(57)【要約】【課題】合焦情報を取得している輝度情報の画像が被写体の一部の画像であっても、不自然な画像を呈示することなく合焦検出を行うことが可能な撮像装置を提供すること。【解決手段】対象物からの光を所定の位置に結像する光学系１と、対象物の画像を得るための撮像素子２と、対象物を表示するための表示部１０と、合焦検出非動作状態と、合焦検出動作状態とを備え、対象物の撮像を指示する撮像指示手段（レリーズボタン）８と、対象物の合焦検出を行う領域を選択するための領域選択手段（撮像素子制御部１５）と、合焦検出動作状態において、領域選択部１７によって選択された合焦検出領域を表示部１０の少なくとも一部の領域に表示する制御手段（画像信号処理部９）とを具備する。【選択図】        図１
2007058065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合焦検出動作状態と合焦検出非動作状態を有する撮像装置において、
対象物からの光を所定の位置に結像する光学系と、
前記対象物の画像を得るための撮像素子と、
前記対象物を表示するための表示手段と、
合焦検出動作状態を許可するとともに、対象物の撮像を指示する撮像指示手段と、
合焦検出動作状態における撮像領域中の合焦検出領域の位置を選択する制御手段とを有し、
一つの合焦検出動作状態において、合焦検出動作状態中に取得する合焦検出領域のみを前記表示手段に表示すること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記表示手段における表示する画像が、前記合焦検出領域の倍率が変更されて表示されることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記表示手段に表示する画像が、前記合焦検出領域の画像と、前記合焦検出動作状態において取得した画像とを重畳して表示することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子は複数の読み出し動作を行う機能を有し、前記撮像素子の読み出し動作を制御する撮像素子制御手段をさらに有し、
前記撮像素子制御手段は、前記合焦検出動作状態において、前記撮像素子上の特定画素の近傍の複数の画素の輝度情報を加算混合して読み出すことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像素子は複数の読み出し動作を行う機能を有し、前記撮像素子の読み出し動作を制御する撮像素子制御手段をさらに有し、
前記撮像素子制御手段は、前記合焦検出動作状態において、前記撮像素子上の少なくとも１箇所からなる一部の領域の輝度情報を読み出すことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記表示手段に表示された画像を記録する記録手段と、
前記記録手段に記録された画像を保持する時間経過を測定するカウンタと、
前記記録手段に記録された画像の情報を更新する更新手段と、をさらに有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項７】
前記記録手段に記録された画像は、前記合焦検出非動作状態時における画像であることを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
【請求項８】
前記合焦情報を得るための手段は、
前記撮像素子を用いて前記光学系を通過した光により形成されるぼけの異なる複数の画像を取得する手段と、
前記複数の画像のうち少なくとも二つの画像において互いに対応する領域の輝度情報を取得する手段と、
前記対応する領域の輝度情報からスプレッドパラメータを算出するスプレッドパラメータ算出手段と、
前記スプレッドパラメータと、前記対象物に合焦した画像を得るための前記制御手段への指令値とを関係づける手段を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合焦検出を行う合焦検出手段を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば米国特許第4965840号には、ぼけの異なる複数の画像を演算処理することにより、スプレッドパラメータを算出し、合焦判定するために、光路長の異なる2箇所で輝度情報を取得する方法が記載されている。ここでスプレッドパラメータとは、輝度情報のぼけを示す代表値であり、光学系のポイントスプレッドファンクション(PSF)の分散と相関のある値である。ここで、ポイントスプレッドファンクションとは、理想的な点像が光学系を通過した場合にどのように広がるかを表わす関数である。
【０００３】
図１４は、上記米国特許第4965840号に記載されている合焦判定方法のステップを示している。本合焦判定方法では、同一被写体、同一部位、同一視線方向からの最低２つの合焦判定用輝度情報を撮像画像のぼけ状態に影響を与える撮影パラメータを最低1つ変更することによって取得する。撮影パラメータとしては、フォーカスレンズ位置、絞り量、焦点距離などがあるが、本説明では図１６に示すように、フォーカスレンズ位置のみを変更する場合に限定して説明を行う。
【０００４】
図１５は、フォーカスレンズを駆動してその位置を変化させぼけ状態を変化させる合焦点取得のようすを示しており、図１６は、そのときのカメラシステムの一構成例を示している。
【０００５】
本合焦判定方法によると、第１及び第２のカメラパラメータセットを規定した（ステップＳ５１−１、Ｓ５１−２）後、例えば図１１の焦点面FM1、FM2と対象物Dまでの光路長を変更するためにフォーカスレンズを所定の第１の位置(図１５(a))及び第２の位置(図１５(b))に移動し、それぞれ第１及び第２の輝度情報を取得する（ステップＳ５２−１、Ｓ５２−２）。
【０００６】
次に、それぞれ取得した輝度情報は像倍率、輝度分布などの正規化処理が行われ（ステップＳ５３−１、Ｓ５３−２）、必要であれば取得した輝度情報中の合焦判定をすべき領域を選択する。選択はどちらか一方の画像情報（ここでは第１の画像情報）に対して行い（ステップＳ５４−１）、もう一方の画像情報（ここでは第２の画像情報）に対しては、第１取得画像の合焦判定画像処理領域に応じた第２取得画像の合焦判定領域が選定される（ステップＳ５４−２）。
【０００７】
第1及び第2の輝度情報には輝度情報取得手段における電気的なノイズの情報も含まれるため、ボケ量算出の前処理として、選択された第１及び第２の輝度情報の合焦判定領域に対しノイズ除去のための演算とPSFの分散を算出するための演算などが行われる（ステップＳ５５−１、Ｓ５５−２）。それら2つの処理演算結果を統合することによって、本手法における第1または第2の輝度情報に対応したPSFの分散が算出される（ステップＳ５６）。算出されたPSFの分散から被写体距離はUSP4965840に記載されているPSFの分散と被写体距離の関係式に基づいて求められる（ステップＳ５７）。
【０００８】
また、米国特許第5193124号では、図１１（ａ）、（ｂ）中の像面２上にある領域のPSFの分散と相関のあるスプレッドパラメータと、合焦するフォーカスレンズ位置を実現するフォーカスレンズ駆動部の指令値の対応関係がテーブルとして予め取得されている。スプレッドパラメータは米国特許第5193124号に記載のMTFの比や米国特許第5148209号に記載のぼけの異なる2枚の画像それぞれのPSFの分散の差を表す値である。従って、合焦検出領域のスプレッドパラメータを算出し、前述のテーブルを参照して、合焦するフォーカスレンズ位置を実現する駆動用アクチュエータの移動指令値が生成される。
【０００９】
一方、特開平11-55560号公報記載の合焦検出時において合焦検出領域の画像を拡大して表示する特許が開示されている。この従来技術ではマニュアルフォーカスが選択された場合、取得した画像をサブサンプリングせずに合焦検出領域を切り出した画像と、サブサンプリングを行った全領域の画像を重畳して表示することにより、合焦検出領域を拡大処理して表示した画像が、サブサンプリング後の画像を拡大処理した場合よりも解像度が高く、合焦度の確認が行いやすくなるという技術である。
【特許文献１】米国特許第4965840号
【特許文献２】米国特許第5193124号
【特許文献３】米国特許第5148209号
【特許文献４】特開平11-55560号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記先行技術の実施形態によれば、デフォーカス画像をAF時に撮像する場合に、理想的には、X-Y方向に等間隔なサンプリングを想定している。ここで、等間隔なサンプリングを行おうとすると、撮像素子の動作クロックの制限により、高速なフレーム読み出しが出来ない。例えば、撮像素子の画素数が5Mpixel（500万画素）撮像素子のサンプリングクロックが30MHzで単線読み出しを行っているときには、一秒間の６枚の画像しか取り込むことが出来ない。撮像装置が表示機能を有しているときに、通常の表示素子の解像度は撮像素子の画素数よりも少ないので、高速なフレーム表示が可能な読み出しを行っている。
【００１１】
例えば、Bayer配列のカラーフィルタアレイを備えた撮像素子で垂直方向で７ライン毎の読み出しを行っている。このときサンプリング後の画素の配列はもとのBayer配列と同じ相対順序なので、色信号処理はそれに準じている。これをドラフトモードサンプリングと呼ぶ。これにより、数百万画素の画素数を有する撮像素子の像情報を例えば30フレーム/秒のNTSCレートで読み出すことが出来る。
【００１２】
しかしながら、前述の様なドラフトモードのサンプリングを行うと、上記先行技術の様な合焦情報取得方式では、水平・垂直の方向で、ナイキスト周波数が異なるため、特に、帯域の低い垂直方向の画像に対して、折り返しが発生して合焦検出精度が落ちる。よって、従来の技術に示した合焦検出では、水平、垂直方向に同一のサンプリング周期で画像を取得し合焦検出を行うのが好ましい。例えば、部分読み出し動作が可能なX,Yアドレス方式の撮像素子を用いれば、撮像素子上の画像の一部の領域を読み出すことが出来る。読み出しの総クロック数を少なくできるので、撮像素子上の画素ピッチを基準とした解像度と、読み出しのフレームレートを両立することが出来る。しかしながら、このような読み出しを行うと、撮像素子上に結像した画像情報の一部しか取得できず、表示時には、周辺情報が欠落してしまう。
【００１３】
このような一部分の画像情報は、上記の合焦情報を取得するためには適しているが、対象物の像情報を呈示する目的には適していない。
【００１４】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、合焦情報を取得している輝度情報の画像が被写体の一部の画像であっても、不自然な画像を呈示することなく合焦検出を行うことが可能な撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明の第1の態様は、合焦検出動作状態と合焦検出非動作状態を有する撮像装置において、対象物からの光を所定の位置に結像する光学系と、前記対象物の画像を得るための撮像素子と、前記対象物を表示するための表示手段と、合焦検出動作状態を許可するとともに、対象物の撮像を指示する撮像指示手段と、合焦検出動作状態における撮像領域中の合焦検出領域の位置を選択する制御手段とを有し、一つの合焦検出動作状態において、合焦検出動作状態中に取得する合焦検出領域のみを前記表示手段に表示する。
【００１６】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記表示手段における表示する画像が、前記合焦検出領域の倍率が変更されて表示される。
【００１７】
また、本発明の第３の態様は、第１または第２の態様において、前記表示手段に表示する画像が、前記合焦検出領域の画像と、前記合焦検出動作状態において取得した画像とを重畳して表示する。
【００１８】
また、本発明の第4の態様は、第1の態様において、前記撮像素子は複数の読み出し動作を行う機能を有し、前記撮像素子の読み出し動作を制御する撮像素子制御手段をさらに有し、前記撮像素子制御手段は、前記合焦検出動作状態において、前記撮像素子上の特定画素の近傍の複数の画素の輝度情報を加算混合して読み出す。
【００１９】
また、本発明の第5の態様は、第1乃至第4のいずれか１つの態様において、前記撮像素子は複数の読み出し動作を行う機能を有し、前記撮像素子の読み出し動作を制御する撮像素子制御手段をさらに有し、前記撮像素子制御手段は、前記合焦検出動作状態において、前記撮像素子上の少なくとも１箇所からなる一部の領域の輝度情報を読み出す。
【００２０】
また、本発明の第６の態様は、第１の態様において、前記表示手段に表示された画像を記録する記録手段と、前記記録手段に記録された画像を保持する時間経過を測定するカウンタと、前記記録手段に記録された画像の情報を更新する更新手段と、をさらに有する。
【００２１】
また、本発明の第7の態様、第６の態様において、前記記録手段に記録された画像は、前記合焦検出非動作状態時における画像である。
【００２２】
また、本発明の第8の態様は、第1乃至第7のいずれか１つの態様において、前記合焦情報を得るための手段は、前記撮像素子を用いて前記光学系を通過した光により形成されるぼけの異なる複数の画像を取得する手段と、前記複数の画像のうち少なくとも二つの画像において互いに対応する領域の輝度情報を取得する手段と、前記対応する領域の輝度情報からスプレッドパラメータを算出するスプレッドパラメータ算出手段と、前記スプレッドパラメータと、前記対象物に合焦した画像を得るための前記制御手段への指令値とを関係づける手段を有する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、合焦情報を取得している輝度情報の画像が被写体の一部の画像であっても、不自然な画像を呈示することなく合焦検出を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置の構成を示す図であり、光学系１と、撮像素子２と、合焦点演算処理部３と、光学系制御部４と、制御系記録部５と、駆動部６と、駆動部状態検出部７と、レリーズボタン（撮像指示手段）８と、画像信号処理部（制御手段）９と、表示部１０と、画像記録部１２と、合焦検出用画像記録部１３と、撮像素子制御部（領域選択手段）１５と、操作部カウンタ１６とからなる。なお、ユーザによる領域選択を可能にするために領域選択部１７を設けても良い。
【００２５】
上記した構成において、光学系１で撮像素子２に被写体の光学像を結像すると、結像した光学像は、撮像素子２によって電気信号に変換される。該電気信号は、１．表示を目的とした場合、２．合焦情報取得を目的とした場合、３．画像記録を目的とした場合、の３つの状態で異なる処理がなされる。例えば、１．の場合、当該電気信号は画像信号処理部９で処理された後、表示部１０に送られる。また、２．の場合、当該電気信号は合焦点演算処理部３に送られる。また、３．の場合には、当該電気信号は画像信号処理部９で処理された後、画像記録部１２に送られる。レリーズボタン８は、上記１〜３の間で切り替えを行うためにユーザにより使用される。
【００２６】
撮像素子制御部１５は、画像のサンプリングモードとして、レリーズボタン８の切り替え動作に連動して、画像表示を目的としたドラフトモード(Ａ)、AF演算処理を目的としたAFモード(Ｂ)、画像記録を目的とした画像記録モード(Ｃ)で撮像素子２を駆動する。
【００２７】
ここで、図１１に示す垂直７画素スキップ読み出しは、上記のドラフトモード（Ａ）の画素読み出しの一例である。また、図１３に示すブロック読み出しはＡＦモード（Ｂ）の一例である。ブロック読み出しにより制限された領域を読み出すためのクロック数を少なくできるので、ドラフトモードの様な飛び越し読み出しと同じフレームレートとクロック動作でAFに必要な画像情報を読み出すことが出来る。
【００２８】
また、ブロック内の領域は稠密に１画素／１クロックで全情報を読み出すため、前述の様に画像のAFに必要な輝度情報を得るためには好ましい。また、撮像素子２を動作させるクロックを変更する必要がないので、処理回路の構成を簡略化できる。また、ドラフトモード、ＡＦモードは上記の例に限定されることなく、その他の様式で有っても良い。例えば、図１２に示すように、撮像装置が、動画・静止画記録の兼用装置で、４画素混合の読み出しモードを持っている場合にはＡＦモードにはその様な読み出しモードを利用しても良い。
【００２９】
次に、本実施形態で用いられる合焦検出取得方法について図１及び図１５を参照して述べる。駆動部６はモータなどのアクチュエータと、アクチュエータを駆動するための信号を生成する信号生成回路と、光学系1とアクチュエータを連結する鏡枠で構成される。光学系1であるフォーカスレンズとモータを連結する鏡枠にモータが作用して光学系１を駆動し、光学系１の位置を制御する。そして、対象物Dと焦点面（FM1,FM2）までの光路長を調整し、撮像素子２上の像のぼけを制御する。また、光学系１の位置制御は、鏡枠の位置を駆動部状態検出部７の信号を測定して行う。
【００３０】
次に、駆動部６を用いて光学系1をあらかじめ定められた第1の位置(図１５(a))及び第2の位置(図１５(b))に制御し、それぞれ第1及び第2の像を撮像素子2によって撮影する。撮影した像は画像信号処理部９によってデジタル信号に変換され、合焦検出用画像記録部１３に記憶される。合焦検出用画像記録部１３に記録されたぼけの異なる2つの輝度情報は、合焦点演算処理部３でPSFの分散と相関のある値（スプレッドパラメータ）を算出する。この算出方法は従来技術に示したものや、その他の手法であっても良い。
【００３１】
次に、制御系記憶部５に格納されたテーブルについて説明する。制御系記憶部５にはスプレッドパラメータとその値に対応した合焦像を得るフォーカスレンズ位置を実現するための駆動部６への指令値が離散値で記憶されている。
【００３２】
２つのぼけ画像から算出したスプレッドパラメータと制御系記憶部５に記憶されたテーブルから、合焦像を得るフォーカスレンズ位置を実現する駆動部６への指令値を参照し、光学系制御部４は駆動部６にその指令値を入力する。光学系１は合焦を得る位置に配置され、合焦状態を得ることができる。
【００３３】
次に、本実施形態の作用を図２、図４、図５、図６を参照して説明する。図２（ａ）は第１実施形態において、ドラフトモード時の表示画像の一例を示す図であり、図２（ｂ）は合焦検出領域の画像の一例を示す図である。図４は、第１実施形態の作用を説明するためのタイミングチャート（その1）である。図５は、第１実施形態の作用を説明するためのタイミングチャート（その２）である。図４は、レリーズボタン８が押されていない状態から半押しにより合焦検出動作状態に移行する場合を示し、図５は、レリーズボタン８が半押しされている状態から合焦検出動作状態に移行する場合を示している。図６は、第１実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。
【００３４】
まず、レリーズボタン８が押されていない状態（図４のT1-1：合焦検出非動作状態）から半押しされたか否かを判断し（図６のステップＳ１）、ＹＥＳのときにはステップＳ４に移行し、ＮＯのときにはレリーズボタン８が全押しか否かを判断する（図６のステップＳ１４）。ここでＹＥＳならばステップＳ１５に進むが、ＮＯならば撮像素子制御部１５はドラフトモード(図４のT12-1)において撮像素子２によって撮影された画像を表示部１０に表示する（図４のT2-1、図６のＳ２，Ｓ３)。図２（ａ）はこのとき表示される画像の一例を示している。
【００３５】
次に、レリーズボタン８が半押しの状態に変化すると(図４のT1-2：合焦検出動作状態)、合焦検出が開始され、ＡＦモード(図４のT12-2)でブロック読み出しにより合焦検出領域のみの画像が取得される(図１３)。
【００３６】
ここで、合焦検出領域は予め定められた領域が撮像素子制御部１５によって選択されるが、ユーザが領域選択部１７を介して合焦検出領域を選択してもよい。取得した合焦検出領域の画像に対して、画像信号処理部９によって表示部１０の解像度に適した解像度に変更するための補間処理が行われ、当該画像はその後表示部１０に表示される。図２（ｂ）はこのとき表示される画像の一例を示している。この表示は合焦検出が完了するまで行われる(図６のステップＳ７)。
【００３７】
また、読み出し方法の切り替えは、本実施形態では、図４のT1-2のレリーズボタン８の信号変化に従った場合について述べたが、T1-2からT6-1の光学系の駆動が終了するまでの間に行われればよい。ここで、図４に示すタイミングチャートは合焦情報取得のタイミングを図１４に示す方法に基いて図示したものである。駆動部６は第1のぼけ画像を得る第1の位置に光学系1を配置し(図４のT6-1)、輝度情報の取得及び記録を行う(図４のT3-1)。次に、駆動部６は第２のぼけ画像を得る第２の位置に光学系１を配置し(図４のT6-2)、輝度情報の取得及び記録を行う(図４のT3-2)。
【００３８】
これらの輝度情報を用いて図１４の方法により合焦位置を算出すると、駆動部６は合焦位置にフォーカスレンズ１を駆動する(図４のT6-3)。光学系１が合焦位置に配置されることを受けて合焦検出を完了する。そして、撮像素子制御部１５は画像のサンプリングモードをドラフトモード（Ａ）(図４、図５のT12-1’)に変更し（合焦検出非動作状態）、画像全体を表示する(図２(a),図６のＳ８，Ｓ９)。
【００３９】
また、レリーズボタン８には操作部カウンタ１６が接続されている。この操作部カウンタ１６は合焦検出が開始するとカウンタ値を一旦リセットし、再びカウントを始める。このようにカウンタを設けることによって、前回の合焦検出からの経過時間を測ることができ、レリーズボタン８の半押し状態で一定時間（MAX２）以上経過したことを操作部カウンタ１６が検知すると(図５のT11、図６のS11)、再び合焦検出を開始することができる。撮像素子制御部１５はブロック読み出しを行い、先に示した手順によって画像の表示が行われる。
【００４０】
次に、ステップＳ１０でレリーズボタン８が全押し状態に変化すると、合焦画像の撮影が行われ (図４のT12-3：合焦検出非動作状態、図６のS12)、画像記録部１２に撮影画像が記録される。本実施の形態では、合焦検出完了後にしばらくレリーズボタン８が半押し状態を保持した後、本撮影が開始される場合について述べたが、レリーズボタンが押されていない状態から半押し状態を経ずに全押し状態に移行して本撮影を行っても良い。レリーズボタン８が押されていない状態から全押しの状態に移行したときに、合焦検出が完了していない場合、本撮影を開始する直前に、合焦検出を開始する。そして、完了後に本撮影を行う。このときのサンプリングの切り替えは合焦検出が完了していることとレリーズボタン８の信号によって、合焦検出用のサンプリングから本撮影用のサンプリングに切り替える。
【００４１】
上記一連の動作によって、合焦情報を取得している輝度情報の画像が被写体の一部の画像であっても、不自然な画像を呈示することなく、合焦検出を行うことができる。
【００４２】
なお、本実施の形態における合焦情報取得方法は光学系1が駆動して複数のぼけ輝度情報を得る場合について述べたが、絞り径を変えて異なるぼけの輝度情報の取得や、レンズが流体による構成でその屈折率を変化させて異なる光路長の輝度情報を実現し、スプレッドパラメータの算出を行っても良い。また、上記に示すレンズ位置、絞り径、レンズの屈折率は少なくとも一つが変更されれば良く、同時に複数を変更してもかまわない。
【００４３】
また、光学系1は複数のレンズ群、たとえばズームレンズやフォーカスレンズ、絞り、光学フィルタなどによって構成される。合焦点演算処理部３は演算処理を行うマイクロプロセッサであり、処理に応じて複数存在しても良くASICやFPGAなどを用いて実現することができる。光学系制御部４は駆動部６の駆動用回路や制御を行うための演算処理を行う手段を備えている。駆動部６は電磁モータ、圧電素子、超音波駆動型モータなどによって構成される。また、駆動部状態検出部７は駆動部６の速度、角速度、位置、温度、圧力、光量などを検出するセンサで、ジャイロセンサ、エンコーダ、加速度計、温度計、圧力計、光量を測定する受光素子などによって構成される。
【００４４】
また、合焦点演算処理部３は、上記の様なスプレッドパラメータ演算による方法であるが、その他に、コントラストを検出する方法で有っても良い。
【００４５】
（第２実施形態）
以下に、本発明の第２実施形態について説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。第２実施形態では、第１実施形態の構成（図１）に加えて、表示部１０に表示された画像を記録する表示画像記録部１１と記録部カウンタ１４とを有することを特徴とする。
【００４６】
図３（ａ）は第２実施形態において、ドラフトモード時の表示画像の一例を示す図であり、図３（ｂ）は合焦検出領域の画像と表示画像記録部から読み出した画像とを重畳して表示した状態を示す図である。図８は、第２実施形態の作用を説明するためのタイミングチャート（その1）である。図９は、第２実施形態の作用を説明するためのタイミングチャート（その２）である。図８は、レリーズボタン８が押されていない状態から半押しにより合焦検出動作状態に移行する場合を示し、図９は、レリーズボタン８が半押しされている状態から合焦検出動作状態に移行する場合を示している。図１０は、第２実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。
【００４７】
まず、レリーズボタン８が半押しの状態のとき(図８のT1-1：合焦検出非動作状態)、撮像素子２によってドラフトモード(図８のT12-1)で撮影された画像が表示部１０に表示される(図３(a)、図８のT2-1、図１０のステップＳ８、Ｓ９)。表示画像記録部１１は表示画像を記録するフレームバッファであり、表示部１０の表示画像は、このバッファに記録される(図８のT4-1)。表示画像記録部１１は常に最新の表示画像を保持しており、記録部カウンタ１４はフレームバッファ画像の保持時間を管理しており、表示画像記録部１１には常に最新の情報が保持されるようにする。すなわち、記録部カウンタ１４の値と最大値ＭＡＸ１とを比較し、記録部カウンタ１４の値が最大値ＭＡＸ１よりも大きい場合には表示画像記録部１１の画像を消去することにより、常に最新の表示画像が記録されるようになっている(図１０のステップＳ9-1,Ｓ9-2)。
【００４８】
レリーズボタン１４が押されていない状態(図８のT1-1：合焦検出非動作状態)から半押しの状態に切り替わったとき(図８のT1-2：合焦検出動作状態)に合焦検出を開始する。撮像素子制御部１５は画像のサンプリングモードをドラフトモードからＡＦモード(図８のT12-2)に変更し、ブロック読み出しによって読み出した合焦検出領域の画像と表示画像記録部１１から読み出した画像を重畳して表示する(図３(b))。ブロック読み出しと読み出し画像との重畳処理をした画像の表示は合焦検出が完了するまで行われる。
【００４９】
尚、ドラフトモードからＡＦモードへの切り替えのタイミングは、レリーズボタン８の半押し状態への変化に伴って切り替えを行ったが、図８のT1-2からT6-1の光学系１の駆動が完了する間のどのタイミングでも良い。駆動部６は第1のぼけ画像を得る第1の位置に光学系1を配置し(図８のT6-1)、輝度情報の取得及び記録を行う(図８のT3-1)。
【００５０】
次に、駆動部６は第2のぼけ画像を得る第2の位置に光学系１を配置し(図８のT6-2)、輝度情報の取得及び記録を行う(図８のT3-2)。これらの輝度情報を用いて図１４の方法によって合焦位置を算出すると、駆動部６は合焦位置に光学系１を配置する(図８のT6-3)。
【００５１】
光学系１が合焦状態になると合焦検出を完了し、撮像素子制御部１５は画像のサンプリングをドラフトモード(図８、図９のT12-1’)に変更し、画像全体を表示部１０に表示する (図３(a),図８のT1-3、図１０のステップＳ８)。前述の押されていない状態と同様に、表示画像は表示画像記録部１１に保持され(図８のT4-2、図１０のステップＳ９−３)、記録部カウンタ１４は保持された画像の保持時間を管理し、最新の情報に更新する。
【００５２】
レリーズボタン８に接続された操作部カウンタ１６が、半押し状態で一定時間（MAX２）以上経過したことを検出すると(図９のT11,図１０のS11)、ドラフトモードからＡＦモードに切り替えて再び合焦検出を開始する。合焦検出が開始されると、ブロック読み出しによる画像と、表示記録部１１に記録された画像の重畳処理が行われ(図９のT5)、先に示した手順によって画像の表示が行われる。ここで、操作部カウンタ１６は実施の形態で述べたと同様に合焦検出開始と共にカウント値をリセットし、再びカウントする。
【００５３】
一方、レリーズボタン８が全押し状態（合焦検出非動作状態）に変化すると、合焦画像の撮影が行われる(図８、図９のT12-3,図１０のS12)。その後、画像記録部１２に撮影画像が記録される。本実施の形態では、合焦検出完了後にしばらくレリーズボタン８が半押しの状態を保持して、レリーズボタン８が全押し状態に変化し本撮影が開始される場合について述べたが、第1実施形態で述べたように、レリーズボタン８が押されていない状態から全押し状態に移行した場合では、本撮影前に合焦検出が完了しているかの判断を行って、合焦検出用のサンプリングから本撮影用のサンプリングに切り替える。
【００５４】
上述の一連の動作によって、合焦情報を取得している輝度情報の画像が被写体の一部の画像であっても、不自然な画像を呈示することなく、合焦検出を行うことができる。
【００５５】
なお、撮像素子制御部１３が設定するサンプリングモードは合焦検出に適した輝度情報取得モードを設定し、例えば、図３に示した縦横各２画素の画像の画素混合読み出しであってもよく、X-Y方向のサンプリング帯域をそろえ、高フレームレートでかつ広い領域の輝度情報を得る方法であれば、これに限定しない。
【００５６】
また、本実施の形態における合焦情報取得方法は光学系１が駆動して複数のぼけ輝度情報を得る場合について述べたが、絞り径を変えて異なるぼけの輝度情報の取得や、レンズが流体による構成でその屈折率を変化させて異なる光路長の輝度情報を実現し、スプレッドパラメータの算出を行っても良い。また、上記に示すレンズ位置、絞り径、レンズの屈折率は少なくとも一つが変更されれば良く、同時に複数を変更してもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は第１実施形態において、ドラフトモード時の表示画像の一例を示す図であり、（ｂ）は合焦検出領域の画像の一例を示す図である。
【図３】（ａ）は第２実施形態において、ドラフトモード時の表示画像の一例を示す図であり、（ｂ）は合焦検出領域の画像と表示画像記録部から読み出した画像とを重畳して表示した状態を示す図である。
【図４】第１実施形態の作用を説明するためのタイミングチャート（その１）である。
【図５】第１実施形態の作用を説明するためのタイミングチャート（その２）である。
【図６】第１実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る撮像装置の構成を示す図である。
【図８】第２実施形態の作用を説明するためのタイミングチャート（その１）である。
【図９】第２実施形態の作用を説明するためのタイミングチャート（その２）である。
【図１０】第２実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。
【図１１】水平方向の２画素を加算する画素混合読み出しのようすを示す図である。
【図１２】縦横各２画素を加算する画素混合読み出しのようすを示す図である。
【図１３】撮像素子２において、サンプリングされる中心付近の領域101を示す図である。
【図１４】従来の先行技術に記載された合焦判定方法のステップを示す図である。
【図１５】フォーカスレンズを駆動してその位置を変化させぼけ状態を変化させる合焦点取得のようすを示す図である。
【図１６】合焦点取得のためのカメラシステムの一構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  光学系
２  撮像素子
３  合焦点演算処理部
４  光学系制御部
５  制御系記憶部
６  駆動部
７  駆動部状態検出部
８  レリーズボタン
９  画像信号処理部
１０  表示部
１１  表示画像記録部
１２  画像記録部
１３  合焦検出用画像記録部
１４  記録部カウンタ
１５  撮像素子制御部
１６  操作部カウンタ
１７  領域選択部
【図１】
2007058065.tif 000003
【図２】
2007058065.tif 000004
【図３】
2007058065.tif 000005
【図４】
2007058065.tif 000006
【図５】
2007058065.tif 000007
【図６】
2007058065.tif 000008
【図７】
2007058065.tif 000009
【図８】
2007058065.tif 000010
【図９】
2007058065.tif 000011
【図１０】
2007058065.tif 000012
【図１１】
2007058065.tif 000013
【図１２】
2007058065.tif 000014
【図１３】
2007058065.tif 000015
【図１４】
2007058065.tif 000016
【図１５】
2007058065.tif 000017
【図１６】
2007058065.tif 000018