JP6089232B2

JP6089232B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP6089232B2
Application number: JP2016015007A
Authority: JP
Inventors: 基範小倉
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2034-08-18
Also published as: JP2016122199A

Description

本開示は撮像装置に関する。

特許文献１は、ＤＦＤ（ＤｅｐｔｈＦｒｏｍＤｅｆｏｃｕｓ）方式のシステムを採用した撮像装置を開示している。この撮像装置は、複数種類のボケが得られるようにフォーカス制御を実施し、撮像素子によりボケの大きさが異なる複数の画像を取得する。次に、撮像装置は、ボケの大きさが異なる複数の画像に基づいて、被写体距離を算出する。そして、撮像装置は、算出した被写体距離に基づいて、フォーカス制御を実施する。

特開２０１１−１５１６３号公報

ＤＦＤ方式などのシステムを採用することで、撮像装置は被写体までの距離を検出することができる。検出された距離を用いることにより、より便利なフォーカス動作の実現が期待される。

本開示は、被写体までの距離を用いて、より便利なフォーカス動作を実現する撮像装置を提供する。

上記課題を解決するために、本開示の撮像装置は、合焦位置を有して被写体の被写体像を形成するフォーカスレンズと、被写体像を撮像することにより撮像データを生成する撮像センサと、フォーカスレンズを制御する制御部とを備える。制御部は、第１の露光期間において被写体像を撮像することによって撮像センサで生成された撮像データに基づき、第１の露光期間における撮像装置から被写体までの距離の変化を検出するように動作する。制御部は、距離の検出された変化に基づいて、合焦位置を第１の露光期間よりも後の第２の露光期間において移動させる移動速度を制御する制御量を決定するように動作する。さらに、制御部は、第２の露光期間において、決定した制御量に対応する移動速度で合焦位置を移動させて撮像センサに被写体像を撮像させるように動作する。

本開示によれば、被写体までの距離を用いて、より便利なフォーカス動作を実現する撮像装置を提供できる。

実施の形態におけるデジタルビデオカメラの電気的構成を示すブロック図実施の形態におけるデジタルビデオカメラの動作のブロック図実施の形態におけるデジタルビデオカメラの動作のイメージ図実施の形態におけるデジタルビデオカメラのＤＦＤ演算のイメージ図実施の形態におけるデジタルビデオカメラの複数の被写体距離に対するズームトラッキングテーブルを示す図（ａ）実施の形態におけるデジタルビデオカメラでの被写体の移動を示すイメージ図（ｂ）実施の形態におけるデジタルビデオカメラでの被写体の移動を示すイメージ図実施の形態におけるデジタルビデオカメラの動作のフローチャート実施の形態におけるデジタルビデオカメラの動作を示すイメージ図実施の形態におけるデジタルビデオカメラのズームトラッキングテーブルを示す図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

撮像装置から被写体までの距離である被写体距離を計測する数ある方法の１つに、撮影された画像に生じるボケ量（Ｄｅｆｏｃｕｓ）の相関値を利用するＤＦＤ（ＤｅｐｔｈｆｒｏｍＤｅｆｏｃｕｓ）と呼ばれる手法がある。一般に、撮影画像に生じるボケ量は、撮影時のフォーカス位置と被写体距離との関係に応じて撮像装置毎に一意に決まる。ＤＦＤ演算ではこの特性を利用し、フォーカス位置を変動させることでボケ量の異なる２枚の画像を意図的に作り出し、ボケ量の違いと点拡がり関数（Ｐｏｉｎｔｓｐｒｅａｄｆｕｎｃｔｉｏｎ、ＰＳＦ）とから被写体距離を計測する。実施の形態にかかる撮像装置は、ＤＦＤ演算を用いて被写体距離を計測することによりオートフォーカス制御を行う。

以下、実施の形態における撮像装置の構成および動作について説明する。

〔１．撮像装置の電気的構成〕
図１は実施の形態における撮像装置であるデジタルビデオカメラ１００の電気的構成を示すブロック図である。デジタルビデオカメラ１００は、１以上のレンズからなる光学系１１０を備える。光学系１１０は被写体からの光により被写体像をＣＭＯＳイメージセンサ１４０上に形成する。形成された被写体像を撮像センサであるＣＭＯＳイメージセンサ１４０で撮像する。ＣＭＯＳイメージセンサ１４０は撮像した被写体像に基づいて画像データを生成する。ＣＭＯＳイメージセンサ１４０で生成された画像データは、ＡＤＣ１５０でデジタル信号に変換された後、画像処理部１６０で各種処理が施され、メモリカード２００に格納される。以下、デジタルビデオカメラ１００の構成を詳細に説明する。

実施の形態における光学系１１０は、ズームレンズ１１１、手振れ補正レンズ１１２、フォーカスレンズ１１３、絞り１１４により構成される。ズームレンズ１１１を光軸１１０Ａに沿って移動させることにより、被写体像の拡大、縮小をすることができる。また、フォーカスレンズ１１３を光軸１１０Ａに沿って移動させることにより被写体像のフォーカスを調整することができる。また、手振れ補正レンズ１１２は、光学系１１０の光軸１１０Ａに垂直な面内で移動可能である。デジタルビデオカメラ１００のブレを打ち消す方向に手振れ補正レンズ１１２を移動することで、デジタルビデオカメラ１００のブレが撮像画像に与える影響を低減できる。また、絞り１１４は光軸１１０Ａ上に位置する開口部１１４Ａを有し、使用者の設定に応じて若しくは自動で開口部１１４Ａの大きさを調整し、透過する光の量を調整する。

レンズ駆動部１２０は、ズームレンズ１１１を駆動するズームアクチュエータや、手ブレ補正レンズ１１２を駆動する手ブレ補正アクチュエータや、フォーカスレンズ１１３を駆動するフォーカスアクチュエータや、絞り１１４を駆動する絞りアクチュエータを含む。そして、レンズ駆動部１２０は、上記のズームアクチュエータや、フォーカスアクチュエータや、手ブレ補正アクチュエータや、絞りアクチュエータを制御する。

ＣＭＯＳイメージセンサ１４０は、光学系１１０で形成された被写体像を撮像してアナログ信号であるアナログ画像データを生成する。ＣＭＯＳイメージセンサ１４０は、露光、転送、電子シャッタなどの各種動作を行う。

Ａ／Ｄコンバータ１５０は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４０で生成されたアナログ画像データをデジタル信号であるデジタル画像データに変換する。

画像処理部１６０は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４０で生成された画像データに対して各種処理を施し、表示モニタ２２０に表示するための画像データを生成したり、メモリカード２００に格納するための画像データを生成したりする。例えば、画像処理部１６０は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４０で生成された画像データに対して、ガンマ補正、ホワイトバランス補正、傷補正などの各種処理を行う。また、画像処理部１６０は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４０で生成された画像データを、Ｈ．２６４規格やＭＰＥＧ２規格に準拠した圧縮形式等により圧縮する。画像処理部１６０は、ＤＳＰやマイコンなどで実現可能である。

制御部１８０は、デジタルビデオカメラ１００全体を制御する。制御部１８０は半導体素子などで実現できる。制御部１８０はハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現してもよい。制御部１８０は、マイコンなどで実現できる。

バッファ１７０は、画像処理部１６０及び制御部１８０のワークメモリとして機能する。バッファ１７０は、例えば、ＤＲＡＭ、強誘電体メモリなどで実現できる。

カードスロット１９０はメモリカード２００を着脱可能に保持する。カードスロット１９０は機械的及び電気的にメモリカード２００と接続可能である。メモリカード２００はフラッシュメモリや強誘電体メモリなどを内部に含み、画像処理部１６０で生成された画像ファイル等のデータを格納できる。

内部メモリ２４０は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどで構成される。内部メモリ２４０は、デジタルビデオカメラ１００全体を制御するための制御プログラム等を記憶する。また、内部メモリ２４０は点拡がり関数を格納している。

操作部材２１０は使用者からの操作を受け付けるユーザーインターフェースの総称である。操作部材２１０は、例えば、使用者からの操作を受け付ける十字キーや決定釦等を含む。

表示モニタ２２０は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４０で生成された画像データが示す画像や、メモリカード２００から読み出された画像データが示す画像を表示できる画面２２０Ａを有する。また、表示モニタ２２０は、デジタルビデオカメラ１００の各種設定を行うための各種メニュー画面等も画面２２０Ａに表示できる。表示モニタ２２０の画面２２０Ａ上にはタッチパネル２２０Ｂが配置されている。タッチパネル２２０Ｂはユーザによりタッチされて各種タッチ操作を受け付けることができる。タッチパネル２２０Ｂに対するタッチ操作が示す指示は制御部１８０に通知され各種処理が行われる。

角速度センサ２５０は、手振れ等に起因してデジタルビデオカメラ１００に発生した角速度を検出する。角速度センサ２５０が検出した角速度は制御部１８０に通知される。制御部１８０は、角速度センサ２５０から通知された角速度により、デジタルビデオカメラ１００に発生した角速度に基づく画像のブレを解消するよう手振れ補正レンズ１１２を駆動させることができる。

〔２．デジタルビデオカメラ１００の動作〕
〔２−１．ＤＦＤ演算結果を用いたオートフォーカス動作〕
デジタルビデオカメラ１００は、ＤＦＤ演算の結果を用いてオートフォーカス動作を行う。図２は実施の形態におけるデジタルビデオカメラ１００のＤＦＤ演算の結果を用いたフォーカスレンズ制御を説明するためのブロック図である。

ＤＦＤ演算回路１６１は、画像処理部１６０内に構成された演算回路であり、ＤＦＤ演算を実施してＤｅｐｔｈマップを作成する。具体的には、ＤＦＤ演算回路１６１は、フォーカス位置を変動させることで、意図的に作り出したボケ量の異なる２枚の画像である観測画像ＰＡ、参照画像ＰＢと点拡がり関数とから観測画像ＰＡ（参照画像ＰＢ）の各画素での被写体距離を示すＤｅｐｔｈマップを作成する。

次に、ＤＦＤ演算回路１６１は、作成したＤｅｐｔｈマップを制御部１８０に通知する。制御部１８０は、通知されたＤｅｐｔｈマップに基づいてフォーカスレンズ１１３を駆動するようレンズ駆動部１２０を制御する。

以下、図２に示したＤＦＤ演算回路１６１によるＤＦＤ演算の詳細と、制御部１８０による被写体距離の決定の詳細について説明する。

まず、ＤＦＤ演算回路１６１によるＤＦＤ演算の詳細について説明する。図３は、実施の形態におけるデジタルビデオカメラ１００のＤＦＤ演算におけるフォーカスレンズ１１３の移動を説明するためのイメージ図である。ＤＦＤ演算において、制御部１８０はフォーカス位置を変動させることで、意図的にボケ量の異なる２枚の画像を作り出す。具体的には、図３に示すように、制御部１８０はレンズ駆動部１２０を制御して、時刻ｔ１におけるフォーカスレンズ１１３の位置をフォーカス位置Ｌ１に設定する。同様に、時刻ｔ２におけるフォーカスレンズ１１３の位置を、フォーカス位置Ｌ１と異なるフォーカス位置Ｌ２に設定する。ＣＭＯＳイメージセンサ１４０は、フォーカスレンズ１１３がフォーカス位置Ｌ１にあるときに被写体を撮像して、観測画像ＰＡを作成する。同様に、ＣＭＯＳイメージセンサ１４０は、フォーカスレンズ１１３がフォーカス位置Ｌ２にあるときにその被写体を撮像して参照画像ＰＢを作成する。観測画像ＰＡと参照画像ＰＢとは、撮像されたときのフォーカスレンズ１１３の位置が異なるので、同一被写体を撮像した画像ではあるが互いにボケ量が異なる。

図４は、実施の形態におけるデジタルビデオカメラ１００のＤＦＤ演算による被写体距離の算出を説明するイメージ図である。ＤＦＤ演算回路１６１は、観測画像ＰＡを構成する各観測画素ＳＡ、参照画像ＰＢを構成する各参照画素ＳＢに対してＤＦＤ演算を行い、各画素ＳＡ（ＳＢ）での被写体距離を算出する。ＤＦＤ演算回路１６１は、観測画素ＳＡに複数の点拡がり関数を畳み込んで得られた結果である複数の観測画素ＣＡを、観測画素ＣＡと画像上の同じ座標の参照画素ＳＢと照合する。その動作を以下に説明する。

点拡がり関数は、光学系の点光源に対する応答を示す関数であり、ボケ量の変化を示す。点拡がり関数を、点光源の集合に対応する画像に畳み込む（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）ことで、人為的にボケ画像を生成することができる。本実施の形態では、多数の被写体距離に対応して予め多数の点拡がり関数が内部メモリ２４０内に用意している。制御部１８０は、至近側から遠側までを１６段階の被写体距離に分解し、それらの被写体距離にそれぞれ対応する１６個の点拡がり関数ＰＳＦ１〜ＰＳＦ１６を内部メモリ２４０に用意された多数の点拡がり関数から選択する。そして、制御部１８０は、選択した１６個の点拡がり関数ＰＳＦ１〜ＰＳＦ１６をＤＦＤ演算回路１６１に通知する。

ＤＦＤ演算回路１６１は、各観測画素ＳＡでの被写体までの距離に対応した１６個の点拡がり関数ＰＳＦ１〜ＰＳＦ１６を各観測画素ＳＡに畳み込みすることで、各観測画素ＳＡでの被写体までの距離に対応した１６個の観測画素ＣＡ１〜ＣＡ１６を生成する。１６個の観測画素ＣＡ１〜ＣＡ１６は、畳み込まれている点拡がり関数がそれぞれ異なるので、それぞれ異なるボケ画像を形成する。

続いて、ＤＦＤ演算回路１６１は、観測画素ＣＡ１〜ＣＡ１６を参照画素ＳＢと照合し、観測画素ＣＡ１〜ＣＡ１６のうち参照画素ＳＢとの差分値が最小となる観測画素ＣＡｎを判定する。そして、観測画素ＣＡｎに畳み込まれている点拡がり関数に対応する被写体距離を観測画素ＳＡの被写体距離であると決定する。例えば、観測画素ＣＡ３と参照画素ＳＢとの差分値が、他の観測画素ＣＡ１〜２、ＣＡ４〜１６のそれぞれと参照画素ＳＢとの差分値と比較して最小となる場合、ＤＦＤ演算回路１６１は、観測画素ＣＡ３を作成する際に観測画素ＳＡに畳み込んだ点拡がり関数ＰＳＦ３に対応する被写体距離を観測画素ＳＡでの被写体距離であると決定し、その被写体距離に対応した距離情報を出力する。

以上の動作を、観測画像ＰＡ及び参照画像ＰＢの各画素について実施することにより、ＤＦＤ演算回路１６１は各画素についての被写体距離の分布であるＤｅｐｔｈマップを完成させる。実施の形態では各被写体までの距離に対応した１６個の点拡がり関数を用いたので、Ｄｅｐｔｈマップは１６階調の被写体距離を示す。

次に、制御部１８０はＤＦＤ演算により決定された被写体距離に基づいて、フォーカスレンズ１１３を移動させるべき位置である合焦位置を算出する。具体的には、制御部１８０は、トラッキングテーブルを参照して、求めた被写体距離と現在のズームレンズ１１１の位置とに基づいて合焦位置を算出する。図５は実施の形態におけるデジタルビデオカメラ１００の複数の被写体距離に対するズームトラッキングテーブルを示す。図５に示すように、ズームトラッキングテーブルは、代表的ないくつかの被写体距離ＤＬ（図５では１ｍ、２ｍ、３ｍ、無限遠）に対応してズームレンズ１１１の位置に対する合焦位置を示すカーブＤＭ１〜ＤＭ４を含む。制御部１８０は、ズームトラッキングテーブルに記載のカーブを被写体距離について補間することで、代表的な被写体距離ＤＬ以外の被写体距離についてもフォーカスレンズ１１３を移動させるべき位置である合焦位置を算出することができる。

制御部１８０は、算出された被写体距離とズームトラッキングテーブルとに基づいて合焦位置を決定する。そして、制御部１８０は、レンズ駆動部１２０を制御することによりフォーカスレンズ１１３を合焦位置へと移動させ、フォーカスレンズ１１３を被写体に対して合焦させることができる。

〔２−２．本露光中のフォーカスレンズ１１３の制御〕
図６は実施の形態におけるデジタルビデオカメラ１００の被写体４０１のＺ軸の方向の移動を示すイメージ図である。以下の説明では、図６に示すように、光学系１１０の光軸１１０Ａに沿ってＺ軸を取り、デジタルビデオカメラ１００から被写体４０１に向かう方向をＺ軸の正方向と定義する。デジタルビデオカメラ１００は、設定された時間で被写体像を露光することにより静止画を撮影することができる。デジタルビデオカメラ１００は、第１の露光期間である予備露光期間に予備露光動作をまず行った後、第２の露光期間である本露光期間に本露光動作を行う。予備露光動作とは、ＤＦＤ演算を実施して被写体４０１の移動速度を予測するために被写体４０１の被写体像を撮像するための露光動作である。また、本露光動作とは、最終的な記録用の画像を生成するにあたって被写体４０１の被写体像を撮像するための露光動作である。実施の形態におけるデジタルビデオカメラ１００は、本露光動作中に、被写体４０１が、図６（ａ）に示す位置から図６（ｂ）に示す位置へ移動した場合でもピントボケの発生を低減させる。そのために、デジタルビデオカメラ１００は、予備露光動作中に被写体４０１のＺ軸の方向の移動速度を予測して、本露光動作中にフォーカスレンズ１１３をその予測した移動速度に基づき駆動して移動させる。

図７はデジタルビデオカメラ１００の本露光動作中のフォーカスレンズ１１３の移動速度であるレンズ移動速度の決定の動作のフローチャートである。図８は、本露光中のフォーカスレンズの移動速度の予測の動作を示す。図８において横軸は時間を示し、縦軸はＺ軸の方向での被写体４０１までの被写体距離Ｌ４０１を示す。図８では、予備露光中及び本露光中に被写体４０１がデジタルビデオカメラ１００からＺ軸の正方向に遠ざかっている。

制御部１８０は合焦指示があったか否かを監視する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１において合焦指示があった場合、制御部１８０は予備露光動作を開始する。予備露光動作において、制御部１８０は、図８に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ１４０に２４０ｐの高速フレームレートで被写体４０１を撮像させてＤＦＤ演算を行う。ＤＦＤ演算の結果に基づいて、制御部１８０は、予備露光動作中の被写体４０１のＺ軸の方向の移動速度を測定する（ステップＳ３０２）。具体的には、制御部１８０は、１／２４０秒の間隔でフォーカスレンズ１１３を移動させつつ、被写体４０１の被写体画像に基づいてＤＦＤ演算を実施する。これにより、制御部１８０は、１／２４０秒の期間において被写体４０１がＺ軸の方向に移動した距離を検出することができる。したがって、制御部１８０は、予備露光期間における被写体４０１のＺ軸の方向の移動速度を算出できる。なお、制御部１８０は予備露光期間中に２４０ｐの高速フレームレートによるＤＦＤ演算を数回繰り返すことにより、被写体４０１のＺ軸の方向の移動速度を高精度に算出することができる。

続いて、制御部１８０は、予備露光動作で得られたＺ軸の方向の被写体４０１の移動速度に基づいて、予備露光動作に続く本露光動作における被写体４０１のＺ軸の方向の移動速度を予測する（ステップＳ３０３）。例えば、予備露光動作において、１／２４０（秒）の期間に被写体距離Ｌ４０１が−１２．５センチメートル変化した場合には、制御部１８０は、予備期間における被写体４０１のＺ軸の方向の移動速度を−３０００センチメートル／秒と算出する。制御部１８０は、計算した予備露光期間における被写体４０１の移動速度に基づいて、本露光動作における被写体４０１のＺ軸の方向への移動速度も同じく−３０００（センチメートル／秒）であると予測する。

本露光動作における本露光期間が、例えば、１／６０（秒）である場合には、制御部１８０は、本露光動作の１／６０（秒）の本露光期間において被写体４０１は−５０（センチメートル）（＝−３０００（センチメートル／秒）×１／６０（秒））の距離を移動すると予測できる。

続いて、制御部１８０は、予測された移動速度に基づいて、フォーカスレンズ１１３を制御する制御量を決定する。その後制御部１８０は、本露光期間において、決定した制御量に対応する移動速度で合焦位置Ｐｆを移動させてＣＭＯＳイメージセンサ１４０に被写体像を撮像させる。実施の形態におけるデジタルビデオカメラ１００では、制御部１８０はフォーカスレンズ１１３を移動させることで合焦位置Ｐｆを移動させる。すなわち、フォーカスレンズ１１３の上記制御量はフォーカスレンズ１１３の移動速度であるレンズ移動速度である。制御部１８０は、本露光動作の本露光期間において被写体が移動すると予測した距離に基づいて、フォーカスレンズ１１３のレンズ移動速度を決定する（ステップＳ３０４）。具体的には、制御部１８０は、ズームトラッキングカーブを参照して、被写体距離Ｌ４０１が変化したときに、被写体距離Ｌ４０１に対応するフォーカスレンズ１１３の位置を得る。

図９はデジタルビデオカメラ１００において本露光期間中のフォーカスレンズ１１３のレンズ移動速度の決定に際して参照するズームトラッキングテーブルを示す。例えば、予備露光動作すなわち予備露光期間が開始した時点での被写体距離Ｌ４０１が３メートルであり、予備露光動作すなわち予備露光期間が終了した時点での被写体距離が２．５メートルである場合には、制御部１８０は、本露光動作の本露光期間の１／６０（秒）において、被写体は−５０（センチメートル）（＝−３０００（センチメートル／秒）× １／６０（秒））の距離を移動すると予測し、本露光動作すなわち本露光期間が終了した時点での被写体距離Ｌ４０１を２．０メートル（＝２．５（メートル）−５０（センチメートル））と予測する。制御部１８０は、ズームトラッキングカーブを参照して被写体距離Ｌ４０１に対応するフォーカスレンズ１１３の位置を取得する。ズームトラッキングカーブに基づいて、２．５メートルと２．０メートルの間の被写体距離Ｌ４０１に対応するフォーカスレンズ１１３の位置を取得することが可能である場合は、制御部１８０は、その間の被写体距離Ｌ４０１に対応するフォーカスレンズ１１３の位置を適宜取得する。例えば、２．５メートルと２．０メートルの間の被写体距離Ｌ４０１として、２．４メートル、２．３メートル、２．２メートル、２．１メートルの被写体距離Ｌ４０１にそれぞれ対応するフォーカスレンズ１１３の位置を取得できる場合は、フォーカスレンズ１１３のこれらの位置ＦＰ３〜ＦＰ６）を取得する。そして、制御部１８０は、本露光期間における被写体４０１のＺ軸の方向の移動速度を−３０００（センチメートル／秒）であると予測しているので、予備露光期間が終了した時点での被写体距離Ｌ４０１の２．５メートルから中間位置２．４メートルまでの被写体４０１の移動に要する時間を１／３００（秒）であると算出できる。同様に、制御部１８０は、被写体距離Ｌ４０１の２．４メートルから２．３メートルまでの中間位置の間の被写体４０１の移動に要する時間など、各中間位置の間の被写体４０１の移動に要する時間も１／３００（秒）と算出できる。制御部１８０は、ズームトラッキングカーブを参照することにより、各中間位置におけるフォーカスレンズ１１３の位置を取得しているので、制御部１８０は、各中間位置の間を移動するフォーカスレンズ１１３のレンズ移動速度を算出することができる。

制御部１８０は、算出されたフォーカスレンズ１１３のレンズ移動速度に基づき、本露光期間中にフォーカスレンズ１１３を駆動して移動させる（ステップＳ３０５）。これにより、本露光動作中においてＺ軸の方向に被写体４０１が移動した場合でも、ＣＭＯＳイメージセンサ１４０は被写体４０１に合焦させた状態を維持したまま被写体像を露光して撮像することができる。

〔３．効果等〕
上述のように、実施の形態における撮像装置であるデジタルビデオカメラ１００は被写体４０１を撮像する。デジタルビデオカメラ１００は、合焦位置Ｐｆを有して被写体４０１の被写体像を形成するフォーカスレンズ１１３と、被写体像を撮像することにより撮像データを生成する撮像センサであるＣＯＭＳイメージセンサ１４０と、フォーカスレンズ１１３を制御する制御部１８０とを備える。制御部１８０は、予備露光期間（第１の露光期間）において被写体像を撮像することによってＣＯＭイメージセンサ１４０で生成された撮像データに基づき、予備露光期間におけるデジタルビデオカメラ１００から被写体４０１までの距離の変化を検出するように動作する。制御部１８０は、距離の検出された変化に基づいて、合焦位置Ｐｆを予備露光期間よりも後の本露光期間（第２の露光期間）において移動させる移動速度を制御する制御量を決定するように動作する。さらに、制御部１８０は、決定した制御量に対応する移動速度で合焦位置を本露光期間において移動させてＣＯＭイメージセンサ１４０に被写体像を撮像させるように動作する。

制御量はフォーカスレンズ１１３を移動させるレンズ移動速度であってもよい。この場合には、制御部１８０は、本露光期間においてフォーカスレンズ１１３をレンズ移動速度で移動させることで合焦位置Ｐｆを移動させるように動作する。

すなわち、上記説明してきたように、実施の形態における撮像装置であるデジタルビデオカメラ１００は、フォーカスレンズ１１３と、フォーカスレンズ１１３を介して形成された被写体像に対して撮像動作を行うことで撮像データを生成するＣＭＯＳイメージセンサ１４０と、被写体像が示す被写体までの距離の変化を検出する制御部１８０とを備える。制御部１８０は、撮像動作にあたって、予備露光期間と、予備露光期間の後に本露光期間とが設定され、予備露光期間において検出した距離の変化に基づいて、本露光期間においてフォーカスレンズ１１３を移動させるレンズ移動速度を決定し、決定したレンズ移動速度によりフォーカスレンズ１１３を移動させる。これにより、本露光動作中においてＺ方向に被写体が移動したとしても、合焦状態を維持させたまま被写体像を露光することができる。

また、制御部１８０は、本露光期間においてＣＭＯＳイメージセンサ１４０により生成された撮像データに基づく画像データを、メモリカード２００へ記録する。

また、レンズ移動速度はフォーカスレンズ１１３を移動させる移動量と移動方向を含んでもよい。

制御部１８０は、本露光期間においてＣＯＭイメージセンサ１４０が被写体像を撮像することにより生成した撮像データに基づく画像データを記録媒体へ記録するように動作する。

また、デジタルビデオカメラ１００は、距離に対応する距離情報を所定の時間間隔毎に作成する画像処理部１６０をさらに備えてもよい。この場合には、制御部１８０は、所定の時間間隔毎に作成された距離情報に基づいて被写体４０１までの距離の変化を検出するように動作する。

また、制御部１８０は、フォーカスレンズ１１３が第１の位置と第２の位置にあるときに被写体像を撮像することで第１の撮像データと第２の撮像データとをそれぞれ撮像センサに生成させるように動作する。この場合に、画像処理部１６０は、第１の撮像データと第２の撮像データとに基づいて距離情報を作成する。

また、画像処理部１６０は、第１の撮像データと第２の撮像データとからボケ量を算出し、算出したボケ量に基づいて、距離情報を作成してもよい。

〔４．他の実施形態〕
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

図８に示す動作では予備露光期間中及び本露光期間中に、被写体４０１がデジタルビデオカメラ１００からＺ軸の方向に遠ざかっていくがこれに限定されない。すなわち、予備露光期間中及び本露光期間中に、被写体４０１がからＺ軸の方向でデジタルビデオカメラ１００に近づいてきても、同様の効果が得られる。

上記の動作では、制御部１８０は、本露光期間における被写体４０１の移動の速度を予備露光期間における被写体４０１の移動の速度と等しいとして予測するが、これに限定されない。例えば、制御部１８０は予備露光期間における被写体４０１の移動の加速度と等しい加速度で被写体４０１が本露光期間に移動するとして、その加速度から本露光期間での被写体４０１の位置と移動の速度を予測してもよい。

上記の動作では、制御部１８０は、本露光期間においてフォーカスレンズ１１３を移動させるが、これに限定されない。例えば、制御部１８０は、本露光期間において、フォーカスレンズ１１３を移動させて、同時に、ズームレンズ１１１を同期して移動させてもよい。フォーカスレンズ１１３の移動に同期させたズームレンズ１１１の移動において、制御部１８０は、Ｚ軸の方向に移動する被写体４０１の像倍率が維持されるようにズームレンズ１１１を移動させることができる。これにより、本露光期間においてＺ軸の方向に被写体４０１が移動しても、被写体４０１の合焦状態及び像倍率を維持させたままＣＯＭＳイメージセンサ１４０は被写体像を露光できる。

上記の動作では、制御量はフォーカスレンズ１１３を移動させるレンズ移動速度である。フォーカスレンズ１１３の移動以外の方法、例えばフォーカスレンズ１１３の厚み等の形状を変化させて合焦位置Ｐｆを移動させる場合には、制御量はフォーカスレンズ１１３の形状や厚みである。この場合には、制御部１８０は、本露光期間においてフォーカスレンズ１１３の形状や厚みを変えることで合焦位置Ｐｆを移動させるように動作する。

上記の実施の形態において、点拡がり関数は内部メモリ２４０に用意されている。本発明はこれに限定されず、点拡がり関数は、例えば画像処理部１６０内のメモリに用意されていてもよい。また、実施の形態におけるデジタルビデオカメラ１００では、１６個の点拡がり関数が選択されるが、Ｄｅｐｔｈマップの階調の数に応じて、選択される点拡がり関数の数は１６個以上であっても、１６個未満であってもよい。

実施の形態におけるデジタルビデオカメラ１００は非レンズ交換式のデジタルビデオカメラであるが、これに限定されず、レンズ交換式のデジタルビデオカメラであってもよい。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本発明における撮像装置は、デジタルビデオカメラや、デジタルスチルカメラや、カメラ機能付携帯電話や、カメラ機能付スマートフォン等に適用できる。

１００デジタルビデオカメラ（撮像装置）
１１０光学系
１１３フォーカスレンズ
１１４絞り
１２０レンズ駆動部
１４０ＣＭＯＳイメージセンサ（撮像センサ）
１６０画像処理部
Ｐｆ合焦位置
１８０制御部

Claims

被写体を撮像する撮像装置であって、
合焦位置を有して前記被写体の被写体像を形成するフォーカスレンズと、
前記被写体像を撮像することにより撮像データを生成する撮像センサと、
前記フォーカスレンズを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
第１の露光期間において前記被写体像を撮像することによって前記撮像センサで生成された撮像データに基づき、前記第１の露光期間よりも後の第２の露光期間における前記フォーカスレンズに対する制御量であって、前記合焦位置の移動速度を制御する制御量を決定し、
前記第２の露光期間において前記決定した制御量に対応する移動速度で露光動作中の合焦位置を移動させながら前記撮像センサに前記被写体像を撮像させる、ように動作する、撮像装置。
前記制御量は前記フォーカスレンズを移動させるレンズ移動速度であり、
前記制御部は、前記第２の露光期間において前記フォーカスレンズを前記レンズ移動速度で移動させることで露光動作中の合焦位置を移動させるように動作する、請求項１に記載の撮像装置。
前記レンズ移動速度は前記フォーカスレンズを移動させる移動量と移動方向を含む、請求項２に記載の撮像装置。
前記制御部は、前記第２の露光期間において前記撮像センサが前記被写体像を撮像することにより生成した撮像データに基づく画像データを記録媒体へ記録する、請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。