JP2010101972A

JP2010101972A - 自動焦点調節装置及び方法

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Publication number: JP2010101972A
Application number: JP2008271438A
Authority: JP
Inventors: Hajime Fukui; 一福井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2028-10-21
Also published as: JP5329913B2

Abstract

【課題】任意の被写体に対して自動的に焦点調節を行う場合に、撮像素子上に結像される被写体光学像の位置に関わらず、精度良く焦点調節制御を行えるようにすること。
【解決手段】予め設定された時間間隔で撮像素子から画像信号を行毎に順次、読み出し、読み出された画像信号が表す各画像について、被写体を含む領域を各画像の合焦状態の検出に用いる検出領域として設定し（Ｓ３１４）、設定された検出領域の画像信号に基づいて、各画像の合焦状態を検出し（Ｓ３１６）、複数の画像に対して合焦状態の検出処理を行った場合に（Ｓ３２０）、撮像素子の読み出しを開始してから検出領域の読み出しを開始するまでの複数の画像間における時間差を用いて時間間隔を調整し、該調整された時間間隔と合焦状態とから、撮像素子の次の読み出し時における被写体の像面移動予想量を求め、レンズ駆動量を求める（Ｓ３２２、Ｓ３２３）。
【選択図】図１０

Description

本発明は自動焦点調節装置及び方法に関し、更に詳しくは、任意の被写体に対して自動的に合焦制御する自動焦点調節装置及び方法。

昨今、撮影機材のデジタル化が進んでいるが、いわゆるデジタルカメラとしては、撮影レンズの交換ができない、デジタルコンパクトカメラと、レンズ交換式のデジタル一眼レフカメラに二極化されている。

それぞれのデジタルカメラの特徴であるが、デジタルコンパクトカメラでは、撮像素子で撮像された被写体光学像を、液晶表示器で表示するいわゆる電子ファインダーモード（またはライブビューモード）が一般的である。またオートフォーカス（ＡＦ）機能として、撮像素子の撮影画像の高周波成分の検知のみで合焦状態を判別する、いわゆるコントラストＡＦが広く用いられている。

一方、レンズ交換式のデジタル一眼レフカメラでは、従来の銀塩一眼レフカメラの流れを汲み、撮影レンズにより結像された被写体像を光学的に観察できる光学ファインダーを持つ。そのため、ＴＴＬ（Through The Lens）方式の位相差検出方式によるＡＦ（以下、「位相差ＡＦ」と呼ぶ。）が用いられている。

それぞれのＡＦの特徴であるが、コントラストＡＦは撮像素子による撮影画像の高周波成分を検知することで合焦状態を判別できるので、他の焦点検出手段を搭載する事が不要となり、コストの低減やコンパクト化に有利である。しかしながら、フォーカスレンズを動かして像の先鋭度が最も高い位置を探さないと合焦状態を判別する事ができないので、一般的に、合焦までの時間がかかると言う問題がある。一方、位相差ＡＦは、合焦位置とのずれ量（デフォーカス量）を直接検出できるので、フォーカスレンズを移動すること無く、合焦状態の判定が可能である。更に、非合焦状態においては、検出されたデフォーカス量だけ、フォーカスレンズを駆動すればよいので、合焦までにかかる時間が短くて済むと言う特徴がある。しかしながら、独立した焦点検出装置を持たなければならないので、コストもかかり、また小型化に対しては不利である。

一方、撮像素子上に、位相差方式の焦点検出手段を配置した例が、特許文献１、２、３により開示されている。

これらの公報に開示されている発明では、撮像素子の画素内に一対あるいは二対の受光部を二次元的に配列したマイクロレンズアレイを設け、このマイクロレンズによって、撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光を受光部に投影する構造を持つ。そして、撮像光学系の異なる瞳領域を通過した２光束による物体像の位置関係を検出して撮影光学系のデフォーカス量に換算するものである。

この撮像光学系の異なる瞳領域を通過した光束を得るための手段として、特許文献１および３では、マイクロレンズ後の受光部にオフセットして絞りを置くことで実現しており、特許文献２では、マイクロレンズと受光部をシフトする事により実現している。

そして、この様に撮像素子内に位相差検出方式のデフォーカス検出手段を配置すると、撮影レンズによる合焦状態と、合焦状態からずれている場合は、撮影レンズをどれだけ動かせば合焦状態になるか、その絶対量がわかる。従って、前述のコントラストＡＦ方式に比べて高速なオートフォーカスを実現できるという利点がある。

なおかつ、撮像素子で、被写体光学像を連続して撮像し、その撮像された像をＴＦＴ液晶などの表示装置に連続して表示する、いわゆるライブビューモードにおいても、高速なオートフォーカス動作を実現できるわけである。

従って、コントラストＡＦ方式では実現できなかった、被写体が前後方向に移動する様な場合でも、特許文献４に示すように、撮影時のレリーズタイムラグを考慮して、撮影レンズを動かす、動体追従オートフォーカスが可能となる。

特開平１−２１６３０６号公報特開平４−２６７２１１号公報特開２０００−１５６８２３号公報特開平１−１０７２２４号公報

しかしながら、一般的なＣＭＯＳ撮像素子にＡＦ画素を配置した場合には、以下の様な問題を生じる。

即ち、ＣＭＯＳ撮像素子を前述のライブビューモードで読み出す場合には、いわゆるローリング読み出しモードという読み出しモードが使われている。このローリング読み出しモードに関して図１４を用いて説明する。

同図において、ＡはＣＭＯＳ撮像素子の撮像面を模式的に示したものであり、図に示す様に、上から下方向に１行づつ蓄積、読み出しを行うものである。その各行は数千個の個別の画素により構成される。また、撮像面Ａの右のタイミングチャートは、ＣＭＯＳ撮像素子の画像信号の読み出しタイミングを示したものである。ＣＭＯＳ撮像素子の１番上の行（Ｌ０）は、時刻ｔ０において、リセットを解除して蓄積を開始し、時刻ｔ１において、蓄積を終了し時刻ｔ１からｔ２の間に１行分の画素信号の読み出しを行う。そしてＣＭＯＳ撮像素子の次の行は、時刻ｔ０に対して、この読み出し時間（ｔ２−ｔ１）遅れて、蓄積を開始し、同様の蓄積、読み出し処理を行う。そして再下行（Ｌｎ）まで同様にして蓄積読み出し処理を行う。

このようなローリング読出しモードでは、行方向の読み出し位置に応じて、撮像タイミングに遅れ（または進み）が生じるので、被写体が画面の上下方向に移動する場合には、被写体の位置によって被写体光学像を蓄積するタイミングが変動してしまう。

従って、距離方向に移動する被写体に対してフォーカスを合わせ続ける、いわゆる動体追従撮影では、読出し位置により蓄積タイミングが異なるので、精度良くフォーカシングができないと言う不具合が生じてしまう。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、任意の被写体に対して自動的に焦点調節を行う場合に、撮像素子上に結像される被写体光学像の位置に関わらず、精度良く焦点調節制御を行えるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の自動焦点調節装置は、被写体光学像を変換して得られる画像信号を、予め設定された時間間隔で撮像素子から行毎に順次、読み出す読み出し手段と、前記読み出された画像信号が表す各画像について、被写体を検出し、該検出した被写体を含む領域を各画像の合焦状態の検出に用いる検出領域として設定する設定手段と、前記検出領域の画像信号に基づいて、前記各画像の合焦状態を検出する合焦状態検出手段と、前記合焦状態検出手段により検出された合焦状態と、前記検出領域の前記撮像素子における位置と、前記撮像素子から前記画像信号を読み出す時間間隔とに基づいて、フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動量を求める駆動量算出手段とを有し、複数の画像に対して前記合焦状態検出手段により検出を行った場合に、前記駆動量算出手段は、前記撮像素子の読み出しを開始してから前記検出領域の読み出しを開始するまでの前記複数の画像間における時間差を用いて前記時間間隔を調整し、該調整された時間間隔と、前記合焦状態とから、前記撮像素子の次の読み出し時における前記被写体の像面移動予想量を求め、前記レンズ駆動量を求める。

また、本発明の自動焦点調節方法は、被写体光学像を変換して得られる画像信号を、予め設定された時間間隔で撮像素子から行毎に順次、読み出す読み出し工程と、前記読み出された画像信号が表す各画像について、被写体を検出し、該検出した被写体を含む領域を各画像の合焦状態の検出に用いる検出領域として設定する設定工程と、前記検出領域の画像信号に基づいて、前記各画像の合焦状態を検出する合焦状態検出工程と、前記合焦状態検出工程で検出された合焦状態と、前記検出領域の前記撮像素子における位置と、前記撮像素子から前記画像信号を読み出す時間間隔とに基づいて、フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動量を求める駆動量算出工程とを有し、複数の画像に対して前記合焦状態検出工程における検出を行った場合に、前記駆動量算出工程では、前記撮像素子の読み出しを開始してから前記検出領域の読み出しを開始するまでの前記複数の画像間における時間差を用いて前記時間間隔を調整し、該調整された時間間隔と、前記合焦状態とから、前記撮像素子の次の読み出し時における前記被写体の像面移動予想量を求め、前記レンズ駆動量を求める。

任意の被写体に対して自動的に焦点調節を行う場合に、撮像素子上に結像される被写体光学像の位置に関わらず、精度良く焦点調節制御を行うことができる。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

●装置構成
図１は、本発明の実施の形態における撮像システムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態の撮像システムは、主にカメラ本体１００と、交換レンズタイプのレンズユニット２００（撮影光学系）、フラッシュ４００により構成されており、フラッシュ４００に発光させながら撮像可能である。フラッシュ４００は、カメラ本体１００にホットシュー４５０を介して、電気的にはコネクタ４５１によりに接続される。なお、フラッシュ４００は本体と一体化された構成であっても構わない。

まず、カメラ本体１００の構成について説明する。

同図において、１は主ミラーであり、ファインダー観察状態では撮影光路内に斜設され、撮影状態では撮影光路外に退避する。また、主ミラー１はハーフミラーとなっており、撮影光路内に斜設されているときは、後述する焦点検出部８へ被写体からの光線の約半分を透過させる。

２は、ファインダー光学系を構成する、後述のフォーカスレンズ２０１の予定結像面に配置されたピント板、３はサブミラーであり、主ミラー１と共に、ファインダー観察状態では撮影光路内に斜設され、撮影状態では撮影光路外に退避する。このサブミラー３は、斜設された主ミラー１を透過した光線を下方に折り曲げて、後述する焦点検出部８の方に導くものである。

４はファインダー光路変更用のペンタプリズムである。５はアイピースであり、撮影者はアイピース５からピント板２を観察することで、撮影画面を確認することができる。この状態を光学ファインダーモード（ＯＶＦモード）と称す。６と７はファインダー観察画面内の被写体輝度を測定するための結像レンズと、測光手段の一例である測光センサであり、内部に公知の対数圧縮回路を有し、その出力は対数圧縮されたものとなる。

８は公知のいわゆる位相差検出法によってレンズユニット２００の焦点調節状態を検出する焦点検出部である。

９はフォーカルプレンシャッター、１４は、入射光を電気信号に変換して画像データを出力する撮像手段の一例である、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。

１６は、撮像素子１４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。１８は撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、Ｄ／Ａ変換器２６にそれぞれクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生回路であり、メモリ制御回路２２及びシステムコントローラ５０により制御される。

２０は画像処理回路であり、Ａ／Ｄ変換器１６からのデータ或いはメモリ制御回路２２からのデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理、前後のフレーム間の動きベクトル検出および、位相差ＡＦ演算を行う。輝度レベルの変換処理を行う。また、画像処理回路２０は、Ａ／Ｄ変換器１６から出力される画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてＴＴＬ方式のオートホワイトバランス（ＡＷＢ）処理も行っている。

２２はメモリ制御回路であり、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生回路１８、画像処理回路２０、画像表示メモリ２４、Ｄ／Ａ変換器２６、メモリ３０、圧縮・伸長回路３２を制御する。Ａ／Ｄ変換器１６から出力される画像データは、画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、或いはメモリ制御回路２２のみを介して、画像表示メモリ２４或いはメモリ３０に書き込まれる。

２４は画像表示メモリ、２６はＤ／Ａ変換器、２８はＴＦＴ方式のＬＣＤ等から成る画像表示部であり、画像表示メモリ２４に書き込まれた表示用の画像データはＤ／Ａ変換器２６を介して画像表示部２８により表示される。主ミラー１およびサブミラー３をアップし、シャッター９を開いた状態で、画像表示部２８を用いて、撮像した画像データを逐次表示することで、電子ファインダー（ＥＶＦ）機能を実現することができる。以下、この状態を電子ファインダーモード（ＥＶＦモード）と称す。また、電子ファインダーに表示される画像をライブビュー画像と呼ぶ。

３０は撮影した静止画像や動画像を格納するためのメモリであり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を格納するのに十分な記憶容量を備えている。これにより、複数枚の静止画像を連続して撮影する連写撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ３０に対して行うことが可能となる。また、メモリ３０はシステムコントローラ５０の作業領域としても使用することが可能である。

３２は適応離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）等、公知の圧縮方法を用いて画像データを圧縮・伸長する圧縮・伸長回路である。圧縮・伸長回路３２は、メモリ３０に格納された画像を読み込んで圧縮処理或いは伸長処理を行い、処理を終えたデータを再びメモリ３０に書き込む。

４０はフォーカルプレンシャッター９を制御するシャッター制御部であり、測光センサ７からの測光情報に基づいて絞り２０４を制御する絞り制御部２０５と連携しながらシャッター９を制御する。４１は主ミラー１をアップ、ダウンさせるためのモータと駆動回路からなるミラー制御部である。

５０はカメラ本体１００全体を制御するシステムコントローラであり、周知のＣＰＵなどを内蔵する。５２はシステムコントローラ５０の動作用の定数、変数、プログラム等を記憶するメモリである。

５４はシステムコントローラ５０でのプログラムの実行に応じて、文字、画像、音声などを用いて動作状態やメッセージなどを外部に通知するための通知部である。通知部５４としては、例えばＬＣＤやＬＥＤなどによる視覚的な表示を行う表示部や音声による通知を行う発音素子などが用いられるが、これらのうち１つ以上の組み合わせにより構成される。特に、表示部の場合には、カメラ本体１００の操作部７０近辺の、視認しやすい、単数あるいは複数箇所に設置されている。また、通知部５４は、その一部の機能がピント板２の下部に設置されている。

通知部５４の表示内容の内、ＬＣＤなどに表示するものとしては以下のものがある。まず、単写／連写撮影表示、セルフタイマー表示等、撮影モードに関する表示がある。また、圧縮率表示、記録画素数表示、記録枚数表示、残撮影可能枚数表示等の記録に関する表示がある。また、シャッタースピード表示、絞り値表示、露出補正表示、フラッシュ表示、赤目緩和表示等の撮影条件に関する表示がある。その他に、マクロ撮影表示、ブザー設定表示、時計用電池残量表示、電池残量表示、エラー表示、複数桁の数字による情報表示、記録媒体１２０の着脱状態表示がある。更に、レンズユニット２００の着脱状態表示、通信Ｉ／Ｆ動作表示、日付・時刻表示、外部コンピュータとの接続状態を示す表示等を行うこともできる。

また、通知部５４の表示内容のうち、ピント板２の下部に表示するものとしては、例えば、以下のものがある。合焦表示、手振れ警告表示、フラッシュ充電表示、シャッタースピード表示、絞り値表示、露出補正表示、記録媒体書き込み動作表示等である。

５６は後述するプログラムなどが格納された電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭ等が用いられる。

６０、６２、６４、６６、６８及び７０は、システムコントローラ５０の各種の動作指示を入力するための操作手段であり、スイッチやダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置等の単数或いは複数の組み合わせで構成される。

ここで、これらの操作手段の具体的な説明を行う。

６０はモードダイアルスイッチで、電源オフ、撮影モード（静止画撮影モード、動画撮影モード）、再生モード、消去モード、ＰＣ接続モード等の各機能モードを切り替え設定することができる。

６２はシャッタースイッチＳＷ１で、不図示のシャッターボタンの操作途中（例えば半押し）でＯＮとなり、オートフォーカス（ＡＦ）処理、自動露出（ＡＥ）処理等の動作開始を指示する。

６４はシャッタースイッチＳＷ２で、不図示のシャッターボタンの操作完了（例えば全押し）でＯＮとなり、露光処理、現像処理、及び記録処理からなる一連の処理の動作開始を指示する。まず、露光処理では、撮像素子１４から読み出した信号をＡ／Ｄ変換器１６、メモリ制御回路２２を介して画像データをメモリ３０に書き込み、更に、画像処理回路２０やメモリ制御回路２２での演算を用いた現像処理が行われる。更に、記録処理では、メモリ３０から画像データを読み出し、圧縮・伸長回路３２で圧縮を行い、記録媒体１２０に画像データを書き込む。

６６はファインダーモード設定スイッチで、撮影時にＯＶＦモードと、ＥＶＦモードのいずれかを選択する。ＥＶＦモードを設定した場合は、主ミラー１およびサブミラー３が撮影光路から退避し、シャッター９が開かれ、撮像素子１４で撮像された画像は逐次、画像表示部２８に表示される。

６８はクイックレビューＯＮ／ＯＦＦスイッチで、撮影直後に撮影した画像データを所定時間自動再生する、所謂「クイックレビュー」機能のＯＮ／ＯＦＦを設定する。なお、本実施の形態では、特に、画像表示部２８をＯＮとした場合におけるクイックレビュー機能の設定をする機能を備えるものとする。

７０は各種ボタンやタッチパネルなどから成る操作部である。一例として、メニューボタン、セットボタン、マクロボタン、単写／連写／セルフタイマー切り換えボタン、メニュー移動＋（プラス）ボタン、メニュー移動‐（マイナス）ボタンを含む。更に、再生画像移動＋（プラス）ボタン、再生画像移動‐（マイナス）ボタン、撮影画質選択ボタン、露出補正ボタン、日付／時間設定ボタン、拡大表示設定ボタンなども含む。

８０は電源制御部で、電池検出回路、ＤＣ‐ＤＣコンバータ、通電するブロックを切り換えるスイッチ回路等により構成されている。電源制御部８０は、電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行い、検出結果及びシステムコントローラ５０の指示に基づいてＤＣ‐ＤＣコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体を含む各部へ供給する。

８２、８４はコネクタ、８６はアルカリ電池やリチウム電池等の一次電池やＮｉＣｄ電池やＮｉＭＨ電池、Ｌｉ‐ｉｏｎ電池、Ｌｉポリマー電池等の二次電池、ＡＣアダプター等からなる電源部である。

９０はメモリカードやハードディスク等の記録媒体とのインタフェース、９２はメモリカードやハードディスク等の記録媒体と接続を行うコネクタである。９８はコネクタ９２に記録媒体１２０が装着されているか否かを検知する記録媒体着脱検知回路である。

なお、本実施の形態では記録媒体を取り付けるインタフェース及びコネクタを１系統持つものとして説明しているが、記録媒体を取り付けるインタフェース及びコネクタは、単数或いは複数、いずれの系統数を備える構成としても構わない。また、異なる規格のインタフェース及びコネクタを組み合わせて備える構成としても構わない。

インタフェース及びコネクタとしては、種々の記憶媒体の規格に準拠したものを用いて構成することが可能である。例えば、ＰＣＭＣＩＡ（Personal Computer Memory Card International Association）カードやＣＦ（コンパクトフラッシュ（登録商標））カード、ＳＤカード等である。インタフェース９０及び９４、そしてコネクタ９２及び９６をＰＣＭＣＩＡカードやＣＦ（登録商標）カード等の規格に準拠したものを用いて構成した場合、各種通信カードを接続することができる。通信カードとしては、ＬＡＮカードやモデムカード、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）カード、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）１３９４カードがある。他にも、Ｐ１２８４カード、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）カード、ＰＨＳ等がある。これら各種通信カードを接続することにより、他のコンピュータやプリンタ等の周辺機器との間で画像データや画像データに付属した管理情報を転送し合うことができる。

７２は通信部で、ＲＳ２３２ＣやＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、Ｐ１２８４、ＳＣＳＩ、モデム、ＬＡＮ、無線通信、等の各種通信機能を有する。７３は通信部７２によりカメラ本体１００を他の機器と接続するコネクタ或いは無線通信の場合はアンテナである。

１２０はメモリカードやハードディスク等の記録媒体である。この記録媒体１２０は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部１２２、カメラ本体１００とのインタフェース１２４、カメラ本体１００と接続を行うコネクタ１２６を備えている。

記録媒体１２０としては、ＰＣＭＣＩＡカードやコンパクトフラッシュ（登録商標）等のメモリカード、ハードディスク等を用いることができる。また、マイクロＤＡＴ、光磁気ディスク、ＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＷＲ等の光ディスク、ＤＶＤ等の相変化型光ディスク等で構成されていても勿論構わない。

３９９は後述のレンズユニット２００とカメラ本体１００のシステムコントローラ５０との通信を行う通信線群であり、４９９は後述の外付けフラッシュ４００とカメラ本体１００のシステムコントローラ５０との通信を行う通信線群である。

次に、レンズユニット２００の構成について説明する。

２０１は被写体光学像を撮像素子１４に結像し、焦点調整を行う為のフォーカスレンズ、２０２はフォーカスレンズ２０１を光軸方向に駆動して、ピントを合わせるためのフォーカス駆動アクチュエータである。２１１はレンズ制御マイコン２０６からの指令に基づき、フォーカス駆動アクチュエータ２０２を制御するフォーカス制御部である。

２０３はフォーカスレンズ２０１の位置から被写体距離を検出する為のエンコーダからなる距離検出部、２０４は撮影時の光量を調整する為の絞り、２５０は絞り駆動アクチュエータである。２０５はレンズ制御マイコン２０６からの指令に基づき、絞り駆動アクチュエータ２５０を制御する絞り制御部である。

２０７は変倍のための焦点距離調整を行うためのズーミングレンズ、２０８はズーミングレンズ２０７を光軸方向に駆動して、焦点距離調節を行うためのズーム駆動アクチュエータである。２１２はズーム駆動アクチュエータ２０８を制御するズーム制御部である。

２０６は前述のフォーカス駆動や絞り駆動などを制御するとともに、カメラ本体１００側のシステムコントローラ５０と通信を制御するレンズ制御マイコンである。

レンズユニット２００はレンズマウント２０９を介して、着脱可能にカメラ本体１００に装着され、電気的にはシリアル通信線と電源からなるコネクタ２１０でカメラ本体１００に接続される。

なお、上記説明では、レンズ交換式の一眼レフタイプのデジタルカメラであるものとして説明したが、レンズや鏡筒が本体と一体化された、いわゆるデジタルコンパクトカメラなどであってもよい。

次に図２は撮像素子１４の画素配列の一部を抜き出したものであり、撮像素子１４の各画素の前にはベイヤー配列のカラーフィルターが規則的に並べて配置されている。Ｇは緑、Ｒは赤、Ｂは青のカラーフィルターに相当する。そして、８行毎、８列毎に位相差ＡＦ画素対ＳＡ及びＳＢが二次元的に配置されている。

図３は、ＡＦ画素ＳＡの画素構造を示す図であり、図４はＡＦ画素ＳＢの構造を示す図である。

図３において、（Ａ）は上部から見た図であり、（Ｂ）はｂ−ｂ’断面図である。３０１はマイクロレンズ、３０２はマイクロレンズ３０１を形成するための平面を構成するための平坦化層である。ＡＦ画素ＳＡはフィルタ層を持たず、最上部にマイクロレンズ３０１が構成される。３０３はアルミ配線層で作った遮光層であり、ＡＦ画素ＳＡとＡＦ画素ＳＢとで、撮影レンズの異なる瞳領域を通過した光束を受光するように、画素の光電変換エリアの中心部から一方に偏心した位置に開口部を設けている。３０４は光電変換層である。

図４はＡＦ画素ＳＢの画素構造を示す図であり、図３のＡＦ画素ＳＡと左右対称の構造をしているので、説明は省略する。

図５は、図３及び図４に示す画素構造を有するＡＦ画素対ＳＡ及びＳＢによる瞳分割を説明する図である。

図５において、３１０は撮影レンズを模式的に示したものであり、３１１はＡＦ画素ＳＡ、３１２はＡＦ画素ＳＢである。ＡＦ画素ＳＡには遮光層３０３の開口部を介して、Ｌ１〜Ｌ３の間の光束のみが光電変換部３０４に入射される。つまり、撮影レンズ３１０の左側の光束のみが入射される。一方、画素３１２には、同様にＬ４〜Ｌ６の光束だけが入射される。従って、各々の画素に入射される光束の重心は、Ｌだけ離れた位置を通っている。

この様な画素が多数並んだ場合の合焦状態及び非合焦状態での結像の状態に関して、図６を用いて説明する。

図６において、（Ａ）は合焦状態からレンズが繰り出された場合、すなわち前ピン状態を示し、（Ａ）は合焦状態、（Ｃ）は合焦状態からレンズが繰り込まれた場合、すなわち後ピン状態を示す。また、各図におけるＡ、Ｂは、ＡＦ画素ＳＡ及びＳＢをそれぞれ示している。

図６（Ａ）の前ピン状態では、ＡＦ画素ＳＡに結像される像の位置と、ＡＦ画素ＳＢに結像される像の位置の差Ｌは負の値を示す。また、（Ｂ）の合焦状態では、ＡＦ画素ＳＡに結像される像の位置と、ＡＦ画素ＳＢに結像される像の位置の差Ｌは０であり、（Ｃ）の後ピン状態では、ＡＦ画素ＳＡに結像される像の位置と、ＡＦ画素ＳＢに結像される像の位置の差Ｌは正の値を示す。

従ってＡＦ画素ＳＡに結像される被写体光学像と、ＡＦ画素ＳＢに結像される被写体光学像の間隔を測ることによって、前ピン、合焦、後ピンと言った合焦状態を検出することが可能である。

これらのＡＦ検出用画素は、図２で説明した様に、センサー上に離散的に配置してある。

次に図７〜図１３を参照して、第１の実施形態の動作を説明する。

図７および図８は、本実施の形態におけるカメラ本体１００の撮影時の主ルーチンのフローチャートである。同図を用いてシステムコントローラ５０の動作を以下に説明する。

図７において、電池交換等の電源投入により、システムコントローラ５０はフラグや制御変数等を初期化する（ステップＳ１０１）。

次にステップＳ１０２でシステムコントローラ５０は、モードダイアル６０の設定位置を判断する。モードダイアル６０が電源ＯＦＦに設定されていたならば、システムコントローラ５０は、各表示部の表示を終了状態に変更し、フラグや制御変数等を含む必要なパラメータや設定値、設定モードを不揮発性メモリ５６に記録する。更に、システムコントローラ５０は、電源制御部８０により画像表示部２８を含むカメラ本体１００各部の不要な電源を遮断する等の所定の終了処理を行った後（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０２に戻る。

また、ステップＳ１０２でモードダイアル６０が撮影モードに設定されていたならば、ステップＳ１０５に進む。

また、ステップＳ１０２でモードダイアル６０がその他のモードに設定されていたならば、システムコントローラ５０は選択されたモードに応じた処理を実行し（ステップＳ１０４）、処理を終えたならばステップＳ１０２に戻る。

ステップＳ１０５において、システムコントローラ５０は、電源制御部８０により電池等により構成される電源８６の残容量や動作情況がカメラ本体１００の動作に問題があるか否かを判断する。問題があるならば（ステップＳ１０５でＮＯ）通知部５４を用いて画像や音声により所定の警告を行った後に（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０２に戻る。

一方、電源８６に問題が無いならば（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、システムコントローラ５０は記録媒体１２０の空き容量などを判断する（ステップＳ１０６）。問題があるならば（ステップＳ１０６でＮＯ）通知部５４を用いて画像や音声により所定の警告を行った後に（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０２に戻る。

記録媒体１２０の動作状態に問題が無いならば（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、通知部５４を用いて画像や音声によりカメラ本体１００の各種設定状態の告知を行う（ステップＳ１０８）。

続いて、システムコントローラ５０は、ファインダーモード設定スイッチ６６の設定状態を調べる（ステップＳ１０９）。ＥＶＦモードに設定されていたならば、ミラー制御部４１を介して主ミラー１及びサブミラー３をアップ駆動して、撮影光路から退避させる（ステップＳ１１０）。更に、シャッター制御部４０を制御してシャッター９を開き（ステップＳ１１１）、撮像素子１４にレンズユニット２００を介して入射する被写体光学像を結像し、撮像素子１４から被写体画像を読み込む。そして、撮像素子１４から読み込んだ被写体画像のデータを、Ａ／Ｄ変換器１６、画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、画像表示メモリ２４に逐次書き込み、メモリ制御回路２２、Ｄ／Ａ変換器２６を介して画像表示部２８により逐次表示する。このようにして、ＥＶＦ機能を実現している（ステップＳ１１３）。そして、図８のステップＳ１２０に進む。

一方、ステップＳ１１２において、ファインダーモード設定スイッチ６６がＯＶＦモードに設定されていた場合には、そのまま図８のステップＳ１２０に進む。

図８のステップＳ１２０において、シャッタースイッチＳＷ１の状態を調べ、シャッタースイッチＳＷ１が押されていないならば、ステップＳ１０２に戻る。シャッタースイッチＳＷ１が押されたならば、ステップＳ１２１に進む。

ステップＳ１２１では、焦点調節処理を行ってフォーカスレンズ２０１の焦点を被写体に合わせ、測光処理を行って絞り値及びシャッタースピードを決定する。測光の結果、必要であればフラッシュフラグをセットし、フラッシュの設定も行う。このステップＳ１２１で行う焦点調節・測光処理の詳細は図９乃至図１０を用いて後述する。

焦点調節・測光処理（ステップＳ１２１）を終えたならば、シャッタースイッチＳＷ２の状態を調べる。シャッタースイッチＳＷ２が押されていなければ（ステップＳ１２２でＯＦＦ）、図７のステップＳ１０２に戻る。

シャッタースイッチＳＷ２が押されたならば（ステップＳ１２２でＯＮ）、ステップＳ１２３において、システムコントローラ５０は露光処理及び現像処理からなる撮影処理を実行する。露光処理では、撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、或いはＡ／Ｄ変換器１６から直接メモリ制御回路２２を介して、メモリ３０に撮影した画像データを書き込む。そして、現像処理では、メモリ制御回路２２そして必要に応じて画像処理回路２０を用いて、メモリ３０に書き込まれた画像データを読み出して各種処理を行う。なお、このステップＳ１２３における撮影処理の詳細は図１３を用いて後述する。

撮影処理（ステップＳ１２３）が終了した際に、システムコントローラ５０はシャッタースイッチＳＷ２の状態を判断する。シャッタースイッチＳＷ２が押された状態であったならば（ステップＳ１２４でＯＮ）、システムコントローラ５０はシステムコントローラ５０の内部メモリ或いはメモリ５２に記憶される連写フラグの状態を判断する（ステップＳ１２５）。連写フラグが設定されていたならば、連続して撮影を行うためにステップＳ１２１に戻り、次の撮影を行う。連写フラグが設定されていないならば（ステップＳ１２５でＮＯ）、ステップＳ１２４に戻り、シャッタースイッチＳＷ２が放されるまで、現在の処理を繰り返す。

シャッタースイッチＳＷ２が放されると、システムコントローラ５０は、画像表示部２８に撮影された画像のクイックレビュー表示を行う（ステップＳ１２６）。そして、ステップＳ１２７において所定のミニマムレビュー時間が経過した後に、ステップＳ１０２に戻り、一連の処理を繰り返す。

図９は、図８のステップＳ１２１における焦点調節・測光処理で行われる測光処理を示す詳細なフローチャートである。

まず、ステップＳ２２１において、ファインダーモード設定スイッチ６６の設定により、ＯＶＦモードに設定されている場合は、測光センサ７を用いて公知の方法で被写体輝度（ＢＶ）の測光を行う（ステップＳ２２２）。そして、撮像素子１４の設定感度（ＳＶ）から露出値（ＥＶ）を決定し、所定の露出プログラム線図からＥＶ＝ＴＶ（シャッター速度）＋ＡＶ（絞り値）となる絞りとシャッターの組み合わせによる本撮影露光量を決定する（ステップＳ２２３）。

一方、ＥＶＦモードが設定されている場合は、被写体輝度の測定を撮像素子１４で行うこと以外は、基本的にＯＶＦモードの時と同じである。まず、撮像素子１４から被写体画像を読み込み（ステップＳ２３０）、Ａ／Ｄ変換器１６、画像処理回路２０で、画面全体を所定の分割数に分割した、それぞれのブロックの輝度値（ＢＶ）に変換する（ステップＳ２３１）。次に、得られた被写体輝度情報と撮像素子１４の感度設定情報（ＳＶ）より、適正な露出量であるか判断する（ステップＳ２３２）。適正でない場合は、撮像素子１４の電子シャッター秒時（ＴＶ）及び／またはレンズユニット２００の絞り２０４の設定値（ＡＶ）を変更して、被写体輝度が適正となるように、露光量を制御する（ステップＳ２３３）。一方、露出が適正であった場合は、ＩＳＯ感度を基に本撮影の露光量を演算し（ステップＳ２３５）、続いて取得した画像に対してホワイトバランス演算を行い、適切なホワイトバランスとなるべくＲＧＢ各色のゲインを変更して制御を行う（ステップＳ２３６）。

次に図１０のフローチャートを参照して、図８のステップＳ１２１における焦点調節・測光処理で行われる焦点調節処理（自動焦点調節方法）について詳細に説明する。

ステップ３０１において、ファインダーモード設定スイッチ６６の設定により、ＯＶＦモードに設定されている場合は、焦点検出部８内のＡＦセンサーで電荷蓄積を行う（ステップＳ３０２）。そして、２像の一致度から公知の方法でデフォーカス量を演算する（ステップＳ３０３）。

一方、ステップＳ３０１において、ＥＶＦモードが設定されていると判断された場合は、ライブビュー画像の読み出しタイミングに合わせて、撮像素子１４により撮像された画像を取得する（ステップＳ３１０）。次に被写体の動きベクトル検知の判断として、撮像された画像が初回画像であるかを判別し（ステップＳ３１１）、初回画像であるならば、被写体のどの部分でＡＦ処理を行うか設定する（ステップＳ３１２）。なお、この設定方法は、ユーザーが設定した場所であっても良いし、コントラストの高い部分を自動的に選択して設定してもよい。

一方、初回画像でなければ、画像処理回路２０にて、前回と今回の画像の比較で検出された、被写体平面内での移動方向を取得し（ステップＳ３１３）、今回のデフォーカス検出を行うＡＦ測距枠（検出領域）を設定する（ステップＳ３１４）。

この被写体の動きを検出してＡＦ測距枠を追従させる方法を図１１（Ａ）を用いて説明する。図１１（Ａ）において、１１０１は撮像素子１４を撮像面から模式的に示した図であり、１１０２は撮像素子１４上に結像された前回の撮像フレームにおける主被写体、１１０３は今回の撮像フレームにおける主被写体である。また、１１０４は前回の撮像フレームにおけるＡＦ測距枠、１１０５は今回の撮像フレームにおけるＡＦ測距枠を示す。

被写体の動きベクトル（移動量と方向）を求めるには、画像全体を任意のブロックに分割し、その特徴点Ｐ１〜Ｐｎの動き方向とその大きさを検出し、その移動点の平均から、移動している被写体の平均動きベクトルＶＸを求める。従って、前回のＡＦ測距枠１１０４に対して、動きベクトルＶＸを加算する事により、今回のＡＦ測距枠１１０５の位置を決定できるわけである。

次に、動きベクトルＶＸの上下方向の移動量と撮像素子１４の読み出しクロックレートより、ＡＦ測距枠の撮像素子１４の上下方向の移動による読み出し時間の遅れ（または進み）を演算する（ステップＳ３１５）。

この遅れ（または進み）時間を求める方法を図１１（Ｂ）のタイミングチャートを用いて説明する。

図１１（Ｂ）に示すタイミングチャートは、撮像素子１４の読み出しタイミングを説明するものである。時刻ｔ０とｔ３の時間間隔Ｖｔはライブビュー表示を行うための読み出しフレーム間隔であり、一定の時間Ｖｔにて、ライブビュー表示を行っている間、繰り返し撮像素子１４から画像を読み出している。

そして被写体輝度のアペックス値ＢＶ、設定絞り値のアペックス値ＡＶ、撮像素子１４の感度のアペックス値ＳＶより、撮像素子１４の蓄積時間のアペックス値ＴＶは以下の式で求められる。
ＴＶ＝ＢＶ＋ＳＶ−ＡＶ

従って、撮像素子１４の実際の蓄積時間ＴはＴ＝２＾（−ＴＶ）で求める事ができ、図１１（Ｂ）において畜積時間Ｔとなるタイミングｔ１よりリセットを解除し、撮像素子１４の蓄積を順次開始する。

そして、前回の撮像でのＡＦ測距枠１１０３の上端に相当する撮像素子１４の蓄積開始タイミングはｔ２であり、今回の撮像でのＡＦ測距枠が同じ位置であるならば、その上端は時刻ｔ４である。従って、前回と今回の蓄積開始時間の差は読み出しフレーム間隔Ｖｔである。しかしながら、被写体とカメラの相対位置が画面下方向に移動した事により、今回のＡＦ測距枠１１０５として図１１（Ａ）に示す位置に移動した場合は、そのＡＦ測距枠１１０５の上端に相当する撮像素子の蓄積開始タイミングはｔ５となる。そのため、前回と今回の蓄積開始時間の差は読み出しフレーム間隔Ｖｔにｔ５−ｔ４に相当する補正時間Δｔ（画像間における検出領域読み出しまでの時間差）を加算したＶｔ＋Δｔとなる訳である。

そしてこのΔｔは、前回のＡＦ測距枠の上端位置Ｖ１と今回のＡＦ測距枠の上端位置Ｖ４の差分を撮像素子１４の上下方向の総ライン数Ｌで割り、撮像素子１４の１ラインの読み出し時間Ｖｒを乗ずることにより、以下の式で求める事ができる。
Δｔ＝（Ｖ４−Ｖ１）／Ｌ＊Ｖｒ

ただし、このΔｔは、測距点が撮像素子１４の読み出し方向で下に動く場合は正の値になるが、上に動く場合は負の値になる。
上述したようにしてステップＳ３１５の処理が終了すると、ステップＳ３１６に進む。前述のステップＳ３１０で取得した各画像には、ＡＦ画素ＳＡ、ＳＢの画像信号も含まれている。このＡＦ画素の２像一致度から、画像処理回路２０にて、図６にて説明した方法で、ＡＢ像の一致度より各画像についてＡＦ測距枠内のデフォーカス量を算出する（合焦状態検出工程）。

次にステップＳ３２０において、ステップ３０３またはステップ３１６で求めたデフォーカス量の回数に応じて、１回の場合はステップＳ３２１へ、２回の場合はステップＳ３２２へ、３回以上の場合はステップＳ３２３に分岐する。そして、各々の処理ルーチンにて、合焦させるためのフォーカスレンズ２０１の駆動量を求める（駆動量算出工程）。

このフォーカスレンズ２０１の駆動量の算出方法を図１２を用いて説明する。

図１２において、横軸は時刻、縦軸はレンズユニット２００により被写体が結像される像面位置Ｘ、Ｌはフォーカスレンズ２０１の位置を示す。また、Ｚ１は被写体の距離方向の移動により結像される像面位置の変化を示し、Ｚ２は前述の読み出し時間の遅れまたは進みにより誤差をもって演算された像面位置の変化を示す。

時刻ｔ０におけるレンズ位置Ｌ０と像面位置ｘ０による差はデフォーカス量ＤＦ０である。このとき、デフォーカス量の検出回数が１回であるならば、被写体の距離方向による像面移動速度はわからないので、検出されたデフォーカス量ＤＦ０だけフォーカスレンズ２０１を駆動する事で被写体に対してフォーカシングを行う。これがステップＳ３２１における算出されたフォーカスレンズ２０１の駆動量である。

そして、デフォーカス量ＤＦ０だけフォーカスレンズ２０１を駆動すると、フォーカスレンズ２０１の位置は図１２におけるＬ１の位置に移動する。

しかしながら、次の時刻ｔ１においては、被写体が距離方向で移動しているために、実際の像面位置はＸ１となり、像面位置Ｘ１とレンズ位置Ｌ１の差分であるＤＦ１のデフォーカス量が検出される。

時刻ｔ１では、ｔ０およびｔ１で２回のデフォーカス量検出が行われたので、１次関数としての像面移動速度が計算され、次回のＡＦタイミングであるｔ２での像面移動予想量を求める事ができる。すなわち、
像面移動速度＝ＤＦ１/Ｖｔ

従って、
フォーカスレンズ駆動量＝ＤＦ１／Ｖｔ＊Ｖｔ＝ＤＦ１
と求められる。これがステップＳ３２２における算出されたフォーカスレンズ２０１の駆動量である。
次に時刻ｔ３では、図１２に示すＤＦ２のデフォーカス量が検出されてしまう。これは、被写体が等速度運動を行っていても、像面位置の変化は等速度とならないためである。

この場合、過去のデフォーカス検出結果が３点あるので、この３点を通る曲線を２次式で近似する事で、時刻ｔ３での像面位置Ｘ３を精度良く求める事ができる。これがステップＳ３２３における算出されたフォーカスレンズ２０１の駆動量である。

しかしながら、前述の様に被写体とカメラの相対位置が上下方向に移動する場合は、フレームレートＶｔに対して、読み出し時間にΔｔの遅れ（または進み）が生じ、実際にデフォーカス検出を行った位置での時刻ｔ２’ではＤＦ２’のデフォーカス量が検出される。この際、読み出し時間の補正を行わず時刻ｔ２の時点でＤＦ２’のデフォーカス量が検出されたとして時刻ｔ３でのフォーカスレンズ駆動量を演算すると、像面位置はＸ３’となってしまい、大きな誤差を生じてしまう。従って、前回のＡＦ測距枠と今回のＡＦ測距枠が撮像素子１４の上下方向（読み出し方向）で異なる場合は、その読み出し遅れ（または進み）を図１１で説明した様に、被写体の上下移動に基づく読み出しタイミングズレを補正する。これにより、被写体の距離方向の移動に対して正確にピントを追従させる事が可能となる。

このようにして求めたフォーカスレンズ２０１の駆動量により、ステップＳ３２４にてフォーカスレンズ２０１を駆動して、焦点調節処理を終了する。

なお、以上説明した場合において、ｔ３のタイミングが本撮影の場合には、ｔ２’からｔ３までの、本撮影に必要なタイムラグに基づき、本撮影時のフォーカスレンズ２０１の位置を求める。これにより、移動する被写体に対して、正確にピントの合った画像を撮影する事ができる。

次に、図１３のフローチャートを参照して、図８のステップＳ１２３で行われる撮影処理の詳細について説明する。

ステップＳ３３１において、ファインダーモード設定スイッチ６６によりＯＶＦモードに設定されている場合は、撮影準備のためにミラー制御部４１を介して主ミラー１及びサブミラー３をアップ駆動して、撮影光軸上から退避させる（ステップＳ３３２）。

一方、ステップＳ３３１においてＥＶＦモードと判断された場合は、撮影準備のためにシャッター９を閉じる（ステップＳ３３３）。

続いてＯＶＦモード、ＥＶＦモード共に、ステップＳ２２３或いはＳ２３４で演算した絞り値にレンズ２００の絞り２０４を駆動し（ステップＳ３３４）、撮像素子１４の蓄積を開始すると共にシャッター９を開いて露光を開始する（ステップＳ３３５）。

所定のシャッター秒時が経過すると、シャッター９を閉じ（ステップＳ３３６）、撮像素子１４からＡ／Ｄ変換器１６を介して撮影画像を読み出し、メモリ３０に保存する（ステップＳ３３７）。更に、圧縮・伸長回路３２でメモリ３０に格納された画像を読み込み（ステップＳ３３８）、圧縮処理或いは伸長処理を行い（ステップＳ３３８）、処理を終えたデータをインタフェース９０を介して記憶媒体１２０に書き込む（ステップＳ３３９）。そして、一連の処理が終了すると、撮影処理を終了する。

なお、本実施の形態では、撮像素子１４に埋め込んだ位相差ＡＦ画素を使用する場合に関して説明したが、位相差ＡＦ画素をもたず、撮影画像の高周波成分でピントのピークを判定するいわゆるコントラストＡＦに適用することも可能である。その場合においても同様の効果を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る、一眼レフレックスカメラと該カメラに装着される交換レンズとによって成るカメラシステムの概略構成を示す図である。本発明の実施の形態に係る撮像素子の画素配列の一部を示す図である。本発明の実施の形態に係る撮像素子に内蔵されたＡＦ画素の構成を示す図である。本発明の実施の形態に係る撮像素子に内蔵されたＡＦ画素の構成を示す図である。本発明の実施の形態に係る撮像素子に内蔵されたＡＦ画素を用いたＡＦ検出の原理を説明する図である。本発明の実施の形態に係る撮像素子に内蔵されたＡＦ画素を用いたＡＦ検出の原理を説明する図である。本発明の実施の形態における主ルーチンの一部を示すフローチャートである。本発明の実施の形態における主ルーチンの一部を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る測光処理を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る焦点調節処理を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る被写体の動きを検出してＡＦ測距枠を追従させる方法を説明するための図である。本発明の実施の形態に係る移動する被写体に対するフォーカスレンズの駆動方法を説明する図である。本発明の実施の形態に係る撮像処理を示すフローチャートである。従来の撮像素子の読み出しタイミングを説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１：主ミラー、２：ピント板、３：サブミラー、４：ペンタプリズム、５：アイピース、６：結像レンズ、７：測光センサ、８：焦点検出部、９：シャッター、１４：撮像素子、１６：Ａ／Ｄ変換器、１８：タイミング発生回路、２０：画像処理回路、２２：メモリ制御回路、２４：画像表示メモリ、２６：Ｄ／Ａ変換器、２８：画像表示部、３０：メモリ、３２：圧縮・伸長回路、４０：シャッター制御部、４１：ミラー制御部、５０：システムコントローラ、５２：メモリ、５４：通知部、５６：不揮発性メモリ、６０：モードダイアルスイッチ、６２：シャッタースイッチＳＷ１、６４：シャッタースイッチＳＷ２、６６：ファインダーモード設定スイッチ、６８：クイックレビューＯＮ／ＯＦＦスイッチ、７０：操作部、７２：通信、７３：コネクタ（またはアンテナ）、８０：電源制御部、８２、８４：コネクタ、８６：電源、９０：Ｉ／Ｆ、９２：コネクタ、９８：記録媒体着脱検知部、１００：カメラ本体、１２０：記録媒体、１２２：記録部、１２４：Ｉ／Ｆ、１２６：コネクタ、２００：レンズユニット、２０１：フォーカスレンズ、２０４：絞り、２０５：絞り制御部、２０６：レンズ制御マイコン、２０７：ズームレンズ、２１１：フォーカス制御部、２１２：ズーム制御部、４００：フラッシュ

Claims

被写体光学像を変換して得られる画像信号を、予め設定された時間間隔で撮像素子から行毎に順次、読み出す読み出し手段と、
前記読み出された画像信号が表す各画像について、被写体を検出し、該検出した被写体を含む領域を各画像の合焦状態の検出に用いる検出領域として設定する設定手段と、
前記検出領域の画像信号に基づいて、前記各画像の合焦状態を検出する合焦状態検出手段と、
前記合焦状態検出手段により検出された合焦状態と、前記検出領域の前記撮像素子における位置と、前記撮像素子から前記画像信号を読み出す時間間隔とに基づいて、フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動量を求める駆動量算出手段とを有し、
複数の画像に対して前記合焦状態検出手段により検出を行った場合に、前記駆動量算出手段は、前記撮像素子の読み出しを開始してから前記検出領域の読み出しを開始するまでの前記複数の画像間における時間差を用いて前記時間間隔を調整し、該調整された時間間隔と、前記合焦状態とから、前記撮像素子の次の読み出し時における前記被写体の像面移動予想量を求め、前記レンズ駆動量を求めることを特徴とする自動焦点調節装置。
前記撮像素子は、撮影光学系の異なる瞳領域を通過した光束をそれぞれ受光する複数の画素対を含み、前記合焦状態検出手段は、前記複数の画素対から出力される画像信号の位相差に基づいて、合焦状態を検出することを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調節装置。
前記複数の画素対は、前記撮像素子において二次元的に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の自動焦点調節装置。
被写体光学像を変換して得られる画像信号を、予め設定された時間間隔で撮像素子から行毎に順次、読み出す読み出し工程と、
前記読み出された画像信号が表す各画像について、被写体を検出し、該検出した被写体を含む領域を各画像の合焦状態の検出に用いる検出領域として設定する設定工程と、
前記検出領域の画像信号に基づいて、前記各画像の合焦状態を検出する合焦状態検出工程と、
前記合焦状態検出工程で検出された合焦状態と、前記検出領域の前記撮像素子における位置と、前記撮像素子から前記画像信号を読み出す時間間隔とに基づいて、フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動量を求める駆動量算出工程とを有し、
複数の画像に対して前記合焦状態検出工程における検出を行った場合に、前記駆動量算出工程では、前記撮像素子の読み出しを開始してから前記検出領域の読み出しを開始するまでの前記複数の画像間における時間差を用いて前記時間間隔を調整し、該調整された時間間隔と、前記合焦状態とから、前記撮像素子の次の読み出し時における前記被写体の像面移動予想量を求め、前記レンズ駆動量を求めることを特徴とする自動焦点調節方法。