JP4769667B2

JP4769667B2 - 撮像装置

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Publication number: JP4769667B2
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Inventors: 浩史須田
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Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2011-09-07
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Description

本発明は、デジタルビデオカメラ等の撮像装置のオートフォーカス（ＡＦ）制御に関し、特に２つ以上の検出手段からの情報に基づいてフォーカス制御を行う撮像装置に関する。

ビデオカメラ等の撮像装置では、撮像信号の高周波成分からＡＦ評価値信号を生成して、ＡＦ評価値が最大になるフォーカスレンズ位置を探索して合焦状態を得るＴＶ−ＡＦ（コントラストＡＦ）方式が多く用いられている。また、デジタルスチルカメラ等の撮像装置では、三角測距方式や瞳分割位相差検出方式を用いた外測測距方式ＡＦやＴＴＬ測距ＡＦ方式（以下、位相差ＡＦ方式という）が用いられる場合もある。

そして、ＴＶ−ＡＦ方式と位相差ＡＦ方式とを組み合わせて互いの特徴を生かし、高速かつ高精度なＡＦを実現するハイブリッドＡＦが提案されている。

ハイブリッドＡＦにおける２つのＡＦ方式の選択方法としては、撮影スイッチの操作を境に位相差ＡＦからＴＶ−ＡＦに切り換える方法が特許文献１にて開示されている。また、特許文献１には、２つの方式で合焦位置をそれぞれ検出し、２つの合焦位置の検出結果が所定値以上異なる場合に、双方の信頼性に関する情報に基づいてどちらかの方式を選択する方法も開示されている。

また、位相差ＡＦにてフォーカスレンズを合焦位置の近傍に移動させた後、ＴＶ−ＡＦに切り換え、切り換え後にＴＶ−ＡＦを行うために必要なコントラスト検出ができない場合は、再び位相差ＡＦに戻す方法が特許文献２に提案されている。

さらに、焦点状態が合焦状態から大きく外れている場合は位相差ＡＦ方式により合焦位置の方向判別及びフォーカスレンズの速度制御を行い、合焦状態に近づいて高周波成分が検出された場合にＴＶ−ＡＦ方式でＡＦを行う方法が特許文献３にて開示されている。
特開２００１−２６４６２２号公報（段落００９９，００６６、図１０，５等）特開２００１−１４１９８４号公報（段落００４３〜００４６、図３等）特開平３−８１７１３号公報（３頁右上欄９行〜同頁左下欄１７行、第３図等）

ところで、これらの位相差ＡＦとＴＶ−ＡＦの両方の情報を用いてハイブリッドＡＦを行う場合、ＴＶ−ＡＦでは必然的に撮像素子からの撮像信号の読み出しタイミングに同期してＡＦ評価値信号が生成される。

これに対し、位相差ＡＦ方式では、撮像信号とは無関係に位相差（又は距離）検出動作が行われるため、撮像信号に対してどのようなタイミングで位相差（又は）情報が得られるかが分からない。このため、無駄に検出動作が行われる場合も多く、無駄な電力が消費されるという欠点がある。

しかも、位相差ＡＦによる位相差（又は距離）の検出が完了してから、実際にフォーカスレンズ駆動が行われるまでの時間にばらつきがあるため、被写体が移動するような状況では、検出された位相差（又は距離）が移動前の被写体に対応する場合も発生し得る。このため、ハイブリッドＡＦの高速性や精度が損なわれるおそれがある。

本発明は、無駄な検出動作を少なくし、ハイブリッドＡＦの高速性や精度を低下させることを回避できる撮像装置及びフォーカス制御方法を提供することを目的の１つとしている。

本発明の一側面としての撮像装置は、周期的に得られる撮影映像のコントラスト状態に対応する第１の情報を生成する第１の検出手段と、被写体距離に対応する情報であって、合焦状態を得るための第２の情報を検出する第２の検出手段と、前記第１の情報及び前記第２の情報を用いたフォーカス制御を行う制御手段とを有し、前記制御手段は、前記第１の情報を周期的に繰り返し生成し、前記第２の検出手段の検出動作を、周期的に繰り返して得られる前記第１の情報の生成タイミングに同期したタイミングで繰り返し行わせ、前記第２の検出手段の前回の検出動作の完了から次回の検出動作の開始までの間に、該第２の検出手段を駆動しない休止期間を設けることを特徴とする。

また、本発明の他の側面としてのフォーカス制御方法は、周期的に得られる撮影映像のコントラスト状態に対応する第１の情報を生成するステップと、被写体距離に対応する情報であって、合焦状態を得るための第２の情報を検出するステップと、前記第１の情報及び前記第２の情報を用いてフォーカス制御を行う制御ステップとを有し、前記制御ステップにおいて、前記第１の情報を周期的に繰り返し生成し、前記第２の検出手段の検出動作を、周期的に繰り返して得られる前記第１の情報の生成タイミングに同期したタイミングで繰り返し行わせ、前記第２の検出手段の前回の検出動作の完了から次回の検出動作の開始までの間に、該第２の検出手段を駆動しない休止期間を設けることを特徴とする。

本発明によれば、第１の情報の生成タイミングに基づく特定のタイミングで第２の情報の検出動作を行わせるため、該検出動作が無駄に行われることを回避できる。したがって、無駄な電力消費を抑えることができる。しかも、第２の情報を用いたフォーカス制御を安定したタイミングで行えるので、第１の情報及び第２の情報を用いたハイブリッドＡＦの高速性や精度を向上させることができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例である撮像装置におけるハイブリッドＡＦのシステム動作を概念的に示す。

Ｓ１０１は後述する位相差ＡＦユニットから距離信号Ｄを出力するステップである。本実施例では、撮影光学系とは別の外部光学系により形成された２像を位相差ＡＦユニット内のラインセンサ上にそれぞれ形成し、該２像のずれ量に基づいて三角測距方法により被写体距離を示す距離信号Ｄを出力する。

Ｓ１０２は、後述する撮像素子を用いて得られた撮像信号から高周波成分を抽出して、ＴＶ−ＡＦのためのＡＦ評価値信号ＦＶを生成するステップである。

Ｓ１０３は、ＡＦ評価値信号ＦＶが増加する方向及びそれが最大（ピーク）となる位置を探索する合焦位置探索動作（いわゆる山登り制御）を行うステップである。

Ｓ１０４は、撮像信号に基づいてＡＦ方式選択基準信号ＩＦＡを生成するステップである。

Ｓ１０５は、Ｓ１０４で生成されたＡＦ選択基準信号ＩＦＡに基づいて、Ｓ１０６として示したスイッチを切り換えることで、位相差ＡＦとＴＶ−ＡＦを選択するステップである。

Ｓ１０７は、選択されたＡＦ方式でフォーカスレンズ駆動を行うステップである。

図２には、本実施例の撮像装置（以下、単にカメラという）の構成を示す。カメラには、動画や静止画を撮影して磁気テープ、固体半導体メモリ、光ディスク、磁気ディスク等の様々な記録媒体（記録メディア）に記録する、いわゆるビデオカメラやデジタルスチルカメラを含む。また、カメラには、撮影レンズユニットが一体となったレンズ一体型カメラのほか、レンズ交換型のカメラも含む。

カメラ内の各ユニットは、バス２５８を介して相互に接続されており、各ユニットはメインＣＰＵ２５１によって制御される。

撮影レンズユニット２０１には、被写体側から順に、固定の第１レンズ２０２、ズームレンズ２１１、絞り２０３、固定の第３レンズ２２１、フォーカスレンズ２３１が含まれる。被写体からの光束は、これらの光学部材を通して撮像素子２４１上に結像する。

ズーム制御回路２１３は、メインＣＰＵ２５１からの指示に従ってズームモータ２１２を介してズームレンズ２１１を駆動する。これにより変倍が行われる。撮像素子２４１は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成される光電変換素子である。

撮像素子２４１に結像された被写体像は撮像素子２４１にて光電変換される。撮像素子２４１からの信号は撮像信号処理回路２４２に入力され、ここで撮像信号ＴＶＳに変換される。撮像信号ＴＶＳは、ＡＦ信号処理回路２３４へと入力される。

第１の検出手段としてのＡＦ信号処理回路２３４は、ＴＶ−ＡＦにおいて合焦位置を探索する山登りＡＦ制御に用いるＡＦ評価値信号ＦＶと合焦度合いを示す合焦度信号ＩＦＡを生成し、ＡＦコントローラとしてのフォーカス制御回路２３３に入力する。

第２の検出手段としての外測ＡＦ検出モジュール（位相差ＡＦユニット）２３０では、瞳分割光学系２３８を通して位相差検出器２３９内の２つのラインセンサ（受光センサ）上に結像された２つの被写体像を光電変換して読み出す。位相差検出器２３９は、ラインセンサのそれぞれに結像され、光電変換された２つの被写体像の位相差量を演算する。さらに、位相差検出器２３９は、この位相差量に基づいて距離信号Ｄを算出し、フォーカス制御回路２３３へ入力する。

フォーカス制御回路２３３は、距離信号ＤとＡＦ評価値信号ＦＶと合焦度信号ＩＦＡと不図示の位置検出器によって検出されたフォーカスレンズ２３１の位置とに基づいて、フォーカスモータ２３２を介してフォーカスレンズ２３１を駆動する。これにより、位相差ＡＦとしての外測測距ＡＦが行われる。

撮像信号処理回路２４２から出力された撮像信号ＴＶＳは、一時的にＲＡＭ２５４に蓄積される。ＲＡＭ２５４に蓄積された撮像信号ＴＶＳは、画像圧縮解凍回路２５３にて圧縮処理されて記録メディア２５７に記録される。画像圧縮解凍回路２５３での画像圧縮方式には、動画に対してはモーションＪＰＥＧ、ＤＶ圧縮、ＭＰＥＧ、Ｈ２６４等を採用できる。

また、ＲＡＭ２５４に蓄積された撮像信号ＴＶＳは、画像処理回路２５２にて最適なサイズに縮小又は拡大処理がなされて、モニタディスプレイ２５０に表示される。これにより、撮影した画像をほぼリアルタイムで撮影者に対して提示することができる。また、静止画の撮影直後には、モニタディスプレイ２５０に所定時間の間撮影画像を表示することで、撮影者に撮影画像を確認させることもできる。

操作スイッチ２５６には、電源スイッチ、ズームスイッチ、レリーズスイッチ、モニタディスプレイＯＮ／ＯＦＦスイッチ等が含まれる。電源スイッチは、カメラの電源のＯＮ／ＯＦＦを行うためのスイッチであり、ズームスイッチは、ズーム指示を行うためのスイッチである。レリーズスイッチは２段押し構造を有し、以下、１段目をＳＷ１、２段目をＳＷ２と称する。静止画撮影では、ＳＷ１がＯＮされると撮影スタンバイからの復帰や撮影開始準備（ＡＦや測光等）が開始される。また、ＳＷ２がＯＮされると、静止画又は動画の撮影を開始し、記録メディア２５７への撮影画像を記録する。動画撮影の場合には、ＳＷ２を１回操作するとＯＮし、再度操作するとＯＦＦ（記録が停止）する。モニタディスプレイＯＮ／ＯＦＦスイッチは、モニタディスプレイ２５０へ撮影画像の表示を行うか否かを切り替えるためのスイッチである。

電源管理ユニット２６０は、これに接続されたバッテリー２５９の状態をチェックしたり、バッテリー２５９を充電したりする。

カメラが電源ＯＦＦ状態から起動すると、フラッシュメモリ２５５に格納されていたコンピュータプログラムがＲＡＭ２５４の一部にロードされ、メインＣＰＵ２５１はロードされたプログラムに従って動作する。

また、図示していないが、記録メディア２５７を複数種類用意して、記録設定スイッチ操作に応じて、動画像はテープに、静止画像はフラッシュメモリに記録するようにしてもよい。また、高解像度の動画はテープに、低解像度の動画はフラッシュメモリに記録するようにしてもよい。

図３には、図２に示したＡＦ信号処理回路２３４の具体的な回路構成を示している。撮像信号処理回路２４２からの撮像信号ＴＶＳは、１又は複数のＡＦゲート３０１に入力される。ＡＦゲート３０１は、撮像信号ＴＶＳのうち全画面の一部又は全部の成分を抽出する。

バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３０２は、ＡＦゲート３０１から入力された撮像信号成分から所定の高周波成分を抽出する。検波器３０３は、抽出された高周波成分に対してピークホールド又は積分等の検波処理を行う。これにより、ＡＦ評価値信号ＦＶが生成され、フォーカス制御回路２３３へ出力される。

また、ＡＦゲート３０１を通過した撮像信号ＴＶＳは、ローパスフィルタ３０４で高域成分を除去され、ライン最大値回路３０５及びライン最小値回路３０６に入力される。ライン最大値回路３０５は、撮像信号ＴＶＳにおける水平１ラインの最大値を検出し、ライン最小値回路３０６は、水平１ラインの最小値を検出する。水平１ラインの最大値と最小値の差分（最大値−最小値）を加算器３０７で算出し、ピークホールド回路３０８でＡＦゲート３０１を通過した撮像信号ＴＶＳ内のすべてのラインの（最大値−最小値）のピーク値ＭＭを検出する。これは、ほぼＡＦゲート３０１を通過した撮像信号ＴＶＳのコントラストの最大値に相当する。ＡＦ評価値信号ＦＶをピーク値ＭＭで除することで、合焦度信号ＩＦＡを算出できる。

ＡＦゲートが複数設けられている場合（つまりは撮影画面内に焦点検出領域が複数設けられている場合）は、それに続く回路も複数になり、ＡＦ評価値ＦＶ及び合焦度信号ＩＦＡもそれぞれ複数出力される。フォーカス制御回路２３３において、該複数の信号から所定の条件に応じて１つを選択してＴＶ−ＡＦを行ったり、該複数の信号に基づいてＴＶ−ＡＦを行ったりすることができる。

図４は、本実施例のハイブリッドＡＦ動作を説明する図である。ＡＦ評価値信号ＦＶは、被写体の種類や撮影条件（被写体輝度、焦点距離等）により合焦位置でのレベルが大きく変化する。図４のＦＶ（Ａ）は、一般的な被写体を撮影した場合の大ボケ（非合焦）状態から合焦状態までフォーカスレンズ２３１を移動させたときのＡＦ評価値信号ＦＶの変化を表している。また、ＦＶ（Ｂ）は、高コントラスト被写体を撮影した場合のＡＦ評価値信号ＦＶの変化を表している。さらに、ＦＶ（Ｃ）は、低コントラスト被写体や低照度被写体を撮影した場合のＡＦ評価値信号ＦＶの変化を表している。

これに対し、合焦度信号ＩＦＡは、上記いずれの被写体を撮影した場合も、合焦位置でのレベルがほぼ同じになる。したがって、いずれの被写体を撮影する場合でも合焦度信号ＩＦＡのレベルを共通の閾値で判断すれば、同程度のボケ具合になる。このため、合焦度信号ＩＦＡが閾値ＴＨ１のフォーカスレンズ位置（ＣＰ１）で外部測距ＡＦからＴＶ−ＡＦに切り換えることで、被写体にかかわらず同程度のボケ具合で外部測距ＡＦからＴＶ−ＡＦにスムーズに切り換わる。そして、最終的に、ＴＶ−ＡＦにて合焦位置を決定することで、高精度に合焦状態を得ることができる。

次に、フォーカス制御回路２３３におけるＡＦタスク（ＡＦ処理）のアルゴリズムについて、図５のフローチャートを用いて説明する。このＡＦ処理及び後述する位相差検出ＡＦタスクは、フォーカス制御回路２３３（及びメインＣＰＵ２５１）がコンピュータプログラムに従って行う。

Ｓ５０１からＡＦタスクが開始される。

Ｓ５０２では、まず、ＡＦ状態を示すＡＦＭＯＤＥに１を代入する。

Ｓ５０３では、ＡＦ評価値信号ＦＶや合焦度信号ＩＦＡが生成されるまで待機する。

Ｓ５０４では、生成されたＡＦ評価値信号ＦＶと合焦度信号ＩＦＡを取得する。

Ｓ５０５では、後述するＤ＿ＦＬＧ１をチェックする。Ｄ＿ＦＬＧ１が０の場合はＳ５０６をスキップしてＳ５０７へ進む。Ｄ＿ＦＬＧ１が１の場合は、Ｓ５０６へと進み、外測ＡＦ検出モジュール２３０から距離信号Ｄを取得する。また、Ｄ＿ＦＬＧ１を０にリセットし、後述するＤ＿ＦＬＧ２を１にセットする。

Ｓ５０７では、ＡＦＭＯＤＥに応じてＳ５１１，Ｓ５２１，Ｓ５３１へ分岐する。撮影開始直後はＡＦＭＯＤＥが１であるので、Ｓ５１１へ分岐する。

Ｓ５１１では、Ｄ＿ＦＬＧ２をチェックして、０の場合はＳ５０３へ戻り、１の場合はＳ５１２へ進む。

Ｓ５１２では、Ｄ＿ＦＬＧ２を０にリセットしてＳ５１３へ進む。

Ｓ５１３では、距離信号Ｄと現在のフォーカスレンズ位置からフォーカスモータ２３２の駆動速度と駆動方向を決定してＳ５１４へ進む。

Ｓ５１４では、Ｓ５０４で取得した合焦度信号ＩＦＡのレベルを閾値ＴＨ１と比較する。ＴＨ１よりも小さいときはＳ５４１へ進み、大きいときは、合焦位置近傍に位置するのでＳ５１４でＡＦＭＯＤＥに２を代入して、Ｓ５４１へ進む。

Ｓ５４１では、フォーカスモータ２３２をＳ５１３で決定された駆動速度で決定された駆動方向に駆動し、フォーカスレンズ２３１を移動させる。そして、Ｓ５０３へと進み、以後、Ｓ５０３からの処理を繰り返す。

また、Ｓ５０７にて、ＡＦＭＯＤＥが２の場合は、Ｓ５２１へ分岐する。

Ｓ５２１では、Ｓ５０４で取得したＡＦ評価値信号ＦＶが増加しているか減少しているかを判別する。この判別は、不図示のメモリに記憶した前回のＡＦ評価値信号ＦＶと今回取得したＡＦ評価値信号ＦＶとを比較して行う。ＡＦ評価値信号ＦＶが増加している場合はＳ５４１へ進み、増加していない場合はＳ５２２へ進む。

Ｓ５２２では、フォーカスレンズ２３１（フォーカスモータ２３２）の駆動方向を逆転させる。

そして、Ｓ５２３では、ＡＦ評価値信号ＦＶがピークを通過した後の減少かどうかを判別する。ピークを通過していないと判別した場合はＳ５４１へ進み、ピークを通過したと判別した場合はＳ５２４へと進む。

Ｓ５２４では、ＡＦＭＯＤＥに３を代入する。

Ｓ５０７でＡＦＭＯＤＥが３と判定した場合は、Ｓ５３１へ進む。

Ｓ５３１では、ＡＦ評価値信号ＦＶのピーク位置へフォーカスレンズ２３１を戻すよう駆動して停止させる。これにより、合焦状態が得られる。

Ｓ５３２では、ＡＦ評価値信号ＦＶが、ピーク位置（合焦位置）での値から変化したかどうかを監視する。また、距離信号Ｄが合焦位置での値から変化したかどうかも監視する。変化していない場合はＳ５４１へ進み、変化した場合は、Ｓ５３３でＡＦＭＯＤＥに１を代入してＳ５４１へ進む。これにより、ＴＶ−ＡＦが再起動される。

図６には、フォーカス制御回路２３３における位相差検出ＡＦタスクの検出アルゴリズムを示している。

Ｓ６０１から位相差検出ＡＦタスクが開始される。

Ｓ６０２では、現在の時刻が、Ｔ＿Ｓ（ｎ）時刻に達したか否かを判別する。Ｔ＿Ｓ（ｎ）時刻にまだ達していない場合はＳ６０２を繰り返し、達した場合はＳ６０３へ進む。

Ｓ６０３では、外測ＡＦ検出モジュール２３０におけるラインセンサの電荷蓄積動作（ＰＳ（ｎ））を行う。一般に、被写体のコントラストや輝度は様々に変化するため、この電荷蓄積動作に要する時間も変化する。ここでは、ラインセンサに最適なレベルの電荷が蓄積されるまでの時間の間蓄積動作を行う。

次に、Ｓ６０４では、ラインセンサに蓄積された電荷（画素データ）を読み出す読み出し動作を行う（ＰＲ（ｎ））。

その後、Ｓ６０５では、距離信号Ｄ（ｎ）を算出するために、相関演算を行う（ＰＣ（ｎ））。

Ｓ６０６では、距離信号Ｄ（ｎ）が生成されたことを表す意味で、Ｄ＿ＦＬＧ１を１にセットし、次回の測距の開始時刻Ｔ＿Ｓ（ｎ＋１）を計算する。そして、Ｓ６０２へ進み、以後、Ｓ６０２からの処理を繰り返す。なお、次回の測距開始時刻Ｔ＿Ｓ（ｎ＋１）の計算方法については後述する。

本実施例におけるＡＦタスク及び位相差検出ＡＦタスクの動作を含む動作タイミングについて、図７を用いて説明する。

７０１は、撮像部制御回路２４３で生成される垂直同期信号（Ｖ同期）である。このＶ同期７０１に連動（同期）して、撮像素子２４１への電荷の蓄積（撮像素子蓄積）７０２が行われる。この電荷蓄積タイミングを、Ｓ（１），Ｓ（２），Ｓ（３），…とすると、これらのタイミングで蓄積された電荷は、撮像素子読み出し７０３に示すＲ（１），Ｒ（２），Ｒ（３），…のタイミングでそれぞれ読み出される。

ＡＦ評価値７０４は、前述したＡＦ評価値信号ＦＶや合焦度信号ＩＦＡの生成タイミングを示している。すなわち、ＡＦ評価値信号ＦＶ及び合焦度信号ＩＦＡは、撮像素子読み出し７０３のＲ（１），Ｒ（２），Ｒ（３），…の完了タイミングに同期したタイミングＦＶ（１），ＦＶ（２），ＦＶ（３）、…にて周期的に繰り返し生成される。ＡＦ評価値信号ＦＶ及び合焦度信号ＩＦＡの生成完了タイミングをＴ＿ｓｙｎｃ（１），Ｔ＿ｓｙｎｃ（２），Ｔ＿ｓｙｎｃ（３），…で示す。

一方、外測ＡＦ検出モジュール２３０は、図６に示したアルゴリズムで説明したように、測距開始時刻Ｔ＿Ｓ（１），Ｔ＿Ｓ（２），Ｔ＿Ｓ（３），…のタイミングで測距動作（検出動作）を開始する。そして、蓄積７０５（ＰＳ（１），ＰＳ（２），ＰＳ（３），…）、読み出し７０６（ＰＲ（１），ＰＲ（２），ＰＲ（３），…）及び相関演算７０７（ＰＣ（１），ＰＣ（２），ＰＣ（３），…）の順番で測距動作が行われる。こうして距離信号Ｄ（１），Ｄ（２），Ｄ（３），…が生成される。

ＡＦ処理７０８（ＡＦ（１），ＡＦ（２），ＡＦ（３），…）は、図５で説明したアルゴリズムに従う動作である。該ＡＦ処理７０８ＡＦ評価値７０４のＦＶ（１）、ＦＶ（２）、ＦＶ（３）でのＡＦ評価値信号ＦＶ及び合焦度信号ＩＦＡの生成完了タイミングをＴ＿ｓｙｎｃ（１），Ｔ＿ｓｙｎｃ（２），Ｔ＿ｓｙｎｃ（３），…に同期して処理が行われる。ＡＦ処理７０８内で決定されたフォーカスモータ２３２の駆動命令に従い、フォーカスモータ２３２は、モータ駆動７０９におけるＤＲ（１），ＤＲ（２），ＤＲ（３），…のタイミングで駆動される。

ここで、測距開始時刻Ｔ＿Ｓ（ｎ）は、図６のＳ６０７で説明したように、相関演算ＰＣ（ｎ）により算出された距離信号Ｄ（ｎ）が出力された後に決定される。この測距開始時刻Ｔ＿Ｓ（ｎ）は、Ｔ＿ｓｙｎｃ（ｎ）にできるだけ近く、かつＴ＿ｓｙｎｃ（ｎ）を超えない時刻にて距離信号Ｄ（ｎ）が確実に生成されるように設定する。

言い換えれば、撮影映像のコントラスト状態に対応する第１の情報であるＡＦ評価値信号ＦＶの生成（完了）タイミングに基づく特定のタイミングで第２の情報である距離信号Ｄの検出動作を行わせる（開始する）。また、ＡＦ評価値信号ＦＶの生成（完了）タイミングに同期して距離信号Ｄの検出動作を行うとも言える。

このためには、前回のＰＳ（ｎ）の開始時刻Ｔ＿Ｓ（ｎ）からＰＣ（ｎ）の終了時刻までの時間である位相差ＡＦ検出期間７１１に示すＴ＿ｍｏｖ（ｎ）を測定し、この測定結果から次のＰＳ（ｎ＋１）の開始時刻を求める。つまり、
Ｔ＿Ｓ（ｎ＋１）＝Ｔ＿ｓｙｎｃ（ｎ＋１）−Ｔ＿ｍｏｖ（ｎ）−α
（αは実験から求める変動余裕度である）
の演算式で、次のＰＳ（ｎ＋１）の開始時刻Ｔ＿Ｓ（ｎ＋１）を算出する。

前述したように、ＰＳ（ｎ）での電荷蓄積時間は被写体によって変化するので、前回の測距動作に要した時間を計測し、該計測結果に基づいて次の測距動作に要する時間を予測して、該次の測距動作の開始時刻を設定する。これにより、常に、Ｖ同期（７０１）やＡＦ評価値（７０４）のタイミングに合うように距離信号Ｄが生成されるようにする。

以上のような検出動作タイミングで外測ＡＦ検出モジュール２３０を駆動することで、結果的に、ＰＳ（ｎ）＋ＰＲ（ｎ）の期間以外の時間では外測ＡＦ検出モジュール２３０内のラインセンサ及びその駆動回路（図示せず）を含むセンサ回路に通電する必要がなくなる。このため、位相差ＡＦセンサ休止期間７１０に示す休止期間ＳＵＳ（ｎ）を設けることが可能になり、この期間はセンサ回路に通電せず、又は測距動作時に比べて低い電力を通電して、省電力を図る。

なお、本実施例では、位相差ＡＦ方式として外部測距ＡＦ方式を用いる場合について説明したが、本発明では、ＴＴＬ位相差ＡＦ方式を用いてもよい。また、外部測距ＡＦの他の方式として、被写体に赤外線を照射し、反射した赤外光を受光することで、三角測距の原理を用いて被写体距離を求める方式を採用してもよい。

本発明の実施例であるカメラのＡＦ制御システムの構成を示すブロック図。実施例のカメラの構成を示すブロック図。実施例のカメラにおけるＡＦ信号処理回路の構成を示すブロック図。実施例のカメラにおけるＡＦ動作を説明する図。実施例のカメラにおけるＡＦタスクの動作を説明するフローチャート。実施例のカメラにおける位相差検出タスクを説明するフローチャート。実施例のカメラにおける動作タイミングを説明するタイミングチャート。

符号の説明

２３０外測ＡＦ検出モジュール
２３１フォーカスレンズ
２３３フォーカス制御回路
２４１撮像素子
２３４ＡＦ信号処理回路

Claims

周期的に得られる撮影映像のコントラスト状態に対応する第１の情報を生成する第１の検出手段と、
被写体距離に対応する情報であって、合焦状態を得るための第２の情報を検出する第２の検出手段と、
前記第１の情報及び前記第２の情報を用いたフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第１の情報を周期的に繰り返し生成し、前記第２の検出手段の検出動作を、周期的に繰り返して得られる前記第１の情報の生成タイミングに同期したタイミングで繰り返し行わせ、前記第２の検出手段の前回の検出動作の完了から次回の検出動作の開始までの間に、該第２の検出手段を駆動しない休止期間を設けることを特徴とする撮像装置。
前記制御手段は、前記第２の検出手段の前回の検出動作に要した時間を計測し、該計測結果に基づいて該第２の検出手段の次回の検出動作タイミングを決定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記第２の検出手段は、受光センサを有し、
前記制御手段は、前記受光センサの前回の電荷蓄積時間を計測し、該計測結果に基づいて該第２の検出手段の次回の検出動作タイミングを決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
周期的に得られる撮影映像のコントラスト状態に対応する第１の情報を生成するステップと、
被写体距離に対応する情報であって、合焦状態を得るための第２の情報を検出するステップと、
前記第１の情報及び前記第２の情報を用いてフォーカス制御を行う制御ステップとを有し、
前記制御ステップにおいて、前記第１の情報を周期的に繰り返し生成し、前記第２の検出手段の検出動作を、周期的に繰り返して得られる前記第１の情報の生成タイミングに同期したタイミングで繰り返し行わせ、前記第２の検出手段の前回の検出動作の完了から次回の検出動作の開始までの間に、該第２の検出手段を駆動しない休止期間を設けることを特徴とするフォーカス制御方法。