(57)【要約】【課題】レンズ光軸方向へ移動する被写体を撮像面内位置に応じて異なる露光タイミングで撮像したときに、見た目の幾何学歪みが少ない画像を得られる撮像装置を提供する。【解決手段】露光タイミングが撮像面内の位置によって異なる露光位相差時間が発生するＸＹアドレス走査型の撮像素子１１と、撮像素子１１の撮像面に被写体像を結像するレンズ１と、レンズ１の光軸方向へ移動する被写体の像の像面位置の露光位相差時間における像面移動量を検出する像面検出部２２と、被写体の光軸方向への移動に伴う倍率変化により被写体像に発生する幾何学歪みを、像面移動量に基づいて画像処理し補正する幾何学歪補正処理部３５と、を備えた撮像装置。【選択図】図１
2010258700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を有し、露光タイミングが前記撮像素子の撮像面内の位置によって異なる露光位相差時間が発生する撮像装置であって、
前記撮像素子の撮像面に被写体像を結像するレンズと、
前記露光位相差時間に前記レンズの光軸方向への移動を含むように移動する被写体の、前記被写体像の像面位置の該露光位相差時間における像面移動量を検出する像面検出部と、
前記被写体の移動に伴う倍率変化により前記被写体像に発生する幾何学歪みを、前記像面移動量に基づいて補正する幾何学歪補正部と、
を具備したことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記幾何学歪補正部は、前記被写体像に発生した幾何学歪みを、画像処理により補正する幾何学歪補正処理部を含むものであ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】
前記レンズの光軸に対する前記撮像素子の角度を変更するための角度駆動部をさらに具備し、
前記幾何学歪補正部は、前記角度駆動部により前記撮像素子の角度を変更することにより、前記被写体像に発生した幾何学歪みを補正する角度制御部を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記レンズは、該レンズの像倍率を変更するためのズームレンズ部を有し、
前記幾何学歪補正部は、前記ズームレンズ部により像倍率を変更することにより、前記被写体像に発生した幾何学歪みを補正するズーム制御部を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
当該撮像装置は、動画記録モードを含む記録モードに設定可能であり、
前記幾何学歪補正部は、動画記録モード以外の記録モードに設定されているときには前記幾何学歪補正を行い、動画記録モードに設定されているときには該幾何学歪補正を行わないことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記幾何学歪補正部は、前記像面移動量が所定値以上であるか否かを判定して、所定値以上であると判定した場合に前記幾何学歪補正を行い、所定値未満であると判定した場合には前記幾何学歪補正を行わないことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記被写体像の合焦度合いを示す情報を取得するためのＡＦ検出部をさらに具備し、
前記像面検出部は、前記ＡＦ検出部の検出結果に基づいて、前記被写体像の像面移動量を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記レンズは、該レンズの焦点位置を変更するためのフォーカスレンズ部を有し、
前記撮像素子の撮像面内の任意の位置に関して、該位置がほぼ露光タイミングになっているときに該位置に被写体像が合焦されるように、前記像面移動量に基づいて前記フォーカスレンズ部を連続的に駆動させるように制御するレンズ制御部をさらに具備したこと特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像素子は、ＸＹアドレス走査型の撮像素子であり、
前記露光位相差時間は、前記撮像素子により電子ローリングシャッタ方式の読み出しを行うときに発生するものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記レンズと前記撮像素子との間に配設されたメカニカル機構のフォーカルプレーンシャッタをさらに具備し、
前記露光位相差時間は、前記フォーカルプレーンシャッタを用いた露光時に発生するものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光タイミングが撮像素子の撮像面内の位置によって異なる撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光タイミングが撮像素子の撮像面内の位置によって異なる撮像装置としては、フォーカルプレーンシャッタを備えた撮像装置や、ＸＹアドレス走査型の撮像素子を備え電子ローリングシャッタ方式の露光制御を行う撮像装置などが、幾つかの例として挙げられる。
【０００３】
このような撮像装置により移動する被写体（特に、一画像の露光期間における像面移動量を無視することができない程度に高速にまたは近点で移動する被写体）を一般的な撮影シーケンス（ここに、一般的な撮影シーケンスとは、レンズを停止させて像面位置を一定に固定して露光する撮影シーケンスのことである。この一般的な撮影シーケンスは、撮影された画像を、同一被写体面を同時に撮影した画像と等価であると見なしても良い場合に適用される。このように見なせる具体例としては、被写体が静止している場合や移動速度が十分に低い場合、あるいは被写体の移動速度が高速であっても距離が遠い（つまり遠点にある）ために像面移動速度が十分に低い場合などが挙げられる。）で撮像すると、撮像面内のある位置を露光しているときの被写体の位置と、撮像面内の他の位置を露光しているときの被写体の位置とが異なるために、得られる画像に被写体の幾何学的な歪みが発生してしまったり、レンズの合焦位置がずれてしまったりすることがある。そこで、こうした点に対応するための技術が、従来より提案されている。
【０００４】
まず、幾何学的な歪みが発生する点に対応する技術の一例として、特開２００４−９６４９８号公報には、移動物体を非蓄積型ＣＭＯＳカメラで撮影すると共に、移動物体の速度を速度計測機構により計測し、撮影して得られた画像を計測して得られた速度に基づき画像処理装置により歪み補正する技術が記載されている。そして、物体の移動方向として、該公報の図２、図５（ｂ）、図１１には左から右への移動方向が、図５（ｃ）には下から上への移動方向が、図５（ｄ）には上から下への移動方向が、それぞれ例示されている。
【０００５】
また、幾何学的な歪みが発生する点に対応する技術の他の例として、特開２００６−１４８４９６号公報には、補正対象フレームの画像信号を、補正対象フレームの前後の幾つかのフレームの画像信号を用いて補間することにより、フォーカルプレーン歪みを補正する技術が記載されている。そして、この技術によれば、被写体の速度を求めて歪み補正する等の複雑な処理を行うことなく、フォーカルプレーン歪みを補正することができるとされている。
【０００６】
一方、レンズの合焦位置がずれる点に対応する技術としては、特許３１３６６６１号公報、特開平０１−２８５９０７号公報、特開平０８−０６８９３４号公報、特開平０９−０６８６４４号公報などに記載されたものが挙げられる。これらの公報に記載の技術は、撮像面内の各位置が露光されるタイミングに、その位置に結像される被写体像が合焦するように、レンズを連続的に駆動する合焦制御を行う技術である。そして、これにより、移動する被写体に片ボケが発生することがないようにしている。
【０００７】
なお、被写体に正対することがでないときに発生する被写体像の幾何学歪みを、あおり撮影により補正する技術は、従来より広く知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−９６４９８号公報
【特許文献２】特開２００６−１４８４９６号公報
【特許文献３】特許３１３６６６１号公報
【特許文献４】特開平０１−２８５９０７号公報
【特許文献５】特開平０８−０６８９３４号公報
【特許文献６】特開平０９−０６８６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特開２００４−９６４９８号公報に記載された被写体の移動方向は、上述したように、撮像装置の光軸とほぼ直交する平面内の方向のみとなっている。しかしながら、被写体が撮像装置の光軸方向に移動する場合、すなわち、撮像装置に近付く方向に移動したり、遠ざかる方向に移動したりする場合であっても、被写体の画像には幾何学的な歪みが発生する。この点に関して、本発明に係る図４、図６、図８を参照して説明する。まず、図４に示すように、被写体ＯＢＪが、撮像装置の光軸に垂直な矩形平面状をなすものであるというモデル化を行う。さらに、被写体ＯＢＪの上側が時間的に先に撮像素子により露光され、被写体ＯＢＪの下側が時間的に後に撮像素子により露光されるような露光位相差時間が発生しているものとする。
【００１０】
すると、被写体ＯＢＪが撮像装置に近付いてくる場合には、図６に示すように、時間的に先に露光される被写体ＯＢＪの上側の距離が遠いために小さく撮影され、時間的に後に露光される被写体ＯＢＪの下側の距離が近いために大きく撮影されるような、略台形状の幾何学的な歪み（倍率歪み）が発生することになる。
【００１１】
逆に、被写体ＯＢＪが撮像装置から遠ざかっている場合には、図８に示すように、時間的に先に露光される被写体ＯＢＪの上側の距離が近いために大きく撮影され、時間的に後に露光される被写体ＯＢＪの下側の距離が遠いために小さく撮影されるような、図６とは上下逆の略台形状の幾何学的な歪み（倍率歪み）が発生することになる。
【００１２】
しかしながら、上記特開２００４−９６４９８号公報には、このような被写体の光軸方向への移動に起因する幾何学的な歪みに対応する技術は、記載されていなかった。
【００１３】
一方、特許３１３６６６１号公報、特開平０１−２８５９０７号公報、特開平０８−０６８９３４号公報、特開平０９−０６８６４４号公報などには、被写体の移動方向が撮像装置の光軸方向であることが記載されているが、これら各公報に記載された技術は移動被写体へのレンズの焦点調節に関する技術（被写体の片ボケに対応するための技術）であり、被写体の光軸方向への移動に起因する幾何学的な歪みに対応する技術ではない。
【００１４】
また、上記特開２００６−１４８４９６号公報に記載のものは、フォーカルプレーン歪みを簡易的に補正しようとする試みであるが、例えば被写体が存在している画素データと被写体が存在していない画素データとを補間する場合が生じるなど、必ずしも期待通りの歪み補正性能を得られるものとも思われない。しかも、該公報に記載の技術は、被写体の光軸方向への移動に起因する幾何学的な歪みを特に考慮したものでもない。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、露光タイミングが撮像素子の撮像面内の位置によって異なる撮像装置により、レンズの光軸方向への移動を含むように移動する被写体を撮像したときに、見た目に幾何学歪みが少ない画像を得ることができる撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明のある態様による撮像装置は、撮像素子を有し、露光タイミングが前記撮像素子の撮像面内の位置によって異なる露光位相差時間が発生する撮像装置であって、前記撮像素子の撮像面に被写体像を結像するレンズと、前記露光位相差時間に前記レンズの光軸方向への移動を含むように移動する被写体の、前記被写体像の像面位置の該露光位相差時間における像面移動量を検出する像面検出部と、前記被写体の移動に伴う倍率変化により前記被写体像に発生する幾何学歪みを、前記像面移動量に基づいて補正する幾何学歪補正部と、を具備したものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の撮像装置によれば、露光タイミングが撮像素子の撮像面内の位置によって異なる撮像装置により、レンズの光軸方向への移動を含むように移動する被写体を撮像したときに、見た目に幾何学歪みが少ない画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１における撮像装置の構成を示すブロック図。
【図２】上記実施形態１におけるＸＹアドレス走査型の撮像素子の構成を示す図。
【図３】上記実施形態１において、フォーカルプレーンシャッタまたは電子ローリングシャッタの露光タイミングと、被写体が光軸方向に等速度移動するときの像面位置と、の関係を示す図。
【図４】上記実施形態１において、撮像装置に対して被写体が光軸方向に移動する様子を示す図。
【図５】上記実施形態１において、撮像装置に近付く方向に移動する被写体を、焦点位置を固定した状態で撮像して得られる画像の例を示す図。
【図６】上記実施形態１において、撮像装置に近付く方向に移動する被写体を、焦点位置を被写体に連続的に合わせながら撮像して得られる画像の例を示す図。
【図７】上記実施形態１において、撮像装置から遠ざかる方向に移動する被写体を、焦点位置を固定した状態で撮像して得られる画像の例を示す図。
【図８】上記実施形態１において、撮像装置から遠ざかる方向に移動する被写体を、焦点位置を被写体に連続的に合わせながら撮像して得られる画像の例を示す図。
【図９】上記実施形態１の図５または図７に示した画像を、幾何学歪補正して得られる画像の様子を示す図。
【図１０】上記実施形態１の図６または図８に示した画像を、幾何学歪補正して得られる画像の様子を示す図。
【図１１】上記実施形態１において、動画記録モードのときには幾何学歪補正と一フレーム画像内の連続的な焦点調節を行わない様子を示す図。
【図１２】上記実施形態１において、動画記録モード以外のときには幾何学歪補正と一画像内の連続的な焦点調節を行う様子を示す図。
【図１３】上記実施形態１における撮像装置の作用を示すフローチャート。
【図１４】本発明の実施形態２における撮像装置の構成を示すブロック図。
【図１５】上記実施形態２における撮像素子の仰角制御機構の構成例を示す図。
【図１６】上記実施形態２における撮像装置の作用を示すフローチャート。
【図１７】本発明の実施形態３における撮像装置の構成を示すブロック図。
【図１８】上記実施形態３における撮像装置の作用を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
［実施形態１］
図１から図１３は本発明の実施形態１を示したものであり、図１は撮像装置の構成を示すブロック図である。
【００２１】
本実施形態の撮像装置は、例えばデジタルカメラとして構成されたものとなっていて、図１に示すように、レンズ１と、カメラ本体２とを備えている。
【００２２】
レンズ１は、ズームレンズ部３と、フォーカスレンズ部４と、絞り部５と、レンズ制御マイクロコンピュータ（以下では、「マイクロコンピュータ」を「マイコン」と省略する）６と、を備えている。
【００２３】
カメラ本体２は、分光ミラー１０と、撮像素子１１と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１２と、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）１３と、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）１４と、ＬＣＤ表示部１５と、ＲＡＭ１７と、位相差センサユニット１８と、システム制御マイコン２０と、を備えている。ここに、システム制御マイコン２０は、露出制御部２１と、像面検出部２２と、を備えている。また、ＤＳＰ１４は、画素分配部３１と、表示処理部３２と、記録処理部３３と、累積処理部３４と、幾何学歪補正処理部３５と、を備えている。なお、カメラ本体２には、外部フラッシュメモリ１６が着脱自在に装着され得るようになっている。
【００２４】
ズームレンズ部３は、レンズ１の焦点距離を変更させて撮像素子１１の撮像面に結像される被写体の光学像（被写体像であり、撮影被写体からの反射光である光学情報）の倍率（画角）調整を行うためのズームレンズと、このズームレンズを駆動するためのズームレンズ駆動部と、を備えたものである。そして、ズームレンズ駆動部は、レンズ制御マイコン６の指令により、ズームレンズを駆動するようになっている。なお、電動ズームでなく手動ズームである場合には、ズームレンズ駆動部を備えなくても構わない。
【００２５】
フォーカスレンズ部４は、レンズ１の焦点位置を変更するためのフォーカスレンズと、このフォーカスレンズを駆動するためのフォーカスレンズ駆動部と、を備えたものである。そして、フォーカスレンズ駆動部は、レンズ制御マイコン６の指令により、フォーカスレンズを駆動するようになっている。
【００２６】
絞り部５は、レンズ１を通る被写体からの反射光の通過範囲を規定することにより撮像素子１１上に結像される光学像の明るさを調節するための絞りと、この絞りを駆動するための絞り駆動部と、を備えたものである。そして、絞り駆動部は、レンズ制御マイコン６の指令により、絞りを駆動するようになっている。
【００２７】
レンズ制御マイコン６は、カメラ本体２のシステム制御マイコン２０からの指令に基づいて、ズームレンズ部３とフォーカスレンズ部４と絞り部５とを制御するレンズ制御部である。
【００２８】
分光ミラー１０は、レンズ１からの光を、一部透過し一部反射する分光デバイスである。この図１に示す構成においては、透過光路上に撮像素子１１が配設され、反射光路上に位相差センサユニット１８が配設されている。
【００２９】
撮像素子１１は、例えばＣＭＯＳ撮像素子などのＸＹアドレス走査型の撮像素子として構成されたものであり、後述するように、電子ローリングシャッタによる読み出しを行うことができるようになっている。この撮像素子１１は、レンズ１により導かれた光学情報を光電変換して、アナログの画像データとして出力するものである。
【００３０】
ＴＧ１２は、システム制御マイコン２０から指示された撮像素子１１の動作モードに応じて、撮像素子１１の駆動タイミングを制御するためのタイミング信号を発生するものである。
【００３１】
ＡＦＥ１３は、撮像素子１１から出力されたアナログの画像データをゲイン調整した後に、アナログ／デジタル変換処理を行ってデジタルの画像データとして出力するものである。
【００３２】
ＤＳＰ１４は、ＡＦＥ１３からのデジタルの画像データに、種々のデジタル信号処理を施すものである。
【００３３】
このＤＳＰ１４が備える画素分配部３１は、ＡＦＥ１３からの画像データを、表示処理部３２と、記録処理部３３と、累積処理部３４とへそれぞれ分配して出力する。そして、表示処理部３２と記録処理部３３と累積処理部３４とは、以下のような処理を並列的に実行するようになっている。
【００３４】
表示処理部３２は、ＬＣＤ表示部１５の表示画素構成に合致するように、画素分配部３１からの画像データにリサイズ処理とフレームレートの整合処理を行って表示用画像データを生成する。
【００３５】
記録処理部３３は、画素分配部３１からの画像データをＲＡＭ１７に一旦記憶させ、さらにその後の処理途中の画像データや処理後の画像データ、あるいは処理に関連する各種のパラメータなどをＲＡＭ１７に記憶させながら、記録用の画像データ処理や、画像データの圧縮処理などを行う。
【００３６】
累積処理部３４は、画素分配部３１からの画像データに基づき、ＡＥ検出用のＡＥ評価値およびＡＷＢ検出用のＡＷＢ評価値を算出し、算出結果をシステム制御マイコン２０の露出制御部２１等へ出力する処理を行うものである。
【００３７】
幾何学歪補正処理部３５は、画素分配部３１から記録処理部３３を介してＲＡＭ１７に記憶された画像データに、画像処理としての幾何学歪補正処理を必要に応じて行う幾何学歪補正部である。ここに、幾何学歪補正処理部３５が幾何学歪補正処理を行うのは、例えば、処理対象の画像が静止画像であって、かつ、所定値以上の像面移動速度をもって被写体が光軸方向に移動しているときなどである。そして、この幾何学歪補正処理部３５には、像面検出部２２により算出された像倍率変化比率が、システム制御マイコン２０から入力されるようになっている。幾何学歪補正処理部３５は、この像倍率変化比率に基づいて、ＲＡＭに一時的に記憶されている画像データを読み出しながら、例えば線形補間による図形形状変換処理などの幾何学歪補正処理を行う。
【００３８】
ＬＣＤ表示部１５は、ＤＳＰ１４の表示処理部３２から出力される表示用画像データに基づき、画像を表示するものである。
【００３９】
外部フラッシュメモリ１６は、ＤＳＰ１４の記録処理部３３により記録用に処理された画像データを不揮発に記録する記録媒体である。従って、幾何学歪補正処理が行われた場合には、外部フラッシュメモリ１６に記録されるのはこの幾何学歪補正処理が行われた画像データとなる。
【００４０】
ＲＡＭ１７は、ＤＳＰ１４が処理する画像データや処理に用いられるパラメータを一時的に記憶すると共に、システム制御マイコン２０の作業領域としても用いられるものである。
【００４１】
位相差センサユニット１８は、分光ミラー１０からの光学情報を複数の光路に分割してラインセンサにより光電変換し、光電変換により得られた１次元の映像信号の相関演算を行って、演算結果として得られる像の離間情報としての相関値（この相関値は、被写体像の合焦度合いを示す情報である）をシステム制御マイコン２０の像面検出部２２へ出力するＡＦ検出部である。
【００４２】
システム制御マイコン２０は、図示しないユーザインタフェースからの入力に応じて、カメラ本体２内の各部を統括的に制御しあるいは設定すると共に、レンズ制御マイコン６へ指令を与えてレンズ１の制御も行うものである。
【００４３】
すなわち、システム制御マイコン２０の像面検出部２２は、位相差センサユニット１８からの相関値に基づいて、相対的な合焦状態を示すディフォーカス量（像面位置のズレ量）（なお、このディフォーカス量は、合焦している場合にはゼロとなる）をＡＦ評価値として算出し、このＡＦ評価値に基づいてオートフォーカス制御を行うようにレンズ制御マイコン６へ指令を出力する。
【００４４】
さらに、システム制御マイコン２０は、フォーカスレンズ部４の駆動位置をレンズ制御マイコン６に問い合わせて、その駆動位置から絶対的な像面の位置または合焦すべき被写体の位置を、演算によりあるいはシステム制御マイコン２０が備える特性記憶テーブルを参照することにより求める。
【００４５】
そして、システム制御マイコン２０は、記録モードが動画記録モードであるかそれ以外の記録モード（例えば静止画記録モード）であるかを確認し、動画記録モード以外である場合には、位相差センサユニット１８から時系列的に得られる相関値に基づいて、像面検出部２２により像面位置を時系列的に算出する。さらに、像面検出部２２は、撮像素子１１の上端ラインの露光タイミングから下端ラインの露光タイミングまでの露光位相差時間に、移動方向の成分としてレンズ１の光軸方向の成分を含むように移動する被写体の、レンズ１により結像される被写体像の像面移動速度（すなわち、像面の移動方向および単位時間当たりの像面の移動量）を算出する。
【００４６】
次に、システム制御マイコン２０は、例えば、算出した像面移動速度を所定値と比較することにより、幾何学歪補正処理が必要であるか否かを判定する。そして、幾何学歪補正処理が必要であると判定した場合には、システム制御マイコン２０は、像面検出部２２により像面移動速度（あるいはさらに必要に応じて像面位置）に基づいて露光位相差時間における像面移動量を検出し、さらに像面移動量から像倍率変化比率を算出して、算出した像倍率変化比率をＤＳＰ１４へ出力して、幾何学歪補正処理部３５に幾何学歪補正処理を行わせる制御をするようになっている。ここに、像倍率変化比率は、上述したように像面移動量から算出されるために、幾何学歪補正処理部３５は、被写体の移動に伴う倍率変化により被写体像に発生する幾何学歪みを像面移動量に基づいて補正するということができる。
【００４７】
さらに、システム制御マイコン２０の露出制御部２１は、累積処理部３４からのＡＥ評価値に基づいて、レンズ制御マイコン６へ指令を与えて絞り部５を駆動し、あるいはＴＧ１２へ指令を与えて撮像素子１１の電荷蓄積時間を制御し、さらにあるいはＡＦＥ１３におけるゲインを調整するように制御する。
【００４８】
加えて、システム制御マイコン２０は、累積処理部３４からのＡＷＢ評価値に基づいて、ＡＦＥ１３における色成分毎のゲインを調整するように制御する。
【００４９】
また、システム制御マイコン２０は、撮像素子１１の動作モードを設定して、ＴＧ（タイミングジェネレータ）が発生する撮像素子１１のタイミング信号を制御する処理も行う。
【００５０】
なお、図１には、露光タイミングが撮像素子１１の撮像面内の位置によって異なる露光位相差時間が発生する撮像装置として、ＸＹアドレス走査型の撮像素子１１を備えた構成例を示しているが、これに限らず、レンズ１と適宜の型の撮像素子１１との間にメカニカル機構のフォーカルプレーンシャッタを配設した構成であっても構わない。
【００５１】
次に、図２は撮像素子１１の回路構成例を示す図である。この図２においては、撮像素子１１がＣＭＯＳ撮像素子などのＸＹアドレス走査型の撮像素子である場合を例に挙げている。より具体的には、この図２に示す画素の回路構成は、一般的なＣＭＯＳ撮像素子の画素の等価回路となっている。
【００５２】
撮像素子１１には、複数の画素ＰＩＸが行方向および列方向の２次元状に配列されている。各画素ＰＩＸ内には、入射光量に応じて電荷を蓄積するフォトダイオードＰＤと、このフォトダイオードＰＤに蓄積された電荷を電圧に変換するＰＤアンプＰＤＡＭＰと、このＰＤアンプＰＤＡＭＰからの読み出しを行う際のオン／オフスイッチとして機能する行トランジスタＴｒＲと、が配設されている。行トランジスタＴｒＲは、入力側がＰＤアンプＰＤＡＭＰに、出力側が垂直読出線ＶＬに、ゲートが水平選択線ＨＬに、それぞれ接続されている。
【００５３】
行毎に設けられた水平選択線ＨＬは行デコーダにそれぞれ接続されているとともに、各垂直読出線ＶＬはオン／オフスイッチとして機能する列トランジスタＴｒＣをそれぞれ介して出力線ＯＬに接続されている。そして、各列トランジスタＴｒＣは、ゲートが列デコーダにそれぞれ接続されている。また、出力線ＯＬ上には出力アンプＡＭＰが接続されている。
【００５４】
このような構成の撮像素子１１から、任意の位置の１画素の画素データを読み出すときには、行デコーダにより着目画素に接続されている水平選択線ＨＬのみに走査信号を印加して行トランジスタＴｒＲをオンするとともに、列デコーダにより着目画素に接続されている垂直読出線ＶＬに接続された列トランジスタＴｒＣのみに走査信号を印加してオンすれば良い。これにより、着目画素のフォトダイオードＰＤに蓄積された電荷が、ＰＤアンプＰＤＡＭＰ、行トランジスタＴｒＲ、垂直読出線ＶＬ、列トランジスタＴｒＣ、出力線ＯＬ、出力アンプＡＭＰ、を順に介して読み出される。また、着目画素以外の画素は、行トランジスタＴｒＲと列トランジスタＴｒＣとの少なくとも一方がオフであるために読み出されることはない。こうして、画素電荷の混合が発生することなく、着目画素の画素データのみを読み出すことができる。
【００５５】
次に、図２に示したような構成の撮像素子１１により、画像データの電子ローリングシャッタ読み出し、具体的にはラスタスキャンによる読み出しを行うときの作用について説明する。
【００５６】
ラスタスキャンは、撮像素子１１の第１ラインの左端から１画素単位で画素データを読み出し始め、第１ラインの右端まで画素データを読み終わったところで、第２ラインの左端に移動して画素データの読み出しを開始し、以下同様にして、ライン単位で左から右へ向けて画像データを読み出す方式となっている。
【００５７】
このようなラスタスキャンを行う場合には、行デコーダにより第１ラインの水平選択線ＨＬのみに走査信号を印加して第１ラインに配列された全画素ＰＩＸの行トランジスタＴｒＲをオンし、この状態で、列デコーダにより第１列目の垂直読出線ＶＬに接続された列トランジスタＴｒＣのみに走査信号を印加してオンし、次に第２列目の垂直読出線ＶＬに接続された列トランジスタＴｒＣのみに走査信号を印加してオンし、といった処理を最終列目の垂直読出線ＶＬに接続された列トランジスタＴｒＣのみに走査信号を印加してオンするところまで行う。これにより、第１ラインに配列された全画素ＰＩＸの画素データが、左端から右端へ向けて順に読み出される。
【００５８】
続いて、行デコーダにより第２ラインの水平選択線ＨＬのみに走査信号を印加して同様の処理を行い、さらに、第３ラインから最終ラインまでの処理を同様に行うことにより、ラスタスキャンによる全画素データの時系列の読み出しが行われる。
【００５９】
図３は、フォーカルプレーンシャッタまたは電子ローリングシャッタの露光タイミングと、被写体が光軸方向に等速度移動するときの像面位置と、の関係を示す図である。
【００６０】
グラフの上部は、メカニカル機構のフォーカルプレーンシャッタを用いて露光を行ったとき、またはＸＹアドレス走査型の撮像素子１１により電子ローリングシャッタ方式の読み出しを行ったときの露光タイミングを示している。まず、グラフの上部においては、縦軸が撮像素子上の上下位置（縦軸の上が撮像素子の上、縦軸の下が撮像素子の下）を示し、横軸が経過時間を示している。そして、平行四辺形が撮像素子の１つの画像の露光を示している。すなわち、フォトダイオードＰＤのリセットＲＳＴは、撮像素子１１における上のラインの画素列から、下のラインの画素列へ向かって、ライン単位で順次行われる。そして、リセットＲＳＴから所定の露光時間が経過したところで、フォトダイオードＰＤからの画像データ読出ＲＤが、撮像素子１１における上のラインの画素列から、下のラインの画素列へ向かって、ライン単位で順次行われる。この画像データ読出ＲＤを終了した後は、次の画像を取得するために、再びライン単位でフォトダイオードＰＤのリセットＲＳＴが行われることになる。
【００６１】
なお、フォーカルプレーンシャッタの場合には、リセットＲＳＴに示すラインが先幕の走行ライン、画像データ読出ＲＤに示すラインが後幕の走行ラインに相当することになる。
【００６２】
このように、フォーカルプレーンシャッタまたは電子ローリングシャッタにより露光を行うと、撮像素子１１の上のラインの露光は時間的に先に行われ、下のラインの露光は時間的に後に行われるといったような、露光タイミングが撮像素子１１の撮像面内の位置によって異なる露光位相差時間が発生することになる。
【００６３】
一方、グラフの下部は、被写体が撮像装置に近付く方向に光軸上を等速度で移動している場合の合焦すべき像面位置を示している（像面位置が曲線ＣＶＣにより示されている）。そして、グラフの下部においては、縦軸が像面位置を示し、横軸が経過時間を示している（なお、横軸はグラフの上部と共通である）。ここに、縦軸においては、上端が焦点距離ｆに近く、下方がバックフォーカスが延びる方向となっている。被写体距離に換算すると、縦軸の上が遠い位置を、縦軸の下が近い位置を、それぞれ示しており、グラフの縦軸には被写体距離に換算したときの遠近の目安を括弧書きで示している。
【００６４】
被写体が光軸方向に移動すると、１つのラインの露光時間内に像面の移動が発生する（像面移動量△Ｌ）。
【００６５】
さらに、あるラインの露光タイミングと別のラインの露光タイミングとの間にも像面の移動が発生する。具体的には、撮像素子１１の１ライン目の露光時間の中央における像面位置と、撮像素子１１の最終ライン目の露光時間の中央における像面位置と、には差が生じている（図３に平行四辺形で示した４つの画像の露光タイミングの内の、第１の画像の露光タイミングにおける像面移動量が△ｆ１、第３の画像の露光タイミングにおける像面移動量が△ｆ２として示されている）。
【００６６】
従って、１つの画像の露光期間中におけるある像面位置に合焦させて、そのまま焦点位置を固定して撮像したとすれば、得られる画像には片ボケ（つまり、被写体の一部は合焦しているが、他の一部はボケているまたはボケがより大きい状態）が発生することが分かる。
【００６７】
すなわち、例えば、撮像素子１１の中央のラインの露光時間の中央時刻における像面位置に合焦させて、そのまま焦点位置を固定して撮像したとすれば、該中央のラインの露光時間の開始時点および終了時点では像面の位置が異なるために、該中央のラインから得られる画像データは、合焦位置を中心としたソフトフォーカスのような画像になると考えられる。
【００６８】
さらに、中央のラインから上端側のラインへ向かうほど像面の移動量が大きくなり、また、中央のラインから下端側のラインへ向かうほど像面の移動量が大きくなるために、得られる画像は、上端側および下端側へ行くほどボケが大きくなるような片ボケが発生していることになる。
【００６９】
加えて、被写体が光軸に沿って等速度で移動するときには、曲線ＣＶＣに示すように、被写体が近付くほど単位時間当たりの像面移動量（像面移動速度の大きさ）が大きくなることから、片ボケがより目立って発生するのは被写体が至近位置に近付いたときであることが分かる。
【００７０】
また、被写体が近距離にあるほど被写体像が大きくなることから、例えば被写体が無限遠側から至近側へ向けて近付いてくるときに連写した場合には、撮影時点が後になる画像ほど、また１つの画像内においては下のラインになるほど、被写体における同一長さが撮像素子１１上においてより大きな像として結像されることになる。
【００７１】
次に、被写体が撮像装置の光軸方向に移動する場合に、被写体の画像に幾何学的な歪みや片ボケが発生することに関して、図４〜図１０を参照して説明する。
【００７２】
まず、図４は、撮像装置に対して被写体が光軸方向に移動する様子を示す図である。
【００７３】
この図４（および図５〜図１０）においては、被写体ＯＢＪが、撮像装置の光軸に垂直な矩形平面状をなすものであるというモデル化を行っている。また、被写体ＯＢＪの背景は、被写体ＯＢＪよりも充分に遠方にあってボケが大きいものとする。
【００７４】
そして、被写体ＯＢＪは、撮像装置ＣＡＭの光軸方向ＤＡＸに平行な方向ＭＯＶに、撮像装置ＣＡＭ側へ近付くように、または撮像装置ＣＡＭから遠ざかるように、移動している。
【００７５】
なお、図４〜図１０においては、被写体ＯＢＪの上側が時間的に先に撮像素子１１により露光され、被写体ＯＢＪの下側が時間的に後に撮像素子１１により露光されるような露光位相差時間が発生しているものとしている。
【００７６】
まず、図５は、撮像装置ＣＡＭに近付く方向に移動する被写体ＯＢＪを、撮像素子１１のほぼ中央のラインにおいて合焦するように焦点位置を固定した状態で撮像して得られる画像の例を示す図である。
【００７７】
このときには、時間的に先に露光される被写体ＯＢＪの上側の距離が遠いために小さく撮影され（被写体画像ＩＯＢＪの上側）、時間的に後に露光される被写体ＯＢＪの下側の距離が近いために大きく撮影される（被写体画像ＩＯＢＪの下側）ような、略台形状の幾何学的な歪み（倍率歪み）が発生する。
【００７８】
さらに、撮像素子１１のほぼ中央のラインにおいては被写体ＯＢＪに合焦しているが、撮像素子１１の上側のラインや下側のラインにおいては合焦位置からずれているために、被写体画像ＩＯＢＪには片ボケが発生している（この図５および後述する図７、図９においては、輪郭部分に発生しているボケを点線ハッチングにより示し（ただし、ボケは輪郭部分にのみ発生するものでないことはいうまでもない）、ボケが発生していないときの輪郭線を一点鎖線により示している）。しかも、このときのボケ量は、中央のラインから離れたラインほど大きくなっている。
【００７９】
次に、図６は、撮像装置ＣＡＭに近付く方向に移動する被写体ＯＢＪを、焦点位置を被写体ＯＢＪに連続的に合わせながら撮像して得られる画像の例を示す図である。
【００８０】
この図６（あるいは後述する図８）に示す例においては、レンズ制御マイコン６は、撮像素子１１の撮像面内の任意の位置に関して、該位置がほぼ露光タイミングになっているときに、該位置に被写体像が合焦されるように、フォーカスレンズ部４を連続的に駆動させるように制御している。
【００８１】
この図６を図５と比較すると、被写体画像ＩＯＢＪに略台形状の幾何学的な歪み（倍率歪み）は発生しているが、片ボケは発生していないことが分かる。
【００８２】
続いて、図７は、撮像装置ＣＡＭから遠ざかる方向に移動する被写体ＯＢＪを、撮像素子１１のほぼ中央のラインにおいて合焦するように焦点位置を固定した状態で撮像して得られる画像の例を示す図である。
【００８３】
このときには、時間的に先に露光される被写体ＯＢＪの上側の距離が近いために大きく撮影され（被写体画像ＩＯＢＪの上側）、時間的に後に露光される被写体ＯＢＪの下側の距離が遠いために小さく撮影される（被写体画像ＩＯＢＪの下側）ような、図５とは上下逆の略台形状の幾何学的な歪み（倍率歪み）が発生する。
【００８４】
さらに図５と同様に、撮像素子１１のほぼ中央のラインにおいては被写体ＯＢＪに合焦しているが、撮像素子１１の上側のラインや下側のラインにおいては合焦位置からずれているために、被写体画像ＩＯＢＪには片ボケが発生している。このときのボケ量が中央のラインから離れたラインほど大きくなっているのも、図５と同様である。
【００８５】
また、図８は、撮像装置ＣＡＭから遠ざかる方向に移動する被写体ＯＢＪを、焦点位置を被写体ＯＢＪに連続的に合わせながら撮像して得られる画像の例を示す図である。
【００８６】
この図８を図７と比較すると、被写体画像ＩＯＢＪに略台形状の幾何学的な歪み（倍率歪み）は発生しているが、片ボケは発生していないことが分かる。
【００８７】
そして、図９は、図５または図７に示した画像を、幾何学歪補正して得られる画像の様子を示す図である。
【００８８】
幾何学歪補正処理部３５による処理を行っているために、図示のように、台形状の幾何学歪は補正されているものの、片ボケは幾何学形状をやや変形させながらそのまま残存している。なお、特定の被写体画像ＩＯＢＪの幾何学的な歪みを補正するように処理を行うと、元画像の背景に歪みがなくても、処理後の背景には幾何学的な歪みが発生してしまうことになるが、上述したように背景が充分にボケているような場合には、幾何学的な歪みが発生しても目立つことはない。
【００８９】
これに対して、図１０は、図６または図８に示した画像を、幾何学歪補正して得られる画像の様子を示す図である。
【００９０】
幾何学歪補正処理部３５による処理を行っているために、図示のように、台形状の幾何学歪が補正され、しかも、処理対象の画像中の被写体画像ＩＯＢＪには元々片ボケが発生していないために、幾何学歪補正処理後の画像にも片ボケは発生していない。そして、この図１０に示す画像は、図４と比較すれば分かるように、被写体ＯＢＪが静止した状態で露光して得られる画像との視覚的な違和感が、極めて小さい画像となる。
【００９１】
なお、図４〜図１０においては、簡単のためにレンズ１の光軸方向へ移動する被写体ＯＢＪについて説明したが、光軸方向へのみ移動する被写体ＯＢＪに限るものではもちろんなく、レンズ１の光軸方向への移動を含む（つまり、移動方向の成分としてレンズ１の光軸方向の成分を含む）ように移動する被写体ＯＢＪであれば構わない。
【００９２】
次に、図１１および図１２を参照して、幾何学歪補正（あるいはさらに１画像内における連続的な焦点調節）を行うか否かの切り分けを、記録モードに応じて行うことについて説明する。
【００９３】
まず、図１１は、動画記録モードのときには幾何学歪補正と一フレーム画像内の連続的な焦点調節を行わない様子を示す図である。
【００９４】
動画像を撮影する際には、幾何学歪みや片ボケの変化が、被写体が光軸方向に移動している連続的な変化として発生し、動画像のスピード感に繋がっている。そこで、システム制御マイコン２０は、動画記録モードのときには、幾つかの時刻ｔ１〜ｔ３におけるフレーム画像を例示するように、幾何学歪補正および一フレーム画像内の連続的な焦点調節を行わないように制御している。
【００９５】
一方、図１２は、動画記録モード以外のときには幾何学歪補正と一画像内の連続的な焦点調節を行う様子を示す図である。なお、図１１との対比感をより高めるために、この図１２においては連写記録モードにより静止画像を記録しているときの様子を示している。ただし、以下の説明は、単写記録モードであっても同様である。
【００９６】
静止画像は、単写はもちろん、例え連写であっても、１枚の画像を基本単位として観察されるものである。そのために、１枚の画像の内部に幾何学歪みや片ボケがあると、観察者に違和感を与えたり、画質が良くないと感じさせたりする原因となってしまう。従って、システム制御マイコン２０は、図１２に幾つかの時刻ｔ１〜ｔ３における画像を例示するように、静止画記録モードなどのとき（動画記録モード以外のとき）には、幾何学歪補正および一画像内の連続的な焦点調節の両方を行うように制御している。
【００９７】
次に、図１３は、撮像装置の作用を示すフローチャートである。
【００９８】
この処理を開始すると、システム制御マイコン２０は、まず記録モードが動画記録モードであるかそれ以外であるかを確認する（ステップＳ１）。
【００９９】
ここで、記録モードが動画記録モード以外（例えば静止画記録モード等）である場合には、図１２を参照して説明したように、基本的に、幾何学歪補正（像倍率補正）および片ボケ補正を以下に説明するように行う。
【０１００】
すなわち、システム制御マイコン２０は、ＲＯＭ等の不揮発性記憶媒体に予め記憶しているシステム情報を参照して、シャッタの幕速度（電子ローリングシャッタの幕速度、あるいはフォーカルプレーンシャッタの幕速度）を取得する（ステップＳ２）。取得した幕速度を用いれば、システム制御マイコン２０は、撮像素子１１上の任意の位置における、該撮像素子１１上の予め定められた基準位置との露光位相差時間を知ることができる。従って、システム制御マイコン２０は、例えば、シャッタ幕の移動方向に沿った撮像素子１１の上端ラインと下端ラインとの露光位相差時間を知ることができる。
【０１０１】
次に、システム制御マイコン２０は、像面検出を行う（ステップＳ３）。ここでは、システム制御マイコン２０は、位相差センサユニット１８からの相関値に基づいてディフォーカス量を算出する。さらに、システム制御マイコン２０は、レンズ制御マイコン６に現在のフォーカスレンズ部４の位置を問い合わせる。そして、システム制御マイコン２０は、レンズ制御マイコン６から受信した現在のレンズ位置に対応する絶対的な像面位置を算出して、この像面位置にディフォーカス量を加算することにより、本来合焦すべき像面位置を求める。この像面検出処理は、適宜の時間間隔で位相差センサユニット１８から相関値を取得しながら、合焦するまで複数回に渡って行われる（なお、動体追尾ＡＦ（コンティニュアスＡＦ）の場合には、合焦した後にも継続的に行われる）。
【０１０２】
続いて、システム制御マイコン２０は、像面移動速度の計算を行う（ステップＳ４）。ここでは、システム制御マイコン２０は、今回の像面検出を行って得られた像面位置から、前回の像面検出を行って得られた像面位置を減算し、この減算値を、前回の像面検出を行ってから今回の像面検出を行ったときまでの経過時間で割ることにより、像面移動速度を求める。ただし、像面移動速度は、一定値をとるとは限らず、一般には時間的に変化する（図３等参照）。従って、ここで求めた像面移動速度は、該像面移動速度に基づいて予測しようとしている先の時点の像面移動速度とは異なる可能性がある。そこで、上述したように２つの時刻における像面検出に基づいて像面移動速度を求める代わりに、例えば、３つ以上の時刻における像面検出に基づいて２次もしくはそれ以上の高次補間を行うことにより像面移動速度をより正確に予測するようにしても良い。あるいは、２つの時刻における像面検出に基づいて求めた像面移動速度に、適宜の係数（この係数は、被写体が近付いているか遠ざかっているかと、被写体までの距離と、に応じた値になると考えられる）を乗算して補正するようにしても構わない。
【０１０３】
さらに、システム制御マイコン２０は、撮像素子１１の撮像面における上端ラインと下端ラインとの露光位相差時間に、ステップＳ４において求めた像面移動速度（例えば、撮像素子１１の中央のラインが露光される時間の中央時刻における像面移動速度）を乗算することにより、上端ライン露光時から下端ライン露光時までの像面移動量を算出する（ステップＳ５）。なお、１つの画像を露光している最中にも像面移動速度が時々刻々と取得される場合には、時間の関数としての像面移動速度を、撮像素子１１の上端ラインの露光タイミングの時刻から下端ラインの露光タイミングの時刻まで積分しても良い。
【０１０４】
そして、システム制御マイコン２０は、ステップＳ５において求めた像面移動量に基づいて、撮像面の上端と下端との像倍率変化比率を計算する（ステップＳ６）。この像倍率変化比率は、例えば、撮像面の中央ラインを基準として（つまり、中央ラインの倍率を１倍として）求められる。なお、システム制御マイコン２０は、このステップＳ６の処理と平行して、ステップＳ４において求めた像面移動速度またはステップＳ５において求めた像面移動量に基づいてレンズ制御マイコン６へ指令を行い、片ボケ補正を行うように制御している。すなわち、レンズ制御マイコン６は、被写体の移動により被写体像に発生する片ボケを、像面移動速度または像面移動量に基づいてフォーカスレンズ部４を駆動させることにより補正する。
【０１０５】
その後、システム制御マイコン２０は、ステップＳ６において求めた像倍率変化比率をＤＰＳ１４へ出力して、この像倍率変化比率に基づく対象画像への幾何学歪補正処理を幾何学歪補正処理部３５に行わせるように制御する（ステップＳ７）。
【０１０６】
一方、ステップＳ１において、記録モードが動画記録モードである場合には、図１１を参照して説明したように、幾何学歪補正（像倍率補正）も片ボケ補正も行わない。そこで、システム制御マイコン２０は、片ボケ補正のためのフォーカス制御を中止させ、幾何学歪補正処理部３５による処理を中止させるように制御する（ステップＳ８）。
【０１０７】
ステップＳ７またはステップＳ８の何れかの処理を行ったら、システム制御マイコン２０は、さらにＤＳＰ１４にデータ圧縮処理やその他の記録用の画像処理を行わせ、その後に外部フラッシュメモリ１６へ記録させるように制御する（ステップＳ９）。
【０１０８】
こうして画像が記録されたら、この処理を終了する。
【０１０９】
なお、図１３に示した処理においては、記録モードが動画記録モード以外のときには、幾何学歪補正および片ボケ補正を基本的に行うようにしているが、動画記録モード以外のときに幾何学歪補正および片ボケ補正を必ず行わなければならないものではない。すなわち、露光期間における像面移動量が無視し得る場合（つまり、被写体が静止しているかまたは移動速度が充分に遅い場合、あるいは、被写体が充分に遠方にある場合など）には、幾何学歪補正や片ボケ補正を行う必要はない。そこで、ステップＳ５において求めた像面移動量を所定値と比較して、所定値以上である場合にはステップＳ６およびステップＳ７の処理へ進み、所定値未満である場合にはステップＳ６およびステップＳ７の処理を行うことなくステップＳ８の処理へ進むようにしても良い。
【０１１０】
また、絞り部５の絞りが絞り込まれている、レンズ１が広角である、被写体が至近位置よりもある程度以上遠い位置に存在する、などの条件が適宜組み合わされて被写界深度が充分に深い状態となっている場合には、幾何学歪補正を行う一方で被写体の移動に伴う焦点調節の処理を省略する、といったような処理を行っても構わない。
【０１１１】
さらに、上述においては、ＡＦ検出部として、位相差ＡＦ方式を採用する位相差センサユニット１８を例に挙げている。しかしながら、ＡＦ検出部が採用するＡＦ方式は、これに限定されるものではなく、撮像素子ＡＦ方式（山登りＡＦ方式あるいはコントラストＡＦ方式とも呼ばれる）であっても構わない。
【０１１２】
このような実施形態１によれば、撮像素子上の各ラインに露光位相差時間が生じていることに起因する、移動する被写体の像倍率変動を、画像処理によって幾何学歪補正するようにしたために、見た目に幾何学歪みの少ない、つまり違和感の小さい画像とすることができる。
【０１１３】
そして、露光期間中も連続的に合焦制御を行うようにしたために、被写体に片ボケが発生するのを防止することができ、鮮鋭度の高い見た目により高画質な画像となる。
【０１１４】
また、動画記録モードのときには、幾何学歪補正（像倍率補正）および片ボケ補正を中止するようにしたために、動画の躍動感を維持し消費電力の低減を図ることができるとともに、幾何学歪補正による微細な量子化歪みが発生することもない。また、像面移動量が充分に小さい場合に幾何学歪補正（像倍率補正）および片ボケ補正を中止するようにした場合にも、同様の効果を奏することができる。
【０１１５】
さらに、被写界深度が充分に深い状態となっている場合に片ボケ補正を中止するようにすれば、消費電力の低減を図ることができる。
【０１１６】
［実施形態２］
図１４から図１６は本発明の実施形態２を示したものであり、図１４は撮像装置の構成を示すブロック図である。この実施形態２において、上述の実施形態１と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【０１１７】
上述した実施形態１は、幾何学歪補正を画像処理により行っていたが、本実施形態は、幾何学歪補正を撮像素子の仰角制御により行うものとなっている。
【０１１８】
図１４に示すように、本実施形態の撮像装置も、例えばデジタルカメラとして構成されたものとなっていて、レンズ１と、カメラ本体２とを備えているのは図１に示した実施形態１と同様である。そして、レンズ１の構成も、図１に示したものと同様である。
【０１１９】
一方、カメラ本体２には、仰角駆動部１９が新たに追加されている。また、システム制御マイコン２０は、露出制御部２１および像面検出部２２に加えて、さらに幾何学歪補正部としての仰角制御部２３を備えている。そして、ＤＳＰ１４からは、幾何学歪補正処理部３５が省略されている。
【０１２０】
このような構成において、仰角制御部２３は、取得される像面位置および像面移動速度に基づいて、露光位相差時間に起因して発生する幾何学歪を補正するための仰角制御量を算出する。そして、仰角制御部２３は、算出した仰角制御量に基づいて仰角駆動部１９を駆動制御し、被写体像に発生した幾何学歪みを補正するように撮像素子１１の角度を変更させるようになっている。
【０１２１】
次に、図１５は、撮像素子の仰角制御機構の構成例を示す図である。
【０１２２】
被写体ＯＢＪの光学情報は、フォーカスレンズ４ａを含むレンズ１により、撮像素子１１上に上下左右を反転させて結像される。そして、レンズ１から撮像素子１１への光路上には、ハーフミラー面を備える分光ミラー１０が例えば傾けて配設されている。そして、この分光ミラー１０の反射光路上には、位相差センサユニット１８が配設されている。
【０１２３】
撮像素子１１は、副走査方向に平行な回転軸（ピッチ軸）１９ａ周りに回動可能となるように構成されている。ここに、副走査方向は撮像素子１１上の画素配列におけるライン方向であり、この図１５に示す例においては、中央のラインと回転軸１９ａとが略一致するように構成されている。
【０１２４】
また、撮像素子１１の例えば下端側には、ジョイント１９ｂが配設されている。このジョイント１９ｂの先端部は、周面にねじ溝が刻設された円筒形状のリードスクリュー１９ｃのねじ溝に係合している。ここに、リードスクリュー１９ｃは、円筒形状の中心軸がレンズ１の光軸と平行となるように、かつ中心軸に沿った方向には移動することのないように、配設されている。さらに、リードスクリュー１９ｃは、モータ１９ｄにより円筒形状の中心軸周りに回動されるようになっている。
【０１２５】
そして、仰角制御機構は、リードスクリュー１９ｃおよびモータ１９ｄを含む仰角駆動部１９と、回転軸１９ａおよびジョイント１９ｂと、を有して構成されている。
【０１２６】
このような構成において、モータ１９ｄを駆動すると、リードスクリュー１９ｃが回転し、リードスクリュー１９ｃのねじ溝に係合しているジョイント１９ｂが光軸方向に移動する。これにより、撮像素子１１が回転軸１９ａ周りに回転し、いわゆるチルトの動作を行う。撮像素子１１がこのようなピッチ回転を行うと、撮像素子１１上の各ラインの像面位置を異ならせることが可能となる。
【０１２７】
続いて、図１６は、撮像装置の作用を示すフローチャートである。
【０１２８】
この処理を開始すると、上述したようなステップＳ１〜Ｓ５の処理を行う。
【０１２９】
次に、システム制御マイコン２０の仰角制御部２３は、ステップＳ５において求めた像面移動量ｘと、システム情報として予め記憶している撮像素子１１の撮像面の主走査方向長さｙと、に基づいて、撮像素子の仰角制御量θを逆正弦関数ｓｉｎ-1により、
θ＝ｓｉｎ-1（ｘ／ｙ）
のように算出する（ステップＳ１６）。この仰角制御量θは、上述した露光位相差時間に起因して上端のラインと下端のラインとの間で発生する像面移動量の分だけ、撮像素子１１の撮像面を傾ける制御を行うための量である。なお、システム制御マイコン２０は、このステップＳ１６の処理と平行して、ステップＳ４において求めた像面移動速度またはステップＳ５において求めた像面移動量に基づいてレンズ制御マイコン６へ指令を行い、片ボケ補正を行うように制御している。すなわち、レンズ制御マイコン６は、被写体の移動により被写体像に発生する片ボケを、像面移動速度または像面移動量に基づいてフォーカスレンズ部４を駆動させることにより補正する。
【０１３０】
その後、システム制御マイコン２０は、ステップＳ１６において求めた仰角制御量θに基づいて、幾何学歪補正を行うことができるような撮像素子１１の仰角制御を、仰角駆動部１９に行わせるように制御する（ステップＳ１７）。
【０１３１】
一方、ステップＳ１において、記録モードが動画記録モードである場合には、幾何学歪補正（像倍率補正）も片ボケ補正も行わない。そこで、システム制御マイコン２０は、片ボケ補正のためのフォーカス制御を中止させ、仰角制御部２３による仰角制御量θの算出を中止するとともに、仰角駆動部１９による仰角制御を中止させて撮像素子１１の仰角を光軸方向と直交するθ＝０度になるように制御する（ステップＳ１８）。
【０１３２】
ステップＳ１７またはステップＳ１８の何れかの処理を行ったら、上述したステップＳ９の処理を行った後に、この処理を終了する。
【０１３３】
なお、上述においては、撮像素子１１の仰角を像面移動量の差を吸収する分だけチルト方向に傾けて、露光位相差時間に起因して上端のラインと下端のラインとの間で発生する幾何学歪を補正している。しかし、ラスタスキャンを（ライン単位でなく）画素単位で行うときなどには、１つのライン内においても最初に読み出す画素と最後に読み出す画素とで露光位相差時間が生じる考えられる。従って、このような場合に対応するために、撮像素子１１をさらにパン方向へも傾けることができるように構成しても構わない。従って、上述では、角度駆動部として仰角駆動部１９を例に挙げ、角度制御部として仰角制御部２３を例に挙げているが、これらに限るものではない。
【０１３４】
また、上述におけるパン方向やチルト方向、あるいは仰角などの記述は、撮像装置が標準の撮影姿勢（いわゆる横位置）である場合に基づいている。従って、撮像装置がいわゆる縦位置である場合には、上述したパン方向やチルト方向は、地面に対してはそれぞれチルト方向、パン方向などとなる。
【０１３５】
このような実施形態２によれば、像面移動量の分だけ撮像素子１１の撮像面を傾けることにより、上述した実施形態１とほぼ同様の効果を奏することができる。
【０１３６】
［実施形態３］
図１７および図１８は本発明の実施形態３を示したものであり、図１７は撮像装置の構成を示すブロック図である。この実施形態３において、上述の実施形態１，２と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【０１３７】
上述した実施形態１は幾何学歪補正を画像処理により行い、実施形態２は幾何学歪補正を撮像素子の仰角制御により行っていたが、本実施形態は、幾何学歪補正をズーム制御により行うものとなっている。
【０１３８】
図１７に示すように、本実施形態の撮像装置も、例えばデジタルカメラとして構成されたものとなっていて、レンズ１と、カメラ本体２とを備えているのは図１に示した実施形態１と同様である。そして、レンズ１の構成も、図１に示したものとほぼ同様である。ただし、実施形態１においては、ズームレンズ部３は電動ズームであっても手動ズームであっても構わなかったが、本実施形態においては電動ズームを採用している。
【０１３９】
一方、カメラ本体２のシステム制御マイコン２０は、露出制御部２１および像面検出部２２に加えて、さらに幾何学歪補正部としてのズーム制御部２４を備えている。そして、ＤＳＰ１４からは、幾何学歪補正処理部３５が省略されている。
【０１４０】
このような構成において、ズーム制御部２４は、取得される像面位置および像面移動速度に基づいて、露光位相差時間に起因して発生する幾何学歪を補正するためのズーム制御量を算出する。そして、ズーム制御部２４は、算出したズーム制御量に基づいて、レンズ制御マイコン６を介してズームレンズ部３を駆動制御し、被写体像に発生した幾何学歪みを補正するようにレンズ１の像倍率（画角）を変更させるようになっている。
【０１４１】
続いて、図１８は、撮像装置の作用を示すフローチャートである。
【０１４２】
この処理を開始すると、上述したようなステップＳ１〜Ｓ５の処理を行う。
【０１４３】
次に、システム制御マイコン２０の仰角制御部２３は、ステップＳ５において求めた像面移動量に基づいて、撮像素子１１の撮像面の各ラインの走査時刻における像倍率変化比率を計算し、計算した像倍率変化比率に基づき、移動被写体の像倍率変動を吸収するために必要なズーム制御量を算出する（ステップＳ２６）。なお、システム制御マイコン２０は、このステップＳ２６の処理と平行して、ステップＳ４において求めた像面移動速度またはステップＳ５において求めた像面移動量に基づいてレンズ制御マイコン６へ指令を行い、片ボケ補正を行うように制御している。
【０１４４】
そして、システム制御マイコン２０は、ステップＳ２６において求めたズーム制御量に基づいて、レンズ制御マイコン６へ指令を行い、ズームレンズ部３を駆動させてレンズ１の像倍率（画角）を変更させるように制御する（ステップＳ２７）。
【０１４５】
一方、ステップＳ１において、記録モードが動画記録モードである場合には、幾何学歪補正（像倍率補正）も片ボケ補正も行わない。そこで、システム制御マイコン２０は、幾何学歪補正（像倍率補正）のためのズーム制御と、片ボケ補正のためのフォーカス制御と、を中止させるように制御する（ステップＳ２８）。
【０１４６】
ステップＳ２７またはステップＳ２８の何れかの処理を行ったら、上述したステップＳ９の処理を行った後に、この処理を終了する。
【０１４７】
このような実施形態３によれば、像面移動量に応じたズーム制御を行うことにより、上述した実施形態１，２とほぼ同様の効果を奏することができる。
【０１４８】
なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【０１４９】
１…レンズ
２…カメラ本体
３…ズームレンズ部
４…フォーカスレンズ部
４ａ…フォーカスレンズ
５…絞り部
６…レンズ制御マイコン（レンズ制御部）
１０…分光ミラー
１１…撮像素子
１２…タイミングジェネレータ（ＴＧ）
１３…アナログフロントエンド（ＡＦＥ）
１４…デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
１５…ＬＣＤ表示部
１６…外部フラッシュメモリ
１７…ＲＡＭ
１８…位相差センサユニット（ＡＦ検出部）
１９…仰角駆動部（角度駆動部）
１９ａ…回転軸
１９ｂ…ジョイント
１９ｃ…リードスクリュー
１９ｄ…モータ
２０…システム制御マイコン
２１…露出制御部
２２…像面検出部
２３…仰角制御部（幾何学歪補正部、角度制御部）
２４…ズーム制御部（幾何学歪補正部）
３１…画素分配部
３２…表示処理部
３３…記録処理部
３４…累積処理部
３５…幾何学歪補正処理部（幾何学歪補正部）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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