(57)【要約】【課題】追加の画像処理を必要とせず、主被写体に合焦させ、かつ奥側および手前側に存在する被写体を同時にボケさせて、かつ自然な画像を得る。【解決手段】撮像装置は、フォーカスレンズを有する光学部１０１を備え、複数の被写体が手前側から奥側に位置する構図を撮影する際、複数の被写体のうちの少なくとも１つを主被写体として当該主被写体以外の被写体をぼかして撮影する。ＣＰＵ１００４はＤＳＰ１００７を制御して主被写体と撮像装置との距離を検出して距離情報を得て、当該距離情報に応じて主被写体が被写界深度に収まるフォーカスレンズの合焦点を求める。そして、ＣＰＵは被写界深度に主被写体が収まる範囲において構図を撮影する露光期間中にフォーカスレンズの合焦点を光学部の光軸に沿って移動制御する。【選択図】図３
2015025852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを有する撮像光学系を備え、複数の被写体が手前側から奥側に位置する構図を撮影する際、前記複数の被写体のうちの少なくとも１つを主被写体として当該主被写体以外の被写体をぼかして撮影する撮像装置であって、
前記主被写体と前記撮像装置との距離を検出して距離情報を得る距離検出手段と、
前記距離情報に応じて前記主被写体が被写界深度に収まる前記フォーカスレンズの合焦点を求める合焦点算出手段と、
前記被写界深度に主被写体が収まる範囲において前記構図を撮影する露光期間中に前記フォーカスレンズの合焦点を前記撮像光学系の光軸に沿って移動制御する制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記主被写体に対する露出条件を検出して露出検出結果を得る露出検出手段と、
前記露出検出結果に基づいて露光期間を求める露光算出手段とを有し、
前記制御手段は、前記露光算出手段によって得られた露光期間で露光を行って、前記フォーカスレンズの露光期間中における移動速度を、前記被写界深度の範囲で定まる前記フォーカスレンズの移動距離と前記露光期間とに応じて算出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】
前記制御手段は、前記移動速度でフォーカスレンズの合焦点を移動しつつ露光を行うことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記複数の被写体を順に主被写体として連続して撮影を行う連写の際、前記距離検出手段は前記複数の被写体についてそれぞれ前記撮像装置との距離を検出して前記距離情報を得ており、
前記合焦点算出手段は、前記距離情報に基づいて前記複数の被写体の各々について当該被写体がその被写界深度に収まる前記フォーカスレンズの合焦点を求めて、
前記制御手段は、前記連写に当たって前記複数の被写体を順に主被写体として露光を行う都度、前記フォーカスレンズの合焦点を、当該合焦点で定まる被写界深度の範囲で移動制御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５】
前記制御手段は、前記フォーカスレンズの合焦点を移動させる際、当該移動の直前に前記フォーカスレンズの合焦点の位置が近い方の前記被写界深度の一方の端部から他方の端部に前記フォーカスレンズの合焦点を移動制御することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
フォーカスレンズを有する撮像光学系を備え、複数の被写体が手前側から奥側に位置する構図を撮影する際、前記複数の被写体のうちの少なくとも１つを主被写体として当該主被写体以外の被写体をぼかして撮影する撮像装置の制御方法であって、
前記主被写体と前記撮像装置との距離を検出して距離情報を得る距離検出ステップと、
前記距離情報に応じて前記主被写体が被写界深度に収まる前記フォーカスレンズの合焦点を求める合焦点算出ステップと、
前記被写界深度に主被写体が収まる範囲において前記構図を撮影する露光期間中に前記フォーカスレンズの合焦点を前記撮像光学系の光軸に沿って移動制御する制御ステップと、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項７】
フォーカスレンズを有する撮像光学系を備え、複数の被写体が手前側から奥側に位置する構図を撮影する際、前記複数の被写体のうちの少なくとも１つを主被写体として当該主被写体以外の被写体をぼかして撮影する撮像装置で用いられる制御プログラムであって、
前記撮像装置が備えるコンピュータに、
前記主被写体と前記撮像装置との距離を検出して距離情報を得る距離検出ステップと、
前記距離情報に応じて前記主被写体が被写界深度に収まる前記フォーカスレンズの合焦点を求める合焦点算出ステップと、
前記被写界深度に主被写体が収まる範囲において前記構図を撮影する露光期間中に前記フォーカスレンズの合焦点を前記撮像光学系の光軸に沿って移動制御する制御ステップと、
を実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、その制御方法、および制御プログラムに関し、特に、撮像装置による撮影の結果得られる画像のぼかしに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、写真撮影において、撮影レンズの効果によって画像の一部を意図的にぼかす表現手法が知られている。この表現手法は、ボケ表現手法と呼ばれ、この手法を用いると、注目させたい部分（例えば、主被写体）を浮き立たせて強調することができる。
【０００３】
ところで、上記のボケ表現手法には、背景をぼかすことによって主被写体（主役）を引き立たせる所謂後ろボケ手法、主被写体の手前に位置する物体（被写体）をぼかす所謂前ボケ手法、そして、被写体の前後に位置する物体をぼかす所謂前後ボケ手法などがある。
【０００４】
図９は、撮像装置からの距離と画像ボケとの関係を説明するための図である。そして、図９（ａ）は撮影する構図を示す図であり、図９（ｂ）および図９（ｃ）はそれぞれ撮像装置からの距離に対する合焦点および合焦範囲を示す図である。
【０００５】
いま、ユーザが、図９（ａ）に示すように撮像装置９０００を構えて、撮影する構図を決定したものとする。ここで、図９（ｂ）および図９（ｃ）において、撮像装置９０００に備えられた光学部（例えば、フォーカスレンズ）９００５から合焦点までの距離をＷ（Ｍ）とする。
【０００６】
また、被写体に合焦する範囲のうち光学部９００５から被写界深度の手前側端部までの距離をＬ１（Ｍ）、そして、光学部９００５から被写界深度の奥側端部までの距離をＬ２（Ｍ）とする。なお、手前側端部から奥側端部までの距離を被写界深度と呼ぶ。
【０００７】
図９（ｂ）および図９（ｃ）に示すグラフにおいて、実線は撮像装置９０００（つまり、光学部９００５）からの距離に応じた錯乱円径σの変化を示し、破線は撮像装置９０００からの距離に応じた合焦度の変化を示す。ここで、合焦度は、錯乱円径σおよびボケ量に逆比例する。なお、錯乱円径σは、点で表される被写体を撮影した際に撮像素子９００４の受光面における像の広がりを示す径である。
【０００８】
錯乱円径σは、ボケ量と比例する物理量として扱われるが、詳細については既知であるので説明を省略する。また、δは撮像装置９０００における許容錯乱円径を示し、錯乱円径径σが許容錯乱円径δに達する範囲においては、ボケ量は最小となる。
【０００９】
さらに、図９（ｂ）に示すグラフにおいて、破線で示すように、合焦度は合焦点に近づくほど高くなって被写界深度内で最大となる。また、許容錯乱円径δは、撮像素子９００４の画素ピッチの他に画像処理などによって決定され、一般に、撮像素子９００４の画素間のピッチ（間隔）をｄとすると、許容錯乱円径は、δ＝ｋｄで表される。
【００１０】
ここで、ｋは、撮像装置９０００に固有の定数であり、光学ローパスフィルタおよび画像処理による解像度の低下量によって定まる。
【００１１】
ここで、図９（ｂ）を参照して、光学部９００５から主被写体９００１までの距離をＷ、光学部９００５に含まれる絞りの開口径をＤ、光学部９００５の焦点距離をｆ、そして、光学部９００５に備えられたズームレンズのＦナンバー（絞り値）をＦ＝ｆ／Ｄとする。
【００１２】
この際、被写界深度は、距離Ｌ１（Ｍ）から距離Ｌ２（Ｍ）までとなる。つまり、
被写界深度＝Ｌ２（Ｍ）−Ｌ１（Ｍ）によって求めることができる。そして、距離Ｌ１（Ｍ）およびＬ２（Ｍ）はそれぞれ次の式（１）および式（２）で表される。
【００１３】
Ｌ１（Ｍ）＝Ｗ（Ｍ）×Ｆ２×（ｆ２−ｋ×Ｆ×ｄ×（Ｗ（Ｍ）−ｆ））    （１）
Ｌ２（Ｍ）＝Ｗ（Ｍ）×Ｆ２×（ｆ２＋ｋ×Ｆ×ｄ×（Ｗ（Ｍ）−ｆ））    （２）
ところで、コンパクトデジタルカメラのような撮像素子の受光面サイズが小さい撮像装置においては、受光面サイズの大きい所謂一眼カメラに比べて相対的に被写界深度が深くなる。このため、受光面サイズの小さい撮像装置では、主被写体以外の被写体像のボケを大きして撮影することは困難である。
【００１４】
このような点を改善するため、例えば、主被写体と奥行き方向における距離が異なる被写体が存在する場合に、主被写体以外の被写体が被写界深度（Ｌ１（Ｍ）とＬ２（Ｍ）の間）に入らない合焦点において撮影を行うようにした撮像装置が知られている（特許文献１参照）。
【００１５】
特許文献１に記載の撮像装置では、前ボケ手法および後ろボケ手法を用いて、主被写体９００１および主被写体９００１と奥行き方向の距離が異なる被写体９００２および９００３との距離感を強調して主被写体の存在を強調して浮き立たせるするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００３−１２５２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところが、特許文献１に記載の撮像装置では、例えば、図９（ａ）に示す構図で撮影を行う場合、図９（ｃ）に示すように、主被写体９００１が奥行き方向において他の被写体９００２および９００３に挟まれると次のような不都合が生じる。
【００１８】
いま、主被写体９００１よりも奥側に合焦点を設定したものとする。この際の光学部９００５から合焦点までの距離をＷ（Ｔ）とする。主被写体９００１よりも手前側に位置する被写体９００３は被写界深度における手前側端部（光学部９００５からの距離をＬ１（Ｔ）とする）よりも手前側に位置する。このため、被写体９００３に対する合焦度が低下して、被写体９０３３をぼかして撮影することができる（前ボケ状態）。
【００１９】
一方、主被写体９００１よりも奥側に位置する被写体９００２は被写界深度における奥側端部（光学部９００５からの距離をＬ２（Ｔ））よりも手前側に位置する。この結果、被写体９００２に対する合焦度は向上して、被写体９００２にピントが合ってしまうことになる。
【００２０】
このように、特許文献１に記載の撮像装置では、主被写体９００１を挟むようして手前側に被写体９００３が存在し、さらに、奥側に被写体９００２が存在すると、主被写体９００１を挟んで一方の被写体をボケさせようとすると、他方の被写体が被写界深度に収まることがある。このような場合、被写界深度に収まった被写体の合焦度は主被写体と同様に高くなって、主被写体の存在のみを強調して浮き立たせることが困難となってしまう。
【００２１】
そこで、本発明の目的は、追加の画像処理を必要としない簡単な構成で、主被写体に合焦させ、かつ奥側および手前側に存在する被写体を同時にボケさせるとともに、自然な画像を得ることのできる撮像装置、その制御方法、および制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、フォーカスレンズを有する撮像光学系を備え、複数の被写体が手前側から奥側に位置する構図を撮影する際、前記複数の被写体のうちの少なくとも１つを主被写体として当該主被写体以外の被写体をぼかして撮影する撮像装置であって、前記主被写体と前記撮像装置との距離を検出して距離情報を得る距離検出手段と、前記距離情報に応じて前記主被写体が被写界深度に収まる前記フォーカスレンズの合焦点を求める合焦点算出手段と、前記被写界深度に主被写体が収まる範囲において前記構図を撮影する露光期間中に前記フォーカスレンズの合焦点を前記撮像光学系の光軸に沿って移動制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明による制御方法は、フォーカスレンズを有する撮像光学系を備え、複数の被写体が手前側から奥側に位置する構図を撮影する際、前記複数の被写体のうちの少なくとも１つを主被写体として当該主被写体以外の被写体をぼかして撮影する撮像装置の制御方法であって、前記主被写体と前記撮像装置との距離を検出して距離情報を得る距離検出ステップと、前記距離情報に応じて前記主被写体が被写界深度に収まる前記フォーカスレンズの合焦点を求める合焦点算出ステップと、前記被写界深度に主被写体が収まる範囲において前記構図を撮影する露光期間中に前記フォーカスレンズの合焦点を前記撮像光学系の光軸に沿って移動制御する制御ステップと、を有することを特徴とする。
【００２４】
本発明による制御プログラムは、フォーカスレンズを有する撮像光学系を備え、複数の被写体が手前側から奥側に位置する構図を撮影する際、前記複数の被写体のうちの少なくとも１つを主被写体として当該主被写体以外の被写体をぼかして撮影する撮像装置で用いられる制御プログラムであって、前記撮像装置が備えるコンピュータに、前記主被写体と前記撮像装置との距離を検出して距離情報を得る距離検出ステップと、前記距離情報に応じて前記主被写体が被写界深度に収まる前記フォーカスレンズの合焦点を求める合焦点算出ステップと、前記被写界深度に主被写体が収まる範囲において前記構図を撮影する露光期間中に前記フォーカスレンズの合焦点を前記撮像光学系の光軸に沿って移動制御する制御ステップと、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、主被写体と撮像装置との距離を示す距離情報に応じて主被写体が被写界深度に収まるフォーカスレンズの合焦点を求めて、被写界深度に主被写体が収まる範囲において構図を撮影する露光期間中にフォーカスレンズの合焦点を撮像光学系の光軸に沿って移動制御するようにしたので、追加の画像処理を必要とせず、主被写体に合焦させ、かつその奥側と手前側に存在する被写体を同時にボケさせて、かつ自然な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態による撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す光学部および撮像素子の構成についてその一例を示す図である。
【図３】図１に示すカメラで行われるボケ処理を説明するための図であり、（ａ）は合焦点、被写界深度、および合焦度を説明するための図、（ｂ）は合焦点をカメラに近い位置から奥側に振った際のカメラからの距離と錯乱円径との関係を示す図、（ｃ）は露光期間中に合焦点を移動した際のボケ効果を示す図、（ｄ）はカメラからの距離と露光時間との関係を示す図である。
【図４】図１に示すカメラにおける撮影動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】図１に示すカメラにおける撮影動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態によるカメラで撮影される構図の一例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態によるカメラにおける撮影動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態によるカメラにおける撮影動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】撮像装置からの距離と画像ボケとの関係を説明するための図であり、（ａ）は撮影する構図を示す図、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ撮像装置からの距離に対する合焦点および合焦する距離の範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明の実施の形態による撮像装置の一例について図面を参照して説明する。
【００２８】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。
【００２９】
図示の撮像装置は、例えば、デジタルコンパクトカメラ（以下単にカメラと呼ぶ）であり、光学部（撮像光学系）１００１を有している。光学部１００１は、レンズ鏡筒と当該レンズ鏡筒内に配置されたズームレンズ、フォーカスレンズ、および絞り機構とを有し、撮像素子１０２の受光部に被写体像（光学像ともいう）を結像させる。そして、光学部１００１はＣＰＵ１００４によって駆動制御されてオートフォーカスなどが行われる。
【００３０】
撮像素子１００２は、光学部１００１によって結像された光学像を電気信号（アナログ信号）に変換する。そして、撮像素子１００２は、アナログ信号に対してＯＢ（オプティカルブラック）クランプ処理およびＡ／Ｄ変換処理などを行って、デジタル撮像信号を生成して当該デジタル撮像信号をＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）１００７に出力する。
【００３１】
ＣＰＵ１００４はカメラ全体の制御を司る。カメラの制御に当たって、ＣＰＵ１００４はＲＯＭ１００５およびＲＡＭ１００６を用いてカメラの制御を行う。ＲＯＭ１００５には、カメラを駆動制御するためのファームウェアなどのプログラムが記憶されている。ＲＡＭ１００６には、カメラに係る制御情報が一時的に蓄えられ、さらに、ＲＡＭ１００６はＣＰＵ１００４のワークエリアとして用いられる。
【００３２】
ＤＳＰ１００７は、撮像素子１００２からデジタル撮像信号を受け、当該デジタル撮像信号に対して各種の信号処理を行って、所定のフォーマットによる静止画又は動画の映像信号（画像データ：例えば、ＹＵＶ信号など）を生成する。さらに、ＤＳＰ１００７は、ライブビュー駆動の際に撮像素子１００２から受けるデジタル画像信号に応じて、ＣＰＵ１００４の制御下で、露出制御、主被写体の検出、そして、カメラから主被写体までの距離の検出を行う。
【００３３】
外部インターフェース１００８には、各種エンコーダおよびＤ／Ａ変換器が備えられ、外部要素（例えば、ディスプレイ１０１２、メモリ媒体コントローラ１０１０、および操作パネル１０１１）との間で各種の制御信号およびデータ（画像データ）を送受する。これによって、ディスプレイ１０１２には撮像の結果得られた画像が表示される。そして、ディスプレイ１０１２にはライブビュー駆動の際の画像も表示される。
【００３４】
なお、図示のディスプレイ１０２は、カメラに組み込まれているが、カメラ外部の表示装置に画像データを伝送して、当該表示装置に画像データに応じた画像を表示するようにしてもよい。
【００３５】
図示のように、外部インターフェース１００８にはメモリ媒体コントローラ１０１０が接続されており、このメモリ媒体コントローラ１０１０にはメモリ媒体１００９が着脱可能に挿入される。メモリ媒体１００９は、例えば、メモリカードであり、撮像の結果得られた画像データがメモリ媒体１００９に保存される。なお、メモリ媒体１００９として、メモリカードの他に、例えば、磁気又は光を用いたディスク媒体を用いるようにしてもよい。
【００３６】
操作パネル１０１１は、ユーザによって操作され、ユーザは操作パネル１０１１によって各種指示の入力を行う。ＣＰＵ１００４は、操作パネル１０１１の操作による指示を監視して、当該指示に応じてカメラを制御する。
【００３７】
図２は、図１に示す光学部１００１および撮像素子１００２の構成についてその一例を示す図である。
【００３８】
図示のように、光学部１００１の後段に撮像素子１００２が配置される。光学部１００１はズームレンズユニット（以下単にズームレンズと呼ぶ）２００１、フォーカスレンズユニット（以下単にフォーカスレンズと呼ぶ）２００２、および絞り２００３を有している。
【００３９】
ズームレンズ２００１はズーム倍率を変更するためのレンズである。フォーカスレンズ２００２は合焦点を変更するためのレンズである。絞り２００３は撮像素子１００２に入射する光量を制御するためのものである。絞り２００３はその開口径を広げることによって入射光量を増加させ、開口径を狭めることによって入射光量を低減する。
【００４０】
ズームレンズ２００１はズームモータ２１０１によって光軸に沿って駆動されて、そのズーム倍率を変化させる。同様に、フォーカスレンズ２００２はフォーカスモータ２１０２によって光軸に沿って駆動されて、合焦点を変化させる。そして、絞り２００２は絞りモータ２１０３によって駆動されて、その開口径を変化させる。なお、絞り２００２はズームレンズ２００１内に設けられている。
【００４１】
上述のズームモータ２１０１、フォーカスモータ２１０２、および絞りモータ２１０３は、ＣＰＵ１００４の制御下で駆動回路２００４によって駆動される。
【００４２】
図３は、図１に示すカメラで行われるボケ処理（ボケ効果）を説明するための図である。そして、図３（ａ）は合焦点、被写界深度、および合焦度を説明するための図であり、図３（ｂ）は、合焦点をカメラに近い位置から奥側に振った際のカメラからの距離と錯乱円径との関係を示す図である。また、図３（ｃ）は露光期間中に合焦点が移動した際のボケ効果を示す図であり、図３（ｄ）はカメラからの距離と露光時間との関係を示す図である。
【００４３】
図３（ａ）においては、カメラ、つまり、光学部１００１から距離Ｗ（Ｃ）離れた主被写体３００１に合焦した状態が示されている。つまり、主被写体３００１の位置に合焦点があり、光学部１００１と合焦点との距離がＷ（Ｃ）である。ここで、距離Ｌ１（Ｃ）は光学部１００１と被写界深度の手前側端部との距離を示し、距離Ｌ２（Ｃ）は光学部１００１と被写界深度の奥側端部との距離を示す。
【００４４】
図３（ａ）に示すグラフにおいて、実線は合焦度の変化を示している。ここでは、合焦点を除く被写界深度（手前側端部から奥側端部）のほとんどの領域で合焦度が低下している。合焦度の低下はボケ量の増加となる。合焦点に位置する主被写体３００１のみ高い解像度が得られるようにすると、主被写体３００１の奥側および手前に存在する被写体３００２および３００３を同時にボケさせて（前後ボケ）、かつ自然な画像を得ることができる。
【００４５】
ここで、図３（ｂ）および図３（ｃ）を参照して、図１に示すカメラによる画像ボケについて説明する。
【００４６】
前述のように、Ｌ１（Ｃ）は、合焦点までの距離がＷ（Ｃ）である際の被写界深度の手前側端部までの距離を示し、Ｌ２（Ｃ）は合焦点までの距離がＷ（Ｃ）である際の被写界深度の奥側端部までの距離を示す。
【００４７】
さらに、Ｌ１（Ｓ）およびＬ２（Ｓ）はそれぞれ合焦点までの距離がＷ（Ｓ）である際の被写界深度の手前側端部までの距離および被写界深度の奥側端部までの距離を示す。同様に、Ｌ１（Ｅ）およびＬ２（Ｅ）はそれぞれ合焦点までの距離がＷ（Ｅ）である際の被写界深度の手前側端部までの距離および被写界深度の奥側端部までの距離を示す。
【００４８】
なお、以下の説明では、距離Ｗ（Ｃ）、Ｗ（Ｓ）、およびＷ（Ｅ）をそれぞれ合焦点Ｗ（Ｃ）、Ｗ（Ｓ）、およびＷ（Ｅ）と呼ぶことがある。また、距離Ｌ１（Ｃ）、Ｌ１（Ｓ）、およびＬ１（Ｅ）をそれぞれ手前側端部Ｌ１（Ｃ）、Ｌ１（Ｓ）、およびＬ１（Ｅ）と呼び、距離Ｌ２（Ｃ）、Ｌ２（Ｓ）、およびＬ２（Ｅ）をそれぞれ奥側端部Ｌ２（Ｃ）、Ｌ２（Ｓ）、およびＬ２（Ｅ）と呼ぶことがある。
【００４９】
図３（ｂ）に示すグラフにおいて実線は、合焦点までの距離がＷ（Ｃ）である際に露光を行った場合のカメラからの距離と錯乱円径σとの関係を示している。錯乱円径σが許容錯乱円径δよりも小さな領域（手前側端部Ｌ１（Ｃ）から奥側端部Ｌ２（Ｃ））においては合焦状態となる。
【００５０】
同様に、図３（ｂ）に示すグラフにおいて点線は、合焦点までの距離がＷ（Ｃ）よりも手前側である距離Ｗ（Ｓ）である際に露光を行った場合のカメラからの距離と錯乱円径σとの関係を示している。錯乱円径σが許容錯乱円径δよりも小さな領域（手前側端部Ｌ１（Ｓ）から奥側端部Ｌ２（Ｓ））においては合焦状態となる。
【００５１】
なお、合焦点Ｗ（Ｓ）と手前側端部Ｌ１（Ｓ）および奥側端部Ｌ２（Ｓ）との関係は、合焦点Ｗ（Ｃ）と手前側端部Ｌ１（Ｃ）および奥側端部Ｌ２（Ｃ）との関係と同様である。
【００５２】
図３（ｂ）に示すグラフにおいて一点鎖線は、合焦点までの距離がＷ（Ｃ）よりも奥側である距離Ｗ（Ｅ）である際に露光を行った場合のカメラからの距離と錯乱円径σとの関係を示している。錯乱円径σが許容錯乱円径δよりも小さな領域（手前側端部Ｌ１（Ｅ）から奥側端部Ｌ２（Ｅ））においては合焦状態となる。
【００５３】
なお、合焦点Ｗ（Ｅ）と手前側端部Ｌ１（Ｅ）および奥側端部Ｌ２（Ｅ）との関係は、合焦点Ｗ（Ｃ）と手前側端部Ｌ１（Ｃ）および奥側端部Ｌ２（Ｃ）との関係と同様である。
【００５４】
上述のように、カメラからの合焦点までの距離に応じて被写界深度は変化する。なお、ここでは、説明の便宜上、錯乱円径σは合焦点付近においては、許容錯乱円径δに等しいものとした。この理由は、許容錯乱円径δとボケ量とを比例する物理量として扱い、かつ、許容錯乱円径δよりも錯乱円径σが小さくなっても、ボケ量はσ＝δの状態と変わらないことによる。
【００５５】
また、合焦点Ｗ（Ｓ）における被写界深度の奥側端部Ｌ２（Ｓ）と合焦点Ｗ（Ｅ）における被写界深度の手前側端部Ｌ１（Ｅ）とはともに、カメラからの距離Ｗ（Ｃ）に等しいとした。つまり、Ｗ（Ｃ）＝Ｌ２（Ｓ）＝Ｌ１（Ｅ）となる。この条件は、主被写体３００１が被写界深度の手前側端部から被写界深度の奥側端部まで移動する場合を想定して、本実施形態における最大の効果が得られる条件である。
【００５６】
上記の距離Ｌ２（Ｓ）およびＬ１（Ｅ）はそれぞれ次の式（３）および式（４）で表される。
【００５７】
Ｌ２（Ｓ）＝Ｗ（Ｓ）×Ｆ２×（ｆ２−ｋ×Ｆ×ｄ×（Ｗ（Ｓ）−ｆ））    （３）
Ｌ１（Ｅ）＝Ｗ（Ｅ）×Ｆ２×（ｆ２＋ｋ×Ｆ×ｄ×（Ｗ（Ｅ）−ｆ））    （４）
前述のように、Ｗ（Ｓ）＝Ｌ２（Ｓ）＝Ｌ１（Ｅ）であるから、式（３）および式（４）はそれぞれ式（５）および式（６）に変形することができる。
【００５８】
ｋ×Ｆ×ｄ×Ｗ（Ｓ）２−（ｆ２＋ｋ×Ｆ×ｄ×ｆ）×Ｗ（Ｓ）＋Ｗ（Ｃ）／Ｆ２＝０      （５）
ｋ×Ｆ×ｄ×Ｗ（Ｅ）２＋（ｆ２−ｋ×Ｆ×ｄ×ｆ）×Ｗ（Ｅ）−Ｗ（Ｓ）／Ｆ２＝０      （６）
式（５）および式（６）において、Ｗ（Ｓ）およびＷ（Ｅ）について二次方程式の解を求めると、Ｗ（Ｓ）およびＷ（Ｅ）はそれぞれ式（７）および式（８）によって表される。
【００５９】
Ｗ（Ｓ）＝（−（ｆ２＋ｋ×Ｆ×ｄ×ｆ）＋（（ｆ２＋ｋ×Ｆ×ｄ×ｆ）２−４×ｋ×ｄ×Ｗ（Ｃ）／Ｆ）１／２）／（２×ｋ×Ｆ×ｄ）      （７）
Ｗ（Ｅ）＝（（ｆ２＋ｋ×Ｆ×ｄ×ｆ）−（（ｆ２＋ｋ×Ｆ×ｄ×ｆ）２＋４×ｋ×ｄ×Ｗ（Ｃ）／Ｆ）１／２）／（２×ｋ×Ｆ×ｄ）      （８）
なお、Ｗ（Ｓ）およびＷ（Ｅ）に関してそれぞれ解が１つになるのは、Ｗ（Ｓ）についてはＷ（Ｃ）が被写界深度の奥側端部となり、Ｗ（Ｅ）についてはＷ（Ｃ）が被写界深度の手前側端部となるからである。
【００６０】
次に、図３（ｃ）を参照して、露光期間中に合焦点を移動させた場合のボケ効果について説明する。なお、ここでは、距離Ｗ（Ｃ）に位置する主被写体３００１のみに合焦が行われる被写界深度の浅い画像を撮影する場合について説明する。
【００６１】
図３（ｃ）において、横軸はカメラからの距離を示し、縦軸は錯乱円径σの時間平均値を示す。一般に、被写体のボケ量は錯乱円径σに比例するが、露光期間中にフォーカスレンズ２００２を移動させると、ボケ量はそのポイント（つまり、ピント位置）における錯乱円径σの露光期間内時間平均値に比例する。
【００６２】
図３（ｃ）に示すグラフにおいて点線は、フォーカスレンズ２００２を合焦点Ｗ（Ｃ）で合焦する位置に固定した際のボケ効果を示している。一方、図３（ｃ）に示すグラフにおいて実線は、露光期間中に、主被写体３００１が被写界深度の手前側端部にある合焦点Ｗ（Ｓ）から被写界深度の奥側端部にある合焦点Ｗ（Ｅ）に移動した際に、フォーカスレンズ２００２を所定の速度で移動した場合のカメラからの距離毎の錯乱円径δの時間平均値を示している。
【００６３】
露光期間中にフォーカスレンズ２００２を移動させると、カメラからの距離が主被写体３００１と異なる他の被写体３００２又は３００３について、錯乱円径σに関する露光期間中の時間平均値を許容錯乱円径δよりも大きくすることができる。この結果、手前側端部Ｌ１（Ｃ）および奥側端部Ｌ２（Ｃ）に位置する被写体３００３および３００２について、１度の撮影でぼかすことができる。
【００６４】
ここでは、最大の効果が得られる条件（つまり、Ｗ（Ｃ）＝Ｌ２（Ｓ）＝Ｌ１（Ｅ）となるＷ（Ｓ）およびＷ（Ｅ））を例に挙げて説明したが、Ｗ（Ｓ）およびＷ（Ｅ）を式（７）および式（８）で示す状態よりもＷ（Ｃ）に近い位置に設定した場合には、主被写体周辺のボケ量が徐々に小さくなって、Ｗ（Ｃ）＝Ｗ（Ｓ）＝Ｗ（Ｅ）において主被写体周辺におけるボケ量は最小となる。そして、Ｗ（Ｃ）＝Ｗ（Ｓ）＝Ｗ（Ｅ）においては、フォーカスレンズの移動距離が０となって、前述の従来の撮影手法と同等となる。
【００６５】
図３（ｄ）に斜線で示す部分は露光時間毎の被写界深度を示しており、露光期間中に合焦点を変更した場合の合焦度は、この被写界深度の時間方向の積算値で表わされることになる。
【００６６】
図４は、図１に示すカメラにおける撮影動作（撮影処理）を説明するためのフローチャートである。なお、図４に示すフローチャートに係る処理は、ＣＰＵ１００４の制御下で行われる。
【００６７】
また、図５は、図１に示すカメラにおける撮影動作（撮影処理）を説明するためのタイミングチャートである。
【００６８】
図４および図５を参照して、いま、時刻ｔ１で、ユーザが電源ボタンを押下げたとする。電源ボタンの押下げによってカメラが起動して、ＣＰＵ１００４はディスプレイ１０１２にライブビューを表示する（ステップＳ４００１）。
【００６９】
時刻ｔ１〜ｔ２のライブビュー期間において、ＤＳＰ１００７はＣＰＵ１００４の制御下で、撮像素子１００２からの出力であるデジタル撮像信号（以下単に画像ともいう）に対して、主被写体を検出する主被写体検出処理を行う。
【００７０】
なお、主被写体を検出する際には、例えば、顔領域を検出する顔検出が用いられる。さらには、予めカメラに設定された画角領域に主被写体が存在するものとして主被写体検出処理を行うようにしてもよい。いずれにしても主被写体を検出する手法は既知であるので、ここでは説明を省略する。
【００７１】
続いて、時刻ｔ２において、ＣＰＵ１００４はシャッターボタン（ＳＷ）が押下げられたか否かを判定する（ステップＳ４００２）。シャッターボタンが押下げられないと（ステップＳ４００２において、ＮＯ）、ＣＰＵ１００４はステップＳ４００１の処理に戻ってライブビュー表示を行う。
【００７２】
シャッターボタンが押下げられると（ステップＳ４００２において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ１００４はＤＳＰ１００７を制御して露出測定（露出条件の検出）を行い（ステップＳ４００３）、露出検出結果に応じて主被写体に対する適正露出量を求める。そして、ＤＳＰ１００７は、ＣＰＵ１００４の制御下で適正露出量に応じて、絞り値、シャッタースピード、およびＩＳＯ感度を求める。
【００７３】
ステップＳ４００３で行われる露出制御（つまり、露出測定）は既知であるので詳細な説明は行わないが、ＤＳＰ１００７は撮像素子１００２の出力に応じて、被写体輝度を測光して、ユーザによって選択された撮影モード（例えば、絞り優先、シャッタースピード優先など）に応じて絞り値、シャッタースピード、およびＩＳＯ感度を決定する。
【００７４】
続いて、時刻ｔ３〜ｔ４において、ＣＰＵ１００４の制御下で、ＤＳＰ１００７は主被写体３００１までの距離Ｗ（Ｃ）を測定する（ステップＳ４００４）。ここでは、既知のコントラストＡＦ方式を用いて距離測定を行って距離情報を得るものとするが、例えば、位相差ＡＦ方式など他の方式を用いるようにしてもよい。
【００７５】
時刻ｔ４において、ＣＰＵ１００４の制御下で、ＤＳＰ１００７は主被写体３００１までの距離Ｗ（Ｃ）が被写界深度の端部となる合焦点の距離（Ｗ（Ｓ）およびＷ（Ｅ））を、前述したようにして求める（ステップＳ４００５）。さらに，ＤＳＰ１００７は、露光時間内において距離Ｗ（Ｓ）から距離Ｗ（Ｅ）まで移動する際のフォーカスレンズ２００２の移動速度（つまり、合焦点の移動速度）Ｖを算出する（ステップＳ４００６）。
【００７６】
ここでは、フォーカスレンズ２００２による合焦点の移動速度Ｖ＝（Ｗ（Ｅ）−Ｗ（Ｓ）（つまり、フォーカスレンズ２００２による合焦点の移動距離））÷露光時間となる。
【００７７】
時刻ｔ５〜ｔ６において、ＣＰＵ１００４は主被写体３００１の位置が被写界深度の一方の端部である手前側端部（Ｌ２（Ｓ））となる合焦点Ｗ（Ｓ）に合焦するように、フォーカスレンズ２００２における合焦点を移動する（ステップＳ４００７）。そして、時刻ｔ７〜ｔ８において、ＣＰＵ１００４は露光およびフォーカスレンズ２００２の合焦点の移動を行う。
【００７８】
そして、ＣＰＵ１００４は、ステップＳ４００３に示す露出測定で求められた所定の時間の間露光を行うととともに、被写界深度の他方の端部である奥側端部（Ｌ１（Ｅ））に位置する合焦点Ｗ（Ｅ）にフォーカスレンズ２００２における合焦点を移動制御する（ステップＳ４００８）。
【００７９】
露光が完了すると、ＣＰＵ１００２は撮像素子１００２からデジタル撮像信号をＤＳＰ１００７に出力して（画像信号読み出し）、ＤＳＰ１００７による画像処理を行う（ステップＳ４００９）。その後、ＣＰＵ１００４は電源ボタンによって電源がオフとされたか否かを判定する（ステップＳ４０１０）。電源がオフとされると（ステップＳ４０１０において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ１００４は撮影動作を終了する。
【００８０】
一方、電源がオフとされないと（ステップＳ４０１０において、ＮＯ）、ＣＰＵ１００４はステップＳ４００１の処理に戻ってライブビュー表示を行う。
【００８１】
図５に示す例では、時刻ｔ８〜ｔ９において、ライブビュー表示に戻り、ＣＰＵ１００４は主被写体３００１に合焦するように、フォーカスレンズ２００２の合焦点を合焦点Ｗ（Ｃ）まで移動する。そして、時刻ｔ１０において、再びライブビュー表示が行われる。
【００８２】
このように、本発明の第１の実施形態では、露光の際にフォーカスレンズの位置を、被写界深度の手前側端部（Ｌ２（Ｓ））となる合焦点Ｗ（Ｓ）に合焦するように、フォーカスレンズ２００２の合焦点を移動する。
【００８３】
その後、所定の時間の間露光を行って、被写界深度の奥側端部（Ｌ１（Ｅ））に位置する合焦点Ｗ（Ｅ）にフォーカスレンズ２００２の合焦点を移動する。この結果、追加の画像処理を必要としない簡単な構成で、主被写体に合焦させ、かつその奥側および手前側に存在する被写体を同時にボケさせるとともに、自然な画像を得ることができる。
【００８４】
［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態によるカメラの一例について説明する。なお、第２の実施形態によるカメラの構成は、図１および図２に関連して説明したカメラと同様である。
【００８５】
第２の実施形態においては、カメラからの距離が互いに異なる複数の被写体に対して、連続的に撮影を行う連写を行った際に、第１の実施形態と同様のボケ効果を得る手法について説明する。
【００８６】
図６は、本発明の第２の実施形態によるカメラで撮影される構図の一例を示す図である。
【００８７】
図示の例では、被写体６００１〜６００３が存在し、ここでは、１回の露光における主被写体は１つであるとし、露光毎に互いに異なる被写体を主被写体として撮影するものとする。さらに、光学部１００１側から被写体６００１、被写体６００２、および被写体６００３の順で被写体が位置するものとし、被写体６００１、６００２、および６００３に対するフォーカスレンズ２００２の合焦点（つまり、光学部１００１からの距離）をそれぞれＷ（Ｃ，６００１）、Ｗ（Ｃ，６００２）、Ｗ（Ｃ，６００３）とする。
【００８８】
なお、図６に示す例では、被写体の数を３つとしたが、少なくとも３つの被写体が存在すればよい。
【００８９】
図７は、本発明の第２の実施形態によるカメラにおける撮影動作（撮影処理）を説明するためのフローチャートである。なお、図７に示すフローチャートに係る処理は、ＣＰＵ１００４の制御下で行われる。また、図７において、図４に示すフローチャートと同一のステップについては同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００９０】
図８は、本発明の第２の実施形態によるカメラにおける撮影動作（撮影処理）を説明するためのタイミングチャートである。
【００９１】
時刻ｔ１において、前述のステップＳ４００１の処理が行われた後、時刻ｔ２において、ステップＳ４００２およびＳ４００３の処理が行われる。
【００９２】
続いて、時刻ｔ３〜ｔ４において、ＣＰＵ１００４の制御下で、ＤＳＰ１００７は図６に示す被写体６００１〜６００３の各々までの距離を測定する（ステップＳ７００４）。ここでは、既知のコントラストＡＦ方式を用いて距離測定を行うものとするが、例えば、位相差ＡＦ方式など他の方式を用いるようにしてもよい。
【００９３】
なお、ステップＳ７００４においては、一度の距離測定によって、被写体６００１〜６００３の各々までの距離を測定する。これによって、露光の度に距離測定を行う場合に比べて、トータルの撮影時間を短くすることが可能となる。
【００９４】
時刻ｔ４において、ＣＰＵ１００４の制御下で、ＤＳＰ１００７は被写体６００１〜６００３の位置を測定する。ここでは、ＤＳＰ１００７はカメラから最も近い被写体６００１までの距離Ｗ（Ｃ，６００１）、次に近い被写体６００２までの距離Ｗ（Ｃ，６００２）、および３番目の被写体６００３までの距離Ｗ（Ｃ、６００３）を測定する。
【００９５】
さらに、ＤＳＰ１００７は、被写界深度の端部となるフォーカスレンズ２００２の合焦点（Ｗ（Ｓ，６００１），Ｗ（Ｅ，６００１），Ｗ（Ｓ，６００２），Ｗ（Ｅ，６００２），Ｗ（Ｓ，６００３），Ｗ（Ｅ，６００３））を、前述のようにして求める（ステップＳ７００５）。
【００９６】
そして、ＤＳＰ１００７は各被写体６００１〜６００３の番号をＮとして、露光時間内において合焦点Ｗ（Ｓ、Ｎ）からＷ（Ｅ、Ｎ）まで移動する際のフォーカスレンズ２００２の移動速度Ｖ（Ｎ）を求める（ステップＳ７００６）。ここでは、移動速度は、Ｖ（Ｎ）＝（Ｗ（Ｅ，Ｎ）−Ｗ（Ｓ，Ｎ））÷蓄積時間となる。
【００９７】
例えば、最も手前の被写体６００１を撮影する際のフォーカスレンズ２００２の合焦点の移動速度Ｖ（６００１）は、Ｖ（６００１）＝（Ｗ（Ｅ，６００１）−Ｗ（Ｓ，６００１））÷蓄積時間となる。
【００９８】
時刻ｔ５〜ｔ６において、ＣＰＵ１００４は被写界深度の端部（手前側端部）となる位置Ｗ（Ｓ，６００１）までフォーカスレンズ２００２の合焦点を移動する（ステップＳ７００７）。そして、時刻ｔ７〜ｔ８において、ＣＰＵ１００４は、ステップＳ４００３に示す露出測定で求められた所定の時間の間露光を行うととともに、被写界深度の奥側端部Ｗ（Ｅ，６００１）までフォーカスレンズ２００２の合焦点を移動させる（ステップＳ７００８）。
【００９９】
ここでは、露光中におけるフォーカスレンズ２００２の移動方向は、端部Ｗ（Ｓ，６００１）から端部Ｗ（Ｅ，６００１）としたが、距離測定直後においてフォーカルレンズ２００２の移動直前に、フォーカスレンズ２００２の合焦点に端部Ｗ（Ｅ，６００１）の方が近い場合には、端部Ｗ（Ｅ，６００１）から端部Ｗ（Ｓ，６００１）にフォーカスレンズ２００２を移動した方がシャッタタイムラグは短くなる。
【０１００】
露光が完了すると、ＣＰＵ１００２は、前述のステップＳ４００９の処理に進んで、ＤＳＰ１００７による画像処理を行う。続いて、ＣＰＵ１００４は連写モードで設定された全枚数の撮影が完了したか否かを判定して（ステップＳ７０１０）、全枚数の撮影が完了していないと（ステップＳ７０１０において、ＮＯ）、ステップＳ７００７の処理に戻る。
【０１０１】
図８に示す例では、時刻ｔ８〜ｔ９において、ＣＰＵ１００４は、ステップＳ７００７の処理に戻ってフォーカスレンズ２００２を次の撮影の初期位置に移動させる。この際には、ＣＰＵ１００４は、端部Ｗ（Ｓ，６００２）と端部Ｗ（Ｅ，６００２）とを比較して、現在位置から近い方を初期位置としてフォーカスレンズ２００２の合焦点を移動させる。
【０１０２】
続いて、時刻ｔ９〜ｔ１０では、ステップＳ７００８において、ＣＰＵ１００４は２番目にカメラに近い被写体６００２について、最も近い被写体の場合と同様な手順で露光とフォーカスレンズ２００２の合焦点の移動とを行う。
【０１０３】
今回の条件では、端部Ｗ（Ｓ，６００２）よりも端部Ｗ（Ｅ，６００２）の方が端部Ｗ（Ｅ，６００１）に近いので、２度目の撮影におけるフォーカスレンズ２００２の移動方向は、奥側から手前側方向となる。
【０１０４】
このようにして、ＣＰＵ１００４は全ての被写体について撮影が終了するまで（つまり、全枚数の撮影が完了するまで）、ステップＳ７００７〜Ｓ７００９の処理を繰り返す。
【０１０５】
ここでは、３つの被写体をそれぞれ主被写体として撮影を行うので、時刻ｔ１０〜ｔ１２においては、時刻ｔ８〜ｔ１０の区間と同様にして、フォーカスレンズ２００２における合焦点の移動方向と移動範囲とを変更して同様の処理が行われる。
【０１０６】
全枚数の撮影が完了すると（ステップＳ７０１０において、ＹＥＳ）、ＣＰＵ１００４は、ステップＳ４０１０の処理に進んで電源がオフとされたか否かを判定する。そして、前述したように、電源がオフとされると、ＣＰＵ１００４は撮影動作を終了する。一方、電源がオフとされないと、ＣＰＵ１００４はステップＳ４００１の処理に戻ってライブビュー表示を行う。
【０１０７】
図８に示す例では、時刻ｔ１３において、ＣＰＵ１００４は、フォーカスレンズ２００２の合焦点を合焦点Ｗ（Ｃ，６００１）に戻すため、フォーカスレンズ２００２の移動を開始する。そして、時刻ｔ１４において、ＣＰＵ１００４は再びライブビュー表示を行う。
【０１０８】
なお、第２の実施形態においては、露光の都度、フォーカスレンズ２００２を手前側から奥側に、そして、奥側から手前側に交互に移動させている。これによって、１つ前の露光完了の際におけるフォーカスレンズ２００２の合焦点の位置に対して、次の露光ではより近い方の端部から露光を開始して、連写における次の露光開始までの時間を短縮している。
【０１０９】
このように、本発明の第２の実施形態では、複数の被写体を順次主被写体として当該主被写体以外の被写体をぼかして連続撮影を行う際においても、追加の画像処理を必要としない簡単な構成で、主被写体に合焦点させつつ、主被写体の奥側および手前側に存在する被写体を同時にボケさせて、かつ自然な撮影画像とすることができる。
【０１１０】
上述の説明から明らかなように、図１に示す例においては、ＣＰＵ１００４およびＤＳＰ１００７が距離検出手段および合焦点算出手段として機能し、ＣＰＵ１００４が制御手段として機能する。また、ＣＰＵ１００４およびＤＳＰ１００７は露出検出手段および露光算出手段として機能する。
【０１１１】
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これら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の様々な形態も本発明に含まれる。
【０１１２】
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を撮像装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを撮像装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。
【０１１３】
上記の制御方法および制御プログラムの各々は、少なくとも距離検出ステップ、合焦点算出ステップ、および制御ステップを有している。
【０１１４】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。つまり、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種の記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵなど）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【０１１５】
１００１  光学部
１００２  撮像素子
１００４  ＣＰＵ
１００５  ＲＯＭ
１００６  ＲＡＭ
１００７  ＤＳＰ
１００８  外部インターフェース
１０１０  メモリ媒体コントローラ
１０１１  操作パネル
１０１２  ディスプレイ
【図１】
2015025852.tif 000003
【図２】
2015025852.tif 000004
【図３】
2015025852.tif 000005
【図４】
2015025852.tif 000006
【図５】
2015025852.tif 000007
【図６】
2015025852.tif 000008
【図７】
2015025852.tif 000009
【図８】
2015025852.tif 000010
【図９】
2015025852.tif 000011