JP4544291B2 - フォーカス制御装置、フォーカス制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、断面形状を凸状又は凹状に変形可能に構成された変形ミラーを用いて焦点距離を変化させるように構成された撮像装置について、フォーカス制御を行うフォーカス制御装置とその方法に関する。

特開２００４−１７０６３７号公報

従来、動画像の撮像記録を行うビデオカメラ装置では、オートフォーカスにあたり、山登り法による合焦点の探索を行うことが一般的となっている。このように合焦点の探索手法に山登り法が採られる場合は、撮像記録中においてもフォーカス点を前後に動かして合焦点を探索するようにされるため、撮像記録中に焦点がぼやけてしまうといった問題が生じる。特に、ビデオカメラ装置を三脚などに固定して被写体を撮像記録する場合には、被写体との距離が変化していないにも関わらず焦点がぼやけてしまうといったことがあり、特に不自然さが目立つ。

一方で、現状では、フォーカスレンズをモータ駆動して焦点の設定を行うようにされるのが一般的であるが、上記のように撮像記録中も合焦点を探索するようにされていることで、記録データとしてモータの駆動音が収録されてしまうといった問題もある。

ここで、後者のモータ駆動音の問題の解決を図ることのできる技術として、上記特許文献１には、フォーカシングデバイスとして変形ミラーを用いる構成が記載されている。
この特許文献１に記載の発明では、撮像光学系中に、ミラー面を凹状に変形させることで焦点の調整を行う変形ミラー（形状可変ミラー）が備えられている。この変形ミラーは、ミラー面としてのアルミ等がコーティングされた薄膜と、該薄膜の裏側に対向するようにして設けられた電極が備えられる。ミラー駆動時には、上記電極を通電することで、グランド接続された上記アルミ等と該電極との間に電位差を与え、これにより生じるクーロン力により上記薄膜を上記電極側に引き寄せることで、上記薄膜（ミラー面）を凹状に変形させる。このミラー面の変形により、焦点の調整を行うことができる。
このような変形ミラーを用いれば、フォーカスレンズをモータ駆動する場合のような駆動音の問題の解決を図ることができる。

しかしながら、上記特許文献１に記載の発明を適用したとしても、合焦点探索に山登り法を採用する以上、探索過程における焦点ボケの状態が記録されてしまうことの解決を図ることはできない。そもそも、この特許文献１に記載の発明では、静止画像の記録用途のみを想定したものであり、山登り法による合焦点探索を行ったとしても、記録されるは合焦後の画像のみとなることから、動画像を記録する場合のように焦点ボケの状態が記録されてしまうとった問題は生じないことになる。

本発明では、動画像の記録を行うシステムにおいて、特に山登り法による合焦点の探索に伴う焦点ボケの状態が記録されてしまうことの防止を図ることを目的とする。
このために、本発明ではフォーカス制御装置として以下のように構成することとした。
つまり、本発明のフォーカス制御装置は、撮像光学系内に設けられ、断面形状を凸状又は凹状に変形可能に構成された変形ミラーを用いて焦点を変化させるように構成された撮像装置について、フォーカス制御を行うフォーカス制御装置であって、上記撮像光学系を介して得られた像を撮像素子により検出して撮像画像データを得る撮像手段を備える。
また、上記撮像素子によって周期的に実行させる画像信号の読み出しについて、第１の画像読出期間においては、予め求められた合焦点としての焦点が設定されるようにするためのフォーカス駆動状態が得られるように上記変形ミラーを駆動制御し、上記第１の画像読出期間とは異なる第２の画像読出期間においては、合焦点の探索にあたってのフォーカス駆動状態が得られるように上記変形ミラーを駆動制御する制御手段を備える。
また、上記撮像素子により読み出された画像信号に基づく各画像データの差分信号を求め、該差分信号の大きさに応じた係数を与えた上記差分信号を、上記画像データにフィードバックするようにして減算するフィードバック手段を備えるものである。

また、本発明ではフォーカス制御方法として以下のようにすることとした。
すなわち、本発明のフォーカス制御方法は、撮像光学系内に設けられ、断面形状を凸状又は凹状に変形可能に構成された変形ミラーを用いて焦点を変化させるように構成された撮像装置について、フォーカス制御を行うフォーカス制御方法であって、
上記撮像光学系を介して得られた像を検出する撮像素子によって周期的に実行させる画像信号の読み出しについて、第１の画像読出期間においては、予め求められた合焦点としての焦点が設定されるようにするためのフォーカス駆動状態が得られるように上記変形ミラーを駆動制御し、上記第１の画像読出期間とは異なる第２の画像読出期間においては、合焦点の探索にあたってのフォーカス駆動状態が得られるように上記変形ミラーを駆動制御する制御手順を有する。
また、上記撮像素子により読み出された画像信号に基づく各画像データの差分信号を求め、該差分信号の大きさに応じた係数を与えた上記差分信号を、上記画像データにフィードバックするようにして減算するフィードバック手順を有するものである。

上記本発明によれば、合焦点の探索を行うにあたっての画像信号を読み出す第２の画像読出期間と、求まった合焦点としての焦点が設定された状態で画像読み出しを行う第１の画像読出期間とに分けて、撮像画像の読み出しを行うことができる。
ここで、上記変形ミラーによれば、そのミラー面を凸状態又は凹状に変形するのみで焦点の調整を行うことができるので、従来のようにフォーカスレンズをモータ駆動して焦点の調整を行う構成と比較すれば、駆動信号に対する応答性は非常に高速とすることができる。このため、上記のように第１の画像読出期間と第２の画像読出期間とでフォーカス駆動状態を切り換えるとしたときに、期間の切り替わり点に応じて高速にフォーカス状態を切り換えることができる。つまりこの結果、本発明のようにそれぞれの期間でフォーカス駆動状態を切り換えて画像読み出しを行うという動作を、適正に行うことができるものである。
このように変形ミラーを用いて、合焦状態で読み出された画像信号（第１の画像読出期間）と合焦点探索のための画像信号（第２の画像読出期間）とを別々に読み出し分けることができることで、第２の画像読出期間で読み出された画像信号については合焦点の探索のみに用い、第１の画像読出期間で読み出された画像信号のみが記録されるようにすることができる。つまりこれにより、例えば山登り法による合焦点探索のために焦点を変化させる過程が記録されることの防止を図ることができる。

上記のように本発明は、第１の画像読出期間と第２の画像読出期間とでそれぞれフォーカス駆動状態を切り換えて画像信号を読み出し分けるようにしたことで、動画像を記録するシステムにおいて、合焦点探索に山登り法を採用する場合においても、合焦点探索に伴う焦点ボケの状態が記録されてしまうことの防止を図ることができる。

以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明していく。
＜第１の実施の形態＞
[撮像装置の内部構成]

図１は、本発明に基づき構成することのできる、第１の実施の形態としての撮像装置１の内部構成を示したブロック図である。
この撮像装置１は、動画像の撮像記録が可能なビデオカメラ装置として構成されている。

先ず、撮像光学系には、レンズＬ１、変形可能ミラー装置２、レンズＬ２、絞り３が備えられる。
レンズＬ１、レンズＬ２は、後述する撮像素子４に被写体光（像）を結像させるための撮像光学系におけるレンズ群を模式的に示している。レンズＬ１は、上記変形可能ミラー装置２に被写体光を導くためのレンズ群、レンズＬ２は上記レンズＬ１を介して変形可能ミラー装置２のミラー面にて反射された被写体光を撮像素子４に導くためのレンズ群を模式的に示している。
なお実際において、撮像光学系は、より多数のレンズ、その他の光学素子を含んで構成されるものとなる。

変形可能ミラー装置２は、その表面側に可撓性を有する部材（後述する可撓性部材
３２）が形成されていると共に、該可撓性部材２２に例えばアルミニウム等の金属膜が成膜されてミラー面が形成されている。図中のミラー駆動回路８からの駆動信号に応じて上記可撓性部材３２の形状が変形されることで、ミラー面の形状が凸状又は凹状に変形し、これによって焦点位置を変化させることができる。
なお、変形可能ミラー装置２の構成、及びその動作については後述する。

絞り３は、上記変形可能ミラー装置２とレンズＬ２との間に挿入され、後述する絞り制御部９の制御に基づき入射光の通過範囲を変化させることで撮像素子４に結像される光学像の光量を調整するようにされる。

撮像素子４は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサとされ、上記により説明した撮像光学系を介して結像した被写体光を光電変換し、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）による撮像画像信号を得る。
この撮像素子４の画像読み出し制御は、後述するＣＰＵ（Central Processing Unit）１１の指示に基づき撮像制御部１０が行う。

撮像処理部５は、上記撮像素子４により得られた（読み出された）信号についてゲイン調整や波形整形を行うサンプルホールド／ＡＧＣ(Automatic Gain Control)回路や、ビデオＡ／Ｄコンバータを備え、デジタルデータとしての撮像画像データを得る。また撮像画像データに対して感度バラツキ補正処理やホワイトバランス処理などを行う。

信号処理部６は、上記撮像処理部５を介して得られる撮像画像データ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対し、各種の画像信号処理を施す。
図２は、信号処理部６の内部構成を示している。
この図２に示されるようにして、信号処理部６内には、画素補間処理部２０、階調補正処理部２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ、シェーディング補正処理部２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ、ＲＧＢ／ＹＵＶ変換処理部２３、撮像フレーム補間処理部２４、Ｙシェーディング補正処理部２５、周波数特性補正処理部２６、及び合焦評価値計算部２７が備えられる。

図２において、画素補間処理部２０は、上記撮像処理部５を介して得られるＲ，Ｇ，Ｂによる各撮像画像データ（それぞれＲ画像データ、Ｇ画像データ、Ｂ画像データとする）に対し画素補間処理を施す。
この画素補間処理部２０による画素補間処理が施されたＲ画像データは階調補正処理部２１Ｒへ、Ｇ画像データは階調補正処理部２１Ｇへ、Ｂ画像データは階調補正処理部２１Ｂへそれぞれ供給される。

階調補正処理部２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂは、供給された画像データに対し階調補正処理（例えば１２bitから８bitへの圧縮処理など）を施す。階調補正処理部２１Ｒによって処理されたＲ画像データはシェーディング補正処理部２２Ｒへ、Ｇ画像データはシェーディング補正処理部２２Ｇへ、Ｂ画像データはシェーディング補正処理部２２Ｂへ供給される。

シェーディング補正処理部２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂは、供給された画像データに対し、例えば画像周辺光量の低下などとして現れる、撮像光学系や撮像素子４の特性に起因した輝度ムラ（シェーディング）を補正する処理を施す。

ＲＧＢ／ＹＵＶ変換処理部２３は、上記シェーディング補正処理部２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂでそれぞれ処理されたＲ画像データ、Ｇ画像データ、Ｂ画像データに基づき、Ｙ信号（輝度信号）としての画像データ（Ｙ画像データ），Ｕ信号（Ｂ−Ｙ）としての画像データ（Ｕ画像データ）、Ｖ信号（Ｒ−Ｙ）としての画像データ（Ｖ画像データ）を生成する。この場合、Ｙ，Ｕ，Ｖのサンプリング比は例えばＹ：Ｕ：Ｖ＝４：２：２など、Ｙに対しＵ，Ｖの方が小さくなるように設定される。

撮像フレーム補間処理部２４は、上記ＲＧＢ／ＹＵＶ変換処理部２３で得られたＹ画像データ、Ｕ画像データ、Ｖ画像データに対しフレーム補間処理を施す。この撮像フレーム補間処理部２４で処理されたＵ画像データ、Ｖ画像データは、それぞれ図１に示されるシャッタ時間制御処理部７に対して供給される。
また、撮像フレーム補間処理部２４で処理されたＹ画像データはＹシェーディング補正処理部２５へ供給される。

Ｙシェーディング補正処理部２５は、上記撮像フレーム補間処理部２４で処理されたＹ画像データに対しシェーディング補正処理を施す。
周波数特性補正処理部２６は、上記Ｙシェーディング補正処理部２５で処理されたＹ画像データに対し、例えば高域補正（輪郭補正）処理としての周波数特性補正処理を施す。この周波数特性補正処理部２６で処理されたＹ画像データは、図１に示されるシャッタ時間制御処理部７に供給されると共に、分岐して、図中の合焦評価値計算部２７に対しても供給される。

合焦評価値計算部２７は、上記周波数特性補正処理部２６で処理されたＹ画像データから、合焦点の探索を行うにあたっての評価指標となる合焦評価値Ｅｖを計算する。具体的に、この場合の合焦評価値計算部２７では、上記Ｙ画像データの高周波成分の大きさを合焦評価値Ｅｖとして計算する。
この合焦評価値計算部２７にて計算された合焦評価値Ｅｖは、図１に示されるようにしてＣＰＵ１１に対して供給される。

説明を図１に戻す。
シャッタ時間制御処理部７は、信号処理部６から供給されるＹ，Ｕ，Ｖによる画像データに対し、ＣＰＵ１１から供給されるシャッタ時間指示信号に基づく処理を施すことで、シャッタ時間長を変化させることで得られるＳ／Ｎ改善効果などの効果を信号処理によって実現するものとして構成される。
なお、このシャッタ時間制御処理部７の内部構成、及び信号処理の内容については後述する。

ＣＰＵ１１は、撮像装置１の全体制御を行う制御部として設けられる。
このＣＰＵ１１に対しては図示するようにメモリ部１２が設けられ、ＣＰＵ１１は、当該メモリ部１２内に格納されるプログラムに従って各種演算処理や、絞り制御部９、撮像制御部１０、ミラー駆動回路８及びバス１４を介した各部と制御信号等のやりとりを行って、各部に所要の動作を実行させる。
例えば、撮像処理部５にて検出された撮像信号の光量の情報に基づき絞り制御部９に指示を行って絞り３を駆動することで、適正な絞り値が得られるように制御を行う。
また、先に説明した信号処理部６内の合焦評価値計算部２７から取得した合焦評価値Ｅｖに基づきミラー駆動回路８に指示を行って変形可能ミラー装置２の変形状態を制御することで、オートフォーカス（ＡＦ）制御を行うようにされるが、これについては後述する。

操作入力部１３は、例えばキー、ボタン、ダイヤル等の操作子を有し、例えば電源オン／オフを指示するための操作子や、撮像画像の記録の開始／停止を指示するための操作子など、各種の動作指示や情報入力を行うための操作子が形成される。
操作入力部１３は、このような操作子から得られる情報をＣＰＵ１１に供給し、ＣＰＵ１１はこれらの情報に対応した必要な演算処理や制御を行う。

圧縮／伸張処理部１６は、バス１４を介して入力される画像データについての圧縮／伸張処理を行う。例えば、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式に従った画像圧縮／伸張処理を行う。

ストレージ部１７は、画像データその他の各種データの保存に用いられる。
このストレージ部１７は、フラッシュメモリなどの固体メモリにより構成されても良いし、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）により構成されてもよい。
また内蔵の記録媒体ではなく、可搬性の記録媒体、例えば固体メモリを内蔵したメモリカード、光ディスク、光磁気ディスク、ホログラムメモリなどの記録媒体に対応する記録再生ドライブなどとされても良い。
もちろん、固体メモリやＨＤＤ等の内蔵タイプのメモリと、可搬性記録媒体に対する記録再生ドライブの両方が搭載されてもよい。
ストレージ部１７は、ＣＰＵ１１の制御に基づき、バス１４を介して入力される画像データその他の各種データについての記録／再生を行う。

表示部１５は、液晶ディスプレイ等の表示パネル部と、該表示パネル部を表示駆動する表示駆動部が設けられる。上記表示駆動部は、バス１４を介して入力される各種の表示データを上記表示パネル部に表示させるための画素駆動回路で構成されている。画素駆動回路は、上記表示パネル部においてマトリクス状に配置されている各画素について、それぞれ所定の水平／垂直駆動タイミングで画像信号に基づく駆動信号を印加し、表示を実行させる。

ここで、記録時においては、ＣＰＵ１１の制御に基づき、シャッタ時間制御処理部７で処理された画像データが上記圧縮／伸張処理部１６に供給され、該圧縮／伸張処理部１６において圧縮処理された画像データが生成される。記録時においてストレージ部１７は、ＣＰＵ１１の制御に基づき、このように圧縮／伸張処理部１６で圧縮処理されて生成された圧縮画像データを記録するようにされる。
また、記録時においてＣＰＵ１１は、シャッタ時間制御処理部７で処理された画像データが表示部１５に供給されるように制御し、これによって表示部１５に撮像画像のリアルタイム表示を行わせる。

また、ストレージ部１７に記録された圧縮画像データについての再生指示が行われた場合、ＣＰＵ１１は、ストレージ部１７を制御して、指定された圧縮画像データの再生を行わせた上で、このように再生された圧縮画像データを圧縮／伸張処理部１６で伸張させるように制御を行う。そして、伸張された画像データが表示部１５上に表示されるように制御を行う。

[変形可能ミラー装置の構成]

続いて、図１に示した変形可能ミラー装置２の構成、及びその動作について次の図３〜８を参照して説明する。
図３、図４は、変形可能ミラー装置２の構成について説明するための図として、図３は変形可能ミラー装置２の断面図を示し、図４は変形可能ミラー装置２が備える可撓性部材３２の構造を示している。図４において、図４（ａ）では可撓性部材３２を反射膜３１が形成される面とは逆側の面（すなわちミラー面が形成されない裏面）から見た場合の構造を示し、図４（ｂ）では可撓性部材３２の断面構造を示している。
なお、図３においては変形可能ミラー装置２と共に図１に示したミラー駆動回路８も併せて示している。

先ず、図３に示されるように、変形可能ミラー装置２には、可撓性部材３２と、その表面に形成された反射膜３１と、この反射膜３１が形成されたミラー面とは逆側の面において可撓性部材３２と固着されるマグネット３６と、ベース基板３４と、このベース基板３４側に固着される駆動コイル３５と、可撓性部材３２とベース基板３４との間に挿入されるようにして設けられる強度確保部材３３とを有する。

可撓性部材３２は例えばシリコンとされ、可撓性を有する。この可撓性部材３２のミラー面となるべき面に対しては、反射膜３１が膜付けされている。
そして、この場合の可撓性部材３２としては、図４（ｂ）に示されるようにして、上記ミラー面の裏側となる面において、同じ中心Ｃをもつ複数の楕円部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅが形成されている。これら複数の楕円部３２Ａ〜３２Ｅは、中心Ｃを含むようにされた楕円部３２Ａが最も厚みがあり、次いで外周側に形成される楕円部３２Ｂ、さらに外周側となる楕円部３２Ｃ、さらに外周側の楕円部３２Ｄ、さらに外周側の楕円部３２Ｅとなるに従って厚さが薄くなるようにされている。つまり、この場合の可撓性部材３２の断面形状としては、その中心Ｃから外周方向にかけて階段状にその厚さが薄くなるような形状とされている。
ここで、これら楕円部３２Ａ〜３２Ｅの厚さ方向を、Ｚ軸方向と定義する。

そして、上記楕円部３２Ｅが形成される領域より外周となる領域は、当該領域が、後述するようにして可撓性部材３２に対するＺ軸方向への駆動力が印加された場合にも変形されないように充分な強度を確保するための、リブ状のフレーム３２Ｆが形成される。

ここで、可撓性部材３２においては、上記楕円部３２Ａ〜楕円部３２Ｅまでの範囲が、変形ミラーとして変形する範囲とされる。つまり、これらそれぞれ厚さの異なるようにされた楕円部３２Ａ〜楕円部３２Ｅの形成パターンによって、ミラー面の形状が、後述するようにして中心の楕円部３２Ａに対して一様に印加されるＺ軸方向への駆動力に応じた所定の形状となるようにされている。
このように断面厚の異なるパターンを形成することによって、可撓性部材３２に所要の強度分布を与えることができる。その意味で、このように断面厚を異ならせるようにして形成したパターンを、強度分布パターンと呼ぶ。この場合、上記楕円部３２Ａ〜３２Ｅによるパターンについては、強度分布パターン３２ａとする。

なお、上記変形可能範囲としての楕円部３２Ａ〜楕円部３２Ｅの外周部には、上述のようにして駆動力の印加に対しても変形しない十分な強度を持つようにされたフレーム３２Ｆが形成されているが、このようにフレーム３２Ｆとしての可撓性部材３２における最外周部分が、駆動力の印加に対しても変形はせず強度が保たれていることで、その分、楕円部３２Ａ〜楕円部３２Ｅまでの可変部の駆動力に応じた形状変化態様を、より理想の形状変化態様に合わせ易くすることができる。つまり、可撓性部材３２の最外周部が変形されてしまう場合と比較すれば、より高精度に駆動力に対する形状変化態様を理想の態様に近づけることができるものである。

なお、この場合において、強度分布パターン３２ａが楕円形状により形成されるのは、先の図１に示されるように、変形可能ミラー装置２としてはそのミラー面が４５度に傾斜された状態で用いられるためである。
この場合、ミラー面における入射光のスポットは、次の図５に示されるようにして楕円形状となる。具体的には、スポットの長手方向をＹ軸方向、これと直交する方向をＸ軸方向とすると、Ｘ軸方向とＹ軸方向との直径の比率がおよそＸ：Ｙ＝１：√２の楕円形状となるものである。
このようにミラー面上での入射光のスポット形状が楕円形状となることから、フォーカス制御を良好に行うにあたっては、強度分布パターン３２ａとしても楕円形状としているものである。

また、先の説明によると、強度分布パターン３２ａとしては、各楕円部が同じ中心Ｃを有するように配置しているが、このことによって、可撓性部材３２に対し駆動力が印加されたときに、応力が一部に集中してしまうことを防止することができ、可撓性部材３２の割れや疲労破壊を効果的に防止できる。
ここで、ミラー面の変形のために或る駆動力が印加される場合、可撓性部材３２では内部応力が発生する。そしてこの際、仮に可撓性部材３２において応力が一点に集中するような部分があると、本例のように可撓性部材３２が等質等方性な材質により構成される場合、この部分は急激に寸法の変化する箇所となる。
例えば、各楕円部が同じ中心を持たない場合のパターンは、特定の方向で間隔が狭まったり広がったりすることになる。そして、この間隔が狭まった部分が、他の部分に比べて応力が集中しやすい部分となり、よって一様な駆動力の印加に対して急激に寸法が変化する部分となる。
このように応力が集中する部分が存在すると、その部分において可撓性部材３２の許容応力を超える可能性が高まり、これに伴って割れが発生する可能性が高くなる。また、可撓性部材の変形が繰り返し行われることで、この部分での疲労破壊を招く虞もある。
本例のように各楕円部が同じ中心を持つようにパターンニングを行うことで、パターンの間隔は均等となり、上記のように応力が一部に集中するような部分が生じないようにすることができる。つまり、これによって上記割れや疲労破壊の防止を図ることができる。

説明を図３に戻す。
図３において、可撓性部材３２は、その中央部に形成された楕円部３２Ａに対し、円柱状のマグネット３６が固着される。このマグネット３６は、その中央部に上記楕円部３２Ａを勘合位置決め可能とする凹部が形成され、当該凹部が楕円部３２Ａに勘合された状態で例えば接着などによって強固に固着される。

そして、可撓性部材３２は、図示するようにしてその最外周部に形成されるフレーム３２Ｆが、強度確保部材３３に対して固着される。
強度確保部材３３の材料には、例えばパイレックスガラス（パイレックス：登録商標）が選定される。すなわち、可撓性部材３２よりも高剛性による材料が選定される。この強度確保部材３３は、その中央部にテーパー状の孔部が貫通している四角柱状の外形形状を有する。強度確保部材３３は、このようなテーパー状の孔部によってくり抜かれた部分を有する上下二面の外径寸法が、可撓性部材３２のミラー面が形成される面の外周寸法と一致しており、これら二面のうち、一方の面において可撓性部材３２のフレーム３２Ｆが固着される。この場合、可撓性部材３２と強度確保部材３３とは、互いの中心軸が同軸に配置されるようにして固着される。これにより、上記フレーム３２Ｆが、強度確保部材３３における上記孔部の周囲の部分に対して固着される。

ベース基板３４は、その外形寸法が上記可撓性部材３２のミラー面が形成される面と同寸法となる面を有する。そして当該同寸法となる面においては、その最外周部に、上記強度確保部材３３の上記可撓性部材３２と固着される面とは逆側の面を位置決め固着するための溝部が形成されている。具体的には、強度確保部材３３の上記可撓性部材３２と固着される面とは逆側の面におけるテーパー孔の内径と略等しい直径を有する円形の凸部が形成されている。そして、このような凸部の形成に伴う上記溝部において、強度確保部材３３が位置決め固着されることで、ベース基板３４の中心と強度確保部材３３の中心とが同軸に配置されるようになっている。
さらに、ベース基板３４には、その中心部において、駆動コイル３５の内壁を勘合するための円形の位置決め凸部が形成されている。具体的にこの凸部は、その中心がベース基板３４の中心と同軸となるように形成され、外径が駆動コイル３５の内壁を勘合できる大きさに設定されている。このような凸部によって駆動コイル３５がベース基板３４側に勘合し固着されることで、マグネット３６の外面と駆動コイル３５の内面とが全周にわたって均等距離で離間し、且つマグネット３６の中心と駆動コイル３５の中心とが同軸上に配置されるようになっている。
また、図示するように駆動コイル３５に対しては、ミラー駆動回路８からの駆動信号の供給ラインが接続される。

本実施の形態の場合、図３に示される可撓性部材３２のフレーム３２Ｆの縦方向の厚さ（高さ）ｐと、可撓性部材３２の中心部に形成される楕円部３２Ａの縦方向の厚さ（高さ）を同値に設定している。
また、同じ縦方向の厚さ（高さ）として、強度確保部材３３の高さｆは、上記可撓性部材３２のフレーム３２Ｆの高さＰよりも長くなるように設定している。
さらに、横方向の厚さ（幅）については、フレーム３２Ｆの幅をｑ、強度確保部材３３の幅（この場合の強度確保部材３３の孔はテーパー状としているので狭い方の幅の値とする）をｇとしたとき、少なくともｑ＜ｇとなるように設定している。
ここで、縦方向とは、ミラー面に対して直交する方向を指す。また、横方向とは、上記縦方向と直交し、ミラー面と平行な方向を指すものである。

なお、言うまでもないが、強度確保部材３３に形成するテーパー孔の寸法は、予め駆動コイル３５を挿入できるスペースを確保できるようにして設定されるべきものとなる。
また、可撓性部材３２の変形時において、可撓性部材３２と駆動コイル３５とが干渉してしまうとミラー面の所定の形状変化を得ることができなくなってしまうので、駆動コイル３５と可撓性部材３２との間に充分なクリアランスが確保されるように強度確保部材３３の縦方向の厚さｆが設定される必要がある。

ここで、次の図６を参照して、このような変形可能ミラー装置２の製造方法の一例について説明しておく。図６では、変形可能ミラー装置２の分解斜視図を透視図により示している。
先ず、可撓性部材３２については、上述もしたようにその材質として例えばシリコンが選定され、厚さｐの板状のシリコンに対し、例えば半導体製造プロセスを利用したエッチング加工を施すことで、先の図４（ｂ）に示したような楕円部３２Ａ〜楕円部３２Ｅ及びフレーム３２Ｆとしての断面形状が与えられる。

なお、上述のようにして本実施の形態では、可撓性部材３２のフレーム３２Ｆ・楕円部３２Ａの厚さｐを同値に設定しているが、このようにフレーム３２Ｆ・楕円部３２Ａの厚さを同値に設定すれば、加工前のシリコンの厚さは、少なくともこれらフレーム３２Ｆ・楕円部３２Ａの厚さと同じに設定することができる。これは、可撓性部材３２としては、先に述べたようにして最外周部のフレーム３２Ｆが最も断面厚が厚くされることによる。
また、このようにフレーム３２Ｆ・楕円部３２Ａの厚さがｐで同値であれば、エッチング加工が必要な領域は、楕円部３２Ｂ〜楕円部３２Ｅまでの範囲のみとすることができる。

このようなエッチングによる成形を経て製造された可撓性部材３２に対しては、強度分布パターン３２ａとしての断面形状が与えられた面とは逆側の面に対し、例えばアルミニウムなどによる反射膜３１がスパッタ法などによって膜付けされ、ミラー面が形成される。そして、先にも述べたように、中心部の楕円部３２Ａに対しては、マグネット３６が接着などによって強固に固着される。
さらに、上記ミラー面の逆側の面に対しては、強度確保部材３３が、その中心と可撓性部材３２の中心とが同軸に配置されるようにして固着される。この場合、シリコンとしての可撓性部材３２とパイレックスガラスとしての強度確保部材３３との固着は、陽極接合により行われる。

ここで、可撓性部材３２と強度確保部材３３の材料の組み合わせは、線膨張係数を考慮して設定すればよい。
例えば陽極接合を行う場合、接合時には材料を加熱する必要があるが、線膨張係数が全く異なる材料同士を接合すると、接合後、常温に戻る際の収縮率の差により、可撓性部材３２に変形を生じさせてしまう。すなわち、これによってミラー面の平面度の悪化を招いてしまう。このことを考慮し、本例では比較的線膨張係数の特性が類似する上述のシリコンとパイレックス特許請求の範囲特許請求の範囲ガラスの組み合わせとしている。
或いは、可撓性部材３２と強度確保部材３３とを同材料とすれば、線膨張係数に係る問題は回避できる。具体的には、可撓性部材３２と強度確保部材３３の双方をシリコンとする。このように双方の材料をシリコンとする場合、その固着は表面活性化常温接合で行う。

また、図６において、ベース基板３４は、板状の部材に対してエッチング加工などによって先に説明した最外周部の溝部、中心部の凸部を形成して製造される。なお、先の説明からも理解されるように、これら溝部・凸部が形成される面の外形寸法は、可撓性部材３２のミラー面の外形寸法と同寸法とされている
そして、ベース基板３４に対しては、上記中心部の凸部によって駆動コイル３５が位置決めされて接着などにより固着される。そして、このように駆動コイル３５が固着されたベース基板３４に対して、強度確保部材３３が、上記最外周部の溝部によって位置決めされて固着される。
このようにして各部が固着されることで、図３に示した変形可能ミラー装置２が形成される。

ここで、上記により説明した構成を有する変形可能ミラー装置２に対しては、ミラー駆動回路８による駆動信号が駆動コイル３５に対して供給される。
このように駆動信号が供給されて駆動コイル３５が通電されることで、その通電レベルに応じた磁界が発生し、当該発生磁界に応じて駆動コイル３５の内側に配置されるマグネット３６が反発力を受ける。この場合、マグネット３６は円柱の軸方向に着磁されており、従って上記反発力はＺ軸方向に生じる。すなわち、このことで、当該マグネット３６が固着された可撓性部材３２の中心部に対して、上記駆動信号のレベルに応じたＺ軸方向への一様な駆動力が印加されることになる。

図７、図８は、このように駆動信号が供給されてミラー面が変形された場合の変形可能ミラー装置２の断面図を示している。なお、これら図７、図８では、図示の都合上、反射膜３１を省略して示している。また、各図では比較として、図３の無変形状態でのミラー面の状態を破線により示している。

図７は凸状、図８は凹状にミラー面が変形した場合を示している。このような凸状、凹状の変化は、駆動コイル３５に供給する駆動信号の極性を変化させることで得られる。

ここで、確認のために述べておくと、このような変形可能ミラー装置２を用いてフォーカス制御を行うとした場合には、可撓性部材３２に印加させる駆動力（つまり駆動コイル３５に対して与える駆動信号のレベル：駆動信号値）を変化させた際に、それぞれの駆動状態で目標とする焦点に調整されるようにしておく必要がある。つまり、それぞれの駆動状態で目標とする変形形状が得られるようにしておく必要がある。
上記構成による変形可能ミラー装置２とする場合、各駆動状態で（つまり可撓性部材３２の中心の楕円部３２ＡのＺ軸方向の変形量に応じて）どのようにミラー面が変化するかの設定は、強度分布パターン３２ａの形成パターンの設定によって行うことができる。それぞれの駆動状態で目標とする焦点に調整されるようにするための強度分布パターン３２ａの割り出しは、例えばＦＥＭ（Finite Element Method：有限要素法）シミュレーションツールを用いて行うことができる。

ところで、上記により説明した実施の形態の変形可能ミラー装置２としては、先の図３に示したように、ベース基板３４と可撓性部材３２との間に、強度確保部材３３を挿入し、当該強度確保部材３３によって可撓性部材３２をベース基板３４側から支持するように構成している。このことにより、当該変形可能ミラー装置２を撮像装置１本体側に取り付ける際に変形可能ミラー装置２内に応力が生じるような場合にも、その応力に基づく力が可撓性部材３２に及んでしまうことを効果的に抑制することができる。つまりこの結果、取り付けに伴うミラー面の平面度の悪化を抑制することができる。
このように平面度の悪化の抑制が図られることで、ミラー面の変形精度の向上を図ることができ、その分、焦点調整の精度向上を図ることができる。
このとき、本実施の形態では、強度確保部材３３の幅ｇが、少なくとも可撓性部材３２のフレーム３２Ｆの幅ｑよりも広くなるように設定している。このことによれば、例えば可撓性部材３２と強度確保部材３３が同等の剛性（曲げ強度）を有する材質であれば、特許文献１に記載の変形ミラーのように強度確保部材３３を設けないとする場合よりも確実に取付時の応力に対する強度を確保することができ、これによって確実にミラー面の平面度の悪化の抑制を図ることができる。

また、実施の形態では、強度確保の機能を可撓性部材３２側ではなく別途設けた強度確保部材３３側に担わせる構成としているが、このことで、強度確保にあたっての装置の大型化を効果的に抑制することができる。仮に、強度確保部材３３を設けず、可撓性部材３２のフレーム３２Ｆの幅ｑを拡大させて強度確保を図ろうとした場合には、フレームＦの横断面厚を外周方向に広げざるを得ない。これは、ミラー面の所定の変形形状を得るにあたって強度分布パターン３２ａが形成されるスペース（つまり楕円部３２Ａ〜３２Ｅまでの変形可能範囲）を確保しなければならいからである。これに対し、強度確保部材３３を設ける場合には、強度確保部材３３の横断面厚をフレーム３２Ｆよりも内周方向側に拡大して強度確保を図ることが可能となる。この結果、強度確保にあたっての装置大型化を抑制することができるものである。

また、このようにして強度確保機能を別途設けた強度確保部材３３に担わせる構成とすれば、可撓性部材３２のフレーム３２Ｆの縦断面厚（高さｐ）も厚くする必要はなくなる。これによれば、可撓性部材３２のフレーム３２Ｆと強度分布パターン３２ａを形成するためのエッチング加工時のエッチング深さをその分浅くすることができ、エッチング工程に要する時間の短縮化が図られ、製造効率が向上して装置製造コストの削減を図ることができる。
また、このようにしてエッチング深さを浅くすることができれば、その分、強度分布パターン３２ａとしての段差形状の寸法精度も向上させることができ、この点でも焦点調整の精度向上が図られる。

なお、装置取り付け時に生じる応力に対する強度を確保するにあたっては、例えばベース基板３４の外周部に所要の断面厚を有するフレーム部を一体的に形成するという手法も考えられる。
しかしながら、このように強度確保のためのフレーム部がベース基板３４に一体的に形成される場合は、ベース基板３４の底部に生じた応力が上記フレーム部に伝わりやすく、可撓性部材３２を変形させやすいということが懸念される。
また、このようにベース基板３４と強度確保のためのフレーム部を一体に形成する場合、ベース基板３４を凹状の断面形状を有するように形成することになるが、実際において、ベース基板３４の底部には、先に述べたように駆動コイル３５を位置決め固着するための凸部を形成する必要がある。つまり、この場合の上記位置決めのための凸部の加工時には、外周部分のフレーム部が障害物となり、加工の困難性が増し、製造効率の低下、それに伴う製造コストの増加を招く虞がある。
これに対し、強度確保部材３３を別体として設けた本実施の形態の場合は、ベース基板３４のコイル位置決め部の形成は非常に簡易な加工で済み、その分、製造コストの削減を図ることができる。なお、強度確保部材３３の製造は、少なくとも元部材に所定の径を有する孔部を形成するという非常に簡易な加工で済む。

また、本実施の形態の変形可能ミラー装置２では、マグネット３６を可撓性部材３２側（つまり可動側）に固着し、駆動コイル３５をベース基板３４側（固定側）に固着するという、ムービングマグネット型の構成を採るものとしているが、この点によっても、焦点調整の精度向上が図られる。
ここで、例えば可動側（可撓性部材３２側）にコイルを固着する構成とした場合には、可動側に対してコイル給電用の配線ケーブルを接続する必要があるが、この構成によると、給電ケーブルの曲げによる応力などによって可撓性部材に圧力を与えてしまう虞があり、それに伴ってミラー面が変形して平面度が損なわれてしまう虞がある。
これに対し、本例のムービングマグネット型の構成とすれば、可動側に給電ケーブルによる圧力を与えないようにすることができ、平面度の確保をより確実にすることができる。そして、このように初期状態（無変形時）でのミラー面の平面度が確保されれば、その分、焦点調整精度の向上が図られるものとなる。

また、このようなムービングマグネット型としての、駆動コイル３５をベース基板３４側に固着する構成とすれば、駆動コイル３５の発熱をベース基板３４側に逃がすことができる。すなわち、例えばこの場合のベース基板３４として比較的熱伝導率の高い材質を選定するものとしておくことで、変形可能ミラー装置２内部の温度上昇を効果的に抑制するといったことができる。

また、実施の形態の変形可能ミラー装置２の構成によれば、その製造工程としても、先の図６にて説明したように膜付けやエッチング、接合といった半導体製造プロセスを利用して製造することが可能となるので、高精度で且つ大量生産が比較的容易となる。
また、半導体製造プロセスが利用可能となることで、変形可能ミラー装置２の装置サイズも小型化することができ、製造コストとしても比較的低コストに抑えることができる。

[第１の実施の形態としてのフォーカス制御手法]

ところで、先にも説明したように動画像の撮像記録を行う場合において、オートフォーカスのための合焦点の探索に山登り法を採用する場合には、合焦点を探索する過程での焦点ボケの状態が記録されてしまうといった問題が生じる。
実施の形態では、この問題の解決を図るための手法として、撮像記録のための画像データを読み出す期間の他に、合焦点の探索を行うにあたっての合焦評価値Ｅｖを得るための画像データを読み出す期間を挿入するようにして画像読み出しを行う手法を提案する。

ここで、撮像記録のための画像データを読み出す期間では、当然のことながら焦点位置は合焦点に合わせる必要がある。一方で、合焦点探索のための画像データの読み出し期間では、合焦点探索にあたって設定されるべき焦点位置を設定すべきものとなる。これらのことより、上記のような読み出し分けの手法を採るとした場合には、それぞれの画像読出期間ごとに焦点の調整状態の切り換えを行う必要があることが理解できる。

このとき、仮に焦点位置の調整を従来のようにフォーカスレンズをモータ駆動して行うとした場合には、合焦点としての焦点位置から合焦点探索のために設定されるべき焦点位置への切り換えを行うには多くの時間を要し、それぞれの画像読出期間の切り替わりに対応して即座に焦点位置を切り換えるといったことが非常に困難となる。
これに対し、上記により説明した変形可能ミラー装置２を用いるものとすれば、焦点位置の調整は、ミラー面（可撓性部材３２）の断面形状を微少に変化させることで行うことができるので、非常に高速に行うことができる。つまり、それぞれの画像読出期間の切り替わりに応じて焦点位置の切り換えを充分高速に行うことができる。
本実施の形態では、このような変形可能ミラー装置２が有する高速応答性を利用することで、上記読み出し分けの手法を実現するものである。

以下、図９、図１０を参照して、第１の実施の形態としてのフォーカス制御手法について説明していく。
図９は、第１の実施の形態としてのフォーカス制御手法について説明するための図として、図９（ａ）では撮像素子の画像読出期間の割り振りを示し、図９（ｂ）ではミラー駆動信号波形を示している。
なお、この図９においてはインターレース方式に対応した画像読み出しを行うことを前提とした場合の例を示している。

図９（ａ）において、図中の１フィールドと示す期間は、予め設定された１フィールド期間を表す。つまり、２つのフィールド期間からなる１フレームと示す期間が、予め設定された１フレーム期間となる。
図示するようにして本実施の形態では、予め定められた１フィールド期間内に、撮像記録すべきフィールド画像を読み出す撮像記録用フィールド（第１の画像読出期間：図中「Ｆ」で表記）と、合焦点探索のための合焦評価値Ｅｖを得るための画像を読み出す合焦点探索用フィールド（第２の画像読出期間：図中「Ｓ」と表記）とを挿入するものとしている。
この場合において、合焦点探索用フィールドは、１フィールド期間内に２つ挿入するものとしている。つまり、時間軸上で見た場合、撮像記録用フィールドに続けて合焦点探索用フィールドが２つ連続し、以降も同順で撮像記録用フィールド・合焦点探索用フィールドが繰り返されるものとなっている。

本実施の形態において、上記撮像記録用フィールドの期間長、上記合焦点探索用フィールドの期間長は、それぞれ固定の期間長を設定するものとしている。具体的に本例の場合、３０Hzのフレーム周期に対応させるため、撮像記録用フィールドの期間長は１０ｍsecで固定とし、合焦点探索用フィールドの期間長は３．３ｍsecで固定としている。つまり、１フィールド期間は１０＋３．３×２より１６．６ｍsecに固定とする。

このような画像読出期間の割り振りを行うと共に、図９（ｂ）に示されるように、各画像読出期間では、それぞれ異なるフォーカス駆動状態が得られるようにする。具体的に、ＣＰＵ１１は、合焦点探索用フィールドでは山登り法による合焦点探索にあたって設定すべき焦点に調整されるように変形可能ミラー装置２の駆動状態を制御し、撮像記録用フィールドでは探索により求められた合焦点としての焦点に調整されるように変形可能ミラー装置２の駆動状態を制御する。

ここで、本実施の形態において、合焦点探索用フィールドについては、撮像素子４の部分読出を行うものとしている。
図１０は、１フィールド期間における撮像素子４の読出範囲について示している。
この図１０に示されるように、撮像記録用フィールドにおいては、撮像素子４における全有効画素範囲を対象としてインターレース方式による画像読出を行い、合焦点探索用フィールドでは、撮像素子４の中心部を含む一部の範囲内の全画素を読み出すものとしている。この場合、合焦点探索用フィールドにおいて部分読出を行う範囲は、合焦用評価値Ｅｖの計算に必要とされる画角に応じて設定すればよい。
このような部分読出を行うことで、画像転送容量の削減が図られ、合焦評価値Ｅｖの計算に必要な処理負担の軽減を図ることができ、それによって消費電力の削減を図ることができる。
なお、このような撮像素子４による部分読出動作は、ＣＰＵ１１が撮像制御部９に対する指示を行って、撮像素子４による読み出し動作を制御することで実現される。

山登り法による合焦点の探索は、ＣＰＵ１１が、合焦評価値計算部２７にて逐次計算させる合焦評価値Ｅｖを取得して行う。山登り法による合焦点の探索の具体的な手法については種々存在するが、基本的には、例えば以下のような手法が採られるものであればよい。
先ずは、焦点位置を無限遠（Ｓｎとする）に設定し、その状態で計算された合焦評価値Ｅｖの値を取得する。そして、無限遠Ｓｎから、予め定められた距離ｔだけ近い焦点距離（Ｓｎ＋１とする）を設定し、その状態で計算された合焦評価値Ｅｖの値を取得する。このように距離ｔだけ離間するそれぞれの焦点での評価値Ｅｖを取得した上で、どちらで良好な評価値Ｅｖの値が得られているかを判別する。無限遠Ｓｎでの評価値Ｅｖの値の方が高ければ合焦点は無限遠Ｓｎであるとして決定する。逆に、焦点距離Ｓｎ＋１での評価値Ｅｖの値の方が高ければ、合焦点は当該焦点距離Ｓｎ＋１以降の焦点にあると判断できるので、その場合はさらに距離ｔだけ近い焦点距離Ｓｎ＋２での合焦評価値Ｅｖを取得し、焦点距離Ｓｎ＋１と焦点距離Ｓｎ＋２の何れでの評価値Ｅｖの値が良好かを判別する。焦点距離Ｓｎ＋１の方が評価値Ｅｖの値が高ければ、合焦点は当該焦点距離Ｓｎ＋１に決定する。焦点距離Ｓｎ＋２での評価値Ｅｖの値の方が高ければ、合焦点は当該焦点距離Ｓｎ＋２以降の焦点にあると判断できるので、さらに距離ｔだけ近い焦点距離Ｓｎ＋３での合焦評価値Ｅｖを取得し、焦点距離Ｓｎ＋２と焦点距離Ｓｎ＋３の何れでの評価値Ｅｖの値が良好かを判別する。
以降も、距離ｔだけ近い焦点距離の方が良好な評価値Ｅｖの値が得られる場合は、さらに距離ｔだけ近い焦点距離に振って取得した評価値Ｅｖとの比較を行い、新たに振った焦点での評価値Ｅｖの値の方が低くなったときに、直前に振った焦点を合焦点として決定する。

上記により説明したようにして、本実施の形態ではそれぞれの画像読出期間で異なるフォーカス駆動状態を設定して画像を読み出し分けるようにしたことで、合焦状態で読み出された撮像記録用フィールドの画像については記録されるようにし、合焦点探索のためのフォーカス状態で読み出された画像については合焦点探索用のみに用い、これが記録されないようにすることができる。
具体的に、ＣＰＵ１１は、撮像記録用フィールドで読み出された画像信号に基づき得られた画像データについては、これが撮像処理部５→信号処理部６→シャッタ時間制御処理部７（後述する）による処理を経た上で、圧縮／伸張処理部１６による圧縮処理が施されてストレージ部１７にて記録されるように制御を行う。また、合焦点探索用フィールドで読み出された画像信号に基づき得られた画像データについては、信号処理部６内の周波数特性補正処理部２６から合焦評価値計算部２７に対して入力されるようにすることで、該合焦点探索用フィールドにて得られた画像データのみについて合焦評価値Ｅｖが計算されるようにする。
このようにして、合焦点の探索の過程で生じる焦点ボケの状態が記録されてしまうことの防止が図られれる。

なお、撮像記録中においては、表示部１５上において撮像画像のリアルタイム表示が行われる。ＣＰＵ１１は、撮像記録用フィールドで読み出された画像信号に基づき得られた画像データについては、これが撮像処理部５→信号処理部６→シャッタ時間制御処理部７による処理を経た上で、表示部１５に対しても供給されるようにすることで、撮像画像のリアルタイム表示を実行させる。
このようにすることで、リアルタイム表示画面においても合焦点探索に伴う焦点ボケの様子が映し出されないようにすることができる。

また、本実施の形態では、フォーカス制御を行うにあたり、変形可能ミラー装置２としての、撮像光学系内に挿入されたミラーの面形状を変形させることで焦点を調整するものとしているが、このような構成とすることで、従来のフォーカスレンズをモータ駆動する構成とする場合よりも消費電力の削減を図ることができる。つまり、本実施の形態の場合、焦点の調整にあたり必要な消費電力は、ミラー面を微少に変形させるための微少な消費電力のみであり、この点から従来の構成よりも消費電力の削減を図ることができるものである。

また、変形可能ミラー装置２を用いた構成としたことにより、従来よりもオートフォーカスの高速化を図ることができる。つまり、変形可能ミラー装置２によれば、焦点距離を同量変化させるにあたって必要な駆動量は従来のフォーカスレンズをモータ駆動する手法を採る場合よりも格段に少ないものとなるので、その分、高速な応答が可能となり、これによってオートフォーカスの高速化も図られるものである。

また、本実施の形態のように変形可能ミラー装置２を用いた構成とすれば、モータの駆動音が記録されてしまうといった問題も解決することができる。

[擬似的なシャッタ時間制御]

ここで、先に述べたようにして、本実施の形態においては、撮像記録用フィールドの期間長が固定に設定されるものとなっているが、このことによると、従来では撮像素子４の画像読出タイミングを制御して露光時間を調整することで、電気的なシャッタ時間（シャッタ速度）の制御が可能とされていたものが、本例ではこれができないものとなる。
シャッタ時間の制御が可能であれば、例えば暗所での撮影時など充分な光量が得られない場合に、シャッタ時間を延ばすことで、Ｓ／Ｎの悪化をカバーするという手法を採ることができる。すなわち、ノイズリダクション効果を得ることができる。
上記のようにシャッタ時間が固定とされる本実施の形態では、このようなノイズリダクション効果を得ることができなくなってしまうことになる。

また、一方で、先の説明によれば、本実施の形態では１フィールド期間内に合焦点探索用フィールドが挿入されることで、撮像記録用フィールドの期間長が本来の１フィールド期間よりも短めに設定されることになるが、これによると、シャッタ時間としてはもともと短めのシャッタ時間で固定されてしまうことになる。
ここで、シャッタ時間が短い場合は、各フレーム画像では被写体がはっきりと捉えられることになるので、動画像として見た場合には、特に被写体の動きが速い部分で動きかカクカクと落ち着かない状態となってしまう。すなわち、上記のように本来よりも短めのシャッタ時間で固定される本実施の形態では、もともと動解像度が高い状態となってしまい、被写体の動きが落ち着かない状態に陥り易い。

そこで、本実施の形態では、シャッタ時間の制御によって得られる効果を信号処理によって擬似的に再現するようにして、シャッタ時間が固定とされる場合においてもノイズリダクション効果が得られるようにし、且つ、上述のように被写体の動きが落ち着かない状態に陥りやすいといった点の改善が図られるようにする。
そのための信号処理部として、先の図１に示したシャッタ時間制御処理部７を設けるものとしている。

図１１は、図１に示したシャッタ時間制御処理部７の内部構成を示している。
図１において説明したように、シャッタ時間制御処理部７に対しては、信号処理部６からそれぞれＹ画像データ、Ｕ画像データ、Ｖ画像データが供給される。シャッタ時間制御処理部７には、これらＹ画像データ、Ｕ画像データ、Ｖ画像データのそれぞれについて同様の処理を施す３つの処理系が設けられている。つまり、Ｙ画像データについては減算器４０Ｙ、フレーム遅延回路４１Ｙ、減算器４２Ｙ、フィードバック量制御部４３Ｙが設けられる。また、Ｕ画像データについては減算器４０Ｕ、フレーム遅延回路４１Ｕ、減算器４２Ｕ、フィードバック量制御部４３Ｕが、さらにＶ画像データについては減算器４０Ｖ、フレーム遅延回路４１Ｖ、減算器４２Ｖ、フィードバック量制御部４３Ｖが設けられる。
ここで、Ｙ画像データ、Ｕ画像データ、Ｖ画像データの処理系において、各減算器４０、各フレーム遅延回路４１、各減算器４２、各フィードバック量制御部４３で行われる処理はそれぞれ同様となることから、ここでは代表して、Ｙ画像データについての処理系についてのみ説明を行う。

図示するようにして、Ｙ画像データは減算器４０Ｙを介してシャッタ時間制御処理部７から出力される一方で、分岐して、それぞれフレーム遅延回路４１Ｙ、減算器４２Ｙに対して供給される。フレーム遅延回路４１Ｙは、上記減算器４０Ｙから供給されるＹ画像データに対し１画像分の遅延を与えて減算器４２Ｙに出力する。
減算器４２Ｙは、上記減算器４０Ｙから供給されるＹ画像データから、上記フレーム遅延回路４１Ｙにて遅延されたＹ画像データを減算することで、現在のＹ画像データと１つ前のＹ画像データとの差分信号を得る。

フィードバック量制御部４３Ｙは、このようにして得られた差分信号を入力し、該差分信号に対して、後述するフィードバック特性設定部４４によって設定されるフィードバック特性と上記差分信号の値とに基づいて求めた係数を与えた上で、上述した減算器４０Ｙに出力する。
減算器４０Ｙは、信号処理部６から入力されるＹ画像データからこのようにフィードバック量制御部４３Ｙにて係数が与えられた差分信号を減算する。

ここで、現フレーム画像と１つ前のフレーム画像との差分信号を現フレーム画像から減算するという手法は、いわゆるフレームノイズリダクションと呼ばれる、Ｓ／Ｎの改善を図るための手法として既に知られている。このとき、差分信号のフィードバック量を多くすれば、その分ノイズリダクション効果を高めることができる。

確認のために述べておくと、各フレーム画像の差分信号は、ノイズ量を表す指標としても利用することができる。すなわち、現フレームと１つ前のフレームとの差分信号の値が大きい場合には、その分、各フレームで被写体がはっきりと映し出されている状態となっているので、画像に生じているノイズ量は少ないということになる。逆に差分信号の値が小さい場合は、ノイズ量は多いことになる。
このことを踏まえると、実際に画像に生じるノイズ量に応じた適切なノイズリダクション量を得るにあたっては、上記差分信号の値が小さい場合にはフィードバックする差分信号に与える係数（フィードバック量）が大きくなるようにし、上記差分信号の値が大きい場合にはフィードバック量が抑えられるようにすればよい。

ここで、上記により説明した構成では、単に現フレームの画像データから差分信号を減算するのではなく、差分信号に対し、該差分信号の値に応じた係数を与えた上で減算するものとしているが、このことで、ノイズリダクション量を任意の特性にて制御することが可能とされている。

ところで、上記のようにしてフレーム間の差分信号をフィードバックするようにして減算することによっては、Ｓ／Ｎの改善が図られると同時に、動解像度を落とすという作用が得られることになる。
つまりこのことからも理解されるように、上記のようにしてフレーム間の差分信号をフィードバックするようにして減算する構成を採ることによっては、差分信号のフィードバック量を増やすことで、シャッタ時間を延ばした場合と同等の作用が得られるものである。

ここで、上述もしたように、差分信号の値が大きい場合には、各フレームで被写体がはっきりと映し出されている状態となっていると推測することができる。この点からすると、差分信号の値は、動解像の指標としても利用できることが分かる。つまり、差分信号の値が大きい場合には、動解像度が高く、被写体の動きが落ち着かない状態となっていると推定でき、逆に差分信号の値が小さい場合には動解像度が低く、動きボケが生じていると推定することができる。
従って、動解像度の面で見れば、差分信号の値が大きい場合にはフィードバック量を増やして動解像度を落とすようにし、差分信号の値が小さい場合はフィードバック量を少なくして動解像度の低下の抑制が図られるようにすればよい。

ところで、従来の電気的なシャッタ時間制御を行うシステムでは、シャッタ時間の指定操作によってノイズリダクション量の指定（或いは動解像度の調整指示）が為されている。このような従来のシステムに倣い、本実施の形態としても、ノイズリダクション量、動解像度についての指定が、シャッタ時間の指定操作によって行われるようにする。
図１１に示す構成において、このようにシャッタ時間の指定に応じてノイズリダクション量（動解像度）を適切に調整するための制御動作は、フィードバック特性設定部４４が担うものとなっている。

図１１において、フィードバック特性設定部４４は、図１に示したＣＰＵ１１から供給されるシャッタ時間指示信号Ｓｓにより指定されるシャッタ時間の値に応じたフィードバック制御特性が、フィードバック量制御部４３Ｙ（及びフィードバック量制御部４３Ｕ、フィードバック量制御部４３Ｖ）にて設定されるように制御を行う。
ここで、上記シャッタ時間指示信号Ｓｓは、ＣＰＵ１１が、操作入力部１３を介したユーザの操作入力によって指定されたシャッタ時間の値を、フィードバック特性設定部４４に指示する信号となる。

図１２は、上記フィードバック特性設定部４４が、指定されたシャッタ時間の値に応じて各フィードバック量制御部４３に設定させる差分信号のフィードバック量の制御特性の例を示している。
図１２（ａ）は、指定されたシャッタ時間の値がシャッタ時間：短に該当する場合に対応して設定されるフィードバック量制御特性を、また図１２（ｂ）はシャッタ時間：中に該当するシャッタ時間が指定された場合に設定されるフィードバック量制御特性を、また図１２（ｃ）はシャッタ時間：長に該当するシャッタ時間が指定された場合に設定されるフィードバック量制御特性をそれぞれ示している。
なお、確認のために述べておくと、「フィードバック量の制御特性」とは、図１１に示す各フィードバック量制御部４３における、入力差分信号の値に対する出力差分信号の値の変化特性を指すものである。

図１２において、図１２（ａ）に示すシャッタ時間：短は、指定可能なシャッタ時間のうち最短のシャッタ時間付近のシャッタ時間であるとする。また、図１２（ｂ）に示されるシャッタ時間：中は、指定可能なシャッタ時間のうちの中間のシャッタ時間付近のシャッタ時間であるとする。また、図１２（ｃ）に示すシャッタ時間：長は、指定可能なシャッタ時間のうち最長のシャッタ時間付近のシャッタ時間である。

先ず、図１２（ｂ）のシャッタ時間：中としてのシャッタ時間が指定された場合、ユーザ指示としては、ノイズリダクション、動解像度の面で共に中立的な指示が為されたものとして扱うことができる。従ってこの場合は、ノイズリダクション、動解像度の面で共に中間的な効果が得られるようにしてフィードバック量を設定すればよい。

ここで、先に述べたようにして本例では撮像記録用フィールドの期間長が短めに設定されていることから、もともと動解像度が高めの状態となっている。そこで、このような状態から中間的な動解像度の状態が得られるように、シャッタ時間：中が指示された場合には、図示するような所定の傾きを有するフィードバック量制御特性を設定する。
これにより、もともと動解像度が高めとなる状態を補正して、中間的な解像度が得られるようにすることができる。

また、図１２（ａ）に示すシャッタ時間：短に該当するシャッタ時間が指定された場合、ユーザ指示としては、動きボケの低減指示がなされていると見なすことができる。
そこで、この場合には、図示するようにして入力される差分信号の値に関わらず一定のフィードバック量が得られるような制御特性を設定する。具体的にこの場合は、入力に対し出力が常に「０」で一定となるようなフィードバック量制御特性を設定するものとしている。
このように出力を一定とする制御特性を設定することで、もともと動解像度が高めとなる状態であることに応じて、動きボケを低減する効果と同様の効果を得ることができる。

また、図１２（ｃ）に示すシャッタ時間：長に該当するシャッタ時間が指定された場合には、ユーザ指示としては、ノイズリダクション効果が得られるように指示していると見なすことができる。
この場合には、先の図１２（ｂ）に示した制御特性からさらに傾きを大きくして、明示的なノイズリダクション効果が得られるような制御特性を設定することが考えられる。
但し、先の説明からも理解されるように、このように傾きを大きくしてフィードバック量がより大きくなるようにした場合には、その分、動解像度を落とす作用も得られてしまうものとなる。ここで、ノイズリダクションが必要なのは、差分信号の値が小さく、実際に生じるノイズ量が多いとされる場合である。従ってこの場合には、図１２（ｃ）に示されるようにして、差分信号の値が小さい領域では傾きを図１２（ｂ）の場合よりも大きく設定し、差分信号の値が大きいとされる領域では傾きを図１２（ｂ）の場合と同様の傾きに抑えた特性を設定する。これによって、シャッタ時間を延ばす指示に応じてノイズリダクション効果が得られるようにしつつ、その副作用として生じる虞のある動きボケの抑制も図ることができる。

なお、具体的に上記差分信号の値が小さい領域で設定する傾きとしては、入力：出力の比率、すなわちフィードバック量制御部４３に入力される差分信号の値とフィードバック量制御部４３から出力される差分信号の値との比率がおよそ１：１となるような傾きを設定するものとしている。

説明を図１１に戻す。
フィードバック特性設定部４４は、ＣＰＵ１１からのシャッタ時間指示信号Ｓｓとして、シャッタ時間：短に該当するシャッタ時間が指示された場合には、各フィードバック量制御部４３において図１２（ａ）に示したようなフィードバック量制御特性が設定されるように制御を行う。
また、シャッタ時間指示信号Ｓｓとして、シャッタ時間：中に該当するシャッタ時間が指示された場合には、各フィードバック量制御部４３において図１２（ｂ）に示したようなフィードバック量制御特性が設定されるように制御を行う。
また、シャッタ時間指示信号Ｓｓとしてシャッタ時間：長に該当するシャッタ時間が指示された場合には、各フィードバック量制御部４３において図１２（ｃ）に示したようなフィードバック量制御特性が設定されるように制御を行う。

ここで、各フィードバック量制御部４３に対するフィードバック量制御特性の具体的な設定手法としては、例えば各フィードバック量制御部４３が、フィードバック量制御特性を入力差分信号の値と出力差分信号の値との関係を表す関数によって実現するように構成される場合には、この関数を各フィードバック量制御部４３に指示して、これを設定させればよい。
或いは、各フィードバック量制御部４３が、フィードバック量制御特性を入力差分信号の値に出力差分信号の値を対応づけたテーブル情報（ルックアップテーブル）により実現するように構成される場合には、各フィードバック量制御部４３に対し、何れのテーブル情報を使用するかについての指示を行って、指定シャッタ時間に応じた適切なフィードバック量制御特性が設定されるようにすればよい。

なお、確認のために述べておくと、上記のようにして各フィードバック量制御部４３がテーブル情報を用いて入力差分信号値に応じた値の差分信号を出力するように構成される場合としても、結果的には、入力差分信号に対して所要の係数を与えて出力していることに何ら変わりはない。

上記により説明したような指定シャッタ時間に応じたフィードバック量の制御特性の設定を行うことで、シャッタ時間が固定とされる場合においてもシャッタ時間を延ばしたかのようなノイズリダクション効果を得ることができる。また、これと同時に、シャッタ時間を固定としたことによって被写体の動きが落ち着かない状態に陥りやすいという点についての改善も図ることができる。

ここで、従来のシャッタ時間制御によるノイズリダクションでは、ノイズリダクション効果を高めると（つまりシャッタ時間を延ばすと）、これに伴って過剰な動きボケが付加されてしまうものとなったが、上記本例の手法によれば、図１２（ｃ）に示したように差分信号の値が大きい部分での特性の傾きを抑えることで、過剰な動きボケが付加されてしまうことの防止が図られている。つまりこの点で、本例の手法は、従来のシャッタ時間制御による手法よりも優れたものとなる。

なお、確認のために述べておくと、本実施の形態では、上記により説明したシャッタ時間制御処理をＹ、Ｕ、Ｖへの分離後に行うものとしているが、このような構成とすることで、シャッタ時間制御処理に要する処理負担の軽減を図ることができる。つまり、Ｙ：Ｕ：Ｖ＝４：２：２であると説明したように、通常は、Ｕ画像データ，Ｖ画像データのサンプリングレートはＹ画像データよりも低く、具体的にＵ画像データ，Ｖ画像データはＹ画像データの１／２の画素数となる。すなわち、Ｕ画像データ，Ｖ画像データについてのシャッタ時間制御処理の負担は、Ｙ画像データのシャッタ時間制御処理の負担のおよそ１／２に軽減することができる。
仮に、Ｒ，Ｇ，Ｂの段階で同様のシャッタ時間制御処理を行うとした場合には、Ｒ，Ｇ，Ｂについて同等の処理負担を強いられることになる。この点で、Ｙ，Ｕ，Ｖ分離後にシャッタ時間制御処理を行うものした本例では、処理負担の軽減が図られるものである。

[処理動作]

続いて、これまでに説明してきた第１の実施の形態としての動作を実現するために行われるべき処理動作について、次の図１３、図１４のフローチャートを参照して説明する。 なお、これらの図に示す処理動作は、図１に示したＣＰＵ１１がメモリ部１２内に格納されるプログラムに基づいて実行するものである。
図１３は、主に合焦点探索用フィールドとしての画像読出期間に対応して実行されるべき処理動作（つまり山登り法による合焦点の探索処理）を示し、図１４は、撮像記録用フィールドとしての画像読出期間に対応して実行されるべき処理動作を示している。

先ず図１３において、ステップＳ１０１では、無限遠Ｓｎとするためのミラー駆動信号値（Ａｎとする）を決定する。そして、次のステップＳ１０２では、ステップ数カウント値ｍを０リセットする処理を実行する。このステップ数カウント値ｍは、以下の説明からも理解されるように、合焦点の探索にあって焦点を各ポイントに振る際に、ＣＰＵ１１がミラー駆動信号値のステップ数をカウントするための値となる。

続くステップＳ１０３では、合焦点探索用フィールドに至るまで待機する。そして、合焦点探索用フィールドに至った場合には、Ａｎ＋ｍステップによるミラー駆動信号値を指示する処理を行う。つまり、先のステップＳ１０１にて決定したミラー駆動信号値Ａｎに対してｍステップ分の値を加算したミラー駆動信号値を、図１に示したミラー駆動回路８に指示し、これによって変形可能ミラー装置２のミラー面の形状を、このようなＡｎ＋ｍステップによるミラー駆動信号値で定義される焦点位置が得られるように変形させる。

次のステップＳ１０５では、評価値Ｅｖを取得する。つまり、信号処理部６内の合焦評価値計算部２７により計算される合焦評価値Ｅｖを取得する。
そして、続くステップＳ１０６では、ｍ＝０であるか否か、すなわち無限遠Ｓｎでの評価値Ｅｖのみを取得した状態であるか否かを判別する。ｍ＝０であるとされ、無限遠Ｓｎでの評価値Ｅｖのみを取得した状態にあるとして肯定結果が得られた場合は、図示するようにしてステップＳ１０８に進んでステップ数カウント値ｍをインクリメント（ｍ＝ｍ＋１）した後、先のステップＳ１０３に戻るようにされる。つまり、これによって次の焦点位置での評価値Ｅｖを取得することができる。

一方、上記ステップＳ１０６において、ｍ＝０ではなく、無限遠Ｓｎでの評価値Ｅｖのみが得られた状態ではないとして否定結果が得られた場合は、ステップＳ１０７に進み、Ａｎ＋(ｍ−１)のときの評価値ＥｖよりもＡｎ＋ｍのときの評価値Ｅｖの方が大きいか否かについて判別を行う。ここで、Ａｎ＋ｍのときの評価値Ｅｖの方が大きければ、新たに振った焦点位置での評価値Ｅｖの方が大きいということになり、Ａｎ＋ｍのときの評価値Ｅｖの方が小さければ新たに振った焦点位置での評価値Ｅｖの方が小さいということになる。
ステップＳ１０７において、Ａｎ＋ｍのときの評価値Ｅｖの方が大きいとして肯定結果が得られた場合は、先のステップＳ１０８に進んでステップ数カウント値ｍの値をインクリメントした後、ステップＳ１０３に戻るようにされる。

一方、ステップＳ１０７において、Ａｎ＋ｍのときの評価値Ｅｖの方が大きくないとして否定結果が得られた場合は、ステップＳ１０９に進み、Ａｎ＋(ｍ−１)ステップによるミラー駆動信号値を合焦点に対応する駆動信号値として決定する処理を行う。
このステップＳ１０７の処理を行うと、図示するようにしてステップＳ１０１に戻るようにされ、これによって合焦点の探索を繰り返し行うようにされる。

なお、この図１３に示す一連の処理動作は、例えば電源をオフとする操作入力や撮像記録動作の停止を指示する操作入力など、予め撮像記録を停止すべきとして設定されたトリガの発生に応じて終了するようにされる。具体的に、ＣＰＵ１１は、この図に示す処理動作と並行して上述のような電源オフ操作や停止操作などの撮像記録の停止トリガが発生したか否かを判別しており、この判別の結果停止トリガが発生したとされた場合に、図１３に示す処理動作を終了するようにされる。
なお、このように停止トリガの発生に応じて処理動作を終了する点については、次の図１４に示す処理動作をはじめ、後の図１９に示す処理動作についても同様であるとする。

また、ＣＵＰ１１は、図１３に示す処理動作と並行して、撮像記録用フィールドとしての画像読出期間に対応する処理動作として、次の図１４に示す処理動作を実行する。
図１４において、先ずステップＳ２０１では、撮像記録用フィールドに至るまで待機する処理を実行する。そして、撮像記録用フィールドに至った場合は、次のステップＳ２０２において、探索により決定したミラー駆動信号値を指示する処理を実行するようにされる。すなわち、先の図１３のステップＳ１０９の処理によって逐次更新されるようにして決定される合焦点としてのミラー駆動信号値をミラー駆動回路８に指示する処理を行う。これによって撮像記録用フィールドでは、合焦状態で撮像画像の読み出しが行われるものとなる。
ステップＳ２０２の処理を実行すると、ステップＳ２０１に戻るようにされる。これによって撮像記録用フィールドごとに合焦状態での撮像画像が読み出されるようになっている。

＜第２の実施の形態＞

続いては、第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態は、フレーム周期を通常よりも高速に設定した上で、撮像記録用フレームとしての画像読出期間と、合焦点探索用フレームとしての画像読出期間とをフレーム周期で分けるようにしたものである。

図１５は、このような第２の実施の形態のフレーム分けの概念について説明するための図として、図１５（ａ）では各画像読出期間の割り振りを示し、図１５（ｂ）ではミラー駆動信号波形の例を示している。
図１５（ａ）において、先ず第２の実施の形態では、フレーム周期を先の第１の実施の形態の場合（フレーム周期＝３０Hz相当）よりも高速に設定するものとしている。具体的に、この場合のフレーム周期は１２０Hzとされる。
その上で、撮像記録用フレーム（図中Ｆと表記）としての画像読出期間と、合焦点探索用フレーム（図中Ｓと表記）としての画像読出期間とが、それぞれ１フレーム期間の長さを有するようにして各画像読出期間の割り振りを行うものとしている。

そして、図１５（ｂ）を参照して分かるように、この場合としても、合焦点探索用フレームとしての画像読出期間では合焦点の探索のための焦点に調整されるように変形可能ミラー装置２が駆動され、撮像記録用フレームとしての画像読出期間では、探索により求まった合焦点としての焦点に調整されるように変形可能ミラー装置２が駆動されるものとなる。

ここで、第２の実施の形態では、上記のように撮像記録用フレームと合焦点探索用フレームとがそれぞれ１フレーム期間による期間長を有するという点、及び合焦点探索用フレームでは合焦点探索のための焦点に調整し撮像記録用フレームでは合焦点としての焦点に調整するという点を前提とした上で、画像読出についてのモードとして、次の図１６に示されるような複数のモードを定義する。そして、次の図１７に示されるようにして、このような複数の画像読出モードを適宜切り換えながら、撮像画像データの記録を行うものとしている。

先ず図１６において、この場合の画像読出モードとしては、モード１、モード２、モード３、モード４の４モードを定義するものとしている。
具体的に、図１６（ａ）に示されるモード１は、合焦点探索専用モードとして、全フレームを合焦点探索用フレームとして読み出すモードとなる。この場合、各合焦点探索用フレームで読み出された画像データは合焦点の探索用（合焦評価値Ｅｖの計算用）のみに用い、記録は行わないようにする。但し、表示については行う。
このモード１では、合焦点の探索を繰り返し行うものとなる。

また、図１６（ｂ）に示すモード２は、動き追従モードとして、撮像記録用フレームと合焦点探索用フレームとが交互に繰り返されるようにして画像を読み出すモードとなる。このモード２は、合焦点の探索処理が完了したことに応じて終了するモードとなる。
また、このモード２においては、合焦点探索用フレームの画像を、直前のフレーム画像で置き換えて記録する。つまり、この場合は１秒あたり１２０枚のフレーム画像が記録されるようにすることを前提として、このようなフレーム画像の補間を行うようにされる。

また図１６（ｃ）に示すモード３は、合焦確認モードとして、複数フレームおきに合焦点探索用フレームを挿入するモードとなる。例えばこの場合は、３つの撮像記録用フレームおきに、合焦点探索用フレームが１つ挿入されるようにしている。
このモード３としても合焦点の探索処理が完了したことに応じて終了するモードとなる。
また、このモード３においても、合焦点探索用フレームの画像は直前のフレーム画像で置き換えて記録する。

また、図１６（ｄ）に示すモード４は、記録専用モードとして、全フレームを撮像記録用フレームとして画像の読み出しを行うモードとなる。

これら各モードの切り替えは、図１７に示すようにして行う。
先ず前提として、撮像画像の記録を行う際には、ユーザは電源をオンとする操作や、再生モードから記録モードへの切り換えを行う操作を行って、撮影スタンバイ状態に移行させることになる。撮像スタンバイ状態では、撮像画像のモニタ表示が開始される。そして、この撮影スタンバイ状態において、記録開始のための操作を行うことで、撮像画像の記録が開始される。

図１７において、先の図１６（ａ）に示したモード１（合焦点探索専用モード）は、上記のような撮像スタンバイ状態に対応して設定されるべきモードとなる。このモード１は、上述したような電源オン操作や記録モードへの切り換え操作など、撮影開始のトリガが発生したことに応じ設定する。

そして、このモード１の設定後、記録開始のための操作が行われて記録開始が指示されたことに応じ、図１６（ｄ）に示したモード４（記録専用モード）を設定する。
このように記録開始に応じてモード４の設定を行った以降は、予め定められた条件の成立有無に応じて、モード２（動き追従モード）、またはモード３（合焦確認モード）の何れかへの切り換えを行うことになる。
具体的に、モード４の設定中、画像内の動き量が所定量以上となった場合には、モード２への切り換えを行う。これにより、被写体の動きが激しいとされる状態となったことに応じ、比較的狭間隔で合焦点探索用フレームが挿入されるモードへの切り換えを行うことができる。なお、上記動き量は、フレーム間の差分信号の大きさにより求めることができる。
このモード２では合焦点の探索処理が実行され、合焦点の探索が完了した場合は、再びモード４を設定する。

一方、モード４の設定中、動き量が所定量以上とならずに、予め設定された所定の時間長が経過した場合には、モード３を設定する。すなわち、動きが激しくないとされる状態が継続している場合であっても、所定時間おきに、合焦点の探索・再設定を行うものである。
モード３の設定後、合焦点の探索が完了した場合には、再びモード４を設定する。

この図１７を参照して説明したようにして、記録開始前のスタンバイ状態の段階で、モード１としての合焦点探索専用モードによる合焦点の探索を行っておくようにすることで、実際に記録が開始された時点で既に合焦状態が得られておくようにすることができる。
また、記録開始後のモード４／モード３／モード２のモード切り換えによれば、合焦点探索用フレームの挿入に伴う画像置き換えによって生じる虞のある、記録画像の忠実性の低下を最小限に抑えることができる。

ここで、上記により説明した第２の実施の形態としての動作を実現するための撮像装置５０の構成について、次の図１８を参照して説明しておく。
なお、図１８において、既に先の図１にて説明した部分については同一符号を付して説明を省略する。
この場合の撮像装置５０は、先の図１に示した撮像装置１と比較して、シャッタ時間制御処理部７からＣＰＵ１１に対して動き量検出信号Ｍｄが供給されるようになっている点が異なる。
図示による説明は省略するが、この場合のシャッタ時間制御処理部７では、減算器４７Ｙによって得られる各フレーム画像の差分信号が、ＣＰＵ１１に対して動き量検出信号Ｍｄとして分岐して供給されるようになっている。
ＣＰＵ１１は、このように供給される動き量検出信号Ｍｄの値と、予め定められた所定の動き量の値とを比較した結果に基づき、動き量が所定量以上であるか否かについて判別するようにされている。

ここで、第２の実施の形態の撮像装置５０としてもシャッタ時間制御処理部７を備えるものとしているが、第２の実施の形態ではフレーム周期がより高速に設定されることから、第１の実施の形態の場合と同様に動解像度がもともと高めな状態となっている。従ってこの図１８に示されるようにして第２の実施の形態においてもシャッタ時間制御処理部７が設けられて、先の図１２にて説明したフィードバック量制御特性の設定が行われることで、第１の実施の形態の場合と同様の効果が得られる。

[処理動作]

図１９、図２０に示すフローチャートにより、上記により説明した第２の実施の形態としての動作の実現のために実行されるべき処理動作について説明する。
なお、これらの図に示す処理動作は、図１８に示したＣＰＵ１１がメモリ部１２内に格納されるプログラムに基づき実行するものである。

図１９は、先の図１７にて説明した各モードの切り替えを実現するために行われるべき処理動作を示している。
先ずステップＳ３０１では、撮影開始トリガの発生まで待機する処理を行う。すなわち、例えば操作入力部１３を介した操作入力として、先に説明した電源オン操作や記録モードへの切り換え操作が行われるなど、予め撮影スタンバイ状態へ移行すべきとして定められたトリガが発生するまで待機する。
そして、撮影開始トリガが発生した場合には、ステップＳ３０２において、モード１を設定する処理を実行する。

続くステップＳ３０３では、記録開始指示が行われるまで待機する処理を実行する。つまり、操作入力部１３を介した操作入力として、記録開始を指示する操作入力が行われるまで待機するようにされる。
そして、記録開始指示が行われた場合は、ステップＳ３０４においてモード４を設定する。

続くステップＳ３０５では、カウントリセット＆スタート処理を実行する。すなわち、モード４を設定した時点からの経過時間をカウントするために、タイムカウント値をリセット＆スタートする処理を実行する。
また、次のステップＳ３０６では、動きモニタを開始する。すなわち、シャッタ時間制御処理部７から供給される動き量検出信号Ｍｄの値についてのモニタリングを開始する。

続くステップＳ３０７では、動き量が所定の動き量ｔｈ-ｍ以上となったか否かを判別する。ステップＳ３０７において、シャッタ時間制御処理部７（減算器４２Ｙ）から取得した動き量検出信号Ｍｄの値が予め定められた上記動き量ｔｈ-m以上にはなっていないとして否定結果が得られた場合は、ステップＳ３０８に進んで所定時間が経過したか否かを判別するようにされる。このステップＳ３０８において、上記ステップＳ３０５にてカウントを開始した経過時間のカウント値が予め定められた所定値には達しておらず、所定時間が経過していないとして否定結果が得られた場合は、先のステップＳ３０７に戻る。
このようなステップＳ３０７→Ｓ３０８→Ｓ３０７によるループ処理によって、動き量が所定以上となるか、又は所定時間が経過するまで待機するようにされている。

上記ステップＳ３０７において、取得した動き量検出信号Ｍｄの値が上記動き量ｔｈ-m以上となったとして肯定結果が得られた場合は、ステップＳ３１０に進んでモード２を設定した後、ステップＳ３１１に処理を進める。
一方、上記ステップＳ３０８において、上記カウント値が上記所定値に達し、所定時間が経過したとして肯定結果が得られた場合は、ステップＳ３０９に進んでモード３を設定した後、ステップＳ３１１に処理を進める。

ステップＳ３１１では、合焦点の探索が完了するまで待機する処理を行う。つまり、モード２、またはモード３の設定状態で行われる合焦点の探索処理が完了するまで待機するようにされる。
合焦点の探索が完了した場合は、図示するようにして先のステップＳ３０４に戻るようにされ、これによって再びモード４が設定されることになる。

図２０は、各モードで行われるべき動作を実現するための処理動作について示している。
先ず、ステップＳ４０１では、モード変更の発生を待機する。すなわち、先の図１９におけるステップＳ３０２、Ｓ３０４、Ｓ３０９、Ｓ３１０の何れかのモード設定処理が行われるまで待機する処理を実行する。

モード変更があったとした場合は、図中のステップＳ４０２、Ｓ４０３、Ｓ４０４、Ｓ４０５の処理によって、設定されたモードがモード１であるか否か（Ｓ４０２）、モード２であるか否か（Ｓ４０３）、モード３であるか否か（Ｓ４０４）、モード４であるか否か（Ｓ４０５）を判別するようにされる。

上記ステップＳ４０２において、設定されたモードがモード１であるとして肯定結果が得られた場合は、ステップＳ４０６に進み、各フレームを用いた合焦点探索処理、及び各フレームの表示制御処理を実行する。
この場合、合焦点の探索処理自体は、「合焦点探索用フィールド」が「合焦点探索用フレーム」となる以外は、先の図１３に示したものと同様の処理となる。なお、この点については以降で説明するステップＳ４０７、及びステップＳ４０８についても同様である。
また、表示制御処理については、各フレーム期間において読み出された画像信号に基づく画像データが、撮像処理部５→信号処理部６→シャッタ時間制御処理部７による処理を経た上で表示部１５に供給されるようし、それらの画像データについての表示を行うように表示部１５に対する指示を行う。

また、上記ステップＳ４０３において、設定されたモードがモード２であるとして肯定結果が得られた場合は、ステップＳ４０７に進み、１つおきのフレームを用いた合焦点探索処理、及び合焦点探索に用いたフレームが直前のフレームで置き換えられるようにするための制御処理を行う。
このステップＳ４０７において、フレームの置き換えについては、撮像フレーム補間処理部２４によって実行させる。
また、この場合、ＣＰＵ１１は、置き換え完了後の画像データが圧縮／伸張処理部１６における圧縮後、ストレージ部１８で記録されるように制御を行う。また、撮像画像のリアルタイム表示のため、置き換え完了後の画像データが表示部１５にも供給されるようにして、表示部１５による画像表示を実行させる。

また、上記ステップＳ４０４において、設定されたモードがモード３であるとして肯定結果が得られた場合は、ステップＳ４０８に進み、ｎ個おき（この場合は３つおき）のフレームを用いた合焦点探索処理、及び合焦点探索に用いたフレームが直前のフレームで置き換えられるようにするための制御処理を行う。
このステップＳ４０８におけるフレーム置き換え処理としても、撮像フレーム補間処理部２４によって実行させる。また、この場合も置き換え完了後の画像データが圧縮／伸張処理部１６における圧縮後、ストレージ部１８で記録されるように制御を行う。また、撮像画像のリアルタイム表示のため、置き換え完了後の画像データが表示部１５にも供給されるようにして、表示部１５による画像表示を実行させる。

また、上記ステップＳ４０５において、設定されたモードがモード４であるとして肯定結果が得られた場合は、ステップＳ４０９において、各フレームの記録・表示処理を行う。すなわち、合焦点探索のための読み出しは行われず、全フレームについて記録・表示が行われる。

＜変形例＞

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明としてはこれまでに説明した具体例に限定されるべきものではない。
例えば、変形可能ミラー装置の構成については、先の図３にて説明した構成に限定されず、多様に考えられる。例えば、先に本出願人が提案した以下の参考文献に記載される各種の構成のものを用いることができる。或いは、先に挙げた特許文献１に記載される形状可変ミラーを用いることもできる。
ここで、本発明で用いる変形ミラーとしては、所要の駆動力の印加に応じて焦点を変化させるようにしてミラー面の形状を凸状又は凹状に変化させるように構成されたものであればよく、具体的な構成については限定されない。

参考文献：特開２００６−１５５８５０号公報

また、これまでの説明では、信号処理部６、シャッタ時間制御処理部７がそれぞれ別々の構成とされる場合を例示したが、これら信号処理部６、シャッタ時間制御処理部７が一体の集積回路で構成されるようにしてもよい。

また、これまでの説明では、合焦点探索用フィールド（又はフレーム）について部分読み出しを行う関係から、撮像素子４としてＣＭＯＳセンサを用いる場合を例示したが、例えばこのような部分読み出しは行わないとする場合などには、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサを用いることもできる。

また、これまでの説明では、撮像装置（１,５０）が、レンズと一体的に形成される場合を例示したが、いわゆる一眼レフカメラのようにレンズ側が装置本体側に着脱可能に構成される場合にも本発明は好適に適用できる。
ここで、レンズ部分が着脱可能に構成された場合、変形ミラーとしては、カメラ本体側（ペンタプリズム部など）に設けられる場合と、レンズ側に設けられる場合との双方が考えられ得るが、本発明としては、これら双方の場合に好適に適用することができるものである。この場合、制御対象が撮像装置本体側に設けられた変形ミラーとなるか、レンズ側に設けられた変形ミラーとなるかが異なる以外、フォーカス制御処理の内容自体は同様であればよい。

また、これまでの説明では、本発明を動画像を撮像記録するシステムに適用する場合を例示したが、静止画像を撮像記録する用途にも好適に適用できる。
ここで、静止画像を撮像記録する場合にも、撮像画像のリアルタイム表示を行うために、動画像を撮像している。このように動画像を得るにあたって、これまでで説明したものと同様の手法で合焦点探索のためのフレーム（又はフィールド）を設定し、撮像用のフレームと合焦点探索用のフレームとでそれぞれフォーカス駆動状態を切り替えるようにして、合焦点探索用のフレームの評価結果を用いて合焦点を探索する処理を繰り返し行うようにしておく。
従来の静止画像を撮像記録する撮像装置では、静止画像の記録を指示するシャッタボタンが半押しされるなどＡＦ（オートフォーカス）指示が行われてからＡＦ動作が実行されるが、上記手法のように、リアルタイム表示の時点でＡＦ動作を行うようにしておけば、ＡＦ指示に応じて即座に合焦状態を得ることができ、ＡＦに要する時間の短縮化を図ることができる。
なお且つ、上記手法としても撮像用のフレームと合焦点探索用のフレームとを分けているので、リアルタイム表示時に、焦点位置を変化させることに伴う焦点ボケの過程が表示されてしまうことがないという利点がある。

また、これまでの説明では、撮像画像が例えばＭＰＥＧ方式で圧縮処理されたデータファイル（デジタルデータ）で記録される場合を例示したが、アナログのビデオ信号を記録する場合にも本発明は好適に適用することができる。

また、合焦点の探索処理について、先の説明では、新たに振った焦点での評価値Ｅｖの値の方が低くなったときに、直前に振った焦点を合焦点として決定するものとしたが、これは、あくまでも説明の便宜上最もシンプルな処理を例示したものに過ぎず、実際には、現状で行われているようなより複雑な処理が行われる。
例えば、予め合焦点の探索範囲を定めておき、その探索範囲内の各焦点に振ったときの評価値Ｅｖを取得する。このとき、評価値Ｅｖの変化特性は凸状となるので、取得した評価値Ｅｖが上昇傾向から下降傾向に転じたポイントを境に、その前後のポイントで得られた評価値Ｅｖをそれぞれ直線近似して、得られた２直線の交わるポイントを合焦点として決定するような手法が採られてもよい。例えばこのような近似を用いた手法を採用することで、より正確な合焦点を求めることができる。

また、特に第１の実施の形態においては、本来の１画像読出期間内に合焦点探索用の画像読出期間を挿入するものとしたが、これを実現するにあたっては、従来の撮像処理・画像信号処理系の構成からの変更を強いられる場合がある。例えば、従来の撮像処理部５に相当する部分以降では、１フィールド期間内においてフィールド画像の取り込みが行われた後には、以降の処理を休止させるように構成されている場合がある。そのような場合、合焦点探索用フィールドとしての画像読出期間を挿入したとしても、処理の対象となるのは合焦点探索用フィールドの前の撮像記録用フィールドのみとなってしまい、結果として合焦点探索用フィールドでの読み出し画像は以降に転送されなくなってしまうものとなる。
例えば、このように休止期間を設けるようにされたシステムに対して本発明を適用するとした場合には、合焦評価値Ｅｖを得るための構成を、撮像処理部５内の画像読出直後となる位置に挿入すればよい。具体的には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画像データについての高周波信号に基づき、合焦評価値を計算する構成を挿入する。これによって、撮像処理部５以降の構成に変更を加えずに、本発明のフォーカス制御手法を実現することができる。

本発明に基づき構成することのできる第１の実施の形態としての撮像装置の内部構成を示したブロック図である。 実施の形態の撮像装置が備える信号処理部の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態の撮像装置が備える変形可能ミラー装置の構成（無変形状態）を示す断面図である。 実施の形態の変形可能ミラー装置が備える可撓性部材の構成を示した図である。 実施の形態の変形可能ミラー装置のミラー面における被写体光のスポット形状について説明するための図である。 実施の形態の変形可能ミラー装置の製造方法の一例について説明するための図である。 実施の形態の変形可能ミラー装置の構成（凹変形状態）を示す断面図である。 実施の形態の変形可能ミラー装置の構成（凸変形状態）を示す断面図である。 第１の実施の形態のフォーカス制御動作について説明するための図である。 撮像素子の読出範囲について説明するための図である。 実施の形態の撮像装置が備えるシャッタ時間制御処理部の内部構成を示したブロック図である。 シャッタ時間の指定に応じたフィードバック量の制御特性について説明するための図である。 第１の実施の形態のフォーカス制御動作を実現するために実行されるべき処理動作として、合焦点探索用フィールドとしての画像読出期間に対応して実行されるべき処理動作を示したフローチャートである。 第１の実施の形態のフォーカス制御動作を実現するために実行されるべき処理動作として、撮像記録用フィールドとしての画像読出期間に対応して実行されるべき処理動作を示したフローチャートである。 第２の実施の形態としてのフォーカス制御動作について説明するための図である。 第２の実施の形態の撮像装置で定義されるフォーカス制御の各モードについて説明するための図である。 各モードの設定（切り替え）手法について説明するための図である。 第２の実施の形態としての撮像装置の内部構成を示したブロック図である。 第２の実施の形態のフォーカス制御動作を実現するために実行されるべき処理動作として、各モードの切り替えを実現するために実行されるべき処理動作を示したフローチャートである。 第２の実施の形態としてのフォーカス制御動作を実現するために実行されるべき処理動作として、各モードでの動作を実現するために実行されるべき処理動作を示したフローチャートである。

符号の説明

１,５０ 撮像装置、２ 変形可能ミラー装置、３ 絞り、４ 撮像素子、５ 撮像処理部、６ 信号処理部、７ シャッタ時間制御処理部、８ ミラー駆動回路、９ 絞り制御部、１０ 撮像制御部、１１ ＣＰＵ、１２ メモリ部、１３ 操作入力部、１４ バス、１５ 表示部、１６ 圧縮／伸張処理部、１７ ストレージ部、２０ 画素補間処理部、２１Ｒ,２１Ｇ,２１Ｂ 階調補正処理部、２２Ｒ,２２Ｇ,２２Ｂ シェーディング補正処理部、２３ ＲＧＢ／ＹＵＶ変換処理部、２４ 撮像フレーム補間処理部、２５ Ｙシェーディング補正処理部、２６ 周波数特性補正処理部、２７ 合焦評価値計算部、３１ 反射膜射（ミラー面）、３２ 可撓性部材、３２ａ 強度分布パターン、３２Ａ〜３２Ｅ 楕円部、３２Ｆ フレーム、３３ 強度確保部材、３４ ベース基板、３５ 駆動コイル、３６ マグネット、４０Ｙ,４０Ｕ,４０Ｖ,４２Ｙ,４２Ｕ,４２Ｖ 減算器、４１Ｙ,４１Ｕ,４１Ｖ フレーム遅延回路、４３Ｙ,４３Ｕ,４３Ｖ フィードバック量制御部、４４ フィードバック特性設定部

Claims (12)

1. 撮像光学系内に設けられ、断面形状を凸状又は凹状に変形可能に構成された変形ミラーを用いて焦点を変化させるように構成された撮像装置について、フォーカス制御を行うフォーカス制御装置であって、
   上記撮像光学系を介して得られた像を撮像素子により検出して撮像画像データを得る撮像手段と、
   上記撮像素子によって周期的に実行させる画像信号の読み出しについて、第１の画像読出期間においては、予め求められた合焦点としての焦点が設定されるようにするためのフォーカス駆動状態が得られるように上記変形ミラーを駆動制御し、上記第１の画像読出期間とは異なる第２の画像読出期間においては、合焦点の探索にあたってのフォーカス駆動状態が得られるように上記変形ミラーを駆動制御する制御手段と、
   上記撮像素子により読み出された画像信号に基づく各画像データの差分信号を求め、該差分信号の大きさに応じた係数を与えた上記差分信号を、上記画像データにフィードバックするようにして減算するフィードバック手段と
   を備えるフォーカス制御装置。
2. 上記フィードバック手段は、
   指示入力されるシャッタ時間の値に応じて、上記差分信号の入出力特性を変化させる請求項１に記載のフォーカス制御装置。
3. 上記フィードバック手段は、
   上記差分信号のフィードバック処理をＹ／Ｕ／Ｖ分離後の各画像データに対して個別に行うように構成されている
   請求項２に記載のフォーカス制御装置。
4. 上記第１の画像読出期間及び上記第２の画像読出期間は、同一のフィールド期間又はフレーム期間内に挿入されるようにして設定されている請求項１に記載のフォーカス制御装置。
5. 上記第２の画像読出期間は、上記第１の画像読出期間よりもその期間長が短く設定されている請求項４に記載のフォーカス制御装置。
6. 所要の記録媒体にデータ記録を行う記録手段をさらに備え、
   上記制御手段は、
   上記第１の画像読出期間に読み出された画像信号に基づく撮像画像データが上記記録手段によって記録されるように制御する請求項５に記載のフォーカス制御装置。
7. 上記第１の画像読出期間と上記第２の画像読出期間はフレーム周期単位で分割された期間である請求項１に記載のフォーカス制御装置。
8. 上記制御手段は、
   全フレーム期間で合焦点探索のためのフォーカス駆動状態が得られるように上記変形ミラーを制御する第１のモードと、
   １つおきのフレーム期間ごとに合焦点探索のためのフォーカス駆動状態が得られるように上記変形ミラーを制御する第２のモードと、
   所定複数おきのフレーム期間ごとに合焦点探索のためのフォーカス駆動状態が得られるように上記変形ミラーを制御する第３のモードと、
   全フレーム期間で予め合焦点として求められた焦点を設定するためのフォーカス駆動状態が得られるように上記変形ミラーを制御する第４のモードとを切り換えて上記変形ミラーを制御する
   請求項７に記載のフォーカス制御装置。
9. 所要の記録媒体に対するデータ記録を行う記録手段をさらに備え、
   上記制御手段は、
   上記第４のモード時には、全フレーム期間で得られたフレーム画像データが上記記録手段によって記録されるように制御すると共に、
   上記第２、第３のモード時には、
   上記合焦点探索のためのミラー制御を行ったフレーム期間に得られたフレーム画像データが、直前のフレーム期間に得られたフレーム画像データに置き換えられて上記記録手段によって記録されるように制御を行う
   請求項８に記載のフォーカス制御装置。
10. 上記撮像素子により読み出された画像信号に基づく各画像データの差分信号の値から動き量を検出する動き検出手段をさらに備えると共に、
    上記制御手段は、
    撮影開始トリガの発生に応じて上記第１のモードを設定し、上記記録手段による撮像画像データの記録開始指示に応じて上記第４のモードを設定し、上記第４のモード設定後の経過時間に応じて上記第３のモードを設定し、上記動き検出手段により検出された動き量に応じて上記第２のモードを設定する
    請求項８に記載のフォーカス制御装置。
11. 上記フレーム周期が１２０Hzに設定されている請求項８に記載のフォーカス制御装置。
12. 撮像光学系内に設けられ、断面形状を凸状又は凹状に変形可能に構成された変形ミラーを用いて焦点を変化させるように構成された撮像装置について、フォーカス制御を行うフォーカス制御方法であって、
    上記撮像光学系を介して得られた像を検出する撮像素子によって周期的に実行させる画像信号の読み出しについて、第１の画像読出期間においては、予め求められた合焦点としての焦点が設定されるようにするためのフォーカス駆動状態が得られるように上記変形ミラーを駆動制御し、上記第１の画像読出期間とは異なる第２の画像読出期間においては、合焦点の探索にあたってのフォーカス駆動状態が得られるように上記変形ミラーを駆動制御する制御手順と、
    上記撮像素子により読み出された画像信号に基づく各画像データの差分信号を求め、該差分信号の大きさに応じた係数を与えた上記差分信号を、上記画像データにフィードバックするようにして減算するフィードバック手順と
    を有するフォーカス制御方法。

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