(57)【要約】【課題】動画の撮像状態から静止画を撮像する際のタイムラグを小さくでき、シャッタチャンスを逃がすことなく静止画を撮像できる撮像装置を提供する。【解決手段】被写体像を結像する撮像光学系11と、撮像光学系11により結像される被写体像を撮像して画像データを出力する撮像部12と、撮像部12からの画像データに基づいて撮像光学系11の撮像部12に対する焦点位置を自動的に調整する自動合焦制御部(14,18,21,22)とを有する撮像装置において、自動合焦制御部は、合焦特性の異なる動画用合焦制御モードと静止画用合焦制御モードとを有し、動画用合焦制御モードと静止画用合焦制御モードとを時分割で切り替えながら、撮像光学系11を合焦制御するように構成する。【選択図】図１
2010217759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を結像する撮像光学系と、該撮像光学系により結像される被写体像を撮像して画像データを出力する撮像部と、該撮像部からの画像データに基づいて前記撮像光学系の前記撮像部に対する焦点位置を自動的に調整する自動合焦制御部とを有する撮像装置において、
前記自動合焦制御部は、合焦特性の異なる動画用合焦制御モードと静止画用合焦制御モードとを有し、前記動画用合焦制御モードと前記静止画用合焦制御モードとを時分割で切り替えながら、前記撮像光学系を合焦制御するように構成した、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記動画用合焦制御モードは、前記撮像部に結像される前記被写体像に対して、前記撮像光学系の焦点位置を合焦位置に滑らかに追従させる合焦特性を有し、
前記静止画用合焦制御モードは、前記撮像部に結像される前記被写体像に対して、前記撮像光学系の焦点位置を合焦位置に急峻に追従させる合焦特性を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記自動合焦制御部は、前記撮像部が撮像する前記被写体像のブランキングのタイミングにて、前記動画用合焦制御モードと前記静止画用合焦制御モードとを切り替える、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
撮像光学系により結像される被写体像を撮像部にて撮像する撮像ステップと、
前記撮像部から得られる画像データに基づいて前記撮像光学系の前記撮像部に対する焦点位置を自動的に調整する合焦制御ステップとを含み、
前記合焦制御ステップは、合焦特性の異なる動画用合焦制御モードと静止画用合焦制御モードとを時分割で切り替えながら、前記撮像光学系を合焦制御する、
ことを特徴とする撮像装置の合焦制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および撮像装置の合焦制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、オートフォーカス（ＡＦ）で静止画と動画とを撮像できるビデオカメラ、デジタルカメラ、カメラ付携帯電話等の撮像装置が普及している。このような撮像装置においては、一般に、動画の撮像時と静止画の撮像時とで、撮像光学系の合焦調整（フォーカシング）の仕様が異なっている。
【０００３】
すなわち、動画撮像時は、映像の連続性が重視されるため、ぼけ量が許容内となるようにフォーカシングを行い、ぼけ量が許容内であればフォーカス動作を停止している。したがって、動画撮像時は、フォーカス状態を表すＡＦ評価値が、必ずしもピークにあるとは限らない。これに対し、静止画撮像時は、一瞬の画質が重視されるため、ＡＦ評価値がピークになるようにフォーカシングが行われる。
【０００４】
このような従来の撮像装置として、動画の撮像から静止画の撮像に移行する際は、再度、ＡＦ処理を実行して、静止画の撮像を行うようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。図８は、かかる従来の撮像装置によるフォーカス動作を説明するための図で、横軸は時間を示し、縦軸は被写体像の変化を示す。また、実線は、被写体像に対する撮像光学系の合焦位置を示す。
【０００５】
図８に示すように、静止画撮像スイッチ（Still RECスイッチ）が押下（ＯＮ）されるまでは、被写体像が急激に変化したとしても、動画のフォーカシングが行われるので、撮像光学系の焦点位置は、破線で示すように、合焦位置になだらかに近づくようにフォーカス制御される。
【０００６】
その後、Still RECスイッチが押下されると、静止画のフォーカシングに移行し、撮像光学系の焦点位置は、被写体像に対して急激に追従して合焦位置にフォーカス制御される。そして、Still RECスイッチの押下時からフォーカス調整時間Ｔ１を経過して合焦位置に達すると、その時点から、撮像の準備のための時間Ｔ２（撮像素子への設定など）が経過して、「静止画撮像」が行われる。
【０００７】
図８から明らかなように、従来の撮像装置においては、Still RECスイッチが押下されてから、静止画のフォーカシングに移行するため、撮像光学系が合焦位置に達するまでにフォーカス調整時間Ｔ１を要している。このため、Still RECスイッチの押下時から、実際に静止画の撮像が開始されるまでのタイムラグが大きくなる。その結果、ユーザは、動画撮像から静止画撮像に切り替えた際に、シャッタチャンスを逃がしてしまうことが懸念される。
【０００８】
一方、従来の撮像装置として、電界を印加することにより屈折率が変化する電気光学素子を、撮像光学系のフォーカス調整素子に用いたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この撮像装置によると、レンズを移動させることなくフォーカス制御を行うことができる。したがって、特許文献２に開示の電気光学素子を、上記の特許文献１に開示の撮像装置における撮像光学系のフォーカス調整素子として用いて、フォーカシングの際のレンズ移動時間を短縮することが想定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１７０４３８号公報
【特許文献２】特開２００８−９００２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献２に開示の電気光学素子を用いたとしても、動画撮像から静止画撮像への切り替え時には、やはり、被写体像を撮像して、そのＡＦ評価値を算出しなければならないため、撮像時間とＡＦ評価値算出時間とを要することになる。このため、フォーカシングにおけるレンズの移動時間は短縮できても、やはり、タイムラグが生じて、ユーザは、動画から静止画に撮像を切り替えた際に、シャッタチャンスを逃がしてしまうことが懸念される。
【００１１】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、動画の撮像状態から静止画を撮像する際のタイムラグを小さくでき、シャッタチャンスを逃がすことなく静止画を撮像できる撮像装置および撮像装置の合焦制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成する第１の観点に係る撮像装置の発明は、被写体像を結像する撮像光学系と、該撮像光学系により結像される被写体像を撮像して画像データを出力する撮像部と、該撮像部からの画像データに基づいて前記撮像光学系の前記撮像部に対する焦点位置を自動的に調整する自動合焦制御部とを有する撮像装置において、
前記自動合焦制御部は、合焦特性の異なる動画用合焦制御モードと静止画用合焦制御モードとを有し、前記動画用合焦制御モードと前記静止画用合焦制御モードとを時分割で切り替えながら、前記撮像光学系を合焦制御するように構成した、ことを特徴とするものである。
【００１３】
第２の観点に係る発明は、第１の観点に係る撮像装置において、
前記動画用合焦制御モードは、前記撮像部に結像される前記被写体像に対して、前記撮像光学系の焦点位置を合焦位置に滑らかに追従させる合焦特性を有し、
前記静止画用合焦制御モードは、前記撮像部に結像される前記被写体像に対して、前記撮像光学系の焦点位置を合焦位置に急峻に追従させる合焦特性を有する、ことを特徴とするものである。
【００１４】
第３の観点に係る発明は、第１または２の観点に係る撮像装置において、
前記自動合焦制御部は、前記撮像部が撮像する前記被写体像のブランキングのタイミングにて、前記動画用合焦制御モードと前記静止画用合焦制御モードとを切り替える、ことを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、上記目的を達成する第４の観点に係る撮像装置の合焦制御方法の発明は、
撮像光学系により結像される被写体像を撮像部にて撮像する撮像ステップと、
前記撮像部から得られる画像データに基づいて前記撮像光学系の前記撮像部に対する焦点位置を自動的に調整する合焦制御ステップとを含み、
前記合焦制御ステップは、合焦特性の異なる動画用合焦制御モードと静止画用合焦制御モードとを時分割で切り替えながら、前記撮像光学系を合焦制御する、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、合焦特性の異なる動画用合焦制御モードと静止画用合焦制御モードとを時分割で切り替えながら撮像光学系を合焦制御するので、動画の撮像状態から静止画を撮像する際に、タイムラグを小さくでき、シャッタチャンスを逃がすことなく静止画を撮像することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る撮像装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１に示した光路長変更手段を構成するＫＴＮ結晶の特性図である。
【図３】図１に示したＡＦ制御部による撮像光学系のフォーカス制御を説明するための図である。
【図４】図１に示した撮像装置の概略動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１に示した光路長変更手段における動画用合焦制御モードおよび静止画用合焦制御モードによる光路長の変化を示す図である。
【図６】図１に示した撮像装置の要部のタイミングチャートである。
【図７】図１に示した撮像装置による動画用合焦制御モードおよび静止画用合焦制御モードのフォーカス動作を説明するための図である。
【図８】従来の撮像装置によるフォーカス動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００１９】
図1は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置の概略構成を示す機能ブロック図である。この撮像装置は、フォーカス（合焦）制御される撮像光学系１１を有し、この撮像光学系１１により被写体像を撮像部１２に結像する。撮像部１２は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）センサやＸＹアドレス走査型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の光電変換素子とカラーフィルタとを有して構成され、光電変換素子を一枚用いる単板式と、複数枚（例えば、ＲＧＢ用の３枚）を用いる多板式とがある。ここでは、単板式で、ベイヤー配列のカラーフィルタを有するグローバルシャッター方式のＣＭＯＳセンサ(例えば、12Mpixel)を使用するものとする。なお、撮像光学系１１の詳細については、後述する。
【００２０】
ＣＭＯＳセンサで光電変換されたアナログ画像信号は、撮像部１２内でＣＤＳ（Correlated Double Sampling）、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）、Ａ／Ｄ（Analog to Digital converter）などのＡＦＥ（Analog Front End）処理が行われて、撮像部１２からデジタルの画像データとして、信号処理部１３に転送される。なお、撮像部１２は、システム制御部１４によって制御され、システム制御部１４からの命令に従って、光電変換素子へのクロックや撮像同期信号（垂直同期信号や水平同期信号）の生成・供給、ＡＧＣのゲイン設定、電子シャッタ値の設定等が行われる。
【００２１】
信号処理部１３は、撮像部１２からの画像データに対して種々の画像処理を行う。画像処理としては、例えば、撮像部１２からのベイヤー画像の画像データをＲＧＢの画像データにカラー化するデモザイキング処理（カラー化処理、現像化処理）、ＷＢ(white balance)処理、撮像光学系１１の歪みを補正する歪み補正、階調補正、表示部１５に合わせたガマットマッピング等の色補正やスケーリング（リサイズ）（スケーリングの方法としては、線形補間、バイキュービック、ＮＥＤＩ（New Edge-Directed Interpolation）、最近傍法がある）、エッジの強調、折返し歪み（aliasing）を補正するローパスフィルタ処理等がある。
【００２２】
これらの画像処理は、システム制御部１４からの命令に従って、適便、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＤＲＡＭ（Synchronous DRAM）、ＤＤＲ ＳＤＲＡＭ（Double Data Rate SDRAM）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等からなるメモリ１６を用いて実行され、これにより表示用の画像データが生成される。
【００２３】
また、信号処理部１３は、特に図示していないが、ＪＰＥＧ／ＭＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group／Moving Picture Experts Group）圧縮・伸長処理部も備えており、本露光した静止画画像／動画像の画像データをＪＰＥＧ／ＭＰＥＧ処理して、コンパクトフラッシュ（登録商標）、スマートメディア、ＳＤ（Secure Digital）カード、ｘＤピクチャーカード等の記録メディア１７に書き込み保存したり、記録メディア１７に保存されているＪＰＥＧ／ＭＰＥＧ画像の画像データを伸長処理して再生画像（表示画像）を生成したりする処理を行う。なお、これらの処理は、必要に応じてシステム制御部１４とメモリ１６とを使用して行われる。その他、Ｒａｗ画像データの記録についても行っている。
【００２４】
信号処理部１３は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成ができるが、ここではＡＳＩＣを使って構成する。また、システム制御部１４は、例えば、マイクロプロセッサで構成する。なお、信号処理部１３およびシステム制御部１４は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、またはこれらの組み合わせを使って構成することもできる。
【００２５】
信号処理部１３で画像処理された画像データは、表示部１５に転送される。表示部１５は、バックライトが必要な透過型ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、反射型ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）や自発光タイプのＥＬ（electro-luminescence）素子（有機ＥＬ）からなる表示素子と、該表示素子に応じたガンマ処理やＶ−Ｔ補正等を行う表示処理部と、表示用の垂直・水平同期信号、表示クロックのタイミング信号や、駆動に必要な信号を生成する表示タイミング信号生成部とを有する。
【００２６】
表示部１５は、信号処理部１３に対して、画像処理された画像データを転送するように要求する。これにより、表示部１５は、信号処理部１３からメモリ１６に保存されている画像処理された画像データを受け、その入力画像データを表示処理部で処理して表示素子に表示する。なお、ここでは、表示素子として、ＶＧＡサイズの有機ＥＬを用いるものとする。
【００２７】
また、図１に示す撮像装置は、さらに、ＡＦ制御部１８および操作部１９を有する。ＡＦ制御部１８は、システム制御部１４の制御のもとに、撮像部１２の撮像素子に対する撮像光学系１１の焦点位置を制御する。このＡＦ制御部１８の詳細な構成および動作については、後述する。また、操作部１９は、電源スイッチ、動作モードスイッチ、Video REC（動画記録）スイッチ、Still REC（静止画記録）スイッチ等を有するとともに、例えば、ＧＵＩ（Graphical User Interface）で構成される各種の設定ボタン等を有する。
【００２８】
システム制御部１４は、操作部１９からの入力情報に基づいて、撮像光学系１１のフォーカス制御を含む撮像装置の全体の動作を制御する。例えば、信号処理部１３への演算指令、撮像部１２への命令（例えば、撮像素子の初期化、撮像フレームレート切り替え、ＡＧＣの設定、電子シャッタの制御等）、表示部１５への命令（表示素子の初期化、表示処理部への命令、Ｖ−Ｔの調整等、表示タイミング信号生成部への命令、フレームレートの切り替え等）を与える。また、操作部１９のＧＵＩによる設定情報（例えば、記録する画質モード（ＳＨＱ、ＨＱ、ＳＱ）やＩＳＯ、ＷＢ、露出（絞りとシャッタ速度の設定）、ズーム、ストロボの充電や発光等の設定情報）等を、関連するブロックへ転送する。さらに、バッテリ残量の検出や、記録メディアの検出およびその記録可能枚数等の算出、各ブロックへの電源起動の制御、撮像素子近傍に配置される温度センサ（例えばサーミスタ）からの温度の検出、操作部１９のＧＵＩ画像の生成およびその画像の信号処理部１３への転送、等を実行する。なお、ＧＵＩ画像は、メモリ１６に予め格納していてもよいし、図示しないがシステム制御部１４に接続されたメモリ上に格納してもよい。このシステム制御部１４が実行する制御プログラムは、図示しないメモリ（例えば、フラッシュメモリ）に内蔵している。
【００２９】
本実施の形態に係る撮像装置においては、撮像光学系１１に光路長変更手段２１を設け、この光路長変更手段２１を駆動して撮像光学系１１の焦点位置を制御する。光路長変更手段２１は、電界を印加することにより屈折率が変化する電気光学効果を有する材料、例えば、ニオブ酸リチウム（LiNbO3：LN）やタンタル酸ニオブ酸カリウム（KTa1-xNbxO3: KTN）を用いて構成する。ここで、ＬＮ結晶は、電界の大きさに比例して屈折率が変化するポッケルス効果を持つものであり、ＫＴＮ結晶は、電界の２乗に比例して屈折率が変化するカー効果をもつものである。本実施の形態では、ＫＴＮ結晶を用いて光路長変更手段２１を構成する。
【００３０】
図２は、ＫＴＮ結晶の特性図で、横軸は電界を示し、縦軸は屈折率を示す。図２から明らかなように、ＫＴＮ結晶の場合、電界がＥ０すなわち電界が印加されていない状態では、屈折率はｎ０であり、電界が印加されると、電界の２乗に比例して屈折率が変化して、例えば電界Ｅ１では、屈折率がｎ１となる。
【００３１】
ここで、レンズの結像公式は、下記の（１）式で与えられる。
［数１］
１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ  ・・・（１）
ａ：被写体とレンズとの距離
ｂ：結像位置とレンズとの距離
ｆ：レンズの焦点距離
【００３２】
上記（１）式によれば、ｆが一定の場合、被写体までの距離ａが短くなると、結像位置とレンズとの距離ｂを長くする必要がある。
【００３３】
一方、ＫＴＮ結晶からなる光路長変更手段２１における光路長Ｌと屈折率ｎとの関係は、ＫＴＮ結晶の厚みをｄとすると、下記（２）式で表される。
［数２］
Ｌ＝ｎ×ｄ  ・・・（２）
【００３４】
したがって、光路長変更手段２１に電圧を印加して電界を発生させ、その印加電圧を制御して電界の大きさを変えて屈折率を変化させれば、光路長が変わるので、これによりレンズを移動することなく、フォーカス調整を行うことが可能となる。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、図１に示すように、システム制御部１４からのフォーカス調整の指示に応じて、屈折率制御部２２から光路長変更手段２１に電圧を印加することにより、光路長変更手段２１の屈折率を制御して、撮像光学系１１の焦点位置を調整する。なお、光路長変更手段２１に印加する最大電界Ｅｍａｘは、例えば、印加電圧４０Ｖとし、初期値は０Ｖまたは適宜の値に設定する。また、好ましくは、光路長変更手段２１の近傍に温度調整部（図示せず）を配置して、撮像部１２の近傍に配置される温度センサ（図示せず）を用いて、光路長変更手段２１の近傍の温度が、例えば４０℃付近になるように制御する。これにより、屈折率と電界との関係を示す温度テーブルを少なくできる。勿論、温度調整部を設けることなく、複数の温度テーブルを用意して制御することもできる。
【００３６】
次に、ＡＦ制御部１８について説明する。本実施の形態では、コントラストＡＦ方式により撮像光学系１１をフォーカス制御する。このコントラストＡＦ方式では、撮像画像の画像データからコントラストを算出し、コントラストが高くなるように、撮像光学系１１の焦点位置を調整して合焦させる。
【００３７】
このため、ＡＦ制御部１８では、先ず、あるタイミングで撮像されて転送される撮像画像の画像データに対して、高周波成分抽出部１８ａで高周波成分を抽出する、つまりフィルタリングを行う。次に、フィルタリングを行った画像データからなる画像に対して、領域設定部１８ｂにより、ある領域（例えば画面の中心部）を設定し、その領域の画像データを抽出して、ＡＦ評価値算出部１８ｃでＡＦ評価値を求める。そして、算出したＡＦ評価値を、動画であれば動画ＡＦ評価値保存部２３へ、静止画であれば静止画ＡＦ評価値保存部２４へ保存する。なお、動画ＡＦ評価値保存部２３および静止画ＡＦ評価値保存部２４は、メモリ１６に設けてもよい。
【００３８】
ここで、算出された評価値が、例えば、図３のｂ点であったとする。なお、図３の横軸は、撮像光学系１１の撮像素子に対する合焦位置からのずれの方向を示し、縦軸はＡＦ評価値を示す。最初に算出したＡＦ評価値ｂは、合焦位置であるかどうかは未知なので、ＡＦ制御部１８は、次に、撮像光学系１１の光路長を例えば短くするように、システム制御部１４を経て屈折率制御部２２を制御する。これにより、屈折率制御部２２は、ＡＦ評価値ｂに対応する電圧よりも低い電圧を光路長変更手段２１に印加して与える電界を小さくする。
【００３９】
次に、ＡＦ制御部１８は、光路長変更手段２１への印加電圧の低下後に撮像された画像の画像データに対して、同様にしてＡＦ評価値ａを算出して、前回算出したＡＦ評価値ｂと比較する。その結果、例えば、ＡＦ評価値ａが前回算出したＡＦ評価値ｂよりも小さい場合は、ＡＦ制御部１８は、次に、撮像光学系１１の光路長を、ＡＦ評価値ｂに対応する光路長よりも長くするように、システム制御部１４を経て屈折率制御部２２を制御する。これにより、屈折率制御部２２は、ＡＦ評価値ｂに対応する電圧よりも高い電圧を光路長変更手段２１に印加して与える電界を高くする。
【００４０】
その後、ＡＦ制御部１８は、光路長変更手段２１への印加電圧の上昇後に撮像された画像の画像データに対して、同様にしてＡＦ評価値ｃを算出して、前回算出したＡＦ評価値ｂと比較する。その結果、例えば、ＡＦ評価値ｃがＡＦ評価値ｂよりも大きい場合は、このＡＦ評価値ｃがピークか否かは依然として未知であるので、ＡＦ制御部１８は、さらに、光路長を長くするように、屈折率制御部２２を制御する。そして、同様に、ＡＦ評価値ｄを算出して、前回算出したＡＦ評価値ｃと比較する。
【００４１】
その結果、例えば、ＡＦ評価値ｄがＡＦ評価値ｃよりも小さい場合、ＡＦ制御部１８は、ＡＦ評価値ｃに近づくように、上記の制御を繰り返して、ＡＦ評価値のピークを算出するように、撮像光学系１１をフォーカス制御する。
【００４２】
したがって、本実施の形態においては、システム制御部１４、ＡＦ制御部１８、光路長変更手段２１および屈折率制御部２２を含んで、自動合焦制御部を構成している。
【００４３】
以下、本実施の形態に係る撮像装置の概略動作の一例について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４４】
システム制御部１４は、操作部１９の電源スイッチの押下を検出すると（ステップＳ４１）、各ブロックに対して順次電源を投入して、初期化設定する（ステップＳ４２）。これにより、例えば、撮像部１２および表示部１５に対して、クロックや同期信号等が設定される。その後、システム制御部１４は、操作部１９における動作モードスイッチが、Video（動画）モードか、Still（静止画）モードかを検出して（ステップＳ４３）、その結果を各ブロックに通知する。
【００４５】
ここで、Stillモードが選択されている場合、システム制御部１４は、撮像部１２を静止画用に設定して、ＡＦ制御部１８を待機状態として（ステップＳ４４）、Still RECスイッチの押下を待つ（ステップＳ４５）。そして、Still RECスイッチの押下を検出すると、システム制御部１４は、ＡＦ制御部１８をアクティブとして、静止画用合焦制御モードとする（ステップＳ４６）。これにより、システム制御部１４は、ＡＦ制御部１８によるＡＦ評価値の算出結果に応じて、屈折率制御部２２を介して光路長変更手段２１の屈折率を制御して、撮像光学系１１をダイナミックにフォーカス制御する。なお、この静止画用合焦制御モードについては、さらに後述する。
【００４６】
その後、システム制御部１４は、ＡＦ制御部１８において合焦が検出されると、静止画像を撮像素子で取り込み、その画像データを信号処理部１３で画像処理してＪＰＥＧファイルとして、あるいはＲａｗ画像として記録メディア１７に保存し（ステップＳ４７）、ステップＳ４３に移行する。
【００４７】
一方、ステップＳ４３において、Videoモードが選択されている場合、システム制御部１４は、撮像部１２を動画用に設定して、Video RECスイッチの押下を待つ（ステップＳ４８）。ここで、Video RECスイッチは、押下する毎に、REC（録画）とSTOP（停止）とを交互に繰り返すトグルスイッチで構成されているものとする。このVideo RECスイッチが押下されるまでは、システム制御部１４は、ＡＦ制御部１８を動画用合焦制御モードとする（ステップＳ４９）。これにより、システム制御部１４は、ＡＦ制御部１８によるＡＦ評価値の算出結果に基づいて、屈折率制御部２２を介して光路長変更手段２１の屈折率を制御して、撮像光学系１１を滑らかにフォーカス制御する。なお、この動画用合焦制御モードについては、さらに後述する。
【００４８】
ステップＳ４８において、システム制御部１４がVideo RECスイッチの押下（録画）を検出すると、システム制御部１４は、ＡＦ制御部１８を、動画用合焦制御モード（ステップＳ５０）と静止画用制御モード（ステップＳ５１）とに時分割で切り替えて、動画用合焦制御モードによる撮像画像の画像データを取り込んで、画像処理された画像データ（MPEG）を記録メディア１７に記録する（ステップＳ５２）。
【００４９】
その後、システム制御部１４は、Video RECスイッチが押下（停止）されたか否かを検出し（ステップＳ５３）、押下されていなければ、さらに、Still RECスイッチが押下されたか否かを検出する（ステップＳ５４）。その結果、Still RECスイッチが押下されていなければ、ステップＳ５０に移行して、ＡＦ制御部１８を、動画用合焦制御モードと静止画用制御モードとに時分割で切り替えながら、動画用合焦制御モードによる画像データ（MPEG）を記録メディア１７に記録する。
【００５０】
これに対し、ステップＳ５３において、システム制御部１４がVideo RECスイッチの押下（停止）を検出すると、動画録画を中止し、記録メディア１７に記録した動画の画像データを保存して（ステップＳ５５）、ステップＳ４９へ移行する。
【００５１】
また、ステップＳ５４において、システム制御部１４がStill RECスイッチの押下を検出した場合は、動画録画を一時的に中止し（ステップＳ５６）、新たに静止画用合焦制御モードによるフォーカス制御を行うことなく、撮像部１２を静止画用に設定して、静止画像を撮像し、その画像データを取り込んで、画像処理された画像データ（JPEG）を記録メディア１７に保存する（ステップＳ５７）。その後、システム制御部１４は、撮像部１２を再び動画用に設定して、動画記録をリスタートし（ステップＳ５８）、ステップＳ５０に移行する。
【００５２】
なお、図示しないが、システム制御部１４は、どのステップにおいても、動作モードの変更を検出すると、ステップＳ４３から再スタートする。また、電源スイッチは、例えば、押下する毎に、オンとオフとを繰り返すトグルスイッチからなる。そして、システム制御部１４は、任意のステップにおいて、電源スイッチのオフを検知すると、シャットダウンシーケンスに入り、録画中であれば、ファイルのクローズ、保存等の処理を実行してから、電源をオフとする。
【００５３】
また、図４に示したフローチャートでは、ステップＳ５０の後に、ステップＳ５１を行ってからステップＳ５２へ移行しているが、ステップＳ５１を２回行った後に、ステップＳ５２に移行してもよい。あるいは、ステップＳ５１とステップＳ５２とを平行して行ってもよい。つまり、動画用合焦制御モードで撮像している画像の画像データを順次、記録してもよい。また、ステップＳ４４におけるStillモードの選択下での待機状態では、ステップＳ４９と同様に、動画用合焦制御モードでフォーカス制御を行ってもよいし、あるいは、ステップＳ５０およびＳ５１のように、動画用合焦制御モードと静止画用合焦制御モードとの時分割によるフォーカス制御を行ってもよい。
【００５４】
次に、図５および図６を参照して、本実施の形態に係る撮像装置による動画用合焦制御モードおよび静止画用合焦制御モードについて、さらに詳細に説明する。
【００５５】
図５は、電源オン時のVideoモードでの光路長変更手段２１における光路長の変化を示す図である。図５において、○印は、静止画用合焦制御モードによるＡＦ評価値（ＡＦstill）での光路長を示し、×印は、動画用合焦制御モードによるＡＦ評価値（ＡＦvideo）での光路長を示す。
【００５６】
先ず、動画用合焦制御モードについて説明する。動画用合焦制御モードでは、ＡＦ制御部１８で順次算出される最新の動画用および静止画用のＡＦ評価値に基づいて光路長変更手段２１に印加する電界の変化量ΔＥを算出し、その変化量ΔＥに基づいて、所定の上限値内でフォーカス制御する。また、動画用のＡＦ評価値が、予め設定された閾値Vth_videoを超えると、フォーカス制御を停止する（後述する図５の区間Ｄに相当）。この閾値Vth_videoは、動画撮像中に、必要以上に合焦動作の再起動が行われないようにして、画像の連続性を保つために設定するもので、撮像部１２を構成する撮像素子の対角線の長さと、撮像光学系１１における許容錯乱円径定数（1300〜1500）との関係によって決定する。
【００５７】
これにより、動画用合焦制御モードでは、光路長変更手段２１の光路長を、×印で示すように急峻に変化させずに、滑らかに変化させて合焦位置に追従させる合焦特性でフォーカス制御する。
【００５８】
一方、静止画用合焦制御モードでは、静止画は一瞬の画質が重視され、ＡＦ評価値は常にピークとなるように、被写体像に追従することが望まれる。このため、静止画用合焦制御モードでは、ＡＦ制御部１８で順次算出される最新の静止画用および動画用のＡＦ評価値に基づいて光路長変更手段２１に印加する電界の変化量ΔＥを算出し、その変化量ΔＥに基づいて、上限を設定することなくダイナミックにフォーカス制御する。
【００５９】
これにより、静止画用合焦制御モードでは、光路長変更手段２１の光路長を、○印で示すように急峻に変化させて合焦位置に追従させる合焦特性でフォーカス制御する。また、後述する区間Ｄにおいて、動画用合焦制御モードによるフォーカス制御が休止しても、静止画用合焦制御モードによるフォーカス制御は絶えず実行する。なお、区間Ｄにおける動画用合焦制御モードによるフォーカス制御の停止は、光路長変更手段２１の光路長を変えないことを意味するものである（動画用のＡＦ評価値は算出している）。したがって、この区間Ｄでは、動画用のＡＦ評価値を算出して、これを静止画用のＡＦ評価値の算出時に利用してもよい。
【００６０】
次に、図５に示した区間Ａ〜Ｄについて説明する。区間Ａは、電源投入時に、光路長変更手段２１に初期値近傍の電界を印加して、動画用および静止画用のＡＦ評価値を各々算出し、これにより電界を大きくする方向にて合焦するのか、小さくすれば合焦するかを判断する区間である。なお、静止画用のＡＦ評価値は、動画用のＡＦ評価値を使って演算してもよいし、個別に演算してもよい。また、静止画用と動画用とで同じＡＦ評価関数を用いてＡＦ評価値を算出することも可能である。
【００６１】
区間Ｂは、撮像光学系１１を合焦位置に近づけている区間である。すなわち、図５の場合は、区間Ａで光路長変更手段２１の光路長を長くすると、ＡＦ評価値が高くなるのが検知できるので、動画用合焦制御モードでは、光路長を徐々に伸ばし、静止画用合焦制御モードでは、光路長をダイナミックに伸ばす。つまり、光路長変更手段２１への電界ΔEの印加の仕方が、動画の場合は、ある上限をもって印加し、静止画の場合は、上限を設けないで印加する。
【００６２】
区間Ｃは、コントラストがある程度高くなって合焦位置に近づいている区間である。つまり、ＡＦ評価値がピークとなる合焦位置を探している区間である。ここでは、動画用のＡＦ評価値は、閾値Vth_videoより高いことを確認している。その後、区間Ｄに移る。ただし、静止画用合焦制御モードによるフォーカス制御は、常に動作している。
【００６３】
区間Ｄは、動画用のＡＦ評価値が、閾値Vth_videoを超えている。このため、この期間では、動画用合焦制御モードによるフォーカス制御は行われず、動画撮像における光路長変更手段２１の光路長は変化しない。ただし、静止画用合焦制御モードによるフォーカス制御は、常に動作している。なお、動画用のＡＦ評価値が、閾値Vth_video以下になると、動画用合焦制御モードによるフォーカス制御がアクティブとなり、これにより動画用のＡＦ評価値に基づいて、光路長変更手段２１の光路長が制御されて撮像光学系１１がフォーカス制御される。
【００６４】
図６は、図１に示した撮像装置の要部のタイミングチャートである。図６に示すように、本実施の形態では、撮像部１２を構成する撮像素子の垂直同期信号（撮像ＶＤ）を１２０Ｈｚとし、表示部１５の垂直同期信号（表示ＶＤ）は６０Ｈｚとして、それぞれ駆動する。すなわち、撮像部１２は、１２０ｆｐｓで被写体像を撮像し、表示部１５は、６０ｆｐｓで撮像した画像を表示するものとする。
【００６５】
また、ＡＦ制御部１８は、動画用合焦制御モードでは、撮像部１２による奇数フレームの撮像画像を用いて動画用のＡＦ評価値を算出し、静止画用合焦制御モードでは、偶数フレームの撮像画像を用いて静止画用のＡＦ評価値を算出する。これにより、動画用および静止画用のＡＦ評価値を、それぞれリアルタイムで算出して、奇数フレームの撮像画像の画像データを、画像処理して表示画像として表示部１５に表示する。なお、図６は、図５の区間Ｂの動作に相当するタイミングチャートを示している。
【００６６】
先ず、例えば、撮像部１２において、奇数フレームの撮像画像１が撮像されると、その画像データに対して、ＡＦ制御部１８により動画用のＡＦ評価値が算出されて保存される。そして、撮像画像１の画像データは、信号処理部１３で画像処理されて、表示画像ｉとして、表示部１５に表示される。
【００６７】
次に、ＡＦ制御部１８は、撮像画像１と次の撮像画像２とのブランキング期間において、撮像画像１のＡＦ評価値と、その前のフレームのＡＦ評価値とを比較して、光路長変更手段２１の光路長の変更量ΔＥを算出し、この変更量ΔＥをシステム制御部１４に供給して、システム制御部１４から屈折率制御部２２に転送する。これにより、光路長変更手段２１に対して、Estill_0の電界を発生させる。
【００６８】
したがって、次の撮像フレームの撮像画像２は、光路長変更手段２１にEstill_0の電界が印加された状態で撮像され、その撮像画像２に基づいてＡＦ制御部１８により静止画用のＡＦ評価値が算出されて保存される。
【００６９】
次に、ＡＦ制御部１８は、撮像画像２と次の撮像画像３とのブランキング期間において、撮像画像２のＡＦ評価値と撮像画像１のＡＦ評価値とを比較して、光路長変更手段２１の光路長の変更量ΔＥを算出し、その変更量ΔＥが予め設定されている上限値を超えている場合はその上限値を、上限値を超えていない場合は算出された変更量ΔＥをシステム制御部１４に供給して、システム制御部１４から屈折率制御部２２に転送する。これにより、光路長変更手段２１に対して、Evideo_1の上限値内の電界を発生させる。以後、上記の動作を繰り返す。
【００７０】
ここで、表示部１５に表示される表示画像は、撮像部１２による奇数フレームの撮像画像である。そして、このタイミングで撮像される画像は、動画用で、光路長変更手段２１には、電界が徐々に印加されて、滑らかにフォーカスが調整される。これに対し、静止画用のＡＦ評価値を算出するタイミングでは、光路長変更手段２１にダイナミックに電界が印加される。しかし、この状態で撮像される画像は、偶数フレームの画像で、表示画像とならない。しかも、電界を変更するタイミングを、撮像のブランキング期間で行っているので、ユーザは、静止画のフォーカス制御が行われていることに気づくことはない。
【００７１】
以上のように、本実施の形態では、被写体像に対して撮像光学系１１の焦点位置を合焦位置に滑らかに追従させる合焦特性を有する動画用合焦制御モードと、被写体像に対して撮像光学系１１の焦点位置を合焦位置に急峻（ダイナミック）に追従させる合焦特性を有する静止画用合焦制御モードとを時分割で行って、動画用合焦制御モードによる撮像画像を表示部１５に表示している。
【００７２】
したがって、Videoモードにおいて、例えば、図７に示すように、時刻ｔ０で被写体像が急激に変化すると、破線で示す動画用合焦制御モードのＡＦ評価値（ＡＦvido）によるフォーカシングと、一点鎖線で示す静止画用合焦制御モードのＡＦ評価値（ＡＦstill）によるフォーカシングとが行われる。なお、図７は、図８と同様に、横軸は時間を示し、縦軸は被写体像の変化を示す。また、実線は、被写体像に対する撮像光学系の合焦位置を示している。
【００７３】
しかし、表示部１５には、動画用合焦制御モードによる撮像画像が表示され、静止画用合焦制御モードによる撮像画像は表示されないので、ユーザは、画像の連続性を持っている画像を見ることができる。さらに、ユーザがStill RECスイッチを押下（ＯＮ）すると、システム制御部１４は、静止画用合焦制御モードにおいて既に取得されている最新の静止画用のピークのＡＦ評価値を読み出して、そのＡＦ評価値が得られた光路長となるように光路長変更手段２１が制御される。
【００７４】
したがって、静止画撮像において、再度ＡＦ処理を実行する必要がないので、図８に示したフォーカス調整時間Ｔ１が省略され、Still RECスイッチを押下時から、撮像素子への設定などの準備時間Ｔ２だけ経過した時点で静止画撮像が行うことができる。これにより、ユーザは、タイムラグを生じることなく静止画を撮影することができるので、瞬間の画像を重視する静止画像を楽しむことができる。
【００７５】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、コントラストＡＦ方式により動画用および静止画用のフォーカス制御を行うようにしたが、位相差ＡＦ方式により動画用および静止画用のフォーカス制御を行なってもよい。また、撮像部１２および表示部１５のフレームレートは、１２０ｆｐｓおよび６０ｆｐｓに限らず、例えば、１８０ｆｐｓおよび６０ｆｐｓとすることも可能である。この場合は、例えば、（１＋３ｎ）の撮像フレームを動画用、それ以外を静止画用とすればよい（ただし、ｎは非負整数）。
【符号の説明】
【００７６】
１１  撮像光学系
１２  撮像部
１３  信号処理部
１４  システム制御部
１５  表示部
１６  メモリ
１７  記録メディア
１８  ＡＦ制御部
１８ａ  高周波成分抽出部
１８ｂ  領域設定部
１８ｃ  ＡＦ評価値算出部
１９  操作部
２１  光路長変更手段
２２  屈折率制御部
２３  動画ＡＦ評価値保存部
２４  静止画ＡＦ評価値保存部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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