(57)【要約】    【課題】      撮像しようとする被写体およびその前後にある物体の撮像信号の間引き処理による画像歪みの発生を防止すること。    【解決手段】  撮像部１０３の撮像素子が出力する撮像信号を間引き処理する場合に、光学部１０１の光学手段（レンズ）を非合焦位置に連続的に駆動する。これにより、撮像信号を間引き処理する場合に光学部１０１の光学手段が非合焦位置に連続的に駆動され、撮像しようとする被写体およびその前後にある物体に光学手段のピントが合うことが無なくなる。この結果、撮像信号の間引き処理による折り返しノイズの発生が無くなり、画像変換部１０４で変換された変換画像の画像歪みの発生が防止される。  【選択図】      図１
2007081865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像された露光画像を画像信号として出力する撮像手段と、
撮像する被写体像を前記撮像手段に露光画像として結像させる光学手段と、
撮像する被写体像の合焦点を検出して前記光学手段を合焦位置に臨ませるように制御する焦点制御手段と、
前記撮像手段が出力する画像信号を間引き処理した変換画像に変換する画像変換手段と、
前記撮像手段が出力する画像信号を間引き処理する場合に前記光学手段が非合焦位置に連続的に駆動されるように前記焦点制御手段を制御する撮影制御手段と、を具備する撮像装置。
【請求項２】
撮影時間中に、前記光学手段の焦点の位置を、前記合焦位置から一方にずれた非合焦位置から、他方の非合焦位置に変化するように前記光学手段を駆動する請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
動画撮影を行う場合に、前記光学手段の焦点の位置を、前記合焦位置から一方にずれた非合焦位置と他方にずれた非合焦位置との間で繰り返し変化させながら撮影を行う請求項１又は請求項２記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタルカメラなどの撮像装置に関し、詳しくは、撮像レンズを合焦位置に移動させて撮像素子に被写体の画像を結像させる自動合焦（オートフォーカス）機能、および撮像素子が出力する撮像信号を間引き処理（サンプリング処理）する間引き処理機能を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の撮像装置においては、その撮像素子（ＣＣＤ）の画素数が年々増大する傾向にある。
【０００３】
このため、この種の撮像装置においては、撮像した画像を小型な表示部（ＬＣＤ）に表示する場合、例えば３０万画素程度のＣＣＤを用いたものであっても、ＬＣＤの解像度やリアルタイム処理の制約により、撮像信号の間引き処理（サンプリング処理）を行って撮影画像を表示部にモニタリングするようにしている。
【０００４】
また、このような撮像装置では、通常、縮小した画像を記録媒体（メモリ）に記録する場合にも、記録画像の容量が小さくなるように撮像信号を間引き処理してメモリを節約するようにしている。
【０００５】
しかしながら、この種の撮像装置においては、単に撮像信号を間引き処理しただけでは、撮像信号の間引き処理により生じる折り返しノイズによって撮影画像に画像歪みが発生してしまう。
【０００６】
そこで、このような撮像装置では、通常、画素数の大きな撮像素子の撮像信号から画素数の小さい画像データを生成する場合、撮像信号の間引き処理を行う前にローパスフィルタ処理を行って折り返しノイズによる画像歪みの発生を防止するようにしている。
【０００７】
しかしながら、ローパスフィルタ処理を行う撮像装置では、画像の縮小比が大きくなるにつれてローパスフィルタ処理の演算量が多くなるため、ハードウェア処理の場合は回路が大規模化し、ソフトウェア処理の場合は処理時間が増大してしまうという問題が発生する。
【０００８】
従来、このような問題を解決する撮像装置として、画像縮小などの要求時に撮像レンズのフォーカス移動手段を、フォーカス駆動回路（合焦手段）を介して合焦点（ピント）を甘くする非焦点位置に停止させて被写体の撮影を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、このような問題を解決する他の撮像装置として、撮影画像のモニタリング時に、ＣＣＤが撮像レンズの合焦点からずれた位置になるように撮像レンズを制御することにより、光学的ローパスフィルタ効果を発現させるディジタルスチルカメラが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
これらの撮像装置によれば、撮像レンズの合焦点をずらして、つまり撮影画像のピントを甘くして折り返しノイズの影響を抑えているので、光学的あるは電気的なローパスフィルタ処理を行うことなく撮影画像の画質を向上させることができる。
【特許文献１】特開平１０−２３３１２号公報
【特許文献２】特開２０００−１３８８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記従来の撮像装置では、撮像レンズが被写体の非焦点位置に臨んでいても、撮像しようとする被写体の前方または後方に物体が存在していると、この物体に撮像レンズのピントが合ってしまう。
【００１２】
このため、前記従来の撮像装置においては、撮像しようとする被写体の撮影画像をぼかしただけでは、被写体の前方または後方にある物体の撮像信号の間引き処理により生じる折り返しノイズによって間引き処理された変換画像に画像歪みが発生してしまうという問題がある。
【００１３】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、撮像しようとする被写体およびその前後にある物体の撮像信号の間引き処理による画像歪みの発生を防止することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる課題を解決するため、本発明の撮像装置は、結像された露光画像を画像信号として出力する撮像手段と、撮像する被写体像を前記撮像手段に露光画像として結像させる光学手段と、撮像する被写体像の合焦点を検出して前記光学手段を合焦位置に臨ませるように制御する焦点制御手段と、前記撮像手段が出力する画像信号を間引き処理した変換画像に変換する画像変換手段と、前記撮像手段が出力する画像信号を間引き処理する場合に前記光学手段が非合焦位置に連続的に駆動されるように前記焦点制御手段を制御する撮影制御手段と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、撮像素子が出力する撮像信号を間引き処理する場合に、光学手段が非合焦位置に連続的に駆動されて、撮像しようとする被写体およびその前後にある物体に光学手段のピントが合うことが無いので、撮像信号の間引き処理による画像歪みの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一の構成または機能を有する構成要素及び相当部分には、同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１７】
（実施の形態１）
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ブロック図である。
【００１８】
図１に示すように、本例の撮像装置１００は、光学部１０１、焦点制御部１０２、撮像部１０３、画像変換部１０４、撮影制御部１０５を備えている。
【００１９】
図１において、光学部１０１は、図示しない合焦機構により焦点調節が可能な撮像レンズやズームレンズなどの光学系からなる光学手段を有している。
【００２０】
焦点制御部１０２は、撮像する被写体の合焦点を検出し、撮影制御部１０５から与えられた制御信号をもとに、焦点制御信号により合焦機構を制御して光学部１０１の光学系を合焦位置に臨ませるモーターなどで構成された焦点制御手段を有している。
【００２１】
撮像部１０３は、撮像する被写体像が光学部１０１の光学系により露光画像として結像され、結像された露光画像を画像信号からなる撮影画像（原画像）として出力する撮像素子（ＣＣＤ）などで構成された撮像手段を有している。
【００２２】
また、撮像部１０３は、光学部１０１の光学系の撮像光路を開閉するシャッター機構（不図示）を備えている。このシャッター機構は、撮影制御部１０５から与えられるシャッター速度制御信号により撮像部１０３の撮像素子に対する露光画像の露光時間が最適になるようにシャッター速度が制御される。
【００２３】
また、撮像部１０３は、撮像素子の撮影感度を調節する撮影感度調節手段（不図示）を備えている。この撮影感度調節手段は、撮影制御部１０５から与えられる撮影感度制御信号により撮像部１０３の撮像素子の撮影感度を制御する。
【００２４】
画像変換部１０４は、撮像部１０３から出力される原画像に対して、例えば水平および垂直に１／Ｎのサイズに縮小する画像変換処理（画像信号の間引き処理）を行って、変換画像を出力する画像変換手段を有している。
【００２５】
撮影制御部１０５は、画像変換部１０４から与えられる変換条件、およびリリースボタンの押下により与えられる撮影指令に従って、制御信号により焦点制御部１０２の焦点制御手段を制御するとともに、撮像制御信号により撮像部１０３の撮像手段を制御して被写体を撮影する撮影制御手段を有している。
【００２６】
ところで、この種の従来の撮像装置では、撮像レンズの合焦点をずらして折り返しノイズの影響を抑えるようにしているが、撮像しようとする被写体の前方または後方に物体が存在していると、この物体に撮像レンズのピントが合ってしまう。
【００２７】
このため、従来の撮像装置においては、撮像レンズの合焦点を単にずらしだけでは、被写体の前方または後方にある物体の撮像信号の間引き処理により生じる折り返しノイズによって間引き処理された変換画像に画像歪みが発生してしまう。
【００２８】
そこで、本例の撮像装置１００においては、撮像部１０３の撮像素子が出力する撮像信号を間引き処理する場合に、光学部１０１の光学手段（レンズ）を非合焦位置に連続的に駆動する構成を採っている。
【００２９】
これにより、本例の撮像装置１００では、撮像信号を間引き処理する場合に光学部１０１の光学手段が非合焦位置に連続的に駆動されるので、撮像しようとする被写体およびその前後にある物体に光学手段のピントが合うことが無くなる。
【００３０】
従って、本例の撮像装置１００では、撮像信号の間引き処理による折り返しノイズの発生が無くなり、画像変換部１０４で変換された変換画像の画像歪みの発生を防止できるようになる。
【００３１】
次に、本例の撮像装置１００において撮像信号を間引き処理する場合の撮影時のシャッター速度および撮影感度の決定方法について説明する。
【００３２】
本例の撮像装置１００の撮影条件としては、例えば、光学部１０１の光学手段（レンズ）を駆動しながらの撮影に、１／５０秒を要するとすれば、（１）最適撮影条件がシャッター速度１／２００秒、撮影感度１の場合には、シャッター速度１／５０秒、撮影感度１／４にしてレンズを駆動しながら撮影動作を行う。（２）最適撮影条件がシャッター速度１／２５秒、撮影感度１の場合には、シャッター速度１／５０秒、撮影感度２にしてレンズを駆動しながら撮影動作を行う。なお、この場合には、シャッター速度１／２５秒、撮影感度１として、レンズを半分の速度で１／２５秒の時間だけ駆動させ撮影動作を行ってもよい。
【００３３】
次に、図２を参照して、本例の撮像装置１００において撮像信号を間引き処理する場合の光学手段の挙動について説明する。図２は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置における光学手段の挙動を示すタイミングチャートである。
【００３４】
図２に示す光学手段の焦点の位置ｂ，ｃは、次のように定義される。ここで、画像変換部１０４における変換条件は、１／Ｎの縮小とする。また、１／Ｎの縮小を行う場合に最適な（ローパスフィルタとしての）周波数特性をｎとする。
【００３５】
図２において、光学手段の焦点の最適位置（最も焦点が合う位置）がａの場合、光学手段の焦点をａから後方（遠方）にずらして被写体に対する光学的な周波数特性（ボケ量）がｎに最も近くなる焦点の位置をｂとし、光学手段の焦点を前方（近方）にずらして被写体に対する光学的な周波数特性（ボケ量）がｎに最も近くなる焦点の位置をｃとする。
【００３６】
光学手段の焦点の位置ｂ，ｃは、次のような方法で決定される。光学手段の焦点の位置ｂ，ｃは、必要とされる周波数特性ｎ、焦点の最適位置ａ、光学手段の特性によって変化する。そこで、使用する光学手段に対して、ｎ，ａに対するｂ，ｃの関係を予め測定しておき、光学手段の焦点の位置ｂ，ｃの決定手順ではその測定値を利用する。この際、もし、絞りによって光学手段の特性が変化する場合には、絞りの状態毎にｎ，ａに対するｂ，ｃの関係を測定する。また、測定値を多数記憶できない場合には、近似式などを用いてもよい。なお、周波数特性ｎについては、撮影者の嗜好によって増減させてもよい。
【００３７】
次に、本例の撮像装置１００において撮像信号を間引き処理する場合の撮影時の動作について説明する。図３は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置の撮影時の動作を示すフローチャートである。
【００３８】
図３において、撮影動作が開始されると、まず、焦点制御部１０２から与えられる焦点制御信号により光学部１０１の光学手段の焦点調節が実行され、光学手段の焦点が位置ａ（図２の参照）に定まる（ステップＳＴ３０１）。
【００３９】
次いで、光学手段の焦点が位置ａに定まった後、リリースボタンが押下されて撮影指令が発生すると、撮影制御部１０５が撮影指令（信号）を受信する（ステップＳＴ３０２）。
【００４０】
撮影指令（信号）を受信した撮影制御部１０５は、撮影時のシャッター速度、撮影感度、光学手段の挙動を決定する（ステップＳＴ３０３）。
【００４１】
次いで、決定した挙動に従って光学手段を駆動するための制御信号が撮影制御部１０５から焦点制御部１０２に与えられ、焦点制御部１０２は、焦点制御信号により光学部１０１の光学手段を初期位置に臨ませるように制御する（ステップＳＴ３０４）。これにより、光学部１０１の光学手段の焦点が位置ｂになる。
【００４２】
次いで、焦点制御部１０２から与えられる焦点制御信号により焦点がｂからｃに変化するように光学部１０１の光学手段を制御しながら、撮影制御部１０５から与えられるシャッター速度制御信号、撮影感度制御信号および撮像制御信号により、上記シャッター速度および撮影感度で被写体を撮影する（ステップＳＴ３０５）。
【００４３】
これにより、図２に示すように光学手段の焦点がｂからｃに変化しながら、つまり被写体およびその前方および後方の物体に光学手段のピントを合わせないようにしながら撮影が行われる。
【００４４】
その後、光学部１０１の光学手段を終了状態（本例では、光学手段の焦点がａに戻る状態）に制御して（ステップＳＴ３０６）、撮影動作を終了する。
【００４５】
このように、本例の撮像装置１００における光学手段の挙動は、その焦点の位置がｂからｃに変化することが条件であるが、その変化のさせ方は比較的自由であってよい。
【００４６】
例えば、本例の撮像装置１００における光学手段は、典型的には図４に鎖線で示すように撮影時間中に一定の割合で焦点の位置を変化させるが、例えば、撮影時間中に、光学手段の焦点の位置を、合焦位置から一方にずれた非合焦位置から、他方の非合焦位置に変化するように光学手段を駆動するようにしてもよい。具体的には、図４に実線で示すように、本例の撮像装置１００における光学手段は、撮影時間中に、焦点位置ｂにしばらく留まらせた後、高速に焦点位置ｃに変化させ、焦点位置ｃにしばらく留まらせるようにしてもよい。
【００４７】
ここで、光学手段の焦点の変化に要する時間は、そのまま撮像部１０３の撮像素子への露光画像の露光時間となる。従って、もし特定のシャッター速度で撮影を行いたい場合には、その露光時間内で焦点の変化が完了するように光学手段を制御する。
【００４８】
また、シャッター速度は、光学手段の焦点の位置がｂからｃへ変化するのに要する時間が露光時間になるので、この時間から一意に定めることができる。
【００４９】
また、撮影感度は、上述のシャッター速度で最適な撮影が行われるよう設定する。ここで、特定の撮影感度で撮影を行いたい場合には、シャッター速度を最適な撮影が行われるようにしなければならないため、前述のように露光時間が最適になるよう光学手段を制御する。
【００５０】
一方、本例の撮像装置１００により動画撮影を行う場合には、図５に示すように、光学手段の焦点の位置をｂとｃとの間で繰り返し変化させながら撮影を行うようにする。
【００５１】
上述のように、本例の撮像装置１００においては、光学手段（レンズ）の焦点が連続的にずれながら撮影が行われるので、ローパスフィルタ処理を行った場合と同様、折り返しノイズによる画像歪みの発生を防止する効果が得られる。
【００５２】
また、撮影する画像サイズ、被写体との距離、被写界深度に対して適切なフィルタ効果が得られる。
【００５３】
また、撮影前の状態では、光学手段の焦点が最適位置（最も焦点が合う位置）になっているので、撮影する画像の確認がしやすい。
【００５４】
また、光学手段の焦点の位置を繰り返し変化させることで動画撮影にも応用できる。
【００５５】
さらに、光学手段の焦点の位置を変化させながら撮影するモードを、ソフトフォーカスなどの画像効果を得る撮影モードとしても応用できる。
【００５６】
なお、ここでは、焦点位置ｂを焦点の最適位置ａから後方（遠方）、焦点位置ｃを前方（近方）としたが、逆に焦点位置ｂを遠方、焦点位置ｃを近方としても同等の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る撮像装置は、撮像しようとする被写体およびその前後にある物体に光学手段のピントが合うことが無く、撮像信号の間引き処理による画像歪みの発生を防止することができるので、ディジタルカメラなどの撮像装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【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ブロック図
【図２】本発明の一実施の形態に係る撮像装置における光学手段の挙動を示すタイミングチャート
【図３】本発明の一実施の形態に係る撮像装置の撮影時の動作を示すフローチャート
【図４】本発明の一実施の形態に係る撮像装置における光学手段の他の挙動を示すタイミングチャート
【図５】本発明の一実施の形態に係る撮像装置における光学手段の動画撮影時の挙動を示すタイミングチャート
【符号の説明】
【００５９】
１００  撮像装置
１０１  光学部
１０２  焦点制御部
１０３  撮像部
１０４  画像変換部
１０５  撮影制御部
ａ  光学手段の焦点の最適位置
ｂ  焦点を後方にずらしたときの周波数特性ｎに最も近くなる焦点の位置
ｃ  焦点を前方にずらしたときの周波数特性ｎに最も近くなる焦点の位置
【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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