JP5664440B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。

従来より、撮像素子により繰り返し撮像を行うことで、動画像の記録を行なう撮像装置が知られている。このような撮像装置として、たとえば、焦点調節レンズを所定の基準位置から、光軸方向に沿って微小に往復駆動させるウォブリング動作を行なう際に、ウォブリング動作による撮影倍率の変化による動画像の品位の低下を抑制するために、焦点調節レンズが所定の基準位置にある場合にのみ、動画像の記録を行なう方法が知られている（たとえば、特許文献１）。

特開２０１０−１１３２９１号公報

しかしながら、上記特許文献１では、焦点調節レンズが所定の基準位置にある場合にのみ、動画像の記録を行なうものであり、そのため、焦点調節を行なうために、焦点調節レンズが所定の基準位置から焦点調節位置まで駆動する際には、撮影倍率の変化による動画像の品位の変化を抑制することができないという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、良好な撮影画像を得ることのできる撮像装置を提供することにある。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下においては、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。

[１]本発明の第一の観点に係る撮像装置は、光学系による像を、所定のフレームレートで繰り返し撮像し、撮像した像に対応する撮像画像信号を出力する撮像部（３１）と、焦点調節レンズ（１２）を光軸方向に駆動して、前記光学系の焦点状態を調節する焦点調節部（７０ａ）と、前記焦点調節レンズが光軸方向に駆動することで、前記光学系の撮影倍率が小さくなる方向に変化した場合に、前記撮像画像信号に基づく画像から、一部の領域を切り出して、切り出し画像を生成する第１画像処理部（７０）と、を備え、前記第１画像処理部は、前記焦点調節レンズが光軸方向に駆動することで前記光学系の撮影倍率が小さくなる方向に変化した後に、前記焦点調節レンズの駆動が停止した場合に、生成する切り出し画像の像倍率と、前記撮像画像信号に基づく画像の像倍率との差が徐々に小さくなるように、前記切り出し画像を繰り返し生成することを特徴とする。

[２]本発明の第一の観点に係る撮像装置において、前記第１画像処理部（７０）が、生成する切り出し画像の像倍率と、前記撮像画像信号に基づく画像の像倍率との差が徐々に小さくなるように、前記切り出し画像を繰り返し生成した結果、生成した切り出し画像の像倍率と、前記撮像画像信号に基づく画像の像倍率との差が、所定値以下となった場合に、前記切り出し画像の生成を終了するように構成することができる。

[３]本発明の第一の観点に係る撮像装置において、ズームレンズ（１３）を光軸方向に駆動して、ズーム倍率を変更するズーム倍率変更部（５１）と、前記焦点調節レンズの駆動量に対する前記光学系の撮影倍率の変化量の関係を記憶する記憶部（７０）と、前記焦点調節レンズが光軸方向に駆動することで、前記光学系の撮影倍率が大きくなる方向に変化した場合に、前記光学系の撮影倍率が、前記焦点調節レンズの駆動を開始する前よりも小さなものとなるように、前記焦点調節レンズの駆動量に対する前記光学系の撮影倍率の変化量の関係に基づいて、前記ズームレンズを光軸方向に駆動させるように前記ズーム倍率変更部の制御を行う制御部（７０）と、前記ズームレンズを光軸方向に駆動させることで、前記光学系の撮影倍率が、前記焦点調節レンズの駆動を開始する前よりも小さなものとなった場合に、前記撮像画像信号に基づく画像から、一部の領域を切り出して、切り出し画像を生成する第２画像処理部（７０）と、をさらに備え、前記第２画像処理部が、前記焦点調節レンズが光軸方向に駆動することで前記光学系の撮影倍率が大きくなる方向に変化した後に、前記焦点調節レンズの駆動が停止した場合に、生成する切り出し画像の像倍率と、前記撮像画像信号に基づく画像の像倍率との差が徐々に小さくなるように、前記切り出し画像を繰り返し生成するように構成することができる。

[４]本発明の第二の観点に係る撮像装置は、光学系による像を、所定のフレームレートで繰り返し撮像し、撮像した像に対応する撮像画像信号を出力する撮像部（３１）と、焦点調節レンズ（１２）を光軸方向に駆動して、前記光学系の焦点状態を調節する焦点調節部（７０ａ）と、ズームレンズ（１３）を光軸方向に駆動して、ズーム倍率を変更するズーム倍率変更部（５１）と、前記焦点調節レンズの駆動量に対する前記光学系の撮影倍率の変化量の関係を記憶する記憶部（７０）と、前記焦点調節レンズが光軸方向に駆動することで、前記光学系の撮影倍率が大きくなる方向に変化した場合に、前記光学系の撮影倍率が、前記焦点調節レンズの駆動を開始する前よりも小さなものとなるように、前記焦点調節レンズの駆動量に対する前記光学系の撮影倍率の変化量の関係に基づいて、前記ズームレンズを光軸方向に駆動させるように前記ズーム倍率変更部の制御を行う制御部（７０）と、前記ズームレンズを光軸方向に駆動させることで、前記光学系の撮影倍率が、前記焦点調節レンズの駆動を開始する前よりも小さなものとなった場合に、前記撮像画像信号に基づく画像から、一部の領域を切り出して、切り出し画像を生成する第２画像処理部（７０）と、を備え、前記第２画像処理部は、前記焦点調節レンズが光軸方向に駆動することで前記光学系の撮影倍率が大きくなる方向に変化した後に、前記焦点調節レンズの駆動が停止した場合に、生成する切り出し画像の像倍率と、前記撮像画像信号に基づく画像の像倍率との差が徐々に小さくなるように、前記切り出し画像を繰り返し生成することを特徴とする。

[５]本発明の第一および第二の観点に係る撮像装置において、前記第２画像処理部（７０）が、生成する合成画像の像倍率と、前記撮像画像信号に基づく画像の像倍率との差が徐々に小さくなるように、前記合成画像を繰り返し生成した結果、生成した合成画像の像倍率と、前記撮像画像信号に基づく画像の像倍率との差が、所定値以下となった場合に、前記合成画像の生成を終了するように構成することができる。

本発明の撮像装置によれば、良好な撮影画像を得ることができる。

図１は、本実施形態に係るデジタルカメラ１を示すブロック図である。 図２は、本実施形態に係るカメラの動作例を示すフローチャート（その１）である。 図３は、本実施形態に係るカメラの動作例を示すフローチャート（その２）である。 図４は、本実施形態が適用される一場面例を示す図である。 図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、フォーカスレンズの駆動による撮影倍率の変化の一例を説明する図である。 図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は、本実施形態におけるクロップ処理を説明するための図である。 図７は、本実施形態が適用される一場面例を示す図である。 図８は、図７に示す場面例における、フォーカスレンズ位置の変化、ズームレンズ位置の変化、および像倍率の変化を示す図である。

本発明をデジタルカメラに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係るデジタルカメラ１を示すブロック図であり、本発明の撮像装置に関する構成以外のカメラの一般的構成については、その図示と説明を一部省略する。

本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、レンズ系１０、絞り２１、絞り駆動制御部２２、撮像素子３１、アナログ信号処理回路４１、Ａ／Ｄ変換部４２、レンズ駆動制御部５１、メモリ６０、カメラ制御部７０、操作部８０および表示部９０を備えている。

レンズ系１０は、焦点調節用のフォーカスレンズ１２、ズーム倍率変更用のズームレンズ１３を含む複数のレンズ１１，１２，１３からなり、絞り２１とともに撮影光学系を構成する。

フォーカスレンズ１２は、その光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、フォーカスレンズ用エンコーダ（不図示）によってその位置または移動量が検出されつつ、フォーカスレンズ駆動モータ５２によってその位置が調節される。そして、フォーカスレンズ用エンコーダで検出されたフォーカスレンズ１２の現在位置情報は、レンズ駆動制御部５１を介してカメラ制御部７０へ送信される一方で、カメラ制御部７０はこの情報を参照しつつフォーカスレンズ１２の焦点調節位置を演算し、レンズ駆動制御部５１を介してフォーカスレンズ駆動モータ５２にレンズ駆動信号を送信する。

ズームレンズ１３は、その光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、ズームレンズ用エンコーダ（不図示）によってその位置または移動量が検出されつつ、ズームレンズ駆動モータ５３によってその位置が調節される。ズームレンズ１３の位置は、操作部８０に設けられたズームボタンを操作することにより、あるいは、カメラ制御部７０からレンズ駆動制御部５１を介して送出されるズームレンズ駆動指令により、調節される。

絞り２１は、レンズ系１０を通過して、撮像素子３１に至る光束Ｌ１の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。たとえば自動露出モードにおいては、カメラ制御部７０により、撮像素子３１に至る光束に基づいて目標とする開口径の演算が行われ、演算された開口径に相当する絞り駆動信号が、カメラ制御部７０から絞り駆動制御部２２を介して絞り駆動部２３へ送信されることにより、絞り２１による開口径の調節が行われる。また、開口径の調節は、カメラ１に設けられた操作部８０をマニュアル操作することによっても行われ、操作部８０で設定された開口径がカメラ制御部７０から絞り駆動制御部２２を介して絞り駆動部２３に入力される。なお、絞り２１の開口径は絞り開口センサ（不図示）により検出され、カメラ制御部７０により現在の開口径が認識される。

撮像素子３１は、カメラ１の被写体からの光軸Ｌ１上であって、レンズ系１０の予定焦点面となる位置に配置されている。撮像素子３１は、複数の光電変換素子が二次元に配列されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤ（電荷注入デバイス）などで構成することができる。なお、撮像素子３１は、各画素に蓄積される電荷の蓄積時間、すなわちシャッタースピードをシャッターゲートパルスによって制御する電子シャッター機能を備える。

また、撮像素子３１の撮像面の有効画素領域には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）に対応するカラーフィルタが配置されており、撮像面で受光した被写体像はＲＧＢの画像信号に変換されることとなる。このようなカラーフィルタの配列としては、たとえば、ベイヤー配列(Bayer Arrangement)などが挙げられるが、特にこれに限定されない。

撮像素子３１の撮像面に被写体像が投影されると、その入射光量に応じた量の信号電荷に光電変換され、撮像出力信号として順次読み出される。この光電変換されたアナログ画像信号は、アナログ信号処理部４１へ出力される。

アナログ信号処理部４１は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）を行うＣＤＳ回路と、アナログ画像信号の出力を増幅するゲイン回路と、色分離回路とを有している。このアナログ信号処理部４１では、ＲＧＢの各色に対応する画素の出力に関する出力ゲインの値をそれぞれ独立して設定できるようになっている。

Ａ／Ｄ変換部４２はアナログ信号処理部４１から出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部４２によってデジタル化された画像信号は、カメラ制御部７０に出力される。

操作部８０は、カメラ１を起動させるための主電源スイッチや、シャッターレリーズボタン、ズームレンズ１３を駆動させてズーム動作を行なうためのズームスイッチ、さらには、撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチなどを備えている。そして、撮影者は、操作部８０を介して、動画撮影モード／静止画撮影モードの切換や、自動露出モード／マニュアル露出モードの切換、さらには、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換などができるようになっている。この操作部８０による操作、および設定された各種モードはカメラ制御部７０へ送信される。

カメラ制御部７０は、マイクロプロセッサとメモリなどの周辺部品から構成され、カメラ１を構成する各部の制御するための演算を行う。そして、カメラ制御部７０は、該演算結果に基づき、絞り２１による開口径を調節したり、アナログ信号処理部４１のゲインの設定を行なったりする。

また、カメラ制御部７０は、Ａ／Ｄ変換部４２によってデジタル化された画像信号を取得し、取得した画像信号についてデジタル処理を行ない、メモリ６０および表示部９０に出力して、メモリ６０に保存させるとともに、表示部９０に、画像信号に基づく画像の表示を行なわせる。

さらに、カメラ制御部７０は、オートフォーカス動作を制御するＡＦ処理部７０ａを備えている。ＡＦ処理部７０ａは、レンズ駆動制御部５１を介して、フォーカスレンズ駆動モータ５２を駆動させることにより、フォーカスレンズ１２を移動させながら、撮像素子３１に被写体像の撮像を行なわせて、フォーカスレンズ１２の各移動位置に対応する、デジタル画像信号を取得する。そして、取得したデジタル画像信号のうち、焦点検出に用いる画像信号から高周波成分を抽出して焦点評価値の演算を行う。具体的には、画像信号をバンドパスフィルタに通して画像信号から所定帯域の周波数成分に対応する信号を抽出し、抽出された信号の絶対値を積分することにより、被写体像に関する焦点評価値を得る。そして、ＡＦ処理部７０ａは、算出された焦点評価値に基づいて、レンズ駆動制御部５１を介して、フォーカスレンズ駆動モータ５２を駆動させて、これにより、フォーカスレンズ１２を所定のレンズ調整位置に移動させる。

さらに、ＡＦ処理部７０ａは、動画撮影モードが選択されている場合には、オートフォーカス動作を実行する前に、フォーカスレンズ１２を、現在位置近傍において、微小駆動させるウォブリング動作を行い、ウォブリング動作中に、算出された焦点評価値に基づいて、オートフォーカス動作を行なう際における、フォーカスレンズ１２の駆動方向を決定する。なお、本実施形態においては、ウォブリング動作は、フォーカスレンズ１２を現在のレンズ位置から、撮影倍率が小さくなる方向に微小駆動させ、次いで、元のレンズ位置に戻すという動作を繰り返すことにより実行される。

また、カメラ制御部７０は、フォーカスレンズ１２のレンズ駆動量と、撮像素子３１により撮像される撮影画像の像倍率の変化量との関係を示すテーブルを予め記憶しており、このテーブルを用いて、ＡＦ処理部７０ａにより、オートフォーカス動作が行なわれている際のフォーカスレンズ１２の駆動中における、撮影画像の像倍率の変化を補正する動作を行なう。なお、撮影画像の像倍率の変化を補正する動作については、後述する。

表示部９０は、液晶ディスプレイなどで構成され、撮像素子３１により撮像した画像を逐次表示する電子ファインダとして機能し、撮影者が、表示部９０に表示される被写体を観察しながら撮影操作を行うことができるようになっている。

次に、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図２、図３は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。なお、以下においては、動画撮影モードが選択されている場面における、動作について説明する。また、以下の動作は、たとえば、撮像素子３１のフレームレートに対応して実行される。

まず、ステップＳ１０１では、カメラ１の電源がオンされると、撮像素子３１により被写体像の撮像が行なわれる。本実施形態においては、撮像素子３１による被写体像の撮像は、所定のフレームレートで繰り返し行なわれる。

次いで、ステップＳ１０２では、カメラ制御部７０により、撮像素子３１により撮像された画像の画像信号の取得が行なわれる。本実施形態では、カメラ制御部７０は、撮像素子３１により撮像された画像の画像信号を、アナログ信号処理部４１およびＡ／Ｄ変換部４２により変換され、デジタル化された信号として取得する。

次いで、ステップＳ１０３では、カメラ制御部７０により、ステップＳ１０２で取得した画像信号に基づく撮影画像を、メモリ６０に記憶させる処理が行なわれる。

ステップＳ１０４では、カメラ制御部７０のＡＦ処理部７０ａにより、ステップＳ１０２で取得した画像信号に基づいて、焦点評価値の算出が行われる。算出された焦点評価値は、フォーカスレンズ１２の位置の情報とともに、カメラ制御部７０に備えられたメモリに記憶される。

ステップＳ１０５では、ウォブリング動作が実行されているか否かの判定が行なわれる。ウォブリング動作は、オートフォーカス動作を実行する前に、フォーカスレンズ１２を、現在位置近傍において、微小駆動させる動作であり、カメラ制御部７０に備えられたＡＦ処理部７０ａにより制御される。ウォブリング動作を実行していないと判定された場合には、ステップＳ１０６に進む。一方、ウォブリング動作が実行中であると判定された場合には、ステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１０６では、カメラ制御部７０により、オートフォーカス動作を行なうために、フォーカスレンズ１２の駆動動作（ウォブリング動作とは異なる、一方向への連続的な駆動動作）が行なわれているか否かの判定が行なわれる。フォーカスレンズ１２の駆動動作が行なわれていると判定された場合には、ステップＳ１０７に進む。一方、フォーカスレンズ１２の駆動動作が行なわれていないと判定された場合には、図３に示すステップＳ１１５に進む。なお、フォーカスレンズ１２の駆動動作は、カメラ制御部７０に備えられたＡＦ処理部７０ａにより制御される。本実施形態においては、たとえば、ウォブリング動作の結果により、新たな合焦位置を検出する必要が生じたと判断された場合や、撮影輝度が大きく変化した場合、さらには、前回処理時に算出された焦点評価値と比較して所定値以上変化した場合に、ＡＦ処理部７０ａにより、オートフォーカス動作が実行される。

次いで、ステップＳ１０７では、クロップ処理フラグ＝１にセットする処理が行なわれる。なお、クロップ処理フラグは、初期状態では０にセットされている。

続くステップＳ１０８では、フォーカスレンズ１２の駆動が開始された時点（すなわち、オートフォーカス動作が開始された時点）と比較して、フォーカスレンズ１２が、撮影倍率が小さくなる方向（すなわち、画角が広くなる方向）に移動しているか否かの判定が行なわれる。フォーカスレンズ１２の駆動が開始された時点と比較して、フォーカスレンズ１２が、撮影倍率が小さくなる方向に移動していると判定された場合には、ステップＳ１０９に進む。一方、フォーカスレンズ１２の駆動が開始された時点と比較して、フォーカスレンズ１２が、撮影倍率が大きくなる方向（すなわち、画角が狭くなる方向）に移動していると判定された場合には、ステップＳ１１２に進む。

ここで、図４は、本実施形態が適用される一場面例であり、図４（Ａ）は、一場面例における、フォーカスレンズ１２のレンズ位置の変化を示しており、また、図４（Ｂ）は、一場面例における、撮像素子３１により撮像される画像の像倍率の変化、およびメモリ６０に記憶させる動画像の像倍率の変化を示している。なお、図４（Ａ）中においては、撮像素子３１からの画像信号の取得タイミングを、黒丸で示した。すなわち、図４（Ａ）においては、時間Ｔ_αの間隔で、撮像素子３１により撮像が行なわれ、時間Ｔ_αの間隔で、ＡＦ処理部７０ａにより、撮像素子３１により撮像された画像信号に基づいて、焦点評価値の算出が行われている例を示している。この図４（Ａ）においては、時間ｔ１において、フォーカスレンズ１２が位置Ｐ１にある場合に、時間ｔ２において、オートフォーカス動作が開始され、フォーカスレンズ１２を、撮影倍率が小さくなる方向に駆動させながら、焦点評価値の算出を行い、算出された焦点評価値に基づいて、時間ｔ４において、フォーカスレンズ１２を、合焦位置である位置Ｐ２に移動させた場面を示している。

この図４（Ａ）に示す例においては、時間ｔ２〜ｔ４の間においては、フォーカスレンズ１２の駆動が開始された時点におけるフォーカスレンズ１２の位置Ｐ１と比較して、フォーカスレンズ１２が、撮影倍率が小さくなる方向に移動しているため、この場合には、ステップＳ１０９に進むこととなる。

このように、フォーカスレンズ１２の駆動が開始された時点と比較して、フォーカスレンズ１２が、撮影倍率が小さくなる方向に移動していると判定された場合には、ステップＳ１０９に進み、ステップＳ１０９では、カメラ制御部７０により、ステップＳ１０２で得られた画像信号に基づく撮影画像について、一部の領域を切り出すクロップ処理が行なわれる。ここで、フォーカスレンズ１２を、撮影倍率が小さくなる方向に駆動すると、得られる撮影画像は、図５（Ａ）に示す画像から、図５（Ｃ）に示す画像へと画角が変化してしまうこととなる。これに対し、本実施形態では、このような画角の変化を防止するために、クロップ処理を行なう。具体的には、図６（Ａ）に示すように、得られた撮影画像から、画像を切り出すための切り出し領域を選択し、次いで、図６（Ｂ）に示すように、切り出し領域の大きさが、撮影画像の大きさに対応する大きさとなるように、撮影画像を拡大するための処理を行なう。そして、図６（Ｃ）に示すように、切り出し領域を切り出す処理を行なうことで、クロップ画像を得る。なお、本実施形態においては、クロップ画像を得る際には、得られるクロップ画像が、フォーカスレンズ１２を駆動する前の像倍率と同じ像倍率となるように、画像の切り出しを行なう。具体的には、カメラ制御部７０に予め保存されているフォーカスレンズ１２のレンズ位置と、各レンズ位置において、撮像素子３１により撮像される撮影画像の像倍率との関係を示すテーブルに基づいて、得られるクロップ画像が、フォーカスレンズ１２を駆動する前の像倍率と同じ像倍率となるように、画像の切り出しを行なう。

なお、本実施形態においては、図６（Ｂ）に示す撮影画像を拡大するための処理を行なう際には、ＡＦ処理部７０ａによって、算出された焦点評価値により、異なる処理方法を選択するような対応としてもよい。具体的には、焦点評価値が予め定められた所定値未満であり、撮像素子３１により撮像された撮影画像のボケ量が比較的大きいと判断される場合には、比較的演算負荷の低い方法を用い、焦点評価値が予め定められた所定値以上であり、撮像素子３１により撮像された撮影画像のボケ量が比較的小さいと判断される場合には、高解像度の画像を得るための方法を用いることができる。たとえば、焦点評価値が予め定められた所定値未満である場合には、比較的演算負荷の低い方法として、たとえば、リニア補間により、画素レベルで画素補間を行なうことで、拡大画像を得る方法などを用いることができる。一方、焦点評価値が予め定められた所定値以上である場合には、高解像度の画像を得るための方法として、たとえば、バイキュービック法や、連続する複数のフレームにおいて撮像された複数の画像を用いて、画素補間を行なう超解像処理を実行することで、拡大画像を得る方法などを用いることができる。なお、この場合における所定値としては、たとえば、撮像素子３１により撮像された撮影画像が、合焦位置付近の画像であるか否かが判断できるような値に設定することができる。

次いで、ステップＳ１１０では、ステップＳ１０９で得られたクロップ画像を、動画像として、メモリ６０に記憶させる処理が行なわれる。

次いで、ステップＳ１１１では、ステップＳ１０９で得られたクロップ画像が、カメラ制御部７０から、表示部９０に出力され、表示部９０により、クロップ画像の出力が行なわれる。

上述したように、本実施形態においては、クロップ画像を得る際に、得られるクロップ画像が、フォーカスレンズ１２を駆動する前の像倍率と同じ像倍率となるように、画像の切り出しを行なうものである。そのため、たとえば、図４（Ａ）に示す時間ｔ２〜ｔ４において、フォーカスレンズ１２を駆動させることにより、撮影画像の画角が、図５（Ａ）に示す画像から、図５（Ｃ）に示す画像のように変化してしまった場合でも、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すようにクロップ処理を行なうことにより得られたクロップ画像を得て、これを動画像として保存することにより、得られる動画像における、画角の変化を防止することが可能となる。

そして、本実施形態によれば、図４（Ｂ）に示すように、フォーカスレンズ１２が駆動することにより、時間ｔ２〜ｔ４のように、撮像素子３１により撮像される撮影画像の像倍率（図４（Ｂ）中において、実線で示した。）が変化した場合でも、上述したステップＳ１０８で説明したようにクロップ画像を得て、得られたクロップ画像を、メモリ６０に保存するための動画像とすることにより、得られる動画像の像倍率（図４（Ｂ）において、破線で示した。）が、フォーカスレンズ１２を駆動させる前の像倍率α１のままに保たれることとなる。

一方、図４に示す場面例においては、時間ｔ２〜ｔ４において、フォーカスレンズ１２の駆動が行なわれ、時間ｔ４において、フォーカスレンズ１２を、合焦位置である位置Ｐ２に移動させた後、すなわち、時間ｔ４以降においては、フォーカスレンズ１２の駆動動作が行なわれていない。そのため、フォーカスレンズ１２を、合焦位置である位置Ｐ２に移動させた時間ｔ４以降においては、ステップＳ１０６において、フォーカスレンズ１２の駆動動作が行なわれていないと判断され、図３に示すステップＳ１１５に進む。

図３に示すステップＳ１１５では、クロップ処理フラグ＝１であるか否かの判断が行なわれる。クロップ処理フラグ＝１である場合には、ステップＳ１１５に進み、一方、クロップ処理フラグ＝１でない場合には、ステップＳ１２１に進む。

たとえば、図４に示す場面例においては、合焦位置である位置Ｐ２に移動した時間ｔ４においては、フォーカスレンズ１２が元々のレンズ位置である位置Ｐ１から移動しており、そのため、前回処理時においてクロップ画像が生成されており、クロップ処理フラグ＝１に設定されていることとなるため（ステップＳ１１５＝Ｙｅｓ）、ステップＳ１１６に進むこととなる。

そして、ステップＳ１１６では、上述したステップＳ１０８と同様にして、ステップＳ１０２で得られた画像信号に基づく撮影画像について、一部の領域を切り出すクロップ処理が行なわれる。なお、ステップＳ１１６においては、上述したステップＳ１０８と異なり、生成されるクロップ画像の像倍率が、前回処理時に生成されたクロップ画像と比較して、現在のフォーカスレンズ１２のレンズ位置における像倍率に近づくように、像倍率を変更して、クロップ画像の生成を行なう。なお、この場合における、像倍率の変更量としては、たとえば、メモリ６０に記憶される動画像の像倍率の変化速度が、撮影者に違和感を与えないようなものとなるように、十分に小さい量とする。

次いで、ステップＳ１１７では、ステップＳ１１６で得られたクロップ画像の像倍率と、現在のフォーカスレンズ１２のレンズ位置における像倍率とを比較し、クロップ画像の像倍率と、現在のフォーカスレンズ１２のレンズ位置における像倍率との差が予め定められた所定値以下であるか否かの判定が行なわれる。なお、この場合における、所定値としては、クロップ画像の像倍率と、現在のフォーカスレンズ１２のレンズ位置における像倍率とがほぼ一致していると判断できるような値に設定することができる。具体的には、これらの像倍率の差が、ステップＳ１１６で得られたクロップ画像と、現在のフォーカスレンズ１２のレンズ位置で撮影された撮影画像とを時間的に連続で再生した場合に、撮影者に違和感を与えることがないようなものであると判断できるような値に設定することができる。これらの像倍率の差が、所定値を超えていると判断された場合には、ステップＳ１１８に進む。一方、これらの像倍率の差が、所定値以下であると判断された場合には、得られたクロップ画像の像倍率は、現在のフォーカスレンズ１２のレンズ位置の像倍率とほぼ一致していると判断し、ステップＳ１２０に進み、クロップ画像を得るための処理を終了するために、クロップ処理フラグ＝０にセットする処理が行なわれる。

ステップＳ１１８では、ステップＳ１１６で得られたクロップ画像を、動画像として、メモリ６０に記憶させる処理が行なわれる。

次いで、ステップＳ１１９では、ステップＳ１１６で得られたクロップ画像が、カメラ制御部７０から、表示部９０に出力され、表示部９０により、クロップ画像の出力が行なわれる。

そして、図４に示す場面例においては、フォーカスレンズ１２が、合焦位置である位置Ｐ２に移動した時間ｔ４以降においては、ステップＳ１１７において、得られたクロップ画像の像倍率と、現在のフォーカスレンズ１２のレンズ位置における像倍率との差が所定値以下であると判断されるまで、図２に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０６、図３に示すステップＳ１１５〜Ｓ１１９の処理が繰り返し行なわれ、図４（Ｂ）に示すように、得られるクロップ画像の像倍率が、現在のフォーカスレンズ１２のレンズ位置における像倍率に徐々に近づくように、クロップ画像の生成が繰り返し行なわれる。そして、時間ｔ５において、得られたクロップ画像の像倍率と、現在のフォーカスレンズ１２のレンズ位置における像倍率との差が所定値以下であると判断されると、ステップＳ１２０に進み、クロップ画像を得るための処理を終了するために、クロップ処理フラグ＝０とされ、時間ｔ６以降は、クロップ画像の生成は行われずに、ステップＳ１０３において、メモリ６０に保存した、撮像素子３１により撮像された撮影画像を、動画像として記憶させる処理が行なわれるとともに、この撮影画像を、表示部９０に表示させる処理が行なわれることとなる（ステップＳ１２１）。

一方、ステップＳ１０８において、フォーカスレンズ１２の駆動が開始された時点と比較して、フォーカスレンズ１２が、撮影倍率が大きくなる方向（すなわち、画角が狭くなる方向）に移動していると判定された場合には、ステップＳ１１１に進み、ステップＳ１１１では、フォーカスレンズ１２の駆動に応じて、ズームレンズ１３を駆動させる処理が開始される。ここで、フォーカスレンズ１２を、撮影倍率が大きくなる方向に駆動すると、得られる撮影画像は、図５（Ａ）に示す画像から、図５（Ｂ）に示す画像へと画角が変化してしまうこととなる。これに対し、本実施形態では、このような画角の変化を防止するために、フォーカスレンズ１２が、撮影倍率が大きくなる方向に移動していると判定された場合には、フォーカスレンズ１２の駆動に応じて、ズームレンズ１３を駆動させるものである。

ここで、図７に、本実施形態が適用される他の場面例を示す。図７（Ａ）は、他の場面例における、フォーカスレンズ１２のレンズ位置の変化を示しており、また、図７（Ｂ）は、他の場面例における、撮像素子３１により撮像される画像の像倍率の変化、およびメモリ６０に記憶させる動画像の像倍率の変化を示している。なお、図７（Ａ）中においても、図４（Ａ）と同様に、撮像素子３１からの画像信号の取得タイミングを、黒丸で示した。そして、この図７（Ａ）においては、時間ｔ１１において、フォーカスレンズ１２が位置Ｐ３にある場合において、時間ｔ１２において、オートフォーカス動作が開始され、フォーカスレンズ１２を、撮影倍率が大きくなる方向に駆動させながら、焦点評価値の算出を行い、算出された焦点評価値に基づいて、時間ｔ１６において、フォーカスレンズ１２を、合焦位置である位置Ｐ４に移動させた場面を示している。

そして、このような場合において、本実施形態においては、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、時間ｔ１２において、フォーカスレンズ１２を、撮影倍率が大きくなる方向に駆動を開始するのに伴い、時間ｔ１２〜ｔ１３において、ズームレンズ１３を、撮影倍率が小さくなる方向（位置Ｐ５→Ｐ６）に駆動させ、さらに、時間ｔ１４〜ｔ１５において、ズームレンズ１３を、撮影倍率が小さくなる方向（位置Ｐ６→Ｐ７）に駆動させるものである。そして、これにより、図８（Ｃ）に示すように、フォーカスレンズ１２が、撮影倍率が大きくなる方向に駆動した場合でも、撮像素子３１により撮像される撮影画像の像倍率が、フォーカスレンズ１２を駆動させる前における像倍率α３よりも小さなものとなるように、制御するものである。なお、図８（Ｃ）においては、ズームレンズ１３を駆動させた場合における、撮像素子３１により撮像される撮影画像の像倍率を実線で、ズームレンズ１３を駆動させない場合における、撮像素子３１により撮像される撮影画像の像倍率を破線で、それぞれ示した。

なお、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）においては、ズームレンズ１３を、フォーカスレンズ１２の駆動に伴い、段階的に駆動させる例を示したが、このような例に限定されず、フォーカスレンズ１２の駆動に伴い、連続的に駆動させるような構成としてもよい。また、フォーカスレンズ１２の駆動に伴って、ズームレンズ１３を駆動させる際における、ズームレンズ１３の駆動量は、予め記憶されたフォーカスレンズ１２のレンズ駆動量と、撮像素子３１により撮像される撮影画像の像倍率の変化量との関係を示すテーブルを用い、このテーブルに基づいて、算出することができる。また、ズームレンズ１３の駆動量は、ズームレンズ１３の駆動後における下限像倍率α５（図８（Ｃ）参照）は、フォーカスレンズ１２の駆動前の像倍率α３（図８（Ｃ）参照）に対して、後述するクロップ処理により拡大画像を得る際における拡大率が１．２倍以内程度となるような範囲に設定することが、得られるクロップ画像の画像品質を良好に保つという観点より望ましい。なお、測光値や画像のヒストグラムが比較的大きく変化した場合には、構図変更がされたものと判断し、ズームレンズ１３を、下限像倍率α５を超えて、ズームレンズ１３を、撮影倍率が小さくなる方向に駆動してもよい。

また、本実施形態において、フォーカスレンズ１２の駆動に伴い、ズームレンズ１３を駆動させる処理を実行するに際しては、たとえば、撮像素子３１により得られる撮影画像の像倍率が、上限像倍率α４（図８（Ｃ）参照）と、下限像倍率α５（図８（Ｃ）参照）との範囲内となるように制御される。たとえば、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）においては、上限像倍率α４に到達すると、ズームレンズ１３を撮影倍率が小さくなる方向に駆動させ、ズームレンズ１３を駆動させた結果、下限像倍率α５に到達すると、ズームレンズ１３を停止させる制御が繰り返し行われる。

そのため、本実施形態では、ステップＳ１１１においては、ズームレンズ１３が駆動している場合には、下限像倍率α５に到達したか否かの判断が行なわれ、下限像倍率α５に到達した場合には、ズームレンズ１３の駆動を停止する処理が行なわれる。一方、ズームレンズ１３が停止している場合には、上限像倍率α４に到達したか否かの判断が行なわれ、上限像倍率α４に到達した場合には、ズームレンズ１３を、撮影倍率が小さくなる方向に駆動させる処理が行なわれる。なお、上限像倍率α４としては、フォーカスレンズ１２を駆動させる前における像倍率α３よりも小さいものであればよく、特に限定されない。

そして、フォーカスレンズ１２の駆動に伴い、ズームレンズ１３を駆動させる処理が実行されると、ステップＳ１０９に進み、上記と同様に、撮影画像のクロップ処理を行ない、フォーカスレンズ１２を駆動する前の像倍率と同じ像倍率を有するクロップ画像を得て、次いで、ステップＳ１０９において、得られたクロップ画像を、動画像として、メモリ６０に記憶させる処理が行なわれ、ステップＳ１１０において、クロップ画像を表示部９０に表示させる処理が行なわれる。

ここで、上述したように、本実施形態においては、クロップ画像を得る際に、得られるクロップ画像が、フォーカスレンズ１２を駆動する前の像倍率と同じ像倍率となるように、画像の切り出しを行なうものである。そのため、たとえば、図７（Ａ）に示す時間ｔ１２〜ｔ１６において、フォーカスレンズ１２の駆動に伴い、ズームレンズ１３を駆動させることにより、撮影画像の画角を、図５（Ａ）に示す画像から、図５（Ｃ）に示す画像のように変化させるとともに、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すようにクロップ処理を行なうことにより得られたクロップ画像を得て、これを動画像として保存することにより、得られる動画像における、画角の変化を防止することが可能となる。

そして、本実施形態によれば、図７（Ａ）に示すように、ｔ１２〜ｔ１６において、フォーカスレンズ１２が、撮影倍率が大きくなる方向に駆動した場合でも、図８（Ｂ）のように、ズームレンズ１３を駆動させ、これにより、撮像素子３１により撮像される撮影画像の像倍率（図７（Ｂ）中において、実線で示した。）を、フォーカスレンズ１２を駆動させる前の像倍率α３より小さいものとし、かつ、得られた撮影画像から、上述したステップＳ１０８で説明したようにクロップ画像を得て、得られたクロップ画像を、メモリ６０に保存するための動画像とすることにより、得られる動画像の像倍率（図４（Ｂ）において、破線で示した。）が、フォーカスレンズ１２を駆動させる前の像倍率α３のままに保たれることとなる。

また、上述した図４に示す場面例と同様に、図７に示す場面例においても、時間ｔ１２〜ｔ１６において、フォーカスレンズ１２の駆動が行なわれ、時間ｔ１６において、フォーカスレンズ１２を、合焦位置である位置Ｐ４に移動させた後、すなわち、時間ｔ１６以降においては、フォーカスレンズ１２の駆動動作が行なわれておらず、そのため、ステップＳ１０６において、フォーカスレンズ１２の駆動動作が行なわれていないと判断され、図３に示すステップＳ１１５に進む。

そして、上述した図４に示す場面例と同様に、図７に示す場面例においても、フォーカスレンズ１２が、合焦位置である位置Ｐ４に移動した時間ｔ１６以降においては、ステップＳ１１７において、得られたクロップ画像の像倍率と、現在のフォーカスレンズ１２のレンズ位置における像倍率との差が所定値以下であると判断されるまで、図２に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０６、図３に示すステップＳ１１５〜Ｓ１１９の処理が繰り返し行なわれ、図７（Ｂ）に示すように、得られるクロップ画像の像倍率が、現在のフォーカスレンズ１２のレンズ位置における像倍率に徐々に近づくように、クロップ画像の生成が繰り返し行なわれる。そして、時間ｔ１７において、得られたクロップ画像の像倍率と、現在のフォーカスレンズ１２のレンズ位置における像倍率との差が所定値以下であると判断されると、ステップＳ１２０に進み、クロップ画像を得るための処理を終了するために、クロップ処理フラグ＝０とされ、時間ｔ１８以降は、クロップ画像の生成は行われずに、ステップＳ１０３において、メモリ６０に保存した、撮像素子３１により撮像された撮影画像を、動画像として記憶させる処理が行なわれるとともに、この撮影画像を、表示部９０に表示させる処理が行なわれることとなる（ステップＳ１２１）。

また、上述したステップＳ１０５において、フォーカスレンズ１２がウォブリング駆動中であると判断された場合には、ステップＳ１１３に進む。なお、上述したように、本実施形態においては、ウォブリング動作は、フォーカスレンズ１２を現在のレンズ位置から、撮影倍率が小さくなる方向に微小駆動させ、次いで、元のレンズ位置に戻すという動作を繰り返すことにより実行される。そのため、ステップＳ１１３では、フォーカスレンズ１２が、ウォブリング動作を実行する前のレンズ位置にあるか、あるいは、ウォブリング動作を実行する前のレンズ位置よりも、撮影倍率が小さくなる方向に位置しているかの判定が行なわれる。ウォブリング動作を実行する前のレンズ位置にあると判断された場合には、ステップＳ１１４に進み、ステップＳ１０３において、メモリ６０に保存した、撮像素子３１により撮像された撮影画像を、動画像として記憶させる処理が行なわれるとともに、この撮影画像を、表示部９０に表示させる処理が行なわれる。

一方、フォーカスレンズ１２が、ウォブリング動作を実行する前のレンズ位置よりも、撮影倍率が小さくなる方向に位置していると判定された場合には、ステップＳ１０９に進み、上記と同様に、撮影画像のクロップ処理を行ない、ウォブリング動作を実行する前の像倍率と同じ像倍率を有するクロップ画像を得て、次いで、ステップＳ１０９において、得られたクロップ画像を、動画像として、メモリ６０に記憶させる処理が行なわれ、ステップＳ１１０において、クロップ画像を表示部９０に表示させる処理が行なわれる。

以上のように、本実施形態に係るカメラ１は動作する。

本実施形態においては、フォーカスレンズ１２を駆動させた際に、クロップ画像を得て、これを動画像としてメモリ６０に記憶させる処理を行なった場合に、フォーカスレンズ１２の駆動が停止した後において、得られるクロップ画像の像倍率が、現在のフォーカスレンズ１２のレンズ位置における像倍率に徐々に近づくように、クロップ画像の生成を繰り返し行なうものである（図４（Ｂ）の時間ｔ４〜ｔ６、図７（Ｂ）の時間ｔ１６〜ｔ１７参照）。特に、本実施形態では、撮影者に違和感を与えることなく、得られるクロップ画像の像倍率が、現在のフォーカスレンズ１２のレンズ位置における像倍率に徐々に近づくように、クロップ画像の生成を繰り返し行なうものである。そのため、本実施形態によれば、フォーカスレンズ１２が合焦位置に移動し、その駆動を終了した際に、撮影者に違和感を与えることなく、クロップ処理により得られたクロップ画像から、撮像素子３１により撮像された撮影画像へと移行させることができる。

加えて、本実施形態においては、フォーカスレンズ１２の駆動が開始された時点（すなわち、オートフォーカス動作が開始された時点）と比較して、フォーカスレンズ１２が、撮影倍率が大きくなる方向（すなわち、画角が狭くなる方向）に移動した場合には、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示すように、フォーカスレンズ１２の駆動に伴い、ズームレンズ１３を駆動させることにより、フォーカスレンズ１２を駆動する前と比較して、撮像素子３１により撮像される画像の撮影倍率が小さくなるように制御するとともに、得られた撮影画像について、一部の領域を切り出すクロップ処理を行ない、得られたクロップ画像を、動画像として保存するものである。そのため、本実施形態によれば、フォーカスレンズ１２が、撮影倍率が大きくなる方向に移動した場合でも、得られる動画像の画角の変化を抑制することができ、これにより、フォーカスレンズ１２の駆動による急激な画角変化を避けることができる。

さらに、本実施形態によれば、フォーカスレンズ１２の駆動が開始された時点（すなわち、オートフォーカス動作が開始された時点）と比較して、フォーカスレンズ１２が、撮影倍率が小さくなる方向（すなわち、画角が広くなる方向）に移動した場合には、撮像素子３１により撮像された撮影画像について、一部の領域を切り出すクロップ処理を行ない、得られたクロップ画像を、動画像として保存する。そのため、本実施形態によれば、フォーカスレンズ１２が、撮影倍率が大きくなる方向に移動した場合に加えて、撮影倍率が小さくなる方向に移動した場合でも、得られる動画像の画角の変化を抑制することができ、これにより、フォーカスレンズ１２の駆動による急激な画角変化を避けることができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、上述した実施形態では、ＡＦ処理部７０ａにより、コントラスト方式によって、オートフォーカス動作を行なう態様を例示したが、コントラスト方式に特に限定されず、たとえば、位相差方式によって、オートフォーカス動作を行なう態様としてもよい。

また、上述した実施形態においては、レンズ一体型のデジタルカメラ１を例示して説明したが、レンズ交換型のデジタルカメラや、携帯電話機などに内蔵される小型カメラモジュールなどにも適用することができる。

１…デジタルカメラ
１０…レンズ系
１２…フォーカスレンズ
１３…ズームレンズ
２１…絞り
２２…絞り駆動制御部
３１…撮像素子
４１…アナログ信号処理回路
４２…Ａ／Ｄ変換部
５１…レンズ駆動制御部
６０…メモリ
７０…カメラ制御部
８０…操作部
９０…表示部

Claims (5)

1. 光学系による像を、所定のフレームレートで繰り返し撮像し、撮像した像に対応する撮像画像信号を出力する撮像部と、
   焦点調節レンズを光軸方向に駆動して、前記光学系の焦点状態を調節する焦点調節部と、
   前記焦点調節レンズが光軸方向に駆動することで、前記光学系の撮影倍率が小さくなる方向に変化した場合に、前記撮像画像信号に基づく画像から、一部の領域を切り出して、切り出し画像を生成する第１画像処理部と、を備え、
   前記第１画像処理部は、前記焦点調節レンズが光軸方向に駆動することで前記光学系の撮影倍率が小さくなる方向に変化した後に、前記焦点調節レンズの駆動が停止した場合に、生成する切り出し画像の像倍率と、前記撮像画像信号に基づく画像の像倍率との差が徐々に小さくなるように、前記切り出し画像を繰り返し生成することを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記第１画像処理部は、生成する切り出し画像の像倍率と、前記撮像画像信号に基づく画像の像倍率との差が徐々に小さくなるように、前記切り出し画像を繰り返し生成した結果、生成した切り出し画像の像倍率と、前記撮像画像信号に基づく画像の像倍率との差が、所定値以下となった場合に、前記切り出し画像の生成を終了することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の撮像装置において、
   ズームレンズを光軸方向に駆動して、ズーム倍率を変更するズーム倍率変更部と、
   前記焦点調節レンズの駆動量に対する前記光学系の撮影倍率の変化量の関係を記憶する記憶部と、
   前記焦点調節レンズが光軸方向に駆動することで、前記光学系の撮影倍率が大きくなる方向に変化した場合に、前記光学系の撮影倍率が、前記焦点調節レンズの駆動を開始する前よりも小さなものとなるように、前記焦点調節レンズの駆動量に対する前記光学系の撮影倍率の変化量の関係に基づいて、前記ズームレンズを光軸方向に駆動させるように前記ズーム倍率変更部の制御を行う制御部と、
   前記ズームレンズを光軸方向に駆動させることで、前記光学系の撮影倍率が、前記焦点調節レンズの駆動を開始する前よりも小さなものとなった場合に、前記撮像画像信号に基づく画像から、一部の領域を切り出して、切り出し画像を生成する第２画像処理部と、をさらに備え、
   前記第２画像処理部は、前記焦点調節レンズが光軸方向に駆動することで前記光学系の撮影倍率が大きくなる方向に変化した後に、前記焦点調節レンズの駆動が停止した場合に、生成する切り出し画像の像倍率と、前記撮像画像信号に基づく画像の像倍率との差が徐々に小さくなるように、前記切り出し画像を繰り返し生成することを特徴とする撮像装置。
4. 光学系による像を、所定のフレームレートで繰り返し撮像し、撮像した像に対応する撮像画像信号を出力する撮像部と、
   焦点調節レンズを光軸方向に駆動して、前記光学系の焦点状態を調節する焦点調節部と、
   ズームレンズを光軸方向に駆動して、ズーム倍率を変更するズーム倍率変更部と、
   前記焦点調節レンズの駆動量に対する前記光学系の撮影倍率の変化量の関係を記憶する記憶部と、
   前記焦点調節レンズが光軸方向に駆動することで、前記光学系の撮影倍率が大きくなる方向に変化した場合に、前記光学系の撮影倍率が、前記焦点調節レンズの駆動を開始する前よりも小さなものとなるように、前記焦点調節レンズの駆動量に対する前記光学系の撮影倍率の変化量の関係に基づいて、前記ズームレンズを光軸方向に駆動させるように前記ズーム倍率変更部の制御を行う制御部と、
   前記ズームレンズを光軸方向に駆動させることで、前記光学系の撮影倍率が、前記焦点調節レンズの駆動を開始する前よりも小さなものとなった場合に、前記撮像画像信号に基づく画像から、一部の領域を切り出して、切り出し画像を生成する第２画像処理部と、を備え、
   前記第２画像処理部は、前記焦点調節レンズが光軸方向に駆動することで前記光学系の撮影倍率が大きくなる方向に変化した後に、前記焦点調節レンズの駆動が停止した場合に、生成する切り出し画像の像倍率と、前記撮像画像信号に基づく画像の像倍率との差が徐々に小さくなるように、前記切り出し画像を繰り返し生成することを特徴とする撮像装置。
5. 請求項３または４に記載の撮像装置において、
   前記第２画像処理部は、生成する合成画像の像倍率と、前記撮像画像信号に基づく画像の像倍率との差が徐々に小さくなるように、前記合成画像を繰り返し生成した結果、生成した合成画像の像倍率と、前記撮像画像信号に基づく画像の像倍率との差が、所定値以下となった場合に、前記合成画像の生成を終了することを特徴とする撮像装置。

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