JP2010113291A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォブリングを伴う焦点調節動作をしても表示、記録される動画像の品位が低下するのを抑制可能とする。
【解決手段】画像信号処理部１５２は、撮影レンズ１３０により形成される被写体像を光電変換して得られた画像信号を出力可能な撮像素子１５０から画像信号を繰り返し入力して、動画像の表示および記録のうちの少なくともいずれかの処理を行う。結像状態検出処理部１５４は、画像信号処理部１５２が撮像素子１５０から画像信号を繰り返し入力して動画像の表示および記録のうちの少なくともいずれかの処理をする際の、一の入力タイミングとそれに続く次の入力タイミングとの間のタイミングにおいて、撮像素子から結像状態検出処理用として出力される画像信号を入力し、撮像素子１５０上に形成される像の結像状態を検出する処理をする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動焦点調節機能を有する撮像装置に関し、特に動画像の表示および／または記録を行うことが可能な撮像装置に関する。

動画の表示や記録を行うことが可能なデジタルスチルカメラやデジタルムービーカメラでウォブリングの技術を用いたコントラスト検出方式の焦点調節を行うものがある。カメラの焦点調節に関連する技術分野において、ウォブリングは被写体の動きに対して継続的に焦点調節を行うため、撮影レンズ中のフォーカシングレンズを撮影レンズの光軸方向に沿って微小振動（往復動）させる技術を意味する。別の表現を用いると、ウォブリングは、撮影レンズの焦点調節位置を、基準となる焦点調節位置に対して前後方向にずらしては戻す動作を繰り返し行うことを意味する。

上述したウォブリングを行い、焦点調節位置を、基準となる焦点調節位置に対して前後に移動させる。そして、焦点調節位置を移動させた方向と、撮像素子から出力される画像信号を処理して得られるコントラスト値の増減の傾向とから、合焦動作に際して焦点調節位置をどちらに動かすか（フォーカシングレンズをどちらに動かすか）を決定する。

撮像素子の受光面上には、互いに直交する二つの配列方向に沿って二次元配列された画素のアレイが設けられている。撮像素子の各画素から得られる信号に基づいて出力される画像信号からコントラスト値を算出する際には、画像信号中から上記配列方向のうちのいずれか一方の配列方向に平行な方向に沿って画素値を読み出して得られる一次元配列された画像信号を解析するのが一般的である。

コントラスト値の算出に際しては、画像信号にハイパスフィルタリング（ＨＰＦ）の処理を適用して高周波成分を抽出し、このうち焦点検出を行う領域内の画像信号を適宜積算する処理をする方法が知られている。

上記の説明からも推測できるように、動画の表示中、あるいは記録中に行われるウォブリングの振幅が大きいと、ウォブリングによる画像のぼけが顕著となり、動画がかなり見苦しいものとなる。

これに対して、特許文献１には、ウォブリングによる画質劣化を抑止するために、以下のような方法、すなわち、
・ＡＦ評価値の変化の履歴に基づき、ウォブリング振幅を制限する、
・パン、ティルト、ズーム操作を検出した場合には、これらの操作によって画像が大きく動いているため、ウォブリングによる画質劣化は目立ちにくいという考えのもと、ウォブリング振幅の制限を解除する、
という方法が開示されている。
特開２００８−１２９２５５号公報

近年、ＣＭＯＳイメージセンサなど、低消費電力動作可能で、画像信号を高速で読み出し可能な撮像素子が実現されるようになった。そのため、従来は静止画撮影を目的としていたデジタル一眼レフカメラにおいても連続した撮像が可能になった。これにより、光学ファインダの代わりに、連続して撮像した画像をカメラ背面等に取り付けられた液晶表示パネルに表示してフレーミングを行うライブビュー機能を有するデジタル一眼レフカメラが提供されている。

撮影用の撮像素子から読み出された画像信号を用いてライブビュー表示を行う機能を有するデジタル一眼レフカメラでは、被写体光をファインダ光学系に導くためのメインミラーと、メインミラーを部分的に透過した被写体光を位相差検出方式の焦点検出素子に導くサブミラーとを撮影レンズの光路から退避する位置に移動させてフォーカルプレンシャッタを全開状態に維持する。この場合、位相差検出方式の焦点検出素子に被写体光を導くことができないので、位相差検出方式での焦点検出はできない。これを補うため、撮影用の撮像素子から読み出された画像信号を用いてコントラスト検出式の焦点調節動作が行われる。

また、最近では、撮像素子の高画素化が進み、加えて画像信号読み出し速度及び画像信号処理速度の高速化が実現されたことに伴い、デジタル一眼レフのスチルカメラでフルＨＤ規格の解像度（１９２０画素×１０８０画素）で３０ｆｐｓの動画像の記録を可能とするものも市場に提供されている。

しかし、高品位な静止画を撮影できるように設計されたデジタル一眼レフカメラでは、一般のムービーカメラに比べて少なくとも数倍大きいエリアサイズを有する撮像素子を使用しており、そのエリアサイズに見合うイメージサークルを有する撮影レンズもまた大きなものとなる。加えて、同一の画角を得るためには、イメージサークルが大きくなるほど撮影レンズの焦点距離も長くする必要がある。このため、フォーカシング動作に際して駆動されるレンズ（フォーカシングレンズ）の移動ストロークや質量は大きくなりがちである。

さらに、フォーカシングレンズの移動ストロークや質量を減少させることを優先させるため、デジタル一眼レフカメラ用の撮影レンズではフォーカシングレンズが移動することによる結像倍率の変化がある程度許容された設計となっているものが多い。そのため、動画撮影時にウォブリング動作を伴う焦点調節動作を行うと、画像の倍率変動が目立ち、動画像としての品位が低下する場合があった。

本発明は上述した課題に鑑み、なされたもので、比較的大きなエリアサイズを有するデジタルカメラにおいてウォブリングを伴う焦点調節動作をしても表示、記録される動画像の品位が低下するのを抑制可能な技術を提供することを目的とする。

（１） 本発明は撮像装置に適用され、この撮像装置が、
撮影レンズにより形成される被写体像を光電変換して得られた画像信号を出力可能な撮像素子から前記画像信号を繰り返し入力して、動画像の表示および記録のうちの少なくともいずれかの処理を行う画像信号処理部と、
前記画像信号処理部が前記撮像素子から前記画像信号を繰り返し入力して動画像の表示および記録のうちの少なくともいずれかの処理をする際の、一の入力タイミングとそれに続く次の入力タイミングとの間のタイミングにおいて前記撮像素子から結像状態検出処理用として出力される画像信号を入力し、前記撮像素子上に形成される像の結像状態を検出する処理をする結像状態検出処理部と
を有することにより上述した課題を解決する。

本発明によれば、撮影レンズにより形成される被写体像を光電変換して得られた画像信号を出力可能な撮像素子から出力される画像信号を画像信号処理部が繰り返し入力して、動画像の表示および記録のうちの少なくともいずれかの処理を行う。そして画像信号処理部が撮像素子から画像信号を繰り返し入力して動画像の表示および記録のうちの少なくともいずれかの処理をする際の、一の入力タイミングとそれに続く次の入力タイミングとの間のタイミングにおいて撮像素子から結像状態検出処理用として出力される画像信号を結像状態検出処理部が入力し、撮像素子上に形成される像の結像状態を検出する処理をする。これにより、結像状態検出処理用として撮像素子から出力される画像信号は画像信号処理部に入力されず、結像状態検出処理によって生じる画像の乱れの影響が動画像に及ぶのを抑止することが可能となる。

− 第１の実施の形態 −
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置１００の概略的構成を説明するブロック図である。図１に示される撮像装置１００は、レンズ一体式のいわゆるコンパクトデジタルスチルカメラやムービーカメラであってもよいし、撮影レンズ交換式で比較的大きなイメージエリアを有する撮像素子を用いたデジタル一眼レフレックス式カメラ（以下、「デジタル一眼レフカメラと称する」）であってもよい。

あるいは、撮像装置１００は、撮影レンズ交換式ではあるが、レフレックスミラーやフォーカシングスクリーン、ペンタゴナルダハプリズム等を有しておらず、代わりに電子ビューファインダ装置（ＥＶＦ）やライブビュー画像を表示するための表示装置を有するカメラであってもよい。撮像装置１００はまた、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）などに組み込まれるものであってもよい。

以下では、撮像装置１００はレンズ交換式で、表示部１５８に表示されるライブビュー画像を観察しながら撮影をするタイプの、比較的大きなイメージエリアを有する撮像素子が用いられるカメラであるものとして説明をする。ここで、「比較的大きなイメージエリアを有する」とは、デジタルビデオカメラなどが有する１／３型の撮像素子に比して大きなイメージエリアを有することを意味する。一例として、撮像装置１００は４／３型の撮像素子を有するもの、あるいはそれよりも大型の撮像素子を有するものとすることが可能である。

撮影レンズ１３０は、撮像装置１００に対して着脱可能に構成される。撮影レンズ１３０は、フォーカシングレンズ１３４を含む複数のレンズエレメント１４０と、絞りユニット１３２と、絞りアクチュエータ１３６と、フォーカスアクチュエータ１３８とを有する。絞りユニット１３２は、撮影レンズの光路中に配設されて開口形状が可変に構成され、それによって撮影レンズのＦ値を調節可能に構成される。

絞りアクチュエータ１３６は、例えばステッピングモータ等のアクチュエータを有して構成され、撮像装置１００から出力される制御信号に基づいて絞りユニット１３２を駆動し、開口形状を変化させる。フォーカスアクチュエータ１３８は、例えば電磁駆動式のモータや超音波モータ等を有して構成され、撮像装置１００から出力される制御信号に基づいてフォーカシングレンズ１３４を撮影レンズ１３０の光軸が延在する方向に沿って駆動する。これにより、撮影レンズ１３０の焦点調節位置を、撮像素子１５０の受光面に対して被写体に近づく方向、あるいは遠ざかる方向（以下では、撮像素子１５０の受光面に対して被写体に近づく方向、あるいは遠ざかる方向を単に「前後方向」と称する）に移動させることができる。

記録メディア１６４は、フラッシュメモリ等を内蔵し、撮像装置１００に対して挿脱可能に構成されるメモリーカードとすることが可能である。

本発明の実施の形態において、撮像装置１００は、撮影レンズ１３０と記録メディア１６４とが着脱可能に構成されるものとする。以下では、撮像装置１００に撮影レンズ１３０と記録メディア１６４とが装着されているものとして説明をする。

撮像装置１００は、コントローラ１１０と、撮像素子１５０と、画像信号処理部１５２と、結像状態検出処理部１５４と、ディスプレイドライバ１５６と、表示部１５８と、メモリ１６２とを有し、これらの要素がシステムバス１６０を介して接続される。

コントローラ１１０は、撮像装置１００の動作を統括的に制御する。例えば、撮像装置１００が記録モードに設定されている場合、コントローラ１１０は、焦点調節、測光、露光量調節、フラッシュ発光量調節等の制御を行う。また、撮像装置１００が再生モードに設定されている場合、コントローラ１１０は、表示部１５８に表示される画像の切り替え、縮小／拡大表示切り替え等のユーザ操作を受け付ける処理を行う。

撮像素子１５０は、撮影レンズ１３０によって形成された被写体の像を光電変換して画像信号を出力する。なお、本明細書中で撮像素子１５０は、受光面上に二次元配置された光電変換素子のアレイ、これらの光電変換素子のアレイから出力されるアナログ信号にＣＤＳ（相関二重サンプリング）、増幅、Ａ／Ｄ変換等の処理を行ってデジタルの画像信号を出力するための回路ブロックを有するものとする。そして、撮像素子１５０からはデジタル画像信号が出力可能に構成されるものとして説明をする。撮像素子１５０から出力されるデジタルの画像信号は、システムバス１６０を介してメモリ１６２に転送され、処理前画像データとして一時的に記憶される。

画像信号処理部１５２は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等で構成され、上述したようにメモリ１６２に一時的に記憶された処理前画像データにデモザイク処理、階調補正処理、カラーバランス調整、アンシャープマスク処理等を行い、画像データを生成する。画像信号処理部１５２はまた、生成された記録用の画像データに対して、必要に応じてＪＰＥＧ圧縮等の処理をし、記録メディア１６４に記録する。画像信号処理部１５２はさらに、ライブビュー画像表示の処理や、記録メディア１６４に記録される画像データを読み出して表示用画像データを生成する処理を行う。

結像状態検出処理部１５４は、メモリ１６２に一時的に記憶された処理前画像データをもとに後で詳述するコントラスト検出処理を行い、撮影レンズ１３０の焦点調節状態を検出する処理を行う。結像状態検出処理部１５４は、画像信号処理部１５２の中に含まれていてもよい。

メモリ１６２は、マスクＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭやＲＡＭ等を有し、コントローラ１１０で実行されるプログラムや撮像装置１００内で扱われる各種の制御パラメータ、そして各種の情報などが記憶される。メモリ１６２内のＲＡＭ内には、表示用画像データが一時的に記憶されるＶＲＡＭ領域が確保されている。

ディスプレイドライバ１５６は、メモリ１６２内のＲＡＭ中に確保されるＶＲＡＭ領域に記憶されている表示用画像データに基づく画像を表示部１５８に表示する処理を行う。表示部１５８は、ＴＦＴ表示パネル、バックライト装置等を有し、カラー画像を表示可能に構成される。

コントローラ１１０の構成について説明する。コントローラ１１０はＡＳＩＣ、ハードロジック、あるいはＣＰＵ等で構成することが可能である。本発明の実施の形態において、コントローラ１１０はＣＰＵで構成され、メモリ１６２中に記憶されるプログラムをＣＰＵが実行することにより、以下で説明する機能ブロックが実現されるものとする。

コントローラ１１０は、ゲイン制御部１１２と、電子シャッタ制御部１１４と、フォーカス制御部１１６と、ウォブル動作制御部１１８と、絞り駆動制御部１２０と、タイミング制御部１２２とを有する。

ゲイン制御部１１２は、光電変換によって得られたアナログ信号を撮像素子１５０内部で増幅する際のゲインを指定する信号を撮像素子１５０に出力する。電子シャッタ制御部１１４は、撮像素子１５０で行われる電荷蓄積動作に係る時間を制御する。つまり、撮像素子１５０の電子シャッタの作動時間（電子シャッタ秒時）を制御する。

フォーカス制御部１１６は、フォーカスアクチュエータ１３８に制御信号を発してフォーカスアクチュエータ１３８を駆動し、それによってフォーカシングレンズ１３４の光軸方向に沿う前後の位置を制御する。

絞り駆動制御部１２０は、絞りアクチュエータ１３６に制御信号を発して絞りアクチュエータ１３６を駆動し、それによって絞りユニット１３２の開口径を制御する。

ウォブル動作制御部１１８は、タイミング制御部１２２から出力されるタイミング信号に基づき、フォーカス制御部１１６および絞り駆動制御部１２０に制御信号を発する。ウォブル動作制御部１１８からフォーカス制御部１１６に出力される信号（以下、ウォブル制御信号と称する）に基づき、撮影レンズ１３０の光軸方向に沿ってフォーカシングレンズ１３４が前後方向に駆動される。ウォブル動作制御部１１８から絞り駆動制御部１２０に出力される信号（以下、絞り制御信号と称する）に基づき、絞りユニット１３２の開口が変えられる。

ウォブル動作制御部１１８はまた、ゲイン制御部１１２および電子シャッタ制御部１１４のうちの少なくともいずれかに制御信号を発することが可能に構成されていてもよい。ウォブル動作制御部１１８からゲイン制御部１１２に制御信号を発することが可能に構成される場合、ゲイン制御部１１２は、ウォブル動作制御部１１８から出力されるゲイン制御信号に基づき、撮像素子１５０で設定されるゲインを変化させることができる。同様に、ウォブル動作制御部１１８から電子シャッタ制御部１１４に制御信号を発することが可能に構成される場合、電子シャッタ制御部１１４は、ウォブル動作制御部１１８から出力される電子シャッタ制御信号に基づき、撮像素子１５０で設定される電子シャッタの秒時を変化させることができる。

タイミング制御部１２２は、ウォブル動作制御部１１８、撮像素子１５０、画像信号処理部１５２、結像状態検出処理部１５４のそれぞれで行われる動作のタイミングを制御するための制御信号をウォブル動作制御部１１８、撮像素子１５０、画像信号処理部１５２、結像状態検出処理部１５４のそれぞれに対して出力する。タイミング制御部１２２は、いわゆるソフトウェアタイマとして実施することが可能である。あるいは、コントローラ１１０の内部または外部に備えられるハードウェアタイマを用いるものであってもよい。

図２を参照して被写体像のコントラスト値について説明する。図２に示すグラフは、撮影レンズ１３０の焦点調節位置と、撮像素子１５０の受光面上に形成される被写体像のコントラスト値との関係を概念的に示すものである。図２に示すグラフにおいて、焦点調節位置が合焦位置ａよりも左側にある場合、被写体光が焦点を結ぶ位置（結像位置）は撮像素子１５０の受光面に対して被写体に近い側（以下、これを「前側」と称する）にあることを意味する。同様に、焦点調節位置が合焦位置ａよりも右側にある場合、結像位置は撮像素子１５０の受光面に対して被写体から離れる側（以下、これを「後側」と称する）にあることを意味する。

撮影レンズ１３０の焦点調節位置が合焦位置ａにある場合、すなわち撮影レンズ１３０から出射された被写体光が撮像素子１５０の受光面上で焦点を結ぶ場合、被写体像ｉ１は鮮鋭なものとなり、コントラスト値は比較的高くなる。

撮影レンズ１３０の焦点調節位置が合焦位置ａに対して前側あるいは後側にずれた位置ｂ１、ｂ２にある場合、被写体像ｉ２の鮮鋭度はやや低下し、それにともなってコントラスト値も低下する。

撮影レンズ１３０の焦点調節位置が合焦位置ａに対してさらに前側あるいは後側にずれた位置ｃ１、ｃ２にある場合、被写体像ｉ３の鮮鋭度はさらに低下し、それにともなってコントラスト値もさらに低下する。

すなわち、同じ被写体に対して焦点調節位置をｃ１からｂ１に変化させてコントラスト値の変化を調べると、コントラスト値が上昇することから、合焦位置ａは焦点調節位置ｂ１よりも後側にあることが推測可能となる。あるいは、同じ被写体に対して焦点調節位置をｃ２からｂ２に変化させてコントラスト値の変化を調べると、同じくコントラスト値が上昇することから、合焦位置ａは焦点調節位置ｂ２よりも前側にあることが推測可能となる。同様に、同じ被写体に対して焦点調節位置をｂ１からｂ２（ｂ２からｂ１）に変化させてコントラスト値の変化を調べると、コントラスト値の変化が殆ど見られないことから、合焦位置ａは焦点調節位置ｂ１とｂ２との間にあることが推測可能となる。

上述した性質を利用して、ウォブリング、すなわち撮影レンズ１３０の焦点調節位置を、基準となる焦点調節位置に対して前後方向にずらしては戻す動作をしながらコントラスト値の変化を調べることにより、フォーカシングレンズ１３４を前後どちらに動かせば被写体光の結像位置を合焦位置に近づけることができるかを知ることが可能となる。

図３は、撮像装置１００がライブビュー画像を表示部１５８に表示している状態、あるいは撮像装置１００が動画像を記録する動作モードにあるときに行われる自動焦点調節動作（ＡＦ動作）の例を示す。図３において、横軸は時間の経過を示し、縦軸はフォーカシングレンズ１３４による焦点調節位置を示す。縦軸において、座標値が増える方向を前側とし、その反対を後側とする。つまり、図３においては、時間の経過に伴って、撮影レンズ１３０の焦点調節位置が傾向として被写体の側に近づく方向に移動している様子を示している。

時刻ｔ０からｔ１までは撮影シーンの変化は無く、フォーカシングレンズ１３４は停止している。今、時刻ｔ１においてシーン変化があったものとする。シーン変化とは、主要被写体と撮像装置１００との間の距離（撮影距離）が変化した場合や、撮影者が撮像装置１００をパンあるいはティルトさせた結果、撮影距離が変化した場合などを意味する。

上述のように時刻ｔ１でシーン変化があり、その結果、結像状態検出処理部１５４で検出されるコントラスト値が低下する。コントローラ１１０は、ウォブリング動作を伴う結像状態検出処理を開始し、合焦位置が前側にあるか後側にあるかを判定するための動作を実行するための制御を行う。図３に示す例では、時刻ｔ１からｔ２の間に行われるウォブリング動作によって、焦点調節位置を前側に移動させるとコントラスト値が増加する傾向にあることが判定される。

時刻ｔ２からｔ３においてコントローラ１１０はウォブリング動作を伴わずにフォーカシングレンズ１３４を移動させ、その間のコントラスト値の変化を逐次検出するための制御を行う。フォーカシングレンズ１３４の移動量とコントラスト値の変化との関係から、コントローラ１１０は焦点調節位置が合焦位置に近づいていることを判定し、時刻ｔ３で再びウォブリング動作を伴う結像状態検出処理を開始するための制御を行う。

時刻ｔ３から時刻ｔ４において、コントローラ１１０は基準となる焦点調節位置をわずかに変化させながらウォブリング動作を行い、撮影レンズ１３０の焦点調節位置を合焦位置に合わせ込むための制御を行う。コントローラ１１０は時刻ｔ４において、焦点調節位置を合焦位置に合わせ込む動作が完了したと判定し、フォーカシングレンズ１３４の駆動を停止させる。

図４は、撮像素子１５０によって行われる撮像動作（蓄積動作）に連動するようにして上述したウォブリング動作が行われる様子を概念的に示す図である。シーン変化が検出される時刻ｔ１よりも前の時間帯においては、例えば毎秒３０フレーム（３０ｆｐｓ）のフレームレートで撮像動作が行われ、撮像素子１５０から出力される画像データが画像信号処理部１５２で逐次処理されて、表示および動画像記録のうちの少なくともいずれかが行われる。

一方、ウォブリング動作の実行が開始された時刻ｔ１以降は、６０ｆｐｓのフレームレートで撮像動作が行われる。そして、図４でハッチングを施したフレームの撮像タイミング（図４中、ハッチングを施したフレームの画像を得るための蓄積動作が撮像素子１５０で行われるタイミング）に同期してウォブリング動作が行われる。以下、図４中でハッチングを施したフレームの画像をＡＦ用画像と称し、ハッチングの施されていないフレームの画像、すなわち表示用画像または記録用画像を総称して表示／記録画用像と称する。

図４に示されるように、表示／記録用画像を得るための撮像タイミングにおいてコントローラ１１０は、焦点調節位置が基準となる位置（基準位置）にあるようにフォーカシングレンズ１３４の位置を制御する。コントローラ１１０はまた、ＡＦ用画像を得るための撮像タイミングにおいて、焦点調節位置が基準となる位置から前側、あるいは後側にずれた位置にあるようにウォブリングを行う。

ＡＦ用画像は結像状態検出処理部１５４で処理され、コントラスト値が求められる。このＡＦ用画像は表示／記録用画像としては用いられない。そして、表示／記録用画像は画像信号処理部１５２で処理され、表示用画像データや記録用画像データが生成される。この表示用画像データ、記録用画像データは、焦点調節位置が基準位置にあるときに得られた表示／記録用画像から生成されたものであるので、ウォブリングによる画質劣化を生じることが無い。

以上、第１の実施の形態においては、ウォブリングが行われていないときには３０ｆｐｓのフレームレートで撮像動作が行われ、３０ｆｐｓのフレームレートで表示／記録用画像が生成される。ウォブリング開始後、フレームレートを２倍の６０ｆｐｓとし、得られる画像信号をＡＦ用画像、表示／記録用画像として交互に振り分ける。そして、ＡＦ用画像が得られる撮像タイミングにおいて、焦点調節位置が基準位置から前側、あるいは後側にずれた位置にあるようにフォーカシングレンズ１３４を動かすウォブリング制御をする。表示／記録用画像が得られる撮像タイミングにおいては、焦点調節位置が基準位置にあるようにフォーカシングレンズ１３４の位置が制御される。

コントローラ１１０がウォブリングの動作タイミングをこのように制御することにより、表示／記録画像はウォブリングの影響を受けることが無い。そして、迅速なＡＦ動作を行うのに十分な速さ（インターバル）でＡＦ用画像を得ることが可能となる。

以上ではウォブリング開始に伴って撮像素子１５０のフレームレートをウォブリング開始前のフレームレートの２倍に上げる例について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではない。例えば、ウォブリング開始前のフレームレートも６０ｆｐｓとするものであってもよい。この場合、表示用画像データ、記録用画像データも毎秒６０フレームのフレームレートで生成することができる。そしてウォブリング開始後、例えば奇数番目のフレームの画像を表示／記録用画像として用い、偶数番目のフレームの画像をＡＦ用画像として用いる。このようにすると、ウォブリング開始後、表示用画像データ、記録用画像データは毎秒３０フレーム分しか得られない。しかし、欠落した画像に対応するものを、補間の技術を用いて生成することができる。つまり、ある偶数番目のフレームの画像信号と、これに続く次の偶数番目のフレームの画像信号とを用い、補間処理をすることにより、欠落した画像に対応するものを生成することが可能となる。

なお、以上に開示した、ウォブリング開始前／開始後におけるフレームレートの値は一例にすぎず、撮像装置１００に組み込まれる撮像素子１５０、画像信号処理部１５２、撮影レンズ１３０の仕様に応じて様々な値とすることが可能である。また、動画像を得る際に、フレーム撮像をするものに本発明が限られるものではなく、フィールド撮像が行われる撮像装置にも本発明は適用可能である。

− 第２の実施の形態 −
第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、ウォブリング開始後は、表示／記録用画像を得る撮像タイミングにおいて、焦点調節位置が基準位置にあるようにウォブリング動作を行う。そして、ＡＦ用画像を得る撮像タイミングにおいて、焦点調節位置が基準位置に対して前後にずれた位置にあるようにウォブリング動作を行う。第２の実施の形態において、第１の実施の形態と異なるのは、以下に説明するように、ウォブリングの動作に連動して撮影レンズ１３０の絞りを変化させる点である。

動画を記録している最中に、主要被写体が撮像装置に近づく方向に、あるは遠ざかる方向に動く場合がある。このような場合に、焦点調節が被写体の動きに追いついていなくても、画像があまりぼけることのないように撮影レンズの絞りを絞ることが一般的である。ところが、このように撮影レンズの絞りを絞ると、焦点深度が増してウォブリングを伴う結像状態検出処理が困難となる場合がある。

ここで、デジタル一眼レフカメラと民生品のムービーカメラを比較した一例を示す表１を参照して撮像素子のエリアサイズとウォブリングに際して必要となる、焦点調節位置のずらし量（以下、これをウォブリングの振幅と称する）について説明する。表１に示されるように、デジタル一眼レフカメラの撮像素子サイズは、比較的小型のものであってもムービーカメラの約４倍程度のイメージエリアサイズを有する。そのため、デジタル一眼レフカメラでムービーカメラと同等の画角を得るには、撮像素子の大きさに比例して、ムービーカメラの撮影レンズの４倍の焦点距離を有するレンズを使用する必要がある。また、同等の被写体距離でムービーカメラと同等の被写界深度をデジタル一眼レフカメラで得るには、ムービーカメラの撮影レンズで設定されるＦ値に比べて４倍のＦ値に設定する必要が生じる。

動画撮影では、上述したように、動きのある被写体を撮影することが多いため、ボケ味を生かした作品としての静止画を撮影する場合に比べて、被写界深度が深くなるように絞りを絞ることが一般的である。

このとき、ウォブリングによって、ムービーカメラと同等のぼけを得るためには、ウォブリング振幅は撮像素子面での焦点深度にほぼ比例した大きさが必要となる。焦点深度は、撮影レンズの設定Ｆ値と許容錯乱円径とによって決まる。ここで許容錯乱円径の大きさが撮像素子のエリアサイズに比例するものとすると、撮像素子の対角寸法が４倍であれば許容錯乱円径も４倍になるので、同一の設定Ｆ値に対しては４倍のウォブリング振幅が必要である。更に、同一の被写界深度を得るためには、上述のように撮影レンズの設定Ｆ値も４倍にする必要がある。すなわち、表１に示されるデジタル一眼レフカメラでは、標準的なデジタルムービーカメラに比して、許容錯乱円径の値の違いにより４倍、設定絞り値の違いにより４倍と、合わせて１６倍の振幅でウォブリングさせる必要がある。

このように、撮像素子のエリアサイズは動画表示／撮影時のウォブリング動作に大きく影響するものであり、このような問題は、従来のムービーカメラにはない新たな問題となりうる。このような状況に用いて好適なのが本発明の第２の実施の形態である。

本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置も、第１の実施の形態で図１を参照して説明した撮像装置１００と同様であるので図示および説明を省略する。図５は、撮像素子１５０で行われる撮像（蓄積）のタイミングに同期してウォブリング動作および絞りの調節動作が行われる様子を示す図である。なお、撮像装置１００に装着される撮影レンズ１３０の絞り値はＦ８に設定されて撮像動作が行われるものとして以下の説明をする。

図５には、撮影レンズ１３０の設定絞り値がＦ８となっているときに結像状態検出処理部１５４がコントラスト変化を検出するのに十分なぼけ量を得るのに必要なウォブリング振幅がａで表されている。これに対し、撮影レンズ１３０の設定絞り値がＦ２となっているときに、Ｆ８の場合と同じぼけ量を得るのに必要なウォブリング振幅は１／４、すなわちａ／４となる。つまり、同じぼけ量を得るのに必要なウォブリング振幅は、撮影レンズ１３０で設定される絞り値に比例したものとなる。

第２の実施の形態においては、ウォブリングによって焦点調節位置を基準位置に対して前後方向にずらすのに同期して絞りユニット１３２の開口面積を増す。図５に示す例では、焦点調節位置が基準位置にあるときに絞り値はＦ８に設定され、焦点調節位置が基準位置から前後方向にずれた位置にあるときに絞り値はＦ２に設定される。そして、撮影レンズ１３０の設定絞り値がＦ８のときに撮像素子１５０で撮像されて得られた画像が表示／記録用画像として用いられ、Ｆ２のときに撮像素子１５０で撮像されて得られた画像がＡＦ用画像として用いられる。そして、ウォブリング振幅はａ／４に設定されてウォブリング動作を伴う結像状態検出処理が行われる。

その結果、表示／記録用画像は図５で符号ｉ５１を付して示される像のように、比較的大きな被写界深度を有するものとなる。なお、符号ｉ５１を付して示される像は、主要被写体である人物の像と、人物から離れて後方に位置する背景の被写体である木の像とが共に鮮明に見える様子を示している。一方、ＡＦ用画像は図５で符号ｉ５２を付して示される像のように、比較的狭い被写界深度を有するものとなる。符号ｉ５２を付して示される像は、主要被写体である人物の像は鮮明に見える一方、人物から離れて後方に位置する背景の被写体である木の像がぼけて見える様子を示している。

このように、ＡＦ用画像を得る撮像タイミングで設定される絞り値を、表示／記録用画像を得る撮像タイミングで設定される絞り値よりも小さくする（絞りを開いて開口面積を増す）ことにより、ウォブリング動作に際してのウォブリング振幅を小さくしても像のボケ量を十分に確保することが可能となり（十分なコントラストの変化を得ることが可能となり）、したがって十分な結像状態検出感度を得ることが可能となる。また、ウォブリング振幅を小さくすることが可能であることにより、フォーカシングレンズ１３４の移動ストロークを減じることが可能となる。このようにフォーカシングレンズ１３４の移動ストロークを減じることにより、撮像装置１００で消費される電力を抑制することが可能となるとともに、フォーカシングレンズ１３４のウォブリング動作によって生じる振動や音を低減することが可能となる。

撮影レンズ１３０の絞りを上述のように変化させるためには、絞り駆動制御部１２０から出力される制御信号に基づき、絞りアクチュエータ１３６によって絞りユニット１３２を機械的に駆動することが可能である。あるいは、絞りユニット１３２を、液晶やエレクトロクロミック素子を用いたもので構成し、絞りの開口寸法を電気的に変更可能としてもよい。

ところで、絞りを開閉する際に、開口形状が相似状態を維持しない場合がある。例えば絞り開放に近い場合には円形形状を有し、小絞り時には円形とは異なるような形状、例えば長円形状を有する場合がある。このような場合には、絞りの開口面積を変える際に開口寸法を変えると表現するよりは開口形状を変えると表現するのが適切となる。すなわち、撮影レンズ１３０の絞りの開口面積を変える際に、開口寸法を変えるものであってもよいし、開口形状を変えるものであってもよい。

ウォブリングが行われていないとき、あるいは行われているときのフレームレートの切り替えや、撮像素子１５０から出力される画像信号をＡＦ用画像、表示／記録用画像生成用に振り分ける際の制御に関しては、第１の実施の形態で説明したものと同様とすることが可能である。

上述したように、撮像素子１５０で行われる撮像（蓄積）のタイミングに同期してウォブリング動作および絞りの調節動作を行った場合、絞りが開かれている（開口面積が増加している）ときの像面照度は増加するので、撮像素子１５０の受光面に入射する被写体光は増加する。この入射光量増加に対応する方法について図６から図８を参照して説明する。

図６に示されるのは、撮影レンズ１３０の絞りが開かれているときに撮像素子１５０で撮像されて得られるアナログ画像信号を増幅する際のゲインを低下させる方法である。図６に示される例では、焦点調節位置が基準位置にあって設定絞りがＦ８のときに撮像されて得られた信号に対しては比較的大きなゲインが設定され、撮像素子１５０の等価ＩＳＯ感度（露光指数）は１６００相当とされる。一方、焦点調節位置が基準位置に対して前後方向にずらされた位置にあって設定絞りがＦ２のときに撮像されて得られた信号に対してはゲインが低めに設定され、撮像素子１５０の等価ＩＳＯ感度（露光指数）は１００相当とされる。

上記動作について図１を参照して説明すると、コントローラ１１０内のウォブル動作制御部１１８がフォーカス制御部１１６、絞り駆動制御部１２０に制御信号を発する際に、ゲイン制御部１１２にも制御信号を発する。フォーカス制御部１１６は、フォーカスアクチュエータ１３８を制御して、ウォブル動作制御部１１８から入力した制御信号に基づくウォブリング振幅が得られるようにフォーカシングレンズ１３４をウォブル動作させる。絞り駆動制御部１２０は、ウォブル動作制御部１１８から入力した制御信号に基づく絞り値が得られるように絞りアクチュエータ１３６に制御信号を出力する。そしてゲイン制御部１１２は、ウォブル動作制御部１１８から入力した制御信号に基づくゲイン設定信号を撮像素子１５０に出力する。

以上のようにして、設定絞り値の変化に対応してゲインを変化させることにより、撮像素子１５０から出力される画像信号が飽和してしまう可能性を低減することが可能となる。

なお、図６においては、撮像素子１５０で設定されるゲインが二つの値の間で急激に変えられる例が示されているが、絞りユニット１３２における開口面積の変化に対応して連続的に変えるようにしてもよい。

図７に示されるのは、絞りが開かれているときに撮像素子１５０で行われる撮像動作の時間、すなわち電荷蓄積動作に係る時間を短くする方法である。図７に示される例では、焦点調節位置が基準位置にあって設定絞りがＦ８のときには、比較的長い撮像動作時間（電子シャッタの秒時）が設定される。一方、焦点調節位置が基準位置に対して前後方向にずらされた位置にあって設定絞りがＦ２のときには、比較的短い撮像動作時間が設定される。

上記動作について図１を参照して説明すると、コントローラ１１０内のウォブル動作制御部１１８がフォーカス制御部１１６、絞り駆動制御部１２０に制御信号を発する際に、電子シャッタ制御部１１４にも制御信号を発する。フォーカス制御部１１６は、フォーカスアクチュエータ１３８を制御して、ウォブル動作制御部１１８から入力した制御信号に基づくウォブリング振幅が得られるようにフォーカシングレンズ１３４をウォブル動作させる。絞り駆動制御部１２０は、ウォブル動作制御部１１８から入力した制御信号に基づく絞り値が得られるように絞りアクチュエータ１３６に制御信号を出力する。そして電子シャッタ制御部１１４は、ウォブル動作制御部１１８から入力した制御信号に基づく電子シャッタ秒時に対応して撮像素子１５０の撮像動作を制御する。

以上のようにして、設定絞り値の変化に対応して電子シャッタの秒時を変化させることにより、撮像素子１５０から出力される画像信号が飽和してしまう可能性を低減することが可能となる。さらに、ＡＦ用画像生成用に用いられる画像信号を得る際の電子シャッタ秒時を、表示／記録用画像生成用に用いられる画像信号を得る際の電子シャッタ秒時に比して短くすることにより、以下で説明するような効果を得ることが可能となる。

図８（ａ）は、電子シャッタの秒時が比較的長めに設定されていたことにより、得られる画像に像ぶれを生じている例を概念的に示す図である。図８（ｂ）は、撮影レンズ１３０の焦点調節位置と、撮像素子１５０の受光面上に形成される被写体像のコントラスト値との関係を概念的に示すものである。図８（ａ）に示されるような、像ぶれを生じた画像から得られるコントラスト値は、図８（ｂ）において破線で示されるように、コントラスト値は全体的に低下する。

本発明の第２の実施の形態によれば、ＡＦ用画像生成用に用いられる画像信号を得る際に絞りが明けられて、それにより電子シャッタ秒時を比較的高速に設定することが可能となり、像ぶれが減少する。その結果、ＡＦ用画像をもとに結像状態検出処理をする際に、非合焦状態から合焦状態に推移するのにともなってより急峻なコントラスト値の変化を得ることが可能となり、結像状態の検出精度が高められて、ＡＦの速度および合焦精度の向上が可能となる。

一方、表示／記録用画像生成用に撮像される際には、設定絞りが小絞りに（Ｆ値が大きくなるように）設定されているため、図８（ａ）に示されるように像ぶれを生じる可能性が高まる。静止画においては、それが作画意図である場合を除いて、像ぶれは画質低下の要因となるが、動画においては、動画を構成する個々の画像に若干の像ぶれを生じていた方がそれを観る観察者にとっては動画が滑らかに感じられる効果を得ることができる。

− 第３の実施の形態 −
第３の実施の形態においても、第１、第２の実施の形態と同様、ウォブリング開始後は、表示／記録用画像を得る撮像タイミングにおいて、焦点調節位置が基準位置にあるようにウォブリング動作を行う。そして、ＡＦ用画像を得る撮像タイミングにおいて、焦点調節位置が基準位置に対して前後にずれた位置にあるようにウォブリング動作を行う。また、第２の実施の形態と同様、第３の実施の形態においても、ウォブリングの動作に連動して絞りユニット１３２で設定される絞りを変化させる。第２の実施の形態と異なるのは、絞り値を変化させる際に絞りの開口形状を、絞り値を変化させる前と変化させた後とで非相似の形状とする点である。

本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置も、第１の実施の形態で図１を参照して説明した撮像装置１００と同様であるので図示および説明を省略する。

図９は、撮像素子１５０の受光領域１５０ａ内に被写体像が形成される様子と、その被写体像に対応する画像信号を読み出す際の画像信号読み出し方向と、画像信号を読み出して得られる画素値の分布とを概念的に示す図である。撮像素子１５０の受光領域１５０ａには、図９に示すＸ方向およびＹ方向に沿って画素が二次元配置され、これにより画素のアレイが形成されている。結像状態検出処理部１５４は、上記Ｘ方向およびＹ方向のうちのいずれかの方向、例えばＸ方向に平行な方向に沿って並ぶ複数画素から得られる画素値の分布１５０ｂに基づいて被写体像のコントラスト値を検出する処理を行うものとする。つまり、コントラスト値検出方向は、Ｘ方向に平行な方向であるものとする。

図１０は、ウォブリング動作に連動して絞り値を変化させる際に絞り形状が変化する様子とコントラスト値検出方向との関連を示す概念図である。図１０において、Ｆ８においては開口１０００ａの形状が略真円となっているが、開口面積を増して絞り値を変化させるときには、その開口形状を１０００ｂ、１０００ｃへと変化させる際に、Ｙ方向に平行な方向に沿う開口寸法（Ｙ１）に比してＸ方向に平行な方向に沿う開口寸法（Ｘ１、Ｘ２）が大きくなるようにして開口面積を増す。このように撮影レンズ１３０の絞りの開口面積を増すことにより、以下で説明するような効果を奏することが可能となる。

上述のようにＹ方向に平行な方向に沿う開口寸法（Ｙ１）に比してＸ方向に平行な方向に沿う開口寸法（Ｘ１、Ｘ２）が大きくなるようにして開口寸法を変化させると、像面照度の変動量が比較的少なくなる。何故ならば、Ｘ方向の開口寸法は、Ｆ４相当（開口寸法がＸ１の場合）、Ｆ２相当（開口寸法がＸ２の場合）と変化しているが、Ｙ方向の開口寸法はＹ１のままであるからである。つまり、開口形状を１０００ａから１０００ｂ、１０００ｃへと変化させても、開口面積の比から算出される等価Ｆ値は開口１０００ｂでは略Ｆ５．６相当、開口１０００ｃでは略Ｆ４相当にしかならないからである。従って、第２の実施の形態で説明したゲインの変更や電子シャッタの秒時変更に際しての変更量を小さくすることが可能となる。

このことは、撮像素子１５０に求められる仕様をより単純化する上で効果的である。その一方で、Ｙ方向に平行な方向に沿う開口寸法（Ｙ１）に比してＸ方向に平行な方向に沿う開口寸法（Ｘ１、Ｘ２）が大きくなるようにして開口形状を変化させると、Ｘ方向に平行な方向のぼけ量を増すことが可能となる。したがって、第２の実施の形態で説明したのと同様の効果を得ることが可能となる。つまり、ＡＦ用画像をもとに結像状態検出処理をする際に、非合焦状態から合焦状態に推移するのに伴ってより急峻なコントラスト値の変化を得ることが可能となり、ＡＦの速度および合焦精度の向上が可能となる。

以上では開口形状を１０００ａから１０００ｂ、１０００ｃへと変化させる際に、Ｘ方向の開口寸法のみ変化させてＹ方向の開口寸法については一定とする例について説明したが、Ｙ方向の開口寸法も変化させてもよい。加えて、Ｘ方向およびＹ方向の開口寸法を変えて、その結果得られる開口面積が略一定となるように開口形状を変化させてもよい。例えば、開口形状を１０００ａから１０００ｄへと変化させる際に、Ｘ方向へは開口寸法を４倍に増す一方、Ｙ方向へは開口寸法を１／４倍に減じることにより、開口面積を略一定に保つことができる。このようにすることにより、図６、図７を参照して説明した、撮像素子１５０のゲイン変更や電子シャッタ秒時の変更が不要となる。

また、図９に示されるのとは異なり、Ｙ方向に平行な方向に沿って並ぶ複数画素から得られる画素値の分布に基づいて被写体像のコントラスト値を検出する処理が行われる場合には、Ｙ方向の開口寸法がＸ方向の開口寸法に比して大きく変化するように開口形状を変化させることが可能である。

図１１、図１２を参照し、絞りユニット１３２で開口形状を変化させることを可能とする構成の例について説明する。図１１は、撮影レンズ１３０の光軸に直交する面に沿って配設された二枚のセクター羽根１１００ａ、１１００ｂを有する例を説明する図である。絞りユニット１３２Ａは、２枚のセクター羽根１１００ａ、１１００ｂと、駆動ピン１１１２とを含む。セクター羽根１１００ａ、１１００ｂにはそれぞれ、穴１１０２ａ、１１０２ｂと、長穴１１０４ａ、１１０４ｂと、切り欠き部１１０６ａ、１１０６ｂとが形成されている。

二枚のセクター羽根１１００ａ、１１００ｂは切り欠き部１１０６ａ、１１０６ｂが対向しあうように配置されて、穴１１０２ａ、１１０２ｂに嵌合する軸１１１０ａ、１１１０ｂ回りに回動可能となっている。長穴１１０４ａおよび１１０４ｂを貫通するように駆動ピン１１１２が設けられる。駆動ピン１１１２が絞りアクチュエータ１３６（図１１では不図示、図１参照）によって図１１の上下方向に沿って移動することにより、セクター羽根１１００ａ、１１００ｂによって形成される開口形状を図１１の（ａ）に示される状態から（ｂ）あるいは（ｃ）に示される状態へと変化させることができる。図１１中、二点鎖線で示されているのは固定絞り１１２０である。

図１１の（ａ）は、絞りユニット１３２Ａが開放状態に設定されている状態を示す。図１１の（ｂ）は、図１０を参照して説明した開口１０００ａが形成されている状態を示す。図１１の（ｃ）は、図１０を参照して説明した開口１０００ｃが形成されている状態を示す。

図１２は、複数の開口が形成されたセクター羽根を回動させて開口形状をターレット式に切替可能とする構成例を説明する図である。絞りユニット１３２Ｂは、絞りアクチュエータ１３６によって回動駆動されるセクター羽根１２００を有する。セクター羽根１２００は、撮影レンズ１３０の光軸に直交する面に沿って配設され、点Ｐを中心に回動可能に構成される。セクター羽根１２００には、複数の開口１０００ａ、１０００ｃ、１２０２が設けられる。図１２の（ａ）は、開口１２０２が固定絞り１１２０の位置にあって開放状態に設定されている状態を示す。図１２の（ｂ）は、図１０を参照して説明した開口１０００ｃが選択されて固定絞り１１２０の位置にある状態を示す。図１２の（ｃ）は、図１０を参照して説明した開口１０００ａが選択されて固定絞り１１２０の位置にある状態を示す。

ところで、絞りユニット１３２Ｂにおいて、セクター羽根１２００の開口１０００ｃが形成された貫通穴部分にＮＤフィルタ１２０４を設けることが可能である。このＮＤフィルタの光学濃度は、開口１０００ａと開口１０００ｃとの面積比にほぼ等しい値となっている。つまり、開口１０００ａで決まる撮影レンズ１３０のＦ値と、開口１０００ｃおよびＮＤフィルタ１２０４の光学濃度で決まる撮影レンズ１３０の等価Ｆ値（Ｔ値と考えることができる）とが略等しくなるようにＮＤフィルタ１２０４の光学濃度を定めることが望ましい。このようにすることにより、ウォブリング動作に連動して絞りの開口形状を１０００ａと１０００ｃとの間で変化させる際に、図６、図７を参照して説明した、撮像素子１５０のゲイン変更や電子シャッタ秒時の変更が不要となる。

上記のＮＤフィルタ１２０４に関して、以下で図１３を参照して説明する光学濃度可変のフィルタを撮影レンズ中に配設することも可能である。

図１３は、撮影レンズ１３０Ａが光学濃度可変のフィルタ（濃度可変フィルタ）１３０２を有し、撮像装置１００Ａのコントローラ１１０Ａが上記光学濃度可変フィルタ１３０２の光学濃度を調節するための減光制御部１３０４を有する構成の例を説明するブロック図である。図１３において、図１に示すものと同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略し、図１に示される構成との差異を中心に説明する。

撮影レンズ１３０Ａの光路中には絞りユニット１３２、レンズエレメント１４０とともに濃度可変フィルタ１３０２が配設される。濃度可変フィルタは、例えば二枚の対向しあう透明基板内に液晶やエレクトロクロミズム（ＥＣ）物性を有する物質を封入してなる液晶素子やＥＣ素子を用いることが可能である。

撮像装置１００Ａのコントローラ１１０Ａは、上記の濃度可変フィルタ１３０２の光学濃度を制御する減光制御部１３０４を有する。ウォブル動作制御部１１８は、タイミング制御部１２２から出力されるタイミング信号に基づき、フォーカス制御部１１６、絞り駆動制御部１２０、および減光制御部１３０４に制御信号を発する。ウォブル動作制御部１１８からフォーカス制御部１１６に出力されるウォブル制御信号に基づき、撮影レンズ１３０Ａの光軸方向に沿ってフォーカシングレンズ１３４が前後方向に駆動される。このとき、ウォブル動作制御部１１８から絞り駆動制御部１２０に出力される絞り制御信号に基づき、絞りユニット１３２の開口形状が変えられる。絞りユニット１３２の開口形状が変えられるのに伴って撮影レンズ１３０Ａの等価Ｆ値が変化する場合、ウォブル動作制御部１１８から減光制御部１３０４に濃度制御信号が出力される。この濃度制御信号に基づき、減光制御部１３０４は濃度可変フィルタ１３０２の光学濃度を制御し、その結果、撮影レンズ１３０ＡのＴ値が略一定に保たれる。

以上に説明したように、ウォブリング動作に際して絞りユニット１３２の開口形状を変えることによる撮影レンズ１３０ＡのＦ値の変動に対応して、濃度可変フィルタ１３０２の光学濃度が調節される。そして、ウォブル動作に連動して絞りユニット１３２の開口形状を変えたときに撮影レンズ１３０のＴ値が略一定に保たれるようにする。これにより、図６、図７を参照して説明した、撮像素子１５０のゲイン変更や電子シャッタ秒時の変更が不要となる。

以上では絞りユニット１３２の開口形状が機械的に変えられる例について説明したが、例えば二枚の対向しあう透明基板内に液晶やエレクトロクロミズム（ＥＣ）物性を有する物質を封入してなる液晶素子やＥＣ素子を用いることも可能である。この場合、開口形状は比較的自由に変更することが可能となり、また開口形状の切替も比較的高速に行うことが可能となる。

本発明に係る撮像装置は、スチルカメラ、ムービーカメラに適用可能である。また、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ノートＰＣ等に組み込まれるカメラや車載カメラ、監視カメラ等にも適用可能である。

本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を説明するブロック図である。 撮影レンズの焦点調節位置と被写体像のコントラスト値との関係を概念的に説明する図である。 撮影シーンの変化に対応して行われる焦点調節動作を説明する図である。 ウォブリング動作開始とともにフレームレートが増加し、一部のフレーム画像がＡＦ用画像として用いられる様子を説明する図である。 ウォブリング動作に連動して絞りを変化させる例を説明する図である。 画像信号を増幅する際のゲインを絞りの変化に対応して変化させる様子を説明する図である。 撮像素子で設定される電子シャッタの時間を、絞りの変化に対応して変化させる様子を説明する図である。 像ぶれによって画像のコントラストが低下する様子を説明する図であり、（ａ）は撮像して得られた画像が像ぶれを生じている様子を示す図であり、（ｂ）は撮像して得られた画像から求められるコントラスト値が低下する様子を示す図である。 Ｘ方向に沿って並ぶ複数画素から得られる画素値の分布に基づいて被写体像のコントラスト値を検出する処理をする様子を概念的に説明する図である。 コントラスト値を検出する処理をする対象の画素の並び方向とウォブリングに連動して絞りの開口形状を変化させる際の形状変化との関係を概念的に説明する図である。 絞りの開口形状を変えることを可能とする絞り装置の構成例を説明する図である。 絞りの開口形状を変えることを可能とする絞り装置のもう１つの構成例を説明する図である。 絞りの開口形状を変えたときに撮影レンズのＴ値を略一定にすることを可能とする撮像装置の構成例を説明するブロック図である。

符号の説明

１００、１００Ａ … 撮像装置
１１０、１１０Ａ … コントローラ
１１２ … ゲイン制御部
１１４ … 電子シャッタ制御部
１１６ … フォーカス制御部
１１８ … ウォブル動作制御部
１２０ … 絞り駆動制御部
１２２ … タイミング制御部
１３０、１３０Ａ … 撮影レンズ
１３２、１３２Ａ、１３２Ｂ … 絞りユニット
１３４ … フォーカシングレンズ
１３６ … 絞りアクチュエータ
１３８ … フォーカスアクチュエータ
１４０ … レンズエレメント
１５０ … 撮像素子
１５２ … 画像信号処理部
１５４ … 結像状態検出処理部
１５６ … ディスプレイドライバ
１５８ … 表示部
１６０ … システムバス
１６２ … メモリ
１６４ … 記録メディア
１０００ａ、１０００ｂ、１０００ｃ、１０００ｄ … 開口形状
１１００ａ、１１００ｂ、１２００ … セクター羽根
１２０４ … ＮＤフィルタ
１３０２ … 濃度可変フィルタ
１３０４ … 減光制御部

Claims (7)

1. 撮影レンズにより形成される被写体像を光電変換して得られた画像信号を出力可能な撮像素子から前記画像信号を繰り返し入力して、動画像の表示および記録のうちの少なくともいずれかの処理を行う画像信号処理部と、
   前記画像信号処理部が前記撮像素子から前記画像信号を繰り返し入力して動画像の表示および記録のうちの少なくともいずれかの処理をする際の、一の入力タイミングとそれに続く次の入力タイミングとの間のタイミングにおいて前記撮像素子から結像状態検出処理用として出力される画像信号を入力し、前記撮像素子上に形成される像の結像状態を検出する処理をする結像状態検出処理部と
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮影レンズの焦点調節位置を、基準となる焦点調節位置に対して前後方向にずらしては戻す動作であるウォブリング動作を行うウォブル動作制御部であって、前記結像状態検出処理用として前記結像状態検出処理部に出力される画像信号を生成するための光電変換が前記撮像素子で行われるのに同期して前記ウォブル動作を行うウォブル動作制御部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記結像状態検出処理部が入力する前記結像状態検出処理用の画像信号を得るための光電変換が前記撮像素子で行われるのに同期して前記撮影レンズの絞りの開口形状を変化させること又は開口面積を増すことを行う絞り駆動制御部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記撮像素子から前記画像信号が出力される際に行われる増幅処理で適用されるゲインを制御するゲイン制御部をさらに有し、
   前記ゲイン制御部は、前記結像状態検出処理部が入力する前記結像状態検出処理用の画像信号を得るための光電変換が前記撮像素子で行われるのに同期して前記絞り制御部が前記撮影レンズの絞りの開口形状を変化させること又は開口面積を増すことにより露光量の過剰が生じる場合に、当該の露光量の過剰に対応して前記ゲインを低下させることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記撮像素子で行われる電荷蓄積動作に係る時間を制御する電子シャッタ制御部をさらに有し、
   前記電子シャッタ制御部は、前記結像状態検出処理部が入力する前記結像状態検出処理用の画像信号を得るための光電変換が前記撮像素子で行われるのに同期して前記絞り制御部が前記撮影レンズの絞りの開口形状を変化させること又は開口面積を増すことにより露光量の過剰が生じる場合に、当該の露光量の過剰に対応して前記電荷蓄積に係る時間を短縮させることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
6. 前記撮影レンズを透過して前記撮像素子に入射する光の量を、減光部材を用いて減少させる減光制御部をさらに有し、
   前記減光制御部は、前記結像状態検出処理部が入力する前記結像状態検出処理用の画像信号を得るための光電変換が前記撮像素子で行われるのに同期して前記絞り制御部が前記撮影レンズの絞りの開口形状を変化させること又は開口面積を増すことにより露光量の過剰が生じる場合に、当該の露光量の過剰に対応して前記撮像素子に入射する光の量を減少させることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
7. 前記撮像素子は、互いに直交する二つの配列方向に沿って二次元配列された画素のアレイを有し、当該の二つの配列方向中、前記結像状態検出処理部は、一方の配列方向に平行な方向に沿って並ぶ複数画素から得られる画素値の分布に基づいて被写体像のコントラスト値を検出する処理をして前記結像状態を検出することを行うように構成され、
   前記一方の配列方向に平行な方向に沿う開口寸法が、前記一方の配列方向に直交する方向に沿う開口寸法に比して大きくなるように前記撮影レンズの絞りの開口形状を変化させる又は開口面積を増す
   ことを特徴とする、請求項３から６のいずれか１つに記載の撮像装置。