(57)【要約】【課題】現在のフォーカス位置からすぐにＡＦ動作を開始できるとともに、フォーカス位置を駆動するべき方向を誤ることなく、ＡＦにかかる時間を短縮でき、消費電力の増大を招くことのない撮像装置及び撮像方法を提供する。【解決手段】フォーカス位置を変更可能に構成された２つの撮像光学系１を備えた撮像装置であって、フォーカス位置を制御するものであり、前記ピント位置検出部がピント位置を検出する前において一方の撮像光学系のフォーカス位置と、他方の撮像光学系のフォーカス位置を所定量だけずらすように構成されたフォーカス位置制御部６３と、各撮像光学系のフォーカス位置がずれている状態において、各撮像光学系に対応させて出力される２つのコントラスト評価値に基づいて、前記被写体に合焦するピント位置が各撮像光学系の現在のフォーカス位置に対してどちらの方向にあるかを判別するピント位置方向判別部６４と、を備えた。【選択図】図５
2012128298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカス位置を変更可能に構成された２つの撮像光学系と、各撮像光学系により形成される被写体像を画像に変換する２つの撮像素子と、各画像中の被写体のコントラスト評価値をそれぞれ出力するコントラスト評価値出力部と、複数のフォーカス位置でのコントラスト評価値に基づいて、前記被写体に合焦するフォーカス位置であるピント位置を検出するピント位置検出部と、を備えた撮像装置であって、
フォーカス位置を制御するものであり、前記ピント位置検出部がピント位置を検出する前において一方の撮像光学系のフォーカス位置と、他方の撮像光学系のフォーカス位置を所定量だけずらすように構成されたフォーカス位置制御部と、
各撮像光学系のフォーカス位置がずれている状態において、各撮像光学系に対応させて出力される２つのコントラスト評価値に基づいて、前記被写体に合焦するピント位置が各撮像光学系の現在のフォーカス位置に対してどちらの方向にあるかを判別するピント位置方向判別部と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記ピント位置方向判別部が、各撮像光学系のフォーカス位置と、各フォーカス位置に対応させて出力される２つのコントラスト評価値から、フォーカス位置の変化によるコントラスト評価値の増減傾向を判別し、前記コントラスト評価値が増加する方向にピント位置があると判別するように構成された請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記フォーカス位置制御部が、ピント位置検出に関連する動作が開始されるまでの間は、各撮像光学系のフォーカス位置を所定量だけずらした状態を維持し続けるように構成された請求項１又は２記載の撮像装置。
【請求項４】
一方の撮像光学系のみで撮像を行う場合には、前記フォーカス位置制御部が、他方の撮像光学系のフォーカス位置を一方の撮像光学系のフォーカス位置より所定量だけ先行させて、各撮像光学系のフォーカス位置をピント位置側へと走査するように構成された請求項１、２又は３記載の撮像装置。
【請求項５】
前記フォーカス位置制御部が、前記ピント位置検出部によってピント位置が検出されており、かつ、本撮影が開始されるまでの待機期間においては、各撮像光学系のフォーカス位置を前記ピント位置に対して所定量だけずらした状態を保つように構成された請求項１、２、３又は４記載の撮像装置。
【請求項６】
前記待機期間において、前記フォーカス位置制御部が各撮像光学系のフォーカス位置を、前記ピント位置の前後にあり、かつ、各フォーカス位置に対応する各画像の被写体のコントラスト評価値がそれぞれ等しくなるように制御する請求項５記載の撮像装置。
【請求項７】
フォーカス位置を変更可能に構成された２つの撮像光学系と、各撮像光学系により形成される被写体像を画像に変換する２つの撮像素子と、各画像中の被写体のコントラスト評価値をそれぞれ出力するコントラスト評価値出力部と、複数のフォーカス位置でのコントラスト評価値に基づいて、前記被写体に合焦するフォーカス位置であるピント位置を検出するピント位置検出部と、を備えた撮像装置に用いられる撮像方法であって、
フォーカス位置を制御するステップであり、前記ピント位置検出部がピント位置を検出する前において一方の撮像光学系のフォーカス位置と、他方の撮像光学系のフォーカス位置を所定量だけずらすように構成されたフォーカス位置制御ステップと、
各撮像光学系のフォーカス位置がずれている状態において、各撮像光学系に対応させて出力される２つのコントラスト評価値に基づいて、前記被写体に合焦するピント位置が各撮像光学系の現在のフォーカス位置に対してどちらの方向にあるかを判別するピント位置方向判別ステップと、を備えたことを特徴とする撮像方法。
【請求項８】
前記ピント位置方向判別ステップにおいて、各撮像光学系のフォーカス位置と、各フォーカス位置に対応させて出力される２つのコントラスト評価値から、フォーカス位置の変化によるコントラスト評価値の増減傾向を判別し、前記コントラスト評価値が増加する方向にピント位置があると判別するように構成された請求項７記載の撮像方法。
【請求項９】
前記フォーカス位置制御ステップにおいて、ピント位置検出に関連する動作が開始されるまでの間は、各撮像光学系のフォーカス位置を所定量だけずらした状態を維持し続ける請求項７又は８記載の撮像方法。
【請求項１０】
一方の撮像光学系のみで撮像を行う場合には、前記フォーカス位置制御ステップにおいて、他方の撮像光学系のフォーカス位置を一方の撮像光学系のフォーカス位置より所定量だけ先行させて、各撮像光学系のフォーカス位置をピント位置側へと走査する請求項７、８又は９記載の撮像方法。
【請求項１１】
前記フォーカス位置制御ステップにおいて、前記ピント位置検出部によってピント位置が検出されており、かつ、本撮影が開始されるまでの待機期間においては、各撮像光学系のフォーカス位置を前記ピント位置に対して所定量だけずらした状態を保つ請求項７、８、９又は１０記載の撮像方法。
【請求項１２】
前記待機期間中では、前記フォーカス位置制御ステップにおいて各撮像光学系のフォーカス位置を、前記ピント位置の前後にあり、かつ、各フォーカス位置に対応する各画像の被写体のコントラスト評価値がそれぞれ等しくなるように制御する請求項１１記載の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォーカス位置を変更可能に構成された２つの撮像光学系と、各撮像光学系により形成される被写体像を画像に変換する２つの撮像素子と、を備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を備えた、いわゆるデジタルカメラでのオートフォーカス（以下ＡＦとも言う）の方法としては、撮像光学系のフォーカス位置をスキャン移動させるとともに、各フォーカス位置でのコントラスト評価値を取得し、その値が極値となるフォーカス位置をピント位置として検出するコントラストＡＦと呼ばれる方法がある。図１２はコントラストＡＦによるピント位置検出中の撮像光学系の動作を示すものであり、グラフにおいて点線の曲線で示しているのはまだ値が取得されていないコントラスト評価値であり、実線部分はコントラスト評価値を取得した部分を示す。図１２（ｉ）に示すように最初にあるフォーカス位置で静止している状態では、現在のフォーカス位置に対してピント位置がＩＮＦ側、ＮＥＡＲ側のいずれにあるのかが不明である。そのため、まずフォーカス位置をＩＮＦあるいはＮＥＡＲのいずれかの方向にある程度スキャン移動させて、コントラスト評価値の増減傾向を取得し、その増加する方向にピント位置があると推定して駆動を開始するようにしている。ここで、最初はどちらにピント位置があるのかが不明であるため、図１２（ｉｉ）に示すよう極値とは反対側へフォーカス位置を変更してしまうこともあり、その場合図１２（ｉｉｉ）に示すように一度もとの位置へ戻す分だけ無駄な距離を駆動しなければならない。その後、図１２（ｉｖ）に示すように一度、コントラスト評価値が増加傾向から減少傾向に転じるまでフォーカス位置を変更しつづけ、最後に図１２（ｖ）に示すようにピント位置にフォーカス位置を戻すことでコントラストＡＦが完了する。
【０００３】
このようにコントラストＡＦでは、現在のフォーカス位置に対してピント位置がどちら側にあるかが初期状態では分からないため、特に図１２（ｉｉ）に示すように、ピント位置とは逆方向に動いてしまった場合に合焦するまでにかかる時間が長くなってしまったり、その動作の見栄えが悪くなってしまったりするといった問題がある。
【０００４】
このような問題の解決方法のひとつとしては、図１３に示すように常にフォーカスレンズを前後に細かく動かすことにより、コントラスト評価値の増減傾向を取得してピント位置のある方向を検出するオブリングと呼ばれる方法がある。ただ、このような方法では、ピント位置のある方向へフォーカス位置を変更する際にその駆動方向を誤ることはなくなるものの、フォーカスレンズを常に駆動しているため消費電力が大きくなり、バッテリーのもちが悪くなってしまうといった新たな問題が生じてしまう。
【０００５】
ところで、立体画像を撮像するために２つの撮像光学系を有するいわゆる立体カメラ等においては、特にピント位置がある方向等については推定を行わずに、フォーカスレンズが２つあることを利用してコントラストＡＦのためのスキャン範囲を分担することで、ＡＦにかかる時間を最短で略半分にすることが行われている。
【０００６】
特許文献１に記載されている二眼カメラは第１撮像光学系と、第２撮像光学系を有し、それぞれのフォーカスレンズ１３を独立して位置制御できるように構成されている。そして、ユーザがシャッタボタンを半押しにしてＡＦ動作が開始されると、図１４に示すようにまず、第１撮像光学系のフォーカスレンズ１３をＩＮＦ端へ、第２撮像光学系のフォーカスレンズ１３をＮＥＡR端へと移動させ、それぞれのフォーカスレンズ１３を中央側へとスキャン移動させてコントラスト評価値がピークとなるフォーカス位置を探索する。
【０００７】
また、特許文献１に記載されている別の実施態様では、図１５に示すように、ユーザがシャッタボタンを半押しにしてＡＦ動作が開始されると、第１撮像光学系のフォーカスレンズ１３を駆動可能範囲の略中央に配置し、第２撮像光学系のフォーカスレンズ１３は、ＮＥＡR端に配置し、その後、それぞれのフォーカスレンズ１３の離間距離を保ったまま、ＩＮＦ側へとスキャン移動させて、いずれかの撮像光学系でピント位置を検出する。
【０００８】
これらの例のように二眼カメラにおいては、スキャン移動をさせる範囲をそれぞれで分担することで、ＡＦにかかる時間を最短で略半分にすることができる。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載のコントラストＡＦ方法では、合焦動作が開始された時点で、スキャン範囲を分担するとともに、駆動方向について考慮しなくてもよいようにするために、まずフォーカスレンズを現在の位置からＩＮＦ端、ＮＥＡＲ端、中央といった予め定められた位置まで必ず駆動しており、その分の駆動時間がかかってしまう。言い換えると、現在のフォーカス位置から合焦動作を開始できないので、初期配置にするまでにかかる時間や消費電力が大きくなってしまう。また、合焦動作前のフォーカス位置やピント位置によっては、初期配置にするまでにピント位置を通り過ぎてから再びフォーカス位置をピント位置に戻すといった動作をしていることになり、図１２（ｉｉ）に示したような無駄な動きが実際には生じていることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１６２９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、合焦動作を行う際に２つの撮像光学系のフォーカス位置を予め定めたＩＮＦ端等の固定された初期配置に設定することなく、現在のフォーカス位置からすぐにＡＦ動作を開始できるとともに、フォーカス位置を駆動するべき方向を誤ることなく、ＡＦにかかる時間を短縮でき、消費電力の増大を招くことのない撮像装置及び撮像方法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】
【００１２】
すなわち、本発明の撮像装置は、フォーカス位置を変更可能に構成された２つの撮像光学系と、各撮像光学系により形成される被写体像を画像に変換する２つの撮像素子と、各画像中の被写体のコントラスト評価値をそれぞれ出力するコントラスト評価値出力部と、複数のフォーカス位置でのコントラスト評価値に基づいて、前記被写体に合焦するフォーカス位置であるピント位置を検出するピント位置検出部と、を備えた撮像装置であって、フォーカス位置を制御するものであり、前記ピント位置検出部がピント位置を検出する前において一方の撮像光学系のフォーカス位置と、他方の撮像光学系のフォーカス位置を所定量だけずらすように構成されたフォーカス位置制御部と、各撮像光学系のフォーカス位置がずれている状態において、各撮像光学系に対応させて出力される２つのコントラスト評価値に基づいて、前記被写体に合焦するピント位置が各撮像光学系の現在のフォーカス位置に対してどちらの方向にあるかを判別するピント位置方向判別部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の撮像方法は、フォーカス位置を変更可能に構成された２つの撮像光学系と、各撮像光学系により形成される被写体像を画像に変換する２つの撮像素子と、各画像中の被写体のコントラスト評価値をそれぞれ出力するコントラスト評価値出力部と、複数のフォーカス位置でのコントラスト評価値に基づいて、前記被写体に合焦するフォーカス位置であるピント位置を検出するピント位置検出部と、を備えた撮像装置に用いられる撮像方法であって、フォーカス位置を制御するステップであり、前記ピント位置検出部がピント位置を検出する前において一方の撮像光学系のフォーカス位置と、他方の撮像光学系のフォーカス位置を所定量だけずらすように構成されたフォーカス位置制御ステップと、各撮像光学系のフォーカス位置がずれている状態において、各撮像光学系に対応させて出力される２つのコントラスト評価値に基づいて、前記被写体に合焦するピント位置が各撮像光学系の現在のフォーカス位置に対してどちらの方向にあるかを判別するピント位置方向判別ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
このようなものであれば、ピント位置が検出される前の状態において、各撮像光学系のフォーカス位置を所定量だけずらされているので、それぞれの撮像光学系に対応させて出力される２つのコントラスト評価値には違いが生じる。この２つのコントラスト評価値の違いに基づいて前記ピント位置方向検出部がピント位置は現在のフォーカス位置に対してどちらの方向にあるのかを判断するので、フォーカス位置の駆動方向を誤ることがない。従って、誤った方向に駆動してしまうことによる時間の無駄や見栄えの悪さと言った問題が生じるのを防ぐことができ、逆に駆動方向を誤らないようにするために特別な初期配置にする等といった無駄な駆動時間もなくすことができる。従って、ＡＦにかかる時間を大幅に短縮することができるとともに、駆動方向を検出するためにフォーカス位置を常に動かし続けるといった動作も必要ないので消費電量の増大を招くことがない。
【００１５】
前記ピント位置が現在のフォーカス位置に対してどの方向にあるかを判別するための具体的な態様としては、前記ピント位置方向判別部が、各撮像光学系のフォーカス位置と、各フォーカス位置に対応させて出力される２つのコントラスト評価値から、フォーカス位置の変化によるコントラスト評価値の増減傾向を判別し、前記コントラスト評価値が増加する方向にピント位置があると判別するように構成されたものであればよい。
【００１６】
合焦動作が開始された際にすぐにピント位置が検出でき、よりＡＦにかかる時間を短縮できるようにするには、前記フォーカス位置制御部が、ピント位置検出に関連する動作が開始されるまでの間は、各撮像光学系のフォーカス位置を所定量だけずらした状態を維持し続けるように構成されたものであればよい。
【００１７】
一方の撮像光学系のみで撮像を行う場合において、フォーカス位置がピント位置を通過後に再度戻ると動作を無くすことにより、ＡＦにかかる時間をより短縮できるようにするには、前記フォーカス位置制御部が、他方の撮像光学系のフォーカス位置を一方の撮像光学系のフォーカス位置より所定量だけ先行させて、各撮像光学系のフォーカス位置をピント位置側へと走査するように構成されたものであればよい。
【００１８】
ピント位置に合焦され、シャッタが切られて本撮影がされるまでの間に被写体がピント位置から外れてしまったのを容易に検出できるようにするには、前記フォーカス位置制御部が、前記ピント位置検出部によってピント位置が検出されており、かつ、本撮影が開始されるまでの待機期間においては、各撮像光学系のフォーカス位置を前記ピント位置に対して所定量だけずらした状態を保つように構成されたものであればよい。
【００１９】
例えばコントラス評価値のピークが小さい被写体に対して、ピークの大きい被写体が入ってきた場合でもピークの小さい被写体の変化を検出しやすくするには、前記待機期間において、前記フォーカス位置制御部が各撮像光学系のフォーカス位置を、前記ピント位置の前後にあり、かつ、各フォーカス位置に対応する各画像の被写体のコントラスト評価値がそれぞれ等しくなるように制御すればよい。
【発明の効果】
【００２０】
このように本発明の撮像装置及び撮像方法によれば、フォーカス位置の異なる２つの撮像光学系に対応した２つのコントラスト評価値に基づいて前記ピント位置方向判別部がピント位置の方向を推定するので、合焦合焦動作を行う際に２つの撮像光学系のフォーカス位置を予め定めた初期配置に設定することなく、現在のフォーカス位置からすぐにＡＦ動作を開始できる。従って、フォーカス位置を駆動するべき方向を誤ることなく、ＡＦにかかる時間を短縮でき、消費電力の増大を招くことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る撮像装置を示す模式的前方斜視図。
【図２】同実施形態における撮像装置を示す模式的後方斜視図。
【図３】同実施形態における撮像装置全体の電気的構成を示す機能ブロック図。
【図４】同実施形態における合焦動作に関連する構成を示す機能ブロック図。
【図５】同実施形態における合焦動作待機状態における各フォーカスレンズの位置を示す模式図。
【図６】同実施形態におけるピント位置方向取得後の各フォーカスレンズの動作及びコントラスト評価値の取得状況を示す模式図。
【図７】同実施形態におけるピント位置取得後の各フォーカスレンズの動作及びコントラスト評価値の取得状況を示す模式図。
【図８】図７の状態において合焦被写体が動いた際の各コントラスト評価値の変化を示す模式図。
【図９】図７の状態においてコントラスト評価値が異なる２つの被写体がある場合の例を示す模式図。
【図１０】同実施形態における本撮影開始後の各フォーカスレンズの動作を示す模式図。
【図１１】同実施形態における撮影中の動作を示すフローチャート。
【図１２】従来のコントラストＡＦ中の撮像光学系の動作及びその問題点を示す模式図。
【図１３】別の従来のコントラストＡＦ中の撮像光学系の動作を示す模式図。
【図１４】２眼カメラにおける従来のコントラストＡＦを高速化する方法を示す模式図。
【図１５】２眼カメラにおける別の従来のコントラストＡＦを高速化する方法を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
＜装置全体の構成に関する説明＞
本実施形態の撮像装置１００は、立体画像を撮像するためのものであって、図１の前方斜視図に示すように、前面には電源オン時において撮像光学系１を保持する鏡筒が２つ並んで突出するように設けている他、ストロボ装置３８等が設けてある。なお、これらの鏡筒は電源オフ時には内部に収容されるようにしてある。また、図２の後方斜視図に示すように背面には撮像された画像を立体視するためのモニタ３５と、各種操作に用いられる操作キー５３等が設けてある。前記モニタ３５は例えば、レンチキュラーレンズを用いた３Ｄモニタである。そして上面には、シャッターレリーズ操作を行うために用いられるシャッタボタン５１と、撮影モードを切り替えるためのモードダイヤル５２が設けてある。
【００２４】
すなわち、本撮像装置１００は、各光軸１４を所定距離だけ離間させて並列に設けた２つの撮像光学系１と、各記撮像光学系１により形成される被写体像をそれぞれ画像信号に変換する２つの撮像素子２と、を備え、２つの撮像光学系１により同時に撮像することで、視差のある２つの画像を生成できるようにしてある。これらの視差のある２つの画像に基づいて前記モニタ３５において立体表示される立体画像が生成されるようにしてある。
【００２５】
図３は、本実施形態の撮像装置１００の電気的な構成を機能ブロックとして示すものである。図３に示すように、２つの撮像光学系１、２つの撮像素子２、画像信号処理回路３１、ＶＲＡＭ３２、評価値算出回路３３、表示画像処理回路３４、モニタ３５、圧縮処理回路３６、記録メディア３７、ＣＰＵ４１、メモリ４２、４３、等が協業して、いわゆるデジタルカメラとしての機能を発揮するように構成してある。以下に各部について説明する。
【００２６】
２つの撮像光学系１において共通する構成について説明する。なお、２つの撮像光学系１及び撮像素子２について区別が必要な場合には立体画像を構成する左側画像を生成するための撮像光学系１には第１、立体画像を構成する右側画像を生成するための撮像光学系１には第２を付けて区別するものとする。各撮像光学系１はそれぞれの光軸１４が平行となるように、人間の両目の視差と略同じ程度の距離だけ離間させて並列に設けてある。そして前記撮像光学系１は、光軸１４に沿って外側から順に、ズームレンズ１１、絞り１２、フォーカスレンズ１３の順で並べて構成してあり、前記フォーカスレンズ１３の後ろ側に前記撮像素子２が設けてある。前記撮像素子２としては、例えばＣＣＤ型やＣＭＯS型のイメージセンサが用いられる。
【００２７】
前記絞り１２にはアイリスモータが接続されており、ＡＥ（Ａｕｔｏ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）動作時に絞り１２値を変化させて光束を制限して露出量を制御するために用いられる。また前記フォーカスレンズ１３にはレンズモータが接続されており、ＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）動作時に当該フォーカスレンズ１３を撮像光学系１の光軸１４に沿って移動させることにより、撮像光学系１のフォーカス位置を制御してピント調整を行うように構成してある。
【００２８】
前記撮像素子２は、前記撮像光学系１により結像された被写体像を画像信号に変化するものである。当該撮像素子２には、タイミングジェネレータ２１（ＴＧ）が接続してあり、ＴＧ２１により前記撮像素子２の光電荷蓄積、転送動作が制御される。なお、前記絞り１２、前記フォーカスレンズ１３はドライバ１５、１６を介して、前記撮像素子２はタイミングジェネレータ２１（ＴＧ）を介して、ＣＰＵ４１により制御される。
【００２９】
前記撮像素子２から出力された画像信号は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）及び増幅器（ＡＭＰ）２２、Ａ／Ｄコンバータ（ＡDＣ）２３、の順で入力され、アナログデータからデジタルデータへと変換される。デジタルデータに変換された画像信号は、画像コントローラ２４が入出力をコントロールする。前記画像信号は、画像信号処理回路３１に入力され、ホワイトバランス補正、γ補正処理等が施され、第１撮像光学系１により撮像された第１画像と、第２撮像光学系１により撮像された第２画像として、ＶＲＡＭ３２の所定領域Ａ、Ｂにそれぞれ別々に一次的に記憶される。このＶＲＡＭ３２に記憶されている各画像は所定周期ごとに更新される。具体的には前記タイミングジェネレータ２１により撮像素子２が１／３０秒（１フレーム）ごとに露光及び画像信号の出力が繰り返されるのに合わせて更新される。
【００３０】
前記評価値算出回路３３は、ＶＲＡＭ３２に記憶された第１及び第２画像の各々からＡＦ評価値及びＡＥ評価値等を算出するものである。ＡＦ評価値とは、本実施形態では被写体が各撮像素子２に結像した際の光軸からのずれ量の評価値であるずれ評価値、又は２つの画像の位相差評価値を含む被写体距離評価値や、コントラスト評価値等に相当するものである。被写体距離評価値は、後述する被写体距離の算出において用いられるものである。またコントラスト評価値は、前記各画像の所定領域について、輝度値の高周波成分を積算することにより算出されたものである。すなわち、隣接する画素間のコントラスト（輝度差）を所定領域内について足し合わせたものである。また、ＡＥ評価値とは、各画像データの所定領域について輝度値を積算することで算出され、画像の明るさを表すものである。コントラスト評価値、ＡＥ評価値はそれぞれ後述するＡＦ動作及びＡＥ動作において用いられる。
【００３１】
前記表示画像処理回路３４は、ＶＲＡＭ３２に記憶されている第１及び第２画像に基づいてＬＣＤモニタ３５において立体表示するための立体画像を合成するものである。前記モードダイヤル５２により撮影モードが選択されており、ＬＣＤモニタ３５がビューファインダとして使用される際には、前記表示画像処理回路３４によって合成された立体画像が、ＬＣＤドライバ３５１を介してＬＣＤモニタ３５にスルー画像として表示される。また、モードによっては立体合成画像を用いずに、前記ＶＲＡＭ３２に記憶されている画像をそのままＬＣＤモニタ３５に表示するようにしても構わない。
【００３２】
前記圧縮処理回路３６は、ＶＲＡＭ３２に記憶された第１及び第２画像に対して、ＪＰＥＧ方式等の圧縮形式により圧縮処理を施すものである。メディアコントーラ３７１は、圧縮処理回路３６によって圧縮処理された各画像をメモリカード等の記録メディア３７に保存する。また、モードダイヤル５２によりビューモードが選択されている場合には、この記録メディア３７に保存されている第１及び第２画像に基づいて、前記表示画像処理回路３４により生成された立体画像が前記モニタ３５により表示される。
【００３３】
前記モニタ３５はＬＣＤモニタであり、その詳細な構造は図示しないが、微小なかまぼこ状レンズを並べて形成したレンチキュラーをフィルタ上に形成して、そのフィルタをモニタの表面に設けてある。そして、モニタ３５に映し出す画像を左右それぞれの目に異なる画像を届けることで裸眼立体視を可能にする。なお、前記モニタ３５はその表面にパララックスバリア表示層を備えたパララックスバリア式のものであってもよい。より具体的には、モニタ３５は、立体表示を行う際に、パララックスバリア表示層に光透過部と光遮蔽部とが交互に所定のピッチで並んだパターンからなるパララックスバリアを発生させるとともに、その仮想の画像表示面に左右の像を示す短冊状の画像断片を交互に配列して表示することで立体視を可能としてもよい。
【００３４】
前記ＣＰＵ４１は、撮像装置１００の全体の動作を統括的に制御するものである。ＣＰＵ４１には、前述のシャッタボタン５１、モードダイヤル５２、各種操作キー５３の他、不揮発性メモリ４３が接続されている。
【００３５】
前記シャッタボタン５１は、２段押のスイッチ構造となっている。シャッタボタン５１がユーザにより軽く押圧（半押し）されると、撮像準備動作が開始される。シャッタボタン５１が強く押圧（全押し）されると、撮影処理が行われ、１画面分の第１及び第２画像がＶＲＡＭ３２から記録メディア３７に転送されて記憶される。また、この記録メディア３７に記憶されている撮影された画像は、モードダイヤル５２で再生モードが選択されている場合には、前記表示画像処理回路により立体画像が合成されたのちに前記モニタ３５に表示される。
【００３６】
＜合焦動作に関連する構成の説明＞
前記前記不揮発性メモリ４３には、各種制御用のプログラムや設定情報等が記憶されている。しかして、前記ＣＰＵ４１、ＳＤＲAM４２、不揮発性メモリ４３、各種回路等、記録メディア３７等が協業してプログラムや設定情報に基づき、少なくとも、コントラスト評価値出力部６１、ピント位置検出部６２、フォーカス位置制御部６３、ピント位置方向判別部６４としての機能を発揮するように構成してあり、その機能ブロック図は図４のようになる。
【００３７】
前記コントラスト評価値出力部６１は、前記評価値算出回路３３を利用して、各撮像光学系１に対応した別々のコントラスト評価値をそれぞれ出力するように構成したものである。すなわち、前記コントラスト評価値出力部６１は、各画像中における例えば所定領域に内にある被写体についてコントラスト評価値を演算して、その値を後述する前記ピント位置検出部６２及びピント位置方向判別部６４へと入力するようにしてある。
【００３８】
前記ピント位置検出部６２は、複数のフォーカス位置でのコントラスト評価値に基づいて、前記被写体に合焦するフォーカス位置であるピント位置を検出するものである。より具体的には、フォーカス位置をスキャン移動させていくことにより、コントラスト評価値がピーク（極値）となる点を探索し、そのフォーカス位置をピント位置と出力するものである。前記ピント位置は、例えば、前記フォーカスレンズ１３をＩＮＦ側、ＮＥＡR側のいずれかに一方向に移動させ続けている際に、前記コントラスト評価値出力部６１から出力されるコントラスト評価値の値が増加傾向から減少傾向に転じたことを持ってピント位置を検出するようにしてある。
【００３９】
前記フォーカス位置制御部６３は、前記ピント位置検出部６２によりピント位置が検出される際の前記フォーカスレンズ１３のスキャン移動やその他の動作におけるフォーカスレンズ１３の位置を制御するものである。本実施形態では、ユーザによりシャッタボタン５１が半押しにされておらず、ＡＦ動作の開始を待機している状態では、図５に示すように前記第１及び第２撮像光学系１の各フォーカスレンズ１３の位置を所定量だけ光軸に沿ってずらした状態を維持するようにしてある。ここで、ＡＦ動作待機における各フォーカスレンズ１３のずれ量は、例えば、各撮像光学系１により形成され、前記モニタ３５に表示されるスルー画像が違和感なく表示されるような微小な離間距離にしてある。
【００４０】
さらに、前記フォーカス位置制御は、後述するピント位置方向判別部６４によりピント位置のある方向が判別されると、図６に示すように各フォーカスレンズ１３のずれ量を維持したまま、ピント位置のある方向へとスキャン移動させるように構成してある。
【００４１】
そして、前記ピント位置検出部６２が先行するフォーカスレンズ１３に対応して出力されるコントラスト評価値からピント位置を検出すると、図７に示すように、前記フォーカス位置制御部６３は、ユーザによりシャッタボタン５１が全押しされ、本撮影が開始されるまでの間は、前記ピント位置の前後で各フォーカスレンズ１３を待機させるようにしてある。言い換えると、後続するフォーカスレンズ１３はピント位置を超えて移動しないようにしてあり、ピント位置が検出され、本撮影が開始されるまでの間は、各フォーカスレンズ１３がピント位置の近傍に配置され、ほぼピントがあった状態を維持するように前記フォーカス位置制御部６３は構成してある。この際の各フォーカスレンズ１３の位置についてより具体的に説明すると、各フォーカスレンズ１３の位置が、前記ピント位置の前後を挟むようにしてあるとともに、各フォーカスレンズ１３に対応する２つのコントラスト評価値がそれぞれ等しい値となる位置に配置してある。従って、各フォーカスレンズ１３は、前記ピント位置を挟んで所定距離離間した状態で保たれることになる。このように前記フォーカス位置制御部６３を構成することによって、図８に示すようにもし被写体が移動する等してピント位置がずれた場合でも、各フォーカス位置でのコントラスト評価値が変化によって、被写体の移動を検出することができ、新たなピント位置も推定することができる。具体的には、図８に示すようにピント位置がＮＥＡR側にずれると、ＮＥＡＲ側にフォーカスレンズ１３がある撮像光学系１のコントラスト評価値が大きくなる一方、ＩＮＦ側にフォーカスレンズ１３が撮像光学系１のコントラスト評価値が小さくなる。逆にＩＮＦ側にピント位置がずれると先ほどは逆の値が出力されることになる。
【００４２】
従って、ピント位置はコントラスト評価値が大きくなった方向にあると推定されるので、に前記フォーカス位置制御部６３は、例えば被写体がずれて、維持されていたコントラスト評価値と異なる値となった場合には、ＩＮＦ側又はＮＥＡR側でコントラスト評価値が大きくなった方向へ各フォーカスレンズ１３の離間距離を保ったまま移動させ、再びコントラスト評価値が等しくなった時点で静止させるようにしてある。このようにして本撮影の待機中に被写体の動きがあったとしても、常に各フォーカスレンズ１３をピント位置近傍で略合焦した状態を保たせることができる。また、図９に示すようにコントラスト評価値が低い被写体の近傍にコントラスト評価値の高いものが表れた場合等でもピント位置から２箇所に話してもフォーカスレンズ１３を配置してあるので、コントラスト評価値の低い被写体の変化も捉えやすい。
【００４３】
加えて、ユーザによりシャッタボタン５１が全押しにされると図１０に示すように前記フォーカス位置制御部６３は、各フォーカスレンズ１３を前記ピント位置へと移動させ、そのあと本撮影が行われるようにしてある。この際のフォーカスレンズ１３の移動量は検出されているピント位置と本撮影待機中における各フォーカスレンズ１３の離間距離から差分として算出するようにしておけば、前述した図８のように被写体が動いた際にも再度スキャン移動によりコントラストＡＦを行うことなく、ピントを合わせることができる。
【００４４】
前記ピント位置検出部６２は、各撮像光学系１が図５に示すように所定量だけ各フォーカスレンズ１３がずれた状態で、それぞれの撮像光学系１に対応して前記評価値算出部から出力されるコントラスト評価値に基づいてピント位置がある方向を判別するものである。より具体的には、前記ピント位置検出部６２は、各フォーカスレンズ１３の位置におけるコントラスト評価値を比較して、第１撮像光学系１又は第２撮像光学系１のいずれのコントラスト評価値が大きいかを判別して、各フォーカスレンズ１３をＩＮＦ側、ＮＥＡR側のいずれに駆動するべきか判別するものである。言い換えると図５等からも分かるように、ピント位置方向判別部６４は、２つのコントラスト評価値のうち大きい方の値が出力されるフォーカス位置側に各フォーカスレンズ１３を駆動するようにしてある。
【００４５】
＜本実施形態の撮像装置の動作＞
このように構成された撮像装置について、合焦、本撮影等の一連の動作について図１１のフローチャート及びその他の各図を参照しながら説明する。
【００４６】
まず、撮像装置の電源が入れられると、前記フォーカス位置制御は、図５に示すような各撮像光学系１のフォーカスレンズ１３の位置を予め定めてある所定量だけずらした状態にする（ステップＳ１）。この各フォーカスレンズ１３をずらした状態を維持したまま、ユーザがシャッタボタン５１を半押しにして、合焦動作が開始されるまで待機する（ステップＳ２）。ユーザによりシャッタボタン５１が半押しにされたことが検出されると（ステップＳ３）、前記ピント位置方向判別部６４が、各撮像光学系１に対応して前記コントラスト評価値出力から出力される第１及び第２コントラスト評価値の比較を開始する（ステップＳ４）。この際、前記ピント位置方向判別部６４は、例えばＮＥＡＲ端に近い方にフォーカスレンズ１３が配置された撮像光学系１に対応するコントラスト評価値が、ＩＮＦ側に近い方にフォーカスレンズ１３が配置された撮像光学系１に対応するコントラスト評価値よりも大きい値であるかどうかを演算する（ステップＳ５）。その結果、前記ピント位置方向判別部６４が、ＮＥＡＲ側に近い方にフォーカスレンズ１３がある方が、コントラスト評価値は大きいと判断した場合には、前記フォーカス位置制御部６３は、図６に示すように各撮像光学系１のフォーカスレンズ１３をずれ量を保ったまま、各フォーカスレンズ１３をＮＥＡＲ側へと駆動し、コントラストＡＦを開始する（ステップＳ６）。一方、逆の場合には、ＩＮＦ側へ各フォーカスレンズ１３を駆動し、コントラストＡＦを開始する（ステップＳ７）。
【００４７】
次に、前記ピント位置検出部６２は、駆動方向に対して先行しているフォーカスレンズ１３を有する撮像光学系１に対応するコントラスト評価値に基づいて、ピント位置を探索する（ステップＳ８）。図５に示すように先行しているフォーカスレンズ１３がピント位置を超えることにより、ピント位置が検出され（ステップＳ９）、その後、前記フォーカス位置制御部６３は、図６に示すようにピント位置の前後を各フォーカスレンズ１３で挟むとともに、各撮像光学系１に対応して出力されるコントラスト評価値の値が等しくなる位置に各フォーカスレンズ１３を配置させる（ステップＳ１０）。前記フォーカス位置制御は、このピント位置の近傍で各フォーカスレンズ１３がピント位置から所定距離離間した状態を保ちながらユーザによりシャッタボタン５１が全押しされ本撮影が開始されるまで待機する。ユーザによりシャッタボタン５１が全押しされ（ステップＳ１１）、本撮影が開始されると、前記フォーカス位置制御部６３は、図１０に示すように各フォーカスレンズ１３をピント位置へと移動させ（ステップＳ１２）、その後シャッタが切られて撮像が完了する（ステップＳ１３）。その後、電源が切られていない場合には、図１０に示すように各フォーカスレンズ１３にずれが無い状態から、ステップＳ１に戻って図５に示すような各フォーカスレンズ１３に光軸方向にずれ量があるように前記フォーカス位置制御部６３による位置制御が行われる。
【００４８】
＜本実施形態の撮像装置の効果＞
このように本発明の撮像装置によれば、シャッタボタンが半押しにされる前であり合焦動作が開始されるまでの待機状態において、各フォーカスレンズの位置を微小量だけずらしてあるので、各フォーカスレンズを駆動しなくても、各フォーカス位置でのコントラスト評価値を得ることができる。さらに前記ピント位置方向判別部６４が、２つのコントラスト評価値の大小から大きいほうに対応するフォーカスレンズの配置側にピント位置があるすぐに判断できるので、コントラストＡＦを開始する際に駆動方向を誤ることがない。従って、オートフォーカス全体にかかる時間を大幅に短縮することができる。また、本実施形態のコントラストＡＦ方法は、合焦動作開始時にフォーカスレンズの初期位置に関してなんら制限を受けないので、任意の位置でコントラストＡＦを開始できる。このことも、フォーカスレンズを無駄に駆動することを防ぎ、ピント位置検出までにかかる時間を短縮することに貢献している。
【００４９】
さらに、ピント位置を検出してから、本撮影が開始されるまでの間においては、ピント位置そのものに各フォーカスレンズを配置するのではなく、ピント位置を挟んで待機させてあるので、被写体の動きを検出することができる。その結果を用いてさらに被写体の動きに合わせてフォーカスレンズを動かす等して、新たにコントラストＡＦを行うことなく、ピント位置をほぼ合わせ続けることもできる。
【００５０】
加えて、フォーカスレンズを駆動するのは、ピント位置検出の際のスキャン移動がほとんどであり、オブリング等のように常に動かし続ける必要がないので、ＡＦ動作の高速化に伴って消費電力が増加するのを防ぐことができる。
【００５１】
その他の実施形態について説明する。
【００５２】
前記フォーカス位置制御部が、合焦動作待機中において各フォーカスレンズをずれさせるずれ量は、例えば各フォーカスレンズの可動範囲に対して大きくとも１／４以下等としてもよい。スルー画像等を見やすいものにするとともに、ＡＦ動作の精度を高めるには、各フォーカスレンズのずれ量はコントラスト評価値の検出分解能に応じた必要最小限度のずれ量に設定しておけばよい。
【００５３】
前記ピント位置方向判別部がピント位置の方向を判別する際のコントラスト評価値は、通常であれば対数を取るのを敢えて撮らないようにする等して、差が検出しやすいようにする等しても構わない。
【００５４】
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、変形を行ったり、実施形態の組み合わせを行ったりしても構わない。
【符号の説明】
【００５５】
１００・・・撮像装置
１    ・・・撮像光学系
２    ・・・撮像素子
６１  ・・・コントラスト評価値出力部
６２  ・・・ピント位置検出部
６３  ・・・フォーカス位置制御部
６４  ・・・ピント位置方向判別部
【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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