JP2010068134A - 撮像装置及びその撮影制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特に複雑な機構を必要とせず、通常のデジタルカメラの構成で、あおり撮影を行えること。
【解決手段】イメージセンサ１１５の主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎ毎に遅延時間ｔ２−ｔ１を持って電荷を蓄積すると共に、例えばフォーカスレンズ１０２を移動させることにより主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎ毎にピントの合う被写体までの距離を変化させてあおり撮影に近い撮影を行わせる。
【選択図】図５

Description

本発明は、特に複雑な機構を用いることなく、あおり効果を用いた撮影を行う撮像装置及びその撮影制御方法に関する。

従来から大判カメラや中判カメラ等の所謂ビューカメラでは、あおり撮影という手法によって撮影を行う場合がある。
通常の撮影は、撮影レンズの光軸とフィルム面とを直交する位置関係で撮影を行うのに対し、あおり撮影は、撮影レンズの光軸とフィルム面とを直交する位置関係を意図的にずらす操作を行う。このようなあおり撮影を行うことで、例えば、ビルを見上げて撮影するような場合でも、歪みなく、ビルの下方の階と上方の階とを同じ大きさで真っすぐに立ち上がった特殊な撮影を行うことが出来る。又、あおり撮影を行うことで、例えば電車等を斜め方向から撮影した場合、撮影位置から電車の先頭までの距離と最後尾までの距離とが異なっていても、電車の先頭から最後尾まで全ての位置に対してピントが合っている全焦点撮影等を行うことができる。又、あおり撮影では、一部のピントが合っている部分以外を意図的にぼかして被写体を際立たせる逆あおり撮影等の効果もある。

このようなあおり効果を用いた撮影を一般的なデジタル一眼レフレックスカメラにより簡単に実現するための方法が例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１は、被写体像を撮像素子に導く光学系を備え、この光学系は、該光学系の光軸と直交する回転軸線を中心にそのレンズ光軸を傾ける方向に揺動可能に設けられた第１調整レンズと、この第１調整レンズと撮像素子との間に配置され前記光学系の光軸と直交する方向に移動可能に設けられた第２調整レンズとを含んで構成され、第１調整レンズの軸線回りの傾き量を検出する検出手段と、この検出手段によって検出された傾き量に対応して撮像素子における結像状態が最良となる第２調整レンズの直交する方向に沿った適正位置を生成する適正値生成手段と、第２調整レンズを光学系の光軸と直交する方向に動かす第２調整レンズ移動手段と、この第２調整レンズ移動手段を制御して第２調整レンズを適正位置に移動させる制御手段とを備えることで、第１調整レンズを通る光路が移動しても、複雑な操作を行うことなく撮像素子における結像状態を良好なものとしている。
特開２００５−２９２１６９号

しかしながら、上記特許文献１に開示されるようなカメラでは、あおり効果を出すための調整用光学系と、あおりによる光軸のずれに応じて補正を行う光学系と、さらにあおり方向にレンズを調整する特別の調整機構が必要となる。このため、部品点数も増加し、機構も複雑化してコストアップにつながる結果となる。
又、上記カメラでは、あおり効果を使用しない通常の撮影を行うことが考慮されていないため、通常の撮影を行う場合、使い勝手が悪くなり、さらに不要な光学系により画質の劣化につながるおそれがある。

本発明は、上記の問題に着目しなされたもので、特に複雑な機構を必要とせず、通常のデジタルカメラの構成で、あおり撮影を行える撮像装置及びその撮影制御方法を提供することを目的とする。

本発明の主要な局面に係る撮像装置は、光学系により結像される被写体像を撮像して映像信号に変換する撮像素子と、光学系の調整を行う光学調整手段と、光学系に対して第１の調整が行われたときの撮像素子の主走査ライン上の領域における１又は複数の連続する第１ライン領域の撮影により取得される被写体像の映像信号と、光学系に対して第１の調整と異なる第２の調整が行われたときの第１ライン領域と隣接する第２ライン領域の撮影により取得される被写体像の映像信号とに基づいて１画像データを生成する制御手段とを具備する。

本発明の主要な局面に係る撮像装置の撮影制御方法は、光学系により結像される被写体の像を撮像して映像信号に変換する撮像素子を有する撮像装置の撮影制御方法において、撮像素子の各主走査ライン毎にそれぞれ時差を持って被写体像を受光したときの電荷を蓄積すると共に、光学系の特性を変化させることにより各主走査ライン毎にピントの合う被写体までの距離を変化させて撮影を行う撮像装置の撮影制御方法。

本発明によれば、特に複雑な機構を必要とせず、通常のデジタルカメラの構成で、あおり撮影を行える撮像装置及びその撮影制御方法を提供できる。

以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る撮像装置の一例としてのデジタル一眼レフレックスカメラの構成図を示す。又、図２は当該デジタル一眼レフレックスカメラの外観図を示す。本カメラは、交換レンズ１０１とカメラボディ１１０とから構成される。交換レンズ１０１は、カメラボディ１１０の前面に設けられたカメラマウントを介して設けられ、カメラボディ１１０に対して着脱自在である。この交換レンズ１０１は、フォーカスレンズ１０２と、ズームレンズ群１０８と、レンズ駆動部１０３と、レンズＣＰＵ１０４と、フォーカス調整機構１０６と、エンコーダ１０７と、ズーム調整機構１０９とから成る。なお、フォーカス調整機構１０６は、フォーカスリング１０６ａを備える。ズーム調整機構１０９は、ズームリング１０９ａを備える。

フォーカスレンズ１０２とズームレンズ群１０８とは、光軸Ｐ上に配置されている。フォーカスレンズ１０２は、フォーカス調整のためのレンズである。このフォーカスレンズ１０２は、レンズ駆動部１０３によって光軸Ｐと同一方向（矢印Ａ方向）に移動され、これによりズームレンズ群１０８を通過した被写体からの光束は、カメラボディ１１０内の撮像素子１１５にピントの合った被写体像を結ぶ。
フォーカス調整機構１０６は、ユーザーのフォーカス調整操作に応じた操作信号をエンコーダ１０７に伝える。すなわち、フォーカス調整機構１０６は、ユーザーによるフォーカスリング１０６ａの回転操作に応じた操作信号をエンコーダ１０７に伝える。このエンコーダ１０７は、フォーカス調整機構１０６から操作信号を入力し、フォーカス調整操作による変化量を電気信号としてレンズＣＰＵ１０４に出力する。

ズームレンズ群１０８は、その焦点距離を変更するためのレンズである。このズームレンズ群１０８は、ユーザーがズーム調整機構１０９を操作することで所望の焦点距離に変更できる。ズーム調整機構１０９は、ユーザーによるズームリング１０９ａの回転操作に従ってズームレンズ群１０８を光軸Ｐと同一方向（矢印Ｂ方向）移動させる。なお、ズーム調整機構１０９は、ユーザーの操作を受け、この操作に従ってズームレンズ群１０８を移動させる。

レンズＣＰＵ１０４は、エンコーダ１０７からの電気信号をカウントすることで、フォーカス調整機構１０６に対する操作による変化量を算出する。又、レンズＣＰＵ１０４は、通信コネクタ１０５を経由して、カメラボディ１１０内部のシステムコントローラ１１８との間で相互にデータ通信し、カメラの特性情報やオートフォーカス時のデフォーカス量等の各種の情報、各種コマンドの授受を行う。さらに、レンズＣＰＵ１０４は、フォーカス調整機構１０６に対する操作による変化量や、カメラボディ１１０内部のシステムコントローラ１１８からのデフォーカス量を受けてレンズ駆動部１０３を駆動制御し、フォーカスレンズ１０２を光軸Ｐの方向に移動させる。
なお、レンズ駆動部１０３とレンズＣＰＵ１０４とズーム調整機構１０９とによって光学系としてのフォーカスレンズ１０２によるフォーカスに係る特性又はズームレンズ群１０８による焦点距離に係る特性を調整する光学調整手段を構成する。

一方、カメラボディ１１０は、メインミラー１１１と、フォーカシングスクリーン１１２と、ペンタプリズム１１３と、接眼レンズ１１４と、イメージセンサ１１５と、レリーズ釦１１６と、設定スイッチ１１７と、システムコントローラ１１８と、表示部１１９と、メモリカード１２０と、シャッター１２１とから成る。

メインミラー１１１は、矢印Ｃ方向に回動可能に設けられている。このメインミラー１１１は、撮影時に実線で示す位置にあり、被写体からの光束から退避してイメージセンサ１１５に被写体像を送る。メインミラー１１１は、撮影時以外、破線で示す位置にあり、被写体からの光束を反射してフォーカシングスクリーン１１２に結像させる。
ペンタプリズム１１３は、フォーカシングスクリーン１１２に結像された被写体像を正立像として、接眼レンズ１１４に入射させる。この接眼レンズ１１４は、ペンタプリズム１１３からの被写体像をユーザーで観察可能な様に拡大する。これにより、ユーザーは、接眼レンズ１１４を通して被写体の状態を観察することができる。

イメージセンサ１１５は、光学系としてのフォーカスレンズ１０２及びズームレンズ群１０８により結像される被写体像を撮像して映像信号に変換する撮像素子としての機能を有する。
レリーズ釦１１６は、ユーザーの押し操作によって撮影の開始を指示する。
設定スイッチ１１７は、撮影モードや、シャッター速度等の設定を行うための複数のスイッチを有する。
表示部１１９は、例えば液晶ディスプレイ等から成り、撮影した映像やカメラの動作に係る情報等を表示する。
メモリカード１２０は、撮影により取得した画像データを記録する。
シャッター１２１は、撮影時に開放して被写体像をイメージセンサ１１５に結像させ、撮影しない場合に閉じて被写体からの光束をイメージセンサ１１５に対して遮断する。

次に、システムコントローラ１１８によるあおり撮影に近似する撮影の制御について説明する。
システムコントローラ１１８は、光学系としてのフォーカスレンズ１０２がフォーカス調整によって第１の調整位置に移動したときのイメージセンサ１１５の結像面における主走査ライン（蓄積ライン）上の領域における１又は複数の連続する第１ライン領域の撮影により取得される被写体像の映像信号と、所定時間経過後にフォーカスレンズ１０２がフォーカス調整によって第１の調整位置と異なる第２の調整位置に移動したときの第１ライン領域と隣接する第２ライン領域の撮影により取得される被写体像の映像信号とに基づいて１画像データを生成する制御手段としての機能を有する。

このようなシステムコントローラ１１８によるイメージセンサ１１５に対する制御を行うことで、イメージセンサ１１５は、イメージセンサ１１５の結像面における複数の主走査ラインのうち第１ライン領域と第２ライン領域と間に時差をつけて撮像動作を行うがこの時差についての詳細は後で説明する。
具体的にイメージセンサ１１５への電荷蓄積と読み出しとについて説明する。
図３はイメージセンサ１１５の結像面における主走査ライン（蓄積ライン）の模式図を示す。このイメージセンサ１１５の結像面には、複数の主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎを有する。このようなイメージセンサ１１５は、システムコントローラ１１８の制御によって主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎ毎に時差をもって被写体像を受光したときの電荷の蓄積を開始する。

図４はイメージセンサ１１５における電荷の蓄積と読み出しとの時間関係の一例を示す。主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎでの電荷の蓄積は、先ず、時刻ｔ０に主走査ラインＳ１で開始され、この主走査ラインＳ１での蓄積が時刻ｔ２まで行われる。
この蓄積時間（ｔ０からｔ２）は、被写体の明るさにより変化するものであり、イメージセンサ１１５からの映像信号を基に決定される。

次に、所定の時差をもって主走査ラインＳ２の蓄積が開始されるが、この時差は、ｔ１−ｔ０から求められる。さらに時刻ｔ１での主走査ラインＳ２の開始から前記時差ｔ１−ｔ０と同じ時差をもって、主走査ラインＳ３の蓄積が開始される。以下同様に、時差としての遅延時間ｔ１−ｔ０を持って各主走査ラインＳ３、Ｓ４、…、Ｓｎでの電荷の蓄積がそれぞれ行われる。
主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎに蓄積された電荷の読み出しは、時刻ｔ２から主走査ラインＳ１の蓄積電荷の読み出しを開始し、時刻ｔ３で当該主走査ラインＳ１の蓄積電荷の読み出しを終了する。
次に、時刻ｔ３から主走査ラインＳ２の蓄積電荷の読み出しを開始し、時刻ｔ４で当該主走査ラインＳ２の蓄積電荷の読み出しを終了する。
次に、時刻ｔ４から主走査ラインＳ３の蓄積電荷の読み出しを開始し、時刻ｔ５で当該主走査ラインＳ３の蓄積電荷の読み出しを終了する。
以下同様に、時差としての遅延時間ｔ１−ｔ０と同一時間で順次主走査ラインＳ４、Ｓ５、…、Ｓｎの各蓄積電荷を読み出す。
なお、遅延時間ｔ１−ｔ０は、各主走査ラインＳ３、Ｓ４、…、Ｓｎの読み出し時間を最小値として、後述するあおり角及び、フォーカスレンズ１０２の駆動速度により求められるものである。図４の例では、各主走査ラインＳ３、Ｓ４、…、Ｓｎの読み出し時間と、各主走査ラインＳ３、Ｓ４、…、Ｓｎ間の遅延時間が一致しているため、遅延時間が最少のケースを示している。

システムコントローラ１１８は、イメージセンサ１１５の主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎ毎に遅延時間ｔ１−ｔ０を持って電荷の蓄積を開始すると共に、図５に示すようにフォーカスレンズ１０２を移動させることにより主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎ毎にピントの合う被写体までの距離を変化させてあおり撮影に近い撮影を行わせる。同図にはフォーカスレンズ１０２を移動させる前の時刻ｔ０における位置Ｑと、フォーカスレンズ１０２を移動後の時刻ｔｎにおける位置Ｒとが示されている。

上記のように最初の主走査ラインＳ１の蓄積開始時間をｔ０、最終の主走査ラインＳｎの蓄積終了時間をｔｎ、図５に示すようにイメージセンサ１１５の結像面における最初の主走査ラインＳ１と最終の主走査ラインＳｎとの距離Ｌ、イメージセンサ１１５の結像面の移動量をｄｆとすると、あおり角度θは、
θ＝ｔａｎ^−１（ｄｆ／Ｌ） …（１）
により表される。
従って、システムコントローラ１１８は、式（１）により表されるあおり角度θを有する１画像データを生成する。

また、システムコントローラ１１８は、フォーカスレンズ１０２を位置Ｑから位置Ｒに移動させるためにかかる時間をＴｄｆとすると、遅延時間ｔ１−ｔ０は、以下の関係が成り立つように決定する時差変更手段としての機能を有する。
ｔ１−ｔ０＝Ｔｄｆ／ｎ …（２）
これにより、時差は、あおり効果に応じた所定の時間に調整可能である。このように時差が設定されると、イメージセンサ１１５は、主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎ毎に設定された時差をもって電荷の蓄積を開始し、撮像動作を行う。
そして、システムコントローラ１１８は、イメージセンサ１１５により撮像された１画像分の映像信号から１画像データを生成する。
又、上記設定スイッチ１１７は、光学系としてのフォーカスレンズ１０２が撮像中に移動すべき量を設定する機能を有する。しかるに、システムコントローラ１１８は、設定スイッチ１１７により設定されたフォーカスレンズ１０２の移動量に基づいてフォーカスレンズ１０２を時間経過と共に矢印Ａ方向に移動させる。

次に、上記の如く構成されたカメラによるあおり撮影の動作について図６に示すあおり撮影フローチャートに従って説明する。
先ず、ユーザーによる設定スイッチ１１７に対する操作によりあおり撮影モードが選択されると、システムコントローラ１１８は、あおり撮影の動作を開始する。あおり撮影の動作が開始されると、メインミラー１１１が回転してアップした状態となり、これと共にシャッター１２１が開放し、ライブビューモードに移行する。ライブビューモードは、イメージセンサ１１５に結像された被写体像をシステムコントローラ１１８を経由してリアルタイムで表示部１１９に表示するモードである。ユーザーは、表示部１１９にリアルタイムに表示される被写体像を確認しながら設定スイッチ１１７を操作してあおり角度θを操作入力する。システムコントローラ１１８は、ステップＳ１０１において、設定スイッチ１１７からあおり角度θを受け取り、当該あおり角度θを設定する。

システムコントローラ１１８は、ステップＳ１０２において、あおり角度θから上記式１を演算し、フォーカスレンズ１０２の矢印Ａ方向へのレンズ駆動量を求め、さらにフォーカスレンズ１０２の駆動速度を決定する。
そして、システムコントローラ１１８は、当該レンズ駆動量とフォーカスレンズ１０２の駆動速度とにより駆動時間を求めることができ、この駆動時間より式（２）に基づいて遅延時間ｔ１−ｔ０を決定する。

次に、システムコントローラ１１８は、ステップＳ１０３において、イメージセンサ１１５から読み出した映像信号に基づいてシャッター速度を決定する。このシャッター速度は、シャッター１２１の開閉でなく、イメージセンサ１１５の蓄積開始時ｔ０から蓄積終了時ｔｎまでの時間を示す。本実施の形態におけるイメージセンサ１１８は、主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎ毎に蓄積の開始時間に例えば遅延時間ｔ１−ｔ０を設定することができる。これにより、イメージセンサ１１８は、所謂ローリングシャッターと同等の動作を行うものとなる。シャッター速度は、主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎの１ライン分の露出時間と、各主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎ間の遅延時間ｔ１−ｔ０と、イメージセンサ１１８の主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎのライン数とを基に決定される。

ユーザーがレリーズ釦１１６を押し操作すると、システムコントローラ１１８は、ステップＳ１０４において、撮影動作の制御を開始する。この撮影動作は、上記説明の通り、システムコントローラ１１８の制御によって図４に示すようにイメージセンサ１１５の主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎ毎に遅延時間ｔ１−ｔ０を持って電荷を蓄積すると共に、図５に示すように例えばフォーカスレンズ１０２を上記ステップＳ１０２で決定されたフォーカスレンズ１０２の駆動速度で移動させることにより、主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎ毎にピントの合う被写体までの距離が変化し、あおり撮影と同等の効果で撮影を行う。

このように上記第１の実施の形態によれば、通常のデジタル一眼レフレックスカメラにおいて、図４に示すようにイメージセンサ１１５の主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎ毎に遅延時間ｔ２−ｔ１を持って電荷を蓄積すると共に、図５に示すように例えばフォーカスレンズ１０２を移動させることにより主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎ毎にピントの合う被写体までの距離が変化し、あおり撮影と同等の効果を持つ画像データを取得できる。しかるに、通常のデジタル一眼レフレックスカメラの構成で、特に複雑な機構が必要なく、あおり撮影の効果を得ることができる。

イメージセンサ１１５の主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎ毎にフォーカス位置を変えて撮影するので、画像データにおける各主走査ラインＳ１、Ｓ２、…、Ｓｎ毎にフォーカス位置が変化して全焦点撮影や、被写体を強調させる効果がある。
設定スイッチ１１７を操作してあおり角度θを設定するので、この設定されたあおり角度θに基づいて撮影時間とフォーカスレンズ１０２の調整量とを決定するものとなり、ユーザーが被写体の状態に合わせてあおり量を調整できる。

又、あおりの撮影時に、露光間ズーム撮影の要領で、ユーザーがズームリング１０９ａを回転操作することで、あおりにより歪みを補正したのと同等の効果を得ることができる。
ここで、露光間ズーム撮影について説明する。露光間ズーム撮影は、撮影時にイメージセンサ１１５の露出中にズームリング１０９ａを操作してズームレンズ１０８を移動させるにより焦点距離を変化させるものである。この露光間ズーム撮影により撮影視野の中心から放射状に被写体が流れた独特の画像を撮影することができる。これは、撮影視野内全体が同時性をもって撮影されるので、この様な効果が得られるものであり、さらに、本実施の形態では、イメージゼンサ１１５は、ローリングシャッターと同等の動作をしているので、シャッター方向に応じて焦点距離が変化し、あおりを与えて歪み補正した撮影と同様の効果が得られる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図７は本発明の実施形態に係る撮像装置の他の例としてのコンパクトデジタルカメラの構成図を示す。又、図８（ａ）（ｂ）は当該コンパクトデジタルカメラの外観図を示し、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は背面図を示す。
本カメラは、フォーカスレンズ２０１と、ズームレンズ２０２と、レンズ駆動部２０３と、撮像素子としてのＣＣＤ２０４と、システムコントローラ２０５と、レリーズボタン２０６と、設定スイッチ２０７と表示部２０８と、メモリカード２０９とを備える。

フォーカスレンズ２０１は、光軸Ｐの方向と同一方向に移動し、被写体像をＣＣＤ２０４に結像する際のピントを調整する。
ズームレンズ群２０２は、複数のレンズより成り、焦点距離を変えることで、ＣＣＤ２０４に結像される被写体像の像倍率を切り替える。
レンズ駆動部２０３は、例えばステッピングモータにより構成され、システムコントローラ２０５から発せられる駆動パルスに基づいてフォーカスレンズ２０１を光軸Ｐと同一方向の矢印Ａ方向に移動駆動し、ズームレンズ群２０２を光軸Ｐと同一方向の矢印Ｂ方向に移動駆動する。

ＣＣＤ２０４は、フォーカスレンズ２０１とズームレンズ群２０２とを通して結像された被写体像を電気信号に変換し、かつシステムコントローラ２０５からの制御信号により映像データとして読み出される。
レリーズ釦２０６は、ユーザーによる押し操作を受けて撮影指示を発生するもので、撮影指示をシステムコントローラ２０５に送る。
設定スイッチ２０７は、本カメラの撮影モードや各種機能の設定を行う複数のスイッチを有する。
しかるに、ユーザーによってレリーズ釦２０６を押し操作することで撮影を指示する。表示部２０８に表示されたメニューを確認しながら設定スイッチ２０７をユーザーが操作することで、カメラの動作モードを決定する。又、表示部２０８に表示されたメニューを確認しながら設定スイッチ２０７をユーザーが操作することで、撮影モードやあおり角度等の設定も行う。

表示部２０８は、例えば液晶ディスプレイ等から成り、システムコントローラ２０５から出力される撮影データやメニュー画面の表示を行う。
メモリカード２０９は、撮影された画像データを記録する。

次に、システムコントローラ２０５によるあおり撮影に近似する撮影の制御について説明する。
システムコントローラ２０５は、ＣＣＤ２０４により撮像された複数枚の画像分の映像信号から１枚目の画像に対応する第１ライン領域の撮影により取得される映像信号と、２枚目の画像に対応する第２ライン領域の撮影により取得される映像信号とを抽出して１画像データを生成する。
図９はＣＣＤ２０４の撮影時の蓄積と読み出しの関係を示す。ＣＣＤ２０４における全ての主走査ラインＫ１、Ｋ２、…、Ｋｎでの１回目の電荷の蓄積を、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで行われる。この１回目の蓄積により読み出される主走査ラインはＫ１のみで、時刻ｔ１から読み出される。
次に、時刻ｔ１から主走査ラインＫ１の読み出しと並行して、ＣＤ２０４における全ての主走査ラインＫ１、Ｋ２、…、Ｋｎでの２回目の電荷の蓄積が開始され、時刻ｔ２まで行われる。この２回目の蓄積により読み出される主走査ラインはＫ２のみで、時刻ｔ２から読み出される。

以下同様に、ＣＤ２０４における全ての主走査ラインＫ１、Ｋ２、…、Ｋｎでの蓄積と各主走査ラインＫ３、Ｋ４、…、Ｋｎでの蓄積電荷の読み出しがそれぞれ行われる。

蓄積時間ｔ１−ｔ０は、被写体の明るさにより変化するものであり、ＣＣＤ２０４からの映像信号をもとに決定される。また、読み出し時間蓄積時間よりも短い時間である必要があるため、主走査ラインの読み出し時間が、蓄積時間の最小値となる。
なお、ここでは、主走査ラインＫ１、Ｋ２、…、Ｋｎの１ラインずつの読み出しを行っているが、複数ライン纏めて行ってもよい。

システムコントローラ１１８は、ＣＣＤ２０４の主走査ラインＫ１、Ｋ２、…、Ｋｎ毎に時差を持って蓄積され電荷を読み出すと共に、例えばフォーカスレンズ２０１を矢印Ａ方向に移動させることにより主走査ラインＫ１、Ｋ２、…、Ｋｎ毎にピントの合う被写体までの距離を変化させてあおり撮影に近い撮影を行わせる。
又、システムコントローラ１１８は、ＣＣＤ２０４により撮像された複数枚の画像分の映像信号から１枚目の画像に対応する第１ライン領域、例えば主走査ラインＫ１の撮影により取得される映像信号と、２枚目の画像に対応する第２ライン領域、例えば主走査ラインＫ２の撮影により取得される映像信号とを抽出して１画像データを生成する。この場合、ＣＣＤ２０４は、複数枚の画像を撮像する際、１枚目の画像を第１ライン領域により被写体像を撮像して映像信号に変換し、２枚目の画像を第２ライン領域により被写体像を撮像して映像信号に変換する。

次に、上記の如く構成されたカメラによるあおり撮影の動作について図１０に示すあおり撮影フローチャートに従って説明する。
先ず、ユーザーによる設定スイッチ２０７に対する操作によりあおり撮影モードが選択されると、システムコントローラ２０５は、あおり撮影の動作を開始する。ＣＣＤ２０４は、結像された被写体像を電気信号に変換し、かつシステムコントローラ２０５を経由してリアルタイムで表示部２０８に表示する。

ユーザーは、表示部２０８にリアルタイムに表示される被写体像を確認しながら設定スイッチ２０７を操作してあおり角度θを操作入力する。システムコントローラ２０５は、ステップＳ２０１において、設定スイッチ２０７からあおり角度θを受け取り、当該あおり角度θを設定する。
次に、システムコントローラ２０５は、ステップＳ２０２において、ＣＣＤ２０４から出力される映像信号を基にシャッター速度を決定する。このシャッター速度は、ＣＣＤ２０４の各主走査ラインＫ１、Ｋ２、…、Ｋｎの蓄積時間と、これら主走査ラインＫ１、Ｋ２、…、Ｋｎのライン数とより求められる。なお、複数ライン纏めて読み出す方式を採用すれば、シャッター速度は短くできる。

システムコントローラ２０５は、設定されたあおり角θにより複数の主走査ラインＫ１、Ｋ２、…、Ｋｎの複数のラインが焦点深度内に収まると判断すると、複数ライン纏めて蓄積制御をする。すなわち、あおり角θが大きい場合、複数のラインを纏めて制御できるラインが少なくなり、あおり角θが小さい場合、纏めて制御できるライン数が多くなる。

次に、システムコントローラ２０５は、ステップＳ２０３において、上記第１の実施の形態と同様に、ＣＣＤ２０４の蓄積開始時ｔ０から蓄積終了時ｔｎまでの時間であるシャッター速度とあおり角度θとから上記式（１）を演算し、フォーカスレンズ２０１の矢印Ａ方向へのレンズ駆動量を求め、さらにフォーカスレンズ２０１の駆動速度を決定する。

このとき、焦点距離の変更を行う場合は、ズームレンズ群２０２の矢印Ｂ方向へのレンズ駆動量とその駆動速度を決定する。このときのレンズ駆動量は、式（１）を参考にデフォーカス量ｄｆを焦点の変化量ｄＦとして置き換えて計算すれば良い。

次に、システムコントローラ２０５は、ステップＳ２０４において、ライン数ｎを初期化（ｎ←１）し、次のステップＳ２０５において、ＣＣＤ２０５における電荷の蓄積を開始する。このときの電荷の蓄積は、各主走査ラインＫ１、Ｋ２…Ｋｎすべて同時に行われる。

次に、システムコントローラ２０５は、ＣＣＤ２０４の主走査ラインＫ１、Ｋ２、…、Ｋｎの電荷蓄積が終了すると、ステップＳ２０６において、ｎが示す所定の主走査ラインの蓄積された電荷の読み出しを行う。この主走査ラインＫ１、Ｋ２、…、Ｋｎに蓄積された電荷の読み出しは、時刻ｔ１から主走査ラインＫ１の蓄積電荷の読み出しを開始し、次に、時刻ｔ２から主走査ラインＫ２の蓄積電荷の読み出しを開始する。以下同様に、蓄積の終了時から対応する各主走査ラインＫ３、Ｋ４、…、Ｋｎの蓄積された電荷の読み出しを行う。

次に、システムコントローラ２０５は、ステップＳ２０７において、ライン数ｎを加算（ｎ←ｎ＋１）する。なお、ライン数ｎの加算は、「１」を加算しているが、これに限らず、「１」以上を加算してもよい。例えば、複数ライン纏めて制御する場合は、纏めたライン数分を加算する。
次に、システムコントローラ２０５は、ステップＳ２０８において、電荷の読み出しを行う主走査ラインが最終の主走査ラインＫｎに到達したか否かを判断する。この判断の結果、最終の主走査ラインＫｎに到達すると、システムコントローラ２０５は、撮影を終了する。

このように上記第２の実施の形態によれば、ＣＣＤ２０４の主走査ラインＫ１、Ｋ２、…、Ｋｎ毎に時差を持って蓄積され電荷を読み出すと共に、例えばフォーカスレンズ２０１を矢印Ａ方向に移動させることにより主走査ラインＫ１、Ｋ２、…、Ｋｎ毎にピントの合う被写体までの距離を変化させてあおり撮影と同等の効果を持つ画像の撮影を行うことができ、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。さらに、ズームレンズ群２０２を矢印Ｂ方向に移動させることで、主走査ラインＫ１、Ｋ２、…、Ｋｎ毎に焦点距離が変化する、あおり撮影により歪み補正を行うのと同様の効果の画像を撮影することができる。
以上のように通常のコンパクトデジタルカメラの構成で、特に複雑な機構が必要なく、あおり撮影の効果を得ることができる。

以上、第１及び第２の実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。
さらに、上述した実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の一例としてのデジタル一眼レフレックスカメラを示す構成図。 同カメラを示す外観図。 同カメラにおけるイメージセンサの結像面における主走査ライン（蓄積ライン）を示す模式図。 同カメラにおけるイメージセンサでの電荷の蓄積と読み出しとの時間関係を示す図。 同カメラにおけるあおり撮影に近い撮影を行わせるときのフォーカスレンズ又はズームレンズ群の移動を示す図。 同カメラによるあおり撮影の動作を行うためのあおり撮影フローチャート。 本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の他の例としてのコンパクトデジタルカメラを示す構成図。 同カメラを示す外観図。 同カメラにおけるＣＣＤの撮影時の蓄積と読み出しの関係を示す図。 同カメラによるあおり撮影の動作を行うためのあおり撮影フローチャート。

符号の説明

１０１：交換レンズ、１１０：カメラボディ、１０２：フォーカスレンズ、１０３：レンズ駆動部、１０４：レンズＣＰＵ、１０６：フォーカス調整機構、１０６ａ：フォーカスリング、１０７：エンコーダ、１０８：ズームレンズ群、１０９：ズーム調整機構、１０９ａ：ズームリング、１１１：メインミラー、１１２：フォーカシングスクリーン、１１３：ペンタプリズム、１１４：接眼レンズ、１１５：イメージセンサ、１１５：撮像素子、１１６：レリーズ釦、１１７：設定スイッチ、１１８：システムコントローラ、１１９：表示部、１２０：メモリカード、１２１：シャッター、Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎ：主走査ライン、２０１：フォーカスレンズ、２０２：ズームレンズ、２０３：レンズ駆動部、２０４：ＣＣＤ２０４、２０５：システムコントローラ、２０６：レリーズボタン、２０７：設定スイッチ、２０８：表示部、２０９：メモリカード、Ｋ１，Ｋ２，…，Ｋｎ：主走査ライン。

Claims (12)

1. 光学系により結像される被写体像を撮像して映像信号に変換する撮像素子と、
   前記光学系の調整を行う光学調整手段と、
   前記光学系に対して第１の調整が行われたときの前記撮像素子の主走査ライン上の領域における１又は複数の連続する第１ライン領域の撮影により取得される前記被写体像の映像信号と、前記光学系に対して前記第１の調整と異なる第２の調整が行われたときの前記第１ライン領域と隣接する第２ライン領域の撮影により取得される前記被写体像の映像信号とに基づいて１画像データを生成する制御手段と、
   を具備することを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子は、前記第１ライン領域と前記第２ライン領域と間に時差をもって前記撮像動作を行うことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記撮像素子は、前記第１ライン領域の露出時間に基づいて前記時差をつけることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記時差を変更する時差変更手段を備え、
   前記撮像素子は、前記時差変更手段により前記変更された前記時差をつけて前記撮像動作を行う、
   ことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
5. 前記制御手段は、前記撮像素子により撮像された１画像分の前記映像信号から１画像データを生成することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
6. 前記光学調整手段は、前記光学系のフォーカスに係る特性又は前記光学系の焦点距離に係る特性を調整することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
7. 前記光学系に含まれるレンズが前記撮像中に移動すべき量を設定する設定手段を備え、
   前記制御手段は、前記設定手段により設定された前記移動量に基づいて前記第１の調整と前記第２の調整とを行うことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
8. 前記制御手段は、前記撮像素子により撮像された複数枚の画像分の前記映像信号から１枚目の画像に対応する前記第１ライン領域の撮影により取得される映像信号と、２枚目の画像に対応する前記第２ライン領域の撮影により取得される映像信号とを抽出して前記１画像データを生成することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
9. 前記撮像素子は、複数枚の画像を撮像する際、前記１枚目の画像を前記第１ライン領域により前記被写体像を撮像して前記映像信号に変換し、前記２枚目の画像を第２ライン領域により前記被写体像を撮像して前記映像信号に変換することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記制御手段は、前記撮像素子の主走査ライン毎に時差を持って蓄積すると共に、前記光学系を移動させることにより前記主走査ライン毎にピントの合う被写体までの距離を変化させてあおり撮影に近い撮影を行わせることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
11. 前記制御手段は、最初の前記主走査ラインの蓄積開始時間をｔ０、最終の主走査ラインの蓄積終了時間をｔｎ、前記撮像素子の結像面における前記最初の主走査ラインと前記最終の主走査ラインとの距離Ｌ、前記撮像素子の結像面の移動量をｄｆとすると、あおり角度θ、
    θ＝ｔａｎ^−１（ｄｆ／Ｌ）
    を有する前記１画像データを生成することを特徴とする請求項１０記載の撮像装置。
12. 光学系により結像される被写体の像を撮像して映像信号に変換する撮像素子を有する撮像装置の撮影制御方法において、
    前記撮像素子の各主走査ライン毎にそれぞれ時差を持って前記被写体像を受光したときの電荷を蓄積すると共に、前記光学系の特性を変化させることにより前記各主走査ライン毎にピントの合う前記被写体までの距離を変化させて撮影を行うことを特徴とする撮像装置の撮影制御方法。

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