JP5171433B2 - 撮像装置、およびレンズ装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関し、特にレンズを駆動させながら撮像画像のコントラスト値を取得し、当該取得したコントラスト値に基づいて焦点位置の検出を行う焦点検出技術に関する。

ＡＦについては、いわゆるコントラスト方式と呼ばれる技術（または山登り方式、ＴＶ−ＡＦ方式とも呼ばれる）が適用されている。このコントラスト方式は、撮像レンズに含まれるフォーカシングレンズ、または撮像素子を光軸方向に駆動させつつ各駆動段階で得られる撮像画像のコントラストを評価値として取得する。そして、最も評価値の高いレンズ位置をもって合焦位置とする方式である。コントラスト方式のＡＦについては、たとえば特許文献１に詳細に述べられている。

画面全体のコントラスト情報を使ってＡＦを行うと撮影距離の異なる複数の被写体による遠近競合の影響を受けやすくなるため、通常、自動または手動により画面内の一部を選択して、コントラスト方式ＡＦを行う。

デジタル方式の一眼レフカメラでは、ミラーやシャッタにより、露光時を除いて撮像素子は遮光されているのが一般的である。したがって、ＡＦやＡＥ用には撮像素子を使うのではなく、それぞれの用途に対応した別のセンサを搭載し、撮影レンズから入射した光を光路分割してそれらのＡＦ用センサやＡＥ用センサに受光する。近年、デジタル一眼レフにおいても撮像素子上の画像を背面液晶パネルなどの表示素子に表示して、構図やピントを確認するライブビュー機能が要求されてきている。ライブビュー時には、ミラーが跳ね上げられ、シャッタが開き、撮像素子が露光状態になる。この状態では前記ＡＦ用センサやＡＥ用センサには光が届かない状態になり、これらのセンサによるＡＦやＡＥが行えない。

そこで、ライブビュー中にＡＦ、ＡＥを行おうとすると、撮像素子を用いたコントラストＡＦや撮像面ＡＥの機能が必要となる。

一眼レフカメラのコントラストＡＦでは、レンズを駆動しながら、コントラスト評価値を得るが、合焦位置を求めるためには、コントラスト評価値とその評価値を取得した際のレンズ位置情報が必要となる。

ＡＦ動作が可能な一眼レフカメラでは、交換レンズ側にフォーカスレンズ駆動用モータを搭載し、カメラ側よりレンズ駆動量をレンズ側に通信で伝達することにより、レンズを駆動するよう構成されたものがある。

このような一眼レフカメラシステムでは、レンズの位置情報は交換レンズ側のパルスエンコーダーなどにより取得され、カメラ側は、レンズ側からの通信によってレンズ位置情報を得ることになる。

位相差ＡＦセンサではあるが、ＡＦセンサの蓄積タイミングとレンズ位置情報の同期を取る公知技術としては、特許文献２が提案されている。
特登録０２８２１２１４ 特開２００２−１３１６２１号公報

しかし、一眼レフカメラのようにレンズ装置と撮像装置が着脱可能であるときにコントラスト方式を行う場合、あるタイミングで取得したコントラスト（鮮鋭度）とそのタイミングでのフォーカスレンズとしてのレンズの位置とを対応づけることが困難である。

本願技術思想は、上記課題を鑑みたもので一側面として、レンズ装置を着脱可能な撮像装置であって、電荷蓄積時間がラインごとにずれていて、被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像手段と、撮像手段で得られた画像信号のコントラスト値を取得するとともに、当該コントラスト値に対応する時刻を取得する第１の取得手段と、予め決められた間隔でレンズの位置情報を取得するとともに、当該位置情報に対応する時刻を取得する第２の取得手段と、前記第２の取得手段で予め決められた間隔で取得したレンズの複数の位置情報の中から、前記第１の取得手段で取得されたコントラスト値に対応するレンズの位置情報を選択して、焦点位置の検出を行う焦点検出手段とを有し、前記焦点検出手段は、前記焦点位置の検出を行う際に、前記第１の取得手段および前記第２の取得手段で取得した時刻に前記コントラスト値を取得する撮像手段の領域の位置を対応付けて、前記第１の取得手段で取得されたコントラスト値に対応するレンズの位置情報を選択する。

本願技術思想によれば、レンズ装置と撮像装置が着脱可能であるときにコントラスト方式を行う場合、あるタイミングで取得したコントラスト（鮮鋭度）とそのタイミングでのフォーカスレンズとしてのレンズの位置とを対応づけることができる。ひいては焦点位置の検出の誤差を軽減することができる。

以下、本発明の実施例について図１から図６を用いて説明する。

図１は本実施例の自動合焦装置を用いたデジタルカメラの構成を示すブロック図である。

（デジタルカメラの構成）
図１に示すように、本実施例のデジタルカメラ２００には、撮影レンズ１００が不図示のマウント部のレンズ装着機構を介して着脱可能に取り付けられる。マウント部には、電気接点ユニット１０７が設けられている。この電気接点ユニット１０７には、通信クロックライン、データ送信ライン、データ受信ラインなどからなる通信バスライン用の端子が有る。これらによりデジタルカメラ２００と撮影レンズ１００が通信可能となっている。デジタルカメラ２００は、撮影レンズ１００とこの電気接点ユニット１０７を介して通信を行い、撮影レンズ１００内のフォーカスレンズ１０１および光量を調節する絞り１０２の駆動を制御する。なお、図１には、撮影レンズ１００内のレンズとしてフォーカスレンズ１０１のみを示しているが、このほかに変倍レンズや固定レンズが設けられ、これらを含めてレンズユニットを構成する。

また、電気接点ユニット１０７には、通信用バスラインと、カメラ側から画像の蓄積タイミングをレンズ側に伝達するための同期信号ラインも設けられている。

不図示の被写体からの光束は、撮影レンズ１００内のフォーカスレンズ１０１を含むレンズユニットおよび絞り１０２を介して、デジタルカメラ２００内のクイックリターンミラー２０３に導かれる。クイックリターンミラー２０３は、撮影光路内に光軸に対して斜めに配置されて、被写体からの光束を上方のファインダー光学系に導く第１の位置（図示した位置）と、撮影光路外に退避する第２の位置とに移動が可能である。

クイックリターンミラー２０３の中央部はハーフミラーになっており、クイックリターンミラー２０３が第１の位置にダウンしているときには、被写体からの光束の一部が該ハーフミラー部を透過する。そして、この透過した光束は、クイックリターンミラー２０３の背面側に設けられたサブミラー２０４で反射される。そして、焦点検出回路２０６とともに自動焦点調整ユニットを構成する位相差ＡＦセンサ２０５に導かれる。焦点検出回路２０６は、位相差ＡＦセンサ２０５を用いて、撮影レンズ１００の焦点状態の検出（焦点検出）を行う。一方、クイックリターンミラー２０３で反射された光束は、ピント面に存在するファインダースクリーン２０２、およびペンタプリズム２０１、接眼レンズ２０７により構成されるファインダー光学系を介して撮影者の目に至る。

また、クイックリターンミラー２０３が第２の位置にアップした際には、撮影レンズ１００からの光束は、機械シャッタであるフォーカルプレーンシャッタ２１０および光学フィルタ２１１を介して撮像素子２１２に至る。光学フィルタ２１１は、赤外線をカットして可視光線のみを撮像素子２１２へ導く機能と、光学ローパスフィルタとしての機能とを有する。

また、フォーカルプレーンシャッタ２１０は、先幕および後幕を有して構成されており、撮影レンズ１００からの光束の透過および遮断を制御する。

なお、クイックリターンミラー２０３が第２の位置にアップしたときには、サブミラー２０４もクイックリターンミラー２０３に対して折り畳まれて撮影光路外に退避する。

静止画撮影時のみならず、ライブビュー時もクイックリターンミラー２０３は第２の位置にアップする。

また、本実施例のデジタルカメラ２００は、当該デジタルカメラ全体の制御を司るシステムコントローラ２３０を有する。システムコントローラ２３０は、ＣＰＵやＭＰＵ等により構成され、後述する各回路等の動作を制御する。

システムコントローラ２３０は、電気接点ユニット１０７を介して、通信バスラインにより、撮影レンズ１００内のレンズコントローラ１０８に対して通信を行う。

レンズコントローラ１０８もシステムコントローラ２３０と同様にＣＰＵやＭＰＵ等により構成され、レンズ１００内の各回路等の動作を制御する。

システムコントローラ２３０とレンズコントローラ１０８間の通信では、レンズ１００内のフォーカスレンズ１０１の駆動命令や停止命令および駆動量や絞り１０２の駆動量、およびレンズ側の各種データの送信要求がシステムコントローラ２３０から送信される。レンズコントローラ１０８からは、フォーカスレンズ１０１や絞り１０２などが駆動中かどうかを示すステータス情報や、開放Ｆ値や焦点距離などのレンズ側の各種パラメータが送信される。

フォーカス制御の際、システムコントローラ２３０はレンズコントローラ１０８に対して、レンズ駆動方向や駆動量についての指令を通信によって行う。

レンズコントローラ１０８は、システムコントローラ２３０からのレンズ駆動命令を受信すると、レンズ駆動制御回路１０４を介して、フォーカスレンズ１０１を光軸方向に駆動してピント合わせを行うレンズ駆動機構１０３を制御する。レンズ駆動機構１０３は、ステッピングモータやＤＣモータを駆動源として有する。

レンズコントローラ１０８は、システムコントローラ２３０からの絞り駆動命令を受信すると、絞り制御駆動回路１０６を介して、絞り１０２を駆動する絞り駆動機構１０５を制御し、指令された値まで絞り１０２を駆動する。

また、システムコントローラ２３０は、シャッタ制御回路２１５と測光回路２０９とにも接続されている。シャッタ制御回路２１５は、システムコントローラ２３０からの信号に応じて、フォーカルプレーンシャッタ２１０の先幕および後幕の走行駆動を制御する。

また、システムコントローラ２３０は、レンズコントローラ１０８にレンズ駆動命令を送信してレンズ駆動制御回路１０４を介してレンズ駆動機構１０３を制御する。このことにより、被写体像を撮像素子２１２上に結像させる。

また、カメラＤＳＰ２２７の内部にはコントラストＡＦのために取得するコントラスト値の算出のための回路ブロックも内蔵されている。このコントラスト値算出用回路ブロックについては詳しくは後述する。

カメラＤＳＰ２２７には、タイミングジェネレータ２１９、セレクタ２２２を介してＡ／Ｄコンバータ２１７、ビデオメモリ２２１、ワークメモリ２２６が接続されている。

ここで、撮像素子２１２は、全体の駆動タイミングを決定しているタイミングジェネレータ２１９からの信号に基づき、光電変換部が設けられた画素毎の水平駆動並びに垂直駆動のためのドライバ回路２１８からの出力で駆動される。これにより、光電変換して画像信号を生成して出力する。

Ａ／Ｄコンバータ２１７からの出力は、システムコントローラ２３０からの信号に基づいて信号を選択するセレクタ２２２を介してメモリコントローラ２２８に入力し、フレームメモリであるＤＲＡＭ２２９に全て転送される。

ビデオやコンパクトデジタルカメラでは、撮影前状態時に、この結果をビデオメモリ２２１に定期的（毎フレーム）に転送することで、モニタ表示部２２０によりファインダー表示（ライブビュー）等を行っている。一眼レフ方式のデジタルカメラでは、通常、撮影前時点ではクイックリターンミラー２０３やフォーカルプレーンシャッタ２１０により撮像素子２１２は遮光されているため、ライブビュー表示は行えない。

この点、クイックリターンミラー２０３をアップし撮影光路より退避させてからフォーカルプレーンシャッタ２１０を開いた状態にすることで、ライブビュー動作が可能となる。また、ライブビュー時に撮像素子２１２からの画像信号をカメラＤＳＰ２２７もしくはシステムコントローラ２３０が処理することで画像の鮮鋭度に対応するコントラスト評価値を得ることができる。そして、該評価値を用いてコントラスト方式のＡＦを行うことが可能である。

撮影時には、システムコントローラ２３０からの制御信号によって、１フレーム分の各画素データをＤＲＡＭ２２９から読み出し、カメラＤＳＰ２２７で画像処理を行ってから、一旦、ワークメモリ２２６に記憶する。そして、ワークメモリ２２６のデータを圧縮・伸張回路２２５で所定の圧縮フォーマットに基づいて圧縮し、その結果を外部不揮発性メモリ（外部メモリ）２２４に記憶する。外部不揮発性メモリ２２４として、通常、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを使用する。また、ハードディスク、磁気ディスク等などであってもよい。

さらに、システムコントローラ２３０と接続されている動作表示回路２３１は、上記各スイッチ類により設定又は選択されたカメラの動作状態を、液晶素子やＬＥＤ（発光ダイオード）、有機ＥＬ等の表示素子により表示する。

レリーズスイッチＳＷ１（２３３）は、測光・焦点検出エリアなどの撮影準備動作を開始させるためのスイッチである。レリーズスイッチＳＷ２（２３４）は、撮影動作（静止画像を取得するための電荷蓄積および電荷読み出し動作）を開始させるためのスイッチである。

一方、レンズユニットとしての撮影レンズ１００において、レンズコントローラ１０８には、メモリ１０９が設けられている。メモリ１０９には、該撮影レンズ１００の焦点距離や開放絞り値等の性能情報、該撮影レンズ１００を識別するための固有の情報であるレンズＩＤ（識別）情報が記憶されている。また、システムコントローラ２３０から通信により受け取った情報を記憶する。

詳細については後述するが、コントラストＡＦ動作中に同期信号ラインからの蓄積タイミング信号によってレンズ位置情報がラッチされ、この複数のレンズ位置情報をストアするためにも用いられる。

なお、性能情報およびレンズＩＤ情報は、デジタルカメラ２００への装着時における初期通信により、システムコントローラ２３０に送信され、システムコントローラ２３０はこれらをＥＥＰＲＯＭ２２３に記憶させる。

また、撮影レンズ１００には、フォーカスレンズ１０１の位置情報を検出し取得するためのレンズ位置情報検出回路１１０が設けられている。レンズ位置情報検出回路１１０で検出されたレンズ位置情報はレンズコントローラ１０８に読み取られる。この複数のレンズ位置情報は、フォーカスレンズ１０１の駆動制御等に用いられたり、電気接点ユニット１０７を介してシステムコントローラ２３０にレンズ位置情報として送られたりする。

レンズ位置情報検出回路１１０は、たとえばレンズ駆動機構を構成するモータの回転パルス数を検出するパルスエンコーダ等により構成される。その出力はレンズコントローラ１０８内の図示されないハードウェアカウンタに接続され、レンズが駆動されるとその位置情報はハード的にカウントされる。レンズコントローラ１０８がレンズ位置情報を読み取る際には、内部のハードウェアカウンタのレジスタにアクセスし、記憶されているカウンタ値を読み込む。

次に前記のカメラＤＳＰ２２７内のコントラスト値算出用回路ブロックについて図２を用いて説明する。図２はコントラスト値算出用回路ブロックを説明するためのブロック図である。

撮像素子２１２で生成された画像電気信号は、前記のようにＣＤＳ／ＡＧＣ回路２１６で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ２１７でデジタル信号に変換される。デジタル化された画像データはセレクタ２２２を介してカメラＤＳＰ２２７に入力される。

カメラＤＳＰ２２７に入力された画像データは、鮮鋭度に対応するコントラスト検出としてのコントラスト値算出のためには、まずカメラＤＳＰ２２７内のＡＦ枠設定ブロック２４１に入力される。ＡＦ枠設定ブロック２４１は、全画面の画像データから主被写体近傍の領域だけの画像をトリミングして、次のコントラスト値算出ブロック２４２に送るためのブロックである。ＡＦ枠の大きさとしては、画面の外枠に対して長さ方向で１／５〜１／１０程度が望ましい。なお、ＡＦ枠の画面内の位置、縦方向、横方向の大きさは、システムコントローラ２３０よりＡＦ枠設定ブロック２４１に対して設定が行えるように構成される。

（デジタルカメラの制御フロー）
次に、本実施例の動作フローについて説明する。特に説明しない限り、下記制御はシステムコントローラ２３０の制御により行われる。

まず、操作ＳＷ２３２の押下によりＡＦが開始される。なお、操作ＳＷの変わりにＳＷ１（２３３）の押下であってもよい。当該操作が行われた際のフレームレートにおける電荷蓄積間隔の情報を取得する（ステップＳ２０１）。また、レンズの駆動（レンズの移動ともいう。）に先立って、当該レンズ位置情報を取得し（ステップＳ２０２）、レンズ駆動を開始する（ステップＳ２０３）。

そして、レンズが駆動した後、予め決められた時間を経過したか監視し（ステップＳ２０４）、当該時間を経過している場合には、レンズ位置の情報をレンズコントローラ１０８から取得する（ステップＳ２０５）。また、当該レンズ位置の情報を取得した際の時刻を取得する（ステップＳ２０６）。このようにレンズ位置検出回路１１０で検出されたレンズ位置情報を、予め決められた間隔でシステムコントローラ２３０は取得することになる。コントラストＡＦの場合には、複数のレンズ位置でのコントラスト値が必要なため、予め決められた間隔でレンズ位置情報を取得するようにしたものである。これにより、レンズ位置情報を要求する通信を要求の度に行わずに済み、通信負荷を減らすことができる。

ここで、電荷蓄積時間が完了している場合には、蓄積された電荷から画像の鮮鋭度に対応するコントラスト値を検出する（ステップＳ２０８）。また、そのコントラスト値を取得するための電荷を取得した時刻を取得する（ステップＳ２０９）。上記のようにステップＳ２０５で得られたレンズ位置情報と、ステップ２０９で得られたコントラスト値情報とは、それぞれ取得した時間が異なるため、付き合わせる必要がある。したがって、ステップＳ２１０では算出したコントラスト値とレンズ位置との対応付けを行う。これについては、図５を使って後述する。

そしてステップＳ２１１で算出されたコントラスト値がピーク値を示すものか否かを判断する。ピーク値である場合には、コントラストの当該ピーク値およびその前後のコントラスト値とそれらに対応付けられたレンズ位置から、補間演算により最終的な合焦位置を決定し、合焦位置へレンズを移動させる（ステップＳ２１２）。一方、ピーク値でない場合には、レンズ１０１が端に到達しているか否かを判断し（ステップＳ２１３）、到達している場合には、ステップＳ２０４へ戻って、レンズ位置情報を取得する。なお、ここでもＡＦ動作中に電荷蓄積時間の変動を伴う露出制御を行う場合には、ステップＳ２０４へ戻すのでなく、ステップＳ２０１へ戻すようにしてもよい。

そしてステップＳ２１４において、ステップＳ２１３で検出した端と異なる端、例えば、ステップＳ２１３で至近端を検出した場合には、ステップＳ２１４では無限端が検出されたか否かを判断する。そして、未だ検出されていない場合には、ステップＳ２１５、Ｓ２１６へ移行して、レンズの駆動方向（移動方向）を反転させる。

なお、上記フローの説明では、ＡＦの動作において、電荷蓄積間隔が一定であるという前提で説明した結果、ステップＳ２０７において電荷蓄積が完了していない場合に、ステップＳ２０４に移行するようにした。この点、ＡＦの動作中においても電荷蓄積間隔が変更するシステムにおいては、電荷蓄積が完了していない場合にステップＳ２０７からステップＳ２０１へ移行するようにしてもよい。

（算出鮮鋭度に対するレンズ位置の取得）
次に、図５を用いて、算出鮮鋭度に対するレンズ位置の算出について説明する。

そもそも、フォーカスレンズを所定量ずつ間欠駆動させながら被写体像の鮮鋭度を算出して、コントラスト（鮮鋭度）に基づいて焦点検出を行う場合、フォーカスレンズとしてのレンズの駆動（移動）が停止中に被写体像の電荷蓄積を行う。この場合、レンズ停止期間のうち鮮鋭度の算出タイミングや電荷蓄積期間にこだわらない任意のタイミングでレンズ位置情報を取得することで、取得したレンズ位置情報と取得したコントラスト（鮮鋭度）との対応付けを行うことができる。

しかしながら、駆動方向の反転またはレンズの移動範囲終端に到達するまで駆動し続けながら被写体像のコントラスト（鮮鋭度）を取得する場合、レンズが駆動（移動）中に被写体像の電荷蓄積を行ってコントラスト（鮮鋭度）を取得することになる。この場合、コントラスト（鮮鋭度）を取得してからレンズ位置を取得すると、コントラスト（鮮鋭度）を取得したタイミングでのレンズ位置よりさらに移動した位置の情報を取得してしまう。

また、レンズ装置と撮像装置とが着脱可能のデジタルカメラやビデオカメラでは、レンズ装置と撮像装置との間に通信手段が介在し、各種情報が交信される。通信手段を介してレンズ駆動中のレンズ位置の情報を取得しようとすると、通信遅延が生じる場合がある。この場合、取得したレンズ位置は、算出した鮮鋭度に対するレンズ位置に対して、通信の遅延時間に応じた駆動量だけ駆動反対方向にずれた位置となってしまう。よって、算出した鮮鋭度と取得したレンズ位置との対応に誤差が生じてしまい、合焦位置に誤差が生じてしまう可能性があった。

こうしたことを考慮して、本実施例では下記のように対応付けるものである。

図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、垂直期間に対するそれぞれ電荷蓄積時間を変えた例である。（ａ）よりも（ｂ）、（ｂ）よりも（ｃ）の方が電荷蓄積時間を長くした例である。時刻ｔ’から時刻ｔ’’が垂直期間であり、Ｔが上記図３、図４で説明したステップＳ２０９でのコントラスト取得の時刻である。なお、時刻Ｔでなく時刻ｔ’’をコントラスト取得の時刻としてもよい。この場合、コントラスト値の取得のための演算時間があるため、時刻Ｔと時刻ｔ’’との差が生じるものである。

また、レンズ位置情報（ｉ）〜（iii）は、上記図３、図４で説明したステップＳ２０５で取得したレンズ位置情報をステップＳ２０６で取得した時刻に対応付けたものである。ここでは、一垂直期間（１フレーム）におよそ３回、レンズ位置情報を取得するものとした。これに限らず５回でも２回でもよい。

また、レンズ位置情報（ｉ）〜（iii）をステップＳ２０６で取得した時刻に対応付ける際、通信の遅延時間をキャンセルするように、予めオフセットした時刻に対応付ける。このようにすることで、通信の遅延時間による上記対応付けをより正確に行えるようにする。

本実施例のステップＳ２１０では、図５の時刻Ｔで取得したコントラスト値をレンズ位置と対応付ける際、フレームの電荷蓄積時間の中心位置とする。したがって、図５（ｂ）のように、電荷蓄積時間の中心位置がレンズ位置情報（ｉ）と（ii）との間に位置する場合、この電荷蓄積時間の中心位置に対応するレンズ位置をレンズ位置情報（ｉ）と（ii）とから補間する。また、図５（ｃ）のように、電荷蓄積時間の中心位置がレンズ位置情報（ii）と（iii）との間に位置する場合、この電荷蓄積時間の中心位置に対応するレンズ位置をレンズ位置情報（ii）と（iii）とから補間する。なお、補間を２つのレンズ位置情報から行うのは、レンズ位置情報が所定周期の予め決められた時間間隔で取得されるからである。

一方、図５（ａ）のように、電荷蓄積時間の中心位置に対応するレンズ位置が最初に取得されたレンズ位置情報（ｉ）よりも前である場合には、レンズ位置情報（ｉ）を時刻Ｔで取得したコントラスト値と対応づける。

以上説明したように、本実施例に拠れば、レンズ装置と撮像装置が着脱可能であるときにコントラスト方式を行う場合、あるタイミングで取得したコントラスト（鮮鋭度）とそのタイミングでのフォーカスレンズとしてのレンズの位置とを対応づけることができる。ひいては焦点位置の検出の誤差を軽減することができる。

実施例１では、撮像素子２１２がタイムラグの無いグローバルシャッタの読み出し方である前提で、電荷蓄積時間の中心位置を説明した。これに限らず、撮像素子２１２がＣＭＯＳのようにローリングシャッタの読み出し方を行うものであっても、その電荷蓄積時間の中心位置を取得する点において同様である。この点について、図６を用いて実施例２として詳しく説明する。

なお、実施例１における動作フローチャートを示した図４のステップＳ２１０で説明した、算出鮮鋭度に対応するレンズ位置の算出方法を除き、実施例２は実施例１と同じ動作フローを辿る。

図６（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、ＣＭＯＳのようにローリングシャッタで、撮像素子２１２における上端の画素ラインから下端の画素ラインに掛けて順次読み出される場合における、電荷蓄積時間の中心を説明する模式図である。

図６（ａ）は、撮像素子２１２で電荷蓄積された１枚のフレーム６０１を、水平方向の座標ｘを横軸、垂直方向の座標ｙを縦軸とした座標系で表した模式図である。図において、水平方向の座標ｘが大きくなるにつれて撮像素子２１２上の右側に位置することを表し、垂直方向の座標ｙが大きくなるにつれて撮像素子２１２上の下側に位置することを表している。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示したフレーム６０１について、横軸を水平方向の座標ｘの替わりに時刻ｔで表したものである。撮像素子２１２の電荷が画素ラインごとに順次読み出されるため、電荷蓄積の開始〜終了のタイミングが座標ｙで表された画素ラインごとにずらされている。図６（ｂ）では、撮像素子２１２の上端の画素ラインから電荷蓄積が開始され、最後に下端の画素ラインの電荷蓄積が開始されることを表している。

図６（ｃ）は、水平方向の座標ｘを横軸、垂直方向の座標ｙを縦軸とした座標系で表された１枚のフレーム６０１上にある、コントラスト（鮮鋭度）評価を行う領域６０２を例示したものである。コントラスト（鮮鋭度）評価を行う領域６０２を撮像素子２１２上で上側に移動した場合、移動後の領域は６０３のように表される。

図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示したフレームについて、横軸を水平方向の座標ｘの替わりに時刻ｔで表したものである。コントラスト（鮮鋭度）評価を行う領域６０２、および移動後の領域６０３は図示したように表される。また、６０４に示す補助線は、各画素ラインの電荷蓄積時間の中心を辿ったものである。移動前である領域６０２と移動後の領域６０３の電荷蓄積時間の中心は、補助線６０４に基づいて、それぞれＣ_１、Ｃ_２で示した時刻となる。このことから、電荷蓄積時間の中心がコントラスト（鮮鋭度）評価を行う領域によって異なることを表している。

このように、撮像素子２１２がローリングシャッタの読み出し方である場合、コントラスト（鮮鋭度）評価を行う領域の位置に応じて、電荷蓄積時間の中心位置を補正することが望ましい。

図７は、撮像素子２１２がローリングシャッタの読み出し方である場合における、コントラスト（鮮鋭度）評価を行う領域の位置に応じて、電荷蓄積時間の中心位置を補正する方法を説明するための模式図である。図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、垂直期間に対するそれぞれ電荷蓄積時間を変えた例である。（ａ）よりも（ｂ）、（ｂ）よりも（ｃ）の方が電荷蓄積時間を長くした例である。時刻ｔ’から時刻ｔ’’が垂直期間であり、Ｔが実施例１で説明したステップＳ２０９でのコントラスト取得の時刻である。

また、レンズ位置情報（ｉ）〜（iii）は、実施例１で説明したステップＳ２０９で取得したレンズ位置情報をステップＳ２０６で取得した時刻に対応付けたものである。ここでは、一垂直期間（１フレーム）におよそ３回、レンズ位置情報を取得するものとした。これに限らず５回でも２回でもよい。

まず、システムコントローラ２３０にて、下記の計算式に基づき、電荷蓄積時間の中心となるタイミングが求められる。
ｔｃ＝（ｄ×ｙ）＋ｔｓ＋（ａｃｃ／２）
ｔｃ ：コントラスト評価領域の電荷蓄積時間の中心となるタイミング
ｄ ：１ライン当たりの電荷蓄積開始タイミングの遅延時間
ｙ ：ライン座標
ｔｓ ：先頭ラインの電荷蓄積開始タイミング
ａｃｃ：電荷蓄積時間

次に、システムコントローラ２３０にて、電荷蓄積時間の中心となるタイミングとレンズ位置との対応が求められる。

例えば、図７（ｂ）のように、電荷蓄積時間の中心位置がレンズ位置情報（ｉ）と（ii）との間に位置する場合、この電荷蓄積時間の中心位置に対応するレンズ位置をレンズ位置情報（ｉ）と（ii）とから補間する。また、図７（ｃ）のように、電荷蓄積時間の中心位置がレンズ位置情報（ii）と（iii）との間に位置する場合、この電荷蓄積時間の中心位置に対応するレンズ位置をレンズ位置情報（ii）と（iii）とから補間する。なお、補間を２つのレンズ位置情報から行うのは、レンズ位置情報が所定周期の予め決められた時間間隔で取得されるからである。一方、図７（ａ）のように、電荷蓄積時間の中心位置に対応するレンズ位置が最初に取得されたレンズ位置情報（ｉ）よりも前である場合には、レンズ位置情報（ｉ）を時刻Ｔで取得したコントラスト値と対応づける。

以上説明したように、電荷蓄積がローリングシャッタ方式であっても、あるタイミングで取得したコントラスト（鮮鋭度）とそのタイミングでのフォーカスレンズとしてのレンズの位置とを対応づけることができる。ひいては焦点位置の検出の誤差を軽減することができる。

（その他）
上記実施例では、算出されたコントラスト値とレンズ位置情報との対応づけをカメラ装置２００のシステムコントローラ２３０で行った。この点、レンズコントローラ１０８の演算能力が高ければ、レンズ装置１００のレンズコントローラ１０８で対応付けを行うようにしてもよい。この場合には、カメラ２００からコントラスト値、およびその取得時刻がレンズコントローラ１０８に送られて来る。そして、レンズコントローラ１０８が取得した複数のレンズ位置情報の中から送られてくるコントラスト値とレンズ位置とを対応づけることにより行われる。

本発明の一実施形態に係わるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例のコントラスト値算出用回路ブロックを説明するためのブロック図である。 一実施形態のデジタルカメラのフロー図Ａである。 一実施形態のデジタルカメラのフロー図Ｂである。 算出した鮮鋭度に対応するレンズ位置情報の算出方法を説明する模式図である。 ローリングシャッタでの電荷蓄積時間の中心位置を説明する模式図である。 ローリングシャッタでのコントラスト評価値とレンズ位置との対応を説明する模式図である。

符号の説明

１００ 撮影レンズ
１０１ フォーカスレンズ
１０３ レンズ駆動機構
１０４ レンズ駆動制御回路
１０８ レンズコントローラ
１０９ メモリ
１１０ レンズ位置情報検出回路
１１１ タイマ
１１２ 負荷判定回路
２１２ 撮像素子
２２７ カメラＤＳＰ
２３０ システムコントローラ
２４２ コントラスト値算出ブロック

Claims (5)

1. レンズ装置を着脱可能な撮像装置であって、
   電荷蓄積時間がラインごとにずれていて、被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像手段と、
   撮像手段で得られた画像信号のコントラスト値を取得するとともに、当該コントラスト値に対応する時刻を取得する第１の取得手段と、
   予め決められた間隔でレンズの位置情報を取得するとともに、当該位置情報に対応する時刻を取得する第２の取得手段と、
   前記第２の取得手段で予め決められた間隔で取得したレンズの複数の位置情報の中から、前記第１の取得手段で取得されたコントラスト値に対応するレンズの位置情報を選択して、焦点位置の検出を行う焦点検出手段とを有し、
   前記焦点検出手段は、前記焦点位置の検出を行う際に、前記第１の取得手段および前記第２の取得手段で取得した時刻に前記コントラスト値を取得する撮像手段の領域の位置を対応付けて、前記第１の取得手段で取得されたコントラスト値に対応するレンズの位置情報を選択することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第２の取得手段は、撮像手段での電荷蓄積の間隔より短い間隔でレンズの位置情報を予め決められた間隔で取得することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第２の取得手段は当該撮像装置に着脱可能に取り付けられたレンズ装置から前記位置情報を取得することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記焦点検出手段は、前記レンズ装置と通信の遅延時間を含めて、前記第１の取得手段で取得されたコントラスト値に対応するレンズの位置情報を選択して、焦点位置の検出を行うことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記撮像手段は画素毎によって電荷蓄積のタイミングが異なり、前記焦点検出手段はコントラスト値を取得する領域に含まれる画素の各電荷蓄積のタイミングに基づいて、前記第１の取得手段で取得されたコントラスト値に対応するレンズの位置情報を選択して、焦点位置の検出を行うことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。

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