JP2006276699A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】連写撮影時の焦点調節を行う際に、連写の時間間隔を一定に保ち、かつ、正確な焦点調節による撮影を可能にする撮像装置を提供する。
【解決手段】連写撮影実行時に、１枚目は、測距センサ２５の検出結果に基づく外部パッシブ方式の焦点調節と、コントラスト方式の焦点調節との併用によって、正確な焦点調節を行い、２枚目以降は外部パッシブ方式のみの焦点調節を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は撮像装置に関し、特に撮像装置における焦点調節技術に関する。

デジタルスチルカメラやカメラ付き携帯電話に代表される撮像装置の焦点調節技術に関して、様々な技術開発が行われている。たとえば、下記特許文献１には、外部測距方式のアクティブＡＦ（オートフォーカス）とＴＴＬ測距方式のパッシブＡＦの２つのＡＦを備えることで、高速、かつ、高精度の合焦が可能な焦点自動調節装置が開示されている。

その他の焦点自動調節方法として、（ａ）山登りコントラストＡＦと外光ＡＦの２方式を備え、撮影モードに応じて自動的に切り替える方式、（ｂ）コントラストＡＦと位相差ＡＦの２方式を備え、ユーザの設定により択一的にどちらかに設定され、連写時もその設定が維持される方式、（ｃ）パッシブ位相差ＡＦとコントラストの２方式のＡＦを備え、一旦コントラスト方式で検出した範囲内でパッシブ位相差によるＡＦ制御を行う方式、（ｄ）パッシブ位相差とコントラストの２方式を備え、コントラスト方式調整中にレリーズスイッチが押された場合はパッシブ方式でＡＦ制御する方式、（ｅ）ＣＣＤ−ＡＦと外部ＡＦの２方式を備え、その２方式を併用してＡＦ制御する方式、（ｆ）山登りコントラストＡＦと外光ＡＦの２方式を備え、ユーザの設定によりどちらかの方式を設定可能であるとともに、撮影モードに応じてユーザ設定がＮＧの場合は、自動的にユーザ設定と異なるＡＦ方式を選択する方式、（ｇ）コントラストＡＦと外光ＡＦの２方式を備え、モードに応じて自動的に変更するものであり、たとえば高速撮影時は外光ＡＦを選択する方式、（ｈ）測距センサとコントラストの２方式ＡＦを備え、測距ＡＦで粗くＡＦを行った後、コントラストＡＦで正確にＡＦを行う方式、などが知られている。

特開２０００−３２１４８２号公報

ところで、従来の撮像装置でＡＦ制御による連写撮影を行う場合、２通りの焦点自動調節方式、すなわち、（１）連写の１枚目のみＡＦ制御を行い、２枚目以降はＡＦ制御せず（レンズ位置が同じまま）撮影継続する方式、または、（２）連写ごとにＡＦ制御を繰り返す方式、が採られていた。
しかしながら、上記（１）の方式では、被写体が移動した場合、連写の数枚目以降の焦点のずれが生じやすいという課題があり、上記（２）の方式では、連写速度が一定速度以上にならず実用上問題があった。

本発明は、上述した観点に鑑みてなされてものであって、その目的は、連写撮影時の焦点調節を行う際に、より適切な焦点調節による撮影を可能にする撮像装置を提供することにある。

上記課題を克服するため、本発明は、被写体像を光電変換して出力する撮像手段と、前記撮像手段に被写体像を投影する撮像光学系と、前記撮像手段を連続的に動作させ連写撮影を行う連写制御手段と、前記撮像光学系の所要のレンズを移動させることにより被写体像を前記撮像手段に合焦調節する合焦調節手段と、前記撮像手段から出力された信号より被写体のコントラスト情報を得、該コントラスト情報に基づき前記焦点調節手段を制御する第１の制御手段と、被写体までの距離に相当する距離情報を取得する測距手段、又は、被写体のデフォーカス量に相当するデフォーカス情報を取得するデフォーカス情報取得手段と、前記測距手段又は前記デフォーカス情報取得手段により得られた距離情報又はデフォーカス情報に基づき前記焦点調節手段を制御する第２の制御手段と、を有し、前記連写制御手段により連写撮影が実行された場合、少なくとも１枚目は前記第１の制御手段にて合焦調節した撮影を行い、該第１の制御手段による合焦撮影後、前記第２の制御手段による合焦調節を継続して連写撮影を行う撮像装置である。

好適には、連写撮影が実行された場合、少なくとも１枚目の撮影では、前記第１の制御手段により前記所要のレンズの第１の停止位置を算出するとともに、前記第２の制御手段により前記所要のレンズの第２の停止位置を算出して撮影を実行し、当該撮影以降の撮影では、前記第２の制御手段により算出されたレンズ停止位置を、前記第１および第２の停止位置の差分値に基づいて補正する。

好適には、連写撮影時には、Ｎ枚目（Ｎ：整数）の画像信号の出力期間内に、前記第２の制御手段によるＮ＋１枚目の焦点調節手段の制御を行う。

好適には、Ｎ枚目の露光開始前に、Ｎ枚目の焦点調節手段の制御による前記所要のレンズの移動が完了しないと判断した場合には、前記画像信号出力完了時に当該レンズの移動を停止する。

本発明によれば、連写撮影時の焦点調節を行う際に、より適切な焦点調節による撮影が可能になる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。
実施形態に係るデジタルスチルカメラは、コントラスト方式および外部パッシブ方式の２つの焦点自動調節機能を備えたカメラである。

コントラスト方式による焦点自動調節方法では、レンズを駆動させながら所定の間隔（例えば３０ｆｐｓ）において撮像素子から得られた複数の画像データを順次取り込み、撮像素子に結像された被写体像のコントラスト値を、それぞれの画像データにおいて算出する。そして、コントラスト値の最も高いレンズ位置を算出し、その位置にレンズを停止させる。
コントラスト方式では、被写体像のコントラスト自体を評価するので、適切なレンズ位置が高精度に定まる反面、レンズを駆動させながら複数回画像データを取得する必要があるため焦点調節（レンズ位置の決定）に時間がかかり、実用上好ましい一定間隔の連写撮影に適さない場合がある。

外部パッシブ方式による焦点自動調節方法では、被写体像を光学的に２つの像に分解しＣＣＤラインセンサなどに入射させ、２つの像の像間隔を計算し、三角法を用いて被写体までの距離を算出する。そして、予め距離に応じて設定された停止位置にレンズを停止させる。
外部パッシブ方式では、コントラスト方式と比較してレンズ位置の精度が劣る反面、１回の画像データ取得によりレンズの停止位置を求まるため、レンズ位置が高速に定まり、実用上好ましい一定間隔の連写撮影に適している。

実施形態に係るデジタルスチルカメラは、これらの２つの焦点自動調節方式を組み合わせ、連写撮影における最適な焦点自動調節機能を実現するものである。
なお、本実施形態の説明では、コントラスト方式による焦点自動調節は、本発明の第１の制御手段に相当し、外部パッシブ方式による焦点自動調節は、本発明の第２の制御手段に相当する。

図１は、本発明に係る撮像装置の一実施形態としてのデジタルスチルカメラのシステム構成図である。
図１に示すように、実施形態に係るデジタルスチルカメラは、撮影レンズ２、絞り３、メカシャッタ４、ＣＣＤなどの撮像素子５を含むレンズ光学系１、レンズ光学系１により取得した被写体像の画像信号を処理し、メモリ１２へ転送する信号処理系（ＣＤＳ６、アナログゲインアンプ７、Ａ／Ｄ変換回路８、デジタルゲインアンプ９、積算値演算回路１０、画像処理回路１１）、レンズ光学系１を駆動する各種モータおよびモータドライバ、ＡＦ（オートフォーカス）および連写撮影を行うための各種制御回路（ＡＦ１演算回路１６、ＡＦ２演算回路２７、露出制御装置１７、レンズ駆動制御装置２８など）、測距センサ２５、ＡＦ補助光２９、全体を統括するＣＰＵ１３などを備えて構成される。

［コントラスト方式の焦点自動調節］
実施形態に係るデジタルスチルカメラにおいて、本発明の第１の制御手段としてのコントラスト方式の焦点自動調節は、以下のように行われる。

先ず、レンズ光学系１を通して入射した被写体像が撮像素子５に結像される。
ＣＰＵ１３は、露出演算回路１４，露出制御装置１７を介してタイミングジェネレータ１８を駆動し、ここで生成されたパルスにより撮像素子５が駆動される。これにより、被写体像の蓄積および転送が行われる。
撮像素子５から出力された画像信号は、ＣＤＳ６によってサンプリングされ、アナログゲインアンプ７によって、所定の増幅率で増幅される。この増幅率は、露出演算回路１４によって演算され、露出制御装置１７によって設定される。

増幅された画像信号は、Ａ／Ｄ変換回路８によってデジタルデータ（画像データ）に変換され、さらに必要に応じてデジタルゲインアンプ９によって増幅される。デジタルゲインアンプ９における増幅率も、露出制御回路１７によって設定される。
積算値演算回路１０では、画面を複数に分割したエリア毎に画像データの積算値が演算される。カラーの撮像素子の場合、例えばＲＧＢの色ごとに積算値を求める。積算値演算回路１０による積算値は、撮像素子による撮像信号をそのまま積算した値と等価であり、当該積算値には被写体輝度を示す情報が含まれている。

ＷＢ（ホワイトバランス）演算回路１５では、ＲＧＢの色ごとの積算値を用いてホワイトバランス演算を行う。露出制御装置１７は、ＷＢ演算回路１５にて算出されたホワイトバランスの値に基づいて、アナログゲインアンプ７およびまたはデジタルゲインアンブ９を制御することによりホワイトバランスの調節を行う。

露出演算回路１４では、積算値演算回路１０による積算値を輝度データ（Ｙ）に変換し、露出演算を行う。
露出制御装置１７は、得られた輝度データに基づいて、シャッタ（電子シャッタ、メカシャッタ）、絞り、ゲイン（アナログゲイン、デジタルゲイン）を制御する。ここで、電子シャッタの制御は、タイミングジェネレータ１８を制御して行い、メカシャッタ４の制御はメカシャッタ駆動用モータ２２を駆動することで行う。絞り３の制御は絞り駆動用モータ２３を駆動して行う。

画像処理回路１１は、積算値演算回路１０を通過した画像データに基づいて、被写体像のコントラスト値を算出する。
ここで、コントラスト値の演算は、全画面を複数に分割したエリアのうち指定したエリアに対して行われる。これは、被写体までの距離は画面内で一様ではないため、画面全体のうち一部分のコントラストを得て、そのエリアの被写体に焦点をあわせるためである。通常は、画面中央のエリアを指定してコントラスト値の演算を行うことが多いが、主要な被写体が画面中央のエリア以外にあると判断した場合は、画面中央のエリア以外のエリアを選択して行うようにしてもよい。

コントラスト方式の焦点自動調節において、ＣＰＵ１３は、ＡＦ１演算回路１６を動作させ、これにより、レンズ駆動制御装置２９を介してレンズを駆動させるとともに、撮像素子５の駆動およびコントラスト値の取得を行う。
すなわち、ＡＦ１演算回路１６では、レンズ位置と、画像処理回路１１により供給されるコントラスト値とをモニタし、コントラスト値が最も高いレンズ位置（ピーク位置）を算出する。そして、レンズ駆動制御装置２９は、そのピーク位置にてレンズを停止するように、再度レンズを駆動する。

ＡＦ駆動用モータ２４には、高精度の位置制御を必要とするためステッピングモータが用いられる。ＡＦ駆動用モータを制御するうえで物理的なレンズ位置とソフトウエアで管理するレンズ位置情報とでアンマッチが起こらないように、レンズ位置に基準位置（以下、ＨＰまたはホームポジションと称する）を設定し、そのＨＰを検出するためのフォトインタラプタ３２およびＬＥＤ３１が設けられている。
カメラ動作起動時にはＬＥＤ３１を点灯させ、レンズを格納位置から駆動しなからＨＰ検出用フォトインタラプタ３２の信号変化があるところまで駆動し停止させる。この位置をレンズ基準位置とすることで物理的なレンズ停止位置とソフトウエアで管理するレンズ位置情報との整合をとる。

［外部パッシブ方式の焦点自動調節］
実施形態に係るデジタルスチルカメラにおいて、本発明の第２の制御手段としての外部パッシブ方式の焦点自動調節は、以下のように行われる。

ＣＰＵ１３は、測距センサ制御装置２６を介して、ＣＣＤラインセンサなどの測距センサ２５を駆動する。そして、所定の蓄積時間にて測距センサ２５の電荷蓄積を行い、その後ラインデータを転送させ、ＡＦ２演算回路２７に供給する。

ＡＦ２演算回路では、相関演算により左右のＣＣＤラインセンサ上に結像した２つの被写体像の間隔を演算し、三角法を用いて被写体の距離を演算する。そして、予め被写体距離に応じてレンズ停止位置を定めておき、レンズ駆動制御装置２８は、得られた被写体距離に対応したレンズ停止位置にレンズを駆動し、停止させる。
その際、取得した画像データが低輝度の場合（所定の閾値よりを下回る場合）には、ＣＣＤラインセンサの蓄積の間、ＡＦ補助光２９を点灯させることにより、低輝度の場合でも測距を可能とする。

次に、実施形態に係るデジタルスチルカメラの連写撮影における動作について説明する。
図２は、実施形態に係るデジタルスチルカメラの連写撮影動作のフローチャートである。

実施形態に係るデジタルスチルカメラでは、動作が開始されると、撮像素子５からの画像データ（積算値）に応じて、露出制御が繰り返し行われ、フィードバック制御により、常に適正露出となるように制御される（ステップＳＴ１）。レリーズ半押しが検出されるまで、この露出制御動作を繰り返す。レリーズ半押しを検出した場合（ステップＳＴ２）、ステップＳＴ３以降の外部パッシブ方式による自動焦点調節制御動作に移行する。

まず、露出演算回路１４によって画像が低輝度であると判断された場合は（ステップＳＴ３）、ＣＰＵ１３は、ＡＦ補助光２９をＯＮし（ステップＳＴ４）、測距センサ２５の蓄積を行う（ステップＳＴ５）。そして、蓄積の終了に応じて、測距センサ２５の検出データを転送し、ＡＦ２演算回路２７にて被写体距離を算出する（ステップＳＴ６）。

ここで、まず被写体距離に応じて定められたレンズ停止位置より若干無限側の位置までレンズを駆動させる（ステップＳＴ７）。メカ的なバックラッシュがある場合には駆動方向に応じて、このパックラッシュの補正も行う。
その後至近方向に再度レンズ駆動を開始し（ステップＳＴ８）、駆動しなから撮像素子５における被写体像のコントラスト値を画像処理回路１１より取得する。コントラスト値は、複数のレンズ位置にて取得され、その中からコントラスト値がピークとなる位置（ピーク位置）を検索し（ステップＳＴ９）、そのピーク位置までレンズを駆動させ、合焦判定した（ステップＳＴ１０）位置で停止させ（ステップＳＴ１１）、ＡＦ補助光２９をＯＦＦする（ステップＳＴ１２）。

ここで、ＣＰＵ１３は、ＡＦ２演算回路２７で算出したレンズ停止位置と、実際に合焦判定したレンズ停止位置とを比較し、この誤差をαとして保持しておく（ステップＳＴ１３）。後述するように、この誤差αは、連写撮影における２枚目以降のレンズ停止位置の補正にために利用される。

その後、レリーズ半押しが解除されるか、レリーズが全押しされるまで、ＡＦロックの状態となる。レリーズ半押しが解除された場合には（ステップＳＴ１４）、もう一度ステップＳＴ１からやり直す。
レリーズが全押しされた場合には（ステップＳＴ１５）、撮像素子５において露光が開始され（ステップＳＴ１６）、所定の露光時間経過後メカシャッタが閉じられる（ステップＳＴ１７）。さらにレリーズ全押しが継続されている場合には（ステップＳＴ１８）、連写継続であると判断し、ＡＦ２演算回路２７による外部パッシブ方式の自動焦点調節制御動作に移行する。

まず、測距センサ２５を駆動して電荷蓄積動作を行う。その際、ステップＳＴ３と同様に、露出演算回路１４により画像が低輝度であると判定された場合は（ステップＳＴ１９）、ＡＦ補助光２９をＯＮした後に（ステップＳＴ２０）、測距センサ２５を駆動する（ステップＳＴ２１）。
測距センサ２５の電荷蓄積が終了した後、必要に応じてＡＦ補助光２９をＯＦＦし（ステップＳＴ２２）、ＡＦ２演算回路２７にて被写体距離を三角法にて算出する（ステップＳＴ２３）。さらに、ＡＦ２演算回路２７は、被写体距離に応じて定められたレンズ停止位置に対し、ステップＳＴ１３において算出した誤差αに基づいて補正を行う。
この補正方法については、後述する。

レンズ駆動制御装置２８は、補正されたレンズ停止位置（目標位置）までレンズが移動するように、レンズ駆動を開始する（ステップＳＴ２４）。メカ的なパックラッシュがある場合には駆動方向に応じて、このパックラッシュの補正も行う。
ここで、撮像した画像データの転送が終了するまでに、目標位置までレンズの移動（駆動）が完了した場合には（ステップＳＴ２５）、そのままレンズをその目標位置で停止させる（ステップＳＴ２７）。撮像した画像データの転送が終了するまでに、目標位置までレンズの移動（駆動）が完了していない場合であっても（ステップＳＴ２５）、連写間隔を優先するため、画像データの転送が終了した時点で（ステップＳＴ２６）レンズを停止させる（ステップＳＴ２７）。これにより、一定間隔の連写撮影を行うことができる。

さらに、メカシャッタを開け（ステップＳＴ２８）、まだレリーズ全押しがなされている場合は（ステップＳＴ２９）、連写における次の撮影のために再度露光を開始する（ステップＳＴ１６に戻り）。

次に、具体的なレンズ駆動制御方法と併せて誤差αの補正方法について、図３を参照して説明する。なお、図３は、ＡＦ駆動用モータの駆動パルスの数と測距結果との関係を示す図である。

レンズを駆動するＡＦ駆動用モータ２４としては、入力パルスの数に応じて制御するステップ数が定まるステッピングモータが用いられる。そして、レンズ位置は、ＣＰＵ１３上で動作するソフトウエアによって管理されている。そのソフトウエアは、測距センサ２５による測距結果に基づく距離情報と、その距離にある被写体が撮像素子５の面上に焦点を結像するレンズ位置（パルス数）との関係を規定する関数が予め設定されており、測距結果による距離情報の入力に応じて、レンズを停止させるべき位置（パルス数）を演算する。

上記関数は、レンズの設計によって異なるが、量産による組み込みばらつき誤差を極力排除するため、量産時の調整工程において、複数の異なる距離にある被写体に対して各々コントラスト方式で焦点のピーク位置を測定し、その間を補間するように設定される。
たとえば、本実施形態に係るデジタルスチルカメラでは、図３（ａ）に示すように、量産時における調整工程で、０．５ｍ，１．０ｍ，無限の３種類の距離で調整を行い、その間を補間するように近似式を設定する。図のように、たとえば1次式により補間され、この結果、出荷時点では、任意の測距結果に応じてどの程度駆動パルスの数を印加すればよいか特定できるようになっている。

図３（ｂ）および（ｃ）が実際の連写撮影時における補正処理を示す図である。
先ず、図３（ｂ）では、連写撮影時における１枚目の焦点調節制御結果を示している。

カメラ起動時には、物理的な（実際の）レンズ位置とソフトウエアで管理するレンズ位置とを一致させるため、ホーミング処理を行う。
ホーミング処理は、レンズ部分に配置されたホームポジションセンサ（ＨＰセンサ）の出力をモニタすることによって行う。ＨＰセンサは、フォトインタラブタ３２を含み、レンズが物理的にＨＰを横切る際にＨＰセンサ出力の論理が変化するように構成する。
カメラ起動に伴い、レンズ格納位置からレンズ駆動を開始し、ＨＰセンサ出力が変化した時点でレンズを停止し、この位置をソフトウエアによりホームポジション（基準位置）として管理する。

ホーミング処理の後、レリーズ半押しがなされ、測距センサの出力に基づいて、ＡＦ２演算回路により被写体までの距離（被写体距離）が算出される。ここで、図３（ｂ）に示す例では、被写体距離が１ｍであり、その結果、調整工程において設定された関数に基づいて、レンズの停止位置、すなわちパルス数として、２００パルスが算出される。さらに、この付近でコントラスト値による焦点検出を行うため、これより２０パルス無限側（＝１８０）までレンズを駆動する。その後、１８０パルスの位置からレンズをステップ的に駆動しながら、撮像素子面上の被写体のコントラスト値を取得する。そして、コントラスト値のビークが検出された場合、そのピーク位置までレンズを戻し、焦点調節制御を終了する。

図３（ｂ）に示す例では、ピーク位置では、２２５パルスに相当する位置となっている。そして、このピーク位置：２２５パルスと、測距結果によるレンズ位置：２００パルスとの差分である２５パルスを、誤差αとして保持しておく。

図３（ｃ）では、連写撮影における２枚目以降の撮影時の焦点調節制御結果を示している。
２枚目以降の撮影では、先ず測距センサ２５を駆動し、その出力による測距演算にて再度被写体距離を算出する。図３（ｃ）に示す例では、たとえば被写体距離が１ｍから１．５ｍに変化したとする。この被写体距離：１．５ｍに基づいて、調整工程で設定された関数を用いてパルス数を算出すると、１５０パルスとなる。そして、この１５０パルスに対し、１枚目の撮影時に算出された誤差α（＝２５パルス）を加算して補正し、１７５パルスを目標位置としてＡＦ駆動用モータ２４がレンズを駆動する。

ここで、コントラスト方式（第１の制御手段）により算出したレンズ位置と外部パッシブ方式（第２の制御手段）により算出したレンズ位置の誤差αが生じる原因としては様々な要因が考えられるが、温度変化や経時変化により、
・レンズ光学系１の焦点位置の光軸方向へのずれ、
・撮像素子５の位置の光軸方向に対するずれ、
・測距センサ２５とレンズ光学系１の光軸方向への相対位置のずれ
・レンズ光学系１および撮像素子５と、測距センサ２５との光軸方向への相対位置のずれ
などが、要因の大部分を占める。
しかしながら、上記いずれの要因においても、これらのずれは結果として、撮像レンズの焦点位置と撮像素子の撮像面とのデフォーカス量のずれとして現れるので、レンズパルス数と、焦点位置の光軸方向への移動量の関係が線形である場合には、ここで算出された誤差αは、上記説明のように被写体距離等によらず、外部パッシブ方式（第２の制御手段）により算出されたパルス数に同じ補正値を単純に加減算することができる。
レンズパルス数と、焦点位置の光軸方向への移動量の関係が非線形である場合には、上記αから、前記非線形の関数に従い、焦点位置の移動量が一定となるようなパルス数に換算する必要がある。

なお、ここでは簡単のため、メカ的なパックラッシュ量について説明を省略したが、実際には同じパルス位置でもレンズの駆動方向によって物理的なレンズ停止位置が異なるため、レンズ駆動方向によって予め保持したパックラッシュ補正量を考慮することが望ましい。

さらに、実施形態に係るデジタルスチルカメラの連写撮影時における動作について、図４に示すタイミングチャートを参照して説明する。

なお、図４において、（ｂ）ＶＤ信号は、垂直同期信号を示し、通常１ＶＤ期間毎に画像信号が出力される。（ｃ）ＳＵＢ信号は、基板電荷掃きだしパルスを示し、このパルスが入力されることにより、蓄積された電荷がリセットされる。したがって、このＳＵＢ信号が入力されない間は、撮像素子５（ＣＣＤ）による電荷蓄積が継続される。（ｄ）シフトパルスは、受光画素の蓄積電荷を遮光された転送部にシフトするためのパルスであって、電荷蓄積の終了タイミングを示す。したがってＳＵＢ信号が最後に入力されてからこのシフトパルスが入力されるまでがＣＣＤにおける蓄積時間を示し、電子シャッタ時間となる。

シフトパルスによって転送部にシフトした電荷は、１ＶＤ期間を使って出力される。この間に撮像素子５の受光画素においては、次のフレームの電荷蓄積が開始される。通常１ＶＤ期間で全画素の掃きだしは間に合わないため、１ＶＤ間で出力できるように間引きして出力される。この動作をモニタリング動作と呼び、この間引き出力データを用いて撮影前のフレーミング等が可能となっている。

図４において、時刻ｔ０にレリーズが半押しされた場合、画像が低輝度の場合はＡＦ補助光２９をＯＮし、測距センサ２５において蓄積・出力がなされ、ＡＦ２演算（パッシブＡＦ演算）回路２７により被写体距離が算出され、その被写体距離に応じたレンズ停止位置より若干無限側の位置までレンズを駆動させる。その位置からさらに至近側へレンズ駆動を続けながらＣＣＤ（撮像素子５）からのコントラスト値を取得しＡＦ１演算（コントラストＡＦ演算）回路を行う。コントラスト値がピークとなる位置（ピーク位置）でレンズを停止させ、ＡＦ補助光２９をＯＦＦし、ＡＦロック状態となる。

さらに、時刻ｔ１にレリーズが全押しされた場合、ＣＣＤ（撮像素子５）において露光が開始され、所定の時間経過後にメカシャッタを閉じる。メカシャッタは、シフトパルスより前に完全に閉まるように制御される。その後ＣＣＤは、蓄積した画素データを転送開始する。通常全画素データを転送するために複数のフィールドに分けてメモリ１２へ転送するが、図４では、たとえばＡ，Ｂ，Ｃの３つのフィールドに分けて転送する例を示している。

全押しが続いている場合は、図４（ｉ）に示すように、時刻ｔ２において、測距センサによる蓄積を開始する。その際、画像が低輝度であればＡＦ補助光をＯＮする（図４（ｌ））。そして、所定時間蓄積した後における測距センサ２５の出力データに基づいてＡＦ２演算を行い、レンズ停止位置を算出し、算出されたレンズ停止位置に対して、誤差αによる補正を行った位置までレンズを駆動する（図４（ｋ））。なお、この際、ＡＦ駆動用モータ２４による駆動パルス数が所定量より少ない場合にはレンズ駆動をさせないようにする等の制御を行ってもよい。これにより、測距ばらつき等に起因する頻繁なレンズ駆動を避けることができる。

全画素データが転送された次のフィールドでメカシャッタを開き（時刻ｔ３）、続いてレリーズが全押しされている場合は次のフィールドにて露光を行い、繰り返し同様の連写撮影が実行される。図４に示すように、露光時間が１ＶＤ期間より短い場合は、連写間隔は、２ＶＤ期間（露光期間１ＶＤ＋メカシャッタ開用１ＶＤ）＋全画素転送時間、となる。

なお、画像が低輝度であることに起因して、測距センサ２５の蓄積時間が長くなる場合、１枚目の撮影と比較して被写体距離が大きく変化した場合など、全画素転送終了時にレンズ駆動が完了しない場合がある。
本実施形態では、２枚目の連写の全画素転送終了時（図４（ｂ）において静止画転送のＣフィールド転送終了時）の時刻ｔ４において、にレンズ駆動が完了していない場合、レンズ駆動を強制的に終了させる実施形態を示している。
実際のところ、最大では（最も遅いタイミングとしては）、次の撮影のための最初の露光（図４における「３枚目の最初の露光開始時」）が開始されるより前にレンズ駆動が終了していなければ、強制的にレンズ駆動を終了させるようにしてもよい。

また、図４で、たとえば時刻ｔ１〜ｔ３の間に見られるように、実施形態に係るデジタルスチルカメラでは、時間のかかる全画素転送期間と並行して、測距およびレンズ駆動を行う。したがって、レンズ駆動を伴わない連写撮影と同じ連写間隔で、焦点調節を伴う連写撮影を行うことが可能である。

以上詳述したように、実施形態に係るデジタルスチルカメラによれば、連写撮影実行時に、１枚目は、測距センサの検出結果に基づく外部パッシブ方式の焦点調節と、コントラスト方式の焦点調節との併用によって、正確な焦点調節を行い、２枚目以降は、外部パッシブ方式のみの焦点調節を行うことで、コントラスト方式のみを連続して用いる連写より高速に連写が可能となり、また、運写間隔を一定に保ちつつ高精度な焦点調節を実現することができる。

また、実施形態に係るデジタルスチルカメラによれば、１枚目の撮影において、外部パッシブ方式およびコントラスト方式の両方式によるレンズ停止位置の誤差を算出し、２枚目以降の撮影では、この誤差を補正しながら外部パッシブ方式のみの焦点調節を行うことで、より高精度な焦点調節を実現することができる。

さらに、実施形態に係るデジタルスチルカメラによれば、従来のデジタルスチルカメラのように単純に連写の間に外部パッシブ方式による焦点調節を行うものと比較して、連写時に比較的時間がかかる全画像転送と並行して焦点調節を行うので、焦点調節を伴わない連写撮影時と同じ連写間隔を保ちつつ、焦点調節を伴う連写撮影が可能である。

なお、本発明の実施形態は、上述した実施形態に拘泥せず、当業者であれば、本発明の要旨を変更しない範囲内で様々な改変が可能である。
たとえば、上述した実施形態では、第２の制御手段として、外部パッシブ方式による制御の場合について述べたが、たとえば、以下に述べるアクティブ方式やＴＴＬ位相差検出方式でもよい。

アクティブ方式の焦点自動調節では、被写体に対して投光窓より赤外光を投射し、受光窓から入射したその反射光の位置を検出することにより、三角法を用いて被写体距離を算出する。そして、予め距離に応じて設定されたレンズ停止位置にレンズを停止させる。反射光の位置検出はＰＳＤやＣＣＤラインセンサなどを用いる。外部パッシブ方式と同様、予め距離に応じて設定されたレンズ停止位置にレンズを停止させる。
ＴＴＬ位相差検出方式では、レンズ光学系を通過した被写体像を光学的に２つの像に分解し、ＣＣＤラインセンサなどに入射させる。２つの像の像間隔からデフォーカス量を演算し、現在のレンズ位置から算出したデフォーカス量分だけ駆動した位置にレンズを停止させる。
このように、第２の制御手段としては、２枚目以降の連写間隔を一定に維持するため、コントラスト方式と比較して高速にレンズ停止位置を特定できる方式であればよい。

実施形態に係るデジタルスチルカメラのシステム構成図である。 実施形態に係るデジタルスチルカメラの連写撮影動作のフローチャートである。 誤差の補正方法を説明するための図である。 実施形態に係るデジタルスチルカメラの連写撮影時における動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１…レンズ光学系、２…撮影レンズ、３…絞り、４…メカシャッタ、５…撮像素子、６…ＣＤＳ、７…アナログゲインアンプ、８…Ａ／Ｄ変換回路、９…デジタルゲインアンプ、１０…積算値演算回路、１１…画像処理回路、１２…メモリ、１３…ＣＰＵ、１４…露出演算回路、１５…ＷＢ演算回路、１６…ＡＦ１演算回路、１７…露出制御装置、１８…タイミングジェネレータ、１９…メカシャッタ駆動用モータドライバ、２０…絞り駆動用モータドライバ、２１…ＡＦ駆動用モータドライバ、２２…メカシャッタ駆動用モータ、２３…絞り駆動用モータ、２４…ＡＦ駆動用モータ、２５…測距センサ、２６…測距センサ制御装置、２７…ＡＦ２演算回路、２８…レンズ駆動制御装置、２９…ＡＦ補助光、３０…ＡＦ補助光駆動回路、３１…ＨＰ（ホームポジション）検出用ＬＥＤ、３２…ＨＰ検出用フォトインタラプタ。

Claims (4)

1. 被写体像を光電変換して出力する撮像手段と、
   前記撮像手段に被写体像を投影する撮像光学系と、
   前記撮像手段を連続的に動作させ連写撮影を行う連写制御手段と、
   前記撮像光学系の所要のレンズを移動させることにより被写体像を前記撮像手段に合焦調節する合焦調節手段と、
   前記撮像手段から出力された信号より被写体のコントラスト情報を得、該コントラスト情報に基づき前記焦点調節手段を制御する第１の制御手段と、
   被写体までの距離に相当する距離情報を取得する測距手段、又は、被写体のデフォーカス量に相当するデフォーカス情報を取得するデフォーカス情報取得手段と、
   前記測距手段又は前記デフォーカス情報取得手段により得られた距離情報又はデフォーカス情報に基づき前記焦点調節手段を制御する第２の制御手段と、
   を有し、
   前記連写制御手段により連写撮影が実行された場合、少なくとも１枚目は前記第１の制御手段にて合焦調節した撮影を行い、該第１の制御手段による合焦撮影後、前記第２の制御手段による合焦調節を継続して連写撮影を行う
   撮像装置。
2. 連写撮影が実行された場合、少なくとも１枚目の撮影では、前記第１の制御手段により前記所要のレンズの第１の停止位置を算出するとともに、前記第２の制御手段により前記所要のレンズの第２の停止位置を算出して撮影を実行し、当該撮影以降の撮影では、前記第２の制御手段により算出されたレンズ停止位置を、前記第１および第２の停止位置の差分値に基づいて補正する
   請求項１記載の撮像装置。
3. 連写撮影時には、Ｎ枚目（Ｎ：整数）の画像信号の出力期間内に、前記第２の制御手段によるＮ＋１枚目の焦点調節手段の制御を行う
   請求項１または２記載の撮像装置。
4. Ｎ枚目の露光開始前に、Ｎ枚目の焦点調節手段の制御による前記所要のレンズの移動が完了しないと判断した場合には、前記画像信号出力完了時に当該レンズの移動を停止する
   請求項３に記載の撮像装置。
   
   

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