撮像装置及び撮像方法
【課題】動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替えて、静止画撮影を行うときのレリーズタイムラグが短い撮像装置を提供する。
【解決手段】静止画撮影トリガボタン３１１を押すことにより動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替え、静止画撮影を行うときに、レリーズタイムラグの主な原因である、露出制御とオートフォーカス制御のうちフォーカス制御を、動画用プログラム線図から静止画用プログラム線図に切り替えた直後から開始させる。
【解決手段】静止画撮影トリガボタン３１１を押すことにより動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替え、静止画撮影を行うときに、レリーズタイムラグの主な原因である、露出制御とオートフォーカス制御のうちフォーカス制御を、動画用プログラム線図から静止画用プログラム線図に切り替えた直後から開始させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子の駆動方法を変更したときのオートフォーカスの制御タイミングを変更する撮像装置及び撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在ビデオカメラにおいて、動画撮影と静止画撮影の両方が撮影できるのもが多く、動画撮影モードと静止画撮影モードがメカスイッチ等を介して切り替えられている製品が多い。すなわち、動画撮影を行いたいときはメカスイッチを動画撮影モードにしておき動画撮影開始トリガボタンを押し、静止画撮影を行いたいときは静止画撮影モードに切り替えて静止画撮影トリガボタンを押すこととなる。しかし、ストレスフリーを考慮するとメカスイッチ等を介さなくても、動画又は静止画が撮影できることが望ましい。
【０００３】
そこで、最近採用されている切替方法は次のようなものである。通常は、動画撮影モードで動作させておき、静止画撮影トリガボタンが押されれば、静止画撮影モードに切り替えて、静止画撮影を行う。静止画撮影が行われた後は、暫く操作が何もなされなければ再び動画撮影モードに戻る。このような場合、従来は、静止画撮影を行う際に、露出制御が決定してからオートフォーカス動作をさせていた。これは、露出制御において絞りが動作され、絞りの開口径変化により被写界深度が変化することを考えると、自然な順序である。そして、露出制御、オートフォーカス制御を正確に行うことができる技術である。この技術については、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２８１５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、露出制御を行ってからオートフォーカス制御を行うため、レリーズタイムラグＴｌｇは、露出制御時間をＴｅｘ、オートフォーカス時間をＴｆｏ、メカシャッタ閉鎖時間をＴｃｌとすると、以下の式（１）で求まる。
Ｔｌｇ＝Ｔｅｘ＋Ｔｆｏ＋Ｔｃｌ・・・式（１）
撮像素子から出力された映像をもとに露出制御やフォーカス制御を行うと、フィードバック制御となるため、おおよそ、露出制御時間Ｔｅｘは０．５秒、オートフォーカス時間Ｔｆｏは０．５秒と時間がかかる。また、メカシャッタ閉鎖時間Ｔｃｌは０．００５秒であるため、露出制御時間Ｔｅｘとオートフォーカス時間ＴｆｏがレリーズタイムラグＴｌｇに対して支配的である。そしてそのレリーズタイムラグにより、シャッターチャンスを逃す一因となっている。
【０００５】
本発明の課題は、動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替えて、静止画撮影を行うときのレリーズタイムラグが短い撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面としての撮像装置は、レンズから入射した光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子を駆動方法が異なる第１のモード及び第２のモードで駆動させる撮像素子駆動手段と、前記撮像素子から出力された電気信号から測光値を取得する測光値取得手段と、前記測光値取得手段が取得する測光値に応じて、前記第１のモードで使用する第１のプログラム線図、および前記第２のモードで使用する第２のプログラム線図とにしたがい取得する被写体像の輝度レベルを適正輝度レベルに制御する露出制御手段と、前記撮像素子から出力された電気信号に基づいて被写体の焦点を合わせるフォーカス手段と、を備え、プログラム線図を前記第１のプログラム線図から第２のプログラム線図に切り替える場合に、前記第２のプログラム線図にしたがった適正露出になるよりも前に、前記フォーカス手段によるフォーカス動作が開始すること、を特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の側面としての撮像方法は、撮像素子によりレンズから入射した光を電気信号に変換する撮像工程と、撮像素子を駆動方法が異なる第１のモード及び第２のモードで駆動させる撮像素子駆動工程と、前記撮像素子により出力された電気信号から測光値を取得する測光値取得工程と、前記測光値取得工程において取得する測光値に応じて、前記第１のモードで使用する第１のプログラム線図、および前記第２のモードで使用する第２のプログラム線図とにしたがい取得する被写体像の輝度レベルを適正輝度レベルに制御する露出制御工程と、前記撮像素子から出力された電気信号に基づいて被写体の焦点を合わせるフォーカス工程と、を備え、プログラム線図を前記第１のプログラム線図から第２のプログラム線図に切り替える場合に、前記第２のプログラム線図にしたがった適正露出になるよりも前に、前記フォーカス工程によるフォーカス動作が開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替え、静止画撮影を行うときに、フォーカス制御の開始タイミングを早くすることにより、レリーズタイムラグを減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。なお、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。また、以下の説明では、具体的な数値、構成、動作等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
【００１０】
（実施形態）
図１は、本発明による撮像装置の実施形態の構成を示すブロック図である。結像用レンズ１１０は、後述のフォーカスレンズ１１１とともに撮影光学系を形成し、被写体像を撮像素子２００上に結像させる。フォーカスレンズ１１１は、光軸方向に移動することにより被写体像を撮像素子２００上に合焦させる。フォーカス駆動モータ１６０は、フォーカスレンズ１１１を光軸方向に駆動させる駆動力を発生する。フォーカス機構駆動装置１７０は、フォーカス駆動モータ１６０を駆動する。絞り機構１２０は、入射光量を制御することにより露出を変化させる。絞り駆動モータ１３０は、絞り機構１２０を駆動する駆動力を発生する。絞り機構駆動装置１４０は、絞り駆動モータ１３０を駆動することにより、露出を変化させる複数の露出変更手段のひとつである。絞り位置検出装置１５０は絞り機構１２０の位置を検出する。
【００１１】
撮像素子２００は、入射した光を電気信号に変換する光電変換を行う。撮像素子駆動装置２１０は、撮像素子２００を制御し光電変換された信号を読み出す。また、撮像素子駆動装置２１０は、撮像素子２００からの電荷の読み出しを加算して読み出すのか非加算で読み出すのか間引いて読み出すのかを制御する。さらに、撮像素子駆動装置２１０は、信号の蓄積時間を制御して、いわゆる電子シャッタとしての制御を行い、露出を変化させる複数の露出変更手段のひとつとして機能する。サンプルホールド装置２２０は、撮像素子２００で光電変換された信号をサンプリングする。ゲイン装置２３０は、その信号を電気的に増幅させるＡＧＣ（自動ゲイン調整）を行う。これは、撮影においては感度が変化することに相当する。よって、ゲイン装置２３０は、露出を変化させる複数の露出変更手段のひとつである。
【００１２】
アナログ−デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と称す）２４０は、ゲイン装置２３０の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換する。信号処理装置（以下ＤＳＰと称す）２５０は、ガンマ補正後、色分離、色差マトリクス等の処理を施した後に、同期信号を加え標準テレビジョン信号を生成したりする制御機能を有している。測光値取得装置２５１は、Ａ／Ｄ変換器２４０から出力されるデータを受けて各画素の測光値を得る。合焦信号取得装置２５２は、Ａ／Ｄ変換器２４０から出力されるデータを受けて合焦信号を取得する。メモリ２６０は、ＤＳＰ２５０で処理された画像を記憶する。記憶媒体２７０は、動画や静止画を記録する。液晶パネル２８０は、画像を表示する。
【００１３】
マイクロコンピュータ３００ａは、ＤＳＰ２５０に処理命令を出す。マイクロコンピュータ３００ａには、評価値算出装置３０１、露出制御装置３０２ａ、撮像素子駆動方法切替装置３０３、フォーカス機構制御装置３０４ａが含まれている。評価値算出装置３０１は、測光値取得装置２５１から出力された輝度値から、撮影された映像が適正な露出状態であるかどうかを判定するための測光値を算出する。露出制御装置３０２ａは、評価値算出装置の出力結果を受けて、どの露出変更手段（露出制御パラメータ：絞り、ＡＧＣ、電子シャッタ）をどれだけ動作させるかあらかじめ設定されているプログラム線図（図２、図３参照）を元に算出する。どの露出変更手段（露出制御パラメータ：絞り、ＡＧＣ、電子シャッタ）をどれだけ動作させるかは、評価値算出装置の出力結果を受けて、適正な被写体像の輝度レベルにするために行われる。そして、露出制御装置３０２ａは、各駆動装置に対して命令を出す。撮像素子駆動方法切替装置３０３は、撮像素子駆動装置に対して撮像素子２００の駆動を加算／非加算／間引きのどのモードで動作させるか、及び、１６：９の画角なのか４：３の画角なのかの命令を出力する。フォーカス機構制御装置３０４ａは、合焦信号取得装置２５２により取得された合焦信号を基にフォーカス機構駆動装置１７０を制御する。動画撮影トリガボタン３１０は、動画撮影を開始するときに操作される。静止画撮影トリガボタン３１１は、静止画撮影を開始するときに操作される。
【００１４】
本実施形態の撮像装置では、まず撮像素子２００が動画撮影モード（第１のモード）で駆動されている。このとき撮像素子駆動方法切替装置３０３の命令は、アスペクト比１６：９の加算読み出しである。ここで動画撮影トリガボタン３１０が押されれば、撮像素子２００の駆動方法は変更せずにＤＳＰ２５０に読み出されてきている信号が記憶媒体２７０に記憶される。再び動画撮影トリガボタン３１０が押されれば記録を終了する。この動画撮影モードで記憶媒体２７０に記録されていない状態で、静止画撮影トリガボタン３１１が押された場合、撮像素子駆動方法切替装置３０３は、撮像素子２００の駆動方法をアスペクト比４：３の間引き読み出しに切り替える。その切り替えと同時にプログラム線図の切り替えも行う。
【００１５】
プログラム線図の切り替えは、露出制御装置３０２ａが実行する。プログラム線図は動画用の第１のプログラム線図と、静止画用の第２のプログラム線図との２種類存在している。動画は、基本１／６０秒のシャッタスピードで撮影することに対して、静止画は、手ブレや被写体ブレを極力無くすために１／１２０秒などの高速シャッタで撮影されるからである。
【００１６】
図２は、動画用の第１のプログラム線図である。横軸が被写体の明るさで左側が明るい被写体、右側が暗い被写体である。また、縦軸は、露出制御の各パラメータの制御値となり、上側に制御するほど映し出される映像が明るくなり、下側に制御するほど映し出される映像は暗くなる。各パラメータの制御順序として、被写体の明るさが明るい方からシャッタ：１／５００秒〜１／６０秒、絞り：Ｆ１１〜Ｆ２．０、ＡＧＣ：０ｄＢ〜１８ｄＢと制御している。
【００１７】
図３は、静止画用の第２のプログラム線図である。第２のプログラム線図では、被写体の明るさが明るい方からシャッタ：１／５００秒〜１／１２０秒、絞り：Ｆ１１〜Ｆ２．０、ＡＧＣ：０ｄＢ〜１８ｄＢ、そして再びシャッタ：１／１２０秒〜１／６０秒と制御している。
【００１８】
ここで現在の被写体の明るさがＥｖ１４（図２、図３のＡの明るさ）で露出が適正であったとすると、絞り：Ｆ１１、シャッタ：１／６０秒、ＡＧＣ：０ｄＢで制御していることとなる。この状態で、静止画撮影モードに切り換えられた場合、図３の静止画プログラム線図上のＥｖ１４のところに制御を移行させる。すなわち、絞り：Ｆ８．０、シャッタ：１／１２０秒、ＡＧＣ：０ｄＢの制御に移行させる。このように、プログラム腺図の切り替えは、動画と静止画で同じＥＶ値に相当する絞り値、シャッタ値、ＡＧＣ値に移行するように制御されている。したがって、この切り替えを行う際に、測光値取得装置２５１から出力される測光値を使う必要はない。
【００１９】
プログラム線図の切り替え後、測光値取得装置２５１から出力される測光値があらかじめ設定されている目標値になっているかどうかを判断する。そして、測光値が目標値と異なっているなら、静止画のプログラム線図上をトレースするように、ＡＥの各パラメータを測光値が目標値になるまで動作させる。このように、プログラム線図の切り替え後に露出制御をやり直す理由は２つある。１つ目は、アスペクト比が１６：９から４：３に変わるので撮影範囲が変化し、被写体の適性明るさも変化するという理由である。２つ目は、動画と静止画で測光値取得装置２５１から出力される測光値が異なるという理由である。目標値だけ変化するならあらかじめ目標値の変化分を考慮してプログラム線図を遷移させればよい。しかし、アスペクト比の変化により撮影範囲が変化してしまうため、測光してみるまでどのような測光値になり、どのくらい目標値と離れているかが分からない。よって、動画から静止画に切り換えた後、適正露出にするためには、測光をしなおすことが必要となる。
【００２０】
後述する比較例では、露出制御装置３０２により線図を切り替えた直後、測光値取得装置２５１から出力される測光値に基づいて露出制御を行う。これに対して本実施形態では、露出制御装置３０２ａにより線図を切り替えた直後、まずフォーカス機構制御装置３０４ａに対してオートフォーカス動作を開始するよう命令を出す。これは、動画撮影用プログラム線図から静止画撮影用プログラム線図に切り替えるとき、被写体のＥＶ値に合わせた切り替えを行っているため、静止画撮影用プログラム線図に切り替わった直後でも適正露出に近い状態になっているので可能な命令である。もし、プログラム線図の切り替えが被写体の明るさにあっていなければ、露出を適正にするために絞り値が大きく変わり、被写界深度も大きく変わってしまうのでオートフォーカス動作に支障をきたす。したがってプログラム線図の動画用から静止画用への切り替えが正確にできることが重要である。
【００２１】
フォーカス機構制御装置３０４ａがオートフォーカス動作開始命令を受け取ったらオートフォーカス動作を開始させる。この動作は、被写体のコントラスト最大となる位置が、どこの焦点位置にあるのかを、おおよその位置として探す予備的な仮のオートフォーカス動作であり、この時点で合焦してもオートフォーカス終了とはしない。それは後にも説明するが、オートフォーカス動作と同時に露出制御動作も行われ、被写界深度が変化する可能性があるからである。すなわち、予備的な仮オートフォーカス動作となる。なお、本実施形態のオートフォーカス動作とは、撮像素子２００から出力された映像のコントラストをもとに最大のコントラストになるようにフォーカスレンズを動作させる、いわゆるテレビＡＦのことである。
【００２２】
この仮オートフォーカス動作の開始と同時に、撮像素子２００から読み出された信号をもとに生成された測光値取得装置２５１の出力を評価値算出装置３０１が受け、露出の評価値を算出する。その算出結果が目標値よりも大きければ図３の静止画用のプログラム線図上を左側に向かってトレースするように露出の各パラメータを動作させる。目標値よりも小さければ図３の静止画用のプログラム線図上を右側に向かってトレースするように露出の各パラメータを動作させる。
【００２３】
ここで、プログラム線図を被写体の明るさに対して正確に切り替えても、なお露出の評価値が目標値とは異なってしまう理由は以下の通りである。その理由の一つ目は、動画撮影モードと静止画撮影モードとの撮影範囲の変化である。図４は、動画撮影モードと静止画撮影モードとの撮影範囲の違いを示す図である。動画ではアスペクト比１６：９であり静止画はアスペクト比４：３であるので、静止画撮影モードに切り替わった後、動画撮影モードに対して上下は映っていなかったものが映り、左右は映っていたいものが映らなくなるという被写体の変化が生じるのである。二つ目の理由は、露出制御により評価値が変化するが、その評価値の目標値の違いがある。これら二つの違いを吸収するためにプログラム線図を切り替えてから露出評価値を取得し、プログラム線図に沿って露出を変化させる。
【００２４】
このように、静止画撮影用に露出を適正にしたら、露出制御装置３０２ａから絞り機構駆動装置１４０と撮像素子駆動装置２１０とゲイン装置２３０とに動作を固定するよう命令を出し、露出をロックさせる。その後、露出制御装置３０２ａからフォーカス機構制御装置３０４ａに対して、合焦を完了させてもいいようにオートフォーカス合焦許可を出し、フォーカス機構制御装置３０４ａは最終的な合焦位置をサーチする。そして合焦したら、静止画を撮像装置に取り込むための動作を実行する。
【００２５】
以上、述べてきたように、静止画撮影トリガボタン３１１を押すことにより動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替え、静止画撮影を行うときに、オートフォーカス制御の開始タイミングを早くする。これにより、レリーズタイムラグの主な原因である、露出制御とオートフォーカス制御のうちオートフォーカス制御の開始タイミングが早くなることとなり、以下のようなレリーズタイムラグとなる。まず露出制御時間Ｔｅｘ‘は、プログラム線図を切り替え終了までの時間Ｔｅｘ１と、その後の露出を適正にしてロックする時間Ｔｅｘ２の合計であり、この時間は、後述する比較例の露出制御時間と同じである。したがって、露出制御時間Ｔｅｘ‘は、以下の式（２）となる。
Ｔｅｘ＝Ｔｅｘ‘＝Ｔｅｘ１＋Ｔｅｘ２ ・・・式（２）
【００２６】
また、オートフォーカスにかかる時間Ｔｆｏ‘は、仮オートフォーカス動作をＴｆｏ１とし、合焦させるオートフォーカス動作をＴｆｏ２とすると、以下の式（３）となる。
Ｔｆｏ＝Ｔｆｏ‘＝Ｔｆｏ１＋Ｔｆｏ２ ・・・式（３）
したがって、静止画撮影トリガボタン３１１を押してから静止画が撮影されるための時間Ｔｌｇ‘は、以下の式（４）となり、レリーズタイムラグが減少する。
Ｔｌｇ＞Ｔｌｇ‘＝Ｔｅｘ１＋Ｔｆｏ２＋Ｔｃｌ ・・・式（４）
【００２７】
次に、本実施形態の撮像装置の動作を説明する。図５は、本実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。ステップ（以下、Ｓとする）１０１では、静止画撮影トリガボタン３１１が半押し又は全押しされたかどうかを判断する。半押し又は全押しされたらＳ１０２に進む。半押し又は全押しされていなかったらＳ１０１を繰り返して待つ。Ｓ１０２では、撮像素子２００の駆動を動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替え、アスペクト比を１６：９から４：３に切り替え、Ｓ１０３に進む。Ｓ１０３では、露出の目標値を動画用の値から静止画用の値に変更し、Ｓ１０４に進む。Ｓ１０４では、動画用のプログラム線図から静止画用のプログラム線図に切り替え、Ｓ１０５に進む。Ｓ１０５では、Ｓ１０４で切り替えられたプログラム線図上の各パラメータである、絞り、シャッタ、ＡＧＣが目標とする値に到達したかどうかを判定し、それぞれ目標とする値に達していたら、プログラム線図の切り替え処理を終了してＳ１０６に進む。プログラム線図上の各パラメータがまだ目標とする値に到達していなければ、プログラム線図の切り替え処理を続行する。
【００２８】
Ｓ１０６では、露出制御装置３０２ａがプログラム線図の遷移の終了と同時に仮のオートフォーカス制御の開始許可を意味する仮ＡＦサーチ開始フラグを立てて、Ｓ１０７に進む。Ｓ１０７では、Ｓ１０６で立てられたフラグをトリガにして、おおよその合焦位置をサーチするための仮オートフォーカスサーチを開始し、Ｓ１０８に進む。Ｓ１０８では、遷移した先のプログラム線図上の各パラメータを動作させないように固定しておき、撮像素子２００から出力される映像から露出の測光値を取得し、評価値計算を行ってからＳ１０９に進む。Ｓ１０９では、Ｓ１０８で取得した評価値とあらかじめ設定されている評価値の目標値とを比較し、評価値と評価値の目標値が同じ値になるように、露出制御の各パラメータをプログラム線図上で動作させ、Ｓ１１０に進む。Ｓ１１０では、Ｓ１０９で動作させた結果の露出の評価値が目標値に達しているかどうかを判定し、目標値に達していなかったらＳ１０９に戻り、露出制御をやり直す。また、目標値に達しているならば、Ｓ１１１に進む。
【００２９】
Ｓ１１１では、露出制御の各パラメータが動かないようにロックし、Ｓ１１２に進む。Ｓ１１２では、オートフォーカス制御の開始許可を意味するＡＦサーチ開始フラグを立てて、Ｓ１１３に進む。Ｓ１１３では、被写体にピントを合わせるためのオートフォーカス動作を開始させる。
【００３０】
このように、オートフォーカスの動作を従来（後述する比較例も含む）よりも早い段階で行うことにより、レリーズタイムラグを少なくすることができるが、ひとつだけ改善が必要な場合がある。それは、被写体輝度が低い場合、合焦信号取得装置２５２で取得するフォーカス用の評価値信号が小さい場合である。通常、このような場合、フォーカス制御の補助として、フォーカス制御しているときだけ照射装置３２０（例えばＬＥＤライト）により被写体を照らすのが一般的に用いられている手法である。このＬＥＤライトを点灯させるとき当然ではあるが、フォーカス制御と同時またはフォーカス制御が始まる前までに点灯させなければならない。
【００３１】
しかし、上述した本実施形態の動作では、露出制御とオートフォーカス制御が平行して行われるため、オートフォーカス用にＬＥＤライトを点灯させて被写体を照らしてしまうと、露出制御が間違って行われてしまう。したがって、静止画撮影トリガボタン３１１が押されて、動画撮影モードから静止画撮影モードに遷移し、露出制御装置３０２ａによりプログラム線図が切り替えられたら、露出制御装置から被写体のＥＶ値を取得する。そのＥＶ値を基に被写体が暗いと判断されたら、オートフォーカス制御用にＬＥＤライトを使用するため、露出制御が終了するまでオートフォーカス制御は行わない。すなわち、従来及び後述する比較例と同じタイミングでオートフォーカス動作を行うこととなる。
【００３２】
図６は、ＡＦ補助光の発光を考慮したときの動作を示すフローャートである。Ｓ２０１では、静止画撮影トリガボタン３１１が半押し又は全押しされたかどうかを判断する。半押し又は全押しされたらＳ２０２に進む。半押し又は全押しされていなかったらＳ２０１を繰り返して待つ。Ｓ２０２では、撮像素子２００の駆動を動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替え、アスペクト比を１６：９から４：３に切り替え、Ｓ２０３に進む。Ｓ２０３では、露出の目標値を動画用の値から静止画用の値に変更し、Ｓ２０４に進む。Ｓ２０４では、動画用のプログラム線図から静止画用のプログラム線図に切り替え、Ｓ２０５に進む。Ｓ２０５では、Ｓ２０４で切り替えられたプログラム線図上の各パラメータである、絞り、シャッタ、ＡＧＣが目標とする値に到達したかどうかを判定し、それぞれ目標とする値に達していたら、プログラム線図切り替え処理を終了してＳ２０６に進む。プログラム線図上の各パラメータがまだ目標とする値に到達していなければ、Ｓ２０４に戻りプログラム線図切り替え処理を続行する。
【００３３】
Ｓ２０６では、被写体の明るさを示すＥＶ値を取得し、Ｓ２０７に進む。Ｓ２０７では、Ｓ２０６で取得した被写体Ｅｖ値を基にＡＦ補助光が必要かどうかの照射判定を行い、必要であればＳ２０８に進み、必要でなければＳ２１４に進む。Ｓ２１４では、露出制御装置３０２ａがプログラム線図の遷移の終了と同時に仮のオートフォーカス制御の開始許可を意味する仮ＡＦサーチ開始フラグを立てて、Ｓ２１５に進む。Ｓ２１５では、Ｓ２１４で立てられたフラグをトリガにおおよその合焦位置をサーチするための仮オートフォーカスサーチを開始し、Ｓ２０８に進む。Ｓ２０８では、遷移した先のプログラム線図上の各パラメータを動作させないように固定しておき、撮像素子２００から出力される映像から露出の測光値を取得し、評価値計算を行ってからＳ２０９に進む。Ｓ２０９では、Ｓ２０８で取得した評価値とあらかじめ設定されている評価値の目標値とを比較し、評価値と評価値の目標値が同じ値になるように、露出制御の各パラメータをプログラム線図上で動作させ、Ｓ２１０に進む。
【００３４】
Ｓ２１０では、Ｓ２０９で動作させた結果の露出の評価値が目標値に達しているかどうかを判定し、目標値に達していなかったらＳ２０９に戻り、露出制御をやり直す。また、目標値に達しているならば、Ｓ２１１に進む。Ｓ２１１では、露出制御の各パラメータが動かないようにロックし、Ｓ１１２に進む。Ｓ２１２では、オートフォーカス制御の開始許可を意味するＡＦサーチ開始フラグを立てて、Ｓ２１３に進む。Ｓ２１３では、被写体にピントを合わせるためのオートフォーカス動作を開始させる。
【００３５】
（比較例）
ここで、上記本実施形態の動作の特徴をより明確にするために、本実施形態に近い構成を有した撮像装置を想定し、これを従来と同様にして動画撮影モードから静止画撮影モードへと切り替える場合を説明する。図７は、比較例の撮像装置の構成を示すブロック図である。この比較例は、上述した実施形態のマイクロコンピュータ３００ａと動作が異なるマイクロコンピュータ３００ｂとした点と、照射装置３２０が省略されている点が、実施形態と異なるものである。よって、前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。マイクロコンピュータ３００ｂは、露出制御装置３０２ｂ及びフォーカス機構制御装置３０４ｂを備えている。露出制御装置３０２ｂは、実施形態における露出制御装置３０２ａに対応するブロックであり、フォーカス機構制御装置３０４ｂは、実施形態におけるフォーカス機構制御装置３０４ａに対応するブロックである。
【００３６】
比較例では、露出制御装置３０２ｂ及びフォーカス機構制御装置３０４ｂの動作が実施形態の場合と異なる。以下、その異なる動作を説明する。比較例の撮像装置では、まず撮像素子２００が動画撮影モード（第１のモード）で駆動されている。このとき撮像素子駆動方法切替装置３０３の命令は、アスペクト比１６：９の加算読み出しである。ここで動画撮影トリガボタン３１０が押されれば、撮像素子２００の駆動方法は変更せずにＤＳＰ２５０に読み出されてきている信号が記憶媒体２７０に記憶される。再び動画撮影トリガボタン３１０が押されれば記録を終了する。この動画撮影モードで記憶媒体２７０に記録されていない状態で、静止画撮影トリガボタン３１１が押された場合、撮像素子駆動方法切替装置３０３は、撮像素子２００の駆動方法をアスペクト比４：３の間引き読み出しに切り替える。その切り替えと同時にプログラム線図の切り替えも行う。ここまでの動作は、上記実施形態と同じである。
【００３７】
そして、測光値取得装置２５１から出力される測光値が目標値と同じになり、露出が適正と判断されたら、露出をロックする。そして、合焦信号取得装置２５２で取得された合焦信号を基に、マイクロコンピュータ３００ｂに内蔵されているフォーカス機構制御装置３０４ｂからフォーカス機構駆動装置１７０にフォーカス動作を行うよう命令が出される。これに対応してフォーカス駆動モータ１６０を駆動させ、フォーカスレンズを動作させ、オートフォーカスサーチを開始する。
【００３８】
図８は、比較例の動作を示すフローチャートである。まず、Ｓ３０１では、静止画撮影トリガボタン３１１が半押し又は全押しされたかどうかを判断する。半押し又は全押しされたらＳ３０２に進む。半押し又は全押しされていなかったらＳ３０１を繰り返して待つ。Ｓ３０２では、撮像素子２００の駆動を動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替え、アスペクト比を１６：９から４：３に切り替え、Ｓ３０３に進む。Ｓ３０３では、露出の目標値を動画用の値から静止画用の値に変更し、Ｓ３０４に進む。Ｓ３０４では、動画用のプログラム線図から静止画用のプログラム線図に切り替え、Ｓ３０５に進む。Ｓ３０５では、Ｓ３０４で切り替えられたプログラム線図上の各パラメータである、絞り、シャッタ、ＡＧＣが目標とする値に到達したかどうかを判定し、それぞれ目標とする値に達していたら、プログラム線図の切り替え処理を終了してＳ３０６に進む。プログラム線図上の各パラメータがまだ目標とする値に到達していなければ、プログラム線図の切り替え処理を続行する。
【００３９】
Ｓ３０６では、遷移した先のプログラム線図上の各パラメータを動作させないように固定しておき、撮像素子２００から出力される映像から露出の測光値を取得し、評価値計算を行ってからＳ３０７に進む。Ｓ３０７では、Ｓ３０６で取得した評価値とあらかじめ設定されている評価値の目標値とを比較し、評価値と評価値の目標値が同じ値になるように、露出制御の各パラメータをプログラム線図上で動作させ、Ｓ３０８に進む。Ｓ３０８では、Ｓ３０７で動作させた結果の露出の評価値が目標値に達しているかどうかを判定し、目標値に達していなかったらＳ３０７に戻り、露出制御をやり直す。また、目標値に達しているならば、Ｓ３０９に進む。Ｓ３０９では、露出制御の各パラメータが動かないようにロックし、Ｓ３１０に進む。Ｓ３１０では、オートフォーカス制御の開始許可を意味するＡＦサーチ開始フラグを立てて、Ｓ３１１に進む。Ｓ３１１では、被写体にピントを合わせるためのオートフォーカス動作を開始させる。上述した従来例では、レリーズタイムラグＴｌｇは、先に示した式（１）となってしまい、本実施形態の場合のレリーズタイムラグＴｌｇ‘よりも長くなっている。
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、静止画撮影トリガボタン３１１を押すことにより動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替え、静止画撮影を行うときに、フォーカス制御の開始タイミングを早くする。よって、レリーズタイムラグを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による撮像装置の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】動画用の第１のプログラム線図である。
【図３】静止画用の第２のプログラム線図である。
【図４】動画撮影モードと静止画撮影モードとの撮影範囲の違いを示す図である。
【図５】本実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】ＡＦ補助光の発光を考慮したときの動作を示すフローャートである。
【図７】比較例の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図８】比較例の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１１１ フォーカスレンズ
１２０ 絞り機構
１３０ 絞り機構駆動モータ
１４０ 絞り機構駆動装置
１７０ フォーカス機構駆動装置
２００ 撮像素子
２１０ 撮像素子駆動装置
２３０ ゲイン装置
２５１ 測光値取得装置
２５２ 合焦信号取得装置
３００ａ 本実施形態のマイクロコンピュータ
３００ｂ 比較例のマイクロコンピュータ
３０１ 評価値算出装置
３０２ａ 本実施形態の露出制御装置
３０２ｂ 比較例の露出制御装置
３０３ 撮像素子駆動方法切替装置
３０４ａ 本発明のフォーカス機構制御装置
３０４ｂ 比較例のフォーカス機構制御装置
３１０ 動画撮影用トリガボタン
３１１ 静止画撮影用トリガボタン
３２０ 照射装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子の駆動方法を変更したときのオートフォーカスの制御タイミングを変更する撮像装置及び撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在ビデオカメラにおいて、動画撮影と静止画撮影の両方が撮影できるのもが多く、動画撮影モードと静止画撮影モードがメカスイッチ等を介して切り替えられている製品が多い。すなわち、動画撮影を行いたいときはメカスイッチを動画撮影モードにしておき動画撮影開始トリガボタンを押し、静止画撮影を行いたいときは静止画撮影モードに切り替えて静止画撮影トリガボタンを押すこととなる。しかし、ストレスフリーを考慮するとメカスイッチ等を介さなくても、動画又は静止画が撮影できることが望ましい。
【０００３】
そこで、最近採用されている切替方法は次のようなものである。通常は、動画撮影モードで動作させておき、静止画撮影トリガボタンが押されれば、静止画撮影モードに切り替えて、静止画撮影を行う。静止画撮影が行われた後は、暫く操作が何もなされなければ再び動画撮影モードに戻る。このような場合、従来は、静止画撮影を行う際に、露出制御が決定してからオートフォーカス動作をさせていた。これは、露出制御において絞りが動作され、絞りの開口径変化により被写界深度が変化することを考えると、自然な順序である。そして、露出制御、オートフォーカス制御を正確に行うことができる技術である。この技術については、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−２８１５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、露出制御を行ってからオートフォーカス制御を行うため、レリーズタイムラグＴｌｇは、露出制御時間をＴｅｘ、オートフォーカス時間をＴｆｏ、メカシャッタ閉鎖時間をＴｃｌとすると、以下の式（１）で求まる。
Ｔｌｇ＝Ｔｅｘ＋Ｔｆｏ＋Ｔｃｌ・・・式（１）
撮像素子から出力された映像をもとに露出制御やフォーカス制御を行うと、フィードバック制御となるため、おおよそ、露出制御時間Ｔｅｘは０．５秒、オートフォーカス時間Ｔｆｏは０．５秒と時間がかかる。また、メカシャッタ閉鎖時間Ｔｃｌは０．００５秒であるため、露出制御時間Ｔｅｘとオートフォーカス時間ＴｆｏがレリーズタイムラグＴｌｇに対して支配的である。そしてそのレリーズタイムラグにより、シャッターチャンスを逃す一因となっている。
【０００５】
本発明の課題は、動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替えて、静止画撮影を行うときのレリーズタイムラグが短い撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面としての撮像装置は、レンズから入射した光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子を駆動方法が異なる第１のモード及び第２のモードで駆動させる撮像素子駆動手段と、前記撮像素子から出力された電気信号から測光値を取得する測光値取得手段と、前記測光値取得手段が取得する測光値に応じて、前記第１のモードで使用する第１のプログラム線図、および前記第２のモードで使用する第２のプログラム線図とにしたがい取得する被写体像の輝度レベルを適正輝度レベルに制御する露出制御手段と、前記撮像素子から出力された電気信号に基づいて被写体の焦点を合わせるフォーカス手段と、を備え、プログラム線図を前記第１のプログラム線図から第２のプログラム線図に切り替える場合に、前記第２のプログラム線図にしたがった適正露出になるよりも前に、前記フォーカス手段によるフォーカス動作が開始すること、を特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の側面としての撮像方法は、撮像素子によりレンズから入射した光を電気信号に変換する撮像工程と、撮像素子を駆動方法が異なる第１のモード及び第２のモードで駆動させる撮像素子駆動工程と、前記撮像素子により出力された電気信号から測光値を取得する測光値取得工程と、前記測光値取得工程において取得する測光値に応じて、前記第１のモードで使用する第１のプログラム線図、および前記第２のモードで使用する第２のプログラム線図とにしたがい取得する被写体像の輝度レベルを適正輝度レベルに制御する露出制御工程と、前記撮像素子から出力された電気信号に基づいて被写体の焦点を合わせるフォーカス工程と、を備え、プログラム線図を前記第１のプログラム線図から第２のプログラム線図に切り替える場合に、前記第２のプログラム線図にしたがった適正露出になるよりも前に、前記フォーカス工程によるフォーカス動作が開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替え、静止画撮影を行うときに、フォーカス制御の開始タイミングを早くすることにより、レリーズタイムラグを減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。なお、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。また、以下の説明では、具体的な数値、構成、動作等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
【００１０】
（実施形態）
図１は、本発明による撮像装置の実施形態の構成を示すブロック図である。結像用レンズ１１０は、後述のフォーカスレンズ１１１とともに撮影光学系を形成し、被写体像を撮像素子２００上に結像させる。フォーカスレンズ１１１は、光軸方向に移動することにより被写体像を撮像素子２００上に合焦させる。フォーカス駆動モータ１６０は、フォーカスレンズ１１１を光軸方向に駆動させる駆動力を発生する。フォーカス機構駆動装置１７０は、フォーカス駆動モータ１６０を駆動する。絞り機構１２０は、入射光量を制御することにより露出を変化させる。絞り駆動モータ１３０は、絞り機構１２０を駆動する駆動力を発生する。絞り機構駆動装置１４０は、絞り駆動モータ１３０を駆動することにより、露出を変化させる複数の露出変更手段のひとつである。絞り位置検出装置１５０は絞り機構１２０の位置を検出する。
【００１１】
撮像素子２００は、入射した光を電気信号に変換する光電変換を行う。撮像素子駆動装置２１０は、撮像素子２００を制御し光電変換された信号を読み出す。また、撮像素子駆動装置２１０は、撮像素子２００からの電荷の読み出しを加算して読み出すのか非加算で読み出すのか間引いて読み出すのかを制御する。さらに、撮像素子駆動装置２１０は、信号の蓄積時間を制御して、いわゆる電子シャッタとしての制御を行い、露出を変化させる複数の露出変更手段のひとつとして機能する。サンプルホールド装置２２０は、撮像素子２００で光電変換された信号をサンプリングする。ゲイン装置２３０は、その信号を電気的に増幅させるＡＧＣ（自動ゲイン調整）を行う。これは、撮影においては感度が変化することに相当する。よって、ゲイン装置２３０は、露出を変化させる複数の露出変更手段のひとつである。
【００１２】
アナログ−デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と称す）２４０は、ゲイン装置２３０の出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換する。信号処理装置（以下ＤＳＰと称す）２５０は、ガンマ補正後、色分離、色差マトリクス等の処理を施した後に、同期信号を加え標準テレビジョン信号を生成したりする制御機能を有している。測光値取得装置２５１は、Ａ／Ｄ変換器２４０から出力されるデータを受けて各画素の測光値を得る。合焦信号取得装置２５２は、Ａ／Ｄ変換器２４０から出力されるデータを受けて合焦信号を取得する。メモリ２６０は、ＤＳＰ２５０で処理された画像を記憶する。記憶媒体２７０は、動画や静止画を記録する。液晶パネル２８０は、画像を表示する。
【００１３】
マイクロコンピュータ３００ａは、ＤＳＰ２５０に処理命令を出す。マイクロコンピュータ３００ａには、評価値算出装置３０１、露出制御装置３０２ａ、撮像素子駆動方法切替装置３０３、フォーカス機構制御装置３０４ａが含まれている。評価値算出装置３０１は、測光値取得装置２５１から出力された輝度値から、撮影された映像が適正な露出状態であるかどうかを判定するための測光値を算出する。露出制御装置３０２ａは、評価値算出装置の出力結果を受けて、どの露出変更手段（露出制御パラメータ：絞り、ＡＧＣ、電子シャッタ）をどれだけ動作させるかあらかじめ設定されているプログラム線図（図２、図３参照）を元に算出する。どの露出変更手段（露出制御パラメータ：絞り、ＡＧＣ、電子シャッタ）をどれだけ動作させるかは、評価値算出装置の出力結果を受けて、適正な被写体像の輝度レベルにするために行われる。そして、露出制御装置３０２ａは、各駆動装置に対して命令を出す。撮像素子駆動方法切替装置３０３は、撮像素子駆動装置に対して撮像素子２００の駆動を加算／非加算／間引きのどのモードで動作させるか、及び、１６：９の画角なのか４：３の画角なのかの命令を出力する。フォーカス機構制御装置３０４ａは、合焦信号取得装置２５２により取得された合焦信号を基にフォーカス機構駆動装置１７０を制御する。動画撮影トリガボタン３１０は、動画撮影を開始するときに操作される。静止画撮影トリガボタン３１１は、静止画撮影を開始するときに操作される。
【００１４】
本実施形態の撮像装置では、まず撮像素子２００が動画撮影モード（第１のモード）で駆動されている。このとき撮像素子駆動方法切替装置３０３の命令は、アスペクト比１６：９の加算読み出しである。ここで動画撮影トリガボタン３１０が押されれば、撮像素子２００の駆動方法は変更せずにＤＳＰ２５０に読み出されてきている信号が記憶媒体２７０に記憶される。再び動画撮影トリガボタン３１０が押されれば記録を終了する。この動画撮影モードで記憶媒体２７０に記録されていない状態で、静止画撮影トリガボタン３１１が押された場合、撮像素子駆動方法切替装置３０３は、撮像素子２００の駆動方法をアスペクト比４：３の間引き読み出しに切り替える。その切り替えと同時にプログラム線図の切り替えも行う。
【００１５】
プログラム線図の切り替えは、露出制御装置３０２ａが実行する。プログラム線図は動画用の第１のプログラム線図と、静止画用の第２のプログラム線図との２種類存在している。動画は、基本１／６０秒のシャッタスピードで撮影することに対して、静止画は、手ブレや被写体ブレを極力無くすために１／１２０秒などの高速シャッタで撮影されるからである。
【００１６】
図２は、動画用の第１のプログラム線図である。横軸が被写体の明るさで左側が明るい被写体、右側が暗い被写体である。また、縦軸は、露出制御の各パラメータの制御値となり、上側に制御するほど映し出される映像が明るくなり、下側に制御するほど映し出される映像は暗くなる。各パラメータの制御順序として、被写体の明るさが明るい方からシャッタ：１／５００秒〜１／６０秒、絞り：Ｆ１１〜Ｆ２．０、ＡＧＣ：０ｄＢ〜１８ｄＢと制御している。
【００１７】
図３は、静止画用の第２のプログラム線図である。第２のプログラム線図では、被写体の明るさが明るい方からシャッタ：１／５００秒〜１／１２０秒、絞り：Ｆ１１〜Ｆ２．０、ＡＧＣ：０ｄＢ〜１８ｄＢ、そして再びシャッタ：１／１２０秒〜１／６０秒と制御している。
【００１８】
ここで現在の被写体の明るさがＥｖ１４（図２、図３のＡの明るさ）で露出が適正であったとすると、絞り：Ｆ１１、シャッタ：１／６０秒、ＡＧＣ：０ｄＢで制御していることとなる。この状態で、静止画撮影モードに切り換えられた場合、図３の静止画プログラム線図上のＥｖ１４のところに制御を移行させる。すなわち、絞り：Ｆ８．０、シャッタ：１／１２０秒、ＡＧＣ：０ｄＢの制御に移行させる。このように、プログラム腺図の切り替えは、動画と静止画で同じＥＶ値に相当する絞り値、シャッタ値、ＡＧＣ値に移行するように制御されている。したがって、この切り替えを行う際に、測光値取得装置２５１から出力される測光値を使う必要はない。
【００１９】
プログラム線図の切り替え後、測光値取得装置２５１から出力される測光値があらかじめ設定されている目標値になっているかどうかを判断する。そして、測光値が目標値と異なっているなら、静止画のプログラム線図上をトレースするように、ＡＥの各パラメータを測光値が目標値になるまで動作させる。このように、プログラム線図の切り替え後に露出制御をやり直す理由は２つある。１つ目は、アスペクト比が１６：９から４：３に変わるので撮影範囲が変化し、被写体の適性明るさも変化するという理由である。２つ目は、動画と静止画で測光値取得装置２５１から出力される測光値が異なるという理由である。目標値だけ変化するならあらかじめ目標値の変化分を考慮してプログラム線図を遷移させればよい。しかし、アスペクト比の変化により撮影範囲が変化してしまうため、測光してみるまでどのような測光値になり、どのくらい目標値と離れているかが分からない。よって、動画から静止画に切り換えた後、適正露出にするためには、測光をしなおすことが必要となる。
【００２０】
後述する比較例では、露出制御装置３０２により線図を切り替えた直後、測光値取得装置２５１から出力される測光値に基づいて露出制御を行う。これに対して本実施形態では、露出制御装置３０２ａにより線図を切り替えた直後、まずフォーカス機構制御装置３０４ａに対してオートフォーカス動作を開始するよう命令を出す。これは、動画撮影用プログラム線図から静止画撮影用プログラム線図に切り替えるとき、被写体のＥＶ値に合わせた切り替えを行っているため、静止画撮影用プログラム線図に切り替わった直後でも適正露出に近い状態になっているので可能な命令である。もし、プログラム線図の切り替えが被写体の明るさにあっていなければ、露出を適正にするために絞り値が大きく変わり、被写界深度も大きく変わってしまうのでオートフォーカス動作に支障をきたす。したがってプログラム線図の動画用から静止画用への切り替えが正確にできることが重要である。
【００２１】
フォーカス機構制御装置３０４ａがオートフォーカス動作開始命令を受け取ったらオートフォーカス動作を開始させる。この動作は、被写体のコントラスト最大となる位置が、どこの焦点位置にあるのかを、おおよその位置として探す予備的な仮のオートフォーカス動作であり、この時点で合焦してもオートフォーカス終了とはしない。それは後にも説明するが、オートフォーカス動作と同時に露出制御動作も行われ、被写界深度が変化する可能性があるからである。すなわち、予備的な仮オートフォーカス動作となる。なお、本実施形態のオートフォーカス動作とは、撮像素子２００から出力された映像のコントラストをもとに最大のコントラストになるようにフォーカスレンズを動作させる、いわゆるテレビＡＦのことである。
【００２２】
この仮オートフォーカス動作の開始と同時に、撮像素子２００から読み出された信号をもとに生成された測光値取得装置２５１の出力を評価値算出装置３０１が受け、露出の評価値を算出する。その算出結果が目標値よりも大きければ図３の静止画用のプログラム線図上を左側に向かってトレースするように露出の各パラメータを動作させる。目標値よりも小さければ図３の静止画用のプログラム線図上を右側に向かってトレースするように露出の各パラメータを動作させる。
【００２３】
ここで、プログラム線図を被写体の明るさに対して正確に切り替えても、なお露出の評価値が目標値とは異なってしまう理由は以下の通りである。その理由の一つ目は、動画撮影モードと静止画撮影モードとの撮影範囲の変化である。図４は、動画撮影モードと静止画撮影モードとの撮影範囲の違いを示す図である。動画ではアスペクト比１６：９であり静止画はアスペクト比４：３であるので、静止画撮影モードに切り替わった後、動画撮影モードに対して上下は映っていなかったものが映り、左右は映っていたいものが映らなくなるという被写体の変化が生じるのである。二つ目の理由は、露出制御により評価値が変化するが、その評価値の目標値の違いがある。これら二つの違いを吸収するためにプログラム線図を切り替えてから露出評価値を取得し、プログラム線図に沿って露出を変化させる。
【００２４】
このように、静止画撮影用に露出を適正にしたら、露出制御装置３０２ａから絞り機構駆動装置１４０と撮像素子駆動装置２１０とゲイン装置２３０とに動作を固定するよう命令を出し、露出をロックさせる。その後、露出制御装置３０２ａからフォーカス機構制御装置３０４ａに対して、合焦を完了させてもいいようにオートフォーカス合焦許可を出し、フォーカス機構制御装置３０４ａは最終的な合焦位置をサーチする。そして合焦したら、静止画を撮像装置に取り込むための動作を実行する。
【００２５】
以上、述べてきたように、静止画撮影トリガボタン３１１を押すことにより動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替え、静止画撮影を行うときに、オートフォーカス制御の開始タイミングを早くする。これにより、レリーズタイムラグの主な原因である、露出制御とオートフォーカス制御のうちオートフォーカス制御の開始タイミングが早くなることとなり、以下のようなレリーズタイムラグとなる。まず露出制御時間Ｔｅｘ‘は、プログラム線図を切り替え終了までの時間Ｔｅｘ１と、その後の露出を適正にしてロックする時間Ｔｅｘ２の合計であり、この時間は、後述する比較例の露出制御時間と同じである。したがって、露出制御時間Ｔｅｘ‘は、以下の式（２）となる。
Ｔｅｘ＝Ｔｅｘ‘＝Ｔｅｘ１＋Ｔｅｘ２ ・・・式（２）
【００２６】
また、オートフォーカスにかかる時間Ｔｆｏ‘は、仮オートフォーカス動作をＴｆｏ１とし、合焦させるオートフォーカス動作をＴｆｏ２とすると、以下の式（３）となる。
Ｔｆｏ＝Ｔｆｏ‘＝Ｔｆｏ１＋Ｔｆｏ２ ・・・式（３）
したがって、静止画撮影トリガボタン３１１を押してから静止画が撮影されるための時間Ｔｌｇ‘は、以下の式（４）となり、レリーズタイムラグが減少する。
Ｔｌｇ＞Ｔｌｇ‘＝Ｔｅｘ１＋Ｔｆｏ２＋Ｔｃｌ ・・・式（４）
【００２７】
次に、本実施形態の撮像装置の動作を説明する。図５は、本実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。ステップ（以下、Ｓとする）１０１では、静止画撮影トリガボタン３１１が半押し又は全押しされたかどうかを判断する。半押し又は全押しされたらＳ１０２に進む。半押し又は全押しされていなかったらＳ１０１を繰り返して待つ。Ｓ１０２では、撮像素子２００の駆動を動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替え、アスペクト比を１６：９から４：３に切り替え、Ｓ１０３に進む。Ｓ１０３では、露出の目標値を動画用の値から静止画用の値に変更し、Ｓ１０４に進む。Ｓ１０４では、動画用のプログラム線図から静止画用のプログラム線図に切り替え、Ｓ１０５に進む。Ｓ１０５では、Ｓ１０４で切り替えられたプログラム線図上の各パラメータである、絞り、シャッタ、ＡＧＣが目標とする値に到達したかどうかを判定し、それぞれ目標とする値に達していたら、プログラム線図の切り替え処理を終了してＳ１０６に進む。プログラム線図上の各パラメータがまだ目標とする値に到達していなければ、プログラム線図の切り替え処理を続行する。
【００２８】
Ｓ１０６では、露出制御装置３０２ａがプログラム線図の遷移の終了と同時に仮のオートフォーカス制御の開始許可を意味する仮ＡＦサーチ開始フラグを立てて、Ｓ１０７に進む。Ｓ１０７では、Ｓ１０６で立てられたフラグをトリガにして、おおよその合焦位置をサーチするための仮オートフォーカスサーチを開始し、Ｓ１０８に進む。Ｓ１０８では、遷移した先のプログラム線図上の各パラメータを動作させないように固定しておき、撮像素子２００から出力される映像から露出の測光値を取得し、評価値計算を行ってからＳ１０９に進む。Ｓ１０９では、Ｓ１０８で取得した評価値とあらかじめ設定されている評価値の目標値とを比較し、評価値と評価値の目標値が同じ値になるように、露出制御の各パラメータをプログラム線図上で動作させ、Ｓ１１０に進む。Ｓ１１０では、Ｓ１０９で動作させた結果の露出の評価値が目標値に達しているかどうかを判定し、目標値に達していなかったらＳ１０９に戻り、露出制御をやり直す。また、目標値に達しているならば、Ｓ１１１に進む。
【００２９】
Ｓ１１１では、露出制御の各パラメータが動かないようにロックし、Ｓ１１２に進む。Ｓ１１２では、オートフォーカス制御の開始許可を意味するＡＦサーチ開始フラグを立てて、Ｓ１１３に進む。Ｓ１１３では、被写体にピントを合わせるためのオートフォーカス動作を開始させる。
【００３０】
このように、オートフォーカスの動作を従来（後述する比較例も含む）よりも早い段階で行うことにより、レリーズタイムラグを少なくすることができるが、ひとつだけ改善が必要な場合がある。それは、被写体輝度が低い場合、合焦信号取得装置２５２で取得するフォーカス用の評価値信号が小さい場合である。通常、このような場合、フォーカス制御の補助として、フォーカス制御しているときだけ照射装置３２０（例えばＬＥＤライト）により被写体を照らすのが一般的に用いられている手法である。このＬＥＤライトを点灯させるとき当然ではあるが、フォーカス制御と同時またはフォーカス制御が始まる前までに点灯させなければならない。
【００３１】
しかし、上述した本実施形態の動作では、露出制御とオートフォーカス制御が平行して行われるため、オートフォーカス用にＬＥＤライトを点灯させて被写体を照らしてしまうと、露出制御が間違って行われてしまう。したがって、静止画撮影トリガボタン３１１が押されて、動画撮影モードから静止画撮影モードに遷移し、露出制御装置３０２ａによりプログラム線図が切り替えられたら、露出制御装置から被写体のＥＶ値を取得する。そのＥＶ値を基に被写体が暗いと判断されたら、オートフォーカス制御用にＬＥＤライトを使用するため、露出制御が終了するまでオートフォーカス制御は行わない。すなわち、従来及び後述する比較例と同じタイミングでオートフォーカス動作を行うこととなる。
【００３２】
図６は、ＡＦ補助光の発光を考慮したときの動作を示すフローャートである。Ｓ２０１では、静止画撮影トリガボタン３１１が半押し又は全押しされたかどうかを判断する。半押し又は全押しされたらＳ２０２に進む。半押し又は全押しされていなかったらＳ２０１を繰り返して待つ。Ｓ２０２では、撮像素子２００の駆動を動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替え、アスペクト比を１６：９から４：３に切り替え、Ｓ２０３に進む。Ｓ２０３では、露出の目標値を動画用の値から静止画用の値に変更し、Ｓ２０４に進む。Ｓ２０４では、動画用のプログラム線図から静止画用のプログラム線図に切り替え、Ｓ２０５に進む。Ｓ２０５では、Ｓ２０４で切り替えられたプログラム線図上の各パラメータである、絞り、シャッタ、ＡＧＣが目標とする値に到達したかどうかを判定し、それぞれ目標とする値に達していたら、プログラム線図切り替え処理を終了してＳ２０６に進む。プログラム線図上の各パラメータがまだ目標とする値に到達していなければ、Ｓ２０４に戻りプログラム線図切り替え処理を続行する。
【００３３】
Ｓ２０６では、被写体の明るさを示すＥＶ値を取得し、Ｓ２０７に進む。Ｓ２０７では、Ｓ２０６で取得した被写体Ｅｖ値を基にＡＦ補助光が必要かどうかの照射判定を行い、必要であればＳ２０８に進み、必要でなければＳ２１４に進む。Ｓ２１４では、露出制御装置３０２ａがプログラム線図の遷移の終了と同時に仮のオートフォーカス制御の開始許可を意味する仮ＡＦサーチ開始フラグを立てて、Ｓ２１５に進む。Ｓ２１５では、Ｓ２１４で立てられたフラグをトリガにおおよその合焦位置をサーチするための仮オートフォーカスサーチを開始し、Ｓ２０８に進む。Ｓ２０８では、遷移した先のプログラム線図上の各パラメータを動作させないように固定しておき、撮像素子２００から出力される映像から露出の測光値を取得し、評価値計算を行ってからＳ２０９に進む。Ｓ２０９では、Ｓ２０８で取得した評価値とあらかじめ設定されている評価値の目標値とを比較し、評価値と評価値の目標値が同じ値になるように、露出制御の各パラメータをプログラム線図上で動作させ、Ｓ２１０に進む。
【００３４】
Ｓ２１０では、Ｓ２０９で動作させた結果の露出の評価値が目標値に達しているかどうかを判定し、目標値に達していなかったらＳ２０９に戻り、露出制御をやり直す。また、目標値に達しているならば、Ｓ２１１に進む。Ｓ２１１では、露出制御の各パラメータが動かないようにロックし、Ｓ１１２に進む。Ｓ２１２では、オートフォーカス制御の開始許可を意味するＡＦサーチ開始フラグを立てて、Ｓ２１３に進む。Ｓ２１３では、被写体にピントを合わせるためのオートフォーカス動作を開始させる。
【００３５】
（比較例）
ここで、上記本実施形態の動作の特徴をより明確にするために、本実施形態に近い構成を有した撮像装置を想定し、これを従来と同様にして動画撮影モードから静止画撮影モードへと切り替える場合を説明する。図７は、比較例の撮像装置の構成を示すブロック図である。この比較例は、上述した実施形態のマイクロコンピュータ３００ａと動作が異なるマイクロコンピュータ３００ｂとした点と、照射装置３２０が省略されている点が、実施形態と異なるものである。よって、前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。マイクロコンピュータ３００ｂは、露出制御装置３０２ｂ及びフォーカス機構制御装置３０４ｂを備えている。露出制御装置３０２ｂは、実施形態における露出制御装置３０２ａに対応するブロックであり、フォーカス機構制御装置３０４ｂは、実施形態におけるフォーカス機構制御装置３０４ａに対応するブロックである。
【００３６】
比較例では、露出制御装置３０２ｂ及びフォーカス機構制御装置３０４ｂの動作が実施形態の場合と異なる。以下、その異なる動作を説明する。比較例の撮像装置では、まず撮像素子２００が動画撮影モード（第１のモード）で駆動されている。このとき撮像素子駆動方法切替装置３０３の命令は、アスペクト比１６：９の加算読み出しである。ここで動画撮影トリガボタン３１０が押されれば、撮像素子２００の駆動方法は変更せずにＤＳＰ２５０に読み出されてきている信号が記憶媒体２７０に記憶される。再び動画撮影トリガボタン３１０が押されれば記録を終了する。この動画撮影モードで記憶媒体２７０に記録されていない状態で、静止画撮影トリガボタン３１１が押された場合、撮像素子駆動方法切替装置３０３は、撮像素子２００の駆動方法をアスペクト比４：３の間引き読み出しに切り替える。その切り替えと同時にプログラム線図の切り替えも行う。ここまでの動作は、上記実施形態と同じである。
【００３７】
そして、測光値取得装置２５１から出力される測光値が目標値と同じになり、露出が適正と判断されたら、露出をロックする。そして、合焦信号取得装置２５２で取得された合焦信号を基に、マイクロコンピュータ３００ｂに内蔵されているフォーカス機構制御装置３０４ｂからフォーカス機構駆動装置１７０にフォーカス動作を行うよう命令が出される。これに対応してフォーカス駆動モータ１６０を駆動させ、フォーカスレンズを動作させ、オートフォーカスサーチを開始する。
【００３８】
図８は、比較例の動作を示すフローチャートである。まず、Ｓ３０１では、静止画撮影トリガボタン３１１が半押し又は全押しされたかどうかを判断する。半押し又は全押しされたらＳ３０２に進む。半押し又は全押しされていなかったらＳ３０１を繰り返して待つ。Ｓ３０２では、撮像素子２００の駆動を動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替え、アスペクト比を１６：９から４：３に切り替え、Ｓ３０３に進む。Ｓ３０３では、露出の目標値を動画用の値から静止画用の値に変更し、Ｓ３０４に進む。Ｓ３０４では、動画用のプログラム線図から静止画用のプログラム線図に切り替え、Ｓ３０５に進む。Ｓ３０５では、Ｓ３０４で切り替えられたプログラム線図上の各パラメータである、絞り、シャッタ、ＡＧＣが目標とする値に到達したかどうかを判定し、それぞれ目標とする値に達していたら、プログラム線図の切り替え処理を終了してＳ３０６に進む。プログラム線図上の各パラメータがまだ目標とする値に到達していなければ、プログラム線図の切り替え処理を続行する。
【００３９】
Ｓ３０６では、遷移した先のプログラム線図上の各パラメータを動作させないように固定しておき、撮像素子２００から出力される映像から露出の測光値を取得し、評価値計算を行ってからＳ３０７に進む。Ｓ３０７では、Ｓ３０６で取得した評価値とあらかじめ設定されている評価値の目標値とを比較し、評価値と評価値の目標値が同じ値になるように、露出制御の各パラメータをプログラム線図上で動作させ、Ｓ３０８に進む。Ｓ３０８では、Ｓ３０７で動作させた結果の露出の評価値が目標値に達しているかどうかを判定し、目標値に達していなかったらＳ３０７に戻り、露出制御をやり直す。また、目標値に達しているならば、Ｓ３０９に進む。Ｓ３０９では、露出制御の各パラメータが動かないようにロックし、Ｓ３１０に進む。Ｓ３１０では、オートフォーカス制御の開始許可を意味するＡＦサーチ開始フラグを立てて、Ｓ３１１に進む。Ｓ３１１では、被写体にピントを合わせるためのオートフォーカス動作を開始させる。上述した従来例では、レリーズタイムラグＴｌｇは、先に示した式（１）となってしまい、本実施形態の場合のレリーズタイムラグＴｌｇ‘よりも長くなっている。
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、静止画撮影トリガボタン３１１を押すことにより動画撮影モードから静止画撮影モードに切り替え、静止画撮影を行うときに、フォーカス制御の開始タイミングを早くする。よって、レリーズタイムラグを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による撮像装置の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】動画用の第１のプログラム線図である。
【図３】静止画用の第２のプログラム線図である。
【図４】動画撮影モードと静止画撮影モードとの撮影範囲の違いを示す図である。
【図５】本実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】ＡＦ補助光の発光を考慮したときの動作を示すフローャートである。
【図７】比較例の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図８】比較例の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１１１ フォーカスレンズ
１２０ 絞り機構
１３０ 絞り機構駆動モータ
１４０ 絞り機構駆動装置
１７０ フォーカス機構駆動装置
２００ 撮像素子
２１０ 撮像素子駆動装置
２３０ ゲイン装置
２５１ 測光値取得装置
２５２ 合焦信号取得装置
３００ａ 本実施形態のマイクロコンピュータ
３００ｂ 比較例のマイクロコンピュータ
３０１ 評価値算出装置
３０２ａ 本実施形態の露出制御装置
３０２ｂ 比較例の露出制御装置
３０３ 撮像素子駆動方法切替装置
３０４ａ 本発明のフォーカス機構制御装置
３０４ｂ 比較例のフォーカス機構制御装置
３１０ 動画撮影用トリガボタン
３１１ 静止画撮影用トリガボタン
３２０ 照射装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズから入射した光を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子を駆動方法が異なる第１のモード及び第２のモードで駆動させる撮像素子駆動手段と、
前記撮像素子から出力された電気信号から測光値を取得する測光値取得手段と、
前記測光値取得手段が取得する測光値に応じて、前記第１のモードで使用する第１のプログラム線図、および前記第２のモードで使用する第２のプログラム線図とにしたがい取得する被写体像の輝度レベルを適正な輝度レベルに制御する露出制御手段と、
前記撮像素子から出力された電気信号に基づいて被写体の焦点を合わせるフォーカス手段と、
を備え、
プログラム線図を前記第１のプログラム線図から第２のプログラム線図に切り替える場合に、前記第２のプログラム線図にしたがった適正露出になるよりも前に、前記フォーカス手段によるフォーカス動作が開始すること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記フォーカス動作は、最終的に被写体に焦点を合わせるフォーカス動作よりも先に行われる予備的なフォーカス動作であること、
を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
被写体を照らす照射手段と、
前記照射手段により被写体を照らすかどうかを判定する照射判定手段と、
を備え、
前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えられたとき、前記照射判定手段が被写体を照射すると判定した場合は、前記露出制御手段が用いるプログラム線図を前記第１のプログラム線図から第２のプログラム線図に切り替えた後、前記露出制御手段が前記測光値取得手段が取得する測光値に応じて、露出を変化させる露出変更手段を前記第２のプログラム線図にしたがい制御するよりも後に、前記フォーカス手段が動作を開始すること、
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１のモードは、動画を撮影するモードであり、
前記第２のモードは、静止画を撮影するモードであること、
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記露出変更手段は、絞り、シャッタ、ゲインのうちの少なくとも２つを含むこと、
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像素子によりレンズから入射した光を電気信号に変換する撮像工程と、
撮像素子を駆動方法が異なる第１のモード及び第２のモードで駆動させる撮像素子駆動工程と、
前記撮像素子により出力された電気信号から測光値を取得する測光値取得工程と、
前記測光値取得工程において取得する測光値に応じて、前記第１のモードで使用する第１のプログラム線図、および前記第２のモードで使用する第２のプログラム線図とにしたがい取得する被写体像の輝度レベルを適正な輝度レベルに制御する露出制御工程と、
前記撮像素子から出力された電気信号に基づいて被写体の焦点を合わせるフォーカス工程と、
を備え、
プログラム線図を前記第１のプログラム線図から第２のプログラム線図に切り替える場合に、前記第２のプログラム線図にしたがった適正露出になるよりも前に、前記フォーカス工程によるフォーカス動作が開始すること、
を特徴とする撮像方法。
【請求項１】
レンズから入射した光を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子を駆動方法が異なる第１のモード及び第２のモードで駆動させる撮像素子駆動手段と、
前記撮像素子から出力された電気信号から測光値を取得する測光値取得手段と、
前記測光値取得手段が取得する測光値に応じて、前記第１のモードで使用する第１のプログラム線図、および前記第２のモードで使用する第２のプログラム線図とにしたがい取得する被写体像の輝度レベルを適正な輝度レベルに制御する露出制御手段と、
前記撮像素子から出力された電気信号に基づいて被写体の焦点を合わせるフォーカス手段と、
を備え、
プログラム線図を前記第１のプログラム線図から第２のプログラム線図に切り替える場合に、前記第２のプログラム線図にしたがった適正露出になるよりも前に、前記フォーカス手段によるフォーカス動作が開始すること、
を特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記フォーカス動作は、最終的に被写体に焦点を合わせるフォーカス動作よりも先に行われる予備的なフォーカス動作であること、
を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
被写体を照らす照射手段と、
前記照射手段により被写体を照らすかどうかを判定する照射判定手段と、
を備え、
前記第１のモードから前記第２のモードに切り替えられたとき、前記照射判定手段が被写体を照射すると判定した場合は、前記露出制御手段が用いるプログラム線図を前記第１のプログラム線図から第２のプログラム線図に切り替えた後、前記露出制御手段が前記測光値取得手段が取得する測光値に応じて、露出を変化させる露出変更手段を前記第２のプログラム線図にしたがい制御するよりも後に、前記フォーカス手段が動作を開始すること、
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１のモードは、動画を撮影するモードであり、
前記第２のモードは、静止画を撮影するモードであること、
を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記露出変更手段は、絞り、シャッタ、ゲインのうちの少なくとも２つを含むこと、
を特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像素子によりレンズから入射した光を電気信号に変換する撮像工程と、
撮像素子を駆動方法が異なる第１のモード及び第２のモードで駆動させる撮像素子駆動工程と、
前記撮像素子により出力された電気信号から測光値を取得する測光値取得工程と、
前記測光値取得工程において取得する測光値に応じて、前記第１のモードで使用する第１のプログラム線図、および前記第２のモードで使用する第２のプログラム線図とにしたがい取得する被写体像の輝度レベルを適正な輝度レベルに制御する露出制御工程と、
前記撮像素子から出力された電気信号に基づいて被写体の焦点を合わせるフォーカス工程と、
を備え、
プログラム線図を前記第１のプログラム線図から第２のプログラム線図に切り替える場合に、前記第２のプログラム線図にしたがった適正露出になるよりも前に、前記フォーカス工程によるフォーカス動作が開始すること、
を特徴とする撮像方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１５７９３１（Ｐ２０１０−１５７９３１Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３５４８０（Ｐ２００８−３３５４８０）
【出願日】平成２０年１２月２７日（２００８．１２．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２７日（２００８．１２．２７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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