撮像装置及び画像記録方法
【課題】コントラストＡＦ方式において移動被写体に対する合焦精度を向上することが可能な撮像装置及び画像記録方法等を提供すること。
【解決手段】撮像装置は、撮像素子１０３と、撮影光学系が有するフォーカスレンズ１５４を、各レンズ位置に移動させるウォブリング動作を制御するフォーカス制御部と、各レンズ位置に対応するフォーカス評価値を、各レンズ位置において撮像された撮像画像に基づいて算出するフォーカス評価値算出部と、撮像画像を記録部に記録する制御を行う記録制御部と、を含む。フォーカス制御部は、被写体像が合焦する合焦レンズ位置をフォーカス評価値に基づいて算出し、フォーカスレンズを合焦レンズ位置へ移動させる駆動制御を行う。記録制御部は、ウォブリング動作の各レンズ位置及び合焦レンズ位置において撮像された撮像画像を、記録部に記録する制御を行う。
【解決手段】撮像装置は、撮像素子１０３と、撮影光学系が有するフォーカスレンズ１５４を、各レンズ位置に移動させるウォブリング動作を制御するフォーカス制御部と、各レンズ位置に対応するフォーカス評価値を、各レンズ位置において撮像された撮像画像に基づいて算出するフォーカス評価値算出部と、撮像画像を記録部に記録する制御を行う記録制御部と、を含む。フォーカス制御部は、被写体像が合焦する合焦レンズ位置をフォーカス評価値に基づいて算出し、フォーカスレンズを合焦レンズ位置へ移動させる駆動制御を行う。記録制御部は、ウォブリング動作の各レンズ位置及び合焦レンズ位置において撮像された撮像画像を、記録部に記録する制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び画像記録方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年多くのコンパクトタイプのデジタルカメラで用いられるＡＦ（オートフォーカス）方式は、コントラスト方式と呼ばれる方式である。コントラスト方式は、従来からビデオカメラ用のオートフォーカス技術として公知技術であった方式であり、その動作方法から山登り方式とも呼ばれることがある。
【０００３】
このコントラストＡＦを使ったコンティニュアスＡＦでは、ウォブリングと呼ばれる動作（例えば特許文献１）を行う。コンティニュアスＡＦは、動画撮影時や連写撮影時において、コントラスト方式を使ってフォーカスレンズから撮像面までの距離を継続的に調整することによりフォーカスを制御する手法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３２８６２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５４１４８号公報
【特許文献３】特開２００８−１９７６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、コントラストＡＦのウォブリング動作では、例えば運動会の徒競走のように被写体が移動すると、合焦後の本撮影の時には被写体が移動してしまっており、ＡＦが合わない（追従できない）という課題がある。
【０００６】
例えば特許文献２、３には、動きを検出して移動方向を判別する手法が開示されている。しかしながら、この手法では、一方向（例えば遠距離から近距離へ向かう方向）へ動く被写体に対する合焦確率は高くなるが、移動速度が変わる場合や、高速で遠近方向に移動する場合は追従できない、という課題がある。
【０００７】
本発明の幾つかの態様によれば、コントラストＡＦ方式において移動被写体に対する合焦精度を向上することが可能な撮像装置及び画像記録方法等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、撮影光学系により結像された被写体像を撮像する撮像素子と、前記撮影光学系が有するフォーカスレンズを、複数のレンズ位置の各レンズ位置に移動させるウォブリング動作を制御するフォーカス制御部と、前記各レンズ位置に対応するフォーカス評価値を、前記各レンズ位置において撮像された撮像画像に基づいて算出するフォーカス評価値算出部と、前記撮像画像を、記録部に記録する制御を行う記録制御部と、を備え、前記フォーカス制御部は、前記被写体像が合焦する合焦レンズ位置を前記フォーカス評価値に基づいて算出し、前記フォーカスレンズを前記合焦レンズ位置へ移動させる駆動制御を行い、前記記録制御部は、前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置において撮像された撮像画像、及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像を、前記記録部に記録する制御を行う撮像装置に関係する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、ウォブリング動作により合焦レンズ位置が算出され、その合焦レンズ位置へフォーカスレンズが駆動される。このとき、ウォブリング動作の各レンズ位置及び合焦レンズ位置において撮像された撮像画像が、記録部に記録される。これにより、コントラストＡＦ方式において移動被写体に対する合焦精度を向上することが可能になる。
【００１０】
また本発明の一態様では、前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像の中から、前記フォーカス評価値が最大である撮像画像を判定する判定部と、を備え、前記記録制御部は、前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像のうち、前記フォーカス評価値が最大であると判定された撮像画像以外の撮像画像を、前記記録部から削除する制御を行ってもよい。
【００１１】
また本発明の一態様では、前記フォーカス制御部は、前記被写体の移動方向が、前記撮影光学系の近点側に向かう方向である場合、前記ウォブリング動作において前記フォーカスレンズを移動させる範囲であるウォブリング範囲を前記近点側にずらし、前記被写体の前記移動方向が、前記撮影光学系の遠点側に向かう方向である場合、前記ウォブリング範囲を前記遠点側にずらしてもよい。
【００１２】
また本発明の一態様では、前記撮像素子は、前記被写体像を時系列に連写する連写撮像を行い、前記フォーカス制御部は、前記連写撮像の第１撮像における前記合焦レンズ位置に対して、前記第１撮像の次の第２撮像における前記合焦レンズ位置が、前記近点側及び前記遠点側のいずれに移動したかを判定することにより、前記被写体の前記移動方向を判定し、前記第２撮像の次の第３撮像における前記ウォブリング範囲を、前記判定の結果に基づいて前記近点側又は前記遠点側にずらしてもよい。
【００１３】
また本発明の一態様では、前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置において撮像された撮像画像、及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像の中から、前記フォーカス評価値が所定の閾値以下である撮像画像を判定する判定部と、を備え、前記記録制御部は、前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置において撮像された撮像画像のうち、前記フォーカス評価値が前記所定の閾値以下であると判定された撮像画像を、前記記録部から削除する制御を行ってもよい。
【００１４】
また本発明の一態様では、前記フォーカス制御部は、前記ウォブリング動作において前記各レンズ位置に移動させる駆動順番を、前記被写体の移動方向に応じて切り替えてもよい。
【００１５】
また本発明の一態様では、前記フォーカス制御部は、前記複数のレンズ位置として少なくとも第１〜第３レンズ位置に前記フォーカスレンズを順次移動させる駆動制御を行い、前記被写体の移動方向が、前記撮影光学系の近点側に向かう方向である場合、前記第２レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも遠点側のレンズ位置に設定し、前記第３レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも近点側のレンズ位置に設定し、前記被写体の移動方向が、前記撮影光学系の遠点側に向かう方向である場合、前記第２レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも近点側のレンズ位置に設定し、前記第３レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも遠点側のレンズ位置に設定してもよい。
【００１６】
また本発明の一態様では、前記撮像素子は、前記被写体像を時系列に連写する連写撮像として、第１撮像と、前記第１撮像の次の第２撮像を行い、前記フォーカス制御部は、前記第２撮像の前記ウォブリング動作において、最初のレンズ位置である第１レンズ位置へ移動させる駆動制御を省略し、フォーカス評価値算出部は、前記第１撮像の前記合焦レンズ位置における前記フォーカス評価値を、前記第１レンズ位置における前記フォーカス評価値として、前記第２撮像の前記合焦レンズ位置を算出してもよい。
【００１７】
また本発明の一態様では、撮影光学系により結像された被写体像を撮像し、前記撮影光学系が有するフォーカスレンズを、複数のレンズ位置の各レンズ位置に移動させるウォブリング動作を駆動制御し、前記各レンズ位置に対応するフォーカス評価値を、前記各レンズ位置において撮像された撮像画像に基づいて算出し、前記被写体像が合焦する合焦レンズ位置を前記フォーカス評価値に基づいて算出し、前記フォーカスレンズを前記合焦レンズ位置へ移動させる駆動制御を行い、前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置において撮像された撮像画像、及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像を、記録部に記録する制御を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態における撮像装置の構成例。
【図２】第１の実施形態における撮影動作のフローチャート。
【図３】第１の実施形態における撮影動作についての説明図。
【図４】合焦レンズ位置の算出手法についての説明図。
【図５】第２の実施形態における撮像装置の構成例。
【図６】第２の実施形態における撮影動作のフローチャート。
【図７】第３の実施形態における撮影動作のフローチャート。
【図８】第４の実施形態における撮影動作のフローチャート。
【図９】第４の実施形態における撮影動作についての説明図。
【図１０】第５の実施形態における撮影動作のフローチャート。
【図１１】第５の実施形態における撮影動作についての説明図。
【図１２】第６の実施形態における撮影動作のフローチャート。
【図１３】第６の実施形態における撮影動作についての説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２０】
１．本実施形態の概要
まず、本実施形態の概要について説明する。上述のように、ＡＦ（オートフォーカス）方式の一つにコントラスト方式がある。コントラスト方式の動作原理を説明すると、フォーカスレンズの位置を微小ステップで変化させながら被写体像を撮影し、各撮影画像の高周波成分を抽出し、その高周波成分からＡＦ評価値を算出する。そして、フォーカスレンズの位置に対するＡＦ評価値の変化の極大値を求め、その極大値に対応するフォーカスレンズの位置を合焦レンズ位置として決定する。
【００２１】
ここで、撮影画像の高周波成分とは、撮影画像をフーリエ変換して求めたフーリエ係数のうち、高周波成分である。例えばフーリエ係数のうちの所定周波数以上の成分を高周波成分とすればよい。また、ＡＦ評価値とは、フーリエ係数の高周波成分を、画像内において積分又は平均した値である。
【００２２】
コントラスト方式の一般的な動作方法では、実際の撮影に先立ってウォブリング動作を行う。即ち、フォーカスレンズを微小ステップずつ動かしながら順次撮影し、撮影データの高周波成分を抽出し、ＡＦ評価値として算出する。ＡＦ評価値が極大となるフォーカスレンズ位置のうち、極大値が最大であるフォーカス位置を合焦位置として選択し、この位置を記録しておく。このウォブリング動作を終了した後、合焦位置までフォーカスレンズを再度動かして、実際の撮影を行なう。
【００２３】
例えば特許文献１には、ウォブリング動作を行う撮像装置の一例が開示されている。特許文献１のウォブリング動作では、フォーカスモータ（例えばステッピングモータ）は、１フィールド相当の駆動期間と４フィールド相当の停止期間とを繰り返す。駆動期間に先立つ１フィールドの停止期間において第１の高周波成分データ（データＡとする）が検出され、駆動期間に続く１フィールドの停止期間において第２の高周波成分データ（データＢとする）が検出される。また、第２の高周波成分データが検出された停止期間よりも２フィールド先の停止期間において第３の高周波成分データ（データＣとする）が検出される。駆動期間の前後における高周波成分の差分は、“差分＝（Ａ−Ｂ）−（Ｂ−Ｃ）”の演算式に従って算出される。次回の駆動期間におけるフォーカスモータの回転方向および回転速度は、こうして算出された差分に基づいて決定される。
【００２４】
しかしながら、この手法では、駆動期間と停止期間を繰り返す動作のため、次のフォーカス位置を判断するために３フィールドの時間がかかるという課題がある。
【００２５】
そこで、近年のコントラストＡＦ方式の撮像装置では、撮像素子の読出し時間を高速化することによりウォブリング動作の周期を高速化（例えば１２０Ｈｚ等）することで、合焦時間の短縮化がなされている。しかしながら、コントラストＡＦのウォブリング動作では、例えば運動会の徒競走のように被写体が移動すると、合焦後の本撮影の時には被写体が移動してしまっており、ＡＦが合わない（追従できない）という課題がある。
【００２６】
また、特許文献２、３には、被写体の動きを考慮して、方向判別をすることで継続的な合焦調整を実現する手法が開示されている。この手法では、ウォブリング動作における距離の変更方向は、予測された方向に制限され、距離の変更量は、予測された動きに基づいて調整される。そのため、被写体の動きを考慮した継続的な合焦調整が実現される。
【００２７】
しかしながら、この手法では、遠近方向のうち一方向へ動く被写体に対する合焦確率は高くなるが、遠近方向における被写体の移動速度が変わる場合や、被写体が高速で遠近方向に移動する場合には、ＡＦが追従できないという課題がある。
【００２８】
従来はウォブリング動作中の撮像画像はＡＦにのみ用い、撮像画像は記録しないため、上述のようにＡＦが追従できない場合には合焦精度が下がってしまう。
【００２９】
そこで、本実施形態では、図２等で説明するように、ウォブリング動作において各フォーカスレンズ位置の撮像画像を記録部に記録する。図４等で説明するように、仮にＡＦ後の撮像画像が合焦していない場合であっても、ウォブリング動作中の撮像画像の中には合焦した画像が存在する可能性がある。そのため、本実施形態のようにウォブリング動作中の撮像画像を記録することで、遠近方向に移動する被写体を撮影する際に合焦画像を得られる確率を向上できる。また、移動方向の予測を行わないため、特許文献１に比べて短時間で合焦確率を向上できる。
【００３０】
２．第１の実施形態
２．１．撮像装置
次に、本実施形態の詳細について説明する。なお、以下では合焦位置を算出するために、フォーカスレンズの位置を３点に駆動し、その３点におけるデータを参照する場合を例に説明するが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、参照データを５点等に増加してもよい。
【００３１】
図１に、第１の実施形態における撮像装置の構成例を示す。撮像装置は、ボディ部２１０、レンズ部２００を含む。撮像装置は、光学的な画像情報を電気信号に変換し、その画像情報を電子的に記録媒体１２７に記録する装置である。例えば、撮像装置として、デジタルスチルカメラ等が想定される。
【００３２】
なお、本実施形態は図１の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したりする等の種々の変形実施が可能である。例えば、レンズ交換式デジタルカメラのようにボディ部２１０のみにより撮像装置が構成されてもよいし、コンパクトデジタルカメラのようにボディ部２１０とレンズ部２００が撮像装置として一体に形成されてもよい。
【００３３】
ボディ部２１０は、撮像素子１０３、撮像素子駆動部１１１、バッファメモリ１１５、ユーザＩ／Ｆ部１１７、通信部１２１、記録媒体１２７、表示部１２９、処理エンジン部１３０を含む。
【００３４】
ボディ部２１０には、レンズ部２００（交換レンズ）を着脱するための図示しない着脱部が設けられる。レンズ部２００は、光学系１５０（撮影レンズ）、光学ズーム駆動部１０５、ＡＥ（自動露光）駆動部１０７、ＡＦ駆動部１０９を含む。
【００３５】
光学系１５０は、撮像素子１０３の撮像面上に被写体像を形成し、例えば焦点距離可変のズームレンズにより構成される。光学系１５０は、撮影レンズ１５１（撮影光学系）、ズームレンズ１５２（ズーム光学系）、絞り機構１５３、フォーカスレンズ１５４（フォーカス調整光学系）を含む。ズームレンズ１５２は、光学ズームを行うためのレンズである。フォーカスレンズ１５４は、フォーカス調整を行うためのレンズである。これらのレンズ１５１、１５２、１５４や絞り機構１５３はレンズ鏡筒に収納されている。
【００３６】
光学ズーム駆動部１０５は、ズームレンズ１５２を駆動することにより光学ズームを調整する。絞り駆動部１０７は、絞り機構１５３を駆動することにより光量を調整する。ＡＦ駆動部１０９は、フォーカスレンズ１５４を駆動することによりフォーカス調整を行う。具体的には、光学ズーム駆動部１０５は、ズームレンズ１５２を光軸方向に移動させるための電気機械的機構を含む。絞り駆動部１０７は、絞り機構１５３を光軸方向と垂直な方向に移動させるための電気機械的機構を含む。ＡＦ駆動部１０９は、フォーカスレンズ１５４を光軸方向に移動させるための電気機械的機構を含む。これらの駆動部１０５、１０７、１０９は、制御部１９０からの制御信号に応じて、それぞれレンズ１５２、１５４、絞り機構１５３の位置を制御する。
【００３７】
通信部１２１は、レンズ部２００とボディ部２１０との間の通信接続を行う。例えば、処理エンジン部１３０の制御部１９０が、通信部１２１を介して、光学ズーム駆動部１０５やＡＥ駆動部１０７、ＡＦ駆動部１０９との間の通信を行う。
【００３８】
撮像素子１０３は、例えばＣＣＤあるいはＣＭＯＳイメージセンサで構成される。撮像素子１０３は、図示しないＣＤＳ処理部（CDS：Correlated Double Sampling）、Ａ／Ｄ変換部等の処理ブロックを有し、撮像画像をデジタルの画像信号として出力する。なお、これらの処理ブロックは撮像素子１０３の外部に設けられてもよい。
【００３９】
撮像素子駆動部１１１は、撮像素子１０３を駆動する。具体的には、撮像素子駆動部１１１は、制御部１９０からの制御信号に応じて、撮像素子１０３の電荷蓄積動作や画像の読み出し動作を制御する。
【００４０】
処理エンジン部１３０は、撮像装置の各部の制御や画像処理を行い、例えばＭＰＵ（マイクロプロセッサ）により構成される。処理エンジン部１３０は、画像処理部１４０、制御部１９０、メモリＩ／Ｆ部１１９を含む。
【００４１】
画像処理部１４０は、撮像素子１０３からの撮像画像に対して、例えばホワイトバランス補正処理、デモザイキング処理等の画像処理を行い、画像データを生成する。また、画像処理部１４０は、記録用画像データの圧縮処理や、表示データの生成処理等も行う。
【００４２】
制御部１９０は、ボディ部２１０やレンズ部２００の各部（例えば撮像素子駆動部１１１、光学ズーム制御部１０５、ＡＦ駆動部１０９、ＡＥ駆動部１０７、画像処理部１４０等）の制御動作を司る。具体的には、画像データを表示部１２９へ表示する制御や、バッファメモリ１１５や記録媒体１２７に画像データを記録する制御、撮影された映像データを画像処理部１４０により再画像処理させる制御等を行う。制御部１９０は、コントラスト算出部１９１、ＡＦ制御部１９２を含む。
【００４３】
コントラスト算出部１９１は、画像データから高周波成分を検出し、その高周波成分からＡＦ評価値を算出し、そのＡＦ評価値をバッファメモリ１１５に記録する。例えば、ＡＦ評価値は、画像の全体から算出される。あるいは、ＡＦ評価値は、画像の中央の一部や、画像の中でユーザが指定した領域から算出されてもよいし、顔検出機能がある場合には、顔検出により切り出された顔や人物像等の領域から算出されてもよい。
【００４４】
ＡＦ制御部１９２は、コントラストＡＦの制御を行う。具体的には、ＡＦ制御部１９２は、コントラスト算出部１９１により算出されたＡＦ評価値に基づいて、ＡＦ駆動部１０９を制御するための制御データを生成する。制御データは、例えばフォーカスレンズ１５４の駆動位置を制御するためのデータである。
【００４５】
バッファメモリ１１５は、ワーキングメモリであり、例えば画像データ生成のための中間画像データや、ＡＦ評価値等を一時的に記録する。バッファメモリ１１５は、メモリＩ／Ｆ部１１９を介して制御部１９０からの指示により制御される。
【００４６】
記録媒体１２７は、圧縮画像データあるいは非圧縮の画像データを記録する。例えば、記録媒体１２７は、図示しないＩ／Ｆ部と媒体部を有し、Ｉ／Ｆ部を介して媒体部へのデータ書き込みや媒体部からのデータ読み出しが行われる。媒体部は、Ｉ／Ｆ部に着脱可能であり、例えばＳＤカード等のメモリカードにより構成される。
【００４７】
表示部１２９は、例えば液晶表示素子により構成され、撮像中の画像をリアルタイムに表示するライブビュー画像や、記録媒体１２７に記録された記録画像を表示する。
【００４８】
ユーザＩ／Ｆ部１１７は、ユーザが撮像装置に対して種々の操作を行うためのＩ／Ｆであり、例えば図示しないシャッタレリーズやズームレバー等の各種操作スイッチを含む。その操作信号を制御部１９０に送信する。
【００４９】
上記の各部は、バス線１６０によって接続されており、バス線１６０を介してデータや制御信号の送受信を行う。
【００５０】
２．２．撮影動作
次に、第１の実施形態における撮影動作について説明する。図２に、撮影動作のフローチャートを示す。
【００５１】
図２に示すように、処理が開始されると、ステップＳ１０１において、制御部１９０は、連写モードに設定されているか否かを判定する。連写モードは、例えばユーザＩ／Ｆ部１１９に含まれるモードダイヤルやメニュー等を介してユーザにより設定される。連写モードに設定されていなければ、ステップＳ９０１において、制御部１９０は、通常の単写撮影モードによる撮影に移行する。
【００５２】
ステップＳ１０１において連写モードに設定されていれば、ステップＳ１０３において、制御部１９０は、撮影状態を表すパラメータｋを“０”にセットし、パラメータｉを“１”にセットする。次にステップＳ１０５において、制御部１９０は、シャッタレリーズが押されたか否かを判定する。押されていなければ、ステップＳ１０９において、制御部１９０は、パラメータｋが“１”か否かを判定する。ｋが“１”でなければステップＳ１０１に戻り、以降、シャッタレリーズが押されるまで、この動作を繰り返す。ｋが“１”である場合、ステップＳ１１１において画像記録を終了し、ステップＳ１０１に戻る。
【００５３】
ステップＳ１０５においてシャッタレリーズが押されたと判定された場合、ステップＳ１０７において、制御部１９０は、パラメータｋを“１”にセットする。次にステップＳ２０１において、図３に示すように、ＡＦ制御部１９２は、レンズ位置ａｉ（例えばａ１）へフォーカスレンズ１５４を駆動する制御を行う。レンズ位置ａｉとして、前回の撮影で合焦レンズ位置として記録されたレンズ位置が設定される。例えばｉ≧２の場合には、レンズ位置ａｉには、ステップＳ２１３で算出された合焦レンズ位置ｄｉ−１が設定される。
【００５４】
次に、ステップＳ２０３において、撮像素子１０３は、レンズ位置ａｉにおける撮影を行う。そして、画像処理部１４０が撮影画像を処理して画像データを生成する。また、コントラスト算出部１９１が、その画像データからＡＦ評価値を算出する。画像データ、ＡＦ評価値は、バス線１６０を介してバッファメモリ１１５に転送され、レンズ位置ａｉにおける画像データｐａｉ、ＡＦ評価値ｖａｉとしてバッファメモリ１１５に記録される。
【００５５】
次にステップＳ２０５において、図３に示すように、ＡＦ制御部１９２は、レンズ位置ｂｉ（例えばｂ１）へフォーカスレンズ１５４を駆動する制御を行う。レンズ位置ｂｉは、予め決められた移動量だけレンズ位置ａｉから移動させた位置であり、例えばａｉよりもフォーカスが遠点側に移動する位置である。
【００５６】
次に、ステップＳ２０７において、撮像素子１０３は、レンズ位置ｂｉにおける撮影を行う。そして、画像処理部１４０が撮影画像を処理して画像データを生成する。また、コントラスト算出部１９１が、その画像データからＡＦ評価値を算出する。画像データ、ＡＦ評価値は、バス線１６０を介してバッファメモリ１１５に転送され、レンズ位置ｂｉにおける画像データｐｂｉ、ＡＦ評価値ｖｂｉとしてバッファメモリ１１５に記録される。
【００５７】
次にステップＳ２０９において、図３に示すように、ＡＦ制御部１９２は、レンズ位置ｃｉ（例えばｃ１）へフォーカスレンズ１５４を駆動する制御を行う。レンズ位置ｃｉは、予め決められた移動量だけレンズ位置ａｉから移動させた位置であり、例えばａｉよりもフォーカスが近点側に移動する位置である。
【００５８】
次にステップＳ２１１において、撮像素子１０３は、レンズ位置ｃｉにおける撮影を行う。そして、画像処理部１４０が撮影画像を処理して画像データを生成する。また、コントラスト算出部１９１が、その画像データからＡＦ評価値を算出する。画像データ、ＡＦ評価値は、バス線１６０を介してバッファメモリ１１５に転送され、レンズ位置ｃｉにおける画像データｐｃｉ、ＡＦ評価値ｖｃｉとしてバッファメモリ１１５に記録される。
【００５９】
次にステップＳ２１３において、図４に示すように、ＡＦ制御部１９２は、３つのＡＦ評価値ｖａｉ、ｖｂｉ、ｖｃｉから近似曲線を求め、その近似曲線のピーク位置を合焦レンズ位置ｄｉ（被写体に合焦するレンズ位置）とする。ＡＦ制御部１９２は、レンズ位置ｃｉからｄｉへのフォーカスレンズ１５４の移動量を算出し、その移動量に基づいてフォーカスレンズ１５４をｄｉ（例えば図３のｄ１）へ移動させる制御を行う。
【００６０】
次にステップＳ２１５において、撮像素子１０３は、レンズ位置ｄｉにおける撮影を行う。そして、画像処理部１４０が撮影画像を処理して画像データを生成する。また、コントラスト算出部１９１が、その画像データからＡＦ評価値を算出する。画像データ、ＡＦ評価値は、バス線１６０を介してバッファメモリ１１５に転送され、レンズ位置ｄｉにおける画像データｐｄｉ、ＡＦ評価値ｖｄｉとしてバッファメモリ１１５に記録される。
【００６１】
上記のステップＳ２１０〜Ｓ２１５におけるウォブリング処理により、合焦レンズ位置ｄｉが算出され、レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉ、ｄｉにおいて撮影された画像データｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ、ｐｄｉがバッファメモリ１１５に記録される。
【００６２】
次にステップＳ１０８において、制御部１９０は、パラメータｉをインクリメントする。次にステップＳ１０５において、制御部１９０は、シャッタレリーズが押されているか否かを判定する。シャッタレリーズが離されたと判定されるまで、ステップＳ１０７、Ｓ２０１〜Ｓ２１５、Ｓ１０８の動作を繰り返す。
【００６３】
ステップＳ１０５においてシャッタレリーズが離されたと判定された場合、ステップＳ１０９において、制御部１９０は、パラメータｋが“１”であるか否かを判定する。パラメータｋが“１”であると判定された場合、ステップＳ１１１において、制御部１９０は、画像データをバッファメモリ１１５に記録する制御を終了する。そして、画像処理部１４０が、バッファメモリ１１５に記録された画像データｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ、ｐｄｉを圧縮処理し、制御部１９０が、その圧縮画像データを記録媒体１２７に保存する制御を行い、ステップＳ１０１に戻る。
【００６４】
このように本実施形態では、合焦レンズ位置ｄｉにおける撮像画像とともに、ウォブリング動作のレンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉにおける撮像画像が記録されるため、合焦レンズ位置ｄｉにおける撮像画像のみを記録する場合よりも、動く被写体へのＡＦ追従性を向上できる。この点について、図３を用いて説明する。
【００６５】
図３に示すように、例えば被写体が撮影光学系の遠点側から近点側に移動しているとする。この被写体を撮像Ｒ１〜Ｒ４で連写する場合、例えば撮像Ｒ４のように合焦レンズ位置ｄ４が被写体に正確に追従できていない場合がある。本実施形態では、ａ４、ｂ４、ｃ４における撮像画像が記録されるため、合焦レンズ位置ｄ４よりも被写体への合焦度合いが高いｃ４における撮像画像を得ることができる。
【００６６】
なお、上記では、連写期間中の全画像データをバッファメモリ１１５に記録し、連写終了後に記録媒体１２７に送信したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、連写期間中において画像データを数枚単位で記録媒体１２７に送信し、送信済みの画像データをバッファメモリ１１５から削除することで、バッファメモリ１１５の容量を削減してもよい。あるいは、画像データを、バッファメモリ１１５を介さず、直接、画像処理部１４０で圧縮処理し、記録媒体１２７に保存してもよい。
【００６７】
２．３．合焦レンズ位置ｄｉの算出手法
次に、図２のステップＳ２１３において合焦レンズ位置ｄｉを算出する手法について詳細に説明する。本実施形態では、ＡＦ評価値を２次式で近似する。図４に示すように、ＡＦ評価値ｖａｉ、ｖｂｉ、ｖｃｉの３点に対して、最も近くを通る２次曲線Ｆ＝ｍ１ｚ２＋ｍ２ｚ＋ｍ３（ＦはＡＦ評価値、ｚはレンズ位置）を求めるには、残差の二乗和が最小になるような各係数ｍ１、ｍ２、ｍ３を算出すればよい。即ち、残差二乗和を各係数で偏微分した各式の値を０として求めた連立方程式を解くことにより求められる。
【００６８】
残差二乗和Ｓは、下式（１）により求められる。
Ｓ＝Σ（Ｆｎ−ｍ１ｚｎ２−ｍ２ｚｎ−ｍ３）２ （１）
【００６９】
ここで、ｎ＝１、２、３である。Σは、ｎについての和を表す。Ｆｎは、ウォブリング動作で求めたＡＦ評価値である。即ちＦ１＝ｖａｉ、Ｆ２＝ｖｂｉ、Ｆ３＝ｖｃｉである。ｚｎは、ウォブリング動作で設定したレンズ位置である。即ちｚ１＝ａｉ、ｚ２＝ｂｉ、ｚ３＝ｃｉである。
【００７０】
上式（１）を各係数ｍ１、ｍ２、ｍ３で偏微分すると、下式（２）となる。
∂Ｓ／∂ｍ１＝Σ（−２（Ｆｎ−ｍ１ｚｎ２−ｍ２ｚｎ−ｍ３））ｚｎ２
∂Ｓ／∂ｍ２＝Σ（−２（Ｆｎ−ｍ１ｚｎ２−ｍ２ｚｎ−ｍ３））ｚｎ
∂Ｓ／∂ｍ３＝Σ（−２（Ｆｎ−ｍ１ｚｎ２−ｍ２ｚｎ−ｍ３）） （２）
【００７１】
上式（２）の各式の値を０とすると、下式（３）となる。
Σ（ｚｎ２Ｆｎ）＝ｍ１Σ（ｚｎ４）＋ｍ２Σ（ｚｎ３）＋ｍ３Σ（ｚｎ２）
Σ（ｚｎＦｎ）＝ｍ１Σ（ｚｎ３）＋ｍ２Σ（ｚｎ２）＋ｍ３Σ（ｚｎ）
Σ（Ｆｎ）＝ｍ１Σ（ｚｎ２）＋ｍ２Σ（ｚｎ）＋ｍ３ｎ （３）
【００７２】
上式（３）において、下式（４）とする。
Σ（ｚｎ）＝Ａ、Σ（Ｆｎ）＝Ｂ、Σ（ｚｎＦｎ）＝Ｃ、Σ（ｚｎ２）＝Ｄ、
Σ（ｚｎ３）＝Ｅ、Σ（ｚｎ４）＝Ｇ、Σ（ｚｎ２Ｆｎ）＝Ｈ （４）
【００７３】
上式（３）に上式（４）を代入すると、下式（５）となる。
Ｈ＝ｍ１Ｇ＋ｍ２Ｅ＋ｍ３Ｄ
Ｃ＝ｍ１Ｅ＋ｍ２Ｄ＋ｍ３Ａ
Ｂ＝ｍ１Ｄ＋ｍ２Ａ＋ｍ３ｎ （５）
【００７４】
上式（５）の連立方程式をｍ１、ｍ２、ｍ３について解くと、下式（６）となる。
ｍ１＝（（ＡＢ−Ｃｎ）（Ｄ２−ＡＥ）−（ＤＣ−ＡＨ）（Ａ２−Ｄｎ））／
（（ＡＤ−Ｅｎ）（Ｄ２−ＡＥ）−（ＤＥ−ＡＧ）（Ａ２−Ｄｎ））
ｍ２＝（（ＤＣ−ＡＨ）−Ａ（ＤＥ−ＡＧ））／（Ｄ２−ＡＥ））
ｍ３＝（Ｂ−ＢＡ−ＡＤ）／ｎ （６）
【００７５】
ＡＦ評価値がピークとなるレンズ位置ｚ＝ｄｉは、ｚ＝ｍ２／２ｍ１であるので、上式（６）のｍ１とｍ２の値を代入してｚを算出する。
【００７６】
以上の実施形態によれば、図１に示すように、撮像装置（ボディ部２１０）は、撮像素子１０３、フォーカス制御部（ＡＦ制御部１９２）、フォーカス評価値算出部（コントラスト算出部１９１）、記録制御部（制御部１９０）を含む。
【００７７】
撮像素子１０３は、撮影光学系（光学系１５０）により結像された被写体像を撮像する。図２や図３で説明したように、フォーカス制御部は、撮影光学系が有するフォーカスレンズ１５４を、複数のレンズ位置の各レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉに移動させるウォブリング動作を駆動制御する。フォーカス評価値算出部は、各レンズ位置に対応するフォーカス評価値（ＡＦ評価値）ｖａｉ、ｖｂｉ、ｖｃｉを、各レンズ位置において撮像された撮像画像ｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉに基づいて算出する。記録制御部は、撮像画像を記録部（バッファメモリ１１５、あるいは記録媒体１２７）に記録する制御を行う。
【００７８】
そして、フォーカス制御部は、被写体像が合焦する合焦レンズ位置ｄｉを、フォーカス評価値ｖａｉ、ｖｂｉ、ｖｃｉに基づいて算出し、フォーカスレンズ１５４を合焦レンズ位置ｄｉへ移動させる駆動制御を行う。記録制御部は、ウォブリング動作の各レンズ位置において撮像された撮像画像ｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ、及び合焦レンズ位置ｄｉにおいて撮像された撮像画像ｐｃｉを、記録部に記録する制御を行う。
【００７９】
ここで、フォーカス評価値とは、被写体像の合焦度合いを評価するための値である。具体的には、撮影光学系から被写体までの距離が決まっている場合に、フォーカスレンズを駆動するのにともなって変化する値であり、被写体像に合焦した時に極大（又は極小）となる値である。例えばフォーカス評価値は撮像画像のコントラスト値であり、撮像画像のエッジ成分や高周波成分がコントラスト値として用いられる。
【００８０】
このようにすれば、フォーカス評価値が極大と推定される合焦レンズ位置ｄｉの撮像画像ｐｄｉに加えて、その極大近傍のレンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉにおける撮像画像を記録できる。これにより、ＡＦの合焦精度を向上できる。即ち、図３で説明したように、被写体が遠近方向に高速に移動している場合、推定した合焦レンズ位置ｄｉ（例えばｄ４）が実際の被写体位置からずれている場合がある。このような場合であっても、本実施形態では、被写体に合焦した画像（例えばｃ４）を記録できる可能性を高くできる。また、合焦精度を高くすると高度な画像処理を行う必要があるが、本実施形態では合焦精度が低くても合焦画像が得られるため、高度な画像処理を行う必要がない。
【００８１】
３．第２の実施形態
３．１．撮像装置
図５に、第２の実施形態における撮像装置の構成例を示す。撮像装置は、ボディ部２１０、レンズ部２００を含む。なお以下では、図１で説明した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８２】
制御部１９０は、コントラスト算出部１９１、ＡＦ制御部１９２、画像削除判定部１９３を含む。
【００８３】
画像削除判定部１９３は、コントラスト算出部１９１により算出されたＡＦ評価値に基づいて、撮像画像を削除するか否かを判定する。制御部１９０は、削除すると判定された撮像画像をバッファメモリ１１５あるいは記録媒体１２７から消去する処理を行う。この処理の詳細については、図６や図７で後述する。
【００８４】
３．２．撮影動作
図６に、第２の実施形態における撮影動作のフローチャートを示す。なお以下では、第１の実施形態で説明したステップと同一の処理を行うステップについては、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８５】
ステップＳ２０１〜Ｓ２１５では、レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉ、ｄｉにおけるＡＦ評価値ｖａｉ、ｖｂｉ、ｖｃｉ、ｖｄｉがバッファメモリ１１５に記録される。ステップＳ５０１に示すように、制御部１９０は、ＡＦ評価値ｖａｉ、ｖｂｉ、ｖｃｉ、ｖｄｉをバッファメモリ１１５から読み出す。そして、画像削除判定部１９３は、ＡＦ評価値ｖａｉ、ｖｂｉ、ｖｃｉ、ｖｄｉを比較して、最大のＡＦ評価値に対応する画像データを選択する。画像削除判定部１９３は、選択された画像データ以外の画像データ、即ちＡＦ評価値が最大でない３枚の画像データをバッファメモリ１１５から削除する指示を、制御部１９２に対して行う。制御部１９２は、指示された３枚の画像データをバッファメモリ１１５から削除する制御を行う。
【００８６】
次に、ステップＳ１０５にて、シャッタレリーズの状態を判断し、シャッタレリーズが離されるまで、前記動作を繰り返す。ステップＳ１０５においてシャッタレリーズが押されていないと判定され、ステップＳ１０９においてｋ＝１であると判定された場合、ステップＳ１１１において画像記録を終了する。このとき、バッファメモリ１１５には、画像削除判定部１９３により削除されなかった画像データのみが残っている。そのため、図２の撮影動作を行う場合よりもバッファメモリ１１５の容量を節約できる。ステップＳ１１１では、制御部１９２が、バッファメモリ１１５から削除されなかった画像データを記録媒体１２７に転送する。
【００８７】
以上の実施形態によれば、図５に示すように、撮像装置は判定部（画像削除判定部１９３）を含む。判定部は、ウォブリング動作の各レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉ及び合焦レンズ位置ｄｉにおいて撮像された撮像画像ｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ、ｐｄｉの中から、フォーカス評価値（ＡＦ評価値）が最大である撮像画像を判定する。記録制御部（制御部１９０）は、ウォブリング動作の各レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉ及び合焦レンズ位置ｄｉにおいて撮像された撮像画像ｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ、ｐｄｉのうち、フォーカス評価値が最大であると判定された撮像画像以外の撮像画像を、記録部（バッファメモリ１１５又は記録媒体１２７）から削除する制御を行う。
【００８８】
例えば本実施形態では、撮像画像はバッファメモリ１１５（又は記録媒体１２７）に一時的に記録され、画像削除判定部１９３はその撮像画像の中からＡＦ評価値が最大の撮像画像を選択し、制御部１９０は、選択されなかった撮像画像をバッファメモリ１１５（又は記録媒体１２７）から消去する。この一連の動作は、１回のウォブリング動作において行われ、連写撮像により繰り返し行われる。
【００８９】
このようにすれば、フォーカス評価値が最大であると判定された撮像画像のみを記録部に蓄積できる。これにより、記録部の記憶領域を無駄にせず、記録部の記憶容量を節約できる。即ち、ウォブリング動作中の撮像画像を残すことで合焦精度を上げ、更に、ウォブリング動作中の撮像画像を残すことによる記憶容量の無駄を、抑えることができる。
【００９０】
４．第３の実施形態
図７に、第３の実施形態における撮影動作のフローチャートを示す。第３の実施形態における撮像装置の構成は、上述した第２の実施形態と同様である。なお以下では、第１の実施形態で説明したステップと同一の処理を行うステップについては、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９１】
ステップＳ１０５においてシャッタレリーズが離されたと判断された場合、ステップＳ１０９、Ｓ１１１を経て、ステップＳ６０１において、制御部１９０は、バッファメモリ１１５又は記録媒体１２７に記録された画像データを一枚読み出す。
【００９２】
次にステップＳ６０３において、コントラスト算出部１９１は、読み出された画像データから高周波成分の積分値をＡＦ評価値として算出する。そして、画像削除判定部１９３は、そのＡＦ評価値と、予め設定された閾値とを比較する。ステップＳ６０５では、画像削除判定部１９３は、ＡＦ評価値が閾値より小さい画像データをバッファメモリ１１５又は記録媒体１２７から削除する指示を出す。ステップＳ６０３においてＡＦ評価値が閾値より大きいと判定された画像データについては、画像削除判定部１９３は削除指示を出さない。
【００９３】
次にステップＳ６０７において、制御部１９０は、記録された画像データの中で、ＡＦ評価値が閾値より小さいか否かの判定がなされていない画像データが無いかを判定する。記録された画像データの全てについて判定が行われるまで、ステップＳ６０１〜Ｓ６０７が繰り返される。
【００９４】
以上の実施形態によれば、図７で説明したように、判定部（画像削除判定部１９３）は、ウォブリング動作の各レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉにおいて撮像された撮像画像ｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ及び合焦レンズ位置ｄｉにおいて撮像された撮像画像ｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ、ｐｄｉの中から、フォーカス評価値（ＡＦ評価値）が所定の閾値以下である撮像画像を判定する。記録制御部（制御部１９０）は、ウォブリング動作の各レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉ及び合焦レンズ位置ｄｉにおいて撮像された撮像画像ｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ、ｐｄｉのうち、フォーカス評価値が所定の閾値以下であると判定された撮像画像を、記録部（バッファメモリ１１５又は記録媒体１２７）から削除する制御を行う。
【００９５】
このようにすれば、フォーカス評価値が所定の閾値以上であると判定された撮像画像のみを記録部に蓄積できる。これにより、フォーカスが合った撮像画像（例えばユーザが所望する合焦レベル以上の撮像画像）のみを記録部に記録できるため、記録部の記憶容量を節約できる。
【００９６】
５．第４の実施形態
図８に、第４の実施形態における撮像動作のフローチャートを示す。第４の実施形態における撮像装置の構成は、上述した第１の実施形態と同様である。なお以下では、第１の実施形態で説明したステップと同一の処理を行うステップについては、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図８のステップＳ２５１、Ｓ３０５、Ｓ３１７で行うウォブリング処理は、第１の実施形態で説明したステップＳ２０１〜Ｓ２１５で行う一連の処理と同一であるため、説明を省略する。
【００９７】
ステップＳ２５１において、ＡＦ制御部１９２は、ウォブリング処理を行い、合焦レンズ位置ｄ１（ｉ＝１）を算出する。制御部１９０は、レンズ位置ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１で撮影した画像データをバッファメモリ１１５に記録する。
【００９８】
次にステップＳ３０１において、制御部１９０は、パラメータｉをインクリメントする。即ち、ｄｉ−１が、撮影開始後最初に算出された合焦レンズ位置ｄ１となる。次にステップＳ３０３において、ＡＦ制御部１９２は、ｄｉ−２とｄｉ−１の連続した２点の合焦レンズ位置データがバッファメモリ１１５に記録されているか否かを判定する。
【００９９】
ｄｉ−１しか無いと判定された場合、ステップＳ３０５において、ＡＦ制御部１９２は、ウォブリング処理を行い、合焦レンズ位置ｄ２（ｉ＝２）を算出する。制御部１９０は、レンズ位置ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２で撮影した画像データをバッファメモリ１１５に記録する。次にステップＳ３０７において、パラメータｉをインクリメントする。即ち、ｄｉ−２が合焦レンズ位置ｄ１となり、ｄｉ−１が、ステップＳ３０５で算出された合焦レンズ位置ｄ２となる。
【０１００】
次にステップＳ３０９において、ＡＦ制御部１９２は、ｄｉ−２とｄｉ−１の値を比較するため、差分｛（ｄｉ−２）−（ｄｉ−１）｝を算出する。次にステップ３１１において、ＡＦ制御部１９２は、ステップ３０９で算出した差分に基づいて、ｄｉ−２がｄｉ−１に対して遠距離側に位置しているか否かを判定する。具体的には、下記の条件により判定する。
（ｄｉ−２）−（ｄｉ−１）≧０ ：ｄｉ−２はｄｉ−１に対して遠距離側
（ｄｉ−２）−（ｄｉ−１）＜０ ：ｄｉ−２はｄｉ−１に対して近距離側
【０１０１】
ステップＳ３１１においてｄｉ−２が遠距離側と判定された場合、ステップＳ３１３において、ＡＦ制御部１９２は、被写体がカメラに近づいていると判断する。そして、ＡＦ制御部１９２は、次に実施するウォブリング処理のフォーカスレンズ１５４を移動させる範囲（ｂｉ〜ｃｉ）の基準位置（例えばｂｉ〜ｃｉの中点位置）を、レンズ位置ａｉより近距離側に設定する。即ち、ＡＦ制御部１９２は、その基準位置の変化幅分だけ、レンズ位置ｂｉ及びｃｉを近距離側に設定する。基準位置を近距離側にずらす量は、ｄｉ−２とｄｉ−１の値から予測した被写体の動き量に基づいて設定する。
【０１０２】
図９を用いて、ステップＳ３１３の処理について、より詳細に説明する。以下ではｉ＝３の場合を例にとり説明する。
【０１０３】
ＡＦ制御部１９２は、ｄ１とｄ２のフォーカスシング位置の変化量（＝ｄ１−ｄ２）と、ｄ１とｄ２の算出タイミングの時間差（＝ｔｄ２−ｔｄ１）とに基づいて、単位時間当たりの変化量を算出する。ＡＦ制御部１９２は、その単位時間当たりの変化量と、ウォブリング処理ａ３〜ｄ３における基準位置ｓ３のタイミングｔｓ３とに基づいて、被写体の動きを予測して、新たな基準位置ｓ３’を算出する。即ち、下式（７）により基準位置ｓ３’を算出する。
ｓ３’＝ｄ２−（（ｄ１−ｄ２）／（ｔｄ２−ｔｄ１））×（ｔｓ３−ｔｄ２） （７）
【０１０４】
ＡＦ制御部１９２は、基準位置ｓ３’と、元の基準位置ｓ３＝ａ３との差分（ｓ３−ｓ３’）とに基づいて、下式（８）によりレンズ位置ｂ３’、ｃ３’を算出する。下式（８）に示すように、
ｂ３’＝ｂ３−（ｓ３−ｓ３’）
ｃ３’＝ｃ３−（ｓ３−ｓ３’） （８）
【０１０５】
ここで、元の基準位置ｓ３は、被写体の動き予測を行わない場合の基準位置であり、ウォブリング動作の開始位置ａ３＝ｄ２と同じ位置である。元のレンズ位置ｂ３、ｃ３は、被写体の動き予測を行わない場合のレンズ位置であり、ａ３を基準としてａ３から所定距離だけ移動した位置に設定される。ｂ３’、ｃ３’は、被写体の動き予測を行った場合のレンズ位置であり、上式（８）に示すように、元のレンズ位置ｂ３、ｃ３から差分（ｓ３−ｓ３’）の分だけ近点側にずれた位置となる。
【０１０６】
被写体は近距離側へ移動しているため、ウォブリング開始位置ａ３は、実際の被写体の位置よりも遠距離側に離れている可能性が高い。そのため、ウォブリング範囲の基準位置を近距離側へ移動することで、ウォブリング動作を被写体に追従させることができ、ＡＦ精度を向上できる。
【０１０７】
ステップＳ３１１においてｄｉ−２が近距離側と判定された場合、ステップＳ３１５において、ＡＦ制御部１９２は、被写体がカメラから遠ざかっていると判断する。そして、ＡＦ制御部１９２は、次に実施するウォブリング処理のフォーカスレンズ１５４を移動させる範囲（ｂｉ〜ｃｉ）の基準位置を、レンズ位置ａｉより遠距離側に設定する。即ち、ＡＦ制御部１９２は、その基準位置の変化幅分だけ、レンズ位置ｂｉ及びｃｉを遠距離側に設定する。基準位置を遠距離側にずらす量は、ｄｉ−２とｄｉ−１の値から予測した被写体の動き量に基づいて設定する。このステップＳ３１５の処理は、図９で説明した処理と同様に行うことができる。
【０１０８】
次にステップＳ３１７において、ＡＦ制御部１９２は、ステップＳ３１３又はＳ３１５において設定したレンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉに基づいてウォブリング処理を行い、合焦レンズ位置ｄｉを算出する。制御部１９２は、レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉ、ｄｉで撮影した画像データをバッファメモリ１１５に記録する。
【０１０９】
次にステップＳ３１９において、制御部１９２は、パラメータｉをインクリメントする。即ち、ｄｉ−２＝ｄｉ−１、ｄｉ−１＝ｄｉとなる。
【０１１０】
次にステップＳ３２１において、制御部１９２は、シャッタレリーズが押されているか否かを判定する。シャッタレリーズが押されていると判定された場合、ステップＳ３０３に戻り、以降シャッタレリーズが離されるまで、ステップＳ３０３〜Ｓ３２１を繰り返す。ステップＳ３２１において、シャッタレリーズが離されたと判定された場合、ステップＳ１０９において、制御部１９２は、パラメータｋの状態を判定する。制御部１９２は、ステップＳ１０９においてパラメータｋが“１”と判定したら、ステップＳ１１１において、画像データをバッファメモリ１１５又は記録媒体１２７に記録する制御を終了し、ステップＳ１０１に戻る。
【０１１１】
以上の実施形態によれば、図９に示すように、図８で説明したように、フォーカス制御部（ＡＦ制御部１９２）は、被写体の移動方向が、撮影光学系（光学系１５０）の近点側（近距離側）に向かう方向である場合、ウォブリング動作（例えばＲ３）においてフォーカスレンズ１５４を移動させる範囲であるウォブリング範囲ｂ３〜ｃ３を近点側にずらす。一方、フォーカス制御部は、被写体の移動方向が、撮影光学系の遠点側（遠距離側）に向かう方向である場合、ウォブリング範囲ｂ３〜ｃ３を遠点側にずらす。
【０１１２】
例えば本実施形態では、ウォブリング範囲ｂ３〜ｃ３の基準点ｓ３＝ａ３を、被写体の移動方向に応じて基準位置ｓ３’に移動することにより、ウォブリング範囲ｂ３〜ｃ３をｂ３’〜ｃ３’にずらす。
【０１１３】
より具体的には、撮像素子１０３は、被写体像を時系列に連写する連写撮像を行う。図９で説明したように、フォーカス制御部は、連写撮像Ｒ１〜Ｒ４の第１撮像Ｒ１における合焦レンズ位置ｄ１に対して、第１撮像Ｒ１の次の第２撮像Ｒ２における合焦レンズ位置ｄ２が、近点側及び遠点側のいずれに移動したかを判定することにより、被写体の移動方向を判定する。フォーカス制御部は、第２撮像Ｒ２の次の第３撮像Ｒ３におけるウォブリング範囲ｂ３〜ｃ３を、判定の結果に基づいて近点側又は遠点側にずらす。
【０１１４】
このようにすれば、過去の合焦レンズ位置に基づいて被写体の移動方向を予測し、その予測した方向に応じて次のウォブリング動作を行うことができるため、高速移動する被写体に対して、ＡＦの追従性を向上できる。
【０１１５】
６．第５の実施形態
図１０に、第５の実施形態における撮像動作のフローチャートを示す。第５の実施形態における撮像装置の構成は、上述した第１の実施形態と同様である。なお以下では、第１の実施形態や第４の実施形態で説明したステップと同一の処理を行うステップについては、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図１０のステップＳ２５１、Ｓ３０５、Ｓ８０７で行うウォブリング処理は、第１の実施形態で説明したステップＳ２０１〜Ｓ２１５で行う一連の処理と同一であるため、説明を省略する。
【０１１６】
ステップＳ３１１において、ＡＦ制御部１９２が、ｄｉ−１よりもｄｉ−２が近距離側であると判定した場合、ステップＳ８０３において、ＡＦ制御部１９２は、被写体がカメラから遠ざかっていると判断する。ＡＦ制御部１９２は、ウォブリング処理においてフォーカスレンズ１５４を移動させる順番を、近距離側の次に遠距離側と設定する。具体的には、ＡＦ制御部１９２は、ａｉの次のｂｉを、ａｉよりも近距離側のレンズ位置に設定し、ｂｉの次のｃｉを、ａｉよりも遠距離側のレンズ位置に設定する。
【０１１７】
図１１を用いて、ステップＳ８０３の処理を詳細に説明する。以下ではｉ＝３の場合を例にとり説明する。図１１に示すように、合焦レンズ位置ｄ１が、合焦レンズ位置ｄ２よりも近距離側の場合、ＡＦ制御部１９２は、被写体がカメラから遠ざかっていると判断する。この場合、ＡＦ制御部１９２は、ｂ３をａ３よりも近距離側に設定し、ｃ３をａ３よりも遠距離側に設定する。
【０１１８】
さて、図３に示すように、フォーカスレンズ１５４がレンズ位置ａ３〜ｄ３に設定されるタイミングを、ｔａ３〜ｔｄ３とする。ウォブリング動作中も被写体はカメラから遠ざかっているため、タイミングｔａ３〜ｔｃ３で被写体の位置は同一とはならない。このような場合、合焦レンズ位置ｄ３の予測精度が下がってしまうという課題がある。
【０１１９】
この点、本実施形態によれば、タイミングｔａ３〜ｔｃ３のうち最も遅いタイミングｔｃ３において、被写体の移動方向である遠距離側にフォーカスレンズ１５４が設定される。合焦レンズ位置ｄ３は、近距離側のレンズ位置ｂ３よりも遠距離側のレンズ位置ｃ３に近いと予想されるため、近距離側のＡＦ評価値よりも遠距離側のＡＦ評価値の方が、近似曲線によるｄ３の推定に与える影響が大きい。そのため、タイミングｔｄ３から被写体位置の変化が出来るだけ小さいｔｃ３において、遠距離側のＡＦ評価値を測定することにより、合焦レンズ位置ｄ３の推定精度を向上できる。
【０１２０】
次にステップＳ８０５において、ＡＦ制御部１９２は、ｄｉ−２とｄｉ−１の値から予測した被写体の動き量に合わせて、次に実施するウォブリング処理のフォーカスレンズ１５４を移動させる範囲（＝ｂｉ〜ｃｉ）の基準位置を、元の基準位置よりも遠距離側に設定する。
【０１２１】
図１１を用いて、ステップＳ８０５の処理を詳細に説明する。ウォブリング範囲ｂ３〜ｃ３の基準位置は、元の位置ｓ３＝ａ３から新たな位置ｓ３’へ移動される。この基準位置の移動量は、例えば図９で説明した手法と同様に算出する。基準位置を移動することで、ａ３からｂ３への移動量が小さくなり、ａ３からｃ３への移動量が大きくなる。
【０１２２】
被写体は遠距離側へ移動しているため、ウォブリング開始位置ａ３は、実際の被写体の位置よりも近距離側に離れている可能性が高い。そのため、ウォブリング範囲の基準位置を遠距離側へ移動することで、ウォブリング動作を被写体に追従させることができ、ＡＦ精度を向上できる。
【０１２３】
ステップＳ３１１において、ＡＦ制御部１９２が、ｄｉ−１よりもｄｉ−２が遠距離側であると判定した場合、ステップＳ８０１において、ＡＦ制御部１９２は、被写体がカメラに近づいていると判断する。ＡＦ制御部１９２は、ウォブリング処理においてフォーカスレンズ１５４を移動させる順番を、遠距離側の次に近距離側と設定する。具体的には、ＡＦ制御部１９２は、ａｉの次のｂｉを、ａｉよりも遠距離側のレンズ位置に設定し、ｂｉの次のｃｉを、ａｉよりも近距離側のレンズ位置に設定する。
【０１２４】
次にステップＳ８０５において、ＡＦ制御部１９２は、ｄｉ−２とｄｉ−１の値から予測した被写体の動き量に合わせて、次に実施するウォブリング処理のフォーカスレンズ１５４を移動させる範囲（＝ｂｉ〜ｃｉ）の基準位置を、元の基準位置よりも近距離側に設定する。この場合においても、基準位置の移動により、ａｉからｂｉへの移動量が小さくなり、ａｉからｃｉへの移動量が大きくなる。
【０１２５】
次にステップ８０７において、ＡＦ制御部１９２は、ステップＳ８０１〜Ｓ８０５で設定したレンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉに基づいてウォブリング処理を行い、合焦レンズ位置ｄｉを算出する。制御部１９２は、レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉ、ｄｉで撮影された画像データをバッファメモリ１１５に記録する。
【０１２６】
以上の実施形態によれば、図１０や図１１で説明したように、フォーカス制御部（ＡＦ制御部１９２）は、ウォブリング動作において各レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉに移動させる駆動順番を、被写体の移動方向に応じて切り替える。
【０１２７】
より具体的には、図１１に示すように、フォーカス制御部は、複数のレンズ位置として少なくとも第１〜第３レンズ位置（例えばａ３、ｂ３、ｃ３）にフォーカスレンズ１５４を順次移動させる駆動制御を行う。フォーカス制御部は、被写体の移動方向が、撮影光学系（光学系１５０）の近点側に向かう方向である場合、第２レンズ位置ｂ３を、第１レンズ位置ａ３よりも遠点側のレンズ位置に設定し、第３レンズ位置ｃ３を、第１レンズ位置ａ３よりも近点側のレンズ位置に設定する。一方、フォーカス制御部は、被写体の移動方向が、撮影光学系の遠点側に向かう方向である場合、第２レンズ位置ｂ３を、第１レンズ位置ａ３よりも近点側のレンズ位置に設定し、第３レンズ位置ｃ３を、第１レンズ位置ａ３よりも遠点側のレンズ位置に設定する。
【０１２８】
このようにすれば、図１１で説明したように、被写体の移動方向においてフォーカス評価値を取得したタイミングから、合焦レンズ位置ｄ３の算出までに被写体が移動する距離を最小限にできるため、ＡＦの合焦確率を向上できる。
【０１２９】
７．第６の実施形態
図１２に、第６の実施形態における撮像動作のフローチャートを示す。第６の実施形態における撮像装置の構成は、上述した第１の実施形態と同様である。なお以下では、第１の実施形態で説明したステップと同一の処理を行うステップについては、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１３０】
ステップＳ２７１において、ＡＦ制御部１９２は、レンズ位置ｄｉ−１が存在するか否かを判定する。例えばｉ≧２である場合にはレンズ位置ｄｉ−１が存在すると判定する。あるいは、レンズ位置ｄｉ−１における撮像画像やＡＦ評価値が存在する場合にレンズ位置ｄｉ−１が存在すると判定してもよい。
【０１３１】
ステップＳ２７１においてレンズ位置ｄｉ−１が存在すると判定された場合、ＡＦ制御部１９２は、ウォブリング動作の最初のレンズ位置ａｉ（ステップＳ２０１、Ｓ２０３）を省略し、ステップＳ２０５の処理を行う。具体的には、ステップＳ２７３において、ＡＦ制御部１９２は、レンズ位置ａｉにおけるＡＦ評価値ｖａｉとして、レンズ位置ｄｉ−１におけるＡＦ評価値ｖｄｉ−１を設定する。また、制御部１９０は、レンズ位置ａｉにおける撮像画像ｐａｉとして、レンズ位置ｄｉ−１における撮像画像ｐｄｉ−１をバッファメモリ１１５に記録する。
【０１３２】
例えば図１３に示すように、ウォブリング動作Ｒ１の次のウォブリング動作Ｒ２では、レンズ位置ａ２における撮像やＡＦ評価値の算出を行わない。そして、レンズ位置ｄ１、ｂ２、ｃ２におけるＡＦ評価値を用いて、合焦レンズ位置ｄ２を算出する。
【０１３３】
ステップＳ２７１においてレンズ位置ｄｉ−１が存在しないと判定された場合には、ステップＳ２０１、Ｓ２０３が行われる。
【０１３４】
以上の実施形態によれば、図１３に示すように、撮像素子１０３は、被写体像を時系列に連写する連写撮像として、第１撮像Ｒ１と、第１撮像Ｒ１の次の第２撮像Ｒ２を行う。フォーカス制御部（ＡＦ制御部１９２）は、第２撮像Ｒ２のウォブリング動作において、最初のレンズ位置である第１レンズ位置ａ２へ移動させる駆動制御を省略する。図１２で説明したように、フォーカス評価値算出部（コントラスト算出部１９１）は、第１撮像Ｒ１の合焦レンズ位置ｄ１におけるフォーカス評価値ｖｄ１を、第１レンズ位置ａ２におけるフォーカス評価値ｖａ２として、第２撮像Ｒ２の合焦レンズ位置ｄ２を算出する。
【０１３５】
ウォブリング動作を伴う連写では、合焦レンズ位置ｄｉから次のウォブリング開始位置ａｉ＋１までの時間は、連写速度（１秒あたりの撮影枚数）に依存する。連写を高速に設定すると、ｄｉからａｉ＋１までの時間がゼロに近くなるため、ｄｉとａｉ＋１の撮影タイミングはほぼ同一になる。そのため、ｄｉとａｉ＋１の一方のみで撮影とフォーカス評価値の算出を行えばよく、他方を省略できる。
【０１３６】
この点、本実施形態では、ａｉ＋１を省略することによりウォブリング動作を短くして短時間で合焦レンズ位置ｄｉを算出できるため、連写を高速化できる。また、短時間で合焦レンズ位置ｄｉを算出できるため、移動被写体に対するＡＦの追従性を向上できる。
【０１３７】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また撮像装置等の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定に限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１３８】
１０３ 撮像素子、１０５ 光学ズーム駆動部、１０７ ＡＥ駆動部、
１０９ ＡＦ駆動部、１１１ 撮像素子駆動部、１１５ バッファメモリ、
１１７ ユーザＩ／Ｆ部、１１９ メモリＩ／Ｆ部、１２１ 通信部、
１２７ 記録媒体、１２９ 表示部、１３０ 処理エンジン部、
１４０ 画像処理部、１５０ 光学系、１５１ 撮影レンズ、
１５２ ズームレンズ、１５３ 絞り機構、１５４ フォーカスレンズ、
１６０ バス線、１９０ 制御部、１９１ コントラスト算出部、
１９２ ＡＦ制御部、１９３ 画像削除判定部、２００ レンズ部、
２１０ ボディ部、
Ｒ１〜Ｒ４ 連写撮像、ｚ レンズ位置、ａｉ、ｂｉ、ｃｉ レンズ位置、
ｄｉ 合焦レンズ位置、ｐａｉ〜ｄａｉ 撮像画像、ｓ３、ｓ３’ 基準位置、
ｔａ３〜ｔｃ３、ｔｄ３、ｔｓ３ タイミング、ｖａｉ〜ｖｄｉ ＡＦ評価値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び画像記録方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年多くのコンパクトタイプのデジタルカメラで用いられるＡＦ（オートフォーカス）方式は、コントラスト方式と呼ばれる方式である。コントラスト方式は、従来からビデオカメラ用のオートフォーカス技術として公知技術であった方式であり、その動作方法から山登り方式とも呼ばれることがある。
【０００３】
このコントラストＡＦを使ったコンティニュアスＡＦでは、ウォブリングと呼ばれる動作（例えば特許文献１）を行う。コンティニュアスＡＦは、動画撮影時や連写撮影時において、コントラスト方式を使ってフォーカスレンズから撮像面までの距離を継続的に調整することによりフォーカスを制御する手法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３２８６２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５４１４８号公報
【特許文献３】特開２００８−１９７６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、コントラストＡＦのウォブリング動作では、例えば運動会の徒競走のように被写体が移動すると、合焦後の本撮影の時には被写体が移動してしまっており、ＡＦが合わない（追従できない）という課題がある。
【０００６】
例えば特許文献２、３には、動きを検出して移動方向を判別する手法が開示されている。しかしながら、この手法では、一方向（例えば遠距離から近距離へ向かう方向）へ動く被写体に対する合焦確率は高くなるが、移動速度が変わる場合や、高速で遠近方向に移動する場合は追従できない、という課題がある。
【０００７】
本発明の幾つかの態様によれば、コントラストＡＦ方式において移動被写体に対する合焦精度を向上することが可能な撮像装置及び画像記録方法等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、撮影光学系により結像された被写体像を撮像する撮像素子と、前記撮影光学系が有するフォーカスレンズを、複数のレンズ位置の各レンズ位置に移動させるウォブリング動作を制御するフォーカス制御部と、前記各レンズ位置に対応するフォーカス評価値を、前記各レンズ位置において撮像された撮像画像に基づいて算出するフォーカス評価値算出部と、前記撮像画像を、記録部に記録する制御を行う記録制御部と、を備え、前記フォーカス制御部は、前記被写体像が合焦する合焦レンズ位置を前記フォーカス評価値に基づいて算出し、前記フォーカスレンズを前記合焦レンズ位置へ移動させる駆動制御を行い、前記記録制御部は、前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置において撮像された撮像画像、及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像を、前記記録部に記録する制御を行う撮像装置に関係する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、ウォブリング動作により合焦レンズ位置が算出され、その合焦レンズ位置へフォーカスレンズが駆動される。このとき、ウォブリング動作の各レンズ位置及び合焦レンズ位置において撮像された撮像画像が、記録部に記録される。これにより、コントラストＡＦ方式において移動被写体に対する合焦精度を向上することが可能になる。
【００１０】
また本発明の一態様では、前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像の中から、前記フォーカス評価値が最大である撮像画像を判定する判定部と、を備え、前記記録制御部は、前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像のうち、前記フォーカス評価値が最大であると判定された撮像画像以外の撮像画像を、前記記録部から削除する制御を行ってもよい。
【００１１】
また本発明の一態様では、前記フォーカス制御部は、前記被写体の移動方向が、前記撮影光学系の近点側に向かう方向である場合、前記ウォブリング動作において前記フォーカスレンズを移動させる範囲であるウォブリング範囲を前記近点側にずらし、前記被写体の前記移動方向が、前記撮影光学系の遠点側に向かう方向である場合、前記ウォブリング範囲を前記遠点側にずらしてもよい。
【００１２】
また本発明の一態様では、前記撮像素子は、前記被写体像を時系列に連写する連写撮像を行い、前記フォーカス制御部は、前記連写撮像の第１撮像における前記合焦レンズ位置に対して、前記第１撮像の次の第２撮像における前記合焦レンズ位置が、前記近点側及び前記遠点側のいずれに移動したかを判定することにより、前記被写体の前記移動方向を判定し、前記第２撮像の次の第３撮像における前記ウォブリング範囲を、前記判定の結果に基づいて前記近点側又は前記遠点側にずらしてもよい。
【００１３】
また本発明の一態様では、前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置において撮像された撮像画像、及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像の中から、前記フォーカス評価値が所定の閾値以下である撮像画像を判定する判定部と、を備え、前記記録制御部は、前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置において撮像された撮像画像のうち、前記フォーカス評価値が前記所定の閾値以下であると判定された撮像画像を、前記記録部から削除する制御を行ってもよい。
【００１４】
また本発明の一態様では、前記フォーカス制御部は、前記ウォブリング動作において前記各レンズ位置に移動させる駆動順番を、前記被写体の移動方向に応じて切り替えてもよい。
【００１５】
また本発明の一態様では、前記フォーカス制御部は、前記複数のレンズ位置として少なくとも第１〜第３レンズ位置に前記フォーカスレンズを順次移動させる駆動制御を行い、前記被写体の移動方向が、前記撮影光学系の近点側に向かう方向である場合、前記第２レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも遠点側のレンズ位置に設定し、前記第３レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも近点側のレンズ位置に設定し、前記被写体の移動方向が、前記撮影光学系の遠点側に向かう方向である場合、前記第２レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも近点側のレンズ位置に設定し、前記第３レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも遠点側のレンズ位置に設定してもよい。
【００１６】
また本発明の一態様では、前記撮像素子は、前記被写体像を時系列に連写する連写撮像として、第１撮像と、前記第１撮像の次の第２撮像を行い、前記フォーカス制御部は、前記第２撮像の前記ウォブリング動作において、最初のレンズ位置である第１レンズ位置へ移動させる駆動制御を省略し、フォーカス評価値算出部は、前記第１撮像の前記合焦レンズ位置における前記フォーカス評価値を、前記第１レンズ位置における前記フォーカス評価値として、前記第２撮像の前記合焦レンズ位置を算出してもよい。
【００１７】
また本発明の一態様では、撮影光学系により結像された被写体像を撮像し、前記撮影光学系が有するフォーカスレンズを、複数のレンズ位置の各レンズ位置に移動させるウォブリング動作を駆動制御し、前記各レンズ位置に対応するフォーカス評価値を、前記各レンズ位置において撮像された撮像画像に基づいて算出し、前記被写体像が合焦する合焦レンズ位置を前記フォーカス評価値に基づいて算出し、前記フォーカスレンズを前記合焦レンズ位置へ移動させる駆動制御を行い、前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置において撮像された撮像画像、及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像を、記録部に記録する制御を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態における撮像装置の構成例。
【図２】第１の実施形態における撮影動作のフローチャート。
【図３】第１の実施形態における撮影動作についての説明図。
【図４】合焦レンズ位置の算出手法についての説明図。
【図５】第２の実施形態における撮像装置の構成例。
【図６】第２の実施形態における撮影動作のフローチャート。
【図７】第３の実施形態における撮影動作のフローチャート。
【図８】第４の実施形態における撮影動作のフローチャート。
【図９】第４の実施形態における撮影動作についての説明図。
【図１０】第５の実施形態における撮影動作のフローチャート。
【図１１】第５の実施形態における撮影動作についての説明図。
【図１２】第６の実施形態における撮影動作のフローチャート。
【図１３】第６の実施形態における撮影動作についての説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２０】
１．本実施形態の概要
まず、本実施形態の概要について説明する。上述のように、ＡＦ（オートフォーカス）方式の一つにコントラスト方式がある。コントラスト方式の動作原理を説明すると、フォーカスレンズの位置を微小ステップで変化させながら被写体像を撮影し、各撮影画像の高周波成分を抽出し、その高周波成分からＡＦ評価値を算出する。そして、フォーカスレンズの位置に対するＡＦ評価値の変化の極大値を求め、その極大値に対応するフォーカスレンズの位置を合焦レンズ位置として決定する。
【００２１】
ここで、撮影画像の高周波成分とは、撮影画像をフーリエ変換して求めたフーリエ係数のうち、高周波成分である。例えばフーリエ係数のうちの所定周波数以上の成分を高周波成分とすればよい。また、ＡＦ評価値とは、フーリエ係数の高周波成分を、画像内において積分又は平均した値である。
【００２２】
コントラスト方式の一般的な動作方法では、実際の撮影に先立ってウォブリング動作を行う。即ち、フォーカスレンズを微小ステップずつ動かしながら順次撮影し、撮影データの高周波成分を抽出し、ＡＦ評価値として算出する。ＡＦ評価値が極大となるフォーカスレンズ位置のうち、極大値が最大であるフォーカス位置を合焦位置として選択し、この位置を記録しておく。このウォブリング動作を終了した後、合焦位置までフォーカスレンズを再度動かして、実際の撮影を行なう。
【００２３】
例えば特許文献１には、ウォブリング動作を行う撮像装置の一例が開示されている。特許文献１のウォブリング動作では、フォーカスモータ（例えばステッピングモータ）は、１フィールド相当の駆動期間と４フィールド相当の停止期間とを繰り返す。駆動期間に先立つ１フィールドの停止期間において第１の高周波成分データ（データＡとする）が検出され、駆動期間に続く１フィールドの停止期間において第２の高周波成分データ（データＢとする）が検出される。また、第２の高周波成分データが検出された停止期間よりも２フィールド先の停止期間において第３の高周波成分データ（データＣとする）が検出される。駆動期間の前後における高周波成分の差分は、“差分＝（Ａ−Ｂ）−（Ｂ−Ｃ）”の演算式に従って算出される。次回の駆動期間におけるフォーカスモータの回転方向および回転速度は、こうして算出された差分に基づいて決定される。
【００２４】
しかしながら、この手法では、駆動期間と停止期間を繰り返す動作のため、次のフォーカス位置を判断するために３フィールドの時間がかかるという課題がある。
【００２５】
そこで、近年のコントラストＡＦ方式の撮像装置では、撮像素子の読出し時間を高速化することによりウォブリング動作の周期を高速化（例えば１２０Ｈｚ等）することで、合焦時間の短縮化がなされている。しかしながら、コントラストＡＦのウォブリング動作では、例えば運動会の徒競走のように被写体が移動すると、合焦後の本撮影の時には被写体が移動してしまっており、ＡＦが合わない（追従できない）という課題がある。
【００２６】
また、特許文献２、３には、被写体の動きを考慮して、方向判別をすることで継続的な合焦調整を実現する手法が開示されている。この手法では、ウォブリング動作における距離の変更方向は、予測された方向に制限され、距離の変更量は、予測された動きに基づいて調整される。そのため、被写体の動きを考慮した継続的な合焦調整が実現される。
【００２７】
しかしながら、この手法では、遠近方向のうち一方向へ動く被写体に対する合焦確率は高くなるが、遠近方向における被写体の移動速度が変わる場合や、被写体が高速で遠近方向に移動する場合には、ＡＦが追従できないという課題がある。
【００２８】
従来はウォブリング動作中の撮像画像はＡＦにのみ用い、撮像画像は記録しないため、上述のようにＡＦが追従できない場合には合焦精度が下がってしまう。
【００２９】
そこで、本実施形態では、図２等で説明するように、ウォブリング動作において各フォーカスレンズ位置の撮像画像を記録部に記録する。図４等で説明するように、仮にＡＦ後の撮像画像が合焦していない場合であっても、ウォブリング動作中の撮像画像の中には合焦した画像が存在する可能性がある。そのため、本実施形態のようにウォブリング動作中の撮像画像を記録することで、遠近方向に移動する被写体を撮影する際に合焦画像を得られる確率を向上できる。また、移動方向の予測を行わないため、特許文献１に比べて短時間で合焦確率を向上できる。
【００３０】
２．第１の実施形態
２．１．撮像装置
次に、本実施形態の詳細について説明する。なお、以下では合焦位置を算出するために、フォーカスレンズの位置を３点に駆動し、その３点におけるデータを参照する場合を例に説明するが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、参照データを５点等に増加してもよい。
【００３１】
図１に、第１の実施形態における撮像装置の構成例を示す。撮像装置は、ボディ部２１０、レンズ部２００を含む。撮像装置は、光学的な画像情報を電気信号に変換し、その画像情報を電子的に記録媒体１２７に記録する装置である。例えば、撮像装置として、デジタルスチルカメラ等が想定される。
【００３２】
なお、本実施形態は図１の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加したりする等の種々の変形実施が可能である。例えば、レンズ交換式デジタルカメラのようにボディ部２１０のみにより撮像装置が構成されてもよいし、コンパクトデジタルカメラのようにボディ部２１０とレンズ部２００が撮像装置として一体に形成されてもよい。
【００３３】
ボディ部２１０は、撮像素子１０３、撮像素子駆動部１１１、バッファメモリ１１５、ユーザＩ／Ｆ部１１７、通信部１２１、記録媒体１２７、表示部１２９、処理エンジン部１３０を含む。
【００３４】
ボディ部２１０には、レンズ部２００（交換レンズ）を着脱するための図示しない着脱部が設けられる。レンズ部２００は、光学系１５０（撮影レンズ）、光学ズーム駆動部１０５、ＡＥ（自動露光）駆動部１０７、ＡＦ駆動部１０９を含む。
【００３５】
光学系１５０は、撮像素子１０３の撮像面上に被写体像を形成し、例えば焦点距離可変のズームレンズにより構成される。光学系１５０は、撮影レンズ１５１（撮影光学系）、ズームレンズ１５２（ズーム光学系）、絞り機構１５３、フォーカスレンズ１５４（フォーカス調整光学系）を含む。ズームレンズ１５２は、光学ズームを行うためのレンズである。フォーカスレンズ１５４は、フォーカス調整を行うためのレンズである。これらのレンズ１５１、１５２、１５４や絞り機構１５３はレンズ鏡筒に収納されている。
【００３６】
光学ズーム駆動部１０５は、ズームレンズ１５２を駆動することにより光学ズームを調整する。絞り駆動部１０７は、絞り機構１５３を駆動することにより光量を調整する。ＡＦ駆動部１０９は、フォーカスレンズ１５４を駆動することによりフォーカス調整を行う。具体的には、光学ズーム駆動部１０５は、ズームレンズ１５２を光軸方向に移動させるための電気機械的機構を含む。絞り駆動部１０７は、絞り機構１５３を光軸方向と垂直な方向に移動させるための電気機械的機構を含む。ＡＦ駆動部１０９は、フォーカスレンズ１５４を光軸方向に移動させるための電気機械的機構を含む。これらの駆動部１０５、１０７、１０９は、制御部１９０からの制御信号に応じて、それぞれレンズ１５２、１５４、絞り機構１５３の位置を制御する。
【００３７】
通信部１２１は、レンズ部２００とボディ部２１０との間の通信接続を行う。例えば、処理エンジン部１３０の制御部１９０が、通信部１２１を介して、光学ズーム駆動部１０５やＡＥ駆動部１０７、ＡＦ駆動部１０９との間の通信を行う。
【００３８】
撮像素子１０３は、例えばＣＣＤあるいはＣＭＯＳイメージセンサで構成される。撮像素子１０３は、図示しないＣＤＳ処理部（CDS：Correlated Double Sampling）、Ａ／Ｄ変換部等の処理ブロックを有し、撮像画像をデジタルの画像信号として出力する。なお、これらの処理ブロックは撮像素子１０３の外部に設けられてもよい。
【００３９】
撮像素子駆動部１１１は、撮像素子１０３を駆動する。具体的には、撮像素子駆動部１１１は、制御部１９０からの制御信号に応じて、撮像素子１０３の電荷蓄積動作や画像の読み出し動作を制御する。
【００４０】
処理エンジン部１３０は、撮像装置の各部の制御や画像処理を行い、例えばＭＰＵ（マイクロプロセッサ）により構成される。処理エンジン部１３０は、画像処理部１４０、制御部１９０、メモリＩ／Ｆ部１１９を含む。
【００４１】
画像処理部１４０は、撮像素子１０３からの撮像画像に対して、例えばホワイトバランス補正処理、デモザイキング処理等の画像処理を行い、画像データを生成する。また、画像処理部１４０は、記録用画像データの圧縮処理や、表示データの生成処理等も行う。
【００４２】
制御部１９０は、ボディ部２１０やレンズ部２００の各部（例えば撮像素子駆動部１１１、光学ズーム制御部１０５、ＡＦ駆動部１０９、ＡＥ駆動部１０７、画像処理部１４０等）の制御動作を司る。具体的には、画像データを表示部１２９へ表示する制御や、バッファメモリ１１５や記録媒体１２７に画像データを記録する制御、撮影された映像データを画像処理部１４０により再画像処理させる制御等を行う。制御部１９０は、コントラスト算出部１９１、ＡＦ制御部１９２を含む。
【００４３】
コントラスト算出部１９１は、画像データから高周波成分を検出し、その高周波成分からＡＦ評価値を算出し、そのＡＦ評価値をバッファメモリ１１５に記録する。例えば、ＡＦ評価値は、画像の全体から算出される。あるいは、ＡＦ評価値は、画像の中央の一部や、画像の中でユーザが指定した領域から算出されてもよいし、顔検出機能がある場合には、顔検出により切り出された顔や人物像等の領域から算出されてもよい。
【００４４】
ＡＦ制御部１９２は、コントラストＡＦの制御を行う。具体的には、ＡＦ制御部１９２は、コントラスト算出部１９１により算出されたＡＦ評価値に基づいて、ＡＦ駆動部１０９を制御するための制御データを生成する。制御データは、例えばフォーカスレンズ１５４の駆動位置を制御するためのデータである。
【００４５】
バッファメモリ１１５は、ワーキングメモリであり、例えば画像データ生成のための中間画像データや、ＡＦ評価値等を一時的に記録する。バッファメモリ１１５は、メモリＩ／Ｆ部１１９を介して制御部１９０からの指示により制御される。
【００４６】
記録媒体１２７は、圧縮画像データあるいは非圧縮の画像データを記録する。例えば、記録媒体１２７は、図示しないＩ／Ｆ部と媒体部を有し、Ｉ／Ｆ部を介して媒体部へのデータ書き込みや媒体部からのデータ読み出しが行われる。媒体部は、Ｉ／Ｆ部に着脱可能であり、例えばＳＤカード等のメモリカードにより構成される。
【００４７】
表示部１２９は、例えば液晶表示素子により構成され、撮像中の画像をリアルタイムに表示するライブビュー画像や、記録媒体１２７に記録された記録画像を表示する。
【００４８】
ユーザＩ／Ｆ部１１７は、ユーザが撮像装置に対して種々の操作を行うためのＩ／Ｆであり、例えば図示しないシャッタレリーズやズームレバー等の各種操作スイッチを含む。その操作信号を制御部１９０に送信する。
【００４９】
上記の各部は、バス線１６０によって接続されており、バス線１６０を介してデータや制御信号の送受信を行う。
【００５０】
２．２．撮影動作
次に、第１の実施形態における撮影動作について説明する。図２に、撮影動作のフローチャートを示す。
【００５１】
図２に示すように、処理が開始されると、ステップＳ１０１において、制御部１９０は、連写モードに設定されているか否かを判定する。連写モードは、例えばユーザＩ／Ｆ部１１９に含まれるモードダイヤルやメニュー等を介してユーザにより設定される。連写モードに設定されていなければ、ステップＳ９０１において、制御部１９０は、通常の単写撮影モードによる撮影に移行する。
【００５２】
ステップＳ１０１において連写モードに設定されていれば、ステップＳ１０３において、制御部１９０は、撮影状態を表すパラメータｋを“０”にセットし、パラメータｉを“１”にセットする。次にステップＳ１０５において、制御部１９０は、シャッタレリーズが押されたか否かを判定する。押されていなければ、ステップＳ１０９において、制御部１９０は、パラメータｋが“１”か否かを判定する。ｋが“１”でなければステップＳ１０１に戻り、以降、シャッタレリーズが押されるまで、この動作を繰り返す。ｋが“１”である場合、ステップＳ１１１において画像記録を終了し、ステップＳ１０１に戻る。
【００５３】
ステップＳ１０５においてシャッタレリーズが押されたと判定された場合、ステップＳ１０７において、制御部１９０は、パラメータｋを“１”にセットする。次にステップＳ２０１において、図３に示すように、ＡＦ制御部１９２は、レンズ位置ａｉ（例えばａ１）へフォーカスレンズ１５４を駆動する制御を行う。レンズ位置ａｉとして、前回の撮影で合焦レンズ位置として記録されたレンズ位置が設定される。例えばｉ≧２の場合には、レンズ位置ａｉには、ステップＳ２１３で算出された合焦レンズ位置ｄｉ−１が設定される。
【００５４】
次に、ステップＳ２０３において、撮像素子１０３は、レンズ位置ａｉにおける撮影を行う。そして、画像処理部１４０が撮影画像を処理して画像データを生成する。また、コントラスト算出部１９１が、その画像データからＡＦ評価値を算出する。画像データ、ＡＦ評価値は、バス線１６０を介してバッファメモリ１１５に転送され、レンズ位置ａｉにおける画像データｐａｉ、ＡＦ評価値ｖａｉとしてバッファメモリ１１５に記録される。
【００５５】
次にステップＳ２０５において、図３に示すように、ＡＦ制御部１９２は、レンズ位置ｂｉ（例えばｂ１）へフォーカスレンズ１５４を駆動する制御を行う。レンズ位置ｂｉは、予め決められた移動量だけレンズ位置ａｉから移動させた位置であり、例えばａｉよりもフォーカスが遠点側に移動する位置である。
【００５６】
次に、ステップＳ２０７において、撮像素子１０３は、レンズ位置ｂｉにおける撮影を行う。そして、画像処理部１４０が撮影画像を処理して画像データを生成する。また、コントラスト算出部１９１が、その画像データからＡＦ評価値を算出する。画像データ、ＡＦ評価値は、バス線１６０を介してバッファメモリ１１５に転送され、レンズ位置ｂｉにおける画像データｐｂｉ、ＡＦ評価値ｖｂｉとしてバッファメモリ１１５に記録される。
【００５７】
次にステップＳ２０９において、図３に示すように、ＡＦ制御部１９２は、レンズ位置ｃｉ（例えばｃ１）へフォーカスレンズ１５４を駆動する制御を行う。レンズ位置ｃｉは、予め決められた移動量だけレンズ位置ａｉから移動させた位置であり、例えばａｉよりもフォーカスが近点側に移動する位置である。
【００５８】
次にステップＳ２１１において、撮像素子１０３は、レンズ位置ｃｉにおける撮影を行う。そして、画像処理部１４０が撮影画像を処理して画像データを生成する。また、コントラスト算出部１９１が、その画像データからＡＦ評価値を算出する。画像データ、ＡＦ評価値は、バス線１６０を介してバッファメモリ１１５に転送され、レンズ位置ｃｉにおける画像データｐｃｉ、ＡＦ評価値ｖｃｉとしてバッファメモリ１１５に記録される。
【００５９】
次にステップＳ２１３において、図４に示すように、ＡＦ制御部１９２は、３つのＡＦ評価値ｖａｉ、ｖｂｉ、ｖｃｉから近似曲線を求め、その近似曲線のピーク位置を合焦レンズ位置ｄｉ（被写体に合焦するレンズ位置）とする。ＡＦ制御部１９２は、レンズ位置ｃｉからｄｉへのフォーカスレンズ１５４の移動量を算出し、その移動量に基づいてフォーカスレンズ１５４をｄｉ（例えば図３のｄ１）へ移動させる制御を行う。
【００６０】
次にステップＳ２１５において、撮像素子１０３は、レンズ位置ｄｉにおける撮影を行う。そして、画像処理部１４０が撮影画像を処理して画像データを生成する。また、コントラスト算出部１９１が、その画像データからＡＦ評価値を算出する。画像データ、ＡＦ評価値は、バス線１６０を介してバッファメモリ１１５に転送され、レンズ位置ｄｉにおける画像データｐｄｉ、ＡＦ評価値ｖｄｉとしてバッファメモリ１１５に記録される。
【００６１】
上記のステップＳ２１０〜Ｓ２１５におけるウォブリング処理により、合焦レンズ位置ｄｉが算出され、レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉ、ｄｉにおいて撮影された画像データｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ、ｐｄｉがバッファメモリ１１５に記録される。
【００６２】
次にステップＳ１０８において、制御部１９０は、パラメータｉをインクリメントする。次にステップＳ１０５において、制御部１９０は、シャッタレリーズが押されているか否かを判定する。シャッタレリーズが離されたと判定されるまで、ステップＳ１０７、Ｓ２０１〜Ｓ２１５、Ｓ１０８の動作を繰り返す。
【００６３】
ステップＳ１０５においてシャッタレリーズが離されたと判定された場合、ステップＳ１０９において、制御部１９０は、パラメータｋが“１”であるか否かを判定する。パラメータｋが“１”であると判定された場合、ステップＳ１１１において、制御部１９０は、画像データをバッファメモリ１１５に記録する制御を終了する。そして、画像処理部１４０が、バッファメモリ１１５に記録された画像データｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ、ｐｄｉを圧縮処理し、制御部１９０が、その圧縮画像データを記録媒体１２７に保存する制御を行い、ステップＳ１０１に戻る。
【００６４】
このように本実施形態では、合焦レンズ位置ｄｉにおける撮像画像とともに、ウォブリング動作のレンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉにおける撮像画像が記録されるため、合焦レンズ位置ｄｉにおける撮像画像のみを記録する場合よりも、動く被写体へのＡＦ追従性を向上できる。この点について、図３を用いて説明する。
【００６５】
図３に示すように、例えば被写体が撮影光学系の遠点側から近点側に移動しているとする。この被写体を撮像Ｒ１〜Ｒ４で連写する場合、例えば撮像Ｒ４のように合焦レンズ位置ｄ４が被写体に正確に追従できていない場合がある。本実施形態では、ａ４、ｂ４、ｃ４における撮像画像が記録されるため、合焦レンズ位置ｄ４よりも被写体への合焦度合いが高いｃ４における撮像画像を得ることができる。
【００６６】
なお、上記では、連写期間中の全画像データをバッファメモリ１１５に記録し、連写終了後に記録媒体１２７に送信したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、連写期間中において画像データを数枚単位で記録媒体１２７に送信し、送信済みの画像データをバッファメモリ１１５から削除することで、バッファメモリ１１５の容量を削減してもよい。あるいは、画像データを、バッファメモリ１１５を介さず、直接、画像処理部１４０で圧縮処理し、記録媒体１２７に保存してもよい。
【００６７】
２．３．合焦レンズ位置ｄｉの算出手法
次に、図２のステップＳ２１３において合焦レンズ位置ｄｉを算出する手法について詳細に説明する。本実施形態では、ＡＦ評価値を２次式で近似する。図４に示すように、ＡＦ評価値ｖａｉ、ｖｂｉ、ｖｃｉの３点に対して、最も近くを通る２次曲線Ｆ＝ｍ１ｚ２＋ｍ２ｚ＋ｍ３（ＦはＡＦ評価値、ｚはレンズ位置）を求めるには、残差の二乗和が最小になるような各係数ｍ１、ｍ２、ｍ３を算出すればよい。即ち、残差二乗和を各係数で偏微分した各式の値を０として求めた連立方程式を解くことにより求められる。
【００６８】
残差二乗和Ｓは、下式（１）により求められる。
Ｓ＝Σ（Ｆｎ−ｍ１ｚｎ２−ｍ２ｚｎ−ｍ３）２ （１）
【００６９】
ここで、ｎ＝１、２、３である。Σは、ｎについての和を表す。Ｆｎは、ウォブリング動作で求めたＡＦ評価値である。即ちＦ１＝ｖａｉ、Ｆ２＝ｖｂｉ、Ｆ３＝ｖｃｉである。ｚｎは、ウォブリング動作で設定したレンズ位置である。即ちｚ１＝ａｉ、ｚ２＝ｂｉ、ｚ３＝ｃｉである。
【００７０】
上式（１）を各係数ｍ１、ｍ２、ｍ３で偏微分すると、下式（２）となる。
∂Ｓ／∂ｍ１＝Σ（−２（Ｆｎ−ｍ１ｚｎ２−ｍ２ｚｎ−ｍ３））ｚｎ２
∂Ｓ／∂ｍ２＝Σ（−２（Ｆｎ−ｍ１ｚｎ２−ｍ２ｚｎ−ｍ３））ｚｎ
∂Ｓ／∂ｍ３＝Σ（−２（Ｆｎ−ｍ１ｚｎ２−ｍ２ｚｎ−ｍ３）） （２）
【００７１】
上式（２）の各式の値を０とすると、下式（３）となる。
Σ（ｚｎ２Ｆｎ）＝ｍ１Σ（ｚｎ４）＋ｍ２Σ（ｚｎ３）＋ｍ３Σ（ｚｎ２）
Σ（ｚｎＦｎ）＝ｍ１Σ（ｚｎ３）＋ｍ２Σ（ｚｎ２）＋ｍ３Σ（ｚｎ）
Σ（Ｆｎ）＝ｍ１Σ（ｚｎ２）＋ｍ２Σ（ｚｎ）＋ｍ３ｎ （３）
【００７２】
上式（３）において、下式（４）とする。
Σ（ｚｎ）＝Ａ、Σ（Ｆｎ）＝Ｂ、Σ（ｚｎＦｎ）＝Ｃ、Σ（ｚｎ２）＝Ｄ、
Σ（ｚｎ３）＝Ｅ、Σ（ｚｎ４）＝Ｇ、Σ（ｚｎ２Ｆｎ）＝Ｈ （４）
【００７３】
上式（３）に上式（４）を代入すると、下式（５）となる。
Ｈ＝ｍ１Ｇ＋ｍ２Ｅ＋ｍ３Ｄ
Ｃ＝ｍ１Ｅ＋ｍ２Ｄ＋ｍ３Ａ
Ｂ＝ｍ１Ｄ＋ｍ２Ａ＋ｍ３ｎ （５）
【００７４】
上式（５）の連立方程式をｍ１、ｍ２、ｍ３について解くと、下式（６）となる。
ｍ１＝（（ＡＢ−Ｃｎ）（Ｄ２−ＡＥ）−（ＤＣ−ＡＨ）（Ａ２−Ｄｎ））／
（（ＡＤ−Ｅｎ）（Ｄ２−ＡＥ）−（ＤＥ−ＡＧ）（Ａ２−Ｄｎ））
ｍ２＝（（ＤＣ−ＡＨ）−Ａ（ＤＥ−ＡＧ））／（Ｄ２−ＡＥ））
ｍ３＝（Ｂ−ＢＡ−ＡＤ）／ｎ （６）
【００７５】
ＡＦ評価値がピークとなるレンズ位置ｚ＝ｄｉは、ｚ＝ｍ２／２ｍ１であるので、上式（６）のｍ１とｍ２の値を代入してｚを算出する。
【００７６】
以上の実施形態によれば、図１に示すように、撮像装置（ボディ部２１０）は、撮像素子１０３、フォーカス制御部（ＡＦ制御部１９２）、フォーカス評価値算出部（コントラスト算出部１９１）、記録制御部（制御部１９０）を含む。
【００７７】
撮像素子１０３は、撮影光学系（光学系１５０）により結像された被写体像を撮像する。図２や図３で説明したように、フォーカス制御部は、撮影光学系が有するフォーカスレンズ１５４を、複数のレンズ位置の各レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉに移動させるウォブリング動作を駆動制御する。フォーカス評価値算出部は、各レンズ位置に対応するフォーカス評価値（ＡＦ評価値）ｖａｉ、ｖｂｉ、ｖｃｉを、各レンズ位置において撮像された撮像画像ｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉに基づいて算出する。記録制御部は、撮像画像を記録部（バッファメモリ１１５、あるいは記録媒体１２７）に記録する制御を行う。
【００７８】
そして、フォーカス制御部は、被写体像が合焦する合焦レンズ位置ｄｉを、フォーカス評価値ｖａｉ、ｖｂｉ、ｖｃｉに基づいて算出し、フォーカスレンズ１５４を合焦レンズ位置ｄｉへ移動させる駆動制御を行う。記録制御部は、ウォブリング動作の各レンズ位置において撮像された撮像画像ｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ、及び合焦レンズ位置ｄｉにおいて撮像された撮像画像ｐｃｉを、記録部に記録する制御を行う。
【００７９】
ここで、フォーカス評価値とは、被写体像の合焦度合いを評価するための値である。具体的には、撮影光学系から被写体までの距離が決まっている場合に、フォーカスレンズを駆動するのにともなって変化する値であり、被写体像に合焦した時に極大（又は極小）となる値である。例えばフォーカス評価値は撮像画像のコントラスト値であり、撮像画像のエッジ成分や高周波成分がコントラスト値として用いられる。
【００８０】
このようにすれば、フォーカス評価値が極大と推定される合焦レンズ位置ｄｉの撮像画像ｐｄｉに加えて、その極大近傍のレンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉにおける撮像画像を記録できる。これにより、ＡＦの合焦精度を向上できる。即ち、図３で説明したように、被写体が遠近方向に高速に移動している場合、推定した合焦レンズ位置ｄｉ（例えばｄ４）が実際の被写体位置からずれている場合がある。このような場合であっても、本実施形態では、被写体に合焦した画像（例えばｃ４）を記録できる可能性を高くできる。また、合焦精度を高くすると高度な画像処理を行う必要があるが、本実施形態では合焦精度が低くても合焦画像が得られるため、高度な画像処理を行う必要がない。
【００８１】
３．第２の実施形態
３．１．撮像装置
図５に、第２の実施形態における撮像装置の構成例を示す。撮像装置は、ボディ部２１０、レンズ部２００を含む。なお以下では、図１で説明した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８２】
制御部１９０は、コントラスト算出部１９１、ＡＦ制御部１９２、画像削除判定部１９３を含む。
【００８３】
画像削除判定部１９３は、コントラスト算出部１９１により算出されたＡＦ評価値に基づいて、撮像画像を削除するか否かを判定する。制御部１９０は、削除すると判定された撮像画像をバッファメモリ１１５あるいは記録媒体１２７から消去する処理を行う。この処理の詳細については、図６や図７で後述する。
【００８４】
３．２．撮影動作
図６に、第２の実施形態における撮影動作のフローチャートを示す。なお以下では、第１の実施形態で説明したステップと同一の処理を行うステップについては、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８５】
ステップＳ２０１〜Ｓ２１５では、レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉ、ｄｉにおけるＡＦ評価値ｖａｉ、ｖｂｉ、ｖｃｉ、ｖｄｉがバッファメモリ１１５に記録される。ステップＳ５０１に示すように、制御部１９０は、ＡＦ評価値ｖａｉ、ｖｂｉ、ｖｃｉ、ｖｄｉをバッファメモリ１１５から読み出す。そして、画像削除判定部１９３は、ＡＦ評価値ｖａｉ、ｖｂｉ、ｖｃｉ、ｖｄｉを比較して、最大のＡＦ評価値に対応する画像データを選択する。画像削除判定部１９３は、選択された画像データ以外の画像データ、即ちＡＦ評価値が最大でない３枚の画像データをバッファメモリ１１５から削除する指示を、制御部１９２に対して行う。制御部１９２は、指示された３枚の画像データをバッファメモリ１１５から削除する制御を行う。
【００８６】
次に、ステップＳ１０５にて、シャッタレリーズの状態を判断し、シャッタレリーズが離されるまで、前記動作を繰り返す。ステップＳ１０５においてシャッタレリーズが押されていないと判定され、ステップＳ１０９においてｋ＝１であると判定された場合、ステップＳ１１１において画像記録を終了する。このとき、バッファメモリ１１５には、画像削除判定部１９３により削除されなかった画像データのみが残っている。そのため、図２の撮影動作を行う場合よりもバッファメモリ１１５の容量を節約できる。ステップＳ１１１では、制御部１９２が、バッファメモリ１１５から削除されなかった画像データを記録媒体１２７に転送する。
【００８７】
以上の実施形態によれば、図５に示すように、撮像装置は判定部（画像削除判定部１９３）を含む。判定部は、ウォブリング動作の各レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉ及び合焦レンズ位置ｄｉにおいて撮像された撮像画像ｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ、ｐｄｉの中から、フォーカス評価値（ＡＦ評価値）が最大である撮像画像を判定する。記録制御部（制御部１９０）は、ウォブリング動作の各レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉ及び合焦レンズ位置ｄｉにおいて撮像された撮像画像ｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ、ｐｄｉのうち、フォーカス評価値が最大であると判定された撮像画像以外の撮像画像を、記録部（バッファメモリ１１５又は記録媒体１２７）から削除する制御を行う。
【００８８】
例えば本実施形態では、撮像画像はバッファメモリ１１５（又は記録媒体１２７）に一時的に記録され、画像削除判定部１９３はその撮像画像の中からＡＦ評価値が最大の撮像画像を選択し、制御部１９０は、選択されなかった撮像画像をバッファメモリ１１５（又は記録媒体１２７）から消去する。この一連の動作は、１回のウォブリング動作において行われ、連写撮像により繰り返し行われる。
【００８９】
このようにすれば、フォーカス評価値が最大であると判定された撮像画像のみを記録部に蓄積できる。これにより、記録部の記憶領域を無駄にせず、記録部の記憶容量を節約できる。即ち、ウォブリング動作中の撮像画像を残すことで合焦精度を上げ、更に、ウォブリング動作中の撮像画像を残すことによる記憶容量の無駄を、抑えることができる。
【００９０】
４．第３の実施形態
図７に、第３の実施形態における撮影動作のフローチャートを示す。第３の実施形態における撮像装置の構成は、上述した第２の実施形態と同様である。なお以下では、第１の実施形態で説明したステップと同一の処理を行うステップについては、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９１】
ステップＳ１０５においてシャッタレリーズが離されたと判断された場合、ステップＳ１０９、Ｓ１１１を経て、ステップＳ６０１において、制御部１９０は、バッファメモリ１１５又は記録媒体１２７に記録された画像データを一枚読み出す。
【００９２】
次にステップＳ６０３において、コントラスト算出部１９１は、読み出された画像データから高周波成分の積分値をＡＦ評価値として算出する。そして、画像削除判定部１９３は、そのＡＦ評価値と、予め設定された閾値とを比較する。ステップＳ６０５では、画像削除判定部１９３は、ＡＦ評価値が閾値より小さい画像データをバッファメモリ１１５又は記録媒体１２７から削除する指示を出す。ステップＳ６０３においてＡＦ評価値が閾値より大きいと判定された画像データについては、画像削除判定部１９３は削除指示を出さない。
【００９３】
次にステップＳ６０７において、制御部１９０は、記録された画像データの中で、ＡＦ評価値が閾値より小さいか否かの判定がなされていない画像データが無いかを判定する。記録された画像データの全てについて判定が行われるまで、ステップＳ６０１〜Ｓ６０７が繰り返される。
【００９４】
以上の実施形態によれば、図７で説明したように、判定部（画像削除判定部１９３）は、ウォブリング動作の各レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉにおいて撮像された撮像画像ｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ及び合焦レンズ位置ｄｉにおいて撮像された撮像画像ｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ、ｐｄｉの中から、フォーカス評価値（ＡＦ評価値）が所定の閾値以下である撮像画像を判定する。記録制御部（制御部１９０）は、ウォブリング動作の各レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉ及び合焦レンズ位置ｄｉにおいて撮像された撮像画像ｐａｉ、ｐｂｉ、ｐｃｉ、ｐｄｉのうち、フォーカス評価値が所定の閾値以下であると判定された撮像画像を、記録部（バッファメモリ１１５又は記録媒体１２７）から削除する制御を行う。
【００９５】
このようにすれば、フォーカス評価値が所定の閾値以上であると判定された撮像画像のみを記録部に蓄積できる。これにより、フォーカスが合った撮像画像（例えばユーザが所望する合焦レベル以上の撮像画像）のみを記録部に記録できるため、記録部の記憶容量を節約できる。
【００９６】
５．第４の実施形態
図８に、第４の実施形態における撮像動作のフローチャートを示す。第４の実施形態における撮像装置の構成は、上述した第１の実施形態と同様である。なお以下では、第１の実施形態で説明したステップと同一の処理を行うステップについては、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図８のステップＳ２５１、Ｓ３０５、Ｓ３１７で行うウォブリング処理は、第１の実施形態で説明したステップＳ２０１〜Ｓ２１５で行う一連の処理と同一であるため、説明を省略する。
【００９７】
ステップＳ２５１において、ＡＦ制御部１９２は、ウォブリング処理を行い、合焦レンズ位置ｄ１（ｉ＝１）を算出する。制御部１９０は、レンズ位置ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１で撮影した画像データをバッファメモリ１１５に記録する。
【００９８】
次にステップＳ３０１において、制御部１９０は、パラメータｉをインクリメントする。即ち、ｄｉ−１が、撮影開始後最初に算出された合焦レンズ位置ｄ１となる。次にステップＳ３０３において、ＡＦ制御部１９２は、ｄｉ−２とｄｉ−１の連続した２点の合焦レンズ位置データがバッファメモリ１１５に記録されているか否かを判定する。
【００９９】
ｄｉ−１しか無いと判定された場合、ステップＳ３０５において、ＡＦ制御部１９２は、ウォブリング処理を行い、合焦レンズ位置ｄ２（ｉ＝２）を算出する。制御部１９０は、レンズ位置ａ２、ｂ２、ｃ２、ｄ２で撮影した画像データをバッファメモリ１１５に記録する。次にステップＳ３０７において、パラメータｉをインクリメントする。即ち、ｄｉ−２が合焦レンズ位置ｄ１となり、ｄｉ−１が、ステップＳ３０５で算出された合焦レンズ位置ｄ２となる。
【０１００】
次にステップＳ３０９において、ＡＦ制御部１９２は、ｄｉ−２とｄｉ−１の値を比較するため、差分｛（ｄｉ−２）−（ｄｉ−１）｝を算出する。次にステップ３１１において、ＡＦ制御部１９２は、ステップ３０９で算出した差分に基づいて、ｄｉ−２がｄｉ−１に対して遠距離側に位置しているか否かを判定する。具体的には、下記の条件により判定する。
（ｄｉ−２）−（ｄｉ−１）≧０ ：ｄｉ−２はｄｉ−１に対して遠距離側
（ｄｉ−２）−（ｄｉ−１）＜０ ：ｄｉ−２はｄｉ−１に対して近距離側
【０１０１】
ステップＳ３１１においてｄｉ−２が遠距離側と判定された場合、ステップＳ３１３において、ＡＦ制御部１９２は、被写体がカメラに近づいていると判断する。そして、ＡＦ制御部１９２は、次に実施するウォブリング処理のフォーカスレンズ１５４を移動させる範囲（ｂｉ〜ｃｉ）の基準位置（例えばｂｉ〜ｃｉの中点位置）を、レンズ位置ａｉより近距離側に設定する。即ち、ＡＦ制御部１９２は、その基準位置の変化幅分だけ、レンズ位置ｂｉ及びｃｉを近距離側に設定する。基準位置を近距離側にずらす量は、ｄｉ−２とｄｉ−１の値から予測した被写体の動き量に基づいて設定する。
【０１０２】
図９を用いて、ステップＳ３１３の処理について、より詳細に説明する。以下ではｉ＝３の場合を例にとり説明する。
【０１０３】
ＡＦ制御部１９２は、ｄ１とｄ２のフォーカスシング位置の変化量（＝ｄ１−ｄ２）と、ｄ１とｄ２の算出タイミングの時間差（＝ｔｄ２−ｔｄ１）とに基づいて、単位時間当たりの変化量を算出する。ＡＦ制御部１９２は、その単位時間当たりの変化量と、ウォブリング処理ａ３〜ｄ３における基準位置ｓ３のタイミングｔｓ３とに基づいて、被写体の動きを予測して、新たな基準位置ｓ３’を算出する。即ち、下式（７）により基準位置ｓ３’を算出する。
ｓ３’＝ｄ２−（（ｄ１−ｄ２）／（ｔｄ２−ｔｄ１））×（ｔｓ３−ｔｄ２） （７）
【０１０４】
ＡＦ制御部１９２は、基準位置ｓ３’と、元の基準位置ｓ３＝ａ３との差分（ｓ３−ｓ３’）とに基づいて、下式（８）によりレンズ位置ｂ３’、ｃ３’を算出する。下式（８）に示すように、
ｂ３’＝ｂ３−（ｓ３−ｓ３’）
ｃ３’＝ｃ３−（ｓ３−ｓ３’） （８）
【０１０５】
ここで、元の基準位置ｓ３は、被写体の動き予測を行わない場合の基準位置であり、ウォブリング動作の開始位置ａ３＝ｄ２と同じ位置である。元のレンズ位置ｂ３、ｃ３は、被写体の動き予測を行わない場合のレンズ位置であり、ａ３を基準としてａ３から所定距離だけ移動した位置に設定される。ｂ３’、ｃ３’は、被写体の動き予測を行った場合のレンズ位置であり、上式（８）に示すように、元のレンズ位置ｂ３、ｃ３から差分（ｓ３−ｓ３’）の分だけ近点側にずれた位置となる。
【０１０６】
被写体は近距離側へ移動しているため、ウォブリング開始位置ａ３は、実際の被写体の位置よりも遠距離側に離れている可能性が高い。そのため、ウォブリング範囲の基準位置を近距離側へ移動することで、ウォブリング動作を被写体に追従させることができ、ＡＦ精度を向上できる。
【０１０７】
ステップＳ３１１においてｄｉ−２が近距離側と判定された場合、ステップＳ３１５において、ＡＦ制御部１９２は、被写体がカメラから遠ざかっていると判断する。そして、ＡＦ制御部１９２は、次に実施するウォブリング処理のフォーカスレンズ１５４を移動させる範囲（ｂｉ〜ｃｉ）の基準位置を、レンズ位置ａｉより遠距離側に設定する。即ち、ＡＦ制御部１９２は、その基準位置の変化幅分だけ、レンズ位置ｂｉ及びｃｉを遠距離側に設定する。基準位置を遠距離側にずらす量は、ｄｉ−２とｄｉ−１の値から予測した被写体の動き量に基づいて設定する。このステップＳ３１５の処理は、図９で説明した処理と同様に行うことができる。
【０１０８】
次にステップＳ３１７において、ＡＦ制御部１９２は、ステップＳ３１３又はＳ３１５において設定したレンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉに基づいてウォブリング処理を行い、合焦レンズ位置ｄｉを算出する。制御部１９２は、レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉ、ｄｉで撮影した画像データをバッファメモリ１１５に記録する。
【０１０９】
次にステップＳ３１９において、制御部１９２は、パラメータｉをインクリメントする。即ち、ｄｉ−２＝ｄｉ−１、ｄｉ−１＝ｄｉとなる。
【０１１０】
次にステップＳ３２１において、制御部１９２は、シャッタレリーズが押されているか否かを判定する。シャッタレリーズが押されていると判定された場合、ステップＳ３０３に戻り、以降シャッタレリーズが離されるまで、ステップＳ３０３〜Ｓ３２１を繰り返す。ステップＳ３２１において、シャッタレリーズが離されたと判定された場合、ステップＳ１０９において、制御部１９２は、パラメータｋの状態を判定する。制御部１９２は、ステップＳ１０９においてパラメータｋが“１”と判定したら、ステップＳ１１１において、画像データをバッファメモリ１１５又は記録媒体１２７に記録する制御を終了し、ステップＳ１０１に戻る。
【０１１１】
以上の実施形態によれば、図９に示すように、図８で説明したように、フォーカス制御部（ＡＦ制御部１９２）は、被写体の移動方向が、撮影光学系（光学系１５０）の近点側（近距離側）に向かう方向である場合、ウォブリング動作（例えばＲ３）においてフォーカスレンズ１５４を移動させる範囲であるウォブリング範囲ｂ３〜ｃ３を近点側にずらす。一方、フォーカス制御部は、被写体の移動方向が、撮影光学系の遠点側（遠距離側）に向かう方向である場合、ウォブリング範囲ｂ３〜ｃ３を遠点側にずらす。
【０１１２】
例えば本実施形態では、ウォブリング範囲ｂ３〜ｃ３の基準点ｓ３＝ａ３を、被写体の移動方向に応じて基準位置ｓ３’に移動することにより、ウォブリング範囲ｂ３〜ｃ３をｂ３’〜ｃ３’にずらす。
【０１１３】
より具体的には、撮像素子１０３は、被写体像を時系列に連写する連写撮像を行う。図９で説明したように、フォーカス制御部は、連写撮像Ｒ１〜Ｒ４の第１撮像Ｒ１における合焦レンズ位置ｄ１に対して、第１撮像Ｒ１の次の第２撮像Ｒ２における合焦レンズ位置ｄ２が、近点側及び遠点側のいずれに移動したかを判定することにより、被写体の移動方向を判定する。フォーカス制御部は、第２撮像Ｒ２の次の第３撮像Ｒ３におけるウォブリング範囲ｂ３〜ｃ３を、判定の結果に基づいて近点側又は遠点側にずらす。
【０１１４】
このようにすれば、過去の合焦レンズ位置に基づいて被写体の移動方向を予測し、その予測した方向に応じて次のウォブリング動作を行うことができるため、高速移動する被写体に対して、ＡＦの追従性を向上できる。
【０１１５】
６．第５の実施形態
図１０に、第５の実施形態における撮像動作のフローチャートを示す。第５の実施形態における撮像装置の構成は、上述した第１の実施形態と同様である。なお以下では、第１の実施形態や第４の実施形態で説明したステップと同一の処理を行うステップについては、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図１０のステップＳ２５１、Ｓ３０５、Ｓ８０７で行うウォブリング処理は、第１の実施形態で説明したステップＳ２０１〜Ｓ２１５で行う一連の処理と同一であるため、説明を省略する。
【０１１６】
ステップＳ３１１において、ＡＦ制御部１９２が、ｄｉ−１よりもｄｉ−２が近距離側であると判定した場合、ステップＳ８０３において、ＡＦ制御部１９２は、被写体がカメラから遠ざかっていると判断する。ＡＦ制御部１９２は、ウォブリング処理においてフォーカスレンズ１５４を移動させる順番を、近距離側の次に遠距離側と設定する。具体的には、ＡＦ制御部１９２は、ａｉの次のｂｉを、ａｉよりも近距離側のレンズ位置に設定し、ｂｉの次のｃｉを、ａｉよりも遠距離側のレンズ位置に設定する。
【０１１７】
図１１を用いて、ステップＳ８０３の処理を詳細に説明する。以下ではｉ＝３の場合を例にとり説明する。図１１に示すように、合焦レンズ位置ｄ１が、合焦レンズ位置ｄ２よりも近距離側の場合、ＡＦ制御部１９２は、被写体がカメラから遠ざかっていると判断する。この場合、ＡＦ制御部１９２は、ｂ３をａ３よりも近距離側に設定し、ｃ３をａ３よりも遠距離側に設定する。
【０１１８】
さて、図３に示すように、フォーカスレンズ１５４がレンズ位置ａ３〜ｄ３に設定されるタイミングを、ｔａ３〜ｔｄ３とする。ウォブリング動作中も被写体はカメラから遠ざかっているため、タイミングｔａ３〜ｔｃ３で被写体の位置は同一とはならない。このような場合、合焦レンズ位置ｄ３の予測精度が下がってしまうという課題がある。
【０１１９】
この点、本実施形態によれば、タイミングｔａ３〜ｔｃ３のうち最も遅いタイミングｔｃ３において、被写体の移動方向である遠距離側にフォーカスレンズ１５４が設定される。合焦レンズ位置ｄ３は、近距離側のレンズ位置ｂ３よりも遠距離側のレンズ位置ｃ３に近いと予想されるため、近距離側のＡＦ評価値よりも遠距離側のＡＦ評価値の方が、近似曲線によるｄ３の推定に与える影響が大きい。そのため、タイミングｔｄ３から被写体位置の変化が出来るだけ小さいｔｃ３において、遠距離側のＡＦ評価値を測定することにより、合焦レンズ位置ｄ３の推定精度を向上できる。
【０１２０】
次にステップＳ８０５において、ＡＦ制御部１９２は、ｄｉ−２とｄｉ−１の値から予測した被写体の動き量に合わせて、次に実施するウォブリング処理のフォーカスレンズ１５４を移動させる範囲（＝ｂｉ〜ｃｉ）の基準位置を、元の基準位置よりも遠距離側に設定する。
【０１２１】
図１１を用いて、ステップＳ８０５の処理を詳細に説明する。ウォブリング範囲ｂ３〜ｃ３の基準位置は、元の位置ｓ３＝ａ３から新たな位置ｓ３’へ移動される。この基準位置の移動量は、例えば図９で説明した手法と同様に算出する。基準位置を移動することで、ａ３からｂ３への移動量が小さくなり、ａ３からｃ３への移動量が大きくなる。
【０１２２】
被写体は遠距離側へ移動しているため、ウォブリング開始位置ａ３は、実際の被写体の位置よりも近距離側に離れている可能性が高い。そのため、ウォブリング範囲の基準位置を遠距離側へ移動することで、ウォブリング動作を被写体に追従させることができ、ＡＦ精度を向上できる。
【０１２３】
ステップＳ３１１において、ＡＦ制御部１９２が、ｄｉ−１よりもｄｉ−２が遠距離側であると判定した場合、ステップＳ８０１において、ＡＦ制御部１９２は、被写体がカメラに近づいていると判断する。ＡＦ制御部１９２は、ウォブリング処理においてフォーカスレンズ１５４を移動させる順番を、遠距離側の次に近距離側と設定する。具体的には、ＡＦ制御部１９２は、ａｉの次のｂｉを、ａｉよりも遠距離側のレンズ位置に設定し、ｂｉの次のｃｉを、ａｉよりも近距離側のレンズ位置に設定する。
【０１２４】
次にステップＳ８０５において、ＡＦ制御部１９２は、ｄｉ−２とｄｉ−１の値から予測した被写体の動き量に合わせて、次に実施するウォブリング処理のフォーカスレンズ１５４を移動させる範囲（＝ｂｉ〜ｃｉ）の基準位置を、元の基準位置よりも近距離側に設定する。この場合においても、基準位置の移動により、ａｉからｂｉへの移動量が小さくなり、ａｉからｃｉへの移動量が大きくなる。
【０１２５】
次にステップ８０７において、ＡＦ制御部１９２は、ステップＳ８０１〜Ｓ８０５で設定したレンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉに基づいてウォブリング処理を行い、合焦レンズ位置ｄｉを算出する。制御部１９２は、レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉ、ｄｉで撮影された画像データをバッファメモリ１１５に記録する。
【０１２６】
以上の実施形態によれば、図１０や図１１で説明したように、フォーカス制御部（ＡＦ制御部１９２）は、ウォブリング動作において各レンズ位置ａｉ、ｂｉ、ｃｉに移動させる駆動順番を、被写体の移動方向に応じて切り替える。
【０１２７】
より具体的には、図１１に示すように、フォーカス制御部は、複数のレンズ位置として少なくとも第１〜第３レンズ位置（例えばａ３、ｂ３、ｃ３）にフォーカスレンズ１５４を順次移動させる駆動制御を行う。フォーカス制御部は、被写体の移動方向が、撮影光学系（光学系１５０）の近点側に向かう方向である場合、第２レンズ位置ｂ３を、第１レンズ位置ａ３よりも遠点側のレンズ位置に設定し、第３レンズ位置ｃ３を、第１レンズ位置ａ３よりも近点側のレンズ位置に設定する。一方、フォーカス制御部は、被写体の移動方向が、撮影光学系の遠点側に向かう方向である場合、第２レンズ位置ｂ３を、第１レンズ位置ａ３よりも近点側のレンズ位置に設定し、第３レンズ位置ｃ３を、第１レンズ位置ａ３よりも遠点側のレンズ位置に設定する。
【０１２８】
このようにすれば、図１１で説明したように、被写体の移動方向においてフォーカス評価値を取得したタイミングから、合焦レンズ位置ｄ３の算出までに被写体が移動する距離を最小限にできるため、ＡＦの合焦確率を向上できる。
【０１２９】
７．第６の実施形態
図１２に、第６の実施形態における撮像動作のフローチャートを示す。第６の実施形態における撮像装置の構成は、上述した第１の実施形態と同様である。なお以下では、第１の実施形態で説明したステップと同一の処理を行うステップについては、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１３０】
ステップＳ２７１において、ＡＦ制御部１９２は、レンズ位置ｄｉ−１が存在するか否かを判定する。例えばｉ≧２である場合にはレンズ位置ｄｉ−１が存在すると判定する。あるいは、レンズ位置ｄｉ−１における撮像画像やＡＦ評価値が存在する場合にレンズ位置ｄｉ−１が存在すると判定してもよい。
【０１３１】
ステップＳ２７１においてレンズ位置ｄｉ−１が存在すると判定された場合、ＡＦ制御部１９２は、ウォブリング動作の最初のレンズ位置ａｉ（ステップＳ２０１、Ｓ２０３）を省略し、ステップＳ２０５の処理を行う。具体的には、ステップＳ２７３において、ＡＦ制御部１９２は、レンズ位置ａｉにおけるＡＦ評価値ｖａｉとして、レンズ位置ｄｉ−１におけるＡＦ評価値ｖｄｉ−１を設定する。また、制御部１９０は、レンズ位置ａｉにおける撮像画像ｐａｉとして、レンズ位置ｄｉ−１における撮像画像ｐｄｉ−１をバッファメモリ１１５に記録する。
【０１３２】
例えば図１３に示すように、ウォブリング動作Ｒ１の次のウォブリング動作Ｒ２では、レンズ位置ａ２における撮像やＡＦ評価値の算出を行わない。そして、レンズ位置ｄ１、ｂ２、ｃ２におけるＡＦ評価値を用いて、合焦レンズ位置ｄ２を算出する。
【０１３３】
ステップＳ２７１においてレンズ位置ｄｉ−１が存在しないと判定された場合には、ステップＳ２０１、Ｓ２０３が行われる。
【０１３４】
以上の実施形態によれば、図１３に示すように、撮像素子１０３は、被写体像を時系列に連写する連写撮像として、第１撮像Ｒ１と、第１撮像Ｒ１の次の第２撮像Ｒ２を行う。フォーカス制御部（ＡＦ制御部１９２）は、第２撮像Ｒ２のウォブリング動作において、最初のレンズ位置である第１レンズ位置ａ２へ移動させる駆動制御を省略する。図１２で説明したように、フォーカス評価値算出部（コントラスト算出部１９１）は、第１撮像Ｒ１の合焦レンズ位置ｄ１におけるフォーカス評価値ｖｄ１を、第１レンズ位置ａ２におけるフォーカス評価値ｖａ２として、第２撮像Ｒ２の合焦レンズ位置ｄ２を算出する。
【０１３５】
ウォブリング動作を伴う連写では、合焦レンズ位置ｄｉから次のウォブリング開始位置ａｉ＋１までの時間は、連写速度（１秒あたりの撮影枚数）に依存する。連写を高速に設定すると、ｄｉからａｉ＋１までの時間がゼロに近くなるため、ｄｉとａｉ＋１の撮影タイミングはほぼ同一になる。そのため、ｄｉとａｉ＋１の一方のみで撮影とフォーカス評価値の算出を行えばよく、他方を省略できる。
【０１３６】
この点、本実施形態では、ａｉ＋１を省略することによりウォブリング動作を短くして短時間で合焦レンズ位置ｄｉを算出できるため、連写を高速化できる。また、短時間で合焦レンズ位置ｄｉを算出できるため、移動被写体に対するＡＦの追従性を向上できる。
【０１３７】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また撮像装置等の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定に限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【０１３８】
１０３ 撮像素子、１０５ 光学ズーム駆動部、１０７ ＡＥ駆動部、
１０９ ＡＦ駆動部、１１１ 撮像素子駆動部、１１５ バッファメモリ、
１１７ ユーザＩ／Ｆ部、１１９ メモリＩ／Ｆ部、１２１ 通信部、
１２７ 記録媒体、１２９ 表示部、１３０ 処理エンジン部、
１４０ 画像処理部、１５０ 光学系、１５１ 撮影レンズ、
１５２ ズームレンズ、１５３ 絞り機構、１５４ フォーカスレンズ、
１６０ バス線、１９０ 制御部、１９１ コントラスト算出部、
１９２ ＡＦ制御部、１９３ 画像削除判定部、２００ レンズ部、
２１０ ボディ部、
Ｒ１〜Ｒ４ 連写撮像、ｚ レンズ位置、ａｉ、ｂｉ、ｃｉ レンズ位置、
ｄｉ 合焦レンズ位置、ｐａｉ〜ｄａｉ 撮像画像、ｓ３、ｓ３’ 基準位置、
ｔａ３〜ｔｃ３、ｔｄ３、ｔｓ３ タイミング、ｖａｉ〜ｖｄｉ ＡＦ評価値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系により結像された被写体像を撮像する撮像素子と、
前記撮影光学系が有するフォーカスレンズを、複数のレンズ位置の各レンズ位置に移動させるウォブリング動作を制御するフォーカス制御部と、
前記各レンズ位置に対応するフォーカス評価値を、前記各レンズ位置において撮像された撮像画像に基づいて算出するフォーカス評価値算出部と、
前記撮像画像を、記録部に記録する制御を行う記録制御部と、
を備え、
前記フォーカス制御部は、
前記被写体像が合焦する合焦レンズ位置を前記フォーカス評価値に基づいて算出し、前記フォーカスレンズを前記合焦レンズ位置へ移動させる駆動制御を行い、
前記記録制御部は、
前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像を、前記記録部に記録する制御を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像の中から、前記フォーカス評価値が最大である撮像画像を判定する判定部と、を備え、
前記記録制御部は、
前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像のうち、前記フォーカス評価値が最大であると判定された撮像画像以外の撮像画像を、前記記録部から削除する制御を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記フォーカス制御部は、
前記被写体の移動方向が、前記撮影光学系の近点側に向かう方向である場合、前記ウォブリング動作において前記フォーカスレンズを移動させる範囲であるウォブリング範囲を前記近点側にずらし、
前記被写体の前記移動方向が、前記撮影光学系の遠点側に向かう方向である場合、前記ウォブリング範囲を前記遠点側にずらすことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記撮像素子は、
前記被写体像を時系列に連写する連写撮像を行い、
前記フォーカス制御部は、
前記連写撮像の第１撮像における前記合焦レンズ位置に対して、前記第１撮像の次の第２撮像における前記合焦レンズ位置が、前記近点側及び前記遠点側のいずれに移動したかを判定することにより、前記被写体の前記移動方向を判定し、
前記第２撮像の次の第３撮像における前記ウォブリング範囲を、前記判定の結果に基づいて前記近点側又は前記遠点側にずらすことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置において撮像された撮像画像、及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像の中から、前記フォーカス評価値が所定の閾値以下である撮像画像を判定する判定部と、を備え、
前記記録制御部は、
前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置において撮像された撮像画像のうち、前記フォーカス評価値が前記所定の閾値以下であると判定された撮像画像を、前記記録部から削除する制御を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記フォーカス制御部は、
前記ウォブリング動作において前記各レンズ位置に移動させる駆動順番を、前記被写体の移動方向に応じて切り替えることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記フォーカス制御部は、
前記複数のレンズ位置として少なくとも第１〜第３レンズ位置に、前記フォーカスレンズを順次移動させる駆動制御を行い、
前記被写体の移動方向が、前記撮影光学系の近点側に向かう方向である場合、前記第２レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも遠点側のレンズ位置に設定し、前記第３レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも近点側のレンズ位置に設定し、
前記被写体の移動方向が、前記撮影光学系の遠点側に向かう方向である場合、前記第２レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも近点側のレンズ位置に設定し、前記第３レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも遠点側のレンズ位置に設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記撮像素子は、
前記被写体像を時系列に連写する連写撮像として、第１撮像と、前記第１撮像の次の第２撮像を行い、
前記フォーカス制御部は、
前記第２撮像の前記ウォブリング動作において、最初のレンズ位置である第１レンズ位置へ移動させる駆動制御を省略し、
フォーカス評価値算出部は、
前記第１撮像の前記合焦レンズ位置における前記フォーカス評価値を、前記第１レンズ位置における前記フォーカス評価値として、前記第２撮像の前記合焦レンズ位置を算出することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
撮影光学系により結像された被写体像を撮像し、
前記撮影光学系が有するフォーカスレンズを複数のレンズ位置の各レンズ位置に移動させるウォブリング動作を駆動制御し、
前記各レンズ位置に対応するフォーカス評価値を、前記各レンズ位置において撮像された撮像画像に基づいて算出し、
前記被写体像が合焦する合焦レンズ位置を前記フォーカス評価値に基づいて算出し、前記フォーカスレンズを前記合焦レンズ位置へ移動させる駆動制御を行い、
前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置において撮像された撮像画像、及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像を、記録部に記録する制御を行うことを特徴とする画像記録方法。
【請求項１】
撮影光学系により結像された被写体像を撮像する撮像素子と、
前記撮影光学系が有するフォーカスレンズを、複数のレンズ位置の各レンズ位置に移動させるウォブリング動作を制御するフォーカス制御部と、
前記各レンズ位置に対応するフォーカス評価値を、前記各レンズ位置において撮像された撮像画像に基づいて算出するフォーカス評価値算出部と、
前記撮像画像を、記録部に記録する制御を行う記録制御部と、
を備え、
前記フォーカス制御部は、
前記被写体像が合焦する合焦レンズ位置を前記フォーカス評価値に基づいて算出し、前記フォーカスレンズを前記合焦レンズ位置へ移動させる駆動制御を行い、
前記記録制御部は、
前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像を、前記記録部に記録する制御を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像の中から、前記フォーカス評価値が最大である撮像画像を判定する判定部と、を備え、
前記記録制御部は、
前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像のうち、前記フォーカス評価値が最大であると判定された撮像画像以外の撮像画像を、前記記録部から削除する制御を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記フォーカス制御部は、
前記被写体の移動方向が、前記撮影光学系の近点側に向かう方向である場合、前記ウォブリング動作において前記フォーカスレンズを移動させる範囲であるウォブリング範囲を前記近点側にずらし、
前記被写体の前記移動方向が、前記撮影光学系の遠点側に向かう方向である場合、前記ウォブリング範囲を前記遠点側にずらすことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記撮像素子は、
前記被写体像を時系列に連写する連写撮像を行い、
前記フォーカス制御部は、
前記連写撮像の第１撮像における前記合焦レンズ位置に対して、前記第１撮像の次の第２撮像における前記合焦レンズ位置が、前記近点側及び前記遠点側のいずれに移動したかを判定することにより、前記被写体の前記移動方向を判定し、
前記第２撮像の次の第３撮像における前記ウォブリング範囲を、前記判定の結果に基づいて前記近点側又は前記遠点側にずらすことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１において、
前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置において撮像された撮像画像、及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像の中から、前記フォーカス評価値が所定の閾値以下である撮像画像を判定する判定部と、を備え、
前記記録制御部は、
前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置において撮像された撮像画像のうち、前記フォーカス評価値が前記所定の閾値以下であると判定された撮像画像を、前記記録部から削除する制御を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記フォーカス制御部は、
前記ウォブリング動作において前記各レンズ位置に移動させる駆動順番を、前記被写体の移動方向に応じて切り替えることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記フォーカス制御部は、
前記複数のレンズ位置として少なくとも第１〜第３レンズ位置に、前記フォーカスレンズを順次移動させる駆動制御を行い、
前記被写体の移動方向が、前記撮影光学系の近点側に向かう方向である場合、前記第２レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも遠点側のレンズ位置に設定し、前記第３レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも近点側のレンズ位置に設定し、
前記被写体の移動方向が、前記撮影光学系の遠点側に向かう方向である場合、前記第２レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも近点側のレンズ位置に設定し、前記第３レンズ位置を、前記第１レンズ位置よりも遠点側のレンズ位置に設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記撮像素子は、
前記被写体像を時系列に連写する連写撮像として、第１撮像と、前記第１撮像の次の第２撮像を行い、
前記フォーカス制御部は、
前記第２撮像の前記ウォブリング動作において、最初のレンズ位置である第１レンズ位置へ移動させる駆動制御を省略し、
フォーカス評価値算出部は、
前記第１撮像の前記合焦レンズ位置における前記フォーカス評価値を、前記第１レンズ位置における前記フォーカス評価値として、前記第２撮像の前記合焦レンズ位置を算出することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
撮影光学系により結像された被写体像を撮像し、
前記撮影光学系が有するフォーカスレンズを複数のレンズ位置の各レンズ位置に移動させるウォブリング動作を駆動制御し、
前記各レンズ位置に対応するフォーカス評価値を、前記各レンズ位置において撮像された撮像画像に基づいて算出し、
前記被写体像が合焦する合焦レンズ位置を前記フォーカス評価値に基づいて算出し、前記フォーカスレンズを前記合焦レンズ位置へ移動させる駆動制御を行い、
前記ウォブリング動作の前記各レンズ位置において撮像された撮像画像、及び前記合焦レンズ位置において撮像された撮像画像を、記録部に記録する制御を行うことを特徴とする画像記録方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−９７０１２（Ｐ２０１３−９７０１２Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６７１８（Ｐ２０１１−２３６７１８）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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