF时以什么样的帧率取得什么样的分辨率的图像的例子的线图，图12是示出在摄影光学系统1的焦距和光圈3的光圈值的组合中，在对比度AF时以什么样的帧率取得什么样的分辨率的图像的例子的线图，图13是示出在被摄体距离和光圈3的光圈值的组合中，在对比度AF时以什么样的帧率取得什么样的分辨率的图像的例子的线图。另外，由于图11至图13大致示出各组合中的帧率的划分倾向，因而并不受所记载的数值的限定。

如上所述，每单位时间从摄像元件6能读出的像素数的上限由LVDS决定，例如是100(Mpixel/s：兆像素每秒)。而且，例如举出这样的情况为例：摄像元件6是约500万像素(2600×1900像素)，并以行为单位读出图像数据。假定在实时取景时在水平方向上将2像素相加后读出图像数据，则每1行的像素数是1300像素。

图像的分辨率在QVGA的情况下是320×240像素，在VGA的情况下是640×480像素，在SVGA的情况下是800×600像素，因而必须分别读出240行、480行、600行的图像数据。也就是说，读出1帧的图像所需要的像素数在QVGA的情况下是1300×240像素，在VGA的情况下是1300×480像素，在SVGA的情况下是1300×600像素。

因此，在每1秒可读出的像素数的上限是100兆像素(1亿像素)的摄像元件6中，可达到的上限帧率在QVGA的情况下是320fps，在VGA的情况下是160fps，在SVGA的情况下是128fps。在实际运用中，由于在达到上限之前预留了少许余量，因而可以说，实质的上限帧率在QVGA的情况下是300fps程度，在VGA的情况下是150fps，在SVGA的情况下是120fps程度。

这样，在来自摄像元件6的每位时间的读出像素数有上限的现状中，当提高了读出图像的分辨率时，帧率将下降，不得不在提高了帧率时降低图像的分辨率。

图11～图13示出以下情况的例子：在这样的上限帧率下，在具有例如VGA的分辨率的显示部10上，在实时取景时以60fps显示摄影准备图像(实时取景图像)。

此时，当考虑到把取得的图像用于对比度AF和实时取景这双方时，在将帧率设定为60fps的整数倍的情况下，具有容易处理的优点(例如，无需生成插值帧的优点，或者即使不多次显示同一帧也可以，因而移动灵活的优点等)。因此，在通常的对比度AF时，以120fps的帧率取得VGA图像(更准确地说，是480行的图像数据，在上述例子中是1300×480像素的图像数据)，在特别想要缩短对比度AF的AF时间的情况下，以300fps的帧率取得QVGA图像(同样，更准确地说，是240行的图像数据，在上述例子中是1300×480像素的图像数据)。

首先，参照图11，当被摄体距离近时，即使摄影光学系统1的焦距短，景深也变浅，因而取得QVGA300fps的图像数据。另一方面，当被摄体距离接近于无限远时，景深变深，因而取得VGA120fps的图像数据。然后，随着从标准焦距朝中望远(或望远)焦距移动，使VGA120fps和QVGA300fps的区分线从近距离侧转移到远距离侧。

因此，如果考虑将被摄体距离固定，在摄影光学系统1的焦距是预定值以上的情况下，照相机控制部17判断为景深浅，控制成将摄像元件6的帧率从VGA120fps提高到QVGA300fps。

并且，如果考虑将摄影光学系统1的焦距固定，在被摄体距离是预定值以下的情况下，照相机控制部17判断为景深浅，控制成将摄像元件6的帧率从VGA120fps提高到QVGA300fps。

然后，参照图12，在摄影光学系统1的焦距长的情况下，即使缩小光圈3(即使增大光圈值)，景深也变浅，因而取得QVGA300fps的图像数据。另一方面，在摄影光学系统1的焦距短的情况下，即使不怎么缩小光圈3(即使减小光圈值)，景深也变深，因而取得VGA120fps的图像数据。然后，随着从标准焦距移动到中望远(或望远)焦距，使VGA120fps与QVGA300fps的区分线从小的光圈值侧转移到大的光圈值侧。

此时，如果考虑将光圈3的光圈值固定，在摄影光学系统1的焦距是预定值以上的情况下，照相机控制部17判断为景深浅，控制成使摄像元件6的帧率从VGA120fps提高到QVGA300fps，这与参照图11所说明的相同。

并且，如果考虑将摄影光学系统1的焦距固定(例如针对中望远程度的焦距)，在光圈3的光圈值是预定值以下的情况下，照相机控制部17判断为景深浅，控制成使摄像元件6的帧率从VGA120fps提高到QVGA300fps。

接下来，参照图13，在被摄体距离近的情况下，即使缩小光圈3(即使增大光圈值)，景深也变浅，因而取得QVGA300fps的图像数据。另一方面，在被摄体距离远的情况下，即使不怎么缩小光圈3(即使减小光圈值)，景深也变深，因而取得VGA120fps的图像数据。然后，随着被摄体距离从近移动到远，使VGA120fps与QVGA300fps的区分线从大的光圈值侧转移到小的光圈值侧。

此时，考虑一下将被摄体距离固定(例如针对中程度的被摄体距离)，在光圈3的光圈值是预定值以下的情况下，照相机控制部17判断为景深浅，控制成使摄像元件6的帧率从VGA120fps提高到QVGA300fps，这与参照图12所说明的相同。

并且，考虑一下将光圈3的光圈值固定，在被摄体距离是预定值以下的情况下，照相机控制部17判断为景深浅，控制成使摄像元件6的帧率从VGA120fps提高到QVGA300fps，这与参照图11所说明的相同。

在图11～图13中，依次例示出2个参数的组合来进行帧率的划分，然而实际上同时考虑3个参数(焦距、被摄体距离、光圈值)(或者更本质地说，考虑景深比预定值浅还是深)来进行帧率的划分(在景深浅时，照相机控制部17控制成与景深深时相比提高摄像元件6的帧率)。

然后，预先生成例如与3个参数(更广泛的是1个以上的参数)对应的表等，可以根据从镜头信息检测部15所取得的镜头信息，参照该表决定同时作为显示用和对比度AF用的摄影准备图像的分辨率和帧率。

接下来，图14是示出当显示部10的显示分辨率是VGA时与景深对应的帧率的区分例的流程图。另外，在该图14的说明中，如图2和图3所示，以采用在摄像装置内设有光学取景器和快速复原反射镜21、且未设置EVF 12的结构作为前提，然而，当然该图14所示的处理实质上并不仅受这种结构的限定。

开始该处理，将摄像装置设定为实时取景模式(步骤S1)，使快速复原反射镜21上升而处于从摄影光学系统1的光路上退避的状态，使用进行通常的实时取景时的驱动方法、也就是以VGA60fps驱动摄像元件6来取得摄影准备图像，将所取得的摄影准备图像显示在背面显示部11上(步骤S2)。

然后，等待半按下照相机操作部16的释放按钮(步骤S3)。此时，为了避免显示在背面显示部11上的图像处于模糊状态，慢慢地进行对比度AF，将对焦镜头4驱动到离对焦位置近的位置。

在检测出半按下了释放按钮的情况下，照相机控制部17从镜头信息检测部15取得镜头信息、也就是摄影光学系统1的焦距f、光圈3的光圈值F、对焦镜头4的当前镜头位置等信息，并从AF检测部8取得AF评价值。然后，照相机控制部17还根据对焦镜头4的当前镜头位置和AF评价值计算被摄体距离(另外，由于在还未对焦于期望的被摄体而在AF处理的途中时进行该处理，因而在该时刻未能准确计算到期望的被摄体的距离。因此，成为在各时间点的估计值。并且，在接通电源而开始处理后不久的时刻，可以提供预先准备好的适当距离的被摄体距离U作为初始值。)。然后，照相机控制部17预先保持将摄像元件6的摄像面的对角长度除以背面显示部11的垂直方向显示像素数或水平方向显示像素数中多的一方所得的值(允许弥散圆的直径δ)，这里由于背面显示部11是VGA，因而除以水平方向像素数即640。照相机控制部17根据这些取得的信息，通过使用例如上述算式1～算式3中的任一个来计算景深D。然后，照相机控制部将计算出的景深D与预定的景深D1进行比较(步骤S4)。这里，预定的景深D1是用于区分帧率或取得图像的分辨率的阈值，作为数值的一例可列举180mm(不过，由于预定的景深D1的最佳设定值根据摄像元件6的大小或其他要因而不同，因而这里列举的数值仅是一例。)。

这里，在判定出是D＜D1的情况下，照相机控制部17控制成通过摄像元件驱动部7以QVGA300fps(通常的实时取景时的5倍的帧率)驱动摄像元件6，进行图5所示的镜头驱动，每当在该驱动状态下取得1帧的图像数据时，就通过AF检测部8计算AF评价值，根据计算出的AF评价值，通过光圈/镜头驱动部14将对焦镜头4驱动到对焦位置。然后，照相机控制部17根据所取得的图像数据，通过图像处理部9生成显示用图像，将其显示在背面显示部11上(步骤S5)。

另外，此时由于所取得的图像的分辨率是QVGA，因而当把所取得的图像显示在具有例如VGA的显示分辨率的背面显示部11上时，显示变得粗糙。然而，在步骤S4中分支到该步骤S5的情况是指，景深浅、在特定距离(当前时间点的对焦位置)上的被摄体以外大幅模糊的情况，而且执行该步骤S5是在向期望的被摄体对焦的途中、且还未达到对焦的情况，因而可认为图像的大部分是模糊状态。因此，即使显示变得粗糙也不会那么显眼，可认为几乎不会发生实用上的问题。

另一方面，在步骤S4中判定为是D≥D1的情况下，照相机控制部17控制成通过摄像元件驱动部7以VGA120fps(也就是说，与步骤S2所示的通常的实时取景时相比，图像分辨率相同而帧率是2倍)驱动摄像元件6，进行图5所示的镜头驱动，每当在该驱动状态下取得1帧的图像数据时，就通过AF检测部8计算AF评价值，根据计算出的AF评价值，通过光圈/镜头驱动部14将对焦镜头4驱动到对焦位置。然后，照相机控制部17根据所取得的图像数据，通过图像处理部9生成显示用图像，将其显示在显示部10上(步骤S6)。

在进行了步骤S5或步骤S6的处理之后，判定是否达到对焦(步骤S7)，在未对焦的情况下，回到步骤S4，重复进行上述处理。

并且，在步骤S7中判定为已对焦的情况下，使用进行通常的实时取景时的驱动方法、也就是以VGA60fps驱动摄像元件6来取得摄影准备图像，将所取得的摄影准备图像显示在背面显示部11上(步骤S8)。

之后，等待全按下照相机操作部16的释放按钮(步骤S9)。这里，在判定为未全按下的情况下，回到步骤S3，重复进行上述处理。

另一方面，在步骤S9中判定为已全按下的情况下，进行快门5的光学快门动作、或者摄像元件6的电子快门动作、再或者光学快门动作和电子快门动作的并用动作，图像处理部9取入通过摄像元件6曝光获得的图像数据，进行预定的图像处理，为了记录而进行处理，记录到存储卡13上，同时根据需要还进行显示用的处理，并显示在背面显示部11上(步骤S10)。

接下来，判定摄影是否结束(步骤S11)，在还进行下一摄影的情况下，回到步骤S3，进行上述处理，在摄影结束的情况下，结束上述一系列处理。

下面，图15是示出当显示部10的显示分辨率是SVGA时与景深对应的帧率的区分例的流程图。另外，在该图15的说明中，如图1和图4所示，以采用在摄像装置内设有EVF 12的结构作为前提，然而，当然该图15所示的处理实质上并不仅受这种结构的限定。

开始该处理，将摄像装置设定为EVF模式(通过EVF 12确认摄影准备图像(实时取景图像)的模式)(步骤S21)，使用进行通常的实时取景时的驱动方法、也就是以SVGA60fps驱动摄像元件6来取得摄影准备图像，将所取得的摄影准备图像显示在EVF 12上(步骤S22)。

然后，等待半按下照相机操作部16的释放按钮(步骤S23)。此时，为了避免显示在EVF 12上的图像处于模糊状态，缓慢地进行对比度AF，将对焦镜头4驱动到离对焦位置近的位置。

在检测出半按下了释放按钮的情况下，照相机控制部17从镜头信息检测部15取得镜头信息即摄影光学系统1的焦距f、光圈3的光圈值F、对焦镜头4的当前镜头位置等信息，并从AF检测部8取得AF评价值。然后，照相机控制部17根据对焦镜头4的当前镜头位置和AF评价值，还估计并计算出被摄体距离U。然后，照相机控制部17预先保持将摄像元件6的摄像面的对角长度除以EVF 12的垂直方向显示像素数或水平方向显示像素数中多的一方后的值(允许弥散圆的直径δ)，这里由于EVF 12是SVGA，因而除以水平方向像素数即800。照相机控制部17根据这些取得的信息，通过使用例如上述算式1～算式3中的任一个来计算景深D。然后，照相机控制部将计算出的景深D与预定的景深D2进行比较(步骤S24)。这里，预定的景深D2是用于区分帧率和取得图像的分辨率的第1阈值，作为数值的一例可列举150mm(另外这里列举的数值仅是一例，这与上述一样。)。

这里，在判定为是D＜D2的情况下，照相机控制部17控制成通过摄像元件驱动部7以QVGA300fps(通常的实时取景时的5倍的帧率)驱动摄像元件6，进行图5所示的镜头驱动，每当在该驱动状态下取得1帧的图像数据时，就通过AF检测部8计算AF评价值，根据计算出的AF评价值，通过光圈/镜头驱动部14将对焦镜头4驱动到对焦位置。然后，照相机控制部17根据所取得的图像数据，通过图像处理部9生成显示用图像，将其显示在EVF 12上(步骤S25)。

另一方面，在步骤S24中判定为是D≥D2的情况下，照相机控制部17将在步骤S24中计算出的景深D与预定的景深D3进行比较(步骤S26)。这里，预定的景深D3是用于区分帧率和取得的图像的分辨率的第2阈值，作为数值的一例可列举300mm(另外这里列举的数值仅是一例，这与上述一样。)。

这里，在判定为是D＜D3的情况下，照相机控制部17控制成通过摄像元件驱动部7以VGA120fps(通常的实时取景时的2倍的帧率)驱动摄像元件6，进行图5所示的镜头驱动，每当在该驱动状态下取得1帧的图像数据时，就通过AF检测部8计算AF评价值，根据计算出的AF评价值，通过光圈/镜头驱动部14将对焦镜头4驱动到对焦位置。然后，照相机控制部17根据所取得的图像数据，通过图像处理部9生成显示用图像，将其显示在EVF 12上(步骤S27)。

并且，在步骤S26中判定为是D≥D3的情况下，照相机控制部17控制成通过摄像元件驱动部7以SVGA60fps(与通常的实时取景时相同(1倍)的帧率)驱动摄像元件6，进行图5所示的镜头驱动，每当在该驱动状态下取得1帧的图像数据时，就通过AF检测部8计算AF评价值，根据计算出的AF评价值，通过光圈/镜头驱动部14将对焦镜头4驱动到对焦位置。然后，照相机控制部17根据所取得的图像数据，通过图像处理部9生成显示用图像，将其显示在EVF 12上(步骤S28)。

在进行了步骤S25、步骤S27或步骤S28的处理之后，判定是否达到对焦(步骤S29)，在未对焦的情况下，回到步骤S24，重复进行上述处理。

并且，在步骤S29中判定为已对焦的情况下，使用进行通常的实时取景时的驱动方法即SVGA60fps驱动摄像元件6来取得摄影准备图像，将所取得的摄影准备图像显示在EVF 12上(步骤S30)。

之后，等待全按下照相机操作部16的释放按钮(步骤S31)。这里，在判定为未全按下的情况下，回到步骤S23，重复进行上述处理。

另一方面，在步骤S31中判定为已全按下的情况下，进行快门5的光学快门动作、或者摄像元件6的电子快门动作、再或者光学快门动作和电子快门动作的并用动作，图像处理部9取入通过摄像元件6曝光获得的图像数据，进行预定的图像处理，为了记录而进行处理，记录到存储卡13上，同时根据需要还进行显示用的处理，并显示在EVF 12上(步骤S32)。

接下来，判定摄影是否结束(步骤S33)，在还进行下一摄影的情况下，回到步骤S23，进行上述处理，在摄影结束的情况下，结束上述一系列处理。

另外，在图14的步骤S4、图15的步骤S24以及步骤S26中，根据所取得的镜头信息等计算景深D，根据计算出的景深D比预定的阈值深还是浅，来进行变更帧率和图像分辨率的分支，然而并不一定需要计算景深D。例如，可以根据摄影光学系统1的焦距、光圈3的光圈值、被摄体距离中的至少一方的信息，估计景深是深还是浅，进行分支。

并且，如上所述，在预先准备了与焦距、被摄体距离、光圈值中的一方以上的参数对应的表的情况下，不用计算景深D即可进行所需要的分支。

根据这样的实施方式1，当景深浅时，提高取得的用于AF的图像数据的帧率，因而能缩短AF时间。而且，可以根据景深是浅还是深，也就是说，提高帧率对缩短AF时间是否有效，来变更或不变更帧率，因而可抑制以不需要高的帧率驱动摄像元件的徒劳(例如消耗电力的徒劳)。

而且，由于取得的用于AF的图像数据也兼用于显示用，因而可有效利用图像数据。此时，由于使取得图像数据时的帧率为取得通常的摄影准备图像(实时取景用图像)时的帧率的整数倍，因而无需对取得的图像数据进行帧插值等的处理，能减轻处理负荷并容易显示。

然后，由于考虑到从摄像元件可输出的像素数(数据量)的上限而在提高帧率的情况下降低图像的分辨率，因而对于使用LVDS等来进行图像输出的摄像元件也能有效应用。此时，由于降低图像分辨率是在景深浅时(也就是说，当模糊部分以高的概率存在于图像中时)，因而即使显示降低了分辨率的图像，也不会怎么感到不协调。

另外，在上述各实施方式中，主要说明了摄像装置，然而本发明不限于摄像装置，例如可以是在摄像装置中根据景深按上述那样变更摄像元件的帧率来摄像的方法，也就是摄像装置的摄像方法，也可以是摄像装置的摄像处理程序、记录摄像装置的摄像处理程序的记录介质等。

Claims

1.一种摄像装置，该摄像装置根据成像在摄像元件上的光学像的清晰度来驱动对焦镜头，其特征在于，该摄像装置具有：

摄影光学系统，其用于使被摄体的光学像成像，并具有对焦镜头；

摄像元件，其将由所述摄影光学系统所成像的光学像转换成图像信号并输出；

摄像元件驱动部，其当景深浅时，控制成与景深深时相比提高所述摄像元件的帧率；

AF检测部，其根据从所述摄像元件输出的图像信号，检测成像在该摄像元件上的光学像的清晰度；以及

镜头驱动部，其根据所述清晰度来驱动所述对焦镜头。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像元件驱动部控制成，当提高了所述摄像元件的帧率时减少1帧的像素数，使得从所述摄像元件输出的每单位时间的像素数为预定数以下。

3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还具有：

摄影光学系统信息检测部，其检测与所述摄影光学系统相关的摄影光学系统信息；以及

景深判定部，其根据所述摄影光学系统信息来判定景深比预定值浅还是深，

所述摄像元件驱动部根据所述景深判定部的判定结果，控制所述摄像元件的帧率。

4.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，所述摄影光学系统能更换成焦距可变、或不同焦距的摄影光学系统，

所述摄影光学系统信息检测部检测包含所述摄影光学系统的焦距在内的信息作为所述摄影光学系统信息，

在该摄影光学系统的焦距是预定值以上的情况下，所述景深判定部判定为景深比预定值浅。

5.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，所述摄影光学系统信息检测部检测包含所述对焦镜头的镜头位置在内的信息作为所述摄影光学系统信息，

所述景深判定部根据该对焦镜头的镜头位置估计被摄体距离，在该被摄体距离是预定值以下的情况下，所述景深判定部判定为景深比预定值浅。

6.根据权利要求3所述的摄像装置，其特征在于，所述摄影光学系统还具有光圈，

所述摄影光学系统信息检测部检测包含所述光圈的光圈值在内的信息作为所述摄影光学系统信息，

在该光圈的光圈值是预定值以下的情况下，所述景深判定部判定为景深比预定值浅。

7.一种摄像方法，该摄像方法根据成像在摄像元件上的光学像的清晰度来驱动对焦镜头，其特征在于，该摄像方法包含以下步骤：

通过摄像元件将由具有对焦镜头的摄影光学系统所成像的光学像转换成图像信号并输出的步骤；

当景深浅时，控制成与景深深时相比提高所述摄像元件的帧率的步骤；

根据从所述摄像元件输出的图像信号，检测成像在该摄像元件上的光学像的清晰度的步骤；以及

根据所述清晰度来驱动所述对焦镜头的步骤。