JP2008015097A - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】シャッターチャンスを確実に捉えることが可能な、新規かつ改良された撮像装置及び撮像方法を提供すること。
【解決手段】シャッタボタン１３２の押下操作時から撮像光学系に含まれるフォーカスレンズ１０８を焦点調整方向に駆動させる駆動手段と、シャッタボタン１３２の１回の前記押下操作に応じて、撮像光学系を介して結像面上に結像された被写体の画像を連続的に全画素数分の画像データとして順次出力する撮像手段と、撮像手段から順次出力される画像データに基づいて、フォーカスレンズ１０８の合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、合焦位置検出手段による検出結果に基づいて、駆動手段を制御してフォーカスレンズ１０８を合焦位置に保持させる合焦制御手段と、シャッタボタン１３２の押下操作時からフォーカスレンズ１０８が合焦位置で保持されるまでの間、撮像手段から出力される各画像データを順次記録する記録手段１３４と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像装置及び撮像方法に関する。
通常、デジタルカメラ等の撮像装置では、シャッターボタンを半押し状態にすることでＡＦ動作が行われ、その後、シャッターボタンを全押し状態とすると撮影が行われる。このため、ＡＦ動作の最中は撮影を行うことができないため、ＡＦ動作の時間の間は速写性が犠牲になるという問題がある。
このため、例えば特開２００３−２７４２６７号公報には、自動焦点撮影モードと固定焦点撮影モードとに設定が可能であり、速写モードの撮影が可能な撮像装置が開示されている。
特開２００３−２７４２６７号公報
しかしながら、上記公報に開示された技術においても、自動焦点撮影モードでは、合焦動作が行われるまでの間は撮影を開始することができないため、速写性を良好にすることができない。また、固定焦点撮影モードでは、シャッターチャンスを確保することはできるが、固定焦点で撮影が行われるため、鮮明な画像を得ることができないという問題がある。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、シャッターチャンスを確実に捉えることが可能であり、速写性に優れた、新規かつ改良された撮像装置及び撮像方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、シャッタボタンの押下操作時から撮像光学系に含まれるフォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させる駆動手段と、前記シャッタボタンの１回の前記押下操作に応じて、前記撮像光学系を介して結像面上に結像された被写体の画像を連続的に全画素数分の画像データとして順次出力する撮像手段と、前記撮像手段から順次出力される画像データに基づいて、前記フォーカスレンズの合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、前記合焦位置検出手段による検出結果に基づいて、前記駆動手段を制御して前記フォーカスレンズを前記合焦位置に保持させる合焦制御手段と、前記シャッタボタンの押下操作時から前記フォーカスレンズが前記合焦位置で保持されるまでの間、前記撮像手段から出力される各前記画像データを順次記録する記録手段と、を備える撮像装置が提供される。
上記構成によれば、シャッタボタンの１回の押下操作に応じて、撮像光学系を介して結像面上に結像された被写体の画像が連続的に全画素数分の画像データとして順次出力される。そして、シャッタボタンの押下操作時からフォーカスレンズが合焦位置で保持されるまでの間、撮像手段から出力される各画像データが順次記録される。フォーカスレンズを合焦位置に駆動しながら、全画素分の画像データが出力されて記録されるため、シャッタボタンの押下操作をした後、より早いタイミングで合焦した画像を撮像することが可能となる。
また、前記撮像手段は、前記合焦制御手段によって前記フォーカスレンズが前記合焦位置に保持された後に、再度撮影して取り込んだ前記被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力するものであってもよい。
かかる構成によれば、フォーカスレンズが合焦位置に保持された後に、再度撮影して取り込んだ被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力するため、フォーカスレンズの位置を固定した状態で合焦した全画素数分の画像を撮像することができる。
また、前記撮像手段の出力モードを、被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力する第１のモードと、当該被写体の画像を前記全画素数分から所定数減少させた画素数分の画像データとして出力する第２のモードとで選択的に切り換える切換手段と、前記シャッタボタンの前記１回の押下操作として設定された２段階の押下状態を検知する検知手段と、前記シャッタボタンが１段目の押下状態に達した時点から続く２段目の押下状態に達する時点までの時間が所定時間内であるか否かを判断する判断手段と、を備え、前記シャッタボタンが１段目の押下状態に達した時点から続く２段目の押下状態に達する時点までの時間が前記所定時間内である場合は、前記シャッタボタンが２段目の押下状態に達した時点から、前記切換手段は、前記第２のモードから前記第１のモードに切り換えると同時に、前記駆動手段及び前記撮像手段は、それぞれ処理動作を開始し、前記撮像手段は、前記フォーカスレンズが前記合焦位置で保持された後に、再度撮影して取り込んだ前記被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力するものであってもよい。
かかる構成によれば、シャッタボタンが１段目の押下状態に達した時点から続く２段目の押下状態に達する時点までの時間が所定時間内である場合は、シャッタボタンが２段目の押下状態に達した時点から、第２のモードから第１のモードに切り換えられる。そして、同時に、駆動手段及び撮像手段は、それぞれ処理動作を開始する。従って、撮影者が撮影を急いでおり、シャッタボタンが１段目の押下状態に達した時点から続く２段目の押下状態に達する時点までの時間が所定時間内である場合は、シャッタボタンが２段目の押下状態に達した時点から、フォーカスレンズを合焦位置に駆動しながら、全画素分の画像データを出力して記録することができる。
また、前記撮像手段の出力モードを、被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力する第１のモードと、当該被写体の画像を前記全画素数分から所定数減少させた画素数分の画像データとして出力する第２のモードとで選択的に切り換える切換手段と、前記シャッタボタンの前記１回の押下操作として設定された２段階の押下状態を検知する検知手段と、前記シャッタボタンが１段目の押下状態に達した時点から続く２段目の押下状態に達する時点までの時間が所定時間内であるか否かを判断する判断手段と、を備え、前記シャッタボタンが１段目の押下状態に達した時点から続く２段目の押下状態に達する時点までの時間が前記所定時間内にない場合は、前記第２のモードを維持したまま、前記駆動手段及び前記撮像手段は、前記シャッタボタンが２段目の押下状態に達しているかどうかに関わらず前記フォーカスレンズが合焦位置に保持されるまで、それぞれ処理動作を継続し、前記フォーカスレンズが合焦位置に保持され、かつ前記シャッタボタンが２段目の押下状態に達した時点から、前記切換手段は、前記第２のモードから前記第１のモードに切り換えると同時に、前記撮像手段は、前記被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力するものであってもよい。
かかる構成によれば、シャッタボタンが１段目の押下状態に達した時点から続く２段目の押下状態に達する時点までの時間が所定時間内にない場合は、第２のモードが維持される。駆動手段及び撮像手段は、シャッタボタンが２段目の押下状態に達しているかどうかに関わらずフォーカスレンズが合焦位置に保持されるまで、それぞれ処理動作を継続する。そして、フォーカスレンズが合焦位置に保持され、かつシャッタボタンが２段目の押下状態に達した時点から、切換手段は、前記第２のモードから前記第１のモードに切り換えると同時に、撮像手段は、被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力する。従って、撮影者が特別に撮影を急いでおらず、シャッタボタンが１段目の押下状態に達した時点から続く２段目の押下状態に達する時点までの時間が所定時間内にない場合は、第２のモードで高速に画像データを出力して合焦位置を検出し、フォーカスレンズが合焦位置に保持され、かつ前記シャッタボタンが２段目の押下状態に達した時点から、全画素数分の画像データを出力して記録することができる。
また、前記フォーカスレンズが合焦位置に保持された状態で前記シャッタボタンが２段目の押下状態にある場合は、前記切換手段は、前記第１のモードを維持したまま、前記撮像手段は、前記被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力するものであってもよい。
かかる構成によれば、フォーカスレンズが合焦位置に保持された状態でシャッタボタンが２段目の押下状態にある場合は、前記第１のモードが維持され、全画素数分の画像データが出力されるため、フォーカスレンズが合焦位置に保持された後、継続して全画素数分の画像データを出力することができる。
また、前記合焦位置検出手段は、前記撮像手段から順次出力される画像データに基づいて、前記被写体の画像のコントラスト成分に応じた評価値を取得し、前記合焦制御手段は、各前記画像データごとに得られた前記評価値のうち、所定の基準値以上の評価値に該当する前記画像データのみ、又は上位所定数の評価値に該当する前記画像データのみを前記記録手段に記録させるものであってもよい。
かかる構成によれば、順次出力される画像データに基づいて、被写体の画像のコントラスト成分に応じた評価値を取得し、各画像データごとに得られた評価値のうち、所定の基準値以上の評価値に該当する画像データのみ、又は上位所定数の評価値に該当する画像データのみが記録される。従って、評価値の高い画像データのみを記録することができ、不要な画像データが記録されることを回避することが可能となる。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、シャッタボタンの押下操作時から撮像光学系に含まれるフォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させながら、１回の当該押圧操作に応じて、撮像光学系を介して結像面上に結像された被写体の画像を連続的に全画素数分の画像データとして順次出力する第１のステップと、順次出力される前記画像データに基づいて、前記フォーカスレンズの合焦位置を検出する第２のステップと、
前記検出結果に基づいて、前記フォーカスレンズを駆動して前記合焦位置に保持させる第３のステップと、前記シャッタボタンの押下操作時から前記フォーカスレンズが前記合焦位置で保持されるまでの間、前記撮像手段から出力される各前記画像データを記録手段に順次記録する第４のステップと、を備える撮像方法が提供される。
上記構成によれば、シャッタボタンの１回の押下操作に応じて、撮像光学系を介して結像面上に結像された被写体の画像が連続的に全画素数分の画像データとして順次出力される。そして、シャッタボタンの押下操作時からフォーカスレンズが合焦位置で保持されるまでの間、撮像手段から出力される各画像データが順次記録される。フォーカスレンズを合焦位置に駆動しながら、全画素分の画像データが出力されて記録されるため、シャッタボタンの押下操作をした後、より早いタイミングで合焦した画像を撮像することが可能となる。
また、前記第１のステップでは、前記第３のステップにおいて前記フォーカスレンズが前記合焦位置に保持された後に、再度撮影して取り込んだ前記被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力するものであってもよい。
かかる構成によれば、フォーカスレンズが合焦位置に保持された後に、再度撮影して取り込んだ被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力するため、フォーカスレンズの位置を固定した状態で合焦した全画素数分の画像を撮像することができる。
また、前記第２のステップでは、前記第１のステップにおいて順次出力される画像データに基づいて、前記被写体の画像のコントラスト成分に応じた評価値を取得し、前記第４のステップでは、各前記画像データごとに得られた前記評価値のうち、所定の基準値以上の評価値に該当する前記画像データのみ、又は上位所定数の評価値に該当する前記画像データのみを前記記録手段に記録させるものであってもよい。
かかる構成によれば、順次出力される画像データに基づいて、被写体の画像のコントラスト成分に応じた評価値を取得し、各画像データごとに得られた評価値のうち、所定の基準値以上の評価値に該当する画像データのみ、又は上位所定数の評価値に該当する画像データのみが記録される。従って、評価値の高い画像データのみを記録することができ、不要な画像データが記録されることを回避することが可能となる。
本発明によれば、シャッターチャンスを確実に捉えることが可能であり、速写性に優れた、新規かつ改良された撮像装置及び撮像方法を提供することが可能となる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図１は本発明の一実施形態にかかる撮像装置１００の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態に係る撮像装置１００は、ズームレンズ（群）１０２と、シャッター１０４と、絞り１０６と、フォーカスレンズ（群）１０８と、撮像素子としてのＣＣＤ(Charge Coupled Devices)素子１１０と、アンプ一体型のＣＤＳ(Correlated Double Sampling)回路１１２と、Ａ／Ｄ変換器１１４と、画像入力コントローラ１１６と、画像信号処理部１１８と、画像合成部１２０と、圧縮処理部１２２と、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)ドライバ１２４と、ＬＣＤ１２６と、タイミングジェネレータ１２８と、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１５０と、操作部１３０と、シャッターボタン１３２と、メモリ１３４と、ＶＲＡＭ(Video Random Access Memory)１３６と、メディアコントローラ１３８と、記録メディア１４０と、ドライバ１４２，１４４，１４６，１４８とを有して構成されている。
ズームレンズ１０２、シャッター１０４、絞り１０６、およびフォーカスレンズ１０８、は、各ドライバ１４２，１４４，１４６，１４８によって制御されるアクチュエータを介して駆動される。ズームレンズ１０２は、光軸方向に前後して移動され、焦点距離を連続的に変化させるレンズである。シャッター１０４は、画像を撮像する際にＣＣＤ素子１１０への露光時間を制御する。絞り１０６は、画像を撮像する際に、ＣＣＤ素子１１０へ入射する光量の調節を行う。フォーカスレンズ１０８は、光軸方向に前後して移動され、ＣＣＤ素子１１０へ結像された被写体の画像のピントを調節するものである。
ＣＣＤ素子１１０は、ズームレンズ１０２、シャッター１０４、絞り１０６およびフォーカスレンズ１０８を通って入射した光を電気信号に変換するための素子である。本発明にかかる撮像手段は、ＣＣＤ素子１１０とシャッター１０４を含んで構成される。
なお、本実施形態では、撮像素子としてＣＣＤ素子１１０を用いているが、本発明は係る例に限定されず、ＣＣＤ素子１１０の代わりにＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)素子を用いてもよく、またその他のイメージセンサを用いてもよい。ＣＭＯＳ素子は、ＣＣＤ素子よりも高速に被写体の映像光を電気信号に変換できるので、被写体を撮像してから画像の合成処理を行うまでの時間を短縮することができる。
ＣＤＳ回路１１２は、ＣＣＤ素子１１０から出力された電気信号の雑音を除去する、サンプリング回路の一種であるＣＤＳ回路と、雑音を除去した後に電気信号を増幅するアンプとが一体となった回路である。本実施形態ではＣＤＳ回路とアンプとが一体となった回路を用いているが、ＣＤＳ回路とアンプとを別々の回路で構成してもよい。
Ａ／Ｄ変換器１１４は、ＣＣＤ素子１１０で生成された電気信号をデジタル信号に変換して、画像の生データ（画像データ）を生成するものである。画像入力コントローラ１１６は、Ａ／Ｄ変換器１１４で生成された画像の生データ（画像データ）のメモリ１３４への入力を制御するものである。
画像信号処理部１１８は、ＣＣＤ素子１１０から出力された画像のデータから、コントラスト情報としてのＡＦ評価値を算出する。また、画像信号処理部１１８は、ＣＣＤ素子１１０から出力された画像のデータに対して、光量のゲイン補正、画像のエッジ処理、ホワイトバランスの調整などの処理を行う。
画像合成部１２０は、撮像した複数の画像の合成を行うものである。画像合成部の形態として、画像の合成を行う回路であってもよく、画像の合成を行うためのコンピュータプログラムであってもよい。
圧縮処理部１２２は、画像合成部１２０で合成した画像を、適切な形式の画像データに圧縮する圧縮処理を行う。画像の圧縮形式は可逆形式であっても非可逆形式であってもよい。適切な形式の例として、ＪＰＥＧ(Joint Photographic Experts Group)形式やＪＰＥＧ２０００形式に変換してもよい。
ＬＣＤ１２６は、撮像操作を行う前のライブビュー表示や、撮像装置１００の各種設定画面や、撮像した画像の表示等を行う。画像データや撮像装置１００の各種情報のＬＣＤ１２６への表示は、ＬＣＤドライバ１２４を介して行われる。
タイミングジェネレータ１２８は、ＣＣＤ素子１１０にタイミング信号を入力する。つまり、タイミングジェネレータ１２８からのタイミング信号によりＣＣＤ素子１１０の駆動が制御される。タイミングジェネレータ１２８は、ＣＣＤ素子１１０からのデータの読み出しモードとして、ＣＣＤ１１０が備える画素のうち、所定の行（または列）毎に飛び越し走査を行い、画像データを部分的に読み出す駆動モード１と、ＣＣＤ１１０が備える全画素から画像データを読み出す駆動モード２と、とを切り換えて制御する。タイミングジェネレータ１２８は、ＣＣＤ素子１１０が駆動する時間内に被写体からの映像光を入射させることで、ＣＣＤ素子１１０に電子シャッターの機能を持たせることも可能である。
図２は、ＣＣＤ素子１１０が備える各画素１１１から画像データが読み出される様子を示す模式図である。ここで、図２（Ａ）は、駆動モード１による画像データの読み出しを示しており、図２（Ｂ）は、駆動モード２による画像データの読み出しを示している。図２（Ａ）に示すように、駆動モード１では、マトリクス状に配置された画素１１１の全てから画像データが読み出される。一方、図２（Ｂ）に示すように、駆動モード２では、ＣＣＤ１１０が備える画素１１１のうち、所定の行ごとに飛び越し走査が行われ、画像データが部分的に読み出される。すなわち、図２（Ｂ）中においてハッチングを付した画素１１１からの画像データの読み出しは行われない。従って、駆動モード２では、全画素数から所定数減少させた画素数分の画像データが読み出される。
ＣＰＵ１５０は、ＣＣＤ素子１１０やＣＤＳ回路１１２などに対して信号系の指令を行ったり、操作部１３０の操作に応じた操作系の指令を行ったりする。本実施形態においては、ＣＰＵを１つだけ含んでいるが、信号系の命令と操作系の命令とを別々のＣＰＵで行うようにしてもよい。
操作部１３０は、撮像装置１００の操作を行ったり、撮影時の各種の設定を行ったりするための部材が配置されている。操作部１３０に配置される部材には、電源ボタン、撮影モードや撮影ドライブモードの選択および効果パラメータの設定を行う十字キーおよび選択ボタン等が配置される。シャッターボタン１３２は、撮影操作を行うためのボタンである。シャッターボタン１３２が半押し状態（以下、シャッターボタン１３２の半押し操作のことを「Ｓ１操作」とも称する）にされると、フォーカスレンズ１０８を合焦位置に駆動するＡＦ動作が行われ、シャッターボタン１３２が全押し状態（以下、シャッターボタン１３２の全押し操作のことを「Ｓ２操作」とも称する）にされると、ＣＣＤ素子１１０への露光が行われ、被写体の撮像が行われる。
メモリ１３４は、撮像した画像や画像合成部１２０で合成した画像を一時的に記憶するものである。メモリ１３４は、複数の画像を記憶できるだけの記憶容量を有している。メモリ１３４への画像の読み書きは画像入力コントローラ１１６によって制御される。
ＶＲＡＭ１３６は、ＬＣＤ１２６に表示する内容を保持するものであり、ＬＣＤ１２６の解像度や最大発色数はＶＲＡＭ１３６の容量に依存する。
記録メディア１４０は、撮像した画像や画像合成部１２０で合成した画像を記録するものである。記録メディア１４０への入出力は、メディアコントローラ１３８によって制御される。記録メディア１４０としては、フラッシュメモリにデータを記録するカード型の記憶装置であるメモリカードを用いることができる。
ＣＰＵ１５０は、適正ＡＥ算出部１５２と、露光条件決定部１５４と、合焦位置検出部１５６と、比較領域設定部１５８と、画像相対ずれ検出部１６０と、を含んで構成される。
適正ＡＥレベル算出部１５２は、撮像装置１００で自動露光を行い、ＥＶ(Exposure Value)値を取得する。取得したＥＶ値に基づいて、適正な絞り値およびシャッター速度の組み合わせが決まる。ＥＶ値は、絞り値がＦ１、シャッター速度が１秒の時に適切な露出が得られる光量をＥＶ＝０とし、絞り値やシャッター速度を変化させることでＥＶ値が変化する。ＥＶ値は、Ｆを絞り値、Ｔをシャッター速度として、ＥＶ＝ｌｏｇ２（Ｆ２／Ｔ）で求めることができる。従って、同じ絞り値ではシャッター速度が高速になればなる程、ＥＶ値が上昇し、同じシャッター速度では絞り値を大きくすればする程、ＥＶ値が上昇する。適正ＡＥレベル算出部１５２では、撮像した画像のＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ；自動露光）評価値の算出を行う。なお、ＡＥ評価値は画像信号処理部１１８で算出してもよい。
露光制御部１５４は、適正ＡＥレベル算出部１５２で算出したＡＥ評価値に基づいて、被写体を撮像する際の絞り値、シャッター速度を決定する。ドライバ１４４，１４６は、決定された絞り値、シャッター速度に基づいて制御される。
合焦位置検出部１５６は、ＣＣＤ素子１１０に被写体からの映像光が入射され、画像信号処理部１１８で生成された画像データのＡＦ評価値から、被写体の合焦位置を検出するものである。本発明にかかる合焦手段は、合焦位置検出部１５６、ドライバ１４８、およびフォーカスレンズ１０８を駆動するアクチュエータを含んで構成される。
空間周波数抽出部１５８は、撮像された画像の空間周波数（コントラスト値）を抽出する。そして、画像判定部１６０は、空間周波数抽出部１５８で抽出された値に基づいて、撮像された画像の画質を判定し、画像データに画質の情報を付与する。また、空間周波数抽出部１５８で抽出されたコントラスト情報をＡＦ評価値とすることもできる。
図３は、本実施形態における撮像時のタイミングチャートを示しており、より詳細には、速写モードで撮像が行われる場合のタイミングチャートを示している。ここで、図３（Ａ）は、撮像装置１００への操作と、ＣＣＤ素子１１０の読み出しモードを示している。また、図３（Ｂ）は、フォーカスレンズ１０８の位置を被写体距離に対応させて示している。また、図３（Ｃ）は、撮像された画像のコントラストを示している。
また、図３（Ｄ）は、撮像された画像のピントの状態を模式的に示している。図３（Ｄ）において、○印は、撮像された画像のピントが鮮明である状態を示している。また、×印は、撮像された画像のピントが不鮮明である状態を示している。
図３（Ａ）に示すように、時刻ｔ０の時点で撮像装置１００の電源がオン（ＯＮ）にされる。電源がオンにされると、ＬＣＤ１２６にライブビューが表示される。ライブビューを表示する際には、ＣＣＤ素子１１０が駆動モード１によって駆動される。これにより、一定間隔（１／３０秒単位）で読み出される１フレームの画像の読み出しを高速で行うことができ、リアルタイムによるライブビューの表示が可能となる。
図３（Ａ）に示すように、時刻ｔ１の時点でＳ１操作とＳ２操作がほぼ同時に行われると、本実施形態による速写モードによる撮像が行われる。
また、Ｓ１操作とＳ２操作が所定の間隔を開けて行われた場合は、通常モードによるＡＦ動作が行われる。通常モードによる撮像では、Ｓ１操作の後、フォーカスレンズ１０８を一定駆動量で駆動しながら、駆動モード１でＣＣＤ素子１１０から画像データの読み出しを行い、読み出された画像のＡＦ評価値（コントラスト値）を順次算出する。これらのＡＦ評価値のそれぞれに対して、フォーカスレンズ１０８の位置が対応づけられている。ＡＦ評価値が最も高くなる状態が合焦している状態であり、フォーカスレンズ１０８が最終的に駆動される位置である。フォーカスレンズ１０８が合焦位置に駆動された後、Ｓ２操作によって撮像が行われる。
一方、速写モードによる撮像では、ＡＦ動作と撮像が並行して行われる。以下、速写モードの撮像について詳細に説明する。
時刻ｔ１の時点でＳ１操作とＳ２操作がほぼ同時に行われると、ＡＦ動作が開始され、フォーカスレンズ１０８が駆動される。図３（Ｂ）に示すように、時刻ｔ１の時点でフォーカスレンズ１０８が被写体距離ｄ０に対応する位置にあるものとすると、時刻ｔ１以降、フォーカスレンズ１０８が至近の位置まで駆動され（時刻ｔ２）、その後、フォーカスレンズ１０８は無限遠の位置まで駆動される（時刻ｔ４）。
フォーカスレンズ１０８が至近から無限遠まで駆動されると、ＡＦ評価値が最も高くなるフォーカスレンズ１０８の位置が検知される。従って、時刻ｔ４の後は、最もコントラスト値が高くなる位置にフォーカスレンズ１０８を駆動する（時刻ｔ５）。この位置が合焦位置となる。
そして、時刻ｔ１以降、ＡＦ動作と並行して撮像が行われる。撮像の際には、撮像された画像のデータとして、ＣＣＤ素子１１０が備える全画素から画像データが読み出される。すなわち、時刻ｔ１で速写モードによる撮像が開始されると、ＣＣＤ素子１１０の読み出しモードが駆動モード２に設定される。これにより、高画質の画像を撮像することが可能になるとともに、撮像された画像のデータに基づいてＡＦ動作が行われる。
特に、撮像素子として例えばＣＭＯＳ素子を用いた場合は、露光後の後処理を高速で行うことができる。従って、駆動モード２で撮像素子の制御を行った場合であっても、遅滞なくＡＦ動作を行うことができる。
撮像の際には、所定の時間間隔Ｔで複数回の露光が連続的に行われる。ここでは、例えば１回の露光のシャッター速度を１／３０秒として、１０回の露光が連続的に行われる。そして、１回の露光が行われる毎に、ＣＣＤ素子１１０からのデータ読み出し処理、保存処理が行われる。
被写体は至近から無限遠の間に位置するため、至近から無限遠までフォーカスレンズ１０８を駆動する過程で、フォーカスレンズ１０８は少なくとも１回は合焦位置を通過する。従って、至近から無限遠までフォーカスレンズ１０８を駆動する間、露光を連続的に行うことで、被写体に合焦した画像を必ず撮像することができる。
図３（Ｃ）に示すように、至近から無限遠までフォーカスレンズ１０８を駆動する過程で、フォーカスレンズが被写体距離ｄに対応する位置に駆動された時刻ｔ３の時点、およびフォーカスレンズ１０８が最終的に合焦位置に駆動された時刻ｔ５の時点で画像データのコントラスト値が最も高くなる。従って、時刻ｔ３の時点で撮像された画像（６回目の露光による画像）と、時刻ｔ５の時点で撮像された画像（１０回目の露光による画像）は合焦した画像であり、図３（Ｄ）に示すように、ピントが鮮明な画像となる。
このようにして撮像された複数の画像は、画質判定手段１６０によって与えられた画質の情報とともに記録メディア１４０に保存される。ユーザは、保存された画像の中から、画質の情報に基づいて、最も画質の良い（ピントが鮮明な）画像を選ぶことができる。また、撮像した複数の画像をＬＣＤ１２６などに表示し、ユーザが目視で最も画質の良い画像を選択しても良い。また、撮像装置１００が、画質の情報に基づいて最も画質の良い画像を選択するようにしても良い。
これにより、ＡＦ動作の最中に合焦した画像を撮像することが可能となり、ＡＦ動作が完了した後に撮像を開始する通常モードの撮像に比べて、レリーズタイムラグを最小限に抑えることが可能となる。従って、速写モードの撮像によれば、ＡＦの合焦過程においても連続して静止画撮像を行うことによって、従来は撮影が不可能だったタイミングの画像を撮像することができる。これにより、特に動きのある被写体を撮影する場合などにおいて、シャッターチャンスを逃してしまうことを確実に回避できる。
時刻ｔ５でＡＦ動作が完了し、ＡＦロックが行われた後は、フォーカスレンズ１０８の位置を固定した状態で１回の露光が行われ（１１回目の露光）、撮像が終了される。すなわち、速写モードでは、ＡＦ動作とともに撮像が開始され、ＡＦ動作が終了すると、撮像も終了する。その後は、駆動モード１によってＣＣＤ素子１１０が駆動され、ライブビューによるＬＣＤ１２６への表示が行われる。また、操作部１３０の操作によって時刻ｔ５以降も引き続き撮像を行うように所定の設定が成されている場合は、時刻ｔ５以降、ＡＦロックが行われた状態で引き続き撮像を可能としてもよい。
なお、図３では、時刻ｔ５でフォーカスレンズを最終的に合焦位置に駆動しているが、速写モードのみの撮像を行う場合は、フォーカスレンズ１０８を無限遠の位置に駆動した時刻ｔ４の時点で撮像を終了しても構わない。上述したようにフォーカスレンズ１０８は至近から無限遠まで駆動される過程で、少なくとも１回は合焦位置を通過しているため、合焦した画像を撮像できるためである。
ところで、合焦位置で露光を確実に行うためには、フォーカスレンズ１０８が至近から無限遠まで駆動される間に所定回数以上の撮像を行う必要があり、露光回数が少ないと合焦位置を外れたタイミングで露光が行われる可能性がある。必要な露光回数は焦点距離によって異なるが、広角レンズに比べると望遠レンズの方が至近から無限遠までのフォーカスレンズ１０８の駆動量が大きいため、結像光学系の焦点距離が長い場合ほど必要な露光回数は多くなる。そして、必要な露光回数が多くなると、速写モードによる撮像時間（ｔ１からｔ５までの時間）が長時間となってしまう。同様に、１回の露光のシャッター速度が長くなると、やはり速写モードによる撮像時間が長時間となってしまう。このため、速写モードで必要な露光回数が所定値よりも少ない場合、または１回の露光のシャッター速度が所定値（例えば１／１０秒）より短い場合にのみ、速写モードによる撮像を許可することとしてもよい。また、シャッター速度が所定値よりも長い場合は、ゲインを調整することでシャッター速度を短くし、速写モードによる撮像を許可するようにしてもよい。
なお、本実施形態では、Ｓ１操作とＳ２操作の時間間隔に基づいて速写モードであるか否かを判定しているが、例えば操作部１３０の操作によってユーザが速写モードの設定を行うようにしてもよい。
次に、図４のフローチャートに基づいて、本実施形態の撮像装置１００における処理の手順について説明する。先ず、ステップＳ１では、撮像装置１００の電源がオン（ＯＮ）に設定される。電源がオンされると、次のステップＳ２でＣＣＤ素子１１０の制御が駆動モード１に設定される。これにより、飛び越し走査により一定間隔（１／３０秒単位）で露光及び画像の読み出しが行われる。取得された画像は、次のステップＳ３で、撮像装置１００の背面に配置されたＬＣＤ１２６にライブビューとしてリアルタイムに表示される。
次のステップＳ４では、画像データから被写体の輝度値が算出され、ＡＥ演算が行われる。次のステップＳ５では、撮影者によってＳ１操作が行われたか否かを判定する。Ｓ１操作が行われた場合はステップＳ６へ進む。一方、Ｓ１操作が行われていない場合は、ステップＳ２へ戻る。
ステップＳ６では、ＡＦ動作を開始し、フォーカスレンズ１０８の駆動を開始する。そして、フォーカスレンズ１０８の位置に対応した画像データを取得する。
次のステップＳ７では、撮影者によってＳ２操作が行われたか否かを判定する。Ｓ２操作が行われた場合は、ステップＳ８へ進む。一方、Ｓ２操作が行われていない場合は、ステップＳ５へ戻る。
ステップＳ８では、Ｓ２操作が行われた時刻ｔｓ２とＳ１操作が行われた時刻ｔｓ１との差が所定の微小時間ａ未満であるか否かを判定する。すなわち、ここでは、ｔｓ２−ｔｓ１＜ａであるか否かを判定する。ｔｓ２−ｔｓ１＜ａの場合は、Ｓ１操作の後、直ちにＳ２操作が行われているため、撮影者が速写モードによる撮像を望んでいると判断できる。従って、この場合はステップＳ９へ進み、以降の処理で速写モードによる撮像を行う。
先ず、ステップＳ９では、ＣＣＤ素子１１０の制御を駆動モード２に設定し、全画素の画像データの読み出しを行う。次のステップＳ１０では、絞り、シャッター速度などの撮影条件を設定する。次のステップＳ１１では、本露光を行う。次のステップＳ１２では、ステップＳ１１の露光で撮像された画像のデータの読み出しを行う。次のステップＳ１３では、読み出された画像のＡＦ評価値（空間周波数）を抽出する。次のステップＳ１４では、読み出された画像の画像処理を行い、次のステップＳ１５では画像を保存する。
次のステップＳ１６では、ＡＦ動作が終了したか否かを判定し、ＡＦ動作が終了した場合は、速写モードによる撮像を終了する(RETURN)。一方、ＡＦ動作が終了していない場合は、ステップＳ１１へ戻り、次の本露光を引き続き行う。これにより、ＡＦ動作が終了する時刻ｔ５までの間は連続的に露光が行われる。
一方、ステップＳ８でｔｓ２−ｔｓ１≧ａの場合は、撮影者が速写モードによる撮像を望んでいないと判断できるため、ステップＳ１７以降の処理へ進み、通常モードによる撮像を行う。すなわち、ステップＳ１７では、ステップＳ６で開始されたＡＦ動作によって取得された画像データのＡＦ評価値を算出する。この際、ステップＳ２で駆動モード１が設定されているため、駆動モード１で読み出された画像データからＡＦ評価値が算出される。次のステップＳ１８では、フォーカスレンズ１０８を合焦位置へ駆動する。
次のステップＳ１９では、ＣＣＤ素子１１０の制御を駆動モード２に設定し、全画素の画像データの読み出しを行う。次のステップＳ２０では、ＡＥを演算し、次のステップＳ２１では、絞り、シャッター速度などの撮影条件を設定する。次のステップＳ２２では、本露光を行う。次のステップＳ２３では、ステップＳ２２の露光で撮像された画像のデータの読み出しを行う。次のステップＳ２４では、読み出された画像の画像処理を行い、次のステップＳ２５では画像を保存する。ステップＳ２５の後は通常モードによる撮像の処理を終了する(RETURN)。
なお、図４の処理において、ステップＳ１１〜ステップＳ１６の処理では、フォーカスレンズ１０８を駆動しながら露光を行っているが、フォーカスレンズ１０８の微小駆動を間欠的に行い、フォーカスレンズ１０８の駆動と露光を交互に行うようにして、連続的な露光を行ってもよい。このような手法によれば、露光時にはフォーカスレンズ１０８が停止されるため、より鮮明な画像を得ることができる。
以上説明したように本実施形態によれば、Ｓ１操作とＳ２操作がほぼ同時に行われた場合は、ＡＦ動作と並行して撮像を行うため、速写性を犠牲にすることなく、直ちに画像を撮像することが可能となる。従って、特に動きのある被写体を撮像する場合などにおいて、シャッターチャンスを逃してしまうことを確実に回避することが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明の一実施形態にかかる撮像装置の構成を示す模式図である。 ＣＣＤ素子が備える各画素から画像データが読み出される様子を示す模式図である。 速写モードで撮像が行われる場合のタイミングチャートである。 本発明の一実施形態にかかる撮像装置における処理の手順を示すフローチャートである。
符号の説明
１０４ シャッター
１０８ フォーカスレンズ
１１０ ＣＣＤ素子
１１８ 画像信号処理部
１３２ シャッターボタン
１３４ メモリ
１５８ 空間周波数抽出手段

Claims (9)

  1. シャッタボタンの押下操作時から撮像光学系に含まれるフォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させる駆動手段と、
    前記シャッタボタンの１回の前記押下操作に応じて、前記撮像光学系を介して結像面上に結像された被写体の画像を連続的に全画素数分の画像データとして順次出力する撮像手段と、
    前記撮像手段から順次出力される画像データに基づいて、前記フォーカスレンズの合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、
    前記合焦位置検出手段による検出結果に基づいて、前記駆動手段を制御して前記フォーカスレンズを前記合焦位置に保持させる合焦制御手段と、
    前記シャッタボタンの押下操作時から前記フォーカスレンズが前記合焦位置で保持されるまでの間、前記撮像手段から出力される各前記画像データを順次記録する記録手段と、
    を備えることを特徴とする、撮像装置。
  2. 前記撮像手段は、前記合焦制御手段によって前記フォーカスレンズが前記合焦位置に保持された後に、再度撮影して取り込んだ前記被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
  3. 前記撮像手段の出力モードを、被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力する第１のモードと、当該被写体の画像を前記全画素数分から所定数減少させた画素数分の画像データとして出力する第２のモードとで選択的に切り換える切換手段と、
    前記シャッタボタンの前記１回の押下操作として設定された２段階の押下状態を検知する検知手段と、
    前記シャッタボタンが１段目の押下状態に達した時点から続く２段目の押下状態に達する時点までの時間が所定時間内であるか否かを判断する判断手段と
    を備え、
    前記シャッタボタンが１段目の押下状態に達した時点から続く２段目の押下状態に達する時点までの時間が前記所定時間内である場合は、前記シャッタボタンが２段目の押下状態に達した時点から、前記切換手段は、前記第２のモードから前記第１のモードに切り換えると同時に、前記駆動手段及び前記撮像手段は、それぞれ処理動作を開始し、
    前記撮像手段は、前記フォーカスレンズが前記合焦位置で保持された後に、再度撮影して取り込んだ前記被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
  4. 前記撮像手段の出力モードを、被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力する第１のモードと、当該被写体の画像を前記全画素数分から所定数減少させた画素数分の画像データとして出力する第２のモードとで選択的に切り換える切換手段と、
    前記シャッタボタンの前記１回の押下操作として設定された２段階の押下状態を検知する検知手段と、
    前記シャッタボタンが１段目の押下状態に達した時点から続く２段目の押下状態に達する時点までの時間が所定時間内であるか否かを判断する判断手段と
    を備え、
    前記シャッタボタンが１段目の押下状態に達した時点から続く２段目の押下状態に達する時点までの時間が前記所定時間内にない場合は、前記第２のモードを維持したまま、前記駆動手段及び前記撮像手段は、前記シャッタボタンが２段目の押下状態に達しているかどうかに関わらず前記フォーカスレンズが合焦位置に保持されるまで、それぞれ処理動作を継続し、
    前記フォーカスレンズが合焦位置に保持され、かつ前記シャッタボタンが２段目の押下状態に達した時点から、前記切換手段は、前記第２のモードから前記第１のモードに切り換えると同時に、前記撮像手段は、前記被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
  5. 前記フォーカスレンズが合焦位置に保持された状態で前記シャッタボタンが２段目の押下状態にある場合は、前記切換手段は、前記第１のモードを維持したまま、前記撮像手段は、前記被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力することを特徴とする、請求項４に記載の撮像装置。
  6. 前記合焦位置検出手段は、前記撮像手段から順次出力される画像データに基づいて、前記被写体の画像のコントラスト成分に応じた評価値を取得し、
    前記合焦制御手段は、各前記画像データごとに得られた前記評価値のうち、所定の基準値以上の評価値に該当する前記画像データのみ、又は上位所定数の評価値に該当する前記画像データのみを前記記録手段に記録させることを特徴とする、請求項１〜５に記載の撮像装置。
  7. シャッタボタンの押下操作時から撮像光学系に含まれるフォーカスレンズを焦点調整方向に駆動させながら、１回の当該押圧操作に応じて、撮像光学系を介して結像面上に結像された被写体の画像を連続的に全画素数分の画像データとして順次出力する第１のステップと、
    順次出力される前記画像データに基づいて、前記フォーカスレンズの合焦位置を検出する第２のステップと、
    前記検出結果に基づいて、前記フォーカスレンズを駆動して前記合焦位置に保持させる第３のステップと、
    前記シャッタボタンの押下操作時から前記フォーカスレンズが前記合焦位置で保持されるまでの間、前記撮像手段から出力される各前記画像データを記録手段に順次記録する第４のステップと
    を備えることを特徴とする、撮像方法。
  8. 前記第１のステップでは、前記第３のステップにおいて前記フォーカスレンズが前記合焦位置に保持された後に、再度撮影して取り込んだ前記被写体の画像を全画素数分の画像データとして出力することを特徴とする、請求項７に記載の撮像方法。
  9. 前記第２のステップでは、前記第１のステップにおいて順次出力される画像データに基づいて、前記被写体の画像のコントラスト成分に応じた評価値を取得し、
    前記第４のステップでは、各前記画像データごとに得られた前記評価値のうち、所定の基準値以上の評価値に該当する前記画像データのみ、又は上位所定数の評価値に該当する前記画像データのみを前記記録手段に記録させることを特徴とする、請求項７及び８に記載の撮像方法。
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