JP6998454B2 - 撮像装置、撮像方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

撮像装置、撮像方法、プログラム及び記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は撮像装置、撮像方法、プログラム及び記録媒体に係り、特にフォーカスレンズを順次移動させて動画を撮像するフォーカスブラケット撮像を行う技術に関する。
従来、フォーカスブラケット撮像により動画を撮像する撮像装置として、特許文献1、2に記載のものがある。
特許文献1に記載の撮像装置は、フォーカスレンズを移動しながら画像データの複数の部分領域の各々に対する合焦位置(フォーカスレンズの位置)を検出するスキャン動作を行い、スキャン動作の結果得られた、複数の部分領域の合焦位置の情報に基づいて、フォーカスレンズの移動速度を切り換えながらフォーカスレンズを移動し、動画の撮像及び記録を行うようにしている。
特に、特許文献1に記載の撮像装置は、フォーカスブラケット撮像機能によりフォーカスレンズを連続的に移動させるが、所定距離以上離れて隣り合う合焦位置の間では、隣り合う合焦位置の間の距離が所定距離未満の場合に比べてフォーカスレンズを速い速度で移動させ、これにより至近から無限遠までのフォーカスブラケット撮像機能での動画の撮像時間の短縮化を図っている。
また、特許文献2に記載の撮像装置は、特許文献1に記載の撮像装置と同様にフォーカスブラケット撮像機能での動画の撮像を行うもので、動画撮影の方式として、各合焦位置でフォーカスレンズを停止させて動画撮影を行う第1方式と、各合焦位置でフォーカスレンズを停止させることなく移動させながら動画撮影を行う第2方式とを有している。
第1方式は、各フレームの画像を露光中は、各合焦位置でフォーカスレンズを停止させ、露光完了後に次の合焦位置にフォーカスレンズを移動させる方式である。特許文献2に記載の撮像装置は、特に被写体が静止しているときは第1方式を設定し、被写体が静止していないときは第2方式を設定するようにしている。
国際公開第2017/061095号 国際公開第2017/090233号
特許文献1に記載の発明は、フォーカスブラケット撮像を行う際に、所定距離以上離れて隣り合う合焦位置の間では、隣り合う合焦位置の間の距離が所定距離未満の場合に比べてフォーカスレンズを速い速度で移動させる。これにより、特許文献1に記載の発明は、至近から無限遠までのフォーカスブラケット撮像機能での動画の撮像時間の短縮化を図ることができる。しかし、特許文献1に記載の発明は、合焦位置においてもフォーカスレンズが常に移動しているため、例えば、静止している被写体の合焦位置にフォーカスレンズが移動しても、その静止している被写体の露光期間中にフォーカスレンズの合焦位置が変動する。これにより、合焦精度が低下し、画質のよい静止画(動画の1フレーム)を撮像することができないという問題がある。
一方、特許文献2に記載の発明は、各合焦位置でフォーカスレンズを停止させて動画撮影を行う第1方式と、各合焦位置でフォーカスレンズを停止させることなく移動させながら動画撮影を行う第2方式とを有している。これにより、特許文献2に記載の発明は、被写体が停止しているか否かに応じて第1方式又は第2方式をユーザが適宜選択し、又はプリスキャン時に被写体の動きベクトルを検出し、自動的に第1方式又は第2方式を切り替えることで、合成精度を向上させた、適切なフォーカスブラケット撮像を可能にしている。
しかしながら、特許文献2に記載の発明は、フォーカスブラケット撮像を第1方式で行うか又は第2方式で行うかは、ユーザが事前に選択し、又はプリスキャン時に得られる被写体の状況から自動的に選択する必要がある。すなわち、特許文献2に記載の発明は、フォーカスブラケット撮像中に第1方式と第2方式とが切り替わることがない。従って、特許文献2に記載の発明は、例えば、静止している被写体に対して第1方式を選択した場合、第1方式によるフォーカスブラケット撮像中に被写体が移動すると合焦精度が低下し、同様に動いている被写体に対して第2方式を選択した場合、第2方式によるフォーカスブラケット撮像中に被写体が静止すると、合焦精度が低下するという問題がある。
また、同一の撮像範囲内に複数の被写体が存在し、かつ静止している被写体と動いている被写体とが混在する場合、第1方式又は第2方式では、全ての被写体に対して合焦精度の高いフォーカスブラケット撮像を行うことができないという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複数の被写体に順次焦点を合わせて動画を撮像する際に、各被写体が静止しているか否かに限らず、全ての被写体に対して合焦精度の高いフォーカスブラケット撮像を行うことができる撮像装置、撮像方法、プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の一の態様に係る撮像装置は、複数の被写体に順次焦点を合わせて動画を撮像する撮像装置であって、フォーカスレンズを含む撮像光学系を通過した光学像を受光し、光学像を示す動画を撮像する撮像部と、撮像部により撮像される光学像に含まれる複数の被写体を特定する被写体特定部と、複数の被写体の焦点調節の順位付けを行う順位付け部と、複数の被写体のいずれかに合焦する合焦位置にフォーカスレンズを移動させる自動焦点調節を行う自動焦点調節部と、複数の被写体の焦点調節の順位にしたがって自動焦点調節部による各被写体の自動焦点調節を順次行わせる制御部と、を備え、制御部は、自動焦点調節部を制御し、複数の被写体のうちの一の被写体の合焦位置にフォーカスレンズを移動させ、一の被写体に対する自動焦点調節を一定時間継続させる合焦制御を、順位付け部により順位付けられた順に繰り返し実行させる。
本発明の一の態様によれば、複数の被写体のうちの一の被写体の合焦位置にフォーカスレンズを移動させ、一の被写体に対する自動焦点調節を一定時間継続させる合焦制御を、順位付け部により順位付けられた順に繰り返し実行するため、複数の被写体が静止しているか否かに関わらず、全ての被写体に対して合焦精度の高いフォーカスブラケット撮像を行うことができる。
本発明の他の態様に係る撮像装置において、一の被写体に対する合焦時間を設定する合焦時間設定部を備え、一定時間は、合焦時間設定部により設定された合焦時間であることが好ましい。一定時間は、自動焦点調節による合焦制御が完了する時間以上であることが好ましく、例えば、数秒程度に設定することが可能である。
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、動画の総撮像時間を設定する撮像時間設定部を備え、一定時間は、撮像時間設定部により設定された動画の総撮像時間と複数の被写体の個数とに基づいて決定される時間であることが好ましい。
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、一定時間は、動画の総撮像時間を複数の被写体の個数で除算した均等時間であることが好ましい。これにより、合焦制御の時間を、各被写体に対して均等に割り当てることができる。
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、一定時間は、動画の総撮像時間を、複数の被写体毎に重み付けされた時間配分で被写体毎に割り当てた時間であることが好ましい。
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、被写体毎に割り当てられる一定時間は、動画の総撮像時間と、複数の被写体の各被写体の動画中での大きさ、撮像装置から各被写体までの距離及び各被写体の移動速度のうちの少なくとも一つにより決定されることが好ましい。動画の総撮像時間を、複数の被写体毎に重み付けされた時間配分で割り当てる際に、各被写体の動画中での大きさに応じて、被写体が大きい程、その被写体に割り当てる時間(合焦制御の時間)を長く又は短くすることができ、同様に撮像装置から各被写体までの距離、あるいは各被写体の移動速度に応じて、各被写体に割り当てる時間を調整することが可能である。
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、順位付け部は、複数の被写体の各被写体の動画中での大きさ、撮像装置から各被写体までの距離、又は各被写体の移動速度に基づいて複数の被写体の焦点調節の順位付けを行うことが好ましい。例えば、撮像装置から被写体までの距離に基づいて各被写体の順位付けを行うと、複数の被写体に順次焦点を合わせる際に、ある被写体の合焦位置から次の被写体の合焦位置にフォーカスレンズを移動させるときに、フォーカスレンズの移動方向が逆方向にならないようにすることができる。尚、各被写体が、例えば人物のような同種の被写体の場合、動画中での各被写体の大きさは、撮像装置から各被写体までの距離に対応する。
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、複数の被写体のそれぞれの合焦位置を逐次検出する合焦位置検出部を備え、順位付け部は、焦点調節する被写体の順位を入れ替え、一の被写体の合焦位置から次の被写体の合焦位置にフォーカスレンズを移動させる際のフォーカスレンズの移動方向を一定方向にすることが好ましい。複数の被写体の全部又は一部が移動する場合、各被写体の順位を決定した後のフォーカスブラケット撮像中に、各被写体の位置関係が変動する場合がある。この場合には、焦点調節する被写体の順位を入れ替えることで、被写体の合焦位置にフォーカスレンズを移動させる際のフォーカスレンズの移動方向を一定方向にすることができる。
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、撮像部により撮像された動画を表示する表示部と、動画中の複数の被写体を検出する被写体検出部と、被写体検出部により検出された複数の被写体及び順位付け部により順位付けられた複数の被写体の焦点調節の順位を表示部に表示させる通知部と、を備えることが好ましい。これにより、ユーザは、どの被写体に対してフォーカスブラケット撮像が行われるか、また、フォーカスブラケット撮像される各被写体の撮像順位を知ることができる。
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、撮像部により撮像された動画を表示する表示部と、動画中の複数の被写体を検出する被写体検出部と、被写体検出部により検出された複数の被写体及び順位付け部により順位付けられた複数の被写体の焦点調節の順位を表示部に表示させる通知部と、を備え、通知部は、順位付け部により焦点調節する被写体の順位が入れ替えられると、順位が入れ替わった各被写体の焦点調節の順位を通知することが好ましい。これにより、フォーカスブラケット撮像される各被写体の撮像順位が入れ替わった場合、ユーザは、入れ替わった後の各被写体の撮像順位を知ることができる。
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、撮像部により撮像された動画を表示する表示部と、動画中の複数の被写体を検出する被写体検出部と、被写体検出部により検出された複数の被写体及び順位付け部により順位付けられた複数の被写体の焦点調節の順位を表示部に表示させる通知部と、を備え、通知部は、複数の被写体のうちの自動焦点調節が行われて動画の撮像が終了した被写体を通知することが好ましい。これにより、ユーザは、複数の被写体のうちの、どの順位の被写体までフォーカスブラケット撮像が完了したかを知ることができる。
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、被写体特定部は、任意の被写体を指定する操作部により指定された各被写体を、焦点調節を行う複数の被写体として特定することが好ましい。これにより、例えば、撮像範囲内に被写体となり得る複数の人物が存在する場合、フォーカスブラケット撮像される人物と、フォーカスブラケット撮像されない人物とを振り分けることができる。
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、撮像部は、位相差画素を有するイメージセンサを備え、自動焦点調節部は、イメージセンサの位相差画素の出力に基づいて各被写体の合焦位置を検出し、複数の被写体のうちの一の被写体の合焦位置にフォーカスレンズを移動させることが好ましい。イメージセンサの位相差画素の出力に基づいて各被写体の合焦位置を検出する場合、複数の被写体の合焦位置を、動画の1フレームの撮像時間に相当する時間で検出することができ、合焦制御をリアルタイムに実現することができる。
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、イメージセンサは、撮像光学系を通過した光学像の受光による信号電荷の蓄積と読み出しをライン毎に行うセンサであり、自動焦点調節部は、自動焦点調節を行う一の被写体の光学像が受光するラインの読み出しタイミングにおいて、一の被写体の合焦位置にフォーカスレンズを移動させることが好ましい。一の被写体の合焦位置は、その一の被写体の光学像が受光するラインの位相差画素の出力により検出することができ、このラインの読み出しタイミングで自動焦点調節を行うことで、一の被写体に対して最も早いタイミングで自動焦点調節を可能にしている。
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、イメージセンサは、被写体の光学像の受光による信号電荷の蓄積と読み出しをライン毎に行うセンサであり、自動焦点調節部は、自動焦点調節を行う一の被写体の光学像が受光するラインの露光開口の中央の読み出しタイミングにおいて、一の被写体の合焦位置にフォーカスレンズを移動させることが好ましい。これにより、一の被写体の中央(一の被写体の光学像が受光するラインの露光開口の中央)の位置で検出された、一の被写体の合焦位置に基づいて、一の被写体に対する自動焦点調節を行うことができる。
本発明の更に他の態様に係る撮像装置において、撮像部は、位相差画素と動画撮像用の通常画素とを有するイメージセンサを備え、動画の1フレームの第1のタイミングで位相差画素から位相差情報を出力し、第1のタイミングよりも遅い第2のタイミングで通常画素から動画を構成する1フレームの画像を出力し、自動焦点調節部は、第1のタイミングで出力された位相差情報に基づいて第2のタイミングで出力される1フレームの画像に対する焦点調節を行うことが好ましい。第1のタイミングで位相差画素から位相差情報を先読みし、第1のタイミングよりも遅い第2のタイミングで出力される1フレームの画像に対して自動焦点調節を行うことで、合焦制御中に撮像される画像に対して焦点調節を適切に行うことができる。
更に他の態様に係る本発明は、複数の被写体に順次焦点を合わせて動画を撮像する撮像方法であって、撮像部により撮像される光学像に含まれる複数の被写体を特定するステップと、複数の被写体の焦点調節の順位付けを行うステップと、制御部が自動焦点調節部を制御し、複数の被写体の焦点調節の順位にしたがって自動焦点調節部による各被写体の自動焦点調節を順次行わせるステップと、を含み、制御部が自動焦点調節部を制御するステップは、自動焦点調節部を制御し、複数の被写体のうちの一の被写体に対する自動焦点調節を一定時間継続させる合焦制御を、順位付けられた順に繰り返し実行させる。
更に他の態様に係る本発明は、上記の撮像方法を撮像装置内のコンピュータにより実現させるプログラムである。
更に他の態様に係る本発明は、上記の撮像方法を撮像装置内のコンピュータにより実現させるプログラムが格納された記録媒体である。
本発明によれば、複数の被写体のうちの一の被写体の合焦位置にフォーカスレンズを移動させ、一の被写体に対する自動焦点調節を一定時間継続させる合焦制御を、順位付け部により順位付けられた最初の順位の被写体から最後の順位の被写体まで繰り返し実行するため、複数の被写体が静止しているか否かに関わらず、全ての被写体に対して合焦精度の高いフォーカスブラケット撮像を行うことができる。
図1は本発明に係る撮像装置を斜め前方から見た斜視図である。 図2は撮像装置の背面図である。 図3は撮像装置の内部構成の実施形態を示すブロック図である。 図4はイメージセンサの構成例を示す図である。 図5はイメージセンサの位相差画素行の一部の断面を示す概略図である。 図6はイメージセンサの撮像領域における第1の位相差画素及び第2の位相差画素が配置される領域の一例を示す図である。 図7はフォーカスブラケット撮像を実行する本体側CPU220の実施形態を示す機能ブロック図である。 図8は動画の垂直同期信号(A)、ローリングシャッタ方式によるイメージセンサ画素読み出し(B)、及びフォーカスレンズ位置(C)を示すタイミングチャートである。 図9は被写体毎に重み付けされる時間配分の一例を説明するために用いる図である。 図10は被写体の個数N及び時間配分の順位S[m]に応じた、総撮像時間Tを1とした場合の各被写体の時間配分を示す図表である。 図11は本発明に係る撮像方法の第1の実施形態を示すフローチャートである。 図12は本発明に係る撮像方法の第2の実施形態を示すフローチャートである。 図13は本発明に係る撮像方法の第3の実施形態を示すフローチャートである。 図14は本発明に係る撮像方法の第4の実施形態を示すフローチャートである。 図15は動画の垂直同期信号(A)、ローリングシャッタ方式によるイメージセンサ画素読み出し(B)、及びフォーカスレンズ位置(C)を示すタイミングチャートである。 図16は本発明に係る撮影装置の一実施形態であるスマートフォンの外観図である。 図17はスマートフォンの構成を示すブロック図である。
以下、添付図面にしたがって、本発明に係る撮像装置、撮像方法、プログラム及び記録媒体の好ましい実施の形態について説明する。
<撮像装置の外観>
図1は撮像装置を斜め前方から見た斜視図であり、図2は撮像装置の背面図である。
図1に示すように撮像装置10は、交換レンズ100と、交換レンズ100が着脱可能なカメラ本体200とから構成されたミラーレスのデジタル一眼カメラである。
図1において、カメラ本体200の前面には、交換レンズ100が装着される本体マウント260と、光学ファインダのファインダ窓20等が設けられ、カメラ本体200の上面には、主としてシャッタレリーズスイッチ22、シャッタスピードダイヤル23、露出補正ダイヤル24、電源レバー25、及び内蔵フラッシュ30が設けられている。
また、図2に示すようにカメラ本体200の背面には、主として液晶モニタ216、光学ファインダの接眼部26、MENU/OKキー27、十字キー28、再生ボタン29等が設けられている。
液晶モニタ216は、撮影モード時にライブビュー画像を表示したり、再生モード時に撮像した画像を再生表示する他、各種のメニュー画面を表示する表示部として機能し、またユーザに対して各種の情報を通知する通知部として機能する。MENU/OKキー27は、液晶モニタ216の画面上にメニューを表示させる指令を行うためのメニューボタンとしての機能と、選択内容の確定及び実行などを指令するOKボタンとしての機能とを兼備した操作キーである。十字キー28は、上下左右の4方向の指示を入力する操作部であり、メニュー画面から項目を選択したり、各メニューから各種設定項目の選択を指示したりするマルチファンクションキーとして機能する。また、十字キー28の上キー及び下キーは撮像時のズームスイッチあるいは再生モード時の再生ズームスイッチとして機能し、左キー及び右キーは再生モード時のコマ送り(順方向及び逆方向送り)ボタンとして機能する。また、液晶モニタ216に表示された複数の被写体から焦点調節を行う任意の被写体を指定する操作部としても機能する。
また、MENU/OKキー27、十字キー28、及び液晶モニタ216に表示されるメニュー画面を使用することで、1枚の静止画を撮像する静止画撮像モードの他に、動画を撮像する動画撮像モード、動画撮像モードの一種であって、複数の被写体に順次焦点を合わせて動画を撮像するフォーカスブラケット撮像モードを含む各種の撮像モードの設定を行うことができる。
再生ボタン29は、記録した静止画又は動画を液晶モニタ216に表示させる再生モードに切り替えるためのボタンである。
<撮像装置の内部構成>
[交換レンズ]
図3は、撮像装置10の内部構成の実施形態を示すブロック図である。
撮像装置10を構成する撮像光学系として機能する交換レンズ100は、カメラ本体200の通信規格に沿って製造されたものであり、後述するようにカメラ本体200との間で通信を行うことができる交換レンズである。この交換レンズ100は、撮像光学系102、フォーカスレンズ制御部116、絞り制御部118、レンズ側CPU(Central Processing Unit)120、フラッシュROM(Read Only Memory)126、レンズ側通信部150、及びレンズマウント160を備える。
交換レンズ100の撮像光学系102は、フォーカスレンズを含むレンズ群104及び絞り108を含む。
フォーカスレンズ制御部116は、レンズ側CPU120からの指令にしたがってフォーカスレンズを移動させ、フォーカスレンズの位置(合焦位置)を制御する。絞り制御部118は、レンズ側CPU120からの指令にしたがって絞り108を制御する。
レンズ側CPU120は、交換レンズ100を統括制御するもので、ROM124及びRAM(Random Access Memory)122を内蔵している。
フラッシュROM126は、カメラ本体200からダウンロードされたプログラム等を格納する不揮発性のメモリである。
レンズ側CPU120は、ROM124又はフラッシュROM126に格納された制御プログラムに従い、RAM122を作業領域として、交換レンズ100の各部を統括制御する。
レンズ側通信部150は、レンズマウント160がカメラ本体200の本体マウント260に装着されている状態で、レンズマウント160に設けられた複数の信号端子(レンズ側信号端子)を介してカメラ本体200との通信を行う。即ち、レンズ側通信部150は、レンズ側CPU120の指令にしたがって、レンズマウント160及び本体マウント260を介して接続されたカメラ本体200の本体側通信部250との間で、リクエスト信号、回答信号の送受信(双方向通信)を行い、撮像光学系102の各光学部材のレンズ情報(フォーカスレンズの位置情報、焦点距離情報及び絞り情報等)を、カメラ本体200に通知する。
また、交換レンズ100は、フォーカスレンズの位置情報、及び絞り情報を検出する検出部(図示せず)を備えている。ここで、絞り情報とは、絞り108の絞り値(F値)、絞り108の開口径等を示す情報である。以下、本例では、絞り情報としてF値を使用する。
レンズ側CPU120は、カメラ本体200からのレンズ情報のリクエストに応えるために、検出されたフォーカスレンズの位置情報及び絞り情報を含む各種のレンズ情報をRAM122に保持することが好ましい。また、レンズ情報は、カメラ本体200からのレンズ情報の要求があると検出され、又は光学部材が駆動されるときに検出され、又は一定の周期(動画のフレーム周期よりも十分に短い周期)で検出され、検出結果を保持することができる。
[カメラ本体]
図3に示す撮像装置10を構成するカメラ本体200は、イメージセンサ201、イメージセンサ制御部202、アナログ信号処理部203、A/D(Analog/Digital)変換器204、画像入力コントローラ205、デジタル信号処理部206、RAM207、圧縮伸張処理部208、メディア制御部210、メモリカード212、表示制御部214、液晶モニタ216、本体側CPU220、操作部222、時計部224、フラッシュROM226、ROM228、AF(Autofocus)制御部230、AE(Auto Exposure)制御部232、ホワイトバランス補正部234、無線通信部236、GPS(Global Positioning System)受信部238、電源制御部240、バッテリ242、本体側通信部250、本体マウント260、内蔵フラッシュ30(図1)を構成するフラッシュ発光部270、フラッシュ制御部272、フォーカルプレーンシャッタ(FPS:focal-plane shutter)280、及びFPS制御部296を備える。
<イメージセンサの構成>
イメージセンサ201は、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型のカラーイメージセンサにより構成されている。尚、イメージセンサ201は、CMOS型に限らず、XYアドレス型、又はCCD(Charge Coupled Device)型のイメージセンサでもよい。
イメージセンサ201は、図4に示すようにx方向(水平方向)及びy方向(垂直方向)に二次元的に配列された光電変換素子(フォトダイオード)で構成される複数の画素上に、赤(R)、緑(G)及び青(B)のカラーフィルタが、周期的色配列(図4に示す例では、一般的なベイヤ配列)で配設され、各フォトダイオード上にはマイクロレンズが配置されている。
また、イメージセンサ201は、位相差画素(第1の位相差画素PA,第2の位相差画素PB)と、静止画撮像又は動画撮像用の通常画素(位相差画素以外の画素)が配置されている。
ベイヤ配列を有するイメージセンサ201において、通常画素のみが水平方向(行方向)に配置された通常画素行は、Rフィルタを有する画素(R画素)とGフィルタを有する画素(G画素)とが行方向に交互に配置されたRG行と、G画素とBフィルタを有する画素(B画素)とが行方向に交互に配置されたGB行とがある。また、RG行とGB行とは、垂直方向(列方向)に交互に配置されている。
また、イメージセンサ201は、第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PBが設けられた位相差画素行と、通常画素のみが設けられている通常画素行とを有している。
イメージセンサ201の位相差画素行は、ベイヤ配列の特定のGB行において、一対の第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PBと1つの通常画素の3画素を1周期として周期的に行方向に配置されて構成されている。したがって、位相差画素行には、G画素とB画素とが行方向に2画素(一対の第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PB)置きに交互に配置されている。尚、本例の位相差画素行は、ベイヤ配列のGB行に設けられているが、これに限らず、RG行に設けるようにしてもよい。
周期的色配列は、ベイヤ配列に限らず、X-Trans(登録商標)配列等の他のカラーフィルタ配列でもよい。
図5は、図4に示した位相差画素行において、それぞれ隣接して配設された第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PBの構成を示す要部拡大図である。
図5に示すように第1の位相差画素PAのフォトダイオードPDの前面側(マイクロレンズML側)には、遮光膜MAが配設され、一方、第2の位相差画素PBのフォトダイオードPDの前面側には、遮光膜MBが配設される。マイクロレンズML及び遮光膜MA、MBは瞳分割機能を有し、図5上で、遮光膜MAは、フォトダイオードPDの受光面の左半分を遮光する。そのため、第1の位相差画素PAには、撮像光学系102の射出瞳を通過する光束のうちの光軸の左側領域を通過する光束のみが選択的に受光される。また、カラーフィルタCFとして、GフィルタがマイクロレンズMLの下方に配置されている。
一方、遮光膜MBは、第2の位相差画素PBのフォトダイオードPDの受光面の右半分を遮光する。そのため、第2の位相差画素PBには、撮像光学系102の射出瞳を通過する光束のうちの光軸の右側領域を通過する光束のみが選択的に受光される。このように、瞳分割機能を有するマイクロレンズML及び遮光膜MA、MBにより、射出瞳を通過する光束が左右に分割され、それぞれ第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PBに入射する。
したがって、本例のイメージセンサ201の第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PBの瞳分割方向は、水平方向(x方向)(図4上の左右方向)である。
図6は、イメージセンサ201の撮像領域における位相差画素行の配置の一例を示す図であり、本例では、撮像領域の全域にわたって位相差画素行が配置されている。
図3に戻って、交換レンズ100の撮像光学系102によってイメージセンサ201の受光面に結像された被写体の光学像は、イメージセンサ201によって電気信号に変換される。イメージセンサ201の各画素には、入射する光量に応じた電荷が蓄積され、イメージセンサ201からは各画素に蓄積された電荷量(信号電荷)に応じた電気信号が画像信号として読み出される。
イメージセンサ制御部202は、本体側CPU220の指令にしたがってイメージセンサ201から画像信号の読み出し制御を行う。また、本例のイメージセンサ201及びイメージセンサ制御部202は、少なくとも1つ以上のライン毎や画素毎に順次露光動作を行う(即ち、ライン毎や画素毎に順次リセットを行い、電荷の蓄積を開始し、蓄積した電荷を読み出す方式である)、いわゆるローリングシャッタ方式にて駆動することができ、特にFPS280を開放した状態でローリングシャッタ方式にて動画の撮像、又はライブビュー画像の撮像を行う機能を有する。
アナログ信号処理部203は、イメージセンサ201で被写体を撮像して得られたアナログの画像信号に対して、各種のアナログ信号処理を施す。アナログ信号処理部203は、サンプリングホールド回路、色分離回路、AGC(Automatic Gain Control)回路等を含んで構成されている。AGC回路は、撮像時の感度(ISO感度(ISO:International Organization for Standardization))を調整する感度調整部として機能し、入力する画像信号を増幅する増幅器のゲインを調整し、画像信号の信号レベルが適切な範囲に入るようにする。A/D変換器204は、アナログ信号処理部203から出力されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換する。
静止画又は動画の撮像時にイメージセンサ201、アナログ信号処理部203、及びA/D変換器204を介して出力されるRGBの画素毎の画像データ(モザイク画像データ)は、画像入力コントローラ205からRAM207に入力され、一時的に記憶される。尚、イメージセンサ201がCMOS型イメージセンサである場合、アナログ信号処理部203及びA/D変換器204は、イメージセンサ201内に内蔵されていることが多い。
デジタル信号処理部206は、RAM207に格納されている画像データに対して、各種のデジタル信号処理を施す。デジタル信号処理部206は、RAM207に記憶されている画像データを適宜読み出し、読み出した画像データに対してオフセット処理、感度補正を含むゲイン・コントロール処理、ガンマ補正処理、デモザイク処理(デモザイキング処理、同時化処理とも言う)、RGB/YCrCb変換処理等のデジタル信号処理を行い、デジタル信号処理後の画像データを再びRAM207に記憶させる。尚、デモザイク処理とは、例えば、RGB3色のカラーフィルタからなるイメージセンサの場合、RGBからなるモザイク画像から画素毎にRGB全ての色情報を算出する処理であり、モザイクデータ(点順次のRGBデータ)から同時化されたRGB3面の画像データを生成する。
RGB/YCrCb変換処理は、同時化されたRGBデータを輝度データ(Y)及び色差データ(Cr、Cb)に変換する処理である。
圧縮伸張処理部208は、静止画又は動画の記録時に、一旦RAM207に格納された非圧縮の輝度データY及び色差データCb,Crに対して圧縮処理を施す。静止画の場合には、例えばJPEG(Joint Photographic coding Experts Group)形式で圧縮し、動画の場合には、例えばH.264形式で圧縮する。圧縮伸張処理部208により圧縮された画像データは、メディア制御部210を介してメモリカード212に記録される。また、圧縮伸張処理部208は、再生モード時にメディア制御部210を介してメモリカード212から得た圧縮された画像データに対して伸張処理を施し、非圧縮の画像データを生成する。
メディア制御部210は、圧縮伸張処理部208で圧縮された画像データを、メモリカード212に記録する制御を行う。また、メディア制御部210は、メモリカード212から、圧縮された画像データを読み出す制御を行う。
表示制御部214は、RAM207に格納されている非圧縮の画像データを、液晶モニタ216に表示させる制御を行う。液晶モニタ216は、液晶表示デバイスにより構成されているが、液晶モニタ216の代わりに有機エレクトロルミネッセンスなどの表示デバイスによって構成してもよい。
液晶モニタ216にライブビュー画像を表示させる場合には、デジタル信号処理部206で連続的に生成されたデジタルの画像信号が、RAM207に一時的に記憶される。表示制御部214は、このRAM207に一時記憶されたデジタルの画像信号を表示用の信号形式に変換して、液晶モニタ216に順次出力する。これにより、液晶モニタ216に撮像画像がリアルタイムに表示され、液晶モニタ216を電子ビューファインダとして使用することができる。
シャッタレリーズスイッチ22は、静止画や動画の撮像指示を入力するための撮像指示部であり、いわゆる「半押し」と「全押し」とからなる2段ストローク式のスイッチで構成されている。
静止画撮像モードの場合、シャッタレリーズスイッチ22が半押しされることによってS1オンの信号、半押しから更に押し込む全押しがされることによってS2オンの信号が出力され、S1オン信号が出力されると、本体側CPU220は、AF制御(自動焦点調節)及びAE制御(自動露出制御)などの撮影準備処理を実行し、S2オン信号が出力されると、静止画の撮像処理及び記録処理を実行する。
尚、AF制御及びAE制御は、それぞれ操作部222によりオートモードが設定されている場合に自動的に行われ、マニュアルモードが設定されている場合には、AF制御及びAE制御が行われないことは言うまでもない。
また、動画撮像モードの場合、シャッタレリーズスイッチ22が全押しされることによってS2オンの信号が出力されると、カメラ本体200は、動画の記録を開始する動画記録モードになり、動画の画像処理及び記録処理を実行し、その後、シャッタレリーズスイッチ22が再び全押しされることによってS2オンの信号が出力されると、カメラ本体200は、スタンバイ状態になり、動画の記録処理を一時停止する。
尚、シャッタレリーズスイッチ22は半押しと全押しとからなる2段ストローク式のスイッチの形態に限られず、1回の操作でS1オンの信号及びS2オンの信号を出力しても良く、それぞれ個別のスイッチを設けてS1オンの信号又はS2オンの信号を出力しても良い。
また、タッチ式パネル等により操作指示を行う形態では、これら操作手段としてタッチ式パネルの画面に表示される操作指示に対応する領域をタッチすることで操作指示を出力するようにしても良く、撮影準備処理や撮像処理を指示するものであれば操作手段の形態はこれらに限られない。
撮像により取得された静止画又は動画は、圧縮伸張処理部208により圧縮され、圧縮された画像データは、撮像日時、GPS情報、撮像条件(F値、シャッタスピード、ISO感度等)の所要の付属情報が、ヘッダに付加された画像ファイルとされた後、メディア制御部210を介してメモリカード212に格納される。
本体側CPU220は、カメラ本体200全体の動作及び交換レンズ100の光学部材の駆動等を統括制御するもので、シャッタレリーズスイッチ22を含む操作部222等からの入力に基づき、カメラ本体200の各部及び交換レンズ100を制御する。
時計部224は、タイマとして、本体側CPU220からの指令に基づいて時間を計測する。また、時計部224は、カレンダとして、現在の年月日及び時刻を計測する。
フラッシュROM226は、読み取り及び書き込みが可能な不揮発性メモリであり、設定情報を記憶する。
ROM228には、本体側CPU220が実行するカメラ制御プログラム、本発明に係るフォーカスブラケット撮像モードでの撮像を実行させるフォーカスブラケット撮像用のプログラム、イメージセンサ201の欠陥情報、画像処理等に使用する各種のパラメータやテーブルが記憶されている。本体側CPU220は、ROM228に格納されたカメラ制御プログラム、あるいはフォーカスブラケット撮像用のプログラムにしたがい、RAM207を作業領域としながらカメラ本体200の各部、及び交換レンズ100を制御する。
自動焦点調節部として機能するAF制御部230は、位相差AFの制御に必要なデフォーカス量を算出し、算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズが移動すべき位置(合焦位置)指令を、本体側CPU220及び本体側通信部250を介して交換レンズ100に通知する。
ここで、AF制御部230は、位相差検出部とデフォーカス量算出部とを含む。位相差検出部は、イメージセンサ201のAF領域内の第1の位相差画素PAからなる第1の位相差画素群及び第2の位相差画素PBからなる第2の位相差画素群からそれぞれ画素データ(第1の画素値及び第2の画素値)を取得し、これらの第1の画素値及び第2の画素値に基づいて位相差を検出する。この位相差は、第1の位相差画素PAの複数の第1の画素値と第2の位相差画素PBの複数の第2の画素値の相関が最大になるとき(複数の第1の画素値と複数の第2の画素値の差分絶対値の積算値が最小になるとき)の第1の画素値と第2の画素値との間の瞳分割方向のシフト量から算出することができる。
デフォーカス量算出部は、位相差検出部により検出された位相差と、交換レンズ100の現在のF値(光線角度)に対応する係数とを乗算することによりデフォーカス量を算出する。
また、合焦位置検出部として機能するAF制御部230は、AF領域に限らず、イメージセンサ201の全撮像領域内の局所領域(所望の被写体が存在する領域)のデフォーカス量を算出することができる。即ち、図6に示したようにイメージセンサ201の撮像領域の全域にわたって配置された位相差画素行の第1の位相差画素PAからなる第1の位相差画素群及び第2の位相差画素PBからなる第2の位相差画素群の第1の画素値及び第2の画素値に基づいて、撮像領域内に存在する複数の被写体のそれぞれの合焦位置(フォーカスレンズを各被写体に合焦させるためのフォーカスレンズの移動すべき位置に対応する複数のデフォーカス量)を算出することができる。AF制御部230により算出される複数のデフォーカス量は、後述するフォーカスブラケット撮像に使用される。
AF制御部230により算出されたデフォーカス量に対応するフォーカスレンズの位置指令は、交換レンズ100に通知され、フォーカスレンズの位置指令を受け付けた交換レンズ100のレンズ側CPU120は、フォーカスレンズ制御部116を介してフォーカスレンズを移動させ、フォーカスレンズの位置(合焦位置)を制御する。
AE制御部232は、被写体の明るさ(被写体輝度)を検出する部分であり、被写体輝度に対応するAE制御及びAWB(Auto White Balance)制御に必要な数値(露出値(EV値(exposure value)))を算出する。AE制御部232は、イメージセンサ201を介して取得した画像の輝度、画像の輝度の取得時のシャッタスピード及びF値によりEV値を算出する。
本体側CPU220は、AE制御部232から得たEV値に基づいて所定のプログラム線図からF値、シャッタスピード及びISO感度を決定し、AE制御を行うことができる。
ホワイトバランス補正部234は、RGBデータ(Rデータ、Gデータ及びBデータ)の色データ毎のホワイトバランスゲイン(WB(White Balance)ゲイン)Gr,Gg,Gbを算出し、Rデータ、Gデータ及びBデータに、それぞれ算出したWBゲインGr,Gg,Gbを乗算することによりホワイトバランス補正を行う。ここで、WBゲインGr,Gg,Gbの算出方法としては、被写体の明るさ(EV値)によるシーン認識(屋外、屋内の判定等)及び周囲光の色温度等に基づいて被写体を照明している光源種を特定し、予め光源種毎に適切なWBゲインが記憶されている記憶部から特定した光源種に対応するWBゲインを読み出す方法が考えられるが、少なくともEV値を使用してWBゲインGr,Gg,Gbを求める他の公知の方法が考えられる。
無線通信部236は、Wi-Fi(Wireless Fidelity)(登録商標)、Bluetooth(登録商標)等の規格の近距離無線通信を行う部分であり、周辺のデジタル機器(スマートフォン、等の携帯端末)との間で必要な情報の送受信を行う。
GPS受信部238は、本体側CPU220の指示にしたがって、複数のGPS衛星から送信されるGPS信号を受信し、受信した複数のGPS信号に基づく測位演算処理を実行し、カメラ本体200の緯度、経度、及び高度からなるGPS情報を取得する。取得されたGPS情報は、撮像された画像の撮像位置を示す付属情報として画像ファイルのヘッダに記録することができる。
電源制御部240は、本体側CPU220の指令にしたがって、バッテリ242から供給される電源電圧をカメラ本体200の各部に与える。また、電源制御部240は、本体側CPU220の指令にしたがって、本体マウント260及びレンズマウント160を介して、バッテリ242から供給される電源電圧を交換レンズ100の各部に与える。
レンズ電源スイッチ244は、本体側CPU220の指令にしたがって、本体マウント260及びレンズマウント160を介して交換レンズ100に与える電源電圧のオン及びオフの切り替えとレベルの切り替えを行う。
本体側通信部250は、本体側CPU220の指令にしたがって、本体マウント260及びレンズマウント160を介して接続された交換レンズ100のレンズ側通信部150との間で、リクエスト信号、回答信号の送受信(双方向通信)を行う。尚、本体マウント260には、図1に示すように複数の端子260Aが設けられており、交換レンズ100がカメラ本体200に装着(レンズマウント160と本体マウント260とが接続)されると、本体マウント260に設けられた複数の端子260A(図1)と、レンズマウント160に設けられた複数の端子(図示せず)とが電気的に接続され、本体側通信部250とレンズ側通信部150との間で双方向通信が可能になる。
内蔵フラッシュ30(図1)は、例えば、TTL(Through The Lens)自動調光方式のフラッシュであり、フラッシュ発光部270と、フラッシュ制御部272とから構成されている。
フラッシュ制御部272は、フラッシュ発光部270から発光するフラッシュ光の発光量(ガイドナンバー)を調整する機能を有する。即ち、フラッシュ制御部272は、本体側CPU220からのフラッシュ撮像指示に同期してフラッシュ発光部270を発光させ、交換レンズ100又は100の撮像光学系102又は102を介して入射する反射光(周囲光を含む)の測光を開始し、測光値が標準露出値に達すると、フラッシュ発光部270からのフラッシュ光の発光を停止させる。
フォーカルプレーンシャッタ(FPS:focal-plane shutter)280は、撮像装置10のメカシャッタを構成し、イメージセンサ201の直前に配置される。FPS制御部296は、本体側CPU220からの入力情報(S2オン信号、シャッタスピード等)に基づいてFPS280の先幕、後幕の開閉を制御し、イメージセンサ201における露光時間(シャッタスピード)を制御する。
[フォーカスブラケット撮像を行う場合の撮像装置の制御]
次に、フォーカスブラケット撮像を行う場合の撮像装置10の制御について説明する。
<第1の実施形態>
図7は、フォーカスブラケット撮像を実行する本体側CPU220の実施形態を示す機能ブロック図であり、特にフォーカスブラケット撮像の際に機能する部分に関して示している。
本発明に係るフォーカスブラケット撮像は、複数の被写体に順次焦点を合わせて動画を撮像するもので、特に複数の被写体のうちの一の被写体の合焦位置にフォーカスレンズを移動させ、一の被写体に対するAF制御を一定時間継続させる合焦制御を、複数の被写体に付された順位(AF制御(焦点調節)の順位)にしたがって最初の順位の被写体から最後の順位の被写体まで繰り返し実行させながら動画を撮像するものである。
このフォーカスブラケット撮像を行う場合、主として本体側CPU220が、フォーカスブラケット撮像用の制御を統括制御するとともに、被写体特定部220A及び順位付け部220Cとして機能する。
ユーザは、フォーカスブラケット撮像を行う場合、操作部222を操作してフォーカスブラケット撮像モードの設定を行う。例えば、操作部222を操作し、メニュー画面を液晶モニタ216に表示させ、メニュー画面上で「フォーカスブラケット撮像モード」を選択することで、フォーカスブラケット撮像モードを設定することができる。
また、フォーカスブラケット撮像モードが設定されると、1つの被写体に対するAF制御を継続させる一定時間(合焦時間)を受け付けるメニュー画面が液晶モニタ216に表示される。ユーザは、このメニュー画面及び操作部222の十字キー28を使用し、オンスクリーン対話方式で任意の「合焦時間」を設定することができる。この場合の液晶モニタ216及び操作部222は、一の被写体に対する合焦時間を設定する合焦時間設定部として機能する。尚、合焦時間は、通常、数秒程度である。
また、1つの被写体に対する合焦時間を設定する代わりに、ユーザは、メニュー画面及び操作部222の十字キー28を使用し、オンスクリーン対話方式で動画(フォーカスブラケット撮像される動画)の総撮像時間を設定することができる。この場合の液晶モニタ216及び操作部222は、動画の総撮像時間を設定する撮像時間設定部として機能する。
尚、ユーザにより設定された合焦時間又は総撮像時間に限らず、デフォルトで設定された合焦時間又は総撮像時間でもよい。
続いて、本体側CPU220は、シャッタレリーズスイッチ22の操作による撮像指示を受け付けると、以下の処理を行う。
まず、本体側CPU220は、撮像部として機能する交換レンズ100及びイメージセンサ201により被写体像を示す動画を撮像させ、撮像指示入力時における動画又は動画の1フレームを、RAM207に一時的に記憶させる。
本体側CPU220の被写体特定部220Aは、RAM207に一時的に記憶された画像(動画又は動画の1フレーム)内の被写体(複数の被写体)を特定する。本例の被写体特定部220Aは、被写体検出部220Bを含み、被写体検出部220Bが、RAM207に一時的に記憶された画像を解析し、画像内の被写体(複数の被写体)を検出する。
被写体特定部220Aは、上記のように被写体検出部220Bにより検出された複数の被写体をフォーカスブラケット撮像の対象となる被写体として特定する。または、被写体特定部220Aは、被写体検出部220Bにより検出された複数の被写体のうち、焦点調節を行う任意の被写体を、ユーザが操作部222を操作することで指定し、又は新たに追加することでフォーカスブラケット撮像の対象となる被写体として特定してもよい。あるいは被写体特定部220Aは、被写体検出部220Bを使用せずに、ユーザが操作部222により指定した任意の被写体を、フォーカスブラケット撮像の対象となる被写体として特定してもよい。
被写体検出部220Bは、フォーカスブラケット撮像の対象となる被写体と、その被写体の撮像領域内の位置等を検出する。被写体検出部220Bにおける被写体の検出方法としては、被写体が人物の場合には人物の顔認識を行う技術や、特定の特徴を有する被写体の特徴量を抽出することで特定の被写体を検出する方法、又は動体を被写体とする場合には、動体を検出する動体検出方法がある。
また、事前にユーザが操作部222により何の被写体(例えば、人体、顔、動体など)を自動で検出するかを指定し、被写体検出部220Bは、ユーザにより指定された被写体を検出するようにしてもよい。
更に、被写体検出部220Bは、AF制御を一定時間継続させる被写体と、一定時間継続させない被写体とを区別するようにしてもよい。例えば、被写体のサイズや速度等に応じて、又はユーザにより指定された被写体か否かにより、AF制御を一定時間継続させる被写体と一定時間継続させない被写体とを区別することができる。そして、一定時間継続させない被写体もAF制御の対象とし、フォーカスブラケット撮像を行うことができる。
ここで、フォーカスブラケット撮像の対象となる複数の被写体としては、例えば、徒競走や競泳中の選手(人物)、競馬中の馬又は騎手、カーレース中の自動車などが考えられるが、これに限定されるものではない。
被写体検出部220Bは、フォーカスブラケット撮像中も被写体を検出することで、特定された各被写体をそれぞれ追尾することが可能である。
また、被写体検出部220Bにより検出された複数の被写体のうち、焦点調節を行う任意の被写体を、ユーザが操作部222を操作することで指定し、これによりフォーカスブラケット撮像の対象となる被写体を特定するようにしてもよい。この場合、被写体特定部220Aは、操作部222により指定された各被写体を、フォーカスブラケット撮像する複数の被写体として特定することになる。
ユーザが操作部222を操作し、フォーカスブラケット撮像を行う被写体を特定することで、ユーザが意図した複数の被写体に対するフォーカスブラケット撮像が可能になる。
順位付け部220Cは、被写体特定部220Aにより特定された複数の被写体の、合焦制御(焦点調節)の順位を付ける。
順位付け部220Cは、被写体特定部220Aにより特定された複数の被写体のそれぞれの動画中での大きさに基づいて各被写体の順位を付けることができ、例えば、複数の被写体のうち動画中で大きい被写体ほど、その被写体に対するフォーカスブラケット撮像される順位を早く(又は遅く)する。
また、順位付け部220Cは、動画中での複数の被写体のそれぞれの大きさの代わりに、撮像装置10から各被写体までの距離又は各被写体の移動速度に基づいて複数の被写体のフォーカスブラケット撮像される順位付けを行うようにしてもよい。例えば、複数の被写体のうち撮像装置10から被写体までの距離が近いほど、その被写体に対するフォーカスブラケット撮像される順位を早く(又は遅く)し、また、複数の被写体のうち被写体の移動速度が遅いほど、その被写体に対するフォーカスブラケット撮像される順位を早く(又は遅く)する。
尚、動画中での各被写体の大きさは、被写体検出部220Bにより検出される撮像領域内の被写体毎の領域(サイズ)から求めることができる。また、撮像装置10から各被写体までの距離は、AF制御部230により算出されるデフォーカス量とデフォーカス量算出時のフォーカスレンズの位置に基づいて算出することができ、各被写体の移動速度は、各被写体の距離を微分することにより算出することができる。
フォーカスブラケット撮像される複数の被写体が、被写体特定部220Aにより特定され、特定された複数の被写体のAF制御(焦点調節)の順位が、順位付け部220Cにより付与されると、本体側CPU220は、複数の被写体のうちの一の被写体にフォーカスレンズの焦点を合わせる被写体毎のAF制御であって、このAF制御を被写体毎に一定時間継続させる合焦制御を、複数の被写体に付されたAF制御の順位にしたがって、最初の順位の被写体から最後の順位の被写体まで繰り返し実行させる。
本体側CPU220は、最初の順位の被写体にフォーカスレンズを合焦させる、フォーカスレンズの位置指令を、AF制御部230により算出されたデフォーカス量(最初の順位の被写体に対するデフォーカス量)により算出し、算出したフォーカスレンズの位置指令を交換レンズ100に通知する。尚、AF制御部230からフォーカスレンズの位置指令を送出するようにしてもよい。
フォーカスレンズの位置指令を受け付けた交換レンズ100のレンズ側CPU120は、フォーカスレンズ制御部116を介してフォーカスレンズを移動させ、フォーカスレンズの位置を制御する。
本体側CPU220は、このフォーカスレンズの最初の順位の被写体に対するAF制御を一定時間継続させる(合焦制御を行う)。したがって、最初の順位の被写体が移動する場合には、その被写体の移動に追従してフォーカスレンズの位置も制御される。
本体側CPU220は、最初の順位の被写体に対するAF制御が一定時間継続されると(最初の順位の被写体に対する合焦制御が終了すると)、2番目の順位の被写体に対する合焦制御を実行し、この合焦制御を最後の順位の被写体まで順次繰り返す。
図8は、動画の垂直同期信号(A)、ローリングシャッタ方式によるイメージセンサ画素読み出し(B)、及びフォーカスレンズ位置(C)を示すタイミングチャートである。
図8において、M1は、最初の順位の被写体の位置(動き)を示し、M2は、2番目の順位の被写体の位置(動き)を示す。
図8において、本体側CPU220は、フォーカスブラケット撮像を開始すると、最初の順位の被写体の合焦位置M1にフォーカスレンズを移動させるAF制御を実行させ、合焦後、一定時間Tcの間、AF制御を継続させる。
最初の順位の被写体の合焦位置M1は、その被写体の光学像が受光するラインの位相差画素の出力により検出することができるため、このラインの読み出しタイミング(図8のイメージセンサ画素読み出し(B)の点線の四角で示したタイミング)で、フォーカスレンズの位置指令を逐次生成する。そして、フォーカスレンズの位置指令が生成したタイミングで、フォーカスレンズの位置指令を出力し、AF制御を行う。このように、被写体の光学像が受光するラインの読み出しタイミングでAF制御を行うことで、その被写体に対して最も早いタイミングでAF制御を可能にしている。
尚、AF制御部230は、上記のようにAF制御を行う一の被写体の光学像が受光するイメージセンサ201のラインの読み出しタイミングにおいて、一の被写体の合焦位置にフォーカスレンズを移動させるが、より好ましくはAF制御する一の被写体の光学像が受光するラインの露光開口の中央の読み出しタイミングにおいて、一の被写体の合焦位置にフォーカスレンズを移動させる。これにより、一の被写体の中央(一の被写体の光学像が受光するラインの露光開口の中央)の位置で検出された、一の被写体の合焦位置に基づいて、一の被写体に対するAF制御を行うことができる。
本体側CPU220は、最初の順位の被写体に対する合焦制御を一定時間Tc継続させると、2番目の順位の被写体の合焦位置M2にフォーカスレンズを移動させるAF制御を実行させ、合焦後、合焦制御を一定時間Tc継続させ、この合焦制御を最後の順位の被写体まで順次行う。
そして、上記のようにフォーカスブラケット撮像された動画は、デジタル信号処理部206で適宜画像処理された後、メディア制御部210によりメモリカード212に記録される。
メモリカード212に記録されたフォーカスブラケット撮像された動画は、複数の被写体にそれぞれ合焦した静止画(1つのフレーム)を再生又はプリントするために利用することができ、また、複数の被写体に順次合焦する動画として再生することができる。
[一定時間]
合焦制御を行う一定時間Tcは、ユーザが合焦時間設定部により設定した合焦時間(一定時間)の他に、ユーザが撮像時間設定部により設定した動画(フォーカスブラケット撮像される動画)の総撮像時間と、被写体検出部220Bが検出した被写体の個数とに基づいて決定することができる。
例えば、総撮像時間をT、被写体の個数をNとすると、一定時間Tcは、次式、
[数1]
Tc=T/Nにより算出することができる。即ち、動画の総撮像時間Tを複数の被写体の個数Nで除算した均等時間を、一定時間Tcとすることができる。
尚、一定時間Tcに比べて各被写体に合焦するまでの時間ΔTが短い場合、総撮像時間Tは大幅に延長しないが、時間ΔTが無視できない場合には、時間ΔTを考慮して均等時間を算出してもよい。
例えば、各被写体に合焦するまでの平均時間をΔTcとすると、一定時間Tcは、次式、
[数2]
Tc=(T-ΔTc×N)/Nにより算出することができる。
また、[数1]式又は[数2]式に示したように、総撮像時間Tを各被写体に均等に割り当てた時間を一定時間Tcに代わりに、動画の総撮像時間を、複数の被写体毎に重み付けされた時間配分で被写体毎に割り当てた時間を一定時間としてもよい。
図9は、被写体毎に重み付けされる時間配分の一例を説明するために用いる図である。
図9に示すように、総撮像時間TをN個の各被写体に均等に割り当てた平均時間をT/Nとすると、最も時間をかけない被写体に割り当てる時間を(2/3)×(T/N)とし、最も時間をかける被写体に割り当てる時間を(4/3)×(T/N)とし、被写体の個数に応じて、これらの時間(2/3)×(T/N)、T/N、(4/3)×(T/N)を補間して、各被写体に割り当てる時間配分を決定することができる。
また、上記と同様に被写体の個数Nに応じて総撮像時間Tを被写体毎に重み付けされた時間配分で割り当てる時間(Tc[m])を、次式により算出することができる。
[数3]
Tc[m]=2T/(3N)×(2N-S[m]+0.5)
[数3]式において、S[m](m;被写体の個数Nのうち時間配分の大きい順位(1~N)を示す。また、被写体毎に重み付けして割り当てた時間(Tc[m])は、被写体毎に設定した一定時間である。
図10は、被写体の個数N及び時間配分の順位S[m]に応じた、総撮像時間Tを1とした場合の各被写体の時間配分を示す図表であり、各被写体の時間配分は、[数3]式により算出されたものである。
尚、上記の例は、動画の総撮像時間を複数の被写体毎に重み付けされた時間配分で被写体毎に割り当てた時間(一定時間)の一例に過ぎず、被写体毎に重み付けして割り当てる時間配分の方法は、上記の例に限定されない。
また、被写体毎に重み付けして割り当てられる一定時間であって、時間配分の大きい順位は、複数の被写体の各被写体の動画中での大きさ、撮像装置10から各被写体までの距離、及び各被写体の移動速度のうちの少なくとも一つにより決定することができる。
即ち、動画の総撮像時間を、複数の被写体毎に重み付けされた時間配分で割り当てる際に、動画中での各被写体の大きさに応じて、被写体が大きい程、その被写体に割り当てる時間(合焦制御の時間)を長く又は短くすることができ、同様に撮像装置10から各被写体までの距離、あるいは各被写体の移動速度に応じて、各被写体に割り当てる時間を調整することが可能である。
[フォーカスブラケット撮像する場合の液晶モニタの表示]
フォーカスブラケット撮像する場合.表示制御部214は、撮像部として機能する交換レンズ100及びイメージセンサ201により撮像される動画(ライブビュー画像を含む)を、表示部として機能する液晶モニタ216に表示させる。
また、通知部として機能する表示制御部214は、本体側CPU220の被写体検出部220Bにより検出された動画中の複数の被写体と、順位付け部220Cにより順位付けられた複数の被写体のフォーカスブラケット撮像する順位とを関連付けて液晶モニタ216に表示させる。
例えば、表示制御部214は、液晶モニタ216に表示される各被写体に隣接して、各被写体のフォーカスブラケット撮像する順位を示す番号を表示させ、これによりユーザにフォーカスブラケット撮像する複数の被写体を通知するとともに、フォーカスブラケット撮像する順位を通知することができる。
また、フォーカスブラケット撮像中に動画中での各被写体の大きさ、撮像装置10から各被写体までの距離、又は各被写体の移動速度が変化し、順位付け部220Cにより順位付けられる各被写体の順位が変化する場合がある。この場合、既にフォーカスブラケット撮像され、又はフォーカスブラケット撮像中の被写体以外の被写体の間で、例えば、動画中での被写体の大きさの順位が入れ替わると、入れ替わった順位にしたがってフォーカスブラケット撮像を実行することが好ましい。また、フォーカスブラケット撮像する各被写体の順位が入れ替えられた場合には、入れ替えられた段階での最初の被写体から最後の被写体までフォーカスブラケット撮像を実行するようにしてもよい。
例えば、各被写体の距離の変化に伴ってフォーカスブラケット撮像する被写体の順位を入れ替える場合、各被写体の合焦位置にフォーカスレンズを移動させる際のフォーカスレンズの移動方向を一定方向にすることができる。
また、表示制御部214は、順位付け部220Cによりフォーカスブラケット撮像する被写体の順位が入れ替えられると、順位が入れ替わった各被写体のフォーカスブラケット撮像する順位を通知する。
更に、表示制御部214は、複数の被写体のうちの一定時間継続してAF制御が行われ、動画の撮像が終了した被写体を通知することが好ましい。例えば、表示制御部214は、動画の撮像が終了した被写体と終了していない被写体の順位を示す番号の表示形態を変えることで、両者を識別可能に通知することができる。これにより、ユーザは、合焦制御して動画の撮像が終了した被写体と終了していない被写体とを認識することができる。
更にまた、撮像装置10は、被写体検出部220Bにより検出された複数の被写体からフォーカスブラケット撮像による焦点調節を行う任意の被写体を指定する操作部を備え、被写体特定部220Aは、操作部により指定された各被写体を焦点調節を行う複数の被写体として特定することが好ましい。
フォーカスブラケット撮像による焦点調節を行う任意の被写体を指定する操作部は、フォーカスブラケット撮像される被写体を含む画像を表示する液晶モニタ216と、液晶モニタ216に表示された画面上で、任意の被写体を指定する十字キー28、タッチパネル、又は、その他のポインティングデバイスとにより構成することができる。ユーザは、液晶モニタ216に表示された画像を見ながら操作部を操作することでフォーカスブラケット撮像する任意の被写体を指定することができる。
これにより、例えば、撮像範囲内に被写体となり得る複数の人物が存在する場合、フォーカスブラケット撮像される人物と、フォーカスブラケット撮像されない人物とを振り分けることができる。
また、被写体特定部220Aは、上記のように操作部によりユーザが指定した各被写体を、フォーカスブラケット撮像する被写体として特定することができる。
[撮像方法]
<第1の実施形態>
図11は、本発明に係る撮像方法の第1の実施形態を示すフローチャートである。
図11において、本体側CPU220は、フォーカスブラケット撮像モードが設定されると、ユーザによるフォーカスブラケット撮像の総撮像時間Tの設定を受け付ける(ステップS10)。尚、総撮像時間Tは、デフォルトで設定された時間でもよい。
その後、シャッタレリーズスイッチ22の操作による撮像指示を受け付けると、本体側CPU220は、撮像部として機能する交換レンズ100及びイメージセンサ201により被写体像を示す動画を撮像させ、被写体特定部220Aは、撮像指示入力時における動画又は動画の1フレームに基づいて画像内の被写体(複数個Nの被写体)を特定する(ステップS12)。
また、ステップS12では、順位付け部220Cにより複数個Nの被写体の順位付けが行われ、順位を示すパラメータnを1にセットする。更に、ステップS12では、ステップS10で設定された総撮像時間Tと、特定された被写体の個数Nとに基づいて前述した[数1]式により一定時間Tcが算出され、一定時間Tcが設定される。
続いて、本体側CPU220は、第nの被写体に合焦させるべくフォーカスレンズを移動させ(ステップS14)、第nの被写体に合焦したか否かを判別する(ステップS16)。フォーカスレンズが第nの被写体に合焦していないと判別されると(「No」の場合)、第nの被写体への合焦方向にフォーカスレンズの駆動を続け(ステップS18)、フォーカスレンズが第nの被写体に合焦したと判別されると(「Yes」の場合)、ステップS20に遷移する。
ステップS20では、ステップS12で設定した一定時間Tcを計測するタイマtを0に設定する。
本体側CPU220は、第nの被写体に対する合焦状態を継続させる合焦制御を行い(ステップS22)、タイマtが一定時間Tcに達した(t=Tc)か否かを判別する(ステップS24)。
そして、タイマtが一定時間Tcに達すると(合焦制御が一定時間Tc継続すると)、第nの被写体の順位がN番目(最後の順位)か否かを判別し(ステップS26)、第nの被写体の順位がN番目でないと判別されると(「No」の場合)、順位のパラメータnを1だけインクリメントし(ステップS28)、ステップS14に遷移させ、ステップS14からステップS26の処理を繰り返す。
そして、ステップS26において、第nの被写体の順位がN番目であると判別されると全ての被写体に対するフォーカスブラケット撮像が終了する。
<第2の実施形態>
図12は、本発明に係る撮像方法の第2の実施形態を示すフローチャートである。尚、図12において、図11に示した第1の実施形態と共通するステップには同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
図12に示す第2の実施形態では、まず、図11に示した第1の実施形態のステップS12の代わりに、ステップS121、ステップS122及びステップS123を有している。
ステップS121では、本体側CPU220の被写体検出部220B(図7)が、撮像指示入力時における動画又は動画の1フレームに基づいて、フォーカスブラケット撮像の対象となる画像内の被写体(複数個Nの被写体)を検出する。同時に、被写体検出部220Bは、N個の各被写体の撮像領域内の大きさ及び位置を検出する。
続いて、本体側CPU220の順位付け部220Cは、N個の各被写体の撮像領域内の大きさに基づいて、N個の各被写体のフォーカスブラケット撮像における合焦制御の順位(S[m])を付ける(ステップS122)。各被写体の順位(S[m])は、[数3]式に示したように、N個の被写体のうちの時間配分の大きい順位を示し、本例では、被写体が大きいほど、その被写体に対するフォーカスブラケット撮像される順位を早くする。即ち、被写体が大きいほど、その被写体に対する順位(S[m])を、1~Nの範囲内で小さい値に設定する。また、各被写体に付されるフォーカスブラケット撮像される順位(S[m])は、本例では、フォーカスブラケット撮像される動画の総撮像時間Tを、各被写体に割り当てる際の重み付けにも使用される。
本体側CPU220は、総撮像時間T及び被写体の順位(S[m])に基づいて、前述した[数3]式により、合焦制御を行う被写体毎の時間(Tc[m])を求める(ステップS123)。ここで、被写体毎の時間(Tc[m])は、フォーカスブラケット撮像される動画の総撮像時間Tを、被写体の順位(S[m])に応じて被写体毎に重み付けして時間配分した時間である。[数3]式によれば、被写体が大きいほど(フォーカスブラケット撮像される順位が早いほど)、その被写体に重み付けして割り当てられる合焦制御の時間(Tc[m])が長くなる。
また、図12に示す第2の実施形態では、図11に示した第1の実施形態のステップS24の代わりに、ステップS241を有している。
ステップS241では、本体側CPU220は、第nの被写体に対する合焦状態を継続させる合焦制御中の時間(タイマt)が、ステップS123により設定した被写体毎に重み付けされた時間(Tc[m])に達した(t=Tc[m])か否かを判別する。
第2の実施形態によれば、フォーカスブラケット撮像される動画の総撮像時間Tを、被写体の大きさにより被写体毎に重み付けして割り当てた時間(Tc[m])で、各被写体に対する合焦状態を継続させる合焦制御を行うことができる。
尚、本例では、被写体が大きいほど、その被写体に対する合焦制御の時間(Tc[m])を長くしているが、これとは逆に、被写体が大きいほど、その被写体に重み付けして割り当てられる合焦制御の時間(Tc[m])を短くするようにしてもよい。
また、フォーカスブラケット撮像中に動画中での各被写体の大きさが変化し、順位付け部220Cにより順位付けられる各被写体の順位が変化する場合がある。この場合、既にフォーカスブラケット撮像され、又はフォーカスブラケット撮像中の被写体以外の被写体の間で、動画中での被写体の大きさの順位が入れ替わると、入れ替わった順位にしたがってフォーカスブラケット撮像を実行し、また、入れ替わった順位に対応する時間(Tc[m])にて合焦制御を行うことが好ましい。
<第3の実施形態>
図13は、本発明に係る撮像方法の第3の実施形態を示すフローチャートである。尚、図13において、図12に示した第2の実施形態と共通するステップには同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
図13に示す第3の実施形態では、図12に示した第2の実施形態のステップS122の代わりに、ステップS124を有している。
ステップS124では、本体側CPU220の順位付け部220Cは、撮像装置10からN個の各被写体までの距離に基づいて、N個の各被写体のフォーカスブラケット撮像における合焦制御の順位(S[m])を付ける。
本例では、N個の被写体のうち被写体の距離が近い順に、その被写体に対するフォーカスブラケット撮像される順位(S[m])を早くする。
尚、撮像装置10からN個の被写体の各被写体までの距離は、AF制御部230により算出されるデフォーカス量とデフォーカス量算出時のフォーカスレンズの位置に基づいて算出することができる。また、各被写体の順位(S[m])に基づいて前述した[数3]式により、合焦制御を行う被写体毎の時間(Tc[m])を設定するステップS123は、図12に示した第2の実施形態と同様である。
第3の実施形態によれば、フォーカスブラケット撮像される動画の総撮像時間Tを、撮像装置10から各被写体までの距離により被写体毎に重み付けして割り当てた時間(Tc[m])で、各被写体に対する合焦状態を継続させる合焦制御を行うことができる。
尚、本例では、被写体が近いほど、その被写体に対する合焦制御の時間(Tc[m])を長くしているが、これとは逆に、被写体が近いほど、その被写体に重み付けして割り当てられる合焦制御の時間(Tc[m])を短くするようにしてもよい。
また、フォーカスブラケット撮像中に各被写体の距離が変化し、順位付け部220Cにより順位付けられる順位が変化する場合がある。この場合、既にフォーカスブラケット撮像され、又はフォーカスブラケット撮像中の被写体以外の被写体の間で、被写体の距離の順位が入れ替わると、入れ替わった順位にしたがってフォーカスブラケット撮像を実行し、また、入れ替わった順位に対応する時間(Tc[m])にて合焦制御を行うことが好ましい。
<第4の実施形態>
図14は、本発明に係る撮像方法の第4の実施形態を示すフローチャートである。尚、図14において、図12に示した第2の実施形態と共通するステップには同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。
図14に示す第4の実施形態では、図12に示した第2の実施形態のステップS122の代わりに、ステップS125を有している。
ステップS125では、本体側CPU220の順位付け部220Cは、N個の各被写体の移動速度に基づいて、N個の各被写体のフォーカスブラケット撮像における合焦制御の順位(S[m])を付ける。
本例では、N個の被写体のうち被写体の移動速度が遅いほど、その被写体に対するフォーカスブラケット撮像される順位(S[m])を早くする。
尚、N個の被写体の各被写体の移動速度は、各被写体の距離を微分することにより算出することができる。また、各被写体の順位(S[m])に基づいて前述した[数3]式により、合焦制御を行う被写体毎の時間(Tc[m])を設定するステップS123は、図12に示した第2の実施形態と同様である。
第4の実施形態によれば、フォーカスブラケット撮像される動画の総撮像時間Tを、各被写体の移動速度により被写体毎に重み付けして割り当てた時間(Tc[m])で、各被写体に対する合焦状態を継続させる合焦制御を行うことができる。
尚、本例では、被写体の移動速度が遅いほど、その被写体に対する合焦制御の時間(Tc[m])を長くしているが、これとは逆に、被写体の移動速度が遅いほど、その被写体に重み付けして割り当てられる合焦制御の時間(Tc[m])を短くするようにしてもよい。
また、フォーカスブラケット撮像中に各被写体の移動速度が変化し、順位付け部220Cにより順位付けられる順位が変化する場合がある。この場合、既にフォーカスブラケット撮像され、又はフォーカスブラケット撮像中の被写体以外の被写体の間で、被写体の移動速度の順位が入れ替わると、入れ替わった順位にしたがってフォーカスブラケット撮像を実行し、また、入れ替わった順位に対応する時間(Tc[m])にて合焦制御を行うことが好ましい。
[AF制御の他の実施形態]
図15は、動画の垂直同期信号(A)、ローリングシャッタ方式によるイメージセンサ画素読み出し(B)、及びフォーカスレンズ位置(C)を示すタイミングチャートである。尚、図15において、M1は、最初の順位の被写体の位置(動き)を示している。
図15に示すようにイメージセンサ画素読み出し(B)は、破線で示す第1のタイミングでイメージセンサ201の第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PBから位相差情報を読み出し、第1のタイミングよりも遅い実線で示す第2のタイミングで第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PB以外の画素(通常画素)から動画を構成する1フレームの画像を読み出す。
第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PBからの位相差情報の読み出しは、間引き読み出しが可能であるため、通常画素の読み出しよりも速くすることができ、また、第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PBからの位相差情報の読み出し期間中も通常画素では、第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PBからの位相差情報の読み出しに関わらず、第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PB入射する光量に応じた電荷を継続して蓄積することが可能である。
図15において、本体側CPU220は、フォーカスブラケット撮像を開始すると、最初の順位の被写体の合焦位置M1にフォーカスレンズを移動させるAF制御を実行させ、合焦後、一定時間Tcの間、AF制御を継続させる。
即ち、本体側CPU220は、通常画素の画像情報を読み出す第2のタイミングよりも速いタイミングである第1のタイミングで読み出した、第1の位相差画素PA及び第2の位相差画素PBの位相差情報であって、最初の順位の被写体の光学像が受光するラインの位相差画素の位相差情報に基づいてフォーカスレンズを移動させるAF制御を実行させる。
このAF制御により、フォーカスレンズ位置(C)は、点線で示すように最初の順位の被写体の合焦位置(実線で示した合焦位置)に追従するように制御される。これにより、イメージセンサ201の通常画像を読み出す第2の読み出しタイミングであって、最初の被写体の光学像が受光するラインの読み出しタイミング(図15のイメージセンサ画素読み出し(B)の点線の四角で示したタイミング)では、最初の順位の被写体の合焦位置とフォーカスレンズ位置とを略一致させることができる。
また、本体側CPU220は、ある被写体の合焦制御中に、その被写体の光学像が受光するラインの位相差画素の位相差情報を逐次検出し、被写体の移動速度(被写体の合焦位置M1の変化)を予測し、第1のタイミングで読み出した位相差情報と予測した移動体の移動速度とに基づいて、フォーカスレンズ位置が被写体の合焦位置(実線で示した合焦位置)に追従するように制御することが好ましい。
本実施形態の撮像装置10は、ミラーレスのデジタル一眼カメラであるが、これに限らず、一眼レフカメラ、レンズ一体型の撮像装置、デジタルビデオカメラ等でもよく、また、撮像機能に加えて撮像以外の他の機能(通話機能、通信機能、その他のコンピュータ機能)を備えるモバイル機器に対しても適用可能である。本発明を適用可能な他の態様としては、例えば、カメラ機能を有する携帯電話機やスマートフォン、PDA(Personal Digital Assistants)、携帯型ゲーム機が挙げられる。以下、本発明を適用可能なスマートフォンの一例について説明する。
<スマートフォンの構成>
図16は、本発明の撮影装置の一実施形態であるスマートフォン500の外観を示すものである。図16に示すスマートフォン500は、平板状の筐体502を有し、筐体502の一方の面に表示部としての表示パネル521と、入力部としての操作パネル522とが一体となった表示入力部520を備えている。また、係る筐体502は、スピーカ531と、マイクロホン532、操作部540と、カメラ部541とを備えている。尚、筐体502の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造やスライド機構を有する構成を採用することもできる。
図17は、図16に示すスマートフォン500の構成を示すブロック図である。図17に示すように、スマートフォンの主たる構成要素として、基地局と移動通信網とを介した移動無線通信を行う無線通信部510と、表示入力部520と、通話部530と、操作部540と、カメラ部541と、記録部550と、外部入出力部560と、GPS(Global Positioning System)受信部570と、モーションセンサ部580と、電源部590と、主制御部501とを備える。
無線通信部510は、主制御部501の指示にしたがって、移動通信網に収容された基地局に対し無線通信を行うものである。この無線通信を使用して、音声データ、画像データ等の各種ファイルデータ、電子メールデータなどの送受信、Webデータ及びストリーミングデータなどの受信を行う。
表示入力部520は、主制御部501の制御により、画像(静止画像及び動画像)や文字情報などを表示して視覚的にユーザに情報を伝達し、表示した情報に対するユーザ操作を検出する、いわゆるタッチパネルであって、表示パネル521と、操作パネル522とを備える。
表示パネル521は、LCD(Liquid Crystal Display)、OELD(Organic Electro-Luminescence Display)などを表示デバイスとして用いたものである。操作パネル522は、表示パネル521の表示面上に表示される画像を視認可能に載置され、ユーザの指や尖筆によって操作される一又は複数の座標を検出するデバイスである。かかるデバイスをユーザの指や尖筆によって操作すると、操作に起因して発生する検出信号を主制御部501に出力する。次いで、主制御部501は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル521上の操作位置(座標)を検出する。
図16に示すように、本発明の撮影装置の一実施形態として例示しているスマートフォン500の表示パネル521と操作パネル522とは一体となって表示入力部520を構成しているが、操作パネル522が表示パネル521を完全に覆うような配置となっている。かかる配置を採用した場合、操作パネル522は、表示パネル521外の領域についても、ユーザ操作を検出する機能を備えてもよい。換言すると、操作パネル522は、表示パネル521に重なる重畳部分についての検出領域(以下、表示領域と称する)と、それ以外の表示パネル521に重ならない外縁部分についての検出領域(以下、非表示領域と称する)とを備えていてもよい。
尚、表示領域の大きさと表示パネル521の大きさとを完全に一致させても良いが、両者を必ずしも一致させる必要は無い。また、操作パネル522が、外縁部分と、それ以外の内側部分の2つの感応領域を備えていてもよい。さらに、外縁部分の幅は、筐体502の大きさなどに応じて適宜設計されるものである。また、操作パネル522で採用される位置検出方式としては、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線式、電磁誘導方式、静電容量方式などが挙げられ、いずれの方式を採用することもできる。
通話部530は、スピーカ531やマイクロホン532を備え、マイクロホン532を通じて入力されたユーザの音声を主制御部501にて処理可能な音声データに変換して主制御部501に出力したり、無線通信部510あるいは外部入出力部560により受信された音声データを復号してスピーカ531から出力するものである。また、図16に示すように、例えば、スピーカ531、マイクロホン532を表示入力部520が設けられた面と同じ面に搭載することができる。
操作部540は、キースイッチなどを用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、図16に示すように、操作部540は、スマートフォン500の筐体502の側面に搭載され、指などで押下されるとオンとなり、指を離すとバネなどの復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。
記録部550は、主制御部501の制御プログラム、制御データ、アプリケーションソフトウェア(本発明に係る撮像方法を実現するプログラムを含む)、通信相手の名称及び電話番号などを対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、WebブラウジングによりダウンロードしたWebデータ、及びダウンロードしたコンテンツデータを記憶し、またストリーミングデータなどを一時的に記憶するものである。また、記録部550は、スマートフォン内蔵の内部記憶部551と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部562により構成される。尚、記録部550を構成するそれぞれの内部記憶部551と外部記憶部552は、フラッシュメモリタイプ(flash memory type)、ハードディスクタイプ(hard disk type)、マルチメディアカードマイクロタイプ(multimedia card micro type)、カードタイプのメモリ(例えば、Micro SD(登録商標)メモリ等)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)などの記録媒体を用いて実現される。
外部入出力部560は、スマートフォン500に連結される全ての外部機器とのインターフェースの役割を果たすものであり、他の外部機器に通信等(例えば、ユニバーサルシリアルバス(USB)、及びIEEE1394など)又はネットワーク(例えば、インターネット、無線LAN(Local Area Network)、ブルートゥース(Bluetooth)(登録商標)、RFID(Radio Frequency Identification)、赤外線通信(Infrared Data Association:IrDA)(登録商標)、UWB(Ultra Wideband)(登録商標)、ジグビー(ZigBee)(登録商標)など)により直接的又は間接的に接続するためのものである。
スマートフォン500に連結される外部機器としては、例えば、有/無線ヘッドセット、有/無線外部充電器、有/無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード(Memory card)、SIM(Subscriber Identity Module Card)/UIM(User Identity Module Card)カード、又はオーディオ・ビデオI/O(Input/Output)端子を介して接続される外部オーディオビデオ機器、無線接続される外部オーディオビデオ機器、有/無線接続されるスマートフォン、有/無線接続されるパーソナルコンピュータ、有/無線接続されるPDA、及びイヤホンなどがある。外部入出力部は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン500の内部の各構成要素に伝達し、又はスマートフォン500の内部のデータを外部機器に伝送することが可能である。
GPS受信部570は、主制御部501の指示にしたがって、GPS衛星ST1~STnから送信されるGPS信号を受信し、受信した複数のGPS信号に基づく測位演算処理を実行し、スマートフォン500の緯度、経度、及び高度からなる位置を検出する。GPS受信部570は、無線通信部510や外部入出力部560(例えば、無線LAN)から位置情報を取得できる時には、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。
モーションセンサ部580は、例えば、3軸の加速度センサ及びジャイロセンサなどを備え、主制御部501の指示にしたがって、スマートフォン500の物理的な動きを検出する。スマートフォン500の物理的な動きを検出することにより、スマートフォン500の動く方向や加速度が検出される。この検出結果は、主制御部501に出力されるものである。
電源部590は、主制御部501の指示にしたがって、スマートフォン500の各部に、バッテリ(図示しない)に蓄えられる電力を供給するものである。
主制御部501は、マイクロプロセッサを備え、記録部550が記憶する制御プログラム及び制御データにしたがって動作し、スマートフォン500の各部を統括して制御するものである。また、主制御部501は、無線通信部510を通じて、音声通信やデータ通信を行うために、通信系の各部を制御する移動通信制御機能及びアプリケーション処理機能を備える。
アプリケーション処理機能は、記録部550が記憶するアプリケーションソフトウェアにしたがって主制御部501が動作することにより実現するものである。アプリケーション処理機能としては、例えば、外部入出力部560を制御して対向機器とデータ通信を行う赤外線通信機能や、電子メールの送受信を行う電子メール機能、Webページを閲覧するWebブラウジング機能、本発明に係るフォーカスブラケット撮像する機能などがある。
また、主制御部501は、受信データやダウンロードしたストリーミングデータなどの画像データ(静止画像や動画像のデータ)に基づいて、映像を表示入力部520に表示する等の画像処理機能を備える。画像処理機能とは、主制御部501が、上記画像データを復号し、係る復号結果に画像処理を施して、画像を表示入力部520に表示する機能のことをいう。
更に、主制御部501は、表示パネル521に対する表示制御と、操作部540、操作パネル522を通じたユーザ操作を検出する操作検出制御を実行する。
表示制御の実行により、主制御部501は、アプリケーションソフトウェアを起動するためのアイコン及びスクロールバーなどのソフトウェアキーを表示したり、或いは電子メールを作成するためのウィンドウを表示する。尚、スクロールバーとは、表示パネル521の表示領域に収まりきれない大きな画像などについて、画像の表示部分を移動する指示を受け付けるためのソフトウェアキーのことをいう。
また、操作検出制御の実行により、主制御部501は、操作部540を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル522を通じてアイコンに対する操作、及びウィンドウの入力欄に対する文字列の入力を受け付け、或いはスクロールバーを通じた表示画像のスクロール要求を受け付ける。
更に、操作検出制御の実行により主制御部501は、操作パネル522に対する操作位置が、表示パネル521に重なる重畳部分(表示領域)か、それ以外の表示パネル521に重ならない外縁部分(非表示領域)かを判定し、操作パネル522の感応領域及びソフトウェアキーの表示位置を制御するタッチパネル制御機能を備える。
また、主制御部501は、操作パネル522に対するジェスチャ操作を検出し、検出したジェスチャ操作に応じて、予め設定された機能を実行することもできる。ジェスチャ操作とは、従来の単純なタッチ操作ではなく、指などによって軌跡を描いたり、複数の位置を同時に指定したり、或いはこれらを組合せて、複数の位置から少なくとも1つについて軌跡を描く操作を意味する。
カメラ部541は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やCCD(Charge-Coupled Device)などの撮像素子を用いて電子撮影するデジタルカメラであり、図1に示した撮像装置10に相当する。また、カメラ部541は、主制御部501の制御により、撮像によって得た画像データを例えばJPEG(Joint Photographic coding Experts Group)などの圧縮した画像データに変換し、記録部550に記録したり、外部入出力部560や無線通信部510を通じて出力することができる。図16に示すようにスマートフォン500において、カメラ部541は表示入力部520と同じ面に搭載されているが、カメラ部541の搭載位置はこれに限らず、表示入力部520の背面に搭載されてもよいし、或いは、複数のカメラ部541が搭載されてもよい。尚、複数のカメラ部541が搭載されている場合、撮影に供するカメラ部541を切り替えて単独にて撮影したり、或いは、複数のカメラ部541を同時に使用して撮影することもできる。
また、カメラ部541はスマートフォン500の各種機能に利用することができる。例えば、表示パネル521にカメラ部541で取得した画像を表示することや、操作パネル522の操作入力のひとつとして、カメラ部541の画像を利用することができる。また、GPS受信部570が位置を検出する際に、カメラ部541からの画像を参照して位置を検出することもできる。さらには、カメラ部541からの画像を参照して、3軸の加速度センサを用いずに、或いは、3軸の加速度センサ(ジャイロセンサ)と併用して、スマートフォン500のカメラ部541の光軸方向を判断することや、現在の使用環境を判断することもできる。勿論、カメラ部541からの画像をアプリケーションソフトウェア内で利用することもできる。
その他、静止画又は動画の画像データにGPS受信部570により取得した位置情報、マイクロホン532により取得した音声情報(主制御部等により、音声テキスト変換を行ってテキスト情報となっていてもよい)、モーションセンサ部580により取得した姿勢情報等などを付加して記録部550に記録したり、外部入出力部560や無線通信部510を通じて出力することもできる。
[その他]
本実施形態において、例えば、本体側CPU220、AF制御部230、表示制御部214、及びレンズ側CPU120等の各種の処理を実行する処理部(processing unit)
のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ(processor)である。各種のプロセッサには、ソフトウェア(プログラム)を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるCPU(Central Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス(Programmable Logic Device:PLD)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。
1つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの1つで構成されていてもよいし、同種または異種の2つ以上のプロセッサ(例えば、複数のFPGA、あるいはCPUとFPGAの組み合わせ)で構成されてもよい。また、複数の処理部を1つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、1つ以上のCPUとソフトウェアの組合せで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第2に、システムオンチップ(System On Chip:SoC)などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を1つのIC(Integrated Circuit)チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを1つ以上用いて構成される。
更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路(circuitry)である。
また、本実施形態のイメージセンサ201は、図4に示したように位相差画素と通常画素とを有するが、これに限らず、全画素を一対の位相差画素のみで構成されたイメージセンサを使用してもよい。この場合、静止画又は動画撮像用の通常画素は、同じ色の一対の位相差画素を加算することで、通常画素の画素データとすることができる。
更に、本実施形態の自動焦点調節部は、位相差画素を有するイメージセンサを使用し、位相差画像を使用した位相差AFを行うが、これに限らず、例えば、コントラストAFを行うものでもよい。コントラストAFは、イメージセンサの撮像領域を複数の領域に分割した各分割領域内におけるG画素(Gのカラーフィルタを有する画素)のG信号から高周波成分を抽出し、抽出した高周波成分の絶対値の積算値(コントラストを評価する評価値)を取得し、複数の領域のうちのフォーカスブラケット撮像する被写体が存在する領域(AF領域)の評価値が最大になるように、フォーカスレンズを移動させることで、所望の被写体に合焦させる。コントラストAFの場合、位相差画素を有さないイメージセンサを使用することができる。
更に本発明は、撮像装置内のコンピュータにインストールされることにより、本発明に係る撮像装置として機能させるプログラム、及びこのプログラムが記録された記録媒体を含む。
また、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
10 撮像装置
20 ファインダ窓
22 シャッタレリーズスイッチ
23 シャッタスピードダイヤル
24 露出補正ダイヤル
25 電源レバー
26 接眼部
27 MENU/OKキー
28 十字キー
29 再生ボタン
30 内蔵フラッシュ
100 交換レンズ
102 撮像光学系
104 レンズ群
108 絞り
116 フォーカスレンズ制御部
118 絞り制御部
120 レンズ側CPU
122 RAM
124 ROM
126 フラッシュROM
150 レンズ側通信部
160 レンズマウント
200 カメラ本体
201 イメージセンサ
202 イメージセンサ制御部
203 アナログ信号処理部
204 A/D変換器
205 画像入力コントローラ
206 デジタル信号処理部
207 RAM
208 圧縮伸張処理部
210 メディア制御部
212 メモリカード
214 表示制御部
216 液晶モニタ
220 本体側CPU
220A 被写体特定部
220B 被写体検出部
220C 順位付け部
222 操作部
224 時計部
226 フラッシュROM
228 ROM
230 AF制御部
232 AE制御部
234 ホワイトバランス補正部
236 無線通信部
238 GPS受信部
240 電源制御部
242 バッテリ
244 レンズ電源スイッチ
250 本体側通信部
251 内部記憶部
260 本体マウント
260A 端子
270 フラッシュ発光部
272 フラッシュ制御部
296 FPS制御部
500 スマートフォン
501 主制御部
502 筐体
510 無線通信部
520 表示入力部
521 表示パネル
522 操作パネル
530 通話部
531 スピーカ
532 マイクロホン
540 操作部
541 カメラ部
550 記録部
551 内部記憶部
552 外部記憶部
560 外部入出力部
562 外部記憶部
570 GPS受信部
580 モーションセンサ部
590 電源部
PA 第1の位相差画素
PB 第2の位相差画素
S10~S28、S121~S125、S241 ステップT 総撮像時間
Tc 一定時間

Claims (20)

  1. 複数の被写体に順次焦点を合わせて動画を撮像する撮像装置であって、
    フォーカスレンズを含む撮像光学系を通過した光学像を受光し、前記光学像を示す動画を撮像する撮像部と、
    前記撮像部により撮像される光学像に含まれる複数の被写体を特定する被写体特定部と、
    前記複数の被写体の焦点調節の順位付けを行う順位付け部と、
    前記複数の被写体のいずれかに合焦する合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる自動焦点調節を行う自動焦点調節部と、
    前記複数の被写体の前記焦点調節の順位にしたがって前記自動焦点調節部による各被写体の自動焦点調節を順次行わせる制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記自動焦点調節部を制御し、前記複数の被写体のうちの一の被写体の合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させ、前記一の被写体に対する自動焦点調節を一定時間継続させる合焦制御を、前記順位付け部により順位付けられた順に繰り返し実行させるものであって、
    前記順位付け部は、前記複数の被写体の各被写体の前記動画中での大きさに基づいて前記複数の被写体の焦点調節を行う順位付けを行う撮像装置。
  2. 複数の被写体に順次焦点を合わせて動画を撮像する撮像装置であって、
    フォーカスレンズを含む撮像光学系を通過した光学像を受光し、前記光学像を示す動画を撮像する撮像部と、
    前記撮像部により撮像される光学像に含まれる複数の被写体を特定する被写体特定部と、
    前記複数の被写体の焦点調節の順位付けを行う順位付け部と、
    前記複数の被写体のいずれかに合焦する合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる自動焦点調節を行う自動焦点調節部と、
    前記複数の被写体の前記焦点調節の順位にしたがって前記自動焦点調節部による各被写体の自動焦点調節を順次行わせる制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記自動焦点調節部を制御し、前記複数の被写体のうちの一の被写体の合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させ、前記一の被写体に対する自動焦点調節を一定時間継続させる合焦制御を、前記順位付け部により順位付けられた順に繰り返し実行させるものであって、
    前記順位付け部は、前記複数の被写体の各被写体の前記動画中での移動速度に基づいて前記複数の被写体の焦点調節を行う順位付けを行う撮像装置。
  3. 一の被写体に対する合焦時間を設定する合焦時間設定部を備え、
    前記一定時間は、前記合焦時間設定部により設定された前記合焦時間である請求項1又は2に記載の撮像装置。
  4. 前記動画の総撮像時間を設定する撮像時間設定部を備え、
    前記一定時間は、前記撮像時間設定部により設定された前記動画の総撮像時間と前記複数の被写体の個数とに基づいて決定される時間である請求項1又は2に記載の撮像装置。
  5. 前記一定時間は、前記動画の総撮像時間を前記複数の被写体の個数で除算した均等時間である請求項に記載の撮像装置。
  6. 前記一定時間は、前記動画の総撮像時間を、前記複数の被写体毎に重み付けされた時間配分で被写体毎に割り当てた時間である請求項に記載の撮像装置。
  7. 前記被写体毎に割り当てられる前記一定時間は、前記動画の総撮像時間と、前記複数の被写体の各被写体の前記動画中での大きさ、前記撮像装置から各被写体までの距離及び各被写体の移動速度のうちの少なくとも一つにより決定される請求項に記載の撮像装置。
  8. 前記複数の被写体のそれぞれの合焦位置を逐次検出する合焦位置検出部を備え、
    前記順位付け部は、前記焦点調節する被写体の順位を入れ替え、一の被写体の合焦位置から次の被写体の合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる際の前記フォーカスレンズの移動方向を一定方向にする請求項1から7のいずれか1項に記載の撮像装置。
  9. 前記撮像部により撮像された動画を表示する表示部と、
    前記動画中の複数の被写体を検出する被写体検出部と、
    前記被写体検出部により検出された前記複数の被写体及び前記順位付け部により順位付けられた前記複数の被写体の焦点調節を行う順位を前記表示部に表示させる通知部と、
    を備えた請求項1からのいずれか1項に記載の撮像装置。
  10. 記通知部は、前記順位付け部により前記焦点調節する被写体の順位が入れ替えられると、前記順位が入れ替わった各被写体の焦点調節を行う順位を通知する請求項に記載の撮像装置。
  11. 記通知部は、前記複数の被写体のうちの前記自動焦点調節が行われて動画の撮像が終了した被写体を通知する請求項に記載の撮像装置。
  12. 前記被写体特定部は、任意の被写体を指定する操作部により指定された各被写体を前記焦点調節を行う複数の被写体として特定する請求項1から11のいずれか1項に記載の撮像装置。
  13. 前記撮像部は、位相差画素を有するイメージセンサを備え、
    前記自動焦点調節部は、前記イメージセンサの前記位相差画素の出力に基づいて各被写体の合焦位置を検出し、前記複数の被写体のうちの一の被写体の合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる請求項1から12のいずれか1項に記載の撮像装置。
  14. 前記イメージセンサは、前記撮像光学系を通過した光学像の受光による信号電荷の蓄積と読み出しをライン毎に行うセンサであり、
    前記自動焦点調節部は、前記自動焦点調節を行う一の被写体の光学像が受光するラインの読み出しタイミングにおいて、前記一の被写体の合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる請求項13に記載の撮像装置。
  15. 前記イメージセンサは、前記被写体の光学像の受光による信号電荷の蓄積と読み出しをライン毎に行うセンサであり、
    前記自動焦点調節部は、前記自動焦点調節を行う一の被写体の光学像が受光するラインの露光開口の中央の読み出しタイミングにおいて、前記一の被写体の合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる請求項13に記載の撮像装置。
  16. 前記撮像部は、位相差画素と動画撮像用の通常画素とを有するイメージセンサを備え、動画の1フレームの第1のタイミングで前記位相差画素から位相差情報を出力し、前記第1のタイミングよりも遅い第2のタイミングで前記通常画素から動画を構成する1フレームの画像を出力し、
    前記自動焦点調節部は、前記第1のタイミングで出力された前記位相差情報に基づいて前記第2のタイミングで出力される前記1フレームの画像に対する焦点調節を行う請求項1から15のいずれか1項に記載の撮像装置。
  17. 複数の被写体に順次焦点を合わせて動画を撮像する撮像方法であって、
    撮像部により撮像される光学像に含まれる複数の被写体を特定するステップと、
    前記複数の被写体の焦点調節の順位付けを行うステップと、
    制御部が自動焦点調節部を制御し、前記複数の被写体の前記焦点調節を行う順位にしたがって前記自動焦点調節部による各被写体の自動焦点調節を順次行わせるステップと、を含み、
    前記制御部が自動焦点調節部を制御するステップは、
    前記自動焦点調節部を制御し、前記複数の被写体のうちの一の被写体に対する自動焦点調節を一定時間継続させる合焦制御を、前記順位付けられた順に繰り返し実行させ、
    前記複数の被写体の焦点調節の順位付けを行うステップ前記複数の被写体の各被写体の前記動画中での大きさに基づいて前記複数の被写体の焦点調節を行う順位付けを行う撮像方法。
  18. 複数の被写体に順次焦点を合わせて動画を撮像する撮像方法であって、
    撮像部により撮像される光学像に含まれる複数の被写体を特定するステップと、
    前記複数の被写体の焦点調節の順位付けを行うステップと、
    制御部が自動焦点調節部を制御し、前記複数の被写体の前記焦点調節を行う順位にしたがって前記自動焦点調節部による各被写体の自動焦点調節を順次行わせるステップと、を含み、
    前記制御部が自動焦点調節部を制御するステップは、
    前記自動焦点調節部を制御し、前記複数の被写体のうちの一の被写体に対する自動焦点調節を一定時間継続させる合焦制御を、前記順位付けられた順に繰り返し実行させ、
    前記複数の被写体の焦点調節の順位付けを行うステップ前記複数の被写体の各被写体の前記動画中での移動速度に基づいて前記複数の被写体の焦点調節を行う順位付けを行う撮像方法。
  19. 請求項17又は18に記載の撮像方法を撮像装置内のコンピュータにより実現させるプログラム。
  20. 請求項17又は18に記載の撮像方法を撮像装置内のコンピュータにより実現させるプログラムが格納された記録媒体。
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