JP2024070310A - オートフォーカス制御装置、撮像装置、オートフォーカス制御方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】コントラスト検出方式を用いてオートフォーカスを行う際に、従来よりも高速で高精度な焦点検出を行うことを可能にしたオートフォーカス制御装置を提供する。【解決手段】撮像光学系から入射する光を電圧パルスに変換する受光部と、電圧パルスのパルス数をカウントするカウント部とを備える複数の光電変換部が２次元平面に配置された撮像素子より得られるコントラスト情報に基づいて、撮像光学系の少なくとも一部であるフォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動部を制御するオートフォーカス制御装置は、撮像素子の露光を継続したままフォーカス駆動部にフォーカスレンズ群を往復駆動させ、露光の露光期間内に発生する電圧パルスのパルス数から生成される複数の画像それぞれのコントラスト情報に基づいてフォーカス駆動部を制御する制御部を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、オートフォーカス制御装置に関する。

コントラスト情報を用いてオートフォーカスを行う際、フォーカスレンズ群を微小範囲で往復駆動させて、フォーカスレンズ群を移動させる方向を判断する。このコントラスト検出方式の場合、被写体に補助光を照射するアクティブ方式と違って、動物などの被写体に気づかれずにフォーカスができる利点がある。しかしながら、画像のコントラストを用いるため、三角測量を用いる方式に比べて、フォーカス速度が遅い。また、従来のＣＭＯＳやＣＣＤを搭載したカメラにおいて暗所ではコントラスト差が得られにくく、合焦精度が高くない。

近年、単一光子レベルの微弱光を検出可能な光検出素子が注目されている。その一例として、アバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤ）が挙げられる。

特許文献１には、被写体輝度に応じて光電変換手段のフレームレートを変更することでフォーカス制御速度の高速化を図るオートフォーカス制御装置が開示されている。

特開２００３－２６２７８８号公報

しかしながら、特許文献１のオートフォーカス制御装置は、従来のＣＭＯＳやＣＣＤセンサを想定している。このため、暗所での合焦精度が高くない。また、複数のオートフォーカス用画像を取得するために、露光してからＡ／Ｄ変換し、データを読み出し、輝度値を算出する必要がある。よって、フレームレートを変えても、露光時間および読み出し時間以下の時間でオートフォーカス動作はできない。また、露光してデータを読み出す際に各画素に蓄積された電荷を取り出す方式であるため、次のオートフォーカス用画像の取得のために、再度新たに露光を開始しなければならず、次のオートフォーカス用画像の取得までの間にタイムラグが生じる。

本発明は、コントラスト検出方式を用いてオートフォーカスを行う際に、従来よりも高速で高精度な焦点検出を行うことを可能にしたオートフォーカス制御装置を提供する。

本発明の一側面としてのオートフォーカス制御装置は、撮像光学系から入射する光を電圧パルスに変換する受光部と、前記電圧パルスのパルス数をカウントするカウント部とを備える複数の光電変換部が２次元平面に配置された撮像素子より得られるコントラスト情報に基づいて、前記撮像光学系の少なくとも一部であるフォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動部を制御するオートフォーカス制御装置であって、前記撮像素子の露光を継続したまま前記フォーカス駆動部に前記フォーカスレンズ群を往復駆動させ、前記露光の露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数から生成される複数の画像それぞれの前記コントラスト情報に基づいて前記フォーカス駆動部を制御する制御部を有することを特徴とする。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施形態において説明される。

本発明によれば、コントラスト検出方式を用いてオートフォーカスを行う際に、従来よりも高速で高精度な焦点検出を行うことを可能にしたオートフォーカス制御装置を提供することができる。

従来例のオートフォーカス制御装置が用いられた撮像装置の構成を示すブロック図である。 各実施形態のオートフォーカス制御装置が用いられた撮像装置の構成を示すブロック図である。 各実施形態の（Ａ）撮像用画素の構成を示す回路図および（Ｂ）撮像素子の動作原理を説明する図である。 従来例の撮像装置の動作を示すフローチャートである。 各実施形態に係る撮像装置の動作を示すフローチャートである。 従来例のコントラストＡＦの動作を示すタイミングチャートである。 実施形態１のコントラストＡＦの動作を示すタイミングチャートである。 実施形態２のコントラストＡＦの動作を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態によるオートフォーカス装置が用いられた撮像装置について図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、従来例の撮像装置１の構成を示すブロック図である。撮像装置１は、撮像光学系１００、撮像素子１０１、Ａ／Ｄ変換部１０２、画像処理部１０３、メモリ１０４、フォーカス駆動部１０６、制御部１０７、コントラスト判定部１０８、記録媒体１０９、操作部１１０、表示部１１１を有する。画像処理部１０３、メモリ１０４、制御部１０７、コントラスト判定部１０８がオートフォーカス制御装置１０を構成する。

フォーカス駆動部１０６は、撮像光学系１００の少なくとも一部であるフォーカスレンズ群を光軸方向に駆動することにより、撮像光学系１００の焦点を調節する。撮像素子１０１は、撮像光学系１００で形成された被写体の光学像を取得する。従来例の撮像素子１０１は、例えば、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサである。Ａ／Ｄ変換部１０２は、撮像素子１０１が取得した光学像をデジタルデータに変換する。変換されたデジタルデータは、画像処理部１０３において処理され、メモリ１０４に記憶される。コントラスト判定部１０８は、画像処理部１０３で処理されメモリ１０４に記憶されたデジタルデータを用いて、フォーカスレンズ群の駆動方向を判定する。制御部１０７は、コントラスト判定部１０８の結果に基づき、フォーカス駆動部１０６を制御し、フォーカスレンズ群を移動させる。

従来例では、オートフォーカス判定用の複数枚の画像が取得され、コントラスト判定部１０８でコントラストの判定が行われる。しかしながら、フォーカス判定用の画像は、撮像素子１０１からアナログデータが読み出された後、Ａ／Ｄ変換部１０２がアナログデータをデジタルデータに変換することで取得される。この際、撮像素子１０１は露光をいったん終了する。このため、次のフォーカス判定用の画像を取得するために、撮像素子１０１は再度露光を開始する必要がある。よって、コントラスト値（コントラスト情報）を比較することでコントラストの判定を行い、フォーカスレンズ群を駆動するためには、複数枚のデータのＡ／Ｄ変換および再露光分の時間が必要になる。

制御部１０７は、撮像装置１の動作を統括的に制御する。制御部１０７は、ＣＰＵを含み、撮像装置１の各部を制御するためのプログラムを実行する。また、制御部１０７は、画像処理部１０３から出力される相関演算の結果を用いて、フォーカス駆動部１０６を制御し、撮像光学系１００の焦点を調節する。操作部１１０は、撮像装置１のシャッター動作や露出制御動作のための操作部材である。表示部１１１は、撮像した静止画像や動画像の表示を行う。また表示部１１１は、メニュー画面等の表示を行う。記録媒体１０９は、静止画データ及び動画データを記録する着脱可能な記録媒体である。

図２は、各実施形態に係る撮像装置２の構成を示すブロック図である。撮像装置２は、撮像光学系２００、撮像素子２０１、フォトンカウント部２０２、記憶部２０３を有する。さらに、撮像装置２は、画像生成部２０４、撮像素子制御部２０５、フォーカス駆動部２０６、制御部２０７、コントラスト判定部２０８、記録媒体２０９、操作部２１０、表示部２１１を有する。各実施形態では、フォトンカウント部２０２、記憶部２０３、画像生成部２０４、制御部２０７、コントラスト判定部２０８がオートフォーカス制御装置２０を構成する。

フォーカス駆動部２０６は、撮像光学系２００の少なくとも一部であるフォーカスレンズ群を光軸方向に駆動することにより、撮像光学系２００の焦点を調節する。記憶部２０３、フォトンカウント部２０２は、撮像素子２０１の内部に設けられていてもよい。

各実施形態の撮像装置２は、撮像光学系２００を備えるレンズ装置とカメラ本体とが一体的に構成された撮像装置であるが、各実施形態はこれに限定されるものではない。撮像装置２が、レンズ装置（交換レンズ）を着脱可能に構成されていてもよい。このとき、フォーカス駆動部２０６はレンズ装置側に設けられていてもよい。

撮像素子２０１は、撮像光学系２００で形成された被写体の光学像を取得する。フォトンカウント部２０２は、１つのフォトン（光子）が撮像素子２０１の各画素に入射するごとに各画素から出力される電圧パルスをカウントする（以下、これをフォトンカウントと呼ぶ）。カウントされたフォトンの数は、フォトンがカウントされたときの時刻と合わせて記憶部２０３に記録される。画像生成部２０４は、撮像素子２０１から出力された電圧パルスを用いて画像を生成する。撮像素子２０２は、撮像素子制御部２０５によって制御される。なお、各実施形態における撮像素子２０２は、アバランシェ効果（増倍）を用いた画素を備えるいわゆるフォトンカウンティング型の撮像素子である。例えば各画素がガイガーモードで駆動されるアバランシェフォトダイオードを有するＳＰＡＤ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｈｏｔｏｎ Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｄｉｏｄｅ）である。また、撮像素子２０１は、複数の画素を行列方向（行方向と列方向の２次元平面）に配列した画素アレイを備え、行ごとに順次走査することによって画素からの画像データを出力する。

制御部２０７は、撮像装置２の動作を統括的に制御する。制御部２０７は、ＣＰＵを含み、撮像装置２の各部を制御するためのプログラムを実行する。コントラスト判定部２０８は、画像生成部２０４から出力された画像に基づき各画像のコントラスト値（コントラスト情報）を算出する。制御部２０７は、各画像のコントラスト値の結果に基づき、フォーカス駆動部２０６を制御し、撮像光学系２００の焦点を調節する。記録媒体２０９は、静止画データ及び動画データを記録する着脱可能な記録媒体である。操作部２１０は、撮像装置２のシャッター動作や露出制御動作のための操作部材である。表示部２１１は、撮像した静止画像や動画像の表示を行う。また表示部２１１は、メニュー画面等の表示を行う。

次に、図３（Ａ）を用いて、撮像素子２０１の構成について詳細に説明する。図３（Ａ）は、撮像素子２０１の撮像用画素の構成を示す回路図である。撮像素子２０１の各画素の撮像用画素回路（光電変換部）３００は、アバランシェフォトダイオード（以下、ＡＰＤ）３０１、クエンチ抵抗３０２、波形整形回路３０３、カウンタ３０４により構成される。ＡＰＤ３０１は、半導体のｐｎ接合部に誘起された強電界により発生するアバランシェ増倍現象を用いることで、フォトンにより励起された信号電荷量を数倍～百万倍程度に増幅することができる。ＡＰＤ３０１は、このアバランシェ増倍現象の高ゲイン性を利用することで、微弱光の信号を大きく増幅し、読み出し回路で生じる読み出しノイズに対するＳＮ比を向上させることができ、単一光子レベルの輝度分解能を実現することができる。

ＡＰＤ３０１は、クエンチ抵抗３０２を介して逆バイアス電圧ＶＡＰＤと接続されており、フォトンが入射するとアバランシェ増倍による電荷を発生させる。発生した電荷は、クエンチ抵抗３０２を介して排出される。つまり、ＡＰＤ３０１に入射したフォトンの数に応じてアバランシェ増倍による電荷の発生とクエンチ抵抗３０２を介しての電荷の排出が繰り返されることになる。ＡＰＤ３０１のカソード側の電圧を基準に見れば、フォトンの入射がない場合には逆バイアス電圧ＶＡＰＤと略同一の電圧値であり、ＡＰＤ３０１に対するフォトンの入射に伴って発生する電荷によってその電圧は低下することとなる。

波形整形回路３０３は、フォトンの入射に応じた電荷の生成・排出によるＡＰＤ３０１のカソード側の電圧の変化に対し増幅・エッジ検出を行うことにより、電圧パルスを生成する。なお、各実施形態においてＡＰＤ３０１は、撮像光学系２００の射出瞳から入射する光（光束）をアバランシェ効果に基づいて電圧パルスに変換する受光部に相当する。

カウンタ部としてのカウンタ３０４は、波形整形回路３０３により出力される電圧パルスの数（パルス数）を所定時間の間カウントし、画素の外部のフォトンカウント部２０２へデジタル値としてカウント結果を出力する。なお、各実施形態において、カウンタ３０４は、露光時間内に発生する電圧パルスの発生数をカウントするカウント部に相当する。

カウント結果であるデジタル値は、フォトンカウント部２０２を介して外部に設けられた記憶部２０３に記憶される。画素アレイ上の所定の領域の複数の撮像用画素回路３００からカウント数を取得することによって、オートフォーカス判定用の画像や、１フレーム分の画像、または最終的な画像を生成することが可能となる。各実施形態では、オートフォーカス判定用の画像の取得時にＡ／Ｄ変換が不要である。複数枚のフォーカス判定用の画像を取得する際に、撮像素子２０１から得られるフォトンのカウント数（パルス数）と、そのカウント数に付随する時間情報であるカウント数の取得時間とを含むフォトンカウント情報（カウント情報）を記憶部２０３に記憶する。露光を継続したまま、任意のタイミングでのフォトンのカウント数を加減算することで、露光期間中の任意のタイミングでのオートフォーカス判定用の画像を取得することが可能となる。例えば、時刻ｔ１でのカウント数と時刻ｔ２（＞ｔ１）でのカウント数の差分をとることで、時刻ｔ２に対応する時刻でのオートフォーカス判定用の画像を取得することができる。時刻ｔ３（＞ｔ２）に対応する時刻のオートフォーカス判定用の画像は、時刻ｔ２でのカウント数と時刻ｔ３でのカウント数の差分により取得してもよい。もしくは、時刻ｔ１でのカウント数と時刻ｔ３でのカウント数の差分に時刻ｔ２でのカウント数を加算もしくは減算することで、時刻ｔ３に対応する時刻のオートフォーカス判定用の画像を取得してもよい。そのため、従来例に比べてＡ／Ｄ変換にかかる時間および、オートフォーカス判定用の画像の再取得の時間が不要となり、各実施形態はオートフォーカスの高速化を図ることができる。また、ＳＰＡＤを用いることにより、暗所でもアクティブ光を照射せずに高精度なオートフォーカスの実現することができる。

図３（Ｂ）は、本実施形態による撮像素子２０１の動作原理を説明する図である。図３（Ｂ）において、横軸は時間であり、フォトン入射時にＡＰＤ３０１から出力されるアバランシェ増倍による出力電圧のパルス波形と、フォトンの入射を判定するための閾値Ｖｔｈとの関係が示されている。図３（Ｂ）では、ＡＰＤ３０１に降伏電圧を超える逆バイアス電圧を印加することのできる電位が供給された場合を示す。ＡＰＤ３０１に入射したフォトンＡ（時刻ｔＡ）、フォトンＢ（時刻ｔＢ）それぞれに対して、カウンタ閾値Ｖｔｈを超えて変化するパルス波形が出力されるほどのアバランシェ増倍が発生し、それぞれのパルスは時間分解されている。よって、入射フォトンを時間ごとにカウントすることが可能となる。

図４は、従来例の撮像装置１における画像取得からコントラストを判定してフォーカスレンズ群を駆動させるまでの動作を示すフローチャートを示したものである。まず、ステップＳ４０１において、オートフォーカス判定用の画像を取得するため、制御部１０７は、撮像素子１０２の露光を開始する。その後ステップＳ４０２にて、制御部１０７は、撮像素子１０２のいったん露光を終了し、次の画像の取得のためにフォーカスレンズ群を微小に駆動する。ステップＳ４０３において、制御部１０７は、Ａ／Ｄ変換部１０３に撮像素子１０２からアナログデータを読み出させる。ステップＳ４０４において、制御部１０７は、Ａ／Ｄ変換部１０３にそのアナログデータをデジタルデータに変換させる。ステップＳ４０５において、制御部１０７は、画像処理部１０３に画像を生成させる。ステップＳ４０６において、制御部１０７は、生成された画像をメモリ１０４に保存させる。ステップＳ４０７において、制御部１０７は、コントラスト判定部１０８にメモリ１０４に保存された画像から、コントラスト値を算出させる。ステップＳ４０１からステップＳ４０７の動作を複数回行い、ステップＳ４０８において、制御部１０７は、コントラスト判定部１０８に複数の画像からコントラスト値の比較を行わせる。ステップＳ４０９において、制御部１０７は、フォーカス駆動部１０６を制御して、フォーカスレンズ群をコントラスト値の高くなる方向へ駆動させる。

図６は、従来例の撮像装置１のタイミングチャートである。最初にオートフォーカス判定用の画像を取得するために、露光が開始される。その後、一旦、露光が終了し、撮像素子からアナログデータが読み出され、Ａ／Ｄ変換によりオートフォーカス判定用の画像が生成され、該画像のコントラスト値が算出される。一旦露光が終了すると、フォーカスレンズ群が微小に駆動され、最初のアナログデータの読み出しが開始されると、次のオートフォーカス判定用の画像を取得するために再度露光が開始される。この動作を複数回繰り返し、複数枚の画像のコントラスト値を算出する。コントラスト値を比較することで、コントラスト値が高い方向へフォーカスレンズ群が駆動される。画面のライブビュー表示および、動画の単位フレームや静止画の撮影のためには、フォーカスレンズ群の移動後、所定の露光時間で露光が行われ最終的なフォーカスの合った合焦画像が出力される。

図５は、本実施形態に係る撮像装置２の単位フレームの露光時間におけるコントラス値の判定およびオートフォーカス動作を示すフローチャートである。まず、ステップＳ５０１において、制御部２０７は、撮像素子２０１の露光を開始する。その後ステップＳ５０２において、制御部２０７は、フォトンカウント部２０２に画素ごとに入射したフォトンの数をカウントさせ、カウントしたフォトンの数を時刻と合わせて記憶部２０３に記録させる。ステップＳ５０３において、制御部２０７は、画像生成部２０４に、記憶部２０３に記憶された、フォトンのカウント数とそのカウント数の取得時間を含むフォトンカウント情報から、オートフォーカス判定用の画像を生成させる。ここで、画像生成部２０４は、任意のタイミングでのフォトンカウント情報を適切に加減算することにより、露光期間中の任意のタイミングでのオートフォーカス判定用の画像を生成することができる。ステップＳ５０４において、制御部２０７は、コントラスト判定部２０８に、生成されたオートフォーカス判定用の画像から、コントラスト値を算出させる。ステップＳ５０５において、制御部２０７は、フォーカス駆動部２０６を制御して、フォーカスレンズ群をコントラスト値が高い方向へ駆動させる。ステップＳ５０６において、制御部２０７は、時刻が単位フレームの露光時間内であるか否か判定し、単位フレームの露光時間内であればステップＳ５０１からステップＳ５０５の処理を繰り返す。ステップＳ５０７において、制御部２０７は、撮像素子２０１の露光を終了する。
（実施形態１）
図７は、実施形態１に係る撮像装置２で動画撮影を行う際のタイミングチャートである。実施形態１では、フォーカスレンズ群を常に光軸方向に前後に駆動させながら、所定の被写体にピント合わせ続ける動画撮影を前提としている。まず、動画の１フレームの画像を取得するための露光が開始される。同時にフォトンの数をカウントするフォトンカウントが開始され、フォトンのカウント数が記憶部２０３に記録される。フォーカスレンズ群を前後に駆動（往復駆動）させながら、フォトンのカウント数をもとに任意のタイミングでオートフォーカス判定用の画像が作成され、該画像のコントラスト値が算出される。フォーカスレンズ群は、コントラスト値が高い方向へ駆動される。１フレームの動作の間、露光は継続したままである。１フレームの動作が終了した後、一旦露光は終了し、フォトンカウンタがリセットされ、次のフレームの画像取得のために再度露光が開始される。図７に示すように、実施形態１では、オートフォーカス用の判定画像を連続して取得することができる。これにより、被写体に対して常に追従できるため、高精度な動画撮影を行うことが可能となる。
（実施形態２）
図８は、実施形態２に係る撮像装置２で静止画撮影を行う際のタイミングチャートである。実施形態２では、ユーザーによって撮像装置２のシャッターボタンが半押しされた状態（Ｓ１）で、オートフォーカス制御が開始され、その後、シャッターボタンがさらに押下された全押し状態（Ｓ２）にされ、静止画が取得される動作を前提としている。まず、撮像装置２のシャッターボタンが半押しされると同時に露光が開始され、フォトンの数をカウントするフォトンカウントが開始され、フォトンのカウント数が記憶部２０３に記録される。フォーカスレンズ群を光軸方向に前後に駆動（往復駆動）させながら、フォトンのカウント数をもとに任意のタイミングでオートフォーカス判定用の画像が作成され、該画像のコントラスト値が算出される。フォーカスレンズ群は、コントラスト値が高い方向へ駆動され、最終的に、コントラスト値が最大となる位置へフォーカスレンズ群は駆動される。そして、シャッターボタンが全押し状態Ｓ２になった際に、記憶部２０３に保存されたフォトンのカウント数から、所定の露光時間で露光が行われ最終的なフォーカスの合った合焦画像である静止画が生成される。静止画の生成には、露光期間のうちオートフォーカス判定用の画像を生成した露光期間を除いた静止画露光期間内に発生する電圧パルスのパルス数（フォトンのカウント数）を用いる。静止画撮影露光期間に取得されるフォトンのカウント数をもとに作成した画像を加減算することにより静止画を生成してもよい。これらの一連の動作の間、露光は継続したままである。

各実施形態においては、次の条件式（１）を満足することが好ましい。

０．０＜ｍ／ｆＴ＜１．０ ・・・（１）
ここで、ｍは撮像素子２０１の１画素あたりの平均入射光子数である。ｆＴは撮像素子２０１のクロック数である。条件式（１）は、クロック数ｆＴに対する１画素あたりの平均入射光子数ｍを規定している。

ここで、１画素あたりのカウント数ｎと１画素あたりの平均入射光子数ｍとの関係について説明する。１画素あたりのカウント数ｎは、平均入射光子数ｍ、クロック数ｆＴを用いて以下の式で定義される。

ｎ＝ｆＴ×（１－Ｅｘｐ（－ｍ／ｆＴ））
ここで、１画素あたりの平均入射光子数ｍは、以下の式で定義される。

ｍ＝Ｓ×Ｌｆ×ｔ
Ｌｆ＝（Ｒ×Ｔ／４Ｆ＾２）×Ｌｅ
ここで、Ｓはセンサ感度、Ｌｆはセンサ面照度、ｔは露光時間、Ｒは被写体の反射率、Ｔはレンズ透過率、ＦはレンズのＦｎｏである。条件式（１）より、クロック数ｆＴに対する１画素あたりの平均入射光子数ｍの値が小さいほど線形性を満足することができる。

条件式（１）の上限値を上回ると、入射光子数ｍに対してカウントされる値の関係が線形ではなくなるため、好ましくない。条件式（１）の下限値を下回ると、ノイズ成分の影響により測定誤差が大きくなるため、好ましくない。なお、線形性の判断に関しては、光子数のカウントに限らず、被写体照度と画像の輝度値から判断基準を設けてもよい。

また、条件式（１）の数値範囲は以下の条件式（１ａ）の範囲とすることがより好ましい。

０．０１＜ｍ／ｆＴ＜０．８０ ・・・（１ａ）
また、条件式（３ａ）の数値範囲は以下の条件式（３ｂ）の範囲とすることが更に好ましい。

０．０５＜ｍ／ｆＴ＜０．５０ ・・・（１ｂ）
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

各実施形態の開示は、以下の構成および方法を含む。

（構成１）
撮像光学系から入射する光を電圧パルスに変換する受光部と、前記電圧パルスのパルス数をカウントするカウント部とを備える複数の光電変換部が２次元平面に配置された撮像素子より得られるコントラスト情報に基づいて、前記撮像光学系の少なくとも一部であるフォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動部を制御するオートフォーカス制御装置であって、
前記撮像素子の露光を継続したまま前記フォーカス駆動部に前記フォーカスレンズ群を往復駆動させ、前記露光の露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数から生成される複数の画像それぞれの前記コントラスト情報に基づいて前記フォーカス駆動部を制御する制御部を有することを特徴とするオートフォーカス制御装置。
（構成２）
前記受光部は、前記撮像素子の各画素に設けられた、ガイガーモードで駆動されるアバランシェフォトダイオードであることを特徴とする構成１に記載のオートフォーカス制御装置。
（構成３）
前記露光の露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数を記憶する記憶部を更に有することを特徴とする構成１または２に記載のオートフォーカス制御装置。
（構成４）
前記露光の露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数を用いて、前記複数の画像を生成する画像生成部を更に有することを特徴とする構成１から３のいずれかに記載のオートフォーカス制御装置。
（構成５）
前記画像生成部は、前記露光の露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数と、該パルス数に付随する時間情報とを含むカウント情報を用いて、前記複数の画像を生成することを特徴とする構成４に記載のオートフォーカス制御装置。
（構成６）
前記画像生成部は、前記カウント情報を加減算することで前記複数の画像を生成することを特徴とする構成５に記載のオートフォーカス制御装置。
（構成７）
前記画像生成部は、前記露光の露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数を用いて、所定の露光時間で露光を行った合焦画像を生成することを特徴とする構成４から６のいずれに記載のオートフォーカス制御装置。
（構成８）
前記画像生成部は、前記露光の露光期間のうち、前記複数の画像を生成した露光期間を除いた露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数を用いて、前記所定の露光時間で露光を行った前記合焦画像を生成することを特徴とする構成７に記載のオートフォーカス制御装置。
（構成９）
前記複数の画像それぞれを生成するための露光期間は、前記合焦画像を生成するための前記所定の露光時間よりも短いことを特徴とする構成７または８に記載のオートフォーカス制御装置。
（構成１０）
前記画像生成部は、前記複数の画像を連続して生成することを特徴とする構成４から９のいずれかに記載のオートフォーカス制御装置。
（構成１１）
前記撮像素子の１画素あたりの平均入射光子数をｍ、前記撮像素子のクロック数をｆＴとするとき、
０．０＜ｍ／ｆＴ＜１．０
なる条件式を満足することを特徴とする構成１から１０のいずれかに記載のオートフォーカス制御装置。
（構成１２）
前記複数の画像は、フォーカス判定用の画像であることを特徴とする構成１から１１のいずれかに記載のオートフォーカス制御装置。
（構成１３）
前記制御部は、前記フォーカス駆動部を制御することで、前記撮像光学系の焦点を調節することを特徴とする構成１から１２のいずれかに記載のオートフォーカス制御装置。
（構成１４）
前記複数の画像それぞれの前記コントラスト情報を算出するコントラスト判定部を更に有することを特徴とする構成１から１３のいずれかに記載のオートフォーカス制御装置。
（構成１５）
前記受光部は、アバランシェ効果に基づいて、前記撮像光学系から入射する光を前記電圧パルスに変換することを特徴とする構成１から１４のいずれかに記載のオートフォーカス制御装置。
（構成１６）
撮像光学系から入射する光を電圧パルスに変換する受光部と、前記電圧パルスのパルス数をカウントするカウント部とを備える複数の光電変換部が２次元平面に配置された撮像素子と、
構成１から１５のいずれかに記載のオートフォーカス装置と、を有することを特徴とする撮像装置。
（構成１７）
前記フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動部を更に有することを特徴とする構成１６に記載の撮像装置。
（方法１）
撮像光学系から入射する光を電圧パルスに変換する受光部と、前記電圧パルスのパルス数をカウントするカウント部とを備える複数の光電変換部が２次元平面に配置された撮像素子より得られるコントラスト情報に基づいて、前記撮像光学系の少なくとも一部であるフォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動部を制御するオートフォーカス制御方法であって、
前記撮像素子の露光を継続したまま前記フォーカス駆動部に前記フォーカスレンズ群を往復駆動させ、前記露光の露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数から生成される複数の画像それぞれの前記コントラスト情報に基づいて前記フォーカス駆動部を制御するステップを有することを特徴とするオートフォーカス制御方法。
（構成１８）
方法１８に記載のオートフォーカス制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。

３０１ 受光部
３０４ カウント部
３００ 光電変換部
２０ オートフォーカス制御装置
２０７ 制御部

Claims (19)

1. 撮像光学系から入射する光を電圧パルスに変換する受光部と、前記電圧パルスのパルス数をカウントするカウント部とを備える複数の光電変換部が２次元平面に配置された撮像素子より得られるコントラスト情報に基づいて、前記撮像光学系の少なくとも一部であるフォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動部を制御するオートフォーカス制御装置であって、
   前記撮像素子の露光を継続したまま前記フォーカス駆動部に前記フォーカスレンズ群を往復駆動させ、前記露光の露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数から生成される複数の画像それぞれの前記コントラスト情報に基づいて前記フォーカス駆動部を制御する制御部を有することを特徴とするオートフォーカス制御装置。
2. 前記受光部は、前記撮像素子の各画素に設けられた、ガイガーモードで駆動されるアバランシェフォトダイオードであることを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス制御装置。
3. 前記露光の露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数を記憶する記憶部を更に有することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス制御装置。
4. 前記露光の露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数を用いて、前記複数の画像を生成する画像生成部を更に有することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス制御装置。
5. 前記画像生成部は、前記露光の露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数と、該パルス数に付随する時間情報とを含むカウント情報を用いて、前記複数の画像を生成することを特徴とする請求項４に記載のオートフォーカス制御装置。
6. 前記画像生成部は、前記カウント情報を加減算することで前記複数の画像を生成することを特徴とする請求項５に記載のオートフォーカス制御装置。
7. 前記画像生成部は、前記露光の露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数を用いて、所定の露光時間で露光を行った合焦画像を生成することを特徴とする請求項４に記載のオートフォーカス制御装置。
8. 前記画像生成部は、前記露光の露光期間のうち、前記複数の画像を生成した露光期間を除いた露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数を用いて、前記所定の露光時間で露光を行った前記合焦画像を生成することを特徴とする請求項７に記載のオートフォーカス制御装置。
9. 前記複数の画像それぞれを生成するための露光期間は、前記合焦画像を生成するための前記所定の露光時間よりも短いことを特徴とする請求項７に記載のオートフォーカス制御装置。
10. 前記画像生成部は、前記複数の画像を連続して生成することを特徴とする請求項４に記載のオートフォーカス制御装置。
11. 前記撮像素子の１画素あたりの平均入射光子数をｍ、前記撮像素子のクロック数をｆＴとするとき、
    ０．０＜ｍ／ｆＴ＜１．０
    なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス制御装置。
12. 前記複数の画像は、フォーカス判定用の画像であることを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス制御装置。
13. 前記制御部は、前記フォーカス駆動部を制御することで、前記撮像光学系の焦点を調節することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス制御装置。
14. 前記複数の画像それぞれの前記コントラスト情報を算出するコントラスト判定部を更に有することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス制御装置。
15. 前記受光部は、アバランシェ効果に基づいて、前記撮像光学系から入射する光を前記電圧パルスに変換することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス制御装置。
16. 撮像光学系から入射する光を電圧パルスに変換する受光部と、前記電圧パルスのパルス数をカウントするカウント部とを備える複数の光電変換部が２次元平面に配置された撮像素子と、
    請求項１から１５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置と、を有することを特徴とする撮像装置。
17. 前記フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動部を更に有することを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
18. 撮像光学系から入射する光を電圧パルスに変換する受光部と、前記電圧パルスのパルス数をカウントするカウント部とを備える複数の光電変換部が２次元平面に配置された撮像素子より得られるコントラスト情報に基づいて、前記撮像光学系の少なくとも一部であるフォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動部を制御するオートフォーカス制御方法であって、
    前記撮像素子の露光を継続したまま前記フォーカス駆動部に前記フォーカスレンズ群を往復駆動させ、前記露光の露光期間内に発生する前記電圧パルスのパルス数から生成される複数の画像それぞれの前記コントラスト情報に基づいて前記フォーカス駆動部を制御するステップを有することを特徴とするオートフォーカス制御方法。
19. 請求項１８に記載のオートフォーカス制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。