(57)【要約】【課題】撮像面内の明るさを均一に補正するとともに、撮像面内で被写界深度が異ならせる。【解決手段】直線的に動作するリセット走査を、撮像面の垂直位置に対して露光時間が徐々に短くなるように制御した場合に、撮像面内の明るさが均一となるように補正するために、露光時間が長い領域では、絞りを絞り（Ｆ値を大きくする）、露光時間が短くなるに従って、絞りを徐々に開放する（Ｆ値を小さくする）ように絞りを制御する。絞りを制御することにより、撮像面内の明るさが略均一となる。また、露光時間の長い領域においてＦ値を大きくすることにより被写界深度が最も深くなり、露光時間が短くなるに従ってＦ値を徐々に小さくすることにより、被写界深度が徐々に浅くなる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素がマトリクス状に配列され、照射された光が光電変換によって変換された電荷をライン毎に順次蓄積することにより露光を開始し、撮像信号として出力する撮像素子と、
上記撮像素子を遮光するように動作するシャッタ手段と、
上記撮像素子に対する露光量を調整する絞り手段と、
上記撮像素子および上記絞り手段を制御する制御手段と
を有し、
上記制御手段は、
上記撮像素子による露光開始タイミングと上記シャッタ手段による遮光タイミングとに基づき決定される露光時間に対して、上記ライン毎に露光時間差が生じるように上記撮像素子による露光開始タイミングを制御し、
上記露光時間差に応じて上記ライン毎の露光量が略均一となるように上記絞り手段を制御する撮像装置。
【請求項２】
上記制御手段は、
上記ライン毎の露光時間が徐々に短くなるように上記撮像素子による露光開始タイミングを制御し、
上記ライン毎の露光時間が徐々に短くなるに従って上記絞り手段を徐々に開放させるように制御する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
上記撮像素子から出力された上記撮像信号に対する増幅量を調整する増幅手段をさらに有し、
上記制御手段は、
上記露光時間差に応じて上記ライン毎の露光量が略均一となるように、上記絞り手段および上記増幅手段を制御する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
上記撮像素子から出力された上記撮像信号に基づく撮像画像を表示する表示手段をさらに有し、
上記表示手段は、
上記撮像画像内で異なる被写界深度の境界を示すガイドを表示する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
上記撮像素子は、ＣＭＯＳイメージセンサである請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
複数の画素がマトリクス状に配列され、照射された光が光電変換によって変換された電荷をライン毎に順次蓄積することにより露光を開始し、撮像信号として出力する撮像素子による露光開始タイミングと、上記撮像素子を遮光するように動作するシャッタ手段による遮光タイミングとに基づき決定される露光時間に対して、上記ライン毎に露光時間差が生じるように上記撮像素子による露光開始タイミングを制御し、
上記露光時間差に応じて上記ライン毎の露光量が略均一となるように、上記撮像素子に対する露光量を調整する絞り手段を制御する撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、撮像面内で被写界深度が異なる画像を撮像する撮像装置および撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一眼レフレックスタイプのディジタルカメラ（以下、ディジタル一眼レフカメラと適宜称する）などの撮像装置においては、被写体を動画的に撮影した画像をモニタ等に表示するライブビュー機能やモニタリングモードが搭載されたものが製品化されている。
【０００３】
このような撮像装置のシャッタとしては、例えばフォーカルプレーンシャッタが用いられている。フォーカルプレーンシャッタは、先幕および後幕と呼ばれる２枚の幕体で構成されている。この先幕および後幕を開閉させることにより、撮像装置に設けられたＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子に対する露光動作を制御する。
【０００４】
具体的には、撮像装置に設けられたレリーズボタンが押される前の段階では、先幕が閉じた状態であり、後幕が開いた状態となっている。レリーズボタンが押されて撮影が開始されると、先幕が開いて撮像素子に対する露光動作が行われる。そして、予め設定されたシャッタスピードや露光時間に応じて後幕が閉じて露光動作が終了する。このとき、先幕および後幕の先端位置が通過する時間差が、撮像素子に対する露光時間となる。また、露光時間の長さは、シャッタスピードによって決定される。
【０００５】
ところで、ライブビュー機能やモニタリングモードを用いる場合には、動画的に撮影する必要があるため、通常、フォーカルプレーンシャッタの先幕が開いた状態となっている。ここで、幕体による先幕を用いたフォーカルプレーンシャッタの場合、レリーズボタンが押されて撮影が開始されると、開いている先幕を一旦閉じた後に、先幕を再度開く必要がある。そのため、レリーズボタンが押されて実際に撮影が開始されるまでのタイムラグが生じてしまう。
【０００６】
そこで、最近では、幕体による先幕の代わりに、撮像素子の露光動作を電子的に制御することにより、フォーカルプレーンシャッタの先幕の動作を行うようにしている。例えば、下記の特許文献１には、撮像素子の各画素にリセット動作を行わせるリセット信号を画素ライン単位で順次供給し、撮像素子の露光動作を開始させることにより、フォーカルプレーンシャッタの先幕を電子的に制御する技術が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第３９８８２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、先幕および後幕として２枚の幕体を用いた従来のフォーカルプレーンシャッタにおいては、先幕および後幕の動作が略同一である。そのため、図１０Ａに示すように、撮像画像内での露光時間が一定となる。したがって、撮像画像内での露光量は、略均一となる。
【０００９】
一方、上述した電子的な先幕を用いた場合において、例えば画素ライン毎に一定のタイミングでリセット信号を供給して先幕を一定の速度で動作させた場合には、先幕の動作が撮像面の垂直方向の位置に対して直線的となる。後幕は、従来と同様に、撮像面の垂直位置に対して加速度的に動作する。
【００１０】
この場合、先幕および後幕の動作が一致しないため、図１０Ｂに示すように、撮像画像内での露光時間が異なる。したがって、撮像画像内での露光量が異なり、明るさが均一とならなくなってしまう。また、図１０Ｃに示すように、露光時間の差は、シャッタスピードが短くなるほど顕著である。
【００１１】
撮像画像内の明るさを均一に補正する方法としては、例えば、露光量の差をゲイン換算して調整する方法や、先幕の動作を直線的とせず、図１０Ｂおよび図１０Ｃの点線で示すように、後幕の動作に近づけるように制御する方法が考えられる。
【００１２】
しかしながら、従来の補正方法では、撮像画像内での明るさを均一にするという効果を得ることができるが、それ以外の効果を得ることができなかった。
【００１３】
したがって、この発明の目的は、撮像画像内での明るさを均一に補正できるとともに、撮像画像内で被写界深度を異ならせることができる撮像装置および撮像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、複数の画素がマトリクス状に配列され、照射された光が光電変換によって変換された電荷をライン毎に順次蓄積することにより露光を開始し、撮像信号として出力する撮像素子と、
撮像素子を遮光するように動作するシャッタ手段と、
撮像素子に対する露光量を調整する絞り手段と、
撮像素子および絞り手段を制御する制御手段と
を有し、
制御手段は、
撮像素子による露光開始タイミングとシャッタ手段による遮光タイミングとに基づき決定される露光時間に対して、ライン毎に露光時間差が生じるように撮像素子による露光開始タイミングを制御し、
露光時間差に応じてライン毎の露光量が略均一となるように絞り手段を制御する撮像装置である。
【００１５】
また、第２の発明では、複数の画素がマトリクス状に配列され、照射された光が光電変換によって変換された電荷をライン毎に順次蓄積することにより露光を開始し、撮像信号として出力する撮像素子による露光開始タイミングと、撮像素子を遮光するように動作するシャッタ手段による遮光タイミングとに基づき決定される露光時間に対して、ライン毎に露光時間差が生じるように撮像素子による露光開始タイミングを制御し、
露光時間差に応じてライン毎の露光量が略均一となるように、撮像素子に対する露光量を調整する絞り手段を制御する撮像方法である。
【００１６】
上述したように、第１および第２の発明では、複数の画素がマトリクス状に配列され、照射された光が光電変換によって変換された電荷をライン毎に順次蓄積することにより露光を開始し、撮像信号として出力する撮像素子による露光開始タイミングと、撮像素子を遮光するように動作するシャッタ手段による遮光タイミングとに基づき決定される露光時間に対して、ライン毎に露光時間差が生じるように撮像素子による露光開始タイミングを制御し、露光時間差に応じてライン毎の露光量が略均一となるように、撮像素子に対する露光量を調整する絞り手段を制御するようにしているため、撮像画像内の露光量を略均一とするとともに、撮像画像内の被写界深度を異ならせることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、ライン毎に露光時間差が生じるように撮像素子による露光開始タイミングを制御し、露光時間差に応じてライン毎の露光量が略均一となるように、撮像素子に対する露光量を調整する絞り手段を制御するようにしている。そのため、撮像画像内の明るさを略均一とするとともに、撮像画像内の被写界深度を異ならせることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
１．この発明の第１の実施の形態
２．この発明の第２の実施の形態
【００１９】
＜１．この発明の第１の実施の形態＞
この発明の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。この発明の第１の実施の形態では、フォーカルプレーンシャッタの先幕として、撮像素子の露光動作を制御する先幕を適用する。そして、この先幕を直線的に制御した際に生じる撮像画像内での露光量の差を、絞りを制御することによって補正する。こうすることにより、撮像画像内の明るさを均一に補正できるとともに、撮像画像内で被写界深度の異なる画像を撮影することができる。
【００２０】
［撮像装置の構成］
この発明の第１の実施の形態に適用可能な撮像装置の構成について説明する。図１は、この発明の第１の実施の形態に適用可能な撮像装置１の一例の構成を示す。撮像装置１は、カメラ部１０、画像信号処理部１１、表示部１２、制御部１３、操作部１４、メモリコントローラ１５およびＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）１６を備える。
【００２１】
カメラ部１０は、光学系２１、アイリス（絞り）２２、撮像素子２３、レンズ駆動部２５、絞り駆動部２６およびタイミング発生回路（ＴＧ；Timing Generator）２７を備える。
【００２２】
光学系２１は、レンズ、フォーカス機構、ズーム機構などを有する。フォーカス機構およびズーム機構は、後述する制御部１３の制御に基づき、レンズ駆動部２５から出力される駆動信号によって駆動され、フォーカスおよびズーム／ワイドなどが調整される。アイリス２２は、絞り調整機構を有し、制御部１３の制御に基づき、絞り駆動部２６から出力される駆動信号によって駆動され、光量が調整される。外部から入射される被写体像が光学系２１およびアイリス２２を通過して撮像素子２３に結像される。
【００２３】
撮像素子２３は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサといった撮像素子からなり、照射された光を光電変換によって電気信号に変換し、撮像信号として出力する。また、撮像素子２３は、制御部１３の制御に基づき、タイミング発生回路２７から出力されるタイミング信号に応じて駆動される。
【００２４】
また、図示しないが、フォーカルプレーンシャッタの後幕が光学系２１と撮像素子２３との間に設けられている。後幕は、撮像素子２３を遮光するように、その先端が撮像素子２３の下部から上部に向かって移動するように動作する。撮像素子２３は、その上部が撮像装置１の下部に位置するように反転して配置されている。これは、レンズを介して撮像素子２３の撮像面に結像される画像の上下および左右が反転するためである。
【００２５】
レンズ駆動部２５は、制御部１３の制御に基づき、レンズ２１を動作させるための駆動信号を生成する。絞り駆動部２６は、制御部１３の制御に基づき、アイリス２２を動作させるための駆動信号を生成する。タイミング発生回路２７は、制御部１３の制御に基づき、撮像素子２３を動作させるための各種タイミング信号を生成する。
【００２６】
画像信号処理部１１は、必要に応じてＳＤＲＡＭ１６をバッファとして用い、撮像素子２３から出力されたディジタル撮像信号を、例えば輝度信号と色差信号とからなる画像データに変換する。また、画像信号処理部１１は、γ（ガンマ）補正やホワイトバランス補正といった画質調整や、色調補正やシャープネス補正などの各種加工処理を行う。
【００２７】
表示部１２は、例えばＬＣＤによって構成され、画像信号処理部１１で生成された画像データを表示可能な形式に変換して表示し、ビューファインダとして用いられる。なお、表示部１２に表示される撮像画像は、撮像素子２３の撮像面の上部が表示部１２の上側に位置するように表示される。
【００２８】
操作部１４は、この撮像装置１を操作するために用いられる各種の操作子が設けられ、各操作子に対する操作に応じた制御信号を出力する。例えば、電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替える電源キー、撮影モードや再生モードといった撮像装置１における動作モードを切り換えるモード切り換えキー、撮影条件の設定を切り替えるための撮影モード切り換えキー、カーソル移動のためのキーなどが設けられる。さらに、操作部１４には、この撮像装置１で静止画を撮影する際に用いられるレリーズボタンや、動画や静止画を撮影する際に光学系２１やアイリス２２のフォーカス、絞り、ズームなどを操作するための操作子なども設けられる。
【００２９】
制御部１３は、ＲＡＭ(Random Access Memory)１８をワークメモリとして用い、ＲＯＭ(Read Only Memory)１７に予め記憶されたプログラムに従いこの撮像装置１の全体の動作を制御する。また、制御部１３は、操作部１４に対する操作に応じた制御信号に基づき、光学系２１、アイリス２２および撮像素子２３を制御するための制御信号をそれぞれ生成し、レンズ駆動部２５、絞り駆動部２６およびタイミング発生回路２７に対して供給する。なお、ＲＯＭ１７には、画像信号処理部１１におけるディジタル撮像信号に対する各種信号処理の際に用いられるパラメータも予め記憶されている。
【００３０】
メモリコントローラ１５は、記録媒体２０が接続され、この記録媒体２０に対するデータの記録制御や、記録媒体２０に記録されたデータの再生制御を行う。記録媒体２０としては、例えばメモリーカードなどの着脱可能な不揮発性メモリを用いることができる。また、記録媒体２０として記録可能なタイプの光ディスクを用いることもできる。さらに、着脱可能または撮像装置１に内蔵されるハードディスクを記録媒体２０として用いることもできる。
【００３１】
図２は、撮像素子２３の一例の構成を示す。撮像素子２３は、ＸＹアドレス型の撮像素子であり、画素３１，３１，・・・、カラムＡＤＣ（Analog Digital Converter）部３２，３２，・・・、水平スイッチ３３，３３，・・・、垂直走査回路３５および水平走査回路３６を備える。なお、この例では、画素列毎に並列処理を行い、画素３１，３１，・・・から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換して出力するカラムＡＤ(Analog/Digital)方式を用いた場合について説明する。また、この例では、説明を容易とするため、４ライン×４列の画素群のみを示す。
【００３２】
撮像素子２３は、複数の画素３１，３１，・・・がマトリクス状に配列されている。各列毎の画素３１，３１，・・・からの出力は、垂直信号線により共通に接続され、各列毎に設けられたカラムＡＤＣ部３２に接続されている。
【００３３】
各画素ライン毎の画素３１，３１，・・・には、垂直走査回路３５に接続された垂直走査線が共通に接続されている。また、カラムＡＤＣ部３２および水平スイッチ３３は、各列毎にそれぞれ設けられている。
【００３４】
画素３１，３１，・・・は、フォトダイオード４１、増幅素子４２、垂直選択スイッチ４３および図示しないリセットスイッチを備える。フォトダイオード４１は、照射された光を光電変換により電荷として蓄積する。増幅素子４２は、フォトダイオード４１に蓄積された電荷を画素信号に変換するとともに、増幅して出力する。
【００３５】
垂直選択スイッチ４３は、後述する垂直走査回路３５の制御に基づき、垂直走査線を介して供給された垂直走査信号によってＯＮ／ＯＦＦが制御される。垂直選択スイッチ４３がＯＮとされた場合に、フォトダイオード４１に蓄積された電荷（画素信号）が出力される。
【００３６】
また、図示しないが、リセットスイッチは、リセット信号によってＯＮ／ＯＦＦが制御される。リセットスイッチがＯＮとされた場合に、フォトダイオード４１に蓄積された電荷（画素信号）が放電される。
【００３７】
カラムＡＤＣ部３２は、コンパレータ４４、カウンタ４５およびラッチ回路４６を備え、画素３１から出力されたアナログの画素信号をディジタルの画素信号に変換して出力する。コンパレータ４４は、画素３１から出力された画素信号の電圧と基準電圧とを比較し、比較結果をカウンタ４５に出力する。カウンタ４５は、コンパレータ４４からの比較結果をカウントし、ラッチ回路４６に出力する。ラッチ回路４６は、カウンタ４５から出力された信号をラッチする。
【００３８】
水平スイッチ３３は、後述する水平走査回路３６の制御に基づきＯＮ／ＯＦＦが制御され、水平スイッチ３３がＯＮとされた場合に、カラムＡＤＣ部３２から出力されたディジタルの画素信号が出力される。
【００３９】
垂直走査回路３５は、垂直選択スイッチ４３を制御するための垂直走査信号を、画素ライン毎に設けられた垂直走査線を介して出力し、画素ライン毎の各画素３１，３１，・・・に蓄積された電荷を出力するように制御する。
【００４０】
水平走査回路３６は、水平スイッチ３３を制御するための制御信号を各列毎に出力し、各列毎に設けられたカラムＡＤＣ部３２から出力された画素信号を取り出すように制御する。
【００４１】
なお、撮像素子２３の方式としては、カラムＡＤ方式に限られず、例えば各画素毎のオフセット信号を除去する相関二重サンプリング方式を用いたカラムＣＤＳ（Correlated Double Sampling）方式等、他の方式を適用してもよい。
【００４２】
［撮像装置の動作］
次に、この発明の第１の実施の形態による撮像装置１の動作について説明する。操作部１４に対するユーザの操作等によりシャッタスピードが設定され、レリーズボタンが操作されることによって撮影が開始されると、設定されたシャッタスピードに応じたタイミングでリセット信号が出力される。このとき、リセット信号は、撮像素子２３の上部に位置する画素ライン側から画素ライン毎に順次、出力される。このリセット信号の出力タイミングが画素３１に対する露光開始タイミングとなる。
【００４３】
次に、リセット信号により画素３１に設けられたリセットスイッチがＯＮとされ、それまでにフォトダイオード４１に蓄積された電荷が放電される。フォトダイオード４１に蓄積された電荷が放電された後、リセットスイッチがＯＦＦとされ、フォトダイオード４１に照射された光による電荷の蓄積が開始される。このような動作がフォーカルプレーンシャッタの先幕の動作に相当する。
【００４４】
なお、以下の説明においては、リセット信号によってリセットスイッチがＯＮとされフォトダイオード４１に蓄積された電荷が放電され、リセットスイッチがＯＦＦとされ露光が開始される動作を「リセット走査」と記述して説明する。
【００４５】
次に、所定時間が経過した後に、フォーカルプレーンシャッタの後幕が動作し、撮像素子２３の上部から下部に向かって順次、各画素３１のフォトダイオード４１に対して照射される光を遮断する。このときのリセット走査による先幕および後幕が所定の位置を通過する時間差が露光時間となる。
【００４６】
また、後幕が動作してフォトダイオード４１に対する光を遮断すると、水平走査回路３６の制御により水平スイッチ３３がＯＮとされるとともに、後幕の動作に応じて垂直走査回路３５から垂直走査信号が画素ライン毎に順次出力され、垂直選択スイッチ４３がＯＮとされる。そして、フォトダイオード４１に蓄積された電荷（画素信号）が読み出され、カラムＡＤＣ部３２においてＡ／Ｄ変換されて出力される。そして、出力された画素信号が撮像信号として画像信号処理部１１に供給され、所定の信号処理が行われる。
【００４７】
なお、上述したように、撮像素子２３が上下および左右が反転して配置されているため、撮像装置１側から見た場合に、リセット走査および後幕は、図３に示すように撮像素子２３の撮像面に対して下部から上部に向かって移動するように動作する。すなわち、撮像素子２３側から見た場合には、リセット走査および後幕が撮像面に対して上部から下部へ向かって動作することになる。また、リセット走査位置および後幕の先端位置が略平行となるように移動する。
【００４８】
［明るさの補正方法］
次に、撮像面内の明るさを均一に補正する方法について説明する。上述したように、この発明の第１の実施の形態では、フォーカルプレーンシャッタの先幕が撮像素子２３のリセット走査によって動作するようにしている。リセット走査による先幕の動作は、リセット信号の出力タイミングによって決定される。例えば、画素ライン毎に一定の時間間隔でリセット信号が出力された場合、リセット走査による先幕は、時間と撮像面の垂直方向の位置との関係が直線的となるように動作する。
【００４９】
一方、後幕は、従来と同様に機械的に制御されているため、時間と撮像面の垂直方向の位置との関係が加速度的となるように動作する。したがって、先幕の動作が直線的となるように制御した場合、先幕および後幕の軌跡が異なるため、撮像面内での露光時間に差が生じ、撮像面内の明るさが均一とならなくなってしまう。
【００５０】
ここで、例えば図４Ａに示すように、直線的に動作するリセット走査（フォーカルプレーンシャッタの先幕に相当）を、撮像面の垂直位置に対して露光時間が徐々に短くなるように制御した場合について考える。この場合、撮像面の垂直位置に応じて露光時間が徐々に短くなるため、撮像面内の露光量が均一とならなくなってしまう。したがって、このように先幕の動作を制御した際の撮像画像は、図４Ｂに示すように、上部が明るく、シャッタ方向に沿って下部に向かうにつれて暗くなる画像となってしまう。
【００５１】
そこで、この発明の第１の実施の形態では、撮像面内の明るさが均一となるように補正するために、露光時間に応じて絞り（アイリス）を制御する。具体的には、例えば図５Ａに示すように、露光時間が長い領域では、絞りを絞り（Ｆ値（Focal number；絞り値）を大きくする）、露光時間が短くなるに従って、絞りを徐々に開放する（Ｆ値を小さくする）ように絞りを制御する。
【００５２】
絞りを絞ることによって露光量が少なくなり、絞りを開放することによって露光量が多くなるので、絞りを制御することによって露光量を均一とすることにより、図５Ｂに示すように、明るさが略均一となる撮像画像を撮影することができる。
【００５３】
なお、図４Ｂおよび図５Ｂに示す撮像画像では、撮像素子２３側から見た場合を示しているため、リセット走査および後幕が上部から下部に向かって動作する場合について示している。
【００５４】
一般的に、絞りを変化させた場合には、絞りに応じて撮像画像の被写界深度が変化することが知られている。具体的には、絞りを開放した（Ｆ値を小さくした）場合には、被写界深度が浅くなり、絞りを絞った（Ｆ値を大きくした）場合には、被写界深度が深くなる。そのため、絞りを制御して撮像面内の明るさを均一に補正することにより、撮像面内での被写界深度を異ならせることができる。
【００５５】
すなわち、図５Ｂに示す例では、撮像面の上部においてＦ値を大きくすることにより被写界深度が最も深く、下部になるに従ってＦ値を徐々に小さくすることにより、被写界深度が徐々に浅くなるような撮像画像を撮影することができる。
【００５６】
このように、撮像面内で被写界深度が異なる画像を撮影することにより、例えば、ポートレートを撮影する場合には、遠くの風景や近くの人物の顔等にはフォーカスが合い、人物の周囲はぼやけている、というような画像を撮影することができる。
【００５７】
なお、図５Ｂに示す絞りは、所定の時点までのＦ値を一定とし、所定の時点から直線的にＦ値を小さくするとともに、さらに別の所定の時点からＦ値を一定とするように動作するように示しているが、これはこの例に限られない。例えば、Ｆ値が常に直線的に小さくなるように動作させるようにしてもよい。
【００５８】
［撮影用ガイドの表示］
上述したように、撮像面内で被写界深度が異なるモード（以下、被写界深度変更モードと適宜称する）で画像を撮影する場合には、同一撮像画像内にフォーカスが合う領域とぼやける領域とが存在する。そのため、撮像画像内の領域に応じて被写界深度が異なることを知らずに撮影すると、ユーザが想定している画像を撮影することができないことが考えられる。そこで、この発明の第１の実施の形態では、被写界深度変更モードによる撮影を行う場合に、撮像画像内の領域に応じて被写界深度が異なることを示す撮影用ガイドを表示部１２に表示し、ユーザに対して明示するようにしている。
【００５９】
表示部１２には、例えば図６Ａに示すように、被写界深度が深い領域と被写界深度が浅い領域との境界を示す境界線５０を、撮影用ガイドとして表示する。この境界線５０の上側の領域は、被写界深度が深く、全体的にフォーカスを合わせることができる領域である。また、境界線５０の下側の領域は、被写界深度が浅く、フォーカスを合わせた部分の周囲の領域がぼやける領域である。したがって、この境界線５０の下側の領域に被写体が収まるように撮影することにより、被写体に対してフォーカスを合わせるとともに、被写体の周囲がぼやけるように撮影することができる。
【００６０】
なお、この例では、撮影用ガイドとしての境界線５０が撮像画像の垂直方向に対して略中央に位置するように設定しているが、これはこの例に限られない。この発明の第１の実施の形態では、撮像画像内の被写界深度が深い領域から浅い領域まで連続的に変化するようにされているため、例えば、撮像画像の垂直方向に対する境界線５０の表示位置を、被写界深度の深さの度合いに応じて変更できるようにしてもよい。
【００６１】
また、表示部１２には、例えば図６Ｂに示すように、境界線５０の代わりに被写体（例えば人物）の輪郭線５０’等を撮影用ガイドとして表示するようにしてもよい。この場合、被写体が必ずしも輪郭線５０’内に収まっている必要はないため、そのことを示す情報を表示部１２に表示させるようにすると、より好ましい。
【００６２】
このように、撮影用ガイドを表示することにより、例えばポートレートを撮影する場合などにおいて、どの領域に被写体を収め、どの領域に風景を収めるかを容易に設定することができる。
【００６３】
さらに、表示部１２には、図６Ａおよび６Ｂに示すように、撮影モードが被写界深度変更モードであることを示す情報を表示する。こうすることにより、現在の撮影モードが特殊なモードであることをユーザに通知することができる。さらにまた、この被写界深度変更モードでの撮影開始が可能となったことを示す情報を表示部１２に表示させると、より好ましい。
【００６４】
［撮像方法］
この発明の第１の実施に形態による撮像方法の処理の流れについて、図７に示すフローチャートを参照して説明する。なお、特別な記載がない限り、以下の処理は、制御部１３の制御の下で行われるものとする。また、この例では、被写界深度変更モードにおける撮像方法についてのみ説明し、通常の撮影モードにおける撮像方法については、説明を省略する。
【００６５】
操作部１４に設けられた電源キーがＯＮとされることにより、一連の処理が開始され、ユーザの操作部１４に対する操作により、撮影モードが設定される。ステップＳ１では、撮影モードが被写界深度変更モードであるか否かが判断される。ユーザによって設定された撮影モードが被写界深度変更モードであると判断された場合には、処理がステップＳ２に移行し、ユーザによって予め設定されたシャッタスピードや露光量、周辺の光量等に応じて露出等の各種設定が行われる。そして、設定値が例えばＲＡＭ１８に記憶される。また、ステップＳ３では、現在設定されている撮影モード（被写界深度変更モード）および撮影用ガイドが表示部１２に表示される。
【００６６】
ステップＳ４では、被写界深度変更モードで撮影するか否かが判断される。被写界深度変更モードで撮影すると判断された場合には、処理がステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、操作部１４に設けられたレリーズボタンが半押しされたか否かが判断される。レリーズボタンが半押しされたと判断された場合には、処理がステップＳ６に移行する。一方、レリーズボタンが半押しされていないと判断された場合には、処理がステップＳ２に戻る。
【００６７】
ステップＳ６では、ステップＳ５においてレリーズボタンが半押しされることにより、絞りを開放し、表示部１２に表示された撮影用ガイド内の被写体に対してフォーカスが合わせられる。また、ステップＳ７において、ステップＳ２でＲＡＭ１８に記憶されたシャッタスピードや露光量、周辺の光量等に基づく設定値や、レンズの絞りの調整範囲等により、被写界深度変更モードの際に用いられる各種パラメータが算出される。このパラメータは、例えば、所定の時点における絞りのＦ値などを示すものである。そして、ステップＳ８において、被写界深度変更モードによる撮影が可能となったことを示す情報が表示部１２に表示される。
【００６８】
ステップＳ９では、レリーズボタンが深押しされたか否かが判断される。レリーズボタンが深押しされたと判断された場合には、被写界深度変更モードによる撮影が開始され、処理がステップＳ１０に移行し、ステップＳ７で算出された各種パラメータに従って、被写体に対する撮影が行われる。そして、ステップＳ１１において、撮影された撮像画像が表示部１２に表示され、処理がステップＳ２に戻る。なお、ステップＳ９において、レリーズボタンが深押しされていないと判断された場合には、処理がステップＳ６に戻る。
【００６９】
一方、ステップＳ１において、撮影モードが被写界深度変更モードでないと判断された場合には、処理がステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、撮影モードを被写界深度変更モードに変更するか否かが判断される。撮影モードを被写界深度変更モードに変更すると判断された場合には、処理がステップＳ１３に移行し、ユーザによる操作部１４に対する操作に基づき、撮影モードを被写界深度変更モードに変更する。そして、処理がステップＳ２に移行する。
【００７０】
また、ステップＳ４において被写界深度変更モードで撮影しないと判断された場合や、ステップＳ１２において撮影モードを被写界深度変更モードに変更しないと判断された場合には、ステップＳ１４で撮影モードが通常撮影モードに変更され、一連の処理が終了する。なお、ステップＳ１４における通常撮影モードによる撮影方法については、説明を省略する。
【００７１】
＜２．この発明の第２の実施の形態＞
この発明の第２の実施の形態について説明する。上述した第１の実施の形態では、絞りを制御することにより、撮像面内の明るさを均一に補正するようにした。しかしながら、絞りを制御するだけでは、撮像面内の明るさを十分に補正することができない場合が考えられる。
【００７２】
そこで、この第２の実施の形態では、絞りを制御することに加えて、ＩＳＯ（International Organization for Standardization）感度を制御することにより、撮像面内の明るさを均一に補正するようにした。
【００７３】
ＩＳＯ感度は、例えば制御部１３の制御に基づき画像信号処理部１１内に設けられた図示しないゲイン回路を制御し、撮像信号に対するゲインを調整することで変更することができる。
【００７４】
直線的に動作する先幕を、撮像面の垂直位置に対して露光時間が徐々に短くなるように制御したときで、ＩＳＯ感度を制御して撮像面内の明るさを均一に補正する場合について考える。例えば、図８Ａに示すように、露光時間が長い領域では、ＩＳＯ感度を低く設定し、露光時間が短くなるに従って、ＩＳＯ感度を徐々に高くするように制御する。ＩＳＯ感度を低くすることで露光量が少なくなり、ＩＳＯ感度を高くすることで露光量が多くなるので、絞りの制御とともにＩＳＯ感度を制御して露光量を均一とすることにより、図８Ｂに示すように、明るさが略均一となる撮像画像を撮影することができる。
【００７５】
なお、ＩＳＯ感度を高くした場合には、撮像信号だけでなくノイズも増幅してしまうため、撮像面内において明るさだけでなくノイズレベルも異なってしまうおそれがある。そのため、ＩＳＯ感度による明るさの制御は、絞りの制御に対する補助的な役割として用いると好ましい。
【００７６】
このように、この発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態では、撮像面の垂直位置に対して露光時間が異なるようにリセット走査および後幕が動作する場合に、絞りおよび／またはＩＳＯ感度を制御して撮像画像の明るさを均一に補正するようにしている。そのため、撮像面内で被写界深度の異なる撮像画像を撮影することができる。
【００７７】
以上、この発明の第１の実施の形態および第２実施の形態について説明したが、この発明は、上述したこの発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。この発明の実施の形態では、フォーカルプレーンシャッタの後幕として、機械的な後幕を用いた場合について説明したが、これはこの例に限られない。例えば、撮像素子２３において、画素３１，３１，・・・から電荷を読み出してＡ／Ｄ変換するまでの動作を高速に行うことが可能であれば、後幕の動作をＸＹアドレス型の撮像素子を用いて電子的に制御するようにしてもよい。
【００７８】
例えば図９Ａに示すように、直線的に動作する先幕および後幕を、撮像面の垂直位置に対して露光時間が徐々に長くなるように制御した場合、露光時間が短い領域ではＦ値を小さくし、露光時間が長くなるに従ってＦ値を大きくするように絞りを制御する。こうすることにより、撮像面内の明るさを均一に補正するとともに、撮像面の上部の被写界深度が浅く、下部の被写界深度が深い撮像画像を撮影することができる。
【００７９】
また、例えば図９Ｂに示すように、直線的に動作する先幕および後幕を、撮像面の垂直位置に対して露光時間が徐々に短くなるように制御した場合、露光時間が長い領域ではＦ値を大きくし、露光時間が短くなるに従ってＦ値を小さくするように絞りを制御する。こうすることにより、撮像面内の明るさを均一に補正するとともに、撮像面の上部の被写界深度が深く、下部の被写界深度が浅い撮像画像を撮影することができる。
【００８０】
さらに、例えば、先幕および後幕の動作を段階的に変化させるように制御した場合に、先幕および後幕の動作に応じてＦ値を段階的に変化させるように制御することにより、撮像面内において被写界深度を段階的に変化させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】この発明の第１の実施の形態に適用可能な撮像装置の一例の構成を示すブロック図である。
【図２】撮像素子の一例の構成を示すブロック図である。
【図３】リセット走査および後幕の動作について説明するための略線図である。
【図４】撮像面内の明るさについて説明するための略線図である。
【図５】撮像面内の明るさを補正する方法の一例について説明するための略線図である。
【図６】被写界深度変更モードによる撮影時の表示の一例を示す略線図である。
【図７】この発明の第１の実施の形態による撮像方法の一例の処理の流れについて説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の第２の実施の形態による明るさ補正について説明するための略線図である。
【図９】撮像面内の被写界深度を制御する方法の一例について説明するための略線図である。
【図１０】先幕および後幕の動作に基づく露光時間ついて説明するための略線図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  撮像装置
１０  カメラ部
１１  画像信号処理部
１２  表示部
１３  制御部
１４  操作部
２０  記録媒体
２１  光学系
２２  アイリス
２３  撮像素子
２５  レンズ駆動部
２６  絞り駆動部
２７  タイミング発生回路
３１  画素
３２  カラムＡＤＣ部
３３  水平スイッチ
３５  垂直走査回路
３６  水平走査回路
４１  フォトダイオード
４２  増幅素子
４３  垂直選択スイッチ
５０  境界線
５０’  輪郭線
【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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