JPWO2008023706A1 - 撮像装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の撮像装置は、通常動作期間と合焦動作期間とを有し、被写体の画像信号を間引き処理可能なＣＣＤ１０２と、画像信号を画像データに変換するＡＦＥ１０３と、画像データを表示データに変換する信号処理部１０４ｂと、表示データに基づく画像を表示するＬＣＤ１０７と、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートと間引き率を変更する間引き制御部１０４ｃと、を備え、間引き制御部１０４ｃは、合焦動作期間においては、通常動作期間よりも高い読出フレームレートでＣＣＤ１０２から画像信号を読み出すように制御し、合焦動作期間と合焦動作期間の直前のフレームにおいては、通常動作期間よりも大きい間引き率でＣＣＤ１０２から画像信号を読み出すように制御することを特徴とする。このような構成によれば、合焦動作期間のすべてのフレームのすべての領域においてスルー表示を行うことができる撮像装置を提供することができる。

Description

本発明は、撮像装置の合焦動作に関する。より詳しくは、被写体が暗いときでも高速な合焦動作を可能にする技術に関する。
近年、デジタルカメラの普及が著しい。写真撮影の初級者向け小型デジタルカメラでは、使用者の技量によらず、一定程度の品質の写真を撮影できることが望ましい。そのため、合焦は自動で行われることが通常であり、シャッターチャンスを逃さないために、合焦動作期間を極力短縮する必要がある。
小型デジタルカメラは、光学ファインダを持たないものも多く、合焦動作期間もデジタルカメラ本体の背面に配されている液晶表示部で、被写体を視認し続けることになる。そのため、合焦動作期間においても、表示部に被写体の画像を違和感なく表示させる必要がある。
自動合焦動作の方式は、アクティブ方式とパッシブ方式とに大きく分けられる。アクティブ方式は、被写体に赤外線または超音波を照射して、被写体で反射した赤外線または超音波を受けて、被写体までの距離を測定する方式である。アクティブ方式は、小型銀塩カメラに多く採用されている。
一方、パッシブ方式は、光学系で捕らえた画像に基づいて距離を測定する方式である。パッシブ方式は、さらに、位相差検出方式とコントラスト検出方式とに分けられる。位相差検出方式は、銀塩カメラ、デジタルカメラを問わず、一眼レフカメラに多く採用されている。一方、小型デジタルカメラの多くは、コントラスト検出方式を採用している。
コントラスト検出方式では、光学系内のフォーカスレンズを徐々に光軸方向へ移動させながら、撮像素子から得られた画像のコントラストが極大になるフォーカスレンズの位置を合焦位置とする。コントラストは、撮像素子から得られた画像の高周波成分に基づいて評価するのが一般的である。
高周波成分の評価は、フレームごとに行われるので、合焦動作期間を短縮するためには、撮像素子の読出フレームレートを上げる必要がある。しかし、撮像素子の読出フレームレートを上げると、撮像素子の出力画像信号を処理する時間が短くなる。そのため、合焦動作期間には、表示部に表示する画像をフリーズさせている。
上記課題を解決したデジタルカメラが提案されている（特許文献１参照）。図９は、特許文献１に係るデジタルカメラの合焦動作期間における表示部の概念図である。使用者が注目する被写体は、画面中央に存在する場合が多いので、合焦動作には、撮像素子の中央部のみを使用する。
合焦動作に必要な切出領域５０１は、すべての画素から画像信号を読み出して、その画像信号に基づく画像（スルー画像）を表示する領域である。一方、合焦動作に使用しない排出領域５０２ａ、５０２ｂは、撮像素子から出力される画像信号を処理せず、合焦動作期間直前に撮像素子から出力される画像信号に基づく画像をフリーズ表示する領域である。これによって、撮像素子の読出フレームレートを上げても、切出領域５０１しか撮像素子から出力される画像信号を処理しないので、切出領域５０１にはスルー表示を行うことが可能になる。
特開２００２−３００４５７号公報
しかし、特許文献１に記載のデジタルカメラでは、画面上部と下部の排出領域５０２ａ、５０２ｂはフリーズ表示のままである。また、合焦動作期間の直前のフレームでは、撮像素子から画像信号がすべて読み出され、読出フレームレートが上がった合焦動作期間の最初のフレームでこの画像信号を処理しなければならない。そのため、処理が間に合わず、合焦動作期間の最初のフレームは、全画面に渡ってフリーズ表示になるという課題がある。
本発明の目的は、合焦動作期間のすべてのフレームのすべての領域においてスルー表示を行うことができる撮像装置を提供することである。
本発明の撮像装置の第１の構成は、通常動作期間と合焦動作期間とを有した撮像装置であって、被写体の画像信号を間引き処理可能な撮像素子と、前記画像信号を画像データに変換する第１の信号処理部と、前記画像データを表示データに変換する第２の信号処理部と、前記表示データに基づく画像を表示する表示部と、前記撮像素子の読出フレームレートを変更する読出フレームレート制御部と、前記撮像素子の間引き率を変更する間引き制御部と、を備え、前記読出フレームレート制御部は、前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも高い読出フレームレートで前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御し、前記間引き制御部は、前記合焦動作期間と前記合焦動作期間の直前のフレームにおいては、前記通常動作期間よりも大きい間引き率で前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御するものである。
本発明の撮像装置の第２の構成は、通常動作期間と合焦動作期間とを有した撮像装置であって、被写体の画像信号を生成する撮像素子と、前記画像信号を画像データに変換する第１の信号処理部と、前記画像データを間引き処理可能であるとともに、間引き処理した画像データを表示データに変換する第２の信号処理部と、前記表示データに基づく画像を表示する表示部と、前記撮像素子の読出フレームレートを変更する読出フレームレート制御部と、前記第２の信号処理部の間引き率を変更する間引き制御部と、を備え、前記読出フレームレート制御部は、前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも高い読出フレームレートで前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御し、前記間引き制御部は、前記合焦動作期間と前記合焦動作期間の直前のフレームにおいては、前記通常動作期間よりも大きい間引き率で前記第２の信号処理部が前記画像データを前記表示データに変換するように制御するものである。
本発明の撮像装置の第３の構成は、通常動作期間と合焦動作期間とを有した撮像装置であって、被写体の画像信号を間引き処理可能な撮像素子と、前記画像信号を画像データに変換する第１の信号処理部と、前記画像データを間引き処理可能であるとともに、間引き処理した画像データを表示データに変換する第２の信号処理部と、前記表示データに基づく画像を表示する表示部と、前記撮像素子の読出フレームレートを変更する読出フレームレート制御部と、前記撮像素子の間引き率を変更する第１の間引き制御部と、前記第２の信号処理部の間引き率を変更する第２の間引き制御部と、を備え、前記読出フレームレート制御部は、前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも高い読出フレームレートで前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御し、前記第１の間引き制御部は、前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも大きい間引き率で前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御し、前記第２の間引き制御部は、前記合焦動作期間の直前のフレームにおいては、前記通常動作期間よりも大きい間引き率で前記第２の信号処理部が前記画像データを前記表示データに変換するように制御するものである。
本発明の撮像装置の第４の構成は、通常動作期間と合焦動作期間とを有した撮像装置であって、被写体の画像信号を間引き処理可能な撮像素子と、前記画像信号を画像データに変換する第１の信号処理部と、前記画像データを間引き処理可能であるとともに、間引き処理した画像データを表示データに変換する第２の信号処理部と、前記表示データに基づく画像を表示する表示部と、前記撮像素子の読出フレームレートを変更する読出フレームレート制御部と、前記撮像素子の間引き率を変更する第１の間引き制御部と、前記第２の信号処理部の間引き率を変更する第２の間引き制御部と、を備え、前記読出フレームレート制御部は、前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも高い読出フレームレートで前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御し、前記第２の間引き制御部は、前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも大きい間引き率で前記第２の信号処理部が前記画像データを前記表示データに変換するように制御し、前記第１の間引き制御部は、前記合焦動作期間の直前のフレームにおいては、前記通常動作期間よりも大きい間引き率で前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御するものである。
本発明によれば、合焦動作期間の直前のフレームにおいては、通常動作期間の間引き率よりも大きい間引き率で撮像素子の画像信号を読み出すので、合焦動作期間に読出フレームレートが上がっても、合焦動作期間の最初のフレームで合焦動作期間の直前のフレームの撮像素子の出力画像信号を処理することができる。
また、合焦動作期間の間引き率を調整することによって、合焦動作期間も表示部のすべての領域においてスルー表示を行うことができる。これによって、合焦動作期間のすべてのフレームのすべての領域においてスルー表示を行うことができるという効果を奏する。
図１は、実施の形態１におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 図２は、合焦動作の処理の一例を示すフローチャートである。 図３は、実施の形態１における通常動作期間から合焦動作期間への遷移を示すタイミングチャートである。 図４は、合焦動作期間から通常動作期間への遷移を示すタイミングチャートである。 図５は、実施の形態２におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 図６は、実施の形態２における通常動作期間から合焦動作期間への遷移を示すタイミングチャートである。 図７は、実施の形態３におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 図８は、実施の形態３における通常動作期間から合焦動作期間への遷移を示すタイミングチャートである。 図９は、特許文献１に係るデジタルカメラの合焦動作期間における表示部の概念図である。
符号の説明
１０１ 光学系
１０１ａ フォーカスレンズ
１０１ｂ 光軸
１０２ ＣＣＤ
１０３ ＡＦＥ
１０４ 信号処理ＬＳＩ
１０４ａ ＣＰＵ
１０４ｂ 信号処理部
１０４ｃ 間引き制御部
１０４ｄ 合焦制御部
１０４ｅ 間引き制御部
１０４ｆ 画素混合制御部
１０５ ＳＤＲＡＭ
１０６ メモリカード
１０７ ＬＣＤ
１０８ シャッタ釦
１０９ バス
１１０ ＣＣＤ駆動ＩＣ
１１１ モータ駆動ＩＣ
１１２ 露出計
本発明の撮像装置は、上記構成を基本として、以下のような様々な態様をとることができる。
すなわち、本発明の撮像装置において、前記合焦動作期間の直前のフレームにおける間引き率は、前記合焦動作期間の間引き率よりも小さい構成とすることができる。このような構成とすることで、合焦動作期間に読出フレームレートが上がっても、撮像素子の出力画像信号を処理することができ、表示部に表示される画像の一部または全部がフリーズすることを防ぐことができる。
また、前記間引き制御部は、前記合焦動作期間に続く所定数のフレームの間引き率を変更する構成とすることができる。このような構成とすることで、合焦動作期間も表示部のすべての領域においてスルー表示を行うことができ、合焦動作期間のすべてのフレームのすべての領域においてスルー表示を行うことができる。
また、前記読出フレームレート制御部は、前記合焦動作期間の直前のフレームにおいては、前記通常動作期間の読出フレームレートよりも高く、前記合焦動作期間の読出フレームレートよりも低い読出フレームレートで前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御する構成とすることができる。このような構成とすることで、通常動作期間から合焦動作期間に遷移する場合に、読出フレームレートが極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
また、前記表示部は、前記撮像素子の読出フレームレートと同じ表示フレームレートで前記表示データに基づく画像を表示する構成とすることができる。このような構成とすることで、合焦動作期間において、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
また、前記表示部は、前記合焦動作期間においても、前記通常動作期間の前記撮像素子の読出フレームレートと同じ表示フレームレートで前記表示データに基づく画像を表示する構成とすることができる。このような構成とすることで、合焦動作期間でも表示フレームレートが変化せず、表示フレームレートが変わることによる違和感の発生を回避することができる。
また、被写体の明るさを検出する輝度検出部をさらに備え、前記読出フレームレート制御部は、前記輝度検出部で検出された被写体の明るさに応じて、前記合焦動作期間の読出フレームレートを変更する構成とすることができる。このような構成とすることで、被写体が暗い場合は読出フレームレートを下げて露光時間を長く確保し、被写体が明るい場合は読出フレームレートを上げて、より合焦動作期間を短縮することができる。
また、前記読出フレームレート制御部は、前記輝度検出部で検出された被写体の明るさに応じて、前記合焦動作期間の直前のフレームの読出フレームレートを変更する構成とすることができる。このような構成により、被写体が暗い場合は、合焦動作期間の直前のフレームの読出フレームレートを下げる。これによって、露光時間を長く取ることができる。一方、被写体が明るい場合は、露光時間が短くてもよいので、合焦動作期間の直前のフレームの読出フレームレートを上げる。これによって、より合焦動作期間を短縮することができる。
また、前記読出フレームレート制御部は、前記輝度検出部で検出された被写体の明るさが所定の明るさより暗い場合は、前記合焦動作期間の複数フレーム期間経過後に前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御する構成とすることができる。このような構成により、読出フレームレートを下げたのと同じ効果が得られる。
また、前記撮像素子の画素混合数を変更する画素混合制御部を、さらに備え、前記画素混合制御部は、前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも大きい画素混合数で前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御する構成とすることができる。このような構成とすることで、被写体における光量が不足している場合に、露光時間を長くしたのと同じ効果を得ることができるので、安定した合焦動作を実行させることができる。
また、前記読出フレームレート制御部は、前記通常動作期間における前記画素混合数が所定値以上であれば、前記合焦動作期間において、前記通常動作期間における読出フレームレートに基づいて前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御する構成とすることができる。このような構成とすることで、通常動作期間において既に被写体の光量が少ない場合に、合焦動作期間においてさらに光量が少なくなることを防止することができる。よって、合焦動作が不安定になることを防止することができる。
（実施の形態１）
〔１．撮像装置の構成〕
図１は、実施の形態におけるデジタルカメラのブロック図である。
光学系１０１は、被写体の像をＣＣＤ１０２（CCD:Charge Coupled Device）上に結像する。光学系１０１は、複数のレンズ群（図示せず）で構成されており、フォーカスレンズ１０１ａを含む。フォーカスレンズ１０１ａは、レンズ群を保持する鏡筒内を光軸１０１ｂ方向に移動することによって、被写体の像をＣＣＤ１０２上に合焦させる。
ＣＣＤ１０２は、結像した被写体の光学的画像を電気信号（画像信号）に変換して出力する。ＡＦＥ（Analog Front End）１０３は、アナログ信号であるＣＣＤ１０２から出力される画像信号を、デジタル信号である画像データに変換して、バス１０９を経由してＳＤＲＡＭ１０５（Syncronous Dynamic Random Access Memory）に格納する。ＡＦＥ１０３は、画像信号のノイズ成分を除去するＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路、画像信号の大きさを調整するＡＧＣ（Automatic Gain Control）アンプ、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ（いずれも図示せず）などを含むＬＳＩである。
信号処理ＬＳＩ１０４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０４ａ、信号処理部１０４ｂ、間引き制御部１０４ｃ、合焦制御部１０４ｄで構成されている。ＣＰＵ１０４ａは、信号処理ＬＳＩ１０４内のＲＯＭ（Read Only Memory。図示せず）に記録された命令によって、信号処理ＬＳＩ１０４の全体の制御を行う。信号処理部１０４ｂは、ＡＦＥ１０３によってＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データを、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）１０７での表示に適した表示用の画像データ（以下、表示データと称する）に変換して、ＬＣＤ１０７に出力する。
信号処理ＬＳＩ１０４は、ＬＣＤ１０７に表示データを出力している状態で、シャッタ釦１０８が半押し操作されることによって、合焦動作期間を開始させる。また、信号処理ＬＳＩ１０４は、シャッタ釦１０８が全押し操作されることによって、撮影を行うように各部を制御する。信号処理部１０４ｂは、ＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データが、シャッタ釦１０８が全押し操作されることによって撮影された画像データである場合は、ＳＤＲＡＭ１０５に格納されている画像データを記録データに変換して、メモリカード１０６に記録するよう制御する。また、信号処理部１０４ｂは、メモリカード１０６に記録された記録データを表示データに変換して、表示データに基づく画像をＬＣＤ１０７に表示させる。
信号処理部１０４ｂは、シャッタ釦１０８が半押し操作されることによって合焦動作期間が開始されると、ＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データの高周波成分の強度を求める。画像データの高周波成分は、フーリエ変換、ディスクリートコサイン変換、ウェーブレット変換などによって、画像データを空間周波数データに変換することで得られる。
合焦制御部１０４ｄは、信号処理部１０４ｂから送られる高周波成分の情報に基づいて、モータ駆動ＩＣ１１１に駆動信号を送って、フォーカスレンズ１０１ａを望遠側または広角側へ微小距離移動させる。フォーカスレンズ１０１ａの微小距離移動後、信号処理部１０４ｂは、再度、ＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データの高周波成分の強度を求める。合焦制御部１０４ｄは、以上の動作を繰り返して、フォーカスレンズ１０１ａを高周波成分の強度が極大になる合焦位置に移動させる。
間引き制御部１０４ｃは、ＣＣＤ１０２の画像信号を間引いて読み出すように制御する。また、その間引き率を変更する機能を有する。ＣＣＤ１０２の画像信号を間引いて読み出すと、読み出す画像信号が減少するために高速に読み出すことができる。間引き制御部１０４ｃは、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートを変更する機能も有する。間引き制御部１０４ｃは、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０に駆動信号を送って、間引き率の変更を指示する。
露出計１１２は、被写体の明るさを検出して、ＣＰＵ１０４ａに報知する。
なお、ＣＣＤ１０２は、本発明の撮像素子の一例である。ＡＦＥ１０３は、本発明の第１の信号処理部の一例である。信号処理部１０４ｂは、本発明の第２の信号処理部の一例である。ＬＣＤ１０７は、本発明の表示部の一例である。間引き制御部１０４ｃは、本発明の読出フレームレート制御部と間引き制御部の機能を包含する。露出計１１２は、本発明の輝度検出部の一例である。
また、本発明の第１の信号処理部に相当するＡＦＥ１０３と、本発明の第２の信号処理部に相当する信号処理部１０４ｂを含む信号処理ＬＳＩ１０４は、単一のＬＳＩで構成されていてもよい。間引き制御部１０４ｃは、信号処理部１０４ｂに含まれていてもよい。ＣＰＵ１０４ａは、間引き制御部１０４ｃの機能を実行可能な構成としてもよい。
〔２．撮像装置の動作〕
図２は、合焦動作の処理の一例を示すフローチャートである。シャッタ釦１０８が半押し操作されることによって、合焦動作が開始される（Ｓ２０１でＹＥＳの判定）。ＣＣＤ１０２は、合焦動作期間も定期的に画像信号を出力する。ＡＦＥ１０３は、ＣＣＤ１０２から出力される画像信号を、ＳＤＲＡＭ１０５に更新格納している。
次に、信号処理部１０４ｂは、ＡＦＥ１０３から出力される現在の画像データの高周波成分の強度を求める（Ｓ２０２）。
次に、合焦制御部１０４ｄは、信号処理部１０４ｂで求めた高周波成分の強度に基づき、モータ駆動ＩＣ１１１を制御して、フォーカスレンズ１０１ａを望遠側に微小距離移動させる（Ｓ２０３）。
次に、信号処理部１０４ｂは、再度、ＡＦＥ１０３から出力される画像データの高周波成分の強度を求める（Ｓ２０４）。
次に、信号処理部１０４ｂは、フォーカスレンズ１０１ａの移動後の高周波成分の強度が、フォーカスレンズ１０１ａの移動前の高周波成分の強度よりも大きい場合は（Ｓ２０５でＮＯの判定）、Ｓ２０３、Ｓ２０４の処理を繰り返す。
一方、信号処理部１０４ｂは、フォーカスレンズ１０１ａの移動後の高周波成分の強度が、フォーカスレンズ１０１ａの移動前の高周波成分の強度よりも小さい場合は（Ｓ２０５でＹＥＳの判定）、合焦制御部１０４ｄにレンズ移動命令を出力する。合焦制御部１０４ｄは、信号処理部１０４ｂからの命令に基づき、モータ駆動ＩＣ１１１を制御して、フォーカスレンズ１０１ａを広角側に微小距離移動させる（Ｓ２０６）。
次に、信号処理部１０４ｂは、再度、ＡＦＥ１０３から出力される画像データの高周波成分の強度を求める（Ｓ２０７）。
次に、信号処理部１０４ｂは、フォーカスレンズ１０１ａの移動後の高周波成分の強度が移動前の強度よりも大きい場合は（Ｓ２０８でＮＯの判定）、Ｓ２０６、Ｓ２０７の処理を繰り返す。
信号処理部１０４ｂは、フォーカスレンズ１０１ａの移動後の高周波成分の強度が、フォーカスレンズ１０１ａの移動前の高周波成分の強度よりも小さくなると（Ｓ２０８でＹＥＳの判定）、一度、フォーカスレンズ１０１ａを望遠側に微小距離移動させて（Ｓ２０９）、処理を終了する。
以上のように制御することで、画像データの高周波成分の強度が極大になるフォーカスレンズ１０１ａの合焦位置を求める。
〔３．撮像装置の動作の遷移〕
〔３−１．通常動作から合焦動作への遷移〕
図３は、通常動作期間から合焦動作期間への遷移を示すタイミングチャートである。図３（ａ）は垂直同期信号を示す。図３（ｂ）におけるｔ１〜ｔ７は、読出フレームレート及び間引き率設定を行う期間を示す。また、図３（ｂ）には、該当するフレームにおいて設定される読出フレームレートと間引き率とを示し、設定された読出フレームレートと間引き率は次のフレームで有効となる。図３（ｃ）は、ＣＣＤ１０２から出力され、ＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データに基づく画像を模式的に示す。なお、図３（ｃ）に示す画像は、間引きの程度をストライプの細かさで示しており、間引き率が大きいほどストライプは粗くなる。図３（ｃ）において、画像３１は１／３に間引きされた画像、画像３２は１／６に間引きされた画像、画像３３は１／９に間引きされた画像を示す。図３（ｄ）は、信号処理部１０４ｂが画像データを表示データに変換する信号処理のタイミングを示す。図３（ｅ）は、表示データに基づく画像を模式的に示す。図３（ｅ）において、画像２１は合焦していない状態の画像を示す。
図３に示す遷移は、フレーム１の途中であるタイミングＳ１で、シャッタ釦１０８が半押し操作されたものとする。フレーム１からフレーム３は通常動作期間、フレーム４からフレーム７は合焦動作期間である。通常動作期間では、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートは３０ｆｐｓ（frame per second）であるが、合焦動作期間では、合焦を高速に行うために読出フレームレートを６０ｆｐｓに上げている。フレーム７以降（図示せず）も、合焦動作が完了するまで合焦動作期間が継続する。
読出フレームレートの設定は、図３（ｂ）に示す期間ｔ１〜ｔ７（垂直同期期間）に行われ、設定内容は設定したフレームの次フレームから有効になる。フレーム１とフレーム２では、読出フレームレートを３０ｆｐｓに設定している。フレーム３では、フレーム４以降の読出フレームレートを６０ｆｐｓにするために、読出フレームレートを６０ｆｐｓに設定している。フレーム４以降の読出フレームレートは、引き続き６０ｆｐｓに設定されている。
間引き率の設定は、図３（ｂ）に示す期間ｔ１〜ｔ７（垂直同期期間）に行われ、設定内容は設定したフレームの次フレームから有効になる。フレーム１では、間引き率が１／３に設定されている。フレーム２では、間引き率が１／６に設定されている。また、フレーム３以降は、間引き率が１／９に設定されている。
フレーム１では、１つ前のフレームにおいて設定された間引き率（１／３）に基づいて、ＣＣＤ１０２から画像信号を読み出している。また、フレーム２では、フレーム１において設定された間引き率（１／３）に基づいて、ＣＣＤ１０２から画像信号を読み出している。合焦動作期間の直前のフレームであるフレーム３では、フレーム２において設定された間引き率（１／６）に基づいて、ＣＣＤ１０２から画像信号を読み出している。合焦動作期間であるフレーム４からフレーム７では、フレーム３からフレーム６において設定された間引き率（１／９）に基づいて、ＣＣＤ１０２から画像信号を読み出している。
合焦動作期間では、読出フレームレートが６０ｆｐｓになることによって、間引き率１／３で読み出した画像データを処理するために十分な時間が取れない。そこで、合焦動作期間では、通常動作期間よりも大きい間引き率で画像信号を間引いて読み出している。また、合焦動作期間の直前のフレームであるフレーム３においても、フレーム２以前よりも画像信号の間引き率を高くして（１／６）、ＣＣＤ１０２から画像信号を読み出している。
また、一般に、ＣＣＤ１０２の画素数は、数百万画素から一千万画素程度であるのに対して、ＬＣＤ１０７の画素数は、数十万画素にとどまる。そのため、被写体の画像をＬＣＤ１０７に表示する場合は、通常動作期間、合焦動作期間に係わらず、ＹＣ分離処理と縮小処理とを行って、表示データを生成する。
図３（ｅ）に示すように、表示データの生成処理は、ＳＤＲＡＭ１０５に画像データが格納された次のフレームで行われる。即ち、フレーム２では、フレーム１でＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データを、表示データに変換する。フレーム３では、フレーム２でＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データを、表示データに変換する。
フレーム４では、フレーム２において間引き率を１／６に設定し、フレーム３において読み出された画像データを、表示データに変換する。また、フレーム４は、合焦動作期間であるため、読出フレームレートが６０ｆｐｓに設定されているが、フレーム３においてＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データの間引き率が１／６に設定されているので、処理対象データが減っており、処理可能である。
〔３−２．合焦動作から通常動作への遷移〕
図４は、合焦動作期間から通常動作期間への遷移を示すタイミングチャートである。図４（ａ）〜（ｅ）の内容は、それぞれ図３（ａ）〜（ｅ）の内容に対応している。図４において、画像２２は合焦している状態の画像を示す。
図４において、フレーム１０におけるタイミングＳ２で合焦が確認されたものとする。画像の合焦が行われると、図４（ｅ）に示すように画像２２にマーク２３を表示させるとともに、システム音２４を出力することで、使用者に対して合焦したことを報知する。図４（ｅ）に示すマーク２３は、使用者がシャッタ釦１０８の半押し操作を解除するか、全押し操作に移行して撮影を行うまで、表示する。
フレーム８からフレーム１１は合焦動作期間、フレーム１２からフレーム１４は通常動作期間である。合焦動作期間では、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートは６０ｆｐｓに設定されているが、通常動作期間では３０ｆｐｓに下げる。
読出フレームレートの設定は、図４（ｂ）に示す期間ｔ８〜ｔ１４（垂直同期期間）に行われ、設定内容は設定したフレームの次フレームから有効になる。フレーム８からフレーム１０では、読出フレームレートを６０ｆｐｓに設定している。フレーム１１では、フレーム１０で合焦が確認できたので、フレーム１２以降の読出フレームレートを３０ｆｐｓにするために、読出フレームレートを３０ｆｐｓに設定している。フレーム１２以降の読出フレームレートは、引き続き３０ｆｐｓに設定している。
間引き率の設定は、図４（ｂ）に示す期間ｔ８〜ｔ１４（垂直同期期間）に行われ、設定内容は設定したフレームの次フレームから有効になる。フレーム８からフレーム１０では、間引き率を１／９に設定しているが、フレーム１０で合焦が確認できたので、フレーム１１では、フレーム１２以降において間引き率１／３でＣＣＤ１０２から画像信号を読み出すために、間引き率を１／３に設定する。フレーム１２以降の間引き率は、引き続き１／３に設定されている。
また、フレーム８からフレーム１１では、フレーム７からフレーム１０において設定された間引き率１／９に基づいて、ＣＣＤ１０２から画像信号を読み出している。通常動作期間であるフレーム１２からフレーム１４では、フレーム１１からフレーム１３において設定された間引き率１／３に基づいて、ＣＣＤ１０２から画像信号を読み出している。
合焦動作期間では、読出フレームレートが６０ｆｐｓになることによって、間引き率１／３で読み出した画像データを処理するために十分な時間が取れない。そこで、合焦動作期間では、通常動作期間よりも大きい間引き率で画像信号を間引いて読み出している。
図４（ｅ）に示すように、表示データの生成処理は、ＳＤＲＡＭ１０５に画像データが格納された次のフレームで行われる。フレーム１２では、フレーム１１において間引き率１／９で読み出された画像データを表示データに変換する。フレーム１２は通常動作期間のため３０ｆｐｓの読出フレームレートになっており、フレーム１１で格納された画像データが間引き率１／９で読み出されているので、処理対象データが減っており、余裕を持って処理可能である。
〔４．実施の形態の効果〕
本実施の形態によれば、合焦動作期間の直前のフレームにおいて、通常動作期間の間引き率よりも大きい間引き率でＣＣＤ１０２の画像信号を読み出すので、読出フレームレートが６０ｆｐｓに上がった合焦動作期間の最初のフレームでも、画像データの処理が可能となる。これによって、合焦動作期間の最初のフレームで全画面フリーズ表示となることがない。また、合焦動作期間も画像信号を間引いて読み出すので、画面の一部がフリーズ表示となることもない。
これによって、合焦動作期間のすべてのフレームのすべての領域においてスルー表示を行うことができ、合焦動作期間も表示部に被写体の画像を違和感なく表示できるという優れた効果を奏する。
〔５．その他の構成〕
〔５−１．間引き制御〕
本実施の形態では、間引き制御部１０４ｃがＣＣＤ駆動ＩＣ１１０に対して間引き率の変更を指示することとした。これによって、合焦動作期間と合焦動作期間の直前のフレームでは、ＣＣＤ１０２から出力される画像信号が、通常動作期間よりも大きく間引かれた状態でＳＤＲＡＭ１０５に格納されるものとしたが、これに限らない。
例えば、間引き制御部１０４ｃが信号処理部１０４ｂに対して間引き率の変更を指示することとしてもよい。ＣＣＤ１０２から出力される画像信号は、通常動作期間と同じ間引き率でＳＤＲＡＭ１０５に格納される。信号処理部１０４ｂは、表示データを生成するときに、合焦動作期間と合焦動作期間の直前のフレームでは、ＳＤＲＡＭ１０５に格納されている画像データを通常動作期間よりも大きく間引きながら読み出す。これにより、ＹＣ分離と縮小処理にかかる処理時間を短縮することもできる。
なお、本実施の形態のようにＣＣＤ１０２から出力される画像信号を間引く方法（以下、方法１と記載する）と、上記のように信号処理部１０４ｂが表示データを生成するときに画像データを間引く方法（以下、方法２と記載する）と、を組み合わせてもよい。なお、この構成の詳細については、実施の形態２の欄で説明する。例えば、合焦動作期間の直前のフレームにおいては本発明の第２の間引き制御部が方法２によって間引きを行い、合焦動作期間においては本発明の第１の間引き制御部が方法１によって間引きを行う。また、その逆も可能である。これによって、最適な間引きの方法を選択することができる。また、シャッタ釦１０８が半押し操作されてから早いタイミングで合焦動作に移行させることができる。
本実施の形態では、間引き制御部１０４ｃが本発明の読出フレームレート制御部と間引き制御部の機能を包含したのと同様に、方法１と方法２を組み合わせる場合においても、本発明の読出フレームレート制御部と第１の間引き制御部と第２の間引き制御部は一体であってもよいし分離されていてもよい。
本実施の形態では、合焦動作期間の直前のフレームの間引き率は、通常動作期間の間引き率と合焦動作期間の間引き率の中間値とした。これによって、通常動作期間から合焦動作期間に遷移する場合に、間引き率が極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
本実施の形態では、合焦動作期間から通常動作期間への遷移において、間引き率１／９から間引き率１／３に直接遷移するものとしたが、これに限らない。例えば、合焦動作期間の直後のフレームは、間引き率１／６となるように制御してもよい。また、合焦動作期間の後の所定数のフレームは、間引き率１／９から１／３へ段階的に間引き率を変更するように制御してもよい。これによって、合焦動作期間から通常動作期間に遷移する場合に、間引き率が極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
〔５−２．読出フレームレート〕
本実施の形態では、合焦動作期間の直前のフレームの読出フレームレートは通常動作期間の読出フレームレートと同じとしたが、合焦動作期間の直前のフレームの読出フレームレートを通常動作期間の読出フレームレートよりも高く、合焦動作期間の読出フレームレートよりも低くしてもよい。これによって、通常動作期間から合焦動作期間に遷移する場合に、読出フレームレートが極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
〔５−３．輝度検出〕
合焦動作では、画像データのコントラストが極大になるフォーカスレンズ１０１ａの位置を合焦位置とする。そのため、被写体が明るい方が、合焦動作に有利である。そこで、露出計１１２で検出された被写体の明るさを利用して、被写体が暗い場合は読出フレームレートを下げて露光時間を長く取り、被写体が明るい場合は読出フレームレートを上げて、より合焦動作期間を短縮してもよい。
被写体が暗い場合は、合焦動作期間の直前のフレームの読出フレームレートを下げる。これによって、露光時間を長く取ることができる。一方、被写体が明るい場合は、露光時間が短くてもよいので、合焦動作期間の直前のフレームの読出フレームレートを上げる。これによって、より合焦動作期間を短縮することができる。
被写体が暗い場合は、合焦動作期間の読出フレームレートを下げる。これによって、露光時間を長く取ることができる。一方、被写体が明るい場合は、露光時間が短くてもよいので、合焦動作期間の読出フレームレートを上げる。これによって、より合焦動作期間を短縮することができる。
被写体の明るさが所定の明るさより暗い場合は、合焦動作期間の複数フレーム期間経過後にＣＣＤ１０２の画像信号を読み出すようにしてもよい。これによって、読出フレームレートを下げたのと同じ効果が得られる。
〔５−４．表示フレームレート〕
ＬＣＤ１０７の表示フレームレートは、本実施の形態のようにＣＣＤ１０２の読出フレームレートと同じフレームレートに設定する構成でもよいが、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートが変わっても、通常動作期間と合焦動作期間を通して同じ表示フレームレートに設定する構成でもよい。前者の場合は、合焦動作期間において、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。また、後者の場合は、合焦動作期間でも表示フレームレートが変化せず、表示フレームレートが変わることによる違和感の発生を回避することができる。
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２における撮像装置の構成を示す。図５において、図１に示す構成と異なるのは、間引き制御部１０４ｃに代えて、信号処理部１０４ｂに対して間引き指令を出力可能な間引き制御部１０４ｅを備えた点である。
図６は、実施の形態２における撮像装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図６（ａ）は、ＣＣＤ１０２の垂直同期信号である。図６（ｂ）は、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０によって駆動されたＣＣＤ１０２から読み出された画像信号を示し、Ａ１，Ｂ１，…は１フレーム分の画像信号を示す（図中のＴＧはTiming Generatorの略）。また、図６（ｂ）には、各フレームにおける読出フレームレートを記載した。図６（ｃ）は、信号処理部１０４ｂにおいてＹＣ処理される画像データを示し、Ａ２，Ｂ２，…は１フレーム分の画像データを示す。図６（ｄ）は、ＬＣＤ１０７に画像を表示している期間を示し、各画像表示期間に表記している符号Ａ３，Ｂ３，…は各画像表示期間において表示される１フレーム分の表示データを示す。また、Ｓ３は、シャッタ釦１０８を半押し操作したタイミングを示す。以下、動作について説明する。
まず、フレーム１〜３に示す通常動作期間では、ＣＣＤ１０２は、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０による駆動制御により、図６（ｂ）に示すように３０ｆｐｓの読出フレームレートに基づいて画像信号を読み出す。なお、読出フレームレートの設定は、図６（ａ）に示す垂直同期期間に行われ、設定内容は設定したフレームの次フレームから有効になる。例えば、フレーム１の垂直同期期間において設定された読出フレームレートは、フレーム２においてＣＣＤ１０２から読み出される画像信号Ｂ１に対して有効である。ＣＣＤ１０２から読み出された画像信号は、ＡＦＥ１０３で信号処理及びデジタル変換され、信号処理部１０４ｂに入力される、信号処理部１０４ｂは、ＡＦＥ１０３から出力される画像データに対してＹＣ処理を行う。
図６（ｃ）に示すように、画像データのＹＣ処理のタイミングは、図６（ｂ）のタイミングからさらに１フレーム遅れるので、例えばフレーム２においてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号Ｂ１のＹＣ処理は、画像データＢ２に示すようにフレーム３で実行される。
次に、信号処理部１０４ｂは、ＹＣ処理した画像データをＬＣＤ１０７に表示可能な表示データに変換する。画像データを表示データに変換処理するタイミングは、図６（ｃ）に示すタイミングからさらに１フレーム遅れるので、例えばフレーム３においてＹＣ処理された画像データＢ２の変換処理は、フレーム４において実行され、表示データＢ３が生成される。ＬＣＤ１０７は、図６（ｄ）に示す期間において表示データに基づく画像を表示する。
次に、タイミングＳ３（フレーム４）においてシャッタ釦１０８が半押し操作された場合、その直後のフレーム５の垂直同期期間において、間引き制御部１０４ｅはＣＣＤ駆動ＩＣ１１０に対して間引き命令を出力する。ただし、フレーム５においてＣＣＤ１０２から読み出される画像信号Ｅ１は、フレーム４の垂直同期期間において設定された駆動モード（間引き処理無し）に基づいてＣＣＤ１０２から読み出されるため、間引き処理は行われない。
ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０は、フレーム５において間引き制御部１０４ｅから送られる間引き命令に基づき、フレーム６のタイミングでＣＣＤ１０２から１／３間引き処理された画像信号を出力するよう制御する。したがって、図６（ｂ）に示すようにフレーム６のタイミングでは、１／３に間引き処理された画像信号Ｆ１が得られる。この時、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートは、６０ｆｐｓに設定されているが、ＣＣＤ１０２から画像信号を間引いて読み出すので、読み出しにかかる時間をフレーム内に収めることができる。
一方、フレーム５においてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号Ｅ１に基づく画像データは、フレーム６においてＹＣ処理される際に、信号処理部１０４ｂにおいて１／３の間引き処理が行われる。これは、フレーム６の読出フレームレートが３０ｆｐｓから６０ｆｐｓに変更になったことに対応するためである。仮に、画像データを間引き処理せずに、読出フレームレートを６０ｆｐｓに変更すると、１画面分の全ての画像データをＹＣ処理することができず、表示データＥ３が正常に作成されない。その結果、表示データＥ３に基づく画像を表示すべきタイミングで表示データＤ３に基づく画像を表示し続けるといった事が必要となり、ＬＣＤ１０７の表示は一瞬フリーズする。
次に、フレーム７では、ＣＣＤ１０２から１／３間引き処理された画像信号Ｇ１が出力される。また、フレーム６においてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号Ｆ１は、既にＣＣＤ１０２から読み出される際に１／３に間引き処理されているため、フレーム７においては信号処理部１０４ｂによる間引き処理は実行しない。
フレーム８以降、合焦動作期間が完了するまで、間引き制御部１０４ｅは、フレーム６及び７と同様にＣＣＤ１０２から１／３間引き処理して画像信号を読み出し、信号処理部１０４ｂにおいては間引き処理は実行しない。したがって、フレーム１〜５（通常動作期間）において信号処理部１０４ｂから出力される表示データは、間引き処理されていない表示データであり、フレーム６以降（合焦動作期間）に信号処理部１０４ｂから出力される表示データは、１／３に間引き処理された表示データとなる。
以上のように本実施の形態によれば、合焦動作期間の直前のフレームにおいてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号を、信号処理部１０４ｂにおいて間引き処理を実行することにより、読出フレームレートが６０ｆｐｓに上がった合焦動作期間の最初のフレームにおいて、正常に画像データのＹＣ処理を実行することができる。
また、合焦動作期間は、ＣＣＤ１０２から画像信号を間引いて読み出すので、画面の一部がフリーズ表示となることがない。これによって、合焦動作期間のすべてのフレームのすべての領域においてスルー表示を行うことができ、合焦動作期間もＬＣＤ１０７に被写体の画像を違和感なく表示できるという優れた効果を奏する。
なお、本実施の形態において、信号処理部１０４ｂにおける間引き率は一例であり、ＣＣＤ１０２における画像信号の間引き率に合わせてあることが望ましい。
また、信号処理部１０４ｂにおける間引き処理は、合焦動作期間の直前のフレームにおいてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号（図６の例では画像信号Ｅ１）をＹＣ処理する際に行う構成としたが、合焦動作期間に入ってからも信号処理部１０４ｂにおいて間引き処理を行う構成としてもよい。
また、実施の形態１及び２において、シャッタ釦１０８が半押し操作されると、ＣＣＤ１０２から画像信号を間引いて出力する、いわゆる高速合焦モードに移行し、その後はシャッタ釦１０８の半押し操作が解除されるか、シャッタ釦１０８が全押し操作されるまで、継続して高速合焦モードで動作する構成としたが、高速合焦モード中に通常合焦モード（画像信号の間引き処理を行わずに合焦するモード）に移行させる構成とすることができる。高速合焦モードから通常合焦モードへの移行は、例えば高速合焦モード中にＣＣＤ１０２の露光時間を監視し、被写体が暗くなり露光時間が長くなれば、通常合焦モードへ移行させるようにしてもよい。
また、実施の形態１及び２に示すように、間引き制御部１０４ｃ、１０４ｅで設定される間引き率は複数であってもよいが、１つであってもよい。間引き率が１つの場合は、例えば、合焦動作期間では設定された間引き率で間引き処理を行い、通常動作期間では間引き処理を行わない動作とすることができる。
（実施の形態３）
図７は、実施の形態３における撮像装置の構成を示す。図７において、図５に示す構成と異なるのは、画素混合制御部１０４ｆを追加した点である。
画素混合制御部１０４ｆは、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０に駆動信号を送って、ＣＣＤ１０２の画素混合数を変更するよう制御することができる。画素混合の方法としては、本実施の形態では、ＣＣＤ１０２における所定の画素（中心画素）の上下左右及び斜め方向に、２画素離れた周辺画素の画像信号を混合している。また、本実施の形態では、画素混合制御部１０４ｆにおいて設定される混合画素数は、図６における通常動作期間においては３画素で、合焦動作期間においては９画素である、合焦動作期間において混合画素数を多くする（例えば９画素）することにより、被写体が暗い場合に露光時間を長くしたのと同じ効果を得ることができる。
図８は、実施の形態３における撮像装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図８において、図６に示すタイミングチャートと異なるのは、図８（ｂ）に混合画素数の情報を追加した点である。以下、動作について説明する。
まず、フレーム１〜３に示す通常動作期間では、ＣＣＤ１０２は、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０による駆動制御により、図８（ｂ）に示すように３画素混合処理が行われた後、３０ｆｐｓの読出フレームレートに基づいて画像信号を読み出す。なお、この時点では、間引き制御部１０４ｅによる間引き制御は実行されていない。ＣＣＤ１０２から読み出された画像信号は、ＡＦＥ１０３で信号処理及びデジタル変換され、信号処理部１０４ｂに入力される。信号処理部１０４ｂは、ＡＦＥ１０３から出力される画像データに対してＹＣ処理を行う。
次に、信号処理部１０４ｂは、ＹＣ処理した画像データをＬＣＤ１０７に表示可能な表示データに変換する。ＬＣＤ１０７は、図８（ｄ）に示す期間において表示データに基づく画像を表示する。
次に、タイミングＳ３（フレーム４）においてシャッタ釦１０８が半押し操作された場合、その直後のフレーム５の垂直同期期間において、画素混合制御部１０４ｆはＣＣＤ駆動ＩＣ１１０に対して９画素混合の命令を出力するとともに、間引き制御部１０４ｅはＣＣＤ駆動ＩＣ１１０に対して、間引き率１／３の間引き命令を出力する。
フレーム５において、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０は、ＣＣＤ１０２から３画素混合処理された画像信号Ｅ１を読み出すよう制御する。また、フレーム５において、信号処理部１０４ｂは、フレーム４においてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号Ｄ１をＹＣ処理し、画像データＤ２を得る。また、フレーム５において、信号処理部１０４ｂは、フレーム４においてＹＣ処理された画像データＣ２に基づき、表示データＣ３を生成する。
次に、フレーム６において、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０は、フレーム５において画素混合制御部１０４ｆから送られる画素混合命令と間引き制御部１０４ｅから送られる間引き命令とに基づき、ＣＣＤ１０２から９画素混合処理および１／３間引き処理された画像信号Ｆ１を読み出すよう制御する。なお、フレーム６では、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートは、６０ｆｐｓに設定されているが、ＣＣＤ１０２において９画素混合処理および１／３間引き処理を行ってから画像信号を読み出すので、読み出しにかかる時間をフレーム内に収めることができる。また、フレーム６において、信号処理部１０４ｂは、フレーム５においてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号Ｅ１をＹＣ処理し、画像データＥ２を得る。この時、信号処理部１０４ｂは、間引き制御部１０４ｅから送られる間引き命令に基づき、画像信号Ｅ１に対して間引き率１／３の間引き処理を行う。これは、フレーム６の読出フレームレートが３０ｆｐｓから６０ｆｐｓに変更になったことに対応するためである。仮に、画像データを間引き処理せずに、読出フレームレートを６０ｆｐｓに変更すると、１画面分の全ての画像データをＹＣ処理することができず、表示データＥ３が正常に作成されない。その結果、表示データＥ３に基づく画像を表示すべきタイミングで表示データＤ３に基づく画像を表示し続けるといった事が必要となり、ＬＣＤ１０７の表示は一瞬フリーズする。また、フレーム６において、信号処理部１０４ｂは、フレーム５においてＹＣ処理された画像データＤ２に基づき、表示データＤ３を生成する。
次に、フレーム７において、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０は、ＣＣＤ１０２から９画素混合処理および１／３間引き処理された画像信号Ｇ１を読み出すよう制御する。また、フレーム７において、信号処理部１０４ｂは、フレーム６においてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号Ｆ１をＹＣ処理し、画像データＦ２を得る。また、フレーム７において、信号処理部１０４ｂは、フレーム６においてＹＣ処理された画像データＥ２に基づき、表示データＥ３を生成する。
フレーム８以降、合焦動作期間が完了するまで、画素混合制御部１０４ｆは、フレーム６及び７と同様にＣＣＤ１０２において９画素混合処理を行うよう制御する。また、間引き制御部１０４ｅは、フレーム７と同様にＣＣＤ１０２から１／３間引き処理して画像信号を読み出し、信号処理部１０４ｂにおいては間引き処理は実行しないよう制御する。
また、上記構成では、通常動作期間は、ＣＣＤ１０２において３画素混合処理する構成としたが、被写体の光量が不足している場合は通常動作期間において９画素混合処理する場合がある。このような場合、合焦動作期間に入った時にＣＣＤ１０２の読出フレームレートを３０ｆｐｓから６０ｆｐｓに変更すると露光時間が少なくなるため、さらに被写体の光量が少なくなってしまい、正常に合焦動作を行えなくなることがある。
そのような場合は、通常動作期間においてＣＣＤ１０２が９画素混合動作を行っているとともに、ＣＣＤ１０２における露光時間が所定時間よりも長い場合（つまり被写体が暗い場合）は、シャッタ釦１０８が半押し操作されて合焦動作期間に入ったとしても、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートを６０ｆｐｓに変更せず、３０ｆｐｓで動作させるようにしてもよい。
このように動作させることで、通常動作期間において既に被写体の光量が少ない場合は、合焦動作期間において高速合焦動作（６０ｆｐｓ）を行わず、通常動作期間における読出フレームレートと同じ読出フレームレートに基づいてＣＣＤ１０２から画像信号を読み出すため、被写体の光量が大幅に少なくなることを防止し、合焦動作を正常に行うことができる。
なお、本実施の形態では、画素混合制御部１０４ｆによって設定される画素混合数は、通常動作期間では３画素とし、合焦動作期間では９画素としたが、合焦動作期間に入る直前のフレームにおける画素混合数を３画素と９画素との中間値（例えば６画素）としてもよい。このように構成することで、画素混合数が極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
また、図１において、露出計１１２は輝度検出部の一例であるが、露出計１１２は必ずしも設ける必要はなく、例えばＣＣＤ１０２から出力される画像信号に基づく画像の輝度に基づき、被写体の明るさを計測することもできる。
本発明によれば、合焦動作期間のすべてのフレームのすべての領域においてスルー表示を行うことができるので、表示手段を視認しながら合焦動作を行うデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話端末などの撮像機器に適用して有用である。
本発明は、撮像装置の合焦動作に関する。より詳しくは、被写体が暗いときでも高速な合焦動作を可能にする技術に関する。
近年、デジタルカメラの普及が著しい。写真撮影の初級者向け小型デジタルカメラでは、使用者の技量によらず、一定程度の品質の写真を撮影できることが望ましい。そのため、合焦は自動で行われることが通常であり、シャッターチャンスを逃さないために、合焦動作期間を極力短縮する必要がある。
小型デジタルカメラは、光学ファインダを持たないものも多く、合焦動作期間もデジタルカメラ本体の背面に配されている液晶表示部で、被写体を視認し続けることになる。そのため、合焦動作期間においても、表示部に被写体の画像を違和感なく表示させる必要がある。
自動合焦動作の方式は、アクティブ方式とパッシブ方式とに大きく分けられる。アクティブ方式は、被写体に赤外線または超音波を照射して、被写体で反射した赤外線または超音波を受けて、被写体までの距離を測定する方式である。アクティブ方式は、小型銀塩カメラに多く採用されている。
一方、パッシブ方式は、光学系で捕らえた画像に基づいて距離を測定する方式である。パッシブ方式は、さらに、位相差検出方式とコントラスト検出方式とに分けられる。位相差検出方式は、銀塩カメラ、デジタルカメラを問わず、一眼レフカメラに多く採用されている。一方、小型デジタルカメラの多くは、コントラスト検出方式を採用している。
コントラスト検出方式では、光学系内のフォーカスレンズを徐々に光軸方向へ移動させながら、撮像素子から得られた画像のコントラストが極大になるフォーカスレンズの位置を合焦位置とする。コントラストは、撮像素子から得られた画像の高周波成分に基づいて評価するのが一般的である。
高周波成分の評価は、フレームごとに行われるので、合焦動作期間を短縮するためには、撮像素子の読出フレームレートを上げる必要がある。しかし、撮像素子の読出フレームレートを上げると、撮像素子の出力画像信号を処理する時間が短くなる。そのため、合焦動作期間には、表示部に表示する画像をフリーズさせている。
上記課題を解決したデジタルカメラが提案されている（特許文献１参照）。図９は、特許文献１に係るデジタルカメラの合焦動作期間における表示部の概念図である。使用者が注目する被写体は、画面中央に存在する場合が多いので、合焦動作には、撮像素子の中央部のみを使用する。
合焦動作に必要な切出領域５０１は、すべての画素から画像信号を読み出して、その画像信号に基づく画像（スルー画像）を表示する領域である。一方、合焦動作に使用しない排出領域５０２ａ、５０２ｂは、撮像素子から出力される画像信号を処理せず、合焦動作期間直前に撮像素子から出力される画像信号に基づく画像をフリーズ表示する領域である。これによって、撮像素子の読出フレームレートを上げても、切出領域５０１しか撮像素子から出力される画像信号を処理しないので、切出領域５０１にはスルー表示を行うことが可能になる。
特開２００２−３００４５７号公報
しかし、特許文献１に記載のデジタルカメラでは、画面上部と下部の排出領域５０２ａ、５０２ｂはフリーズ表示のままである。また、合焦動作期間の直前のフレームでは、撮像素子から画像信号がすべて読み出され、読出フレームレートが上がった合焦動作期間の最初のフレームでこの画像信号を処理しなければならない。そのため、処理が間に合わず、合焦動作期間の最初のフレームは、全画面に渡ってフリーズ表示になるという課題がある。
本発明の目的は、合焦動作期間のすべてのフレームのすべての領域においてスルー表示を行うことができる撮像装置を提供することである。
本発明の撮像装置の第１の構成は、読出フレームレート及び間引き率を設定する制御部と、前記制御部で設定された読出フレームレートで画像信号を生成し、前記制御部で設定された間引き率にしたがって前記生成した画像信号のうちの一部の画像信号を間引き、前記間引き後の画像信号を出力する撮像素子と、を備え、前記制御部は、前記読出フレームレート及び前記間引き率を変更する際、前記間引き率を変更し、前記変更後の間引き率で前記撮像素子からの画像信号の読出を完了させた後、前記読出フレームレート及び前記間引き率のうち少なくとも前記読出フレームレートを変化させるものである。
本発明の撮像装置の第２の構成は、読出フレームレート及び間引き率を設定する制御部と、前記制御部で設定された読出フレームレートで画像信号を生成する撮像素子と、前記制御部で設定された間引き率にしたがって前記撮像素子で生成された画像信号のうちの一部の画像信号を間引き、前記間引き後の画像信号を出力する信号処理部と、を備え、前記制御部は、前記読出フレームレート及び前記間引き率を変更する際、前記間引き率を変更し、前記変更後の間引き率で前記信号処理部での画像信号の間引き処理を完了させた後、前記読出フレームレート及び前記間引き率のうち少なくとも前記読出フレームレートを変化させるものである。
本発明によれば、合焦動作期間の直前のフレームにおいては、通常動作期間の間引き率よりも大きい間引き率で撮像素子の画像信号を読み出すので、合焦動作期間に読出フレームレートが上がっても、合焦動作期間の最初のフレームで合焦動作期間の直前のフレームの撮像素子の出力画像信号を処理することができる。
また、合焦動作期間の間引き率を調整することによって、合焦動作期間も表示部のすべての領域においてスルー表示を行うことができる。これによって、合焦動作期間のすべてのフレームのすべての領域においてスルー表示を行うことができるという効果を奏する。
本発明の撮像装置の第１の構成は、読出フレームレート及び間引き率を設定する制御部と、前記制御部で設定された読出フレームレートで画像信号を生成し、前記制御部で設定された間引き率にしたがって前記生成した画像信号のうちの一部の画像信号を間引き、前記間引き後の画像信号を出力する撮像素子と、を備え、前記制御部は、前記読出フレームレート及び前記間引き率を変更する際、前記間引き率を変更し、前記変更後の間引き率で前記撮像素子からの画像信号の読出を完了させた後、前記読出フレームレート及び前記間引き率のうち少なくとも前記読出フレームレートを変化させるものである。
本発明の撮像装置の第２の構成は、読出フレームレート及び間引き率を設定する制御部と、前記制御部で設定された読出フレームレートで画像信号を生成する撮像素子と、前記制御部で設定された間引き率にしたがって前記撮像素子で生成された画像信号のうちの一部の画像信号を間引き、前記間引き後の画像信号を出力する信号処理部と、を備え、前記制御部は、前記読出フレームレート及び前記間引き率を変更する際、前記間引き率を変更し、前記変更後の間引き率で前記信号処理部での画像信号の間引き処理を完了させた後、前記読出フレームレート及び前記間引き率のうち少なくとも前記読出フレームレートを変化させるものである。
本発明の撮像装置は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
すなわち、本発明の撮像装置は、前記制御部で設定された間引き率にしたがって前記撮像素子から出力された画像信号のうちの一部の画像信号を間引き、前記間引き後の画像信号を出力する信号処理部をさらに備える構成とすることができる。
また、本発明の撮像装置において、当該撮像装置は、通常動作期間において通常動作を行う一方、合焦動作期間において自動合焦動作を行い、前記制御部は、前記合焦動作期間における前記読出フレームレートが前記通常動作期間における前記読出フレームレートと異なるように前記読出フレームレートを変更する構成とすることができる。このような構成とすることで、合焦動作期間も表示部のすべての領域においてスルー表示を行うことができ、合焦動作期間のすべてのフレームのすべての領域においてスルー表示を行うことができる。
また、本発明の撮像装置において、前記制御部は、通常動作から自動合焦動作へ移行する場合、前記間引き率を大きくし、前記変更後の間引き率で前記撮像素子にまたは前記信号処理部に画像信号を出力させた後、前記合焦動作期間における前記読出フレームレートが前記通常動作期間における前記読出フレームレートよりも高くなるように前記読出フレームレートを変更する構成とすることができる。このような構成とすることで、通常動作期間から合焦動作期間に遷移する場合に、読出フレームレートが極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
また、本発明の撮像装置は、自動合焦動作に移行する直前のフレームにおいて、前記間引き率を大きくし、前記変更後の間引き率で前記撮像素子にまたは前記信号処理部に画像信号を出力させた後、前記読出フレームレート及び前記間引き率のうち少なくとも前記読出フレームレートを変更する構成とすることができる。このような構成とすることで、通常動作期間から合焦動作期間に遷移する場合に、読出フレームレートが極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
また、本発明の撮像装置において、前記制御部は、自動合焦動作に移行する前のフレームのうち少なくとも直前のフレームにおいては、前記通常動作期間における前記読出フレームレートよりも高く、前記合焦動作期間における前記読出フレームレートよりも低くなるように、前記読出フレームレートを変更する構成とすることができる。このような構成とすることで、通常動作期間から合焦動作期間に遷移する場合に、読出フレームレートが極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
また、本発明の撮像装置において、前記制御部は、自動合焦動作から通常動作へ移行する場合、前記間引き率を小さくし、前記変更後の間引き率で前記撮像素子にまたは前記信号処理部に画像信号を出力させた後、前記通常動作期間における前記読出フレームレートが前記合焦通常動作期間における前記読出フレームレートよりも低くなるように前記読出フレームレートを変更する構成とすることができる。このような構成とすることで、合焦動作期間から通常動作期間に遷移する場合に、読出フレームレートが極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
また、本発明の撮像装置は、通常動作に移行する直前のフレームにおいて、前記間引き率を小さくし、前記変更後の間引き率で前記撮像素子にまたは前記信号処理部に画像信号を出力させた後、前記読出フレームレート及び前記間引き率のうち少なくとも前記読出フレームレートを変更する構成とすることができる。このような構成とすることで、合焦動作期間から通常動作期間に遷移する場合に、読出フレームレートが極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
また、本発明の撮像装置において、前記制御部は、通常動作に移行する前のフレームのうち少なくとも直前のフレームにおいては、前記合焦動作期間における前記読出フレームレートよりも低く、前記通常動作期間における前記読出フレームレートよりも高くなるように、前記読出フレームレートを変更する構成とすることができる。このような構成とすることで、合焦動作期間から通常動作期間に遷移する場合に、読出フレームレートが極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
また、本発明の撮像装置は、前記撮像素子からの出力または前記信号処理部からの出力に基づいて、表示用の画像を示す表示データを生成する表示用データ処理部と、前記撮像素子の読出フレームレートと同じフレームレートである表示フレームレートで前記表示データに基づく画像を表示する表示部とを、さらに備える構成とすることができる。このような構成とすることで、合焦動作期間において、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
また、本発明の撮像装置は、前記撮像素子からの出力または前記信号処理部からの出力に基づいて、表示用の画像を示す表示データを生成する表示用データ処理部と、前記合焦動作期間においても、前記通常動作期間の前記撮像素子の読出フレームレートと同じフレームレートである表示フレームレートで前記表示データに基づく画像を表示する表示部とを、さらに備える構成とすることができる。このような構成とすることで、合焦動作期間でも表示フレームレートが変化せず、表示フレームレートが変わることによる違和感の発生を回避することができる。
また、本発明の撮像装置において、被写体の明るさを検出する輝度検出部をさらに備え、前記制御部は、前記輝度検出部で検出された被写体の明るさに応じて、前記合焦動作期間における前記読出フレームレートを変更する構成とすることができる。このような構成とすることで、被写体が暗い場合は読出フレームレートを下げて露光時間を長く確保し、被写体が明るい場合は読出フレームレートを上げて、より合焦動作期間を短縮することができる。
また、本発明の撮像装置において、前記制御部は、前記輝度検出部で検出された被写体の明るさに応じて、前記合焦動作期間の直前のフレームのフレームレートを変更する構成とすることができる。このような構成により、被写体が暗い場合は、合焦動作期間の直前のフレームの読出フレームレートを下げる。これによって、露光時間を長く取ることができる。一方、被写体が明るい場合は、露光時間が短くてもよいので、合焦動作期間の直前のフレームの読出フレームレートを上げる。これによって、より合焦動作期間を短縮することができる。
また、本発明の撮像装置において、前記撮像素子の画素混合数を設定する画素混合制御部を、さらに備え、前記画素混合制御部は、前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも大きい画素混合数で前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御する構成とすることができる。このような構成とすることで、被写体における光量が不足している場合に、露光時間を長くしたのと同じ効果を得ることができるので、安定した合焦動作を実行させることができる。
また、本発明の撮像装置において、前記制御部は、前記通常動作期間における前記画素混合数が所定値以上であれば、前記合焦動作期間において、前記通常動作期間における前記読出フレームレートに基づいて前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御する構成とすることができる。このような構成とすることで、通常動作期間において既に被写体の光量が少ない場合に、合焦動作期間においてさらに光量が少なくなることを防止することができる。よって、合焦動作が不安定になることを防止することができる。
（実施の形態１）
〔１．撮像装置の構成〕
図１は、実施の形態におけるデジタルカメラのブロック図である。
光学系１０１は、被写体の像をＣＣＤ１０２（CCD:Charge Coupled Device）上に結像する。光学系１０１は、複数のレンズ群（図示せず）で構成されており、フォーカスレンズ１０１ａを含む。フォーカスレンズ１０１ａは、レンズ群を保持する鏡筒内を光軸１０１ｂ方向に移動することによって、被写体の像をＣＣＤ１０２上に合焦させる。
ＣＣＤ１０２は、結像した被写体の光学的画像を電気信号（画像信号）に変換して出力する。ＡＦＥ（Analog Front End）１０３は、アナログ信号であるＣＣＤ１０２から出力される画像信号を、デジタル信号である画像データに変換して、バス１０９を経由してＳＤＲＡＭ１０５（Syncronous Dynamic Random Access Memory）に格納する。ＡＦＥ１０３は、画像信号のノイズ成分を除去するＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路、画像信号の大きさを調整するＡＧＣ（Automatic Gain Control）アンプ、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ（いずれも図示せず）などを含むＬＳＩである。
信号処理ＬＳＩ１０４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０４ａ、信号処理部１０４ｂ、間引き制御部１０４ｃ、合焦制御部１０４ｄで構成されている。ＣＰＵ１０４ａは、信号処理ＬＳＩ１０４内のＲＯＭ（Read Only Memory。図示せず）に記録された命令によって、信号処理ＬＳＩ１０４の全体の制御を行う。信号処理部１０４ｂは、ＡＦＥ１０３によってＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データを、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）１０７での表示に適した表示用の画像データ（以下、表示データと称する）に変換して、ＬＣＤ１０７に出力する。
信号処理ＬＳＩ１０４は、ＬＣＤ１０７に表示データを出力している状態で、シャッタ釦１０８が半押し操作されることによって、合焦動作期間を開始させる。また、信号処理ＬＳＩ１０４は、シャッタ釦１０８が全押し操作されることによって、撮影を行うように各部を制御する。信号処理部１０４ｂは、ＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データが、シャッタ釦１０８が全押し操作されることによって撮影された画像データである場合は、ＳＤＲＡＭ１０５に格納されている画像データを記録データに変換して、メモリカード１０６に記録するよう制御する。また、信号処理部１０４ｂは、メモリカード１０６に記録された記録データを表示データに変換して、表示データに基づく画像をＬＣＤ１０７に表示させる。
信号処理部１０４ｂは、シャッタ釦１０８が半押し操作されることによって合焦動作期間が開始されると、ＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データの高周波成分の強度を求める。画像データの高周波成分は、フーリエ変換、ディスクリートコサイン変換、ウェーブレット変換などによって、画像データを空間周波数データに変換することで得られる。
合焦制御部１０４ｄは、信号処理部１０４ｂから送られる高周波成分の情報に基づいて、モータ駆動ＩＣ１１１に駆動信号を送って、フォーカスレンズ１０１ａを望遠側または広角側へ微小距離移動させる。フォーカスレンズ１０１ａの微小距離移動後、信号処理部１０４ｂは、再度、ＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データの高周波成分の強度を求める。合焦制御部１０４ｄは、以上の動作を繰り返して、フォーカスレンズ１０１ａを高周波成分の強度が極大になる合焦位置に移動させる。
間引き制御部１０４ｃは、ＣＣＤ１０２の画像信号を間引いて読み出すように制御する。また、その間引き率を変更する機能を有する。ＣＣＤ１０２の画像信号を間引いて読み出すと、読み出す画像信号が減少するために高速に読み出すことができる。間引き制御部１０４ｃは、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートを変更する機能も有する。間引き制御部１０４ｃは、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０に駆動信号を送って、間引き率の変更を指示する。
露出計１１２は、被写体の明るさを検出して、ＣＰＵ１０４ａに報知する。
なお、ＣＣＤ１０２は、本発明の撮像素子の一例である。ＡＦＥ１０３は、本発明の第１の信号処理部の一例である。信号処理部１０４ｂは、本発明の第２の信号処理部の一例である。ＬＣＤ１０７は、本発明の表示部の一例である。間引き制御部１０４ｃは、本発明の読出フレームレート制御部と間引き制御部の機能を包含する。露出計１１２は、本発明の輝度検出部の一例である。
また、本発明の第１の信号処理部に相当するＡＦＥ１０３と、本発明の第２の信号処理部に相当する信号処理部１０４ｂを含む信号処理ＬＳＩ１０４は、単一のＬＳＩで構成されていてもよい。間引き制御部１０４ｃは、信号処理部１０４ｂに含まれていてもよい。ＣＰＵ１０４ａは、間引き制御部１０４ｃの機能を実行可能な構成としてもよい。
〔２．撮像装置の動作〕
図２は、合焦動作の処理の一例を示すフローチャートである。シャッタ釦１０８が半押し操作されることによって、合焦動作が開始される（Ｓ２０１でＹＥＳの判定）。ＣＣＤ１０２は、合焦動作期間も定期的に画像信号を出力する。ＡＦＥ１０３は、ＣＣＤ１０２から出力される画像信号を、ＳＤＲＡＭ１０５に更新格納している。
次に、信号処理部１０４ｂは、ＡＦＥ１０３から出力される現在の画像データの高周波成分の強度を求める（Ｓ２０２）。
次に、合焦制御部１０４ｄは、信号処理部１０４ｂで求めた高周波成分の強度に基づき、モータ駆動ＩＣ１１１を制御して、フォーカスレンズ１０１ａを望遠側に微小距離移動させる（Ｓ２０３）。
次に、信号処理部１０４ｂは、再度、ＡＦＥ１０３から出力される画像データの高周波成分の強度を求める（Ｓ２０４）。
次に、信号処理部１０４ｂは、フォーカスレンズ１０１ａの移動後の高周波成分の強度が、フォーカスレンズ１０１ａの移動前の高周波成分の強度よりも大きい場合は（Ｓ２０５でＮＯの判定）、Ｓ２０３、Ｓ２０４の処理を繰り返す。
一方、信号処理部１０４ｂは、フォーカスレンズ１０１ａの移動後の高周波成分の強度が、フォーカスレンズ１０１ａの移動前の高周波成分の強度よりも小さい場合は（Ｓ２０５でＹＥＳの判定）、合焦制御部１０４ｄにレンズ移動命令を出力する。合焦制御部１０４ｄは、信号処理部１０４ｂからの命令に基づき、モータ駆動ＩＣ１１１を制御して、フォーカスレンズ１０１ａを広角側に微小距離移動させる（Ｓ２０６）。
次に、信号処理部１０４ｂは、再度、ＡＦＥ１０３から出力される画像データの高周波成分の強度を求める（Ｓ２０７）。
次に、信号処理部１０４ｂは、フォーカスレンズ１０１ａの移動後の高周波成分の強度が移動前の強度よりも大きい場合は（Ｓ２０８でＮＯの判定）、Ｓ２０６、Ｓ２０７の処理を繰り返す。
信号処理部１０４ｂは、フォーカスレンズ１０１ａの移動後の高周波成分の強度が、フォーカスレンズ１０１ａの移動前の高周波成分の強度よりも小さくなると（Ｓ２０８でＹＥＳの判定）、一度、フォーカスレンズ１０１ａを望遠側に微小距離移動させて（Ｓ２０９）、処理を終了する。
以上のように制御することで、画像データの高周波成分の強度が極大になるフォーカスレンズ１０１ａの合焦位置を求める。
〔３．撮像装置の動作の遷移〕
〔３−１．通常動作から合焦動作への遷移〕
図３は、通常動作期間から合焦動作期間への遷移を示すタイミングチャートである。図３（ａ）は垂直同期信号を示す。図３（ｂ）におけるｔ１〜ｔ７は、読出フレームレート及び間引き率設定を行う期間を示す。また、図３（ｂ）には、該当するフレームにおいて設定される読出フレームレートと間引き率とを示し、設定された読出フレームレートと間引き率は次のフレームで有効となる。図３（ｃ）は、ＣＣＤ１０２から出力され、ＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データに基づく画像を模式的に示す。なお、図３（ｃ）に示す画像は、間引きの程度をストライプの細かさで示しており、間引き率が大きいほどストライプは粗くなる。図３（ｃ）において、画像３１は１／３に間引きされた画像、画像３２は１／６に間引きされた画像、画像３３は１／９に間引きされた画像を示す。図３（ｄ）は、信号処理部１０４ｂが画像データを表示データに変換する信号処理のタイミングを示す。図３（ｅ）は、表示データに基づく画像を模式的に示す。図３（ｅ）において、画像２１は合焦していない状態の画像を示す。
図３に示す遷移は、フレーム１の途中であるタイミングＳ１で、シャッタ釦１０８が半押し操作されたものとする。フレーム１からフレーム３は通常動作期間、フレーム４からフレーム７は合焦動作期間である。通常動作期間では、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートは３０ｆｐｓ（frame per second）であるが、合焦動作期間では、合焦を高速に行うために読出フレームレートを６０ｆｐｓに上げている。フレーム７以降（図示せず）も、合焦動作が完了するまで合焦動作期間が継続する。
読出フレームレートの設定は、図３（ｂ）に示す期間ｔ１〜ｔ７（垂直同期期間）に行われ、設定内容は設定したフレームの次フレームから有効になる。フレーム１とフレーム２では、読出フレームレートを３０ｆｐｓに設定している。フレーム３では、フレーム４以降の読出フレームレートを６０ｆｐｓにするために、読出フレームレートを６０ｆｐｓに設定している。フレーム４以降の読出フレームレートは、引き続き６０ｆｐｓに設定されている。
間引き率の設定は、図３（ｂ）に示す期間ｔ１〜ｔ７（垂直同期期間）に行われ、設定内容は設定したフレームの次フレームから有効になる。フレーム１では、間引き率が１／３に設定されている。フレーム２では、間引き率が１／６に設定されている。また、フレーム３以降は、間引き率が１／９に設定されている。
フレーム１では、１つ前のフレームにおいて設定された間引き率（１／３）に基づいて、ＣＣＤ１０２から画像信号を読み出している。また、フレーム２では、フレーム１において設定された間引き率（１／３）に基づいて、ＣＣＤ１０２から画像信号を読み出している。合焦動作期間の直前のフレームであるフレーム３では、フレーム２において設定された間引き率（１／６）に基づいて、ＣＣＤ１０２から画像信号を読み出している。合焦動作期間であるフレーム４からフレーム７では、フレーム３からフレーム６において設定された間引き率（１／９）に基づいて、ＣＣＤ１０２から画像信号を読み出している。
合焦動作期間では、読出フレームレートが６０ｆｐｓになることによって、間引き率１／３で読み出した画像データを処理するために十分な時間が取れない。そこで、合焦動作期間では、通常動作期間よりも大きい間引き率で画像信号を間引いて読み出している。また、合焦動作期間の直前のフレームであるフレーム３においても、フレーム２以前よりも画像信号の間引き率を高くして（１／６）、ＣＣＤ１０２から画像信号を読み出している。
また、一般に、ＣＣＤ１０２の画素数は、数百万画素から一千万画素程度であるのに対して、ＬＣＤ１０７の画素数は、数十万画素にとどまる。そのため、被写体の画像をＬＣＤ１０７に表示する場合は、通常動作期間、合焦動作期間に係わらず、ＹＣ分離処理と縮小処理とを行って、表示データを生成する。
図３（ｅ）に示すように、表示データの生成処理は、ＳＤＲＡＭ１０５に画像データが格納された次のフレームで行われる。即ち、フレーム２では、フレーム１でＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データを、表示データに変換する。フレーム３では、フレーム２でＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データを、表示データに変換する。
フレーム４では、フレーム２において間引き率を１／６に設定し、フレーム３において読み出された画像データを、表示データに変換する。また、フレーム４は、合焦動作期間であるため、読出フレームレートが６０ｆｐｓに設定されているが、フレーム３においてＳＤＲＡＭ１０５に格納された画像データの間引き率が１／６に設定されているので、処理対象データが減っており、処理可能である。
〔３−２．合焦動作から通常動作への遷移〕
図４は、合焦動作期間から通常動作期間への遷移を示すタイミングチャートである。図４（ａ）〜（ｅ）の内容は、それぞれ図３（ａ）〜（ｅ）の内容に対応している。図４において、画像２２は合焦している状態の画像を示す。
図４において、フレーム１０におけるタイミングＳ２で合焦が確認されたものとする。画像の合焦が行われると、図４（ｅ）に示すように画像２２にマーク２３を表示させるとともに、システム音２４を出力することで、使用者に対して合焦したことを報知する。図４（ｅ）に示すマーク２３は、使用者がシャッタ釦１０８の半押し操作を解除するか、全押し操作に移行して撮影を行うまで、表示する。
フレーム８からフレーム１１は合焦動作期間、フレーム１２からフレーム１４は通常動作期間である。合焦動作期間では、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートは６０ｆｐｓに設定されているが、通常動作期間では３０ｆｐｓに下げる。
読出フレームレートの設定は、図４（ｂ）に示す期間ｔ８〜ｔ１４（垂直同期期間）に行われ、設定内容は設定したフレームの次フレームから有効になる。フレーム８からフレーム１０では、読出フレームレートを６０ｆｐｓに設定している。フレーム１１では、フレーム１０で合焦が確認できたので、フレーム１２以降の読出フレームレートを３０ｆｐｓにするために、読出フレームレートを３０ｆｐｓに設定している。フレーム１２以降の読出フレームレートは、引き続き３０ｆｐｓに設定している。
間引き率の設定は、図４（ｂ）に示す期間ｔ８〜ｔ１４（垂直同期期間）に行われ、設定内容は設定したフレームの次フレームから有効になる。フレーム８からフレーム１０では、間引き率を１／９に設定しているが、フレーム１０で合焦が確認できたので、フレーム１１では、フレーム１２以降において間引き率１／３でＣＣＤ１０２から画像信号を読み出すために、間引き率を１／３に設定する。フレーム１２以降の間引き率は、引き続き１／３に設定されている。
また、フレーム８からフレーム１１では、フレーム７からフレーム１０において設定された間引き率１／９に基づいて、ＣＣＤ１０２から画像信号を読み出している。通常動作期間であるフレーム１２からフレーム１４では、フレーム１１からフレーム１３において設定された間引き率１／３に基づいて、ＣＣＤ１０２から画像信号を読み出している。
合焦動作期間では、読出フレームレートが６０ｆｐｓになることによって、間引き率１／３で読み出した画像データを処理するために十分な時間が取れない。そこで、合焦動作期間では、通常動作期間よりも大きい間引き率で画像信号を間引いて読み出している。
図４（ｅ）に示すように、表示データの生成処理は、ＳＤＲＡＭ１０５に画像データが格納された次のフレームで行われる。フレーム１２では、フレーム１１において間引き率１／９で読み出された画像データを表示データに変換する。フレーム１２は通常動作期間のため３０ｆｐｓの読出フレームレートになっており、フレーム１１で格納された画像データが間引き率１／９で読み出されているので、処理対象データが減っており、余裕を持って処理可能である。
〔４．実施の形態の効果〕
本実施の形態によれば、合焦動作期間の直前のフレームにおいて、通常動作期間の間引き率よりも大きい間引き率でＣＣＤ１０２の画像信号を読み出すので、読出フレームレートが６０ｆｐｓに上がった合焦動作期間の最初のフレームでも、画像データの処理が可能となる。これによって、合焦動作期間の最初のフレームで全画面フリーズ表示となることがない。また、合焦動作期間も画像信号を間引いて読み出すので、画面の一部がフリーズ表示となることもない。
これによって、合焦動作期間のすべてのフレームのすべての領域においてスルー表示を行うことができ、合焦動作期間も表示部に被写体の画像を違和感なく表示できるという優れた効果を奏する。
〔５．その他の構成〕
〔５−１．間引き制御〕
本実施の形態では、間引き制御部１０４ｃがＣＣＤ駆動ＩＣ１１０に対して間引き率の変更を指示することとした。これによって、合焦動作期間と合焦動作期間の直前のフレームでは、ＣＣＤ１０２から出力される画像信号が、通常動作期間よりも大きく間引かれた状態でＳＤＲＡＭ１０５に格納されるものとしたが、これに限らない。
例えば、間引き制御部１０４ｃが信号処理部１０４ｂに対して間引き率の変更を指示することとしてもよい。ＣＣＤ１０２から出力される画像信号は、通常動作期間と同じ間引き率でＳＤＲＡＭ１０５に格納される。信号処理部１０４ｂは、表示データを生成するときに、合焦動作期間と合焦動作期間の直前のフレームでは、ＳＤＲＡＭ１０５に格納されている画像データを通常動作期間よりも大きく間引きながら読み出す。これにより、ＹＣ分離と縮小処理にかかる処理時間を短縮することもできる。
なお、本実施の形態のようにＣＣＤ１０２から出力される画像信号を間引く方法（以下、方法１と記載する）と、上記のように信号処理部１０４ｂが表示データを生成するときに画像データを間引く方法（以下、方法２と記載する）と、を組み合わせてもよい。なお、この構成の詳細については、実施の形態２の欄で説明する。例えば、合焦動作期間の直前のフレームにおいては本発明の第２の間引き制御部が方法２によって間引きを行い、合焦動作期間においては本発明の第１の間引き制御部が方法１によって間引きを行う。また、その逆も可能である。これによって、最適な間引きの方法を選択することができる。また、シャッタ釦１０８が半押し操作されてから早いタイミングで合焦動作に移行させることができる。
本実施の形態では、間引き制御部１０４ｃが本発明の読出フレームレート制御部と間引き制御部の機能を包含したのと同様に、方法１と方法２を組み合わせる場合においても、本発明の読出フレームレート制御部と第１の間引き制御部と第２の間引き制御部は一体であってもよいし分離されていてもよい。
本実施の形態では、合焦動作期間の直前のフレームの間引き率は、通常動作期間の間引き率と合焦動作期間の間引き率の中間値とした。これによって、通常動作期間から合焦動作期間に遷移する場合に、間引き率が極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
本実施の形態では、合焦動作期間から通常動作期間への遷移において、間引き率１／９から間引き率１／３に直接遷移するものとしたが、これに限らない。例えば、合焦動作期間の直後のフレームは、間引き率１／６となるように制御してもよい。また、合焦動作期間の後の所定数のフレームは、間引き率１／９から１／３へ段階的に間引き率を変更するように制御してもよい。これによって、合焦動作期間から通常動作期間に遷移する場合に、間引き率が極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
〔５−２．読出フレームレート〕
本実施の形態では、合焦動作期間の直前のフレームの読出フレームレートは通常動作期間の読出フレームレートと同じとしたが、合焦動作期間の直前のフレームの読出フレームレートを通常動作期間の読出フレームレートよりも高く、合焦動作期間の読出フレームレートよりも低くしてもよい。これによって、通常動作期間から合焦動作期間に遷移する場合に、読出フレームレートが極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
〔５−３．輝度検出〕
合焦動作では、画像データのコントラストが極大になるフォーカスレンズ１０１ａの位置を合焦位置とする。そのため、被写体が明るい方が、合焦動作に有利である。そこで、露出計１１２で検出された被写体の明るさを利用して、被写体が暗い場合は読出フレームレートを下げて露光時間を長く取り、被写体が明るい場合は読出フレームレートを上げて、より合焦動作期間を短縮してもよい。
被写体が暗い場合は、合焦動作期間の直前のフレームの読出フレームレートを下げる。これによって、露光時間を長く取ることができる。一方、被写体が明るい場合は、露光時間が短くてもよいので、合焦動作期間の直前のフレームの読出フレームレートを上げる。これによって、より合焦動作期間を短縮することができる。
被写体が暗い場合は、合焦動作期間の読出フレームレートを下げる。これによって、露光時間を長く取ることができる。一方、被写体が明るい場合は、露光時間が短くてもよいので、合焦動作期間の読出フレームレートを上げる。これによって、より合焦動作期間を短縮することができる。
被写体の明るさが所定の明るさより暗い場合は、合焦動作期間の複数フレーム期間経過後にＣＣＤ１０２の画像信号を読み出すようにしてもよい。これによって、読出フレームレートを下げたのと同じ効果が得られる。
〔５−４．表示フレームレート〕
ＬＣＤ１０７の表示フレームレートは、本実施の形態のようにＣＣＤ１０２の読出フレームレートと同じフレームレートに設定する構成でもよいが、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートが変わっても、通常動作期間と合焦動作期間を通して同じ表示フレームレートに設定する構成でもよい。前者の場合は、合焦動作期間において、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。また、後者の場合は、合焦動作期間でも表示フレームレートが変化せず、表示フレームレートが変わることによる違和感の発生を回避することができる。
（実施の形態２）
図５は、実施の形態２における撮像装置の構成を示す。図５において、図１に示す構成と異なるのは、間引き制御部１０４ｃに代えて、信号処理部１０４ｂに対して間引き指令を出力可能な間引き制御部１０４ｅを備えた点である。
図６は、実施の形態２における撮像装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図６（ａ）は、ＣＣＤ１０２の垂直同期信号である。図６（ｂ）は、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０によって駆動されたＣＣＤ１０２から読み出された画像信号を示し、Ａ１，Ｂ１，…は１フレーム分の画像信号を示す（図中のＴＧはTiming Generatorの略）。また、図６（ｂ）には、各フレームにおける読出フレームレートを記載した。図６（ｃ）は、信号処理部１０４ｂにおいてＹＣ処理される画像データを示し、Ａ２，Ｂ２，…は１フレーム分の画像データを示す。図６（ｄ）は、ＬＣＤ１０７に画像を表示している期間を示し、各画像表示期間に表記している符号Ａ３，Ｂ３，…は各画像表示期間において表示される１フレーム分の表示データを示す。また、Ｓ３は、シャッタ釦１０８を半押し操作したタイミングを示す。以下、動作について説明する。
まず、フレーム１〜３に示す通常動作期間では、ＣＣＤ１０２は、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０による駆動制御により、図６（ｂ）に示すように３０ｆｐｓの読出フレームレートに基づいて画像信号を読み出す。なお、読出フレームレートの設定は、図６（ａ）に示す垂直同期期間に行われ、設定内容は設定したフレームの次フレームから有効になる。例えば、フレーム１の垂直同期期間において設定された読出フレームレートは、フレーム２においてＣＣＤ１０２から読み出される画像信号Ｂ１に対して有効である。ＣＣＤ１０２から読み出された画像信号は、ＡＦＥ１０３で信号処理及びデジタル変換され、信号処理部１０４ｂに入力される、信号処理部１０４ｂは、ＡＦＥ１０３から出力される画像データに対してＹＣ処理を行う。
図６（ｃ）に示すように、画像データのＹＣ処理のタイミングは、図６（ｂ）のタイミングからさらに１フレーム遅れるので、例えばフレーム２においてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号Ｂ１のＹＣ処理は、画像データＢ２に示すようにフレーム３で実行される。
次に、信号処理部１０４ｂは、ＹＣ処理した画像データをＬＣＤ１０７に表示可能な表示データに変換する。画像データを表示データに変換処理するタイミングは、図６（ｃ）に示すタイミングからさらに１フレーム遅れるので、例えばフレーム３においてＹＣ処理された画像データＢ２の変換処理は、フレーム４において実行され、表示データＢ３が生成される。ＬＣＤ１０７は、図６（ｄ）に示す期間において表示データに基づく画像を表示する。
次に、タイミングＳ３（フレーム４）においてシャッタ釦１０８が半押し操作された場合、その直後のフレーム５の垂直同期期間において、間引き制御部１０４ｅはＣＣＤ駆動ＩＣ１１０に対して間引き命令を出力する。ただし、フレーム５においてＣＣＤ１０２から読み出される画像信号Ｅ１は、フレーム４の垂直同期期間において設定された駆動モード（間引き処理無し）に基づいてＣＣＤ１０２から読み出されるため、間引き処理は行われない。
ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０は、フレーム５において間引き制御部１０４ｅから送られる間引き命令に基づき、フレーム６のタイミングでＣＣＤ１０２から１／３間引き処理された画像信号を出力するよう制御する。したがって、図６（ｂ）に示すようにフレーム６のタイミングでは、１／３に間引き処理された画像信号Ｆ１が得られる。この時、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートは、６０ｆｐｓに設定されているが、ＣＣＤ１０２から画像信号を間引いて読み出すので、読み出しにかかる時間をフレーム内に収めることができる。
一方、フレーム５においてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号Ｅ１に基づく画像データは、フレーム６においてＹＣ処理される際に、信号処理部１０４ｂにおいて１／３の間引き処理が行われる。これは、フレーム６の読出フレームレートが３０ｆｐｓから６０ｆｐｓに変更になったことに対応するためである。仮に、画像データを間引き処理せずに、読出フレームレートを６０ｆｐｓに変更すると、１画面分の全ての画像データをＹＣ処理することができず、表示データＥ３が正常に作成されない。その結果、表示データＥ３に基づく画像を表示すべきタイミングで表示データＤ３に基づく画像を表示し続けるといった事が必要となり、ＬＣＤ１０７の表示は一瞬フリーズする。
次に、フレーム７では、ＣＣＤ１０２から１／３間引き処理された画像信号Ｇ１が出力される。また、フレーム６においてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号Ｆ１は、既にＣＣＤ１０２から読み出される際に１／３に間引き処理されているため、フレーム７においては信号処理部１０４ｂによる間引き処理は実行しない。
フレーム８以降、合焦動作期間が完了するまで、間引き制御部１０４ｅは、フレーム６及び７と同様にＣＣＤ１０２から１／３間引き処理して画像信号を読み出し、信号処理部１０４ｂにおいては間引き処理は実行しない。したがって、フレーム１〜５（通常動作期間）において信号処理部１０４ｂから出力される表示データは、間引き処理されていない表示データであり、フレーム６以降（合焦動作期間）に信号処理部１０４ｂから出力される表示データは、１／３に間引き処理された表示データとなる。
以上のように本実施の形態によれば、合焦動作期間の直前のフレームにおいてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号を、信号処理部１０４ｂにおいて間引き処理を実行することにより、読出フレームレートが６０ｆｐｓに上がった合焦動作期間の最初のフレームにおいて、正常に画像データのＹＣ処理を実行することができる。
また、合焦動作期間は、ＣＣＤ１０２から画像信号を間引いて読み出すので、画面の一部がフリーズ表示となることがない。これによって、合焦動作期間のすべてのフレームのすべての領域においてスルー表示を行うことができ、合焦動作期間もＬＣＤ１０７に被写体の画像を違和感なく表示できるという優れた効果を奏する。
なお、本実施の形態において、信号処理部１０４ｂにおける間引き率は一例であり、ＣＣＤ１０２における画像信号の間引き率に合わせてあることが望ましい。
また、信号処理部１０４ｂにおける間引き処理は、合焦動作期間の直前のフレームにおいてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号（図６の例では画像信号Ｅ１）をＹＣ処理する際に行う構成としたが、合焦動作期間に入ってからも信号処理部１０４ｂにおいて間引き処理を行う構成としてもよい。
また、実施の形態１及び２において、シャッタ釦１０８が半押し操作されると、ＣＣＤ１０２から画像信号を間引いて出力する、いわゆる高速合焦モードに移行し、その後はシャッタ釦１０８の半押し操作が解除されるか、シャッタ釦１０８が全押し操作されるまで、継続して高速合焦モードで動作する構成としたが、高速合焦モード中に通常合焦モード（画像信号の間引き処理を行わずに合焦するモード）に移行させる構成とすることができる。高速合焦モードから通常合焦モードへの移行は、例えば高速合焦モード中にＣＣＤ１０２の露光時間を監視し、被写体が暗くなり露光時間が長くなれば、通常合焦モードへ移行させるようにしてもよい。
また、実施の形態１及び２に示すように、間引き制御部１０４ｃ、１０４ｅで設定される間引き率は複数であってもよいが、１つであってもよい。間引き率が１つの場合は、例えば、合焦動作期間では設定された間引き率で間引き処理を行い、通常動作期間では間引き処理を行わない動作とすることができる。
（実施の形態３）
図７は、実施の形態３における撮像装置の構成を示す。図７において、図５に示す構成と異なるのは、画素混合制御部１０４ｆを追加した点である。
画素混合制御部１０４ｆは、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０に駆動信号を送って、ＣＣＤ１０２の画素混合数を変更するよう制御することができる。画素混合の方法としては、本実施の形態では、ＣＣＤ１０２における所定の画素（中心画素）の上下左右及び斜め方向に、２画素離れた周辺画素の画像信号を混合している。また、本実施の形態では、画素混合制御部１０４ｆにおいて設定される混合画素数は、図６における通常動作期間においては３画素で、合焦動作期間においては９画素である、合焦動作期間において混合画素数を多くする（例えば９画素）することにより、被写体が暗い場合に露光時間を長くしたのと同じ効果を得ることができる。
図８は、実施の形態３における撮像装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図８において、図６に示すタイミングチャートと異なるのは、図８（ｂ）に混合画素数の情報を追加した点である。以下、動作について説明する。
まず、フレーム１〜３に示す通常動作期間では、ＣＣＤ１０２は、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０による駆動制御により、図８（ｂ）に示すように３画素混合処理が行われた後、３０ｆｐｓの読出フレームレートに基づいて画像信号を読み出す。なお、この時点では、間引き制御部１０４ｅによる間引き制御は実行されていない。ＣＣＤ１０２から読み出された画像信号は、ＡＦＥ１０３で信号処理及びデジタル変換され、信号処理部１０４ｂに入力される。信号処理部１０４ｂは、ＡＦＥ１０３から出力される画像データに対してＹＣ処理を行う。
次に、信号処理部１０４ｂは、ＹＣ処理した画像データをＬＣＤ１０７に表示可能な表示データに変換する。ＬＣＤ１０７は、図８（ｄ）に示す期間において表示データに基づく画像を表示する。
次に、タイミングＳ３（フレーム４）においてシャッタ釦１０８が半押し操作された場合、その直後のフレーム５の垂直同期期間において、画素混合制御部１０４ｆはＣＣＤ駆動ＩＣ１１０に対して９画素混合の命令を出力するとともに、間引き制御部１０４ｅはＣＣＤ駆動ＩＣ１１０に対して、間引き率１／３の間引き命令を出力する。
フレーム５において、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０は、ＣＣＤ１０２から３画素混合処理された画像信号Ｅ１を読み出すよう制御する。また、フレーム５において、信号処理部１０４ｂは、フレーム４においてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号Ｄ１をＹＣ処理し、画像データＤ２を得る。また、フレーム５において、信号処理部１０４ｂは、フレーム４においてＹＣ処理された画像データＣ２に基づき、表示データＣ３を生成する。
次に、フレーム６において、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０は、フレーム５において画素混合制御部１０４ｆから送られる画素混合命令と間引き制御部１０４ｅから送られる間引き命令とに基づき、ＣＣＤ１０２から９画素混合処理および１／３間引き処理された画像信号Ｆ１を読み出すよう制御する。なお、フレーム６では、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートは、６０ｆｐｓに設定されているが、ＣＣＤ１０２において９画素混合処理および１／３間引き処理を行ってから画像信号を読み出すので、読み出しにかかる時間をフレーム内に収めることができる。また、フレーム６において、信号処理部１０４ｂは、フレーム５においてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号Ｅ１をＹＣ処理し、画像データＥ２を得る。この時、信号処理部１０４ｂは、間引き制御部１０４ｅから送られる間引き命令に基づき、画像信号Ｅ１に対して間引き率１／３の間引き処理を行う。これは、フレーム６の読出フレームレートが３０ｆｐｓから６０ｆｐｓに変更になったことに対応するためである。仮に、画像データを間引き処理せずに、読出フレームレートを６０ｆｐｓに変更すると、１画面分の全ての画像データをＹＣ処理することができず、表示データＥ３が正常に作成されない。その結果、表示データＥ３に基づく画像を表示すべきタイミングで表示データＤ３に基づく画像を表示し続けるといった事が必要となり、ＬＣＤ１０７の表示は一瞬フリーズする。また、フレーム６において、信号処理部１０４ｂは、フレーム５においてＹＣ処理された画像データＤ２に基づき、表示データＤ３を生成する。
次に、フレーム７において、ＣＣＤ駆動ＩＣ１１０は、ＣＣＤ１０２から９画素混合処理および１／３間引き処理された画像信号Ｇ１を読み出すよう制御する。また、フレーム７において、信号処理部１０４ｂは、フレーム６においてＣＣＤ１０２から読み出された画像信号Ｆ１をＹＣ処理し、画像データＦ２を得る。また、フレーム７において、信号処理部１０４ｂは、フレーム６においてＹＣ処理された画像データＥ２に基づき、表示データＥ３を生成する。
フレーム８以降、合焦動作期間が完了するまで、画素混合制御部１０４ｆは、フレーム６及び７と同様にＣＣＤ１０２において９画素混合処理を行うよう制御する。また、間引き制御部１０４ｅは、フレーム７と同様にＣＣＤ１０２から１／３間引き処理して画像信号を読み出し、信号処理部１０４ｂにおいては間引き処理は実行しないよう制御する。
また、上記構成では、通常動作期間は、ＣＣＤ１０２において３画素混合処理する構成としたが、被写体の光量が不足している場合は通常動作期間において９画素混合処理する場合がある。このような場合、合焦動作期間に入った時にＣＣＤ１０２の読出フレームレートを３０ｆｐｓから６０ｆｐｓに変更すると露光時間が少なくなるため、さらに被写体の光量が少なくなってしまい、正常に合焦動作を行えなくなることがある。
そのような場合は、通常動作期間においてＣＣＤ１０２が９画素混合動作を行っているとともに、ＣＣＤ１０２における露光時間が所定時間よりも長い場合（つまり被写体が暗い場合）は、シャッタ釦１０８が半押し操作されて合焦動作期間に入ったとしても、ＣＣＤ１０２の読出フレームレートを６０ｆｐｓに変更せず、３０ｆｐｓで動作させるようにしてもよい。
このように動作させることで、通常動作期間において既に被写体の光量が少ない場合は、合焦動作期間において高速合焦動作（６０ｆｐｓ）を行わず、通常動作期間における読出フレームレートと同じ読出フレームレートに基づいてＣＣＤ１０２から画像信号を読み出すため、被写体の光量が大幅に少なくなることを防止し、合焦動作を正常に行うことができる。
なお、本実施の形態では、画素混合制御部１０４ｆによって設定される画素混合数は、通常動作期間では３画素とし、合焦動作期間では９画素としたが、合焦動作期間に入る直前のフレームにおける画素混合数を３画素と９画素との中間値（例えば６画素）としてもよい。このように構成することで、画素混合数が極端に変化せず、被写体の画像をより滑らかに連続表示することができる。
また、図１において、露出計１１２は輝度検出部の一例であるが、露出計１１２は必ずしも設ける必要はなく、例えばＣＣＤ１０２から出力される画像信号に基づく画像の輝度に基づき、被写体の明るさを計測することもできる。
本発明によれば、合焦動作期間のすべてのフレームのすべての領域においてスルー表示を行うことができるので、表示手段を視認しながら合焦動作を行うデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話端末などの撮像機器に適用して有用である。
図１は、実施の形態１におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 図２は、合焦動作の処理の一例を示すフローチャートである。 図３は、実施の形態１における通常動作期間から合焦動作期間への遷移を示すタイミングチャートである。 図４は、合焦動作期間から通常動作期間への遷移を示すタイミングチャートである。 図５は、実施の形態２におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 図６は、実施の形態２における通常動作期間から合焦動作期間への遷移を示すタイミングチャートである。 図７は、実施の形態３におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 図８は、実施の形態３における通常動作期間から合焦動作期間への遷移を示すタイミングチャートである。 図９は、特許文献１に係るデジタルカメラの合焦動作期間における表示部の概念図である。
１０１ 光学系
１０１ａ フォーカスレンズ
１０１ｂ 光軸
１０２ ＣＣＤ
１０３ ＡＦＥ
１０４ 信号処理ＬＳＩ
１０４ａ ＣＰＵ
１０４ｂ 信号処理部
１０４ｃ 間引き制御部
１０４ｄ 合焦制御部
１０４ｅ 間引き制御部
１０４ｆ 画素混合制御部
１０５ ＳＤＲＡＭ
１０６ メモリカード
１０７ ＬＣＤ
１０８ シャッタ釦
１０９ バス
１１０ ＣＣＤ駆動ＩＣ
１１１ モータ駆動ＩＣ
１１２ 露出計

Claims (14)

  1. 通常動作期間と合焦動作期間とを有した撮像装置であって、
    被写体の画像信号を間引き処理可能な撮像素子と、
    前記画像信号を画像データに変換する第１の信号処理部と、
    前記画像データを表示データに変換する第２の信号処理部と、
    前記表示データに基づく画像を表示する表示部と、
    前記撮像素子の読出フレームレートを変更する読出フレームレート制御部と、
    前記撮像素子の間引き率を変更する間引き制御部と、を備え、
    前記読出フレームレート制御部は、
    前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも高い読出フレームレートで前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御し、
    前記間引き制御部は、
    前記合焦動作期間と前記合焦動作期間の直前のフレームにおいては、前記通常動作期間よりも大きい間引き率で前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御する、撮像装置。
  2. 通常動作期間と合焦動作期間とを有した撮像装置であって、
    被写体の画像信号を生成する撮像素子と、
    前記画像信号を画像データに変換する第１の信号処理部と、
    前記画像データを間引き処理可能であるとともに、間引き処理した画像データを表示データに変換する第２の信号処理部と、
    前記表示データに基づく画像を表示する表示部と、
    前記撮像素子の読出フレームレートを変更する読出フレームレート制御部と、
    前記第２の信号処理部の間引き率を変更する間引き制御部と、を備え、
    前記読出フレームレート制御部は、
    前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも高い読出フレームレートで前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御し、
    前記間引き制御部は、
    前記合焦動作期間と前記合焦動作期間の直前のフレームにおいては、前記通常動作期間よりも大きい間引き率で前記第２の信号処理部が前記画像データを前記表示データに変換するように制御する、撮像装置。
  3. 通常動作期間と合焦動作期間とを有した撮像装置であって、
    被写体の画像信号を間引き処理可能な撮像素子と、
    前記画像信号を画像データに変換する第１の信号処理部と、
    前記画像データを間引き処理可能であるとともに、間引き処理した画像データを表示データに変換する第２の信号処理部と、
    前記表示データに基づく画像を表示する表示部と、
    前記撮像素子の読出フレームレートを変更する読出フレームレート制御部と、
    前記撮像素子の間引き率を変更する第１の間引き制御部と、
    前記第２の信号処理部の間引き率を変更する第２の間引き制御部と、を備え、
    前記読出フレームレート制御部は、
    前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも高い読出フレームレートで前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御し、
    前記第１の間引き制御部は、
    前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも大きい間引き率で前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御し、
    前記第２の間引き制御部は、
    前記合焦動作期間の直前のフレームにおいては、前記通常動作期間よりも大きい間引き率で前記第２の信号処理部が前記画像データを前記表示データに変換するように制御する、撮像装置。
  4. 通常動作期間と合焦動作期間とを有した撮像装置であって、
    被写体の画像信号を間引き処理可能な撮像素子と、
    前記画像信号を画像データに変換する第１の信号処理部と、
    前記画像データを間引き処理可能であるとともに、間引き処理した画像データを表示データに変換する第２の信号処理部と、
    前記表示データに基づく画像を表示する表示部と、
    前記撮像素子の読出フレームレートを変更する読出フレームレート制御部と、
    前記撮像素子の間引き率を変更する第１の間引き制御部と、
    前記第２の信号処理部の間引き率を変更する第２の間引き制御部と、を備え、
    前記読出フレームレート制御部は、
    前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも高い読出フレームレートで前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御し、
    前記第２の間引き制御部は、
    前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも大きい間引き率で前記第２の信号処理部が前記画像データを前記表示データに変換するように制御し、
    前記第１の間引き制御部は、
    前記合焦動作期間の直前のフレームにおいては、前記通常動作期間よりも大きい間引き率で前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御する、撮像装置。
  5. 前記合焦動作期間の直前のフレームにおける間引き率は、前記合焦動作期間の間引き率よりも小さい、請求項１から４のいずれかに記載の撮像装置。
  6. 前記間引き制御部は、
    前記合焦動作期間に続く所定数のフレームの間引き率を変更する、請求項１から５のいずれかに記載の撮像装置。
  7. 前記読出フレームレート制御部は、
    前記合焦動作期間の直前のフレームにおいては、前記通常動作期間の読出フレームレートよりも高く、前記合焦動作期間の読出フレームレートよりも低い読出フレームレートで前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御する、請求項１から６のいずれかに記載の撮像装置。
  8. 前記表示部は、
    前記撮像素子の読出フレームレートと同じ表示フレームレートで前記表示データに基づく画像を表示する、請求項１から７のいずれかに記載の撮像装置。
  9. 前記表示部は、
    前記合焦動作期間においても、前記通常動作期間の前記撮像素子の読出フレームレートと同じ表示フレームレートで前記表示データに基づく画像を表示する、請求項１から７のいずれかに記載の撮像装置。
  10. 被写体の明るさを検出する輝度検出部をさらに備え、
    前記読出フレームレート制御部は、
    前記輝度検出部で検出された被写体の明るさに応じて、前記合焦動作期間の読出フレームレートを変更する、請求項１から９のいずれかに記載の撮像装置。
  11. 前記読出フレームレート制御部は、
    前記輝度検出部で検出された被写体の明るさに応じて、前記合焦動作期間の直前のフレームの読出フレームレートを変更する、請求項１０に記載の撮像装置。
  12. 前記読出フレームレート制御部は、
    前記輝度検出部で検出された被写体の明るさが所定の明るさより暗い場合は、前記合焦動作期間の複数フレーム期間経過後に前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御する、請求項１０または１１に記載の撮像装置。
  13. 前記撮像素子の画素混合数を変更する画素混合制御部を、さらに備え、
    前記画素混合制御部は、
    前記合焦動作期間においては、前記通常動作期間よりも大きい画素混合数で前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御する、請求項１から１２のいずれかに記載の撮像装置。
  14. 前記読出フレームレート制御部は、
    前記通常動作期間における前記画素混合数が所定値以上であれば、前記合焦動作期間において、前記通常動作期間における読出フレームレートに基づいて前記撮像素子から前記画像信号を読み出すように制御する、請求項１３に記載の撮像装置。
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