JP2010282079A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動的に行われる複数回の撮像に、撮影者が撮像したい被写体にピントが合った撮像が含まれる可能性を高める。
【解決手段】撮像装置は、変倍レンズ１０８とフォーカスレンズ１１１を含む撮像光学系を用いて撮像を行う。該撮像装置は、変倍レンズの位置に応じた、所定の被写体距離範囲内の被写体に対して撮像光学系を合焦させるためのフォーカスレンズの移動範囲に関する情報を記憶した記憶手段１０２と、複数回の撮像を行う連続撮像モードにおいて、撮像光学系の焦点状態および被写体距離の検出を行うことなく該移動範囲内にて設定された複数の目標位置にフォーカスレンズを順次移動させながら複数回の撮像を行う制御手段１０１とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に関し、特に様々な距離の被写体に対する撮像をフォーカスレンズを順次移動させながら複数回行う撮像装置に関する。

撮像範囲内に距離が異なる複数の被写体が存在する場合において、該複数の被写体のうち特定の被写体に対してピントが合った撮像を自動的に行う方法として、特許文献１にて開示されたものがある。この撮像方法では、フォーカスレンズを移動させて得られるコントラスト評価値の変化を単一の合焦曲線として表し、該合焦曲線における複数のピークに対応するフォーカスレンズの複数の位置を算出する。そして、これら複数の位置にフォーカスレンズを順次移動させながら複数回の撮像を行うことで、該複数回の撮像中に特定の被写体にピントが合った撮像が含まれるようにしようとするものである。

特開２００７−３２８３６０号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された撮像方法では、いわゆるＡＦ動作によって合焦曲線のピークに対応するフォーカスレンズ位置でしか撮像を行わない。このため、例えば撮像光学系の被写界深度を浅くして撮像を行う場合に、必ずしも撮影者が撮像したい被写体にピントが合った撮像が行われるとは限らない。言い換えれば、合焦曲線のピークが撮像したい被写体（例えば、コントラストが低い被写体）に対応して表れるとは限らない。
本発明は、自動的に行われる複数回の撮像に撮影者が撮像したい被写体にピントが合った撮像が含まれる可能性を高めることができる撮像装置及びその制御方法を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、変倍レンズとフォーカスレンズを含む撮像光学系を用いて撮像を行う。該撮像装置は、変倍レンズの位置に応じた、所定の被写体距離範囲内の被写体に対して撮像光学系を合焦させるためのフォーカスレンズの移動範囲に関する情報を記憶した記憶手段と、複数回の撮像を行う連続撮像モードにおいて、撮像光学系の焦点状態および被写体距離の検出を行うことなく該移動範囲内にて設定された複数の目標位置にフォーカスレンズを順次移動させながら複数回の撮像を行う制御手段とを有することを特徴とする。
また、本発明の他の一側面としての撮像装置の制御方法は、変倍レンズとフォーカスレンズを含む撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像装置であり、変倍レンズの位置に応じた、所定の被写体距離範囲内の被写体に対して撮像光学系を合焦させるためのフォーカスレンズの移動範囲に関する情報を記憶した記憶手段を有する撮像装置に適用される。該制御方法は、記憶手段から上記情報を読み出すステップと、複数回の撮像を行う連続撮像モードにおいて、撮像光学系の焦点状態および被写体距離の検出を行うことなく該移動範囲内にて設定された複数の目標位置にフォーカスレンズを順次移動させながら複数回の撮像を行うステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、複数回の撮像を行うときのフォーカスレンズの位置（目標位置）が、撮像光学系の焦点状態や被写体距離の検出とは関係なく設定されるので、該検出結果に左右されずに複数回の撮像を行うことができる。したがって、焦点状態や被写体距離の検出結果に基づいて目標位置を設定する場合に比べて、撮影者が撮像したい被写体にピントが合った撮像が含まれる可能性を高めることができる。

本発明の実施例１である撮像装置の構成を示すブロック図。 実施例１におけるズームレンズ位置と被写体距離とフォーカスレンズ位置との関係を示す図。 実施例１におけるズーム位置ごとのフォーカスレンズの移動範囲を示す図。 実施例１における撮像モード設定処理を示すフローチャート。 実施例１における連続撮像処理を示すフローチャート。 実施例１におけるズームレンズ位置とフォーカスレンズ位置とを記録したデータテーブルを示す図。 本発明の実施例２である撮像装置における連続撮像処理を示すフローチャート。 本発明の実施例３である撮像装置における連続撮像処理を示すフローチャート。 実施例３におけるズームレンズ位置と被写体距離との関係を示す図。 実施例３における撮像タイミングとフォーカスレンズ位置との関係を示す図。 実施例３における撮像タイミングとフォーカスレンズ位置との別の関係を示す図。 実施例３におけるズーム位置と被写体Ａ〜Ｃまでの距離との関係を示す図。 実施例３の撮像装置で撮像した画像の例を示す図。 本発明の実施例４である撮像装置における再生処理を示すフローチャート。 実施例４の撮像装置における別の再生処理を示すフローチャート。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である撮像装置としてのデジタルスチルカメラの構成を示している。なお、デジタルスチルカメラには、撮像レンズを一体的に有するレンズ一体型カメラや撮像レンズの交換が可能な一眼レフデジタルカメラが含まれる。
図１において、１０１はカメラ全体の動作を制御する制御手段としてのＣＰＵである。１０２はＲＯＭやＲＡＭを含む記憶手段としての記憶部である。１０３はレリーズボタンやズームレバー等、撮影者によって操作される操作手段としての操作部である。レリーズボタンの半押し操作に応じて、ＣＰＵ１０１は測光やＡＦ（オートフォーカス）等の撮像準備動作を行う。また、レリーズボタンの全押し操作に応じて、ＣＰＵ１０１は、記録用画像データの取得動作である撮像動作を行う。
１０４は撮像レンズ部であり、絞り１０５、ズームレンズ（変倍レンズ）１０８及びフォーカスレンズ１１１により構成される撮像光学系を含む。
また、撮像レンズ部１０４において、１０６はＣＰＵ１０１からの絞り制御信号に応じて絞り１０５を動作させるアクチュエータとその駆動回路を含む絞り駆動部であり、１０７は絞り１０５の状態（絞り値）を検出する絞り検出部である。
１０９はＣＰＵ１０１からのズーム制御信号に応じてズームレンズ１０８を光軸方向に移動させて変倍（焦点距離の変更）を行わせるズーム駆動部であり、アクチュエータおよびその駆動回路を含む。１１０はズームレンズ１０８の位置（以下、ズームレンズ位置という）を検出するズーム位置検出部である。
１１２はＣＰＵ１０１からのフォーカス制御信号に応じてフォーカスレンズ１１１を光軸方向に移動させて焦点調節を行わせるフォーカス駆動部であり、アクチュエータおよびその駆動回路を含む。１１３はフォーカスレンズ１１１の位置（以下、フォーカスレンズ位置という）を検出するフォーカス位置検出部である。フォーカス駆動部１１２はまた、ズームレンズ位置の変化に応じたＣＰＵ１０１からの補正制御信号に応じてフォーカスレンズ１１１を光軸方向に移動させ、変倍に伴う像面変位を補正する。
１１４はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子により構成される撮像素子である。１１５は撮像素子１１４からの出力信号を用いてデジタル画像（ライブビュー表示用の映像信号や記録用の静止画）を生成する画像処理部である。
１１６は画像処理部１１５により生成された画像や不図示の記録媒体に記録された画像を表示する表示部である。
１１８は画像処理部１１５やフォーカス駆動部１１２の動作タイミングを制御するためのタイミング信号を発生するタイミングジェネレータである。
このように構成されたカメラにおいて、被写体１１７からの光は撮像光学系を透過して撮像素子１１４上に被写体像を形成する。被写体像は、撮像素子１１４によって光電変換され、画像処理部１１５によりデジタル画像に変換される。デジタル画像は、ＣＰＵ１０１を介して半導体メモリや光ティスク等の記録媒体に記録されたり、アナログ画像に変換されて表示部１１６に表示されたりする。
ＣＰＵ１０１は、画像処理部１１５で生成された映像信号から高周波成分を抽出して、被写体像のコントラスト情報を検出する。該コントラスト情報は、撮像光学系の焦点状態に応じて変化するため、撮像光学系の焦点状態に相当する。ＣＰＵ１０１は、ＡＦにおいて、検出したコントラスト情報からＡＦ評価値を生成し、該ＡＦ評価値がピークとなる合焦位置にフォーカスレンズ１１１を移動させる。
なお、本実施例では、コントラスト情報（つまりはＡＦ評価値）を用いてＡＦを行う場合について説明するが、撮像光学系の焦点状態を示す一対の被写体像の位相差や、被写体距離を用いてＡＦを行ってもよい。
ＣＰＵ１０１には、ＡＦその他のカメラの動作を制御するためのコンピュータプログラムやデータ等を格納した内部メモリ（図示せず）が設けられている。

ＣＰＵ１０１には、絞り検出部１０７、ズーム位置検出部１１０およびフォーカス位置検出部１１３からの検出信号が入力される。
図２には、被写体距離ごとのズームレンズ位置とフォーカスレンズ位置との関係（つまりは、ズームレンズ位置に応じた、各距離の被写体に対して撮像光学系を合焦させるためのフォーカスレンズ位置）を示している。図１に示すように構成された撮像装置の撮像光学系は、フォーカスレンズ１１１がズームレンズ１０８よりも像面側に配置されたリアフォーカスタイプの光学系である。このため、撮像光学系を被写体に対して合焦させるためのフォーカスレンズ位置が被写体距離とズームレンズ位置に応じて変化する。
図３には、図２の関係から導かれるフォーカスレンズ１１１の合焦移動範囲を矢印で示している。合焦移動範囲は、ズームレンズ位置に応じた、所定の被写体距離範囲内（ここでは、至近端から無限遠端までの範囲内）の被写体に対して撮像光学系を合焦させるためのフォーカスレンズの移動範囲である。すなわち、合焦移動範囲は、ズームレンズ位置に応じて異なる。
図４のフローチャートには、本実施例のカメラにおける撮像モードの設定処理の流れを示している。以下の説明において、「Ｓ」はステップを意味する。また、本処理および後述する連続撮像処理は、ＣＰＵ１０１が内部メモリに格納されたコンピュータプログラムに従って実行する。
カメラに一般に搭載されているタイマー撮像機能や遠隔撮像機能を用いる場合、撮影者自身が被写体となる場合やカメラを手で持ってピント状態を確認することが困難な場合が多い。
そこで、Ｓ４０１において操作者により操作部１０３に設けられたレリーズボタンが操作されると、ＣＰＵ１０１は、Ｓ４０２において現在の撮像モードがタイマー撮像モードか否かを判定する。タイマー撮像モードである場合は、Ｓ４０６に進み、ＣＰＵ１０１は、レリーズボタンの１回の全押し操作に応じて連続撮像を行う連続撮像モードを設定する。本実施例にいう「連続撮像」は、フォーカスレンズ１１１を被写体像のコントラストの検出結果（ＡＦ評価値）を行うことなく予め設定された複数の目標位置に順次移動させながら複数回の撮像を行う撮像動作をいう。つまり、コントラストの検出結果に基づいてフォーカスレンズ１１１を移動させながら複数回の撮像を行う一般的にいう連続撮像とは異なる。なお、被写体距離を用いてＡＦを行う場合でも、連続撮像における複数の目標位置は、該被写体距離の検出を行うことなく設定される。
タイマー撮像モードでない場合は、ＣＰＵ１０１は、Ｓ４０３において遠隔（リモコン）撮像モードか否かを判定する。遠隔撮像モードである場合は、ＣＰＵ１０１はＳ４０６にて連続撮像モードを設定する。遠隔撮像モードでない場合は、ＣＰＵ１０１は、Ｓ４０４にて撮像方法に撮影者による指定がないか否かを判定する。
指定がない場合は、ＣＰＵ１０１はＳ４０６にて連続撮像モードを設定する。一方、指定がある場合は、ＣＰＵ１０１は、Ｓ４０５にてレリーズボタンが半押し操作されていないか否かを判定する。半押し操作されていない場合は、ＣＰＵ１０１はＳ４０６にて連続撮像モードを設定する。半押し操作されている場合は、ＣＰＵ１０１はＳ４０７にて、１回のレリーズボタンの全押し操作に応じて１回の撮像を行う通常撮像モードを設定する。
なお、操作部１０３に連続撮像モードの設定を指示するための専用のスイッチを設け、該スイッチが操作されることに応じて連続撮像モードが設定されるようにしてもよい。
通常撮像モードでは、ＣＰＵ１０１はＡＦを行い、撮像範囲内に複数の被写体が存在する場合には、ＡＦ評価値が最大となる被写界深度及びフォーカスレンズ１１１の合焦位置が決定される。そして、ＣＰＵ１０１は表示部１１６に合焦した被写体を明示したり、合焦したことを知らせる音を発生したりする。撮影者は、所望の被写体に合焦したことを確認してレリーズボタンを全押し操作し、撮像を行わせる。
このようなＡＦと撮像を繰り返して連続撮像を行うと、１回の撮像ごとにフォーカスレンズ１１１の移動とＡＦ評価値の抽出とを行う必要があり、これらを行うための時間を要する。また、ＡＦの完了が撮影者によって確認されて撮像が指示されるまでのレリーズタイムラグが発生する。これにより、連続撮像の開始から終了までに長時間を必要とする。
そこで、本実施例では、連続撮像モードにおいてはＡＦを行わず、連続撮像の指示に応じて、フォーカスレンズ１１１を前述した「複数の目標位置」に順次移動させながら複数回の撮像を行う。
図５のフローチャートには、本実施例のカメラにおける連続撮像モードでの連続撮像処理（制御方法）の流れを示している。
Ｓ５０１で連続撮像モードが設定され、操作部１０３におけるレリーズボタンが全押し操作されると、ＣＰＵ１０１は、Ｓ５０２において、ズーム位置検出部１１０を通じて現在のズームレンズ位置Ｚｎを検出する。
ここで、記憶部１０２には、フォーカスレンズ１１１の合焦移動範囲に関する情報として、ズームレンズ位置ごとの合焦移動範囲の無限遠端位置および至近端位置のデータが図６に示すようにデータテーブルとして予め格納（記憶）されている。
なお、本実施例では、合焦移動範囲に関する情報として合焦移動範囲におけるフォーカスレンズ位置としての無限遠端位置および至近端位置のデータを用いる。しかし、例えばフォーカス駆動部１１２がアクチュエータとしてステッピングモータを用いる場合は、該ステッピングモータの所定の基準位置からの駆動ステップ数の最大値と最小値を合焦移動範囲に関する情報として用いてもよい。
ＣＰＵ１０１は、上記データテーブルから、現在のズームレンズ位置Ｚｎに対応する合焦移動範囲の無限遠端位置および至近端位置のデータを読み出す。
例えば、図３に示すようにズーム位置検出部１１０を通じて検出されたズームレンズ位置がＺ３であるとする。このとき、ＣＰＵ１０１は、図６のデータテーブルから、ズームレンズ位置Ｚ３（＝３）に対応する合焦移動範囲の無限遠端位置ＦＴ１（＝Ｆｘ３０）と至近端位置ＦＴ２（＝Ｆｘ３ｎ）のデータを読み出す。
次にＳ５０３では、ＣＰＵ１０１は、フォーカス位置検出部１１３を通じて現在のフォーカスレンズ位置を検出する。図３において、現在のフォーカスレンズ位置をＦＴ０とする。
さらにＳ５０４では、ＣＰＵ１０１は、検出された現在のフォーカスレンズ位置ＦＴ０が合焦移動範囲内（ＦＴ１とＦＴ２の間の位置）であるか否かを判定する。合焦移動範囲外であればＳ５０５に進み、合焦移動範囲内であればＳ５０６に進む。
Ｓ５０５では、ＣＰＵ１０１は、現在のフォーカスレンズ位置ＦＴ０が無限遠端位置ＦＴ１と至近端位置ＦＴ２のうちいずれに近いか（ＦＴ１−ＦＴ０とＦＴ２−ＦＴ０のうちいずれが小さいか）を判定する。そして、ＣＰＵ１０１は、フォーカス駆動部１１２を通じて近い方の端位置にフォーカスレンズ１１１を移動させる。その後、Ｓ５０６に進む。

Ｓ５０６では、ＣＰＵ１０１は、絞り駆動部１０６を通じて絞り１０５を動作させて被写界深度ができるだけ浅くなるように絞り値を変更する。また、Ｓ５０４において現在のフォーカスレンズ位置ＦＴ０が合焦移動範囲内であった場合には、Ｓ５０６において、Ｓ５０５と同様にして合焦移動範囲における近い方の端位置にフォーカスレンズ１１１を移動させる。

また、ＣＰＵ１０１は、図６に示すデータテーブルから、現在のズームレンズ位置に対するフォーカスレンズ１１１の合焦移動範囲内での複数の目標位置のデータを読み出す。例えば、現在のズームレンズ位置がＺ３（＝３）である場合、ＣＰＵ１０１は、複数の目標位置としてＦｘ３０，Ｆｘ３２，Ｆｘ３３，…，Ｆｘ３ｎを読み出す。なお、無限遠端位置および至近端位置も目標位置に含まれる。
そして、Ｓ５０７では、ＣＰＵ１０１は、フォーカスレンズ１１１の現在の位置（ただし、後述するＳ５１１での撮像が行われた後の位置）から次の目標位置への移動量を算出（決定）する。例えば、現在の位置が無限遠端位置Ｆｘ３０である場合には、次の目標位置までの移動量としてＦｘ３１−Ｆｘ３０を算出する。ただし、連続撮像における１回目の撮像が行われる前においては、無限遠端位置又は至近端位置での撮像を行うために、移動量を０とする。
次にＳ５０８では、ＣＰＵ１０１は、フォーカス駆動部１１２を通じて、Ｓ５０７にて決定された移動量だけフォーカスレンズ１１１を移動させる。さらに、Ｓ５０９では、ＣＰＵ１０１は、フォーカス位置検出部１１３を通じてフォーカスレンズ位置を再度検出し、Ｓ５１０にて、該検出したフォーカスレンズ位置が合焦移動範囲内の位置であるか否かを確認する。合焦移動範囲内であればＳ５１１に進み、合焦移動範囲外であればＳ５１２に進む。
Ｓ５１１では、ＣＰＵ１０１は、撮像を行う。そして、Ｓ５０７に戻ってフォーカスレンズ１１１を次の目標位置に移動させ（Ｓ５０８）、再度検出したフォーカスレンズ位置が合焦移動範囲内であることを確認した上で（Ｓ５０９，Ｓ５１０）、再度撮像を行う（Ｓ５１１）。
Ｓ５１２では、ＣＰＵ１０１は、連続撮像を終了する。
以上のようにして、フォーカスレンズ１１１をすべての目標位置に順次移動させながら複数回の撮像が行われる。
本実施例によれば、フォーカスレンズ１１１をＡＦ評価値とは関係なく設定された複数の目標位置に順次移動させながら複数回の撮像を行うので、該複数回の撮像が撮影者が撮像したい被写体にピントが合った撮像を含む可能性を高めることができる。つまり、ＡＦ評価値がピークを示さないコントラストが低い被写体に対してもピントが合った撮像を行う可能性を高めることができる。
しかも、各撮像前にＡＦ評価値を取得する必要がないので、複数回の撮像を短時間で完了することができる。
なお、図６に示した複数の目標位置を示すデータテーブルに代えて、目標位置間でのフォーカスレンズの移動量を示すデータテーブルを用いてもよい。移動量のデータは目標位置を直接示すデータではないが、目標位置を示すデータと等価である。この場合、例えばフォーカス駆動部１１２がアクチュエータとしてステッピングモータを用いる場合は、該ステッピングモータの駆動ステップ数を移動量のデータテーブルを使用してもよい。また、撮像時のフレームレートが固定である場合には、各撮像フレーム間におけるフォーカスレンズの駆動速度等を目標位置のデータと等価なデータとして用いてもよい。

図７には、本発明の実施例２であるカメラにおける連続撮像モードでの動作（連続撮像処理）の流れを示している。
なお、本実施例におけるカメラの構成および撮像モードの設定処理についてはそれぞれ、図１に示した構成および図４に示した処理と同じである。また、本実施例において、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。これらのことは、後述する他の実施例でも同じである。
Ｓ７０１で連続撮像モードが設定され、操作部１０３におけるレリーズボタンが全押し操作されると、ＣＰＵ１０１は、Ｓ７０２において、ズーム位置検出部１１０を通じて現在のズームレンズ位置を検出する。
ここで、記憶部１０２には、フォーカスレンズ１１１の合焦移動範囲に関する情報として、ズームレンズ位置ごとの合焦移動範囲の無限遠端位置および至近端位置のデータテーブルが予め格納（記憶）されている。ＣＰＵ１０１は、該データテーブルから現在のズームレンズ位置に対応する合焦移動範囲の無限遠端位置および至近端位置のデータを読み出す。
次にＳ７０３では、ＣＰＵ１０１は、フォーカス位置検出部１１３を通じて現在のフォーカスレンズ位置を検出する。
次にＳ７０４では、ＣＰＵ１０１は、現在のフォーカスレンズ位置が、ズーム望遠端（以下、Ｔｅｌｅ端という）での合焦移動範囲の端位置と、ズーム広角端（以下、Ｗｉｄｅ端という）での合焦移動範囲の端位置のいずれに近いかを判定する。Ｔｅｌｅ端での合焦移動範囲の端位置に近い場合はＳ７０５に進み、Ｗｉｄｅ端での合焦移動範囲の端位置に近い場合はＳ７１１に進む。
Ｓ７０５では、ＣＰＵ１０１は、フォーカス駆動部１１２を通じて、フォーカスレンズ１１１をＴｅｌｅ端での合焦移動範囲の端位置に移動させる。Ｓ７０６では、ＣＰＵ１０１は、フォーカス位置検出部１１３を通じてフォーカスレンズ１１１がＴｅｌｅ端での合焦移動範囲の端位置に移動したことを確認する。そして、Ｓ７０７では、ＣＰＵ１０１は、現在のズームレンズ位置とＴｅｌｅ端での合焦移動範囲の端位置であるフォーカスレンズ位置に対応する前方被写界深度を算出する。
次にＳ７０８では、ＣＰＵ１０１は、フォーカス駆動部１１２を通じて、Ｓ７０７で算出した前方被写界深度に相当する移動量だけフォーカスレンズ１１１を移動させる。そして、Ｓ７０９では、ＣＰＵ１０１は、フォーカス位置検出部１１３を通じてフォーカスレンズ位置を再度検出し、該検出したフォーカスレンズ位置が合焦移動範囲内か否かを判定する。合焦移動範囲内であれば、ＣＰＵ１０１は、Ｓ７１０に進み、撮像を行う。撮像後は、Ｓ７０７に戻って再び前方被写界深度を算出し、該前方被写界深度に相当する移動量だけフォーカスレンズ１１１を移動させ（Ｓ７０８）、フォーカスレンズ位置が合焦移動範囲内であることを確認した上で（Ｓ７０９）、再度撮像を行う（Ｓ７１０）。
Ｓ７０９においてフォーカスレンズ位置が合焦移動範囲外であると判定した場合は、ＣＰＵ１０１は、Ｓ７１７にて連続撮像を終了する。
一方、Ｓ７１１では、ＣＰＵ１０１は、フォーカス駆動部１１２を通じて、フォーカスレンズ１１１をＷｉｄｅ端での合焦移動範囲の端位置に移動させる。次にＳ７１２では、ＣＰＵ１０１は、フォーカス位置検出部１１３を通じてフォーカスレンズ１１１がＷｉｄｅ端での合焦移動範囲の端位置に移動したことを確認する。そして、Ｓ７１３では、ＣＰＵ１０１は、現在のズームレンズ位置とＷｉｄｅ端での合焦移動範囲の端位置であるフォーカスレンズ位置に対応する後方被写界深度を算出する。
次にＳ７１４では、ＣＰＵ１０１は、フォーカス駆動部１１２を通じて、Ｓ７１３で算出した後方被写界深度に相当する移動量だけフォーカスレンズ１１１を移動させる。そして、Ｓ７１５では、ＣＰＵ１０１は、フォーカス位置検出部１１３を通じてフォーカスレンズ位置を再度検出し、該検出したフォーカスレンズ位置が合焦移動範囲内か否かを判定する。合焦移動範囲内であれば、ＣＰＵ１０１は、Ｓ７１６に進み、撮像を行う。撮像後は、Ｓ７１３に戻って再び後方被写界深度を算出し、該後方被写界深度に相当する移動量だけフォーカスレンズ１１１を移動させ（Ｓ７１４）、フォーカスレンズ位置が合焦移動範囲内であることを確認した上で（Ｓ７１５）、再度撮像を行う（Ｓ７１６）。
Ｓ７１５においてフォーカスレンズ位置が合焦移動範囲外であると判定した場合は、ＣＰＵ１０１は、Ｓ７１７にて連続撮像を終了する。
本実施例でも、フォーカスレンズ１１１をＡＦ評価値とは関係なく設定（算出）された複数の目標位置に順次移動させながら複数回の撮像を行う。具体的には、被写界深度をフォーカスレンズ位置ごとに再計算し、被写界深度に応じた目標位置にフォーカスレンズ１１１を移動させて撮像を行う。このため、無駄なく全ての合焦移動範囲（合焦可能な被写体距離範囲）にわたって連続撮像を行うことができる。これにより、撮像範囲内に距離が異なる複数の被写体が存在する遠近競合状態においても、各被写体にピント合った撮像を行う可能性を高めることができる。

図８には、本発明の実施例３であるカメラにおける連続撮像モードでの動作（連続撮像処理）の流れを示している。
Ｓ８０１で連続撮像モードが設定され、操作部１０３におけるレリーズボタンが全押し操作されると、ＣＰＵ１０１は、Ｓ８０２において、ズーム位置検出部１１０を通じて現在のズームレンズ位置を検出する。
ここで、記憶部１０２には、フォーカスレンズ１１１の合焦移動範囲に関する情報として、ズームレンズ位置ごとの合焦移動範囲の無限遠端位置および至近端位置のデータテーブルが予め格納（記憶）されている。ＣＰＵ１０１は、該データテーブルから現在のズームレンズ位置に対応する合焦移動範囲の無限遠端位置および至近端位置のデータを読み出す。
次にＳ８０３では、ＣＰＵ１０１は、フォーカス位置検出部１１３を通じて現在のフォーカスレンズ位置を検出する。
さらにＳ８０４では、ＣＰＵ１０１は、検出された現在のフォーカスレンズ位置が合焦移動範囲内であるか否かを判定する。合焦移動範囲外であればＳ８０５に進み、合焦移動範囲内であればＳ８０６に進む。
Ｓ８０５では、ＣＰＵ１０１は、現在のフォーカスレンズ位置が無限遠端位置と至近端位置のうちいずれに近いかを判定する。そして、ＣＰＵ１０１は、フォーカス駆動部１１２を通じて近い方の端位置にフォーカスレンズ１１１を移動させる。その後、Ｓ８０６に進む。
Ｓ８０６では、ＣＰＵ１０１は、連続撮像（複数回の撮像）における撮像回数を決定する。撮像回数は、被写体輝度、被写体の移動速度およびズームレンズ位置に応じて決定される。なお、撮像回数は、撮影者が任意に選択した回数であってもよい。
そして、Ｓ８０７では、ＣＰＵ１０１は、決定された撮像回数から各撮像を行うときの被写界深度を決定するとともに、該被写界深度に応じて、それぞれの撮像においてピントを合わせる被写体距離（つまりはフォーカスレンズ１１１の複数の目標位置）を決定する。
ここで、図９（Ａ）は、撮像回数が５回である場合に、合焦移動範囲（つまりはこれに対応する所定の被写体距離範囲）を均等に５分割した例を示す。５つの分割領域での中心の被写体距離（すなわち、５回の撮像のそれぞれにおいてピントを合わせる被写体距離）をＦｚ１〜Ｆｚ５とする。図中の破線円は、被写体距離Ｆｚ１〜Ｆｚ５のそれぞれを中心とした被写界深度（又は許容錯乱円）の範囲を示している。同様に、図９（Ｂ）には撮像回数が１０回である場合の合焦移動範囲の均等分割例を、図９（Ｃ）には撮像回数が２０回である場合の合焦移動範囲の均等分割例をそれぞれ示している。
これらの図に示すように、フォーカスレンズ１１１の複数の目標位置は、各目標位置を中心とした被写界深度の範囲が互いに隣接する又はわずかに重なり合うような間隔を持って設定される。これにより、複数回の撮像によって、無限遠端と至近端端までの被写体距離範囲の全体にわたってピントが合った画像を得ることができ、撮影者が真に撮像したい被写体にピントが合った画像を取得することができる。しかも、同一被写体にピントが合った撮像が重複して行われることを回避し、連続撮像に要する時間を短縮することができる。
なお、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は合焦移動範囲を均等に分割した場合を示しているが、絞り値を固定して合焦移動範囲を撮像回数で不均等に分割してもよい。また、図９（Ｄ）に示すように、被写体距離に応じて被写界深度に重み付けを行って（つまりは被写体距離が無限遠側であるほど被写界深度が大きくなるように）合焦移動範囲を不均等分割し、各分割領域の中心のフォーカスレンズ位置を目標位置に決めてもよい。
さらに、図９（Ｅ）には、図９（Ｃ）に示したように撮像回数を２０回として合焦移動範囲を均等に分割した上で、撮像を行う分割領域（破線円で被写界深度を示した分割領域）と撮像を行わない分割領域とを交互に設定した例を示している。近接撮像のように被写体距離の範囲が小さい場合のように、撮像回数が多すぎてデフォーカス量が所定値に満たない場合は、このように撮像を行わない分割領域を設けてもよい。
また、本実施例では、絞り値は、シャッター速度や撮像素子のゲイン（感度）との関係において、連続撮像によって得られる複数の画像の輝度が一定に保たれるように演算される。演算された絞り値は、記憶部１０２に保存される。
被写体輝度が低い場合は、露光量を確保するため、各撮像におけるシャッター速度を遅くする必要がある。この場合、同じ撮像回数でも、連続撮像に要する時間が長くなってしまう。また、被写体速度が速い場合に連続撮像に要する時間が長くなると、連続撮像中に被写体が移動してしまうため、同じ被写体位置で各撮像を行うことができない。さらに、ズーム倍率が高い場合も、手振れの影響を受けやすくなるため、各撮像に要する時間は短い方が望ましい。
このため、図１に示した構成に、被写体の移動や輝度を検出する手段を設け、これらの検出結果に基づいて撮像回数を決定してもよい。なお、被写体の移動や輝度を、連続撮像の指示の直前に生成されたライブビュー表示用の映像信号から検出してもよい。
また、撮像より生成される画像のサイズが小さい場合には、撮像回数を多くすることができる。一般に、撮像素子からの読み出し画素数が少ないほど１回の撮像に要する時間が短くなるため、同じ連続撮像時間において多くの回数の撮像を行うことが可能である。また、フレームレートが早い撮像モードにおいても、撮像素子からの読み出し時間が短いので、撮像回数を増やすことが可能である。
Ｓ８０７において被写体深度とそれぞれの撮像においてピントを合わせる被写体距離を決定すると、Ｓ８０８では、ＣＰＵ１０１は、該被写体距離に基づいて絞り値を決定し、絞り駆動部１０６を通じて絞り１０５を該絞り値が得られるように駆動する。
続いて、Ｓ８０９では、ＣＰＵ１０１は、Ｓ８０６で決定した被写体距離に対応するフォーカスレンズ位置（目標位置）を算出し、該目標位置間でフォーカスレンズ１１１を移動させるための移動量を算出する。
そして、Ｓ８１０では、ＣＰＵ１０１は、フォーカス駆動部１１２を通じてフォーカスレンズ１１１を目標位置に移動させる。
次にＳ８１１では、ＣＰＵ１０１は、実行した撮像の回数がＳ８０６で決定した撮像回数に達したか否かを判定し、達していない場合はＳ８１２に進んで撮像を行う。そして、Ｓ８１３に進む。
Ｓ８１３では、ＣＰＵ１０１は、画像処理部１１５で生成された画像（静止画）データから高周波成分を抽出して、該画像データにおける被写体像のコントラスト情報を検出する。このとき、ＣＰＵ１０１は、画像データを複数の領域に分け、各領域においてコントラスト情報の平均値を求め、これを領域ごとのＡＦ評価値とする。そして、ＣＰＵ１０１は、領域ごとのＡＦ評価値と被写体距離の情報を撮像により得られた画像に付帯させて、時系列に記憶部１０２に格納する。Ｓ８１３からはＳ８０９に戻り、Ｓ８０９〜Ｓ８１３の処理を繰り返す。
Ｓ８１１で実行した撮像の回数がＳ８０６で決定した撮像回数に達した場合は、ＣＰＵ１０１は、Ｓ８１４の処理を行う。Ｓ８１４では、ＣＰＵ１０１は、撮像により得られた画像に付帯されたＡＦ評価値と被写体距離の情報に基づいて、撮像範囲内の複数の被写体のうち最も多い数の被写体が撮像可能な被写体距離と被写界深度を算出する。
そして、Ｓ８１５では、ＣＰＵ１０１は、Ｓ８１４で算出した被写界深度となるように絞り１０５を駆動して絞り値を変更する。
続いてＳ８１６では、ＣＰＵ１０１は、Ｓ８１４で算出した被写体距離に対応するフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズ１１１を移動させ、撮像を行う。そして、Ｓ８１７にて、連続撮像を終了する。ＣＰＵ１０１は、以上の複数回の撮像によって得られた複数の画像データを１つのグループの画像データとして、該グループを示す情報を付加した上で記録媒体に記録する。

図１０と図１１には、本実施例の連続撮像における各撮像のタイミングを示している。これらの図には、撮像回数が１０回である場合の例を示している。
図１０では、まずｔ０の時点では、フォーカスレンズ１１１は初期位置ＦＴ０に位置する。被写体距離と被写界深度に応じて合焦移動範囲は撮像回数に応じて複数の領域に分割される。複数の分割領域ではそれぞれ、ピントを合わせる被写体距離に対応するフォーカスレンズ位置としてＦｘ０１〜Ｆｘ１０が決定される。そして、被写界深度に基づいて絞り値が決定され、絞り１０５が該絞り値となるように制御される。
続いて、フォーカスレンズ１１１はＦｘ０１に対応する位置に移動され、ｔ１で１回目の撮像が行われる。該１回目の撮像が終了すると、フォーカスレンズ１１１はＦｘ０２に移動され、ｔ２で２回目の撮像が行われる。さらに、該２回目の撮像が終了すると、フォーカスレンズ１１１はＦｘ０３に移動され、ｔ３で３回目の撮像が行われる。以後、フォーカスレンズ１１１はＦｘ０４〜Ｆｘ０１０に順次移動され、該移動ごとに撮像が行われる。１０回目の撮像がｔ１０の時点で終了すると、合焦移動範囲内の全ての分割領域にフォーカスレンズ１１１が位置した状態での撮像によって１０の画像データが得られる。
図１１でも、まずｔ０の時点では、フォーカスレンズ１１１は初期位置ＦＴ０に位置する。被写体距離と被写界深度に応じて合焦移動範囲は撮像回数に応じて複数の領域に分割される。複数の分割領域ではそれぞれ、ピントを合わせる被写体距離に対応するフォーカスレンズ位置としてＦｘ０１〜Ｆｘ１０が決定される。そして、被写界深度に基づいて絞り値が決定され、絞り１０５が該絞り値となるように制御される。
続いて、フォーカスレンズ１１１はＦｘ０１に移動され、ｔ１で１回目の撮像が行われる。該１回目の撮像が終了すると、フォーカスレンズ１１１はＦｘ０３に移動され、ｔ２で２回目の撮像が行われる。さらに、該２回目の撮像が終了すると、フォーカスレンズ１１１はＦｘ０５に移動され、ｔ３で３回目の撮像が行われる。以後、フォーカスレンズ１１１はＦｘ０７，Ｆｘ０９，Ｆｘ０１０，Ｆｘ０８，Ｆｘ０６，Ｆｘ０４，Ｆｘ０２に対応する位置に順次移動され、該移動ごとに撮像が行われる。１０回目の撮像がｔ１０の時点で終了すると、合焦移動範囲内の全ての分割領域にフォーカスレンズ１１１が位置した状態での撮像によって１０の画像データが得られる。このようにして得られた１０の画像データは、付帯する被写体距離（撮像時刻でもよい）の情報に基づいて被写体距離（又は撮像時刻）の順に並び替えられて記憶媒体に記録される。
ここで、図１０および図１２中のｔＡの時点で、手振れ等によってカメラの姿勢又は位置が変化した場合について説明する。図１０に示した撮像方法では、ｔＡの時点において、近距離側のフォーカスレンズ位置Ｆｘ０１〜Ｆｘ０５での撮像は終了している。しかし、ｔＡ以降に行われる遠距離側のフォーカスレンズ位置Ｆｘ０７〜Ｆｘ１０での撮像はまだ行われていない。この場合、上記カメラの姿勢又は位置の変化によって、遠距離側の撮像の画角が近距離側の撮像の画角と異なってしまう。
一方、図１１の撮像方法では、ｔＡの時点までで、Ｆｘ０１〜Ｆｘ１０のうち近距離側のフォーカスレンズ位置の一部と遠距離側のフォーカスレンズ位置の一部での撮像が終了している。複数の被写体が広い被写体距離範囲にわたって存在する場合、撮影者が撮像したい被写体が近距離側と遠距離側のうち一方にのみ集中しているとは限らない。このような場合に図１１の撮像方法を採用することで、連続撮像の途中でカメラの姿勢又は位置が変化した場合でも、撮影者が撮像したい被写体に対してほぼピントが合った撮像を行う可能性が高くなる。

なお、図１１では、フォーカスレンズ位置（被写体距離）を１つずつスキップしながら撮像を行う場合について説明したが、２つ以上のフォーカスレンズ位置をスキップしながら撮像を行うようにしてもよい。
一般的なＡＦにおいても、ＡＦ中の時間の大半を占めているのは、フォーカスレンズを移動させるのに要する時間ではなく、撮像素子からの信号読み出しに要する時間である。これは、撮像素子の性能によって決定されるため、画素数が多い撮像素子ほど読み出し時間が長くなる。逆に、フォーカスレンズの移動時間が撮像に要する時間を超える場合は、図１０に示すように一定方向にフォーカスレンズを移動させて、撮像素子からの信号読み出しを順次行う方が、連続撮像全体に要する時間を短縮することが可能である。
次に、記録媒体に１つのグループとして記録された複数の画像（静止画）の再生表示について説明する。
図１２は、フォーカスレンズ１１１の合焦移動範囲を２０分割して連続撮像を行う場合における各撮像でのフォーカスレンズ位置に対応する被写体距離を示している。また、図中のＡ，Ｂ，Ｃは互いに被写体距離が異なる被写体を示している。
図１３には、図１２に示した被写体Ａ，Ｂ，Ｃを撮像して得られた複数の画像を示している。１３０１は被写体Ａ，Ｂ，Ｃに対してピントが合うように被写界深度を設定して行ったパンフォーカス撮像により得られた画像（以下、パンフォーカス画像という）である。１３０２，１３０３，１３０４はそれぞれ、図１２に示した被写体距離Ｆｚ０５，Ｆｚ１０，Ｆｚ１５にピントを合わせるようにフォーカスレンズ位置を異ならせて行った撮像により得られた画像（以下、特定被写体距離画像という）である。
図１４のフローチャートには、連続撮像により得られた画像のプレビュー表示の処理の流れを示している。
Ｓ１４０１で連続撮像が終了すると、ＣＰＵ１０１は、連続撮像により得られて記憶部１０２に保存された複数の画像を表示部１１６にプレビュー表示する。
次に、Ｓ１４０２では、ＣＰＵ１０１は、記憶部１０２に保存された複数の画像のうち一部を選択して記録する指示があるか否かを判定する。該選択がなければ、Ｓ１４０８に進み、ＣＰＵ１０１は記憶部１０２に保存された全画像を記録媒体に記録する。そして、Ｓ１４１１にてプレビュー表示を終了する。
一方、Ｓ１４０２で画像の選択の指示がある場合は、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１４０３に進み、パンフォーカス画像１３０１を表示する。
次に、Ｓ１４０４では、ＣＰＵ１０１は、撮影者によって、図１３に示したパンフォーカス画像１３０１内の領域Ａ′，Ｂ′，Ｃ′のうちいずれか（つまりは特定の被写体距離）が指定されたか否かを判定する。表示部１１６にタッチパネル機能を持たせ、撮影者が表示部１１６に表示されたパンフォーカス画像１３０１上の領域にタッチすることで該領域が指定されるようにしてもよい。また、表示部１１６にカーソルを表示し、操作部１０３に設けられた十字キー等の操作部材を用いて指定できるようにしてもよい。
領域の指定があればＳ１４０５に進み、ＣＰＵ１０１は、指定された領域（Ａ′，Ｂ′又はＣ′）に最もピントが合った特定被写体距離画像を表示部１１６に表示する。具体的には、前述したように、連続撮像により得られた各画像には、図１３中に点線で仕切った領域ごとにＡＦ評価値の情報が付帯されている。撮影者が領域Ａ′，Ｂ′，Ｃ′のうちいずれかを指定すると、ＣＰＵ１０１は、連続撮像により得られた２０の画像の中から指定された領域でのＡＦ評価値が最大である画像を選択し、表示部１１６に表示する。
次に、Ｓ１４０６では、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１４０５にて選択された画像を記録媒体に記録する。そして、Ｓ１４０３に戻る。
一方、Ｓ１４０４にて領域の指定がない場合は、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１４０９にて記憶部１０２内の画像を消去するか否かを撮影者に確認する。画像を消去する場合には、Ｓ１４１０にてＣＰＵ１０１は、記憶部１０２に保存されている全画像を消去する。画像を消去しない場合には、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１４０８にて記憶部１０２に保存されている複数の画像を１まとまりの画像グループとして記録媒体に記録する。そして、Ｓ１４１１にてプレビュー表示を終了する。

図１５には、本実施例のカメラにおける画像再生処理の流れを示している。Ｓ１５０１において再生モードが選択されると、Ｓ１５０２で、ＣＰＵ１０１は、撮影者に記録媒体に記録された画像の中から再生画像の選択を求める（表示部１１６にメッセージを表示する）。Ｓ１５０３では、ＣＰＵ１０１は、撮影者により選択された画像が、連続撮像により得られた画像か否かを判定する。選択された画像が連続撮像により得られた画像でない場合は、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１５０４に進み、通常の再生処理を行い、選択された画像（静止画又は動画）を表示部１１６に表示する。そして、表示終了後は、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１５０５にて再生モードを終了するか否かを撮影者に選択させ、終了が選択された場合は再生モードを終了する。再生モードの終了が選択されない場合は、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１５０２に戻って再び再生画像の選択を撮影者に求める。
一方、Ｓ１５０３にて連続撮像により得られた画像が選択されると、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１５０７にて表示部１１６にパンフォーカス画像１３０１を表示する。
次に、Ｓ１５０８では、ＣＰＵ１０１は、連続撮像により得られた複数の画像（画像グループ）をスライドショウ再生するか否かを撮影者に問う。スライドショウ再生が選択された場合はＳ１５０９に進み、スライドショウ再生が選択されない場合はＳ１５１０に進む。
Ｓ１５０９では、ＣＰＵ１０１は、記録媒体に記録された画像グループをスライドショウ表示する。例えば、図１２に示した撮像によって得られた画像グループが選択された場合は、ＣＰＵ１０１は、該画像グループ内の複数の画像に付帯された被写体距離Ｆｚ０１〜Ｆｚ１０の情報に基づいて、該複数の画像を被写体距離の順に再生する。被写体距離の近い順に再生するか遠い順に再生するかを撮影者が選択できるようにしてもよい。これにより、表示部１１６には、ピントが合った位置が手前側から奥側に又は奥側から手前側へと変化する動画のように複数の画像が順次再生される。
再生が終了すると、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１５０５にて再生モードを終了するか否かを撮影者に選択させ、終了が選択された場合は再生モードを終了する。再生モードの終了が選択されない場合は、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１５０２に戻って再び再生画像の選択を撮影者に求める。終了が選択された場合は、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１５０９にて再生を終了する。
Ｓ１５１０では、ＣＰＵ１０１は、前述したＳ１４０４と同様に、図１３に示したパンフォーカス画像１３０１内の領域（つまりは被写体距離）のうちいずれかの指定を撮影者に求める。そして、Ｓ１５１１において、ＣＰＵ１０１は、前述したＳ１４０５と同様に、指定された領域に最もピントが合った特定被写体距離画像を表示部１１６に表示する。次にＳ１５１２では、ＣＰＵ１０１は、領域指定を続行するか否かを撮影者に問い、続行する場合はＳ１５１０に戻る。続行しない場合は、ＣＰＵ１０１は、Ｓ１５０５にて再生モードを終了するか否かを撮影者に選択させる。終了が選択された場合は再生モードを終了する。
本実施例によれば、連続撮像によって得られた複数の画像を、ピントが合った被写体距離が次々に変化する動画のように再生することができる。また、様々な被写体距離にピントが合った撮像を連続して行い、再生時に撮影者に任意の被写体距離にピントが合った画像を選択させることで、撮影者が真に撮像したい被写体にピントが合った画像を高い確率で得ることができる。
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記各実施例では、所定の被写体距離範囲を無限遠端から至近端とした場合について説明したが、無限遠端から至近端までの範囲の一部を、撮影者が任意に設定できる所定の被写体距離範囲としてもよい。

自動的に行われる複数回の撮像に、撮影者が撮像したい被写体にピントが合った撮像が含まれる可能性を高められる撮像装置を実現する。

１０１ ＣＰＵ
１０２ 記憶部
１０３ 操作部
１０４ 撮像レンズ部
１０５ 絞り
１０８ ズームレンズ
１１１ フォーカスレンズ
１１４ 撮像素子
１１５ 画像処理部
１１６ 表示部

Claims (4)

1. 変倍レンズとフォーカスレンズを含む撮像光学系を用いて撮像を行う撮像装置であって、
   前記変倍レンズの位置に応じた、所定の被写体距離範囲内の被写体に対して前記撮像光学系を合焦させるための前記フォーカスレンズの移動範囲に関する情報を記憶した記憶手段と、
   複数回の撮像を行う連続撮像モードにおいて、前記撮像光学系の焦点状態および被写体距離の検出を行うことなく前記移動範囲内にて設定された複数の目標位置に前記フォーカスレンズを順次移動させながら前記複数回の撮像を行う制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記各目標位置が、前記移動範囲を前記連続撮像モードにおける撮像回数に応じて分割した複数の分割領域のそれぞれに設定されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記複数の目標位置は、前記撮像光学系の被写界深度に応じた間隔で設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 変倍レンズとフォーカスレンズを含む撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像装置であり、前記変倍レンズの位置に応じた、所定の被写体距離範囲内の被写体に対して前記撮像光学系を合焦させるための前記フォーカスレンズの移動範囲に関する情報を記憶した記憶手段を有する撮像装置の制御方法であって、
   前記記憶手段から前記情報を読み出すステップと、
   複数回の撮像を行う連続撮像モードにおいて、前記撮像光学系の焦点状態および被写体距離の検出を行うことなく前記移動範囲内にて設定された複数の目標位置に前記フォーカスレンズを順次移動させながら前記複数回の撮像を行うステップとを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。