JP2011239131A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体の検出精度が高い撮像装置を提供する。
【解決手段】ライブビューモードにおいて撮影光学系のズーム位置が変更された場合に被写界深度を一定に維持するように撮影光学系の絞り値を調整すると共に絞り値を増加した場合には撮像素子の感度を増加する信号を出力し、変更されたズーム位置、絞り値および感度で表示手段８に表示させ、変更後のズーム位置、絞り値および感度で静止画像を取得させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラなどの撮像装置に関する。

従来、撮像素子から画像データを連続的に出力して表示手段に表示するライブビューモードを備えた撮像装置は知られている。また、撮像素子の出力から被写体を検出し、被写体の動きを検出して自動焦点調節（ＡＦ）を行うことも知られている。更に、特許文献１は、設定された被写界深度が得られる絞り値を算出し、絞りを算出した絞り値に設定した状態で露出をシャッタースピードによって調整する撮像装置を提案している。

特開平０５−２９７４３３号公報

特許文献１では、被写界深度は一定になるため、追尾している被写体のボケ具合が変わらないが、撮像素子の露光時間が変更されるため、被写体のぶれなどが変わり、被写体を追尾できなくなる場合がある。

そこで、本発明は、被写体の検出精度が高い撮像装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の撮像装置は、撮像素子から画像データを連続的に出力して表示手段に表示するライブビューモードと、前記ライブビューモードにおいて撮影光学系のズーム位置が変更された場合に被写界深度を一定に維持するように前記撮影光学系の絞り値を調整するコンピュータと、を有する撮像装置であって、前記コンピュータは、前記ライブビューモードにおいて、前記ズーム位置が増加されたことを表す信号に応答して前記絞り値を増加する信号を出力すると共に、前記撮像素子の感度を増加する信号を出力し、変更されたズーム位置、絞り値および感度で前記表示手段に表示させることを特徴とする。そして、前記コンピュータは、静止画像を取得する指示に応答して、前記変更されたズーム位置、絞り値および感度で静止画像を取得するか、変更されたズーム位置または絞り値に対応するように前記撮影光学系のシャッタースピードを遅くする信号を出力すると共に、前記変更されたズーム位置、絞り値および変更前の感度で静止画像を取得する。

本発明によれば、被写体の検出精度が高い撮像装置を提供することができる。

撮像装置のブロック図である。（実施例１〜３） 図１に示す撮像装置の表示手段に表示される画像である。（実施例１、２） 図１に示す撮像装置の表示手段に表示される画像である。（実施例１） 図１に示す撮像装置によって撮像される画像である。（実施例１、２） 図１に示す撮像装置の表示手段に表示される画像である。（実施例２） 図１に示す撮像装置の表示手段に表示される画像である。（実施例３） 図１に示す撮像装置の表示手段に表示される画像である。（実施例３） 図１に示す撮像装置によって撮像される画像である。（実施例３） 撮像装置のブロック図である。（実施例４） 図９に示す撮像装置の表示手段に表示される画像である。（実施例４） 図９に示す撮像装置によって撮像される画像である。（実施例４）

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。

図１は、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラなど実施例１の撮像装置のブロック図である。本実施例の撮像装置は撮影レンズ一体型であるが、レンズユニットがカメラ本体に着脱可能に構成されていてもよい。この場合、後述する撮影光学系、レンズ位置駆動回路１０、絞り駆動回路１１、シャッター駆動回路１２、ズーム位置検出手段１６はレンズユニットに設けられ、レンズユニットのレンズマイコンが後述するカメラマイコンとしての制御手段９と通信する。

本実施例の撮像装置は、撮影光学系としてレンズ１、絞り２、シャッター３を有し、撮影光学系を介して固体撮像素子（イメージセンサ）４の上に被写体の光学像を形成する。

レンズ１は、変倍時（焦点距離調整時）に光軸方向に沿って移動されるズームレンズと、焦点調節時に光軸方向に沿って移動されるフォーカスレンズと、を有し、これらのレンズはレンズ位置駆動回路１０によって駆動（移動）される。ズームレンズの位置はズーム（変倍）位置検出手段１６によって検出される。絞り２は、絞り値が調整可能であり、絞り駆動回路１１によって駆動される。シャッター３はシャッター駆動回路１２によって駆動され、シャッタースピードは調整可能である。

固体撮像素子４は、光学像を電気信号（画像データ）に変換し、センサ駆動回路及びＡＧＣ／ＡＤ回路５により駆動され、また、出力に所定のゲインをかけたのち、デジタル信号として被写体の像を出力する。出力された信号は信号処理回路６で表示用の画像として処理され表示手段駆動回路７に送られて表示手段８に画像として表示される。

また、撮像装置は、固体撮像素子４から画像データを連続的に出力して、電子ビューファインダなどの表示手段８に画像データを連続的に表示するライブビューモードを設定するモード設定手段２０を有する。

制御手段９は、カメラマイクロコンピュータ（ＣＰＵ、プロセッサ）であり、本実施例では、ライブビューモードにおいて撮影光学系のズーム位置が変更された場合に被写界深度を一定に維持するように撮影光学系の絞り値を調整する。但し、本発明は、被写界深度が厳密に一定になることを要求していない。

制御手段９はライブビューモードが設定されたことをモード設定手段２０からの信号によって認識する。また、制御手段９は、ライブビューモードにおいて、ズーム位置が増加されたことを表す信号をズーム位置検出手段１６から取得する。

制御手段９は、このズーム位置が増加されたことを表す信号に応答して絞り値を増加する信号を絞り駆動回路１０に出力すると共に、固体撮像素子４の感度（ゲイン）を増加する信号をＡＧＣ／ＡＤ回路５に出力する。そして、本実施例では、制御手段９は、変更されたズーム位置、絞り値および感度で表示手段８に表示させると共に、静止画像を取得する指示に応答して、この変更されたズーム位置、絞り値および感度で静止画像を取得する。

別の実施例では、制御手段９は、レンズユニットのレンズコントローラと通信してレンズコントローラが絞り駆動回路１０に絞り値を変更する信号を送信する。

ライブビューモードでは、絞り駆動回路１１は、制御手段９が設定した絞り値に絞り２を駆動し、シャッター駆動回路１２は制御手段９の指示に従ってシャッター３を開放状態にする。また、センサ駆動回路５は制御手段９が設定した露光時間で連続して固体撮像素子４を駆動し、随時、固体撮像素子４上の像は表示手段８に表示される。

ここで、焦点距離５０ｍｍ、絞り値Ｆ２.０、ＩＳＯ感度１００、センサ露光時間１０ｍｓｅｃで風景を撮影して図２に示す画像が得られ、表示手段８に表示されたとする。このとき、木１に合焦している。

本実施例では、制御手段９は、ライブビューモードにおいて、ズーム位置がＭ（ｍｍ）からＮ（ｍｍ）に移動すると、絞り値をＮ／Ｍ倍にし、感度調整（Ｍ／Ｎ）^２倍に変更する。

例えば、焦点距離を１００ｍｍまでズームしたとすると、制御手段９は、このズーム位置の移動をズーム位置検出手段１６を介して検出し、このズーム位置に基づいて絞り駆動回路１１を制御して絞り値をＦ４．０（＝２．０×１００／５０）に設定する。また、制御手段９は、センサ駆動回路及びＡＧＣ／ＡＤ回路５を制御してＩＳＯ４００相当までゲインを上げる。その結果、図３に示す画像が得られ、変更されたズーム位置、絞り値および感度で表示手段８に画像が表示される。

但し、本発明は、絞り値をＮ／Ｍ倍に厳密に設定し、感度調整を厳密に（Ｍ／Ｎ）^２倍に設定する本実施例に限定されない。これは他の実施例でも同様である。

静止画取得指示手段１７から主被写体を木２として静止画取得指示が制御手段９に発行されると、制御手段９は、被写体検出回路（被写体検出手段）１５を介して木２の位置を検出し、ピント（合焦）位置を確認し、レンズ位置駆動回路１０を介して木２に合焦する。このとき被写界深度が一定になっているため、ズームの前後で木２のボケ具合は同じであるため、被写体検出回路１５は正しく木２を検出することができる。

この後、制御手段９は、シャッター駆動回路１２を介してシャッター３を閉じ、センサ駆動回路５を静止画取得動作に切り替え、信号処理回路６を静止画用の処理に切り替える。その後、シャッター駆動回路１２を介して、シャッタースピードを１／１００でシャッター３を走行させる。

これにより、得られた信号処理回路６からの静止画像データを静止画像生成回路１３に入力して静止画像を得て、それをメモリ１４に記録することにより、静止画像ファイルを得る。このとき得られた画像は図４に示すように良好になる。本実施例では被写体検出回路１５を入れたが、撮影者がピント位置を指定してもよい。

実施例２の撮像装置の構成は図１と同じであり、ライブビューモードにおける表示手段８における表示は実施例１と同様であるが、静止画像を取得する指示に対する処理が実施例１と相違する。即ち、本実施例では、制御手段９は、ライブビューモードにおいて、静止画像を取得する指示に応答して、変更されたズーム位置、絞り値および変更前の感度で静止画像を取得する。これに加えて、制御手段９は、感度を変更前に戻した分だけシャッタースピードを遅くしている。

ここで、焦点距離５０ｍｍ、絞り値Ｆ２.０、ＩＳＯ感度１６００、センサ露光時間１０ｍｓｅｃで風景を撮影し、図２に示すような画像が得られ、表示手段８に表示されていたとする。

本実施例では、制御手段９は、ライブビューモードにおいて、ズーム位置がＭ（ｍｍ）からＮ（ｍｍ）に移動すると、絞り値をＮ／Ｍ倍にし、感度調整（Ｍ／Ｎ）^２倍に変更する。

例えば、焦点距離を１００ｍｍまでズームしたとすると、制御手段９は、このズーム位置の移動をズーム位置検出手段１６を介して検出し、このズーム位置に基づいて絞り駆動回路１１を制御して絞り値をＦ４．０（＝２．０×１００／５０）に設定する。また、制御手段９は、センサ駆動回路及びＡＧＣ／ＡＤ回路５を制御してＩＳＯ６４００相当までゲインを上げる。その結果、図５に示す画像が得られ、変更されたズーム位置、絞り値および感度で表示手段８に表示される。

ここでは、ゲインを上げたためにノイズが増加し、画質が劣化している。このため、静止画取得指示手段１７から主被写体を木２として静止画取得指示が制御手段９に発行されると、制御手段９は、被写体検出回路１５を介して木２の位置を検出し、ピント位置を確認し、レンズ位置駆動回路１０を介して木２に合焦させる。このとき被写界深度が一定になっているため、ズームの前後で木２のボケ具合は同じであるため、被写体検出回路１５は正しく木２を検出することができる。

この後、制御手段９は、シャッター駆動回路１２を介してシャッター３を閉じ、センサ駆動回路５を静止画取得動作に切り替え、ＡＧＣ／ＡＤ回路５のゲインをＩＳＯ１６００相当に戻して、信号処理回路６を静止画用の処理に切り替える。その後、シャッター駆動回路１２を介してシャッタースピードを１／２５でシャッターを走行させる。

これにより得られた信号処理回路６からの静止画像データを静止画像生成回路１３に入力して静止画像を得て、それをメモリ１４に記録することにより、静止画像ファイルを得る。この場合、ゲインはＩＳＯ１６００相当に戻しており、高感度時のノイズを低減させることができる。

また、制御手段９は、変更されたズーム位置や絞り値に対応する、撮影光学系のシャッタースピードを遅くする信号を出力する（本実施例ではシャッタースピードを４倍遅くする）。それによって、画像の明るさが変わることはない。

これにより、実施例１と同様に図４に示す静止画像を得ることができ、暗い被写体でも良好な画像を得ることができる。本実施例では被写体検出回路１５を入れたが、撮影者がピント位置を指定してもよい。

実施例３の撮像装置の構成は図１と同じである。本実施例では、ライブビューを行いながら制御手段９が合焦位置を演算し、レンズ位置駆動回路１０を動作させて被写体にサーボＡＦ（自動焦点調節）をかけている。

本実施例では、制御手段９は、既知の位相差検出方式やコントラスト検出方式などによって合焦位置を検出または演算する検出手段として機能する。また、制御手段９は、レンズ位置駆動回路１０を介して、検出または演算した合焦位置に撮影光学系のレンズ１のフォーカスレンズを移動する自動焦点調節（ＡＦ）手段としても機能する。これによって、検出された合焦位置に、随時、合焦位置を調整することができる。

ここで、焦点距離５０ｍｍ、絞り値Ｆ２.０、ＩＳＯ感度１００、センサ露光時間１０ｍｓｅｃで風景を撮影し、図６に示す画像が得られ、人１に対して少し合焦位置からずれている状態で表示手段８に表示されていたとする。

本実施例では、制御手段９は、ライブビューモードにおいて、ズーム位置がＭ（ｍｍ）からＮ（ｍｍ）に移動すると、絞り値をＮ／Ｍ倍にし、感度調整（Ｍ／Ｎ）^２倍に変更する。

例えば、焦点距離を１００ｍｍまでズームしたとすると、制御手段９は、このズーム位置の移動をズーム位置検出手段１６を介して検出し、このズーム位置に基づいて絞り駆動回路１１を制御して絞り値をＦ４．０（＝２．０×１００／５０）に設定する。また、制御手段９は、センサ駆動回路及びＡＧＣ／ＡＤ回路５を制御してＩＳＯ４００相当までゲインを上げる。その結果、図７に示す画像が得られ、変更されたズーム位置、絞り値および感度で表示手段８に表示される。

次いで、制御手段９が合焦位置を演算し、レンズ位置駆動回路１０を介して人１に合焦させる。その結果、図８に示す良好な画像が得られ、表示手段８に表示される。

静止画取得指示手段１７から主被写体を人１として静止画取得指示が制御手段９に発行されると、制御手段９は、シャッター駆動回路１２を介してシャッター３を閉じ、センサ駆動回路５を静止画取得動作に切り替え、信号処理回路６を静止画用の処理に切り替える。その後、制御手段９は、シャッター駆動回路１２を介してシャッタースピードを１／１００でシャッター３を走行させる。

これにより得られた信号処理回路６からの静止画像データを静止画像生成回路１３に入力して、静止画像を得て、それをメモリ１４に記録することにより、静止画像ファイルを得る。なお、本実施例の自動焦点調節は実施例２と組み合わされてもよい。

図９は、実施例４の撮像装置のブロック図であり、図１と同一の参照符号を付している部材は図１と同一の部材である。図９に示す撮像装置は、図１に示す撮像装置に動き検出回路（動き検出手段）１８を更に有する。

ここで、焦点距離５０ｍｍ、絞り値Ｆ２.０、ＩＳＯ感度１００、センサ露光時間１０ｍｓｅｃで風景を撮影して図１０に示す画像が得られ、表示手段８に表示されたとする。

本実施例でも、制御手段９は、ライブビューモードにおいて、ズーム位置がＭ（ｍｍ）からＮ（ｍｍ）に移動すると、絞り値をＮ／Ｍ倍にし、感度調整（Ｍ／Ｎ）^２倍に変更する。

例えば、焦点距離を１００ｍｍまでズームしたとすると、制御手段９は、このズーム位置の移動をズーム位置検出手段１６を介して検出し、このズーム位置に基づいて絞り駆動回路１１を制御して絞り値をＦ４．０（＝２．０×１００／５０）に設定する。また、制御手段９は、センサ駆動回路及びＡＧＣ／ＡＤ回路５を制御してＩＳＯ４００相当までゲインを上げる。その結果、図１１に示す良好な画像が得られ、表示手段８に表示される。

静止画取得指示手段１７から主被写体を自動車として静止画取得指示が制御手段９に発行されると、制御手段９は、被写体検出回路１５を介して自動車の位置を検出し、動き検出回路１８を介して自動車の動きを検出する。そして、制御手段９は、ピント位置を確認し、レンズ位置駆動回路１０を介して自動車に合焦させる。

このとき被写界深度が一定になっているため、ズームの前後で自動車のボケ具合は同じであり、かつ、露光時間も一定であるため、被写体検出回路１５は正しく自動車を検出することができ、動き検出回路１８も正しく動きを検出することができる。

この後、制御手段９は、シャッター駆動回路１２を介してシャッター３を閉じ、センサ駆動回路５を静止画取得動作に切り替え、信号処理回路６を静止画用の処理に切り替える。その後、シャッター駆動回路１２を介してシャッタースピードを１／１００でシャッター３を走行させる。更に、制御手段９は、動き検出回路１８を介して自動車の動きを予測し、シャッター走行時の自動車の位置に合焦させる。

これにより得られた信号処理回路６からの静止画像データを静止画像生成回路１３に入力して静止画像を得て、それをメモリ１４に記録することにより、静止画像ファイルを得る。また、ライブビュー時の露光時間が一定になるため、動きのある像が流れることなく出力されるため、被写体検出、及び、動き検出回路が精度よく動作することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

撮像装置は被写体を撮像する用途に適用することができる。

４ 固体撮像素子
８ 表示手段
９ 制御手段（コンピュータ）
１５ 被写体検出回路（被写体検出手段）
１８ 動き検出回路（動き検出手段）

Claims (5)

1. 撮像素子から画像データを連続的に出力して表示手段に表示するライブビューモードと、前記ライブビューモードにおいて撮影光学系のズーム位置が変更された場合に被写界深度を一定に維持するように前記撮影光学系の絞り値を調整するコンピュータと、を有する撮像装置であって、
   前記コンピュータは、前記ライブビューモードにおいて、前記ズーム位置が増加されたことを表す信号に応答して前記絞り値を増加する信号を出力すると共に、前記撮像素子の感度を増加する信号を出力し、変更されたズーム位置、絞り値および感度で前記表示手段に表示させ、
   前記コンピュータは、静止画像を取得する指示に応答して、前記変更されたズーム位置、絞り値および感度で静止画像を取得することを特徴とする撮像装置。
2. 撮像素子から画像データを連続的に出力して表示手段に表示するライブビューモードと、前記ライブビューモードにおいて撮影光学系のズーム位置が変更された場合に被写界深度を一定に維持するように前記撮影光学系の絞り値を調整するコンピュータと、を有する撮像装置であって、
   前記コンピュータは、前記ライブビューモードにおいて、前記ズーム位置が増加されたことを表す信号に応答して前記絞り値を増加する信号を出力すると共に、前記撮像素子の感度を増加する信号を出力し、変更されたズーム位置、絞り値および感度で前記表示手段に表示させ、
   前記コンピュータは、静止画像を取得する指示に応答して、前記感度を変更前に戻した分だけ前記撮影光学系のシャッタースピードを遅くする信号を出力すると共に、前記変更されたズーム位置、絞り値および変更前の感度で静止画像を取得することを特徴とする撮像装置。
3. 前記コンピュータは、ズーム位置がＭ（ｍｍ）からＮ（ｍｍ）に移動すると絞り値をＮ／Ｍ倍に変更し、感度調整（Ｍ／Ｎ）^２倍に変更して前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 合焦位置を検出する検出手段と、
   検出された前記合焦位置に前記撮影光学系を移動して焦点調節を行う自動焦点調節手段と、
   を更に有することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 被写体を検出する被写体検出手段と、
   前記被写体検出手段によって検出された前記被写体の動きを検出する動き検出手段と、
   を更に有し、
   前記動き検出手段によって検出された前記被写体の動きに合わせて前記検出手段により前記被写体の前記合焦位置を検出し、前記自動焦点調節手段により、焦点調節を行うことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。