JP5206292B2 - Imaging apparatus and image recording method - Google Patents

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Description

この発明は、撮像装置および画像記録方法に関するものである。   The present invention relates to an imaging apparatus and an image recording method.

従来より、動画を撮影可能なデジタルカメラが知られている。このようなデジタルカメラにおいて、被写体の動きの状況に応じて、撮像素子のフレームレートを可変とする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。   Conventionally, a digital camera capable of shooting a moving image is known. In such a digital camera, a technique is disclosed in which the frame rate of the image sensor is variable according to the state of movement of the subject (see, for example, Patent Document 1).

特開２００７−１９５０５０号公報JP 2007-195050 A

上記従来技術は、被写体の動きが検出された場合には、撮像素子のフレームレートを高くし、被写体の動きが検出されない場合には、撮像素子のフレームレートを低くし、これにより、視聴者に違和感を与えない動画像を提供することを目的としているが、この従来技術においても、十分満足にフレームレートを変えることができなかった。   The above prior art increases the frame rate of the image sensor when motion of the subject is detected, and lowers the frame rate of the image sensor when motion of the subject is not detected. The object is to provide a moving image that does not give a sense of incongruity, but even in this conventional technique, the frame rate cannot be changed sufficiently satisfactorily.

本発明が解決しようとする課題は、撮像素子のフレームレートをより適切に調整することができる撮像装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide an image pickup apparatus that can adjust the frame rate of the image pickup element more appropriately.

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。   The present invention solves the above problems by the following means. In addition, although the code | symbol corresponding to drawing which shows embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, this code | symbol is only for making an understanding of invention easy, and is not the meaning which limits invention.

請求項１に係る発明は、光学系による像を繰り返し撮像する撮像素子（２２）と、前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段（２１２）と、前記焦点検出手段による検出結果に基づいて前記光学系による像の像面移動速度を算出する像面移動速度算出手段（２１３）と、前記像面移動速度算出手段により算出された前記像面移動速度が所定値よりも大きくなった場合に、前記撮像素子のフレームレートが元のフレームレートよりも高くなるように、前記像面移動速度に応じて、前記撮像素子のフレームレートを段階的に変更する制御手段（２１４）と、を備え、前記制御手段は、前記光学系の焦点距離に応じて、前記像面移動速度の変化量に対する前記フレームレートの変化量を変化させることを特徴とする撮像装置である。 The invention according to claim 1 is based on an image sensor (22) that repeatedly captures an image by an optical system, a focus detection unit (212) that detects a focus adjustment state of the optical system, and a detection result by the focus detection unit. An image plane moving speed calculating means (213) for calculating the image plane moving speed of the image by the optical system, and the image plane moving speed calculated by the image plane moving speed calculating means is greater than a predetermined value. And a control means (214) for changing the frame rate of the image sensor stepwise according to the image plane moving speed so that the frame rate of the image sensor becomes higher than the original frame rate. The control unit is an imaging apparatus that changes the amount of change in the frame rate with respect to the amount of change in the image plane moving speed in accordance with the focal length of the optical system .

請求項２の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記制御手段（２１４）は、前記光学系の焦点距離が相対的に広角側に設定されている場合には、焦点距離が望遠側に設定されている場合に比べて、前記像面移動速度の変化量に対する前記フレームレートの変化量を小さくすることを特徴とする撮像装置である。 According to a second aspect of the invention, in the imaging apparatus according to claim 1, wherein said control means (214), when the focal length of the optical system is set to a relatively wide angle side, the focal length telephoto The image pickup apparatus is characterized in that the amount of change in the frame rate with respect to the amount of change in the image plane moving speed is reduced as compared with the case where it is set on the side.

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の撮像装置において、前記像面移動速度算出手段（２１３）は、前記光学系の撮影倍率が所定値以上となった場合に、前記像面移動速度の算出を行い、前記制御手段（２１４）は、前記光学系の撮影倍率が所定値以上となった場合に、前記撮像素子（２２）のフレームレートを変更することを特徴とする撮像装置である。 According to a third aspect of the present invention, in the image pickup apparatus according to the first or second aspect, the image plane moving speed calculating means (213) is configured to detect the image plane when the imaging magnification of the optical system becomes a predetermined value or more. An image pickup apparatus that calculates a moving speed, and wherein the control means (214) changes a frame rate of the image pickup element (22) when a photographing magnification of the optical system becomes a predetermined value or more. It is.

請求項４の発明は、請求項１から３までの何れか１項に記載の撮像装置において、前記焦点検出手段（２１２）により検出された焦点調節状態に基づいて、前記光学系の焦点調節を行う焦点状態調節手段を有し、前記制御手段（２１４）により前記像面移動速度が所定値よりも大きくなったと判定された後は、前記撮像素子（２２）により撮像される複数のフレームごとに前記焦点調節を行うことを特徴とする撮像装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to any one of the first to third aspects, focus adjustment of the optical system is performed based on a focus adjustment state detected by the focus detection means (212). A focus state adjusting unit that performs the operation, and after the control unit (214) determines that the image plane moving speed has become larger than a predetermined value, for each of a plurality of frames captured by the image sensor (22). An imaging apparatus that performs the focus adjustment.

請求項５の発明は、請求項１から４までの何れか１項に記載の撮像装置において、前記撮像素子（２２）は、撮像画素の配列中に、前記光学系を通る一対の光束を受光する光電変換部を持つ焦点検出画素（２２２）を有し、前記焦点検出手段（２１２）は、前記焦点検出画素の出力に基づいて前記一対の光束による一対の像のずれを演算することにより前記焦点調節状態を検出することを特徴とする撮像装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the imaging element (22) receives a pair of light beams passing through the optical system in an array of imaging pixels. A focus detection pixel (222) having a photoelectric conversion unit, and the focus detection means (212) calculates a shift of a pair of images by the pair of light fluxes based on an output of the focus detection pixel. An image pickup apparatus that detects a focus adjustment state.

請求項６の発明は、請求項１から５までの何れか１項に記載の撮像装置において、前記撮像装置のパンニング操作の有無を検知するパンニング操作検出手段を有し、前記制御手段（２１４）は、前記パンニング操作検出手段によりパンニング操作をしていると判断した場合に、前記撮像素子（２２）のフレームレートを高くすることを特徴とする撮像装置である。 A sixth aspect of the present invention is the imaging apparatus according to any one of the first to fifth aspects, further comprising a panning operation detecting means for detecting presence or absence of a panning operation of the imaging apparatus, and the control means (214). Is an imaging apparatus characterized by increasing the frame rate of the imaging element (22) when it is determined that the panning operation is being performed by the panning operation detecting means.

請求項７の発明は、光学系による像を、撮像素子（２２）で繰り返し撮像し、前記撮像素子で撮像した像の信号を記録する画像記録方法において、前記撮像素子で撮像した像を用いて前記光学系の焦点調節状態を検出し、検出した前記焦点調節状態に基づいて前記光学系による像の像面移動速度を算出し、前記像面移動速度が所定値よりも大きくなった場合に、前記信号の記録の間隔が元の記録の間隔よりも高くなるように、前記像面移動速度に基づいて、前記信号の記録の間隔を段階的に変更するとともに、前記信号の記録の間隔を段階的に変更する際には、前記光学系の焦点距離に応じて、前記像面移動速度の変化量に対する前記信号の記録の間隔の変化量を変化させることを特徴とする画像記録方法である。
請求項８の発明は、光学系による像を繰り返し撮像する撮像素子と、前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出手段による検出結果に基づいて前記光学系による像の像面移動速度を算出する像面移動速度算出手段と、前記像面移動速度算出手段により算出された前記像面移動速度に応じて、前記撮像素子のフレームレートを変更する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記光学系の焦点距離に応じて、前記像面移動速度の変化量に対する前記フレームレートの変化量を変化させることを特徴とする撮像装置である。
According to a seventh aspect of the present invention, in an image recording method of repeatedly capturing an image by an optical system with an image sensor (22) and recording a signal of an image captured with the image sensor, the image captured with the image sensor is used. detecting a focusing state of the optical system, to calculate the image plane movement speed of the image by the optical system based on the focusing state detected, when the image plane movement velocity is greater than a predetermined value The signal recording interval is changed stepwise based on the image plane moving speed so that the signal recording interval is higher than the original recording interval , and the signal recording interval is In the stepwise change , the image recording method is characterized in that the change amount of the signal recording interval with respect to the change amount of the image plane moving speed is changed according to the focal length of the optical system. .
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an image sensor that repeatedly captures an image by the optical system, a focus detection unit that detects a focus adjustment state of the optical system, and an image of the image by the optical system based on a detection result by the focus detection unit. An image plane moving speed calculating unit that calculates an image plane moving speed; and a control unit that changes a frame rate of the imaging element according to the image plane moving speed calculated by the image plane moving speed calculating unit. The control unit is an imaging apparatus that changes the amount of change in the frame rate with respect to the amount of change in the image plane moving speed in accordance with the focal length of the optical system.

本発明によれば、撮像素子のフレームレートをより適切に調整することができる撮像装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imaging device which can adjust the frame rate of an image pick-up element more appropriately can be provided.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。   FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a digital camera 1 according to an embodiment of the present invention. A digital camera 1 according to the present embodiment (hereinafter simply referred to as a camera 1) includes a camera body 2 and a lens barrel 3, and the camera body 2 and the lens barrel 3 are detachably coupled by a mount unit 4. Yes.

レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、絞り３５を含む撮影光学系が内蔵されている。   The lens barrel 3 includes a photographic optical system including lenses 31, 32 and 33 and a diaphragm 35.

フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、フォーカスレンズ用エンコーダ３２２によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３２１によってその位置が調節される。なお、フォーカスレンズ３２としては、たとえば、図１に示すような内焦式のレンズを用いることができる。   The focus lens 32 is provided so as to be movable along the optical axis L1 of the lens barrel 3, and its position is adjusted by the focus lens drive motor 321 while its position is detected by the focus lens encoder 322. As the focus lens 32, for example, an in-focus lens as shown in FIG. 1 can be used.

このフォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３２１によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。   The specific configuration of the moving mechanism along the optical axis L1 of the focus lens 32 is not particularly limited. For example, a rotating cylinder is rotatably inserted into a fixed cylinder fixed to the lens barrel 3, a helicoid groove (spiral groove) is formed on the inner peripheral surface of the rotating cylinder, and the focus lens 32 is fixed. The end of the lens frame is fitted into the helicoid groove. Then, by rotating the rotating cylinder by the focus lens driving motor 321, the focus lens 32 fixed to the lens frame moves straight along the optical axis L <b> 1.

上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３２１がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３２１と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３２１の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３２１の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。   As described above, the focus lens 32 fixed to the lens frame by rotating the rotary cylinder with respect to the lens barrel 3 moves straight in the direction of the optical axis L1, but the focus lens drive motor 321 as a drive source thereof is the lens. The lens barrel 3 is provided. The focus lens drive motor 321 and the rotating cylinder are connected by, for example, a transmission including a plurality of gears. When the drive shaft of the focus lens driving motor 321 is driven to rotate in any one direction, it is transmitted to the rotating cylinder at a predetermined gear ratio. Then, when the rotating cylinder rotates in any one direction, the focus lens 32 fixed to the lens frame moves linearly in any direction of the optical axis L1. When the drive shaft of the focus lens drive motor 321 is rotationally driven in the reverse direction, the plurality of gears constituting the transmission also rotate in the reverse direction, and the focus lens 32 moves straight in the reverse direction of the optical axis L1. .

フォーカスレンズ３２の位置はフォーカスレンズ用エンコーダ３２２によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。   The position of the focus lens 32 is detected by a focus lens encoder 322. As described above, the position of the focus lens 32 in the optical axis L1 direction correlates with the rotation angle of the rotating cylinder, and can be obtained by detecting the relative rotation angle of the rotating cylinder with respect to the lens barrel 3, for example.

本例のフォーカスレンズ用エンコーダ３２２としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。   As the focus lens encoder 322 of this example, the rotation of the rotating disk connected to the rotation drive of the rotating cylinder is detected by an optical sensor such as a photo interrupter, and a pulse signal corresponding to the number of rotations is output. A brush contact provided on either of the fixed printed circuit board and the encoder pattern on the surface of the flexible printed circuit board provided on either the fixed cylinder or the rotating cylinder is brought into contact with the encoder pattern on the surface of the flexible printed wiring board. Any of which can detect a change in the contact position according to any of them may be used.

フォーカスレンズ３２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、フォーカスレンズ用エンコーダ３２２で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３６を介して後述するカメラ制御部２１へ送出される。また、フォーカスレンズ駆動モータ３２１は、このフォーカスレンズ３２の位置情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３６を介して送出される指令信号により駆動する。   The focus lens 32 can move in the direction of the optical axis L1 from the end on the camera body side (also referred to as the closest end) to the end on the subject side (also referred to as the infinite end) by the rotation of the rotating cylinder described above. it can. Incidentally, the current position information of the focus lens 32 detected by the focus lens encoder 322 is sent to the camera control unit 21 described later via the lens control unit 36. The focus lens drive motor 321 is driven by a command signal sent from the camera control unit 21 via the lens control unit 36 based on the position information of the focus lens 32. .

ズームレンズ３１は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、ズームレンズ用エンコーダ３１２によってその位置が検出されつつズームレンズ駆動モータ３１１によってその位置が調節される。ズームレンズ３１の位置は、操作部２７に設けられたズームボタンを操作することにより調節される。そして、ズームレンズ用エンコーダ３１２で検出されたズームレンズ３１の位置情報は、レンズ制御部３６へ送信される。なお、ズームレンズ３１の移動機構は、上述のフォーカスレンズ３２の移動機構と同様とすればよく、さらに、ズームレンズ用エンコーダ３１２も、上述のフォーカスレンズ用エンコーダ３２２と同様のものを用いることができる。   The zoom lens 31 is provided so as to be movable along the optical axis L1 of the lens barrel 3, and its position is adjusted by the zoom lens drive motor 311 while its position is detected by the zoom lens encoder 312. The position of the zoom lens 31 is adjusted by operating a zoom button provided on the operation unit 27. Then, the position information of the zoom lens 31 detected by the zoom lens encoder 312 is transmitted to the lens control unit 36. The moving mechanism of the zoom lens 31 may be the same as the moving mechanism of the focus lens 32 described above, and the zoom lens encoder 312 may be the same as the focus lens encoder 322 described above. .

絞り３５は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３５による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３６を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２７によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３６に入力される。絞り３５の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３６で現在の開口径が認識される。   The diaphragm 35 is configured such that the aperture diameter around the optical axis L1 can be adjusted in order to limit the amount of light flux that passes through the photographing optical system and reaches the image sensor 22 and adjust the amount of blur. The adjustment of the aperture diameter by the diaphragm 35 is performed, for example, by sending an appropriate aperture diameter calculated in the automatic exposure mode from the camera control unit 21 via the lens control unit 36. Further, the set aperture diameter is input from the camera control unit 21 to the lens control unit 36 by a manual operation by the operation unit 27 provided in the camera body 2. The aperture diameter of the aperture 35 is detected by an aperture sensor (not shown), and the lens controller 36 recognizes the current aperture diameter.

一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束を受光する撮像素子２２が、光軸Ｌ１上であって、撮影光学系の予定焦点面に設けられている。撮像素子２２は二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどのデバイスから構成され、受光した光信号をアナログ画像信号に変換する。なお、撮像素子２２の構造の詳細は後述する。   On the other hand, the camera body 2 is provided with an imaging element 22 that receives the light beam from the photographing optical system on the optical axis L1 and on the planned focal plane of the photographing optical system. The image sensor 22 is composed of a device such as a two-dimensional CCD image sensor, a MOS sensor, or a CID, and converts the received optical signal into an analog image signal. Details of the structure of the image sensor 22 will be described later.

そして、撮像素子２２により生成されたアナログ画像信号は、図２に示すように、ＡＦＥ（Analog front end）回路２８を経て、デジタル信号に変換されて、カメラ制御部２１の画像処理部２１１に送信される。図２は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１の回路構成を示すブロック図である。   Then, the analog image signal generated by the image sensor 22 is converted into a digital signal via an AFE (Analog front end) circuit 28 and transmitted to the image processing unit 211 of the camera control unit 21 as shown in FIG. Is done. FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the digital camera 1 according to the embodiment of the present invention.

ＡＦＥ（Analog front end）回路２８は、撮像素子２２から出力されたアナログ画像信号を受信し、アナログ画像信号に対して、ＩＳＯ感度に応じて信号増幅することにより、ゲイン調整を行う。また、ＡＦＥ回路２８は、Ａ／Ｄ変換器を備えており、Ａ／Ｄ変換器によりゲイン調整後のアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換して、カメラ制御部２１の画像処理部２１１に送信する。   An AFE (Analog front end) circuit 28 receives the analog image signal output from the image sensor 22 and performs gain adjustment by amplifying the analog image signal in accordance with the ISO sensitivity. The AFE circuit 28 also includes an A / D converter. The A / D converter converts the analog image signal after gain adjustment into a digital image signal and transmits the digital image signal to the image processing unit 211 of the camera control unit 21. To do.

カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本例の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２５と、これを駆動する液晶駆動回路２４と、接眼レンズ２６とを備えてなる。液晶駆動回路２４は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１の画像処理部２１１に送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２５を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２６を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、又はこれに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。   The camera body 2 is provided with an observation optical system for observing an image picked up by the image pickup device 22. The observation optical system of this example includes an electronic viewfinder (EVF) 25 composed of a liquid crystal display element, a liquid crystal driving circuit 24 for driving the electronic viewfinder (EVF) 25, and an eyepiece lens 26. The liquid crystal drive circuit 24 reads captured image information captured by the image sensor 22 and sent to the image processing unit 211 of the camera control unit 21, and drives the electronic viewfinder 25 based on the read image information. As a result, the user can observe the current captured image through the eyepiece lens 26. In place of or in addition to the observation optical system using the optical axis L2, a liquid crystal display can be provided on the back surface of the camera body 2, and a captured image can be displayed on the liquid crystal display.

カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３６と電気的に接続され、このレンズ制御部３６からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３６へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。   A camera control unit 21 is provided in the camera body 2. The camera control unit 21 is electrically connected to the lens control unit 36 through an electrical signal contact unit 41 provided on the mount unit 4, receives lens information from the lens control unit 36, and defocuses to the lens control unit 36. Send information such as volume and aperture diameter.

また、本例のカメラ制御部２１は、図２に示すように、画像処理部２１１、焦点状態検出部２１２、像面移動速度算出部２１３、およびフレームレート制御部２１４を備えている。   Further, as shown in FIG. 2, the camera control unit 21 of this example includes an image processing unit 211, a focus state detection unit 212, an image plane movement speed calculation unit 213, and a frame rate control unit 214.

画像処理部２１１は、ＡＦＥ回路２８から送出されたデジタル画像信号に対して各種画像処理を行い、画像処理後の画像信号は、画像信号を記録するためのメモリ２３、観察光学系を駆動するための液晶駆動回路２４に、それぞれ送信される。メモリ２３は、メモリ２３は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。   The image processing unit 211 performs various types of image processing on the digital image signal sent from the AFE circuit 28, and the image signal after the image processing is used to drive the memory 23 for recording the image signal and the observation optical system. Are respectively transmitted to the liquid crystal driving circuit 24. The memory 23 can be either a removable card type memory or a built-in memory.

また、図２に示すように、画像処理部２１１によって画像処理することにより得られた画像信号は、焦点状態検出部２１２にも送信され、焦点状態検出部２１２は、撮像素子２２により得られた画像信号に基づき、光学系の焦点調節状態を検出する。なお、焦点状態検出部２１２は、後述するように、撮像素子２２により得られた画像信号のうち、撮像素子２２に形成された焦点検出画素の出力に基づいて焦点の検出を行う。また、焦点状態検出部２１２は、デフォーカス演算部を備えており、検出された焦点状態に基づいて、後述する方法により、デフォーカス量ΔＷを算出し、当該デフォーカス量ΔＷに応じたフォーカスレンズ３２の駆動量Δｄを演算する。   As shown in FIG. 2, the image signal obtained by performing image processing by the image processing unit 211 is also transmitted to the focus state detection unit 212, and the focus state detection unit 212 is obtained by the imaging element 22. Based on the image signal, the focus adjustment state of the optical system is detected. As will be described later, the focus state detection unit 212 detects the focus based on the output of the focus detection pixels formed on the image sensor 22 out of the image signal obtained by the image sensor 22. The focus state detection unit 212 includes a defocus calculation unit, calculates a defocus amount ΔW by a method to be described later based on the detected focus state, and a focus lens corresponding to the defocus amount ΔW. A drive amount Δd of 32 is calculated.

像面移動速度算出部２１３は、焦点状態検出部２１２により検出された撮影光学系の焦点状態、具体的には、焦点状態検出部２１２に備えられたデフォーカス演算部で算出されたフォーカスレンズ３２の駆動量Δｄと、フォーカスレンズ用エンコーダ３２２により検出されたフォーカスレンズ３２の位置情報とを用いて、結像面の移動速度である像面移動速度を算出する。なお、像面移動速度算出部２１３は、撮影光学系を構成する各レンズ３１，３２，３３のレンズ特性（各レンズの位置と撮影光学系の焦点距離との関係を示す特性）を記憶する記憶部をも備えており、像面移動速度算出部２１３は、記憶部に記憶されたレンズ特性に基づいて、上記像面移動速度の算出を行う。そして、像面移動速度算出部２１３は、算出した像面移動速度を、フレームレート制御部２１４に送信する。また、フォーカスレンズ用エンコーダ３２２によるフォーカスレンズ３２の位置情報は、レンズ制御部３６から、像面移動速度算出部２１３に送出される。   The image plane moving speed calculation unit 213 is the focus state of the photographing optical system detected by the focus state detection unit 212, specifically, the focus lens 32 calculated by the defocus calculation unit provided in the focus state detection unit 212. Is used, and the position information of the focus lens 32 detected by the focus lens encoder 322 is used to calculate the image plane moving speed that is the moving speed of the image plane. The image plane moving speed calculation unit 213 stores the lens characteristics of the lenses 31, 32, and 33 that constitute the photographing optical system (characteristics that indicate the relationship between the position of each lens and the focal length of the photographing optical system). The image plane movement speed calculation unit 213 calculates the image plane movement speed based on the lens characteristics stored in the storage unit. Then, the image plane movement speed calculation unit 213 transmits the calculated image plane movement speed to the frame rate control unit 214. The position information of the focus lens 32 by the focus lens encoder 322 is sent from the lens control unit 36 to the image plane moving speed calculation unit 213.

フレームレート制御部２１４は、像面移動速度算出部２１３により算出された像面移動速度に基づいて、撮像素子２２により画像を撮像するためのフレームレートである撮像フレームレートを設定する。具体的には、フレームレート制御部２１４は、像面移動速度算出部２１３により算出された像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいか否かを判定し、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きい場合には、撮像フレームレートを所定の高フレームレートに設定し、一方、像面移動速度が所定値Ｖｃ以下である場合には、撮像フレームレートを所定の低フレームレートに設定する。そして、フレームレート制御部２１４は、設定された撮像フレームレートを、撮像素子２２に送出することにより、撮像素子２２による画像信号の取得間隔を制御する。   The frame rate control unit 214 sets an imaging frame rate that is a frame rate for capturing an image by the imaging element 22 based on the image plane moving speed calculated by the image plane moving speed calculating unit 213. Specifically, the frame rate control unit 214 determines whether or not the image plane movement speed calculated by the image plane movement speed calculation unit 213 is greater than a predetermined value Vc, and the image plane movement speed is greater than the predetermined value Vc. In this case, the imaging frame rate is set to a predetermined high frame rate. On the other hand, when the image plane moving speed is equal to or lower than the predetermined value Vc, the imaging frame rate is set to a predetermined low frame rate. Then, the frame rate control unit 214 controls the image signal acquisition interval by the image sensor 22 by sending the set image frame rate to the image sensor 22.

操作部２７は、シャッターレリーズボタンやユーザがカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、動画モード／静止画モードの切換などが行えるようになっている。この操作部２７により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。   The operation unit 27 is a shutter release button or an input switch for the user to set various operation modes of the camera 1, and can switch between a moving image mode / still image mode and the like. Various modes set by the operation unit 27 are sent to the camera control unit 21, and the operation of the entire camera 1 is controlled by the camera control unit 21.

次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。   Next, the image sensor 22 according to the present embodiment will be described.

図３は、撮像素子２２の撮像面における焦点検出位置を示す正面図、図４は、図３のIV部を拡大して焦点検出画素２２２の配列を模式的に示す正面図である。   FIG. 3 is a front view showing the focus detection position on the imaging surface of the image sensor 22, and FIG. 4 is a front view schematically showing the arrangement of the focus detection pixels 222 by enlarging the IV part of FIG.

本実施形態の撮像素子２２は、図４に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列(Bayer Arrangement)されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。   As shown in FIG. 4, the imaging element 22 of the present embodiment includes a green pixel G having a color filter in which a plurality of imaging pixels 221 are two-dimensionally arranged on the plane of the imaging surface and transmit a green wavelength region. A red pixel R having a color filter that transmits a red wavelength region and a blue pixel B having a color filter that transmits a blue wavelength region are arranged in a so-called Bayer Arrangement. That is, in four adjacent pixel groups 223 (dense square lattice arrangement), two green pixels are arranged on one diagonal line, and one red pixel and one blue pixel are arranged on the other diagonal line. The image sensor 22 is configured by repeatedly arranging the pixel group 223 on the imaging surface of the image sensor 22 in a two-dimensional manner with the Bayer array pixel group 223 as a unit.

図５Ａは、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図６Ａは断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図６Ａの断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系３１の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束ＩＢを受光する。   FIG. 5A is an enlarged front view showing one of the imaging pixels 221, and FIG. 6A is a cross-sectional view. One imaging pixel 221 includes a microlens 2211, a photoelectric conversion unit 2212, and a color filter (not shown). As shown in the cross-sectional view of FIG. 6A, the photoelectric conversion unit is formed on the surface of the semiconductor circuit substrate 2213 of the imaging element 22. 2212 is built in and a microlens 2211 is formed on the surface. The photoelectric conversion unit 2212 is configured to receive an imaging light beam passing through an exit pupil (for example, F1.0) of the imaging optical system 31 by the micro lens 2211 and receives the imaging light beam IB.

なお、本実施形態のカラーフィルタはマイクロレンズ２２１１と光電変換部２２１２との間に設けられる。   Note that the color filter of this embodiment is provided between the microlens 2211 and the photoelectric conversion unit 2212.

図３及び図４Ｂに戻り、撮像素子２２の撮像面の中心付近には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２が配列された焦点検出画素列２２ａが設けられている。図４に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２が横一列に配列されて構成されている。本例の焦点検出画素２２２は、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。なお、図３に示す焦点検出画素列２２ａの位置は図示する位置にのみ限定されず、特に限定されない。また、焦点検出画素列２２ａは複数配置してもよい。   Returning to FIG. 3 and FIG. 4B, a focus detection pixel row 22 a in which focus detection pixels 222 are arranged instead of the above-described imaging pixels 221 is provided near the center of the imaging surface of the imaging element 22. As shown in FIG. 4, one focus detection pixel column is configured by arranging a plurality of focus detection pixels 222 in a horizontal row. The focus detection pixels 222 of this example are densely arranged without providing a gap at the positions of the green pixels G and blue pixels B of the image pickup pixels 221 arranged in the Bayer array. Note that the position of the focus detection pixel row 22a illustrated in FIG. 3 is not limited to the illustrated position, and is not particularly limited. A plurality of focus detection pixel rows 22a may be arranged.

図５Ｂは、焦点検出画素２２２の一つを拡大して示す正面図、図６Ｂはその断面図である。焦点検出画素２２２は、図５Ｂに示すように、マイクロレンズ２２２１と、一対の光電変換部２２２２，２２２３から構成され、図６Ｂの断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２，２２２３が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１が形成されている。一対の光電変換部２２２２，２２２３は同じ大きさで、かつマイクロレンズ２２２１の光軸に対して左右対称に配置されている。この光電変換部２２２２，２２２３は、マイクロレンズ２２２１により撮影光学系３１の特定の射出瞳（たとえばＦ２．８）を通過する一対の光束を受光する形状とされている。すなわち、図６Ｂに示すように、焦点検出画素２２２の一方の光電変換部２２２２は一方の光束ＡＢ１を受光する一方で、焦点検出画素２２２の他方の光電変換部２２２３は、マイクロレンズ２２２１の光軸に対して光束ＡＢ１と対称となる光束ＡＢ２を受光する。   5B is an enlarged front view showing one of the focus detection pixels 222, and FIG. 6B is a cross-sectional view thereof. As shown in FIG. 5B, the focus detection pixel 222 includes a micro lens 2221 and a pair of photoelectric conversion units 2222 and 2223, and as shown in the cross-sectional view of FIG. 6B, the surface of the semiconductor circuit substrate 2213 of the image sensor 22. The photoelectric conversion parts 2222 and 2223 are built in, and the micro lens 2221 is formed on the surface thereof. The pair of photoelectric conversion units 2222 and 2223 have the same size and are arranged symmetrically with respect to the optical axis of the microlens 2221. The photoelectric conversion units 2222 and 2223 are configured to receive a pair of light beams that pass through a specific exit pupil (for example, F2.8) of the photographing optical system 31 by the micro lens 2221. That is, as shown in FIG. 6B, one photoelectric conversion unit 2222 of the focus detection pixel 222 receives one light beam AB1, while the other photoelectric conversion unit 2223 of the focus detection pixel 222 is an optical axis of the micro lens 2221. In contrast, a light beam AB2 that is symmetrical with the light beam AB1 is received.

なお、焦点検出画素２２２にはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。相対感度は、撮像画素２２１の青画素Ｂ、緑画素Ｇ及び赤画素Ｒの各感度を加算したような分光特性とされ、また感度が現れる光波長領域は、撮像画素２２１の青画素Ｂ、緑画素Ｇ及び赤画素Ｒの感度の光波長領域を包摂した領域となっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。   Note that the focus detection pixel 222 is not provided with a color filter, and its spectral characteristics are a combination of the spectral characteristics of a photodiode that performs photoelectric conversion and the spectral characteristics of an infrared cut filter (not shown). . The relative sensitivity is a spectral characteristic such that the sensitivities of the blue pixel B, the green pixel G, and the red pixel R of the imaging pixel 221 are added, and the light wavelength region where the sensitivity appears is the blue pixel B and green of the imaging pixel 221. This is a region including the light wavelength region of the sensitivity of the pixel G and the red pixel R. However, it may be configured to include one of the same color filters as the imaging pixel 221, for example, a green filter.

次いで、上述した焦点検出画素２２２の出力に基づいて焦点を検出する、いわゆる瞳分割位相差検出方式について説明する。   Next, a so-called pupil division phase difference detection method for detecting a focus based on the output of the focus detection pixel 222 described above will be described.

図７は、図４のVII-VII線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ上に配置された焦点検出画素２２２−１と、これに隣接する焦点検出画素２２２−２が、射出瞳３４の測距瞳３４１，３４２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ２−１，ＡＢ２−２を受光することを示す。ただし、その他の焦点検出画素についても、一対の光電変換部は一対の測距瞳３４１，３４２から照射される一対の光束を受光する。   FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII in FIG. 4. The focus detection pixel 222-1 disposed on the photographing optical axis L and the focus detection pixel 222-2 adjacent thereto are formed by the exit pupil 34. The light beams AB1-1, AB2-1, AB2-1, AB2-2 irradiated from the distance measuring pupils 341, 342 are received. However, for other focus detection pixels, the pair of photoelectric conversion units receive a pair of light beams emitted from the pair of distance measurement pupils 341 and 342.

ここで、射出瞳３４とは、レンズ鏡筒３の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２のマイクロレンズ２２２１の前方Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３４１，３４２とは、焦点検出画素２２２のマイクロレンズ２２２１により投影された光電変換部２２２２,２２２３の像をいう。なお、同図において焦点検出画素２２２−１，２２２−２の配列方向は一対の測距瞳３４１，３４２の並び方向と一致している。   Here, the exit pupil 34 is an image set at a position D in front of the microlens 2221 of the focus detection pixel 222 disposed on the planned focal plane of the lens barrel 3. The distance D is a value uniquely determined according to the curvature and refractive index of the microlens, the distance between the microlens and the photoelectric conversion unit, and the distance D is referred to as a distance measurement pupil distance. The distance measurement pupils 341 and 342 are images of the photoelectric conversion units 2222 and 2223 projected by the micro lens 2221 of the focus detection pixel 222. In the figure, the arrangement direction of the focus detection pixels 222-1 and 222-2 is coincident with the arrangement direction of the pair of distance measurement pupils 341 and 342.

焦点検出画素２２２のマイクロレンズ２２２１−１，２２２１−２は、レンズ鏡筒３の予定焦点面近傍に配置されており、光軸Ｌ上に配置されたマイクロレンズ２２２１−１により、その背後に配置された一対の光電変換部２２２２−１，２２２３−１の形状が測距瞳距離Ｄだけ離れた射出瞳３４上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。   The microlenses 2221-1 and 221-2 of the focus detection pixel 222 are disposed in the vicinity of the planned focal plane of the lens barrel 3, and are disposed behind the microlens 2221-1 disposed on the optical axis L. The shapes of the paired photoelectric conversion units 2222-1 and 22223-1 are projected onto the exit pupil 34 separated by the distance measuring pupil distance D, and the projected shapes form the distance measuring pupils 341 and 342.

同様に、光軸Ｌ上から離間して配置されたマイクロレンズ２２２１−２により、その背後に配置された一対の光電変換部２２２２−２，２２２３−２の形状が測距瞳距離Ｄだけ離れた射出瞳３４上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。   Similarly, the shape of the pair of photoelectric conversion units 2222-2 and 2223-2 arranged behind the microlens 2221-2 arranged away from the optical axis L is separated by the distance measuring pupil distance D. Projected onto the exit pupil 34, the projection shape forms distance measuring pupils 341 and 342.

すなわち、測距瞳距離Ｄにある射出瞳３４上で、各焦点検出画素２２２の光電変換部２２２２，２２２３の投影形状（測距瞳３４１，３４２）が一致するように各画素２２２の投影方向が決定されている。   That is, on the exit pupil 34 at the distance measurement pupil distance D, the projection direction of each pixel 222 is set so that the projection shapes (distance detection pupils 341 and 342) of the photoelectric conversion units 2222 and 2223 of the focus detection pixels 222 match. It has been decided.

なお、焦点検出画素２２２−１の光電変換部２２２２−１は、一方の測距瞳３４１を通過しマイクロレンズ２２２１−１に向かう一方の焦点検出光束ＡＢ１−１により、マイクロレンズ２２２１−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。これに対して、光電変換部２２２３−１は、他方の測距瞳３４２を通過しマイクロレンズ２２２１−１に向かう他方の焦点検出光束ＡＢ２−１により、マイクロレンズ２２２１−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。   Note that the photoelectric conversion unit 2222-1 of the focus detection pixel 222-1 is placed on the microlens 2222-1 by one focus detection light beam AB1-1 that passes through one distance measuring pupil 341 and travels toward the microlens 2222-1. A signal corresponding to the intensity of the formed image is output. In contrast, the photoelectric conversion unit 2223-1 has an image formed on the microlens 2221-1 by the other focus detection light beam AB2-1 that passes through the other distance measuring pupil 342 and travels toward the microlens 2222-1. A signal corresponding to the intensity of the signal is output.

同様に、焦点検出画素２２２−２の光電変換部２２２２−２は、一方の測距瞳３４１を通過しマイクロレンズ２２２１−２に向かう一方の焦点検出光束ＡＢ１−２により、マイクロレンズ２２２１−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。これに対して、光電変換部２２２３−２は、他方の測距瞳３４２を通過しマイクロレンズ２２２１−２に向かう他方の焦点検出光束ＡＢ２−２により、マイクロレンズ２２２１−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。   Similarly, the photoelectric conversion unit 2222-2 of the focus detection pixel 222-2 passes through one distance measuring pupil 341 and is focused on the microlens 2221-2 by one focus detection light beam AB1-2 that goes to the microlens 2221-2. A signal corresponding to the intensity of the image formed is output. On the other hand, the photoelectric conversion unit 2223-2 is an image formed on the microlens 221-2 by the other focus detection light beam AB <b> 2-2 that passes through the other distance measuring pupil 342 and travels toward the microlens 221-2. A signal corresponding to the intensity of the signal is output.

以上の焦点検出画素２２２を、図４に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２の一対の光電変換部２２２２，２２２３の出力を、測距瞳３４１と測距瞳３４２のそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３４１と測距瞳３４２のそれぞれを通過する焦点検出光束ＡＢ１，ＡＢ２が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。そして、この強度分布データに対し、カメラ制御部２１の焦点状態検出部２１２によって、相関演算処理又は位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる瞳分割位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。   A plurality of the focus detection pixels 222 are arranged in a straight line as shown in FIG. 4, and the outputs of the pair of photoelectric conversion units 2222 and 2223 of each focus detection pixel 222 are respectively output from the distance measurement pupil 341 and the distance measurement pupil 342. Are collected into output groups corresponding to the data, the data on the intensity distribution of a pair of images formed on the focus detection pixel array by the focus detection light beams AB1 and AB2 passing through the distance measurement pupil 341 and the distance measurement pupil 342, respectively, is obtained. . The intensity distribution data is subjected to an image shift detection calculation process such as a correlation calculation process or a phase difference detection process by the focus state detection unit 212 of the camera control unit 21, thereby obtaining an image by a so-called pupil division phase difference detection method. The amount of deviation can be detected.

そして、カメラ制御部２１の焦点状態検出部２１２に備えられたデフォーカス演算部により、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量ΔＷを求めることができる。   Then, the defocus calculation unit provided in the focus state detection unit 212 of the camera control unit 21 performs a conversion calculation according to the center of gravity interval of the pair of distance measurement pupils on the obtained image shift amount, so that the planned focal plane is obtained. The deviation of the current focal plane with respect to (a focal plane at a focus detection position corresponding to the position of the microlens array on the planned focal plane), that is, a defocus amount ΔW can be obtained.

次に、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図８は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。以下においては、カメラ１の設定が「動画モード」に設定されている場合における動作を説明する。   Next, an operation example of the camera 1 according to this embodiment will be described. FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the camera 1 according to this embodiment. In the following, an operation when the setting of the camera 1 is set to “moving image mode” will be described.

まず、ユーザによってレリーズボタンが押され、カメラ１に撮影指令がなされると、撮像素子２２は撮影光学系からの光束を受光し、画像信号を取得する（ステップＳ１）。   First, when the user presses the release button and issues a shooting command to the camera 1, the image sensor 22 receives a light beam from the shooting optical system and acquires an image signal (step S1).

次いで、ステップＳ２に進み、撮像素子２２により取得された画像信号に基づき、撮影光学系の焦点状態の検出が行われる。具体的には、撮像素子２２により取得された画像信号は、ＡＦＥ回路２８によりゲイン調整され、デジタル画像信号に変換された後に、カメラ制御部２１の画像処理部２１１に送られ、画像処理が行われる。そして、画像処理後の画像信号は、画像処理部２１１から焦点状態検出部２１２に送出され、焦点状態検出部２１２は、画像処理部２１１から取得した画像信号のうち、図４、図５Ｂに示す焦点検出画素２２２に対応する画像信号を用いて、上述した方法に従って、撮影光学系の焦点状態の検出を行う。   Next, the process proceeds to step S <b> 2, and the focus state of the photographing optical system is detected based on the image signal acquired by the image sensor 22. Specifically, the image signal acquired by the image sensor 22 is gain-adjusted by the AFE circuit 28 and converted into a digital image signal, and then sent to the image processing unit 211 of the camera control unit 21 for image processing. Is called. The image signal after the image processing is sent from the image processing unit 211 to the focus state detection unit 212, and the focus state detection unit 212 is shown in FIGS. 4 and 5B among the image signals acquired from the image processing unit 211. Using the image signal corresponding to the focus detection pixel 222, the focus state of the photographing optical system is detected according to the method described above.

ステップＳ３では、焦点状態検出部２１２により検出された撮影光学系の焦点状態の検出結果に基づき、焦点状態検出部２１２に備えられたデフォーカス演算部によりデフォーカス量ΔＷを算出し、当該デフォーカス量ΔＷに応じたフォーカースレンズ３２の駆動量Δｄを演算し、これをレンズ制御部３６に出力する。そして、レンズ制御部３６は、フォーカスレンズ駆動モータ３２１を駆動することにより、フォーカスレンズ３２の位置を調整し、これにより、撮影光学系を合焦状態（デフォーカス量ΔＷが所定値以下の状態）とする。あるいは、既に撮影光学系が合焦状態にある場合には、フォーカスレンズ３２の位置を調整することで合焦状態を維持する。また、焦点状態検出部２１２は、ステップＳ２により検出した焦点検出状態、およびステップＳ３で算出したフォーカースレンズ３２の駆動量Δｄを、像面移動速度算出部２１３に送信する。   In step S3, the defocus amount ΔW is calculated by the defocus calculation unit provided in the focus state detection unit 212 based on the detection result of the focus state of the photographing optical system detected by the focus state detection unit 212, and the defocus is performed. A driving amount Δd of the focus lens 32 corresponding to the amount ΔW is calculated and output to the lens control unit 36. Then, the lens control unit 36 adjusts the position of the focus lens 32 by driving the focus lens drive motor 321, thereby bringing the photographing optical system into focus (a state where the defocus amount ΔW is a predetermined value or less). And Alternatively, when the photographing optical system is already in focus, the focus state is maintained by adjusting the position of the focus lens 32. Further, the focus state detection unit 212 transmits the focus detection state detected in step S2 and the driving amount Δd of the focus lens 32 calculated in step S3 to the image plane moving speed calculation unit 213.

次いで、ステップＳ４では、像面移動速度算出部２１３が、焦点状態検出部２１２により焦点検出状態、フォーカースレンズ３２の駆動量Δｄ、およびフォーカスレンズ用エンコーダ３２２により検出されたフォーカスレンズ３２の位置情報を用いて、結像面の移動速度である像面移動速度を算出する。そして、フレームレート制御部２１４は、像面移動速度算出部２１３により算出された像面移動速度を受信し、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいか否かを判定する。なお、像面移動速度は、撮像画面中における被写体の移動量に影響される傾向にあるため、本実施形態では、像面移動速度を算出することにより、撮像画面中における被写体の移動量が所定の値より大きいか否かを判定することとしている。   Next, in step S4, the image plane moving speed calculation unit 213 detects the focus detection state by the focus state detection unit 212, the driving amount Δd of the focus lens 32, and the position information of the focus lens 32 detected by the focus lens encoder 322. Is used to calculate the image plane moving speed, which is the moving speed of the image plane. Then, the frame rate control unit 214 receives the image plane movement speed calculated by the image plane movement speed calculation unit 213, and determines whether or not the image plane movement speed is greater than a predetermined value Vc. Since the image plane moving speed tends to be affected by the amount of movement of the subject on the imaging screen, in this embodiment, the amount of movement of the subject on the imaging screen is determined by calculating the image plane moving speed. It is determined whether it is larger than the value of.

そして、フレームレート制御部２１４による判定の結果、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいと判定された場合には、ステップＳ６に進む。一方、像面移動速度が所定値Ｖｃ以下であると判定された場合には、ステップＳ５に進む。   If the frame rate control unit 214 determines that the image plane moving speed is greater than the predetermined value Vc, the process proceeds to step S6. On the other hand, when it is determined that the image plane moving speed is equal to or less than the predetermined value Vc, the process proceeds to step S5.

ステップＳ５では、フレームレート制御部２１４は、像面移動速度が所定値Ｖｃ以下であるとの判定に基づき、撮像素子２２により画像を撮像するためのフレームレートである撮像フレームレートを、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きい場合のそれと比較して遅いレート、すなわち、低フレームレートに設定する。そして、フレームレート制御部２１４は、撮像フレームレートを撮像素子２２に送信することで、撮像素子２２による画像信号の取得間隔を制御する。   In step S <b> 5, the frame rate control unit 214 moves the image plane movement to an imaging frame rate that is a frame rate for capturing an image by the imaging element 22 based on the determination that the image plane movement speed is equal to or less than the predetermined value Vc. It is set to a slower rate than that when the speed is larger than the predetermined value Vc, that is, a low frame rate. Then, the frame rate control unit 214 controls the image signal acquisition interval by the image sensor 22 by transmitting the image frame rate to the image sensor 22.

ここで、図９に、本実施形態の一場面例におけるカメラ１の撮影時間に対する撮像用の画像信号の変化を示す図を示す。図９は、時間ｔ１に撮影を開始し、時間ｔ１においては、像面移動速度が所定値Ｖｃ以下であるため、撮像フレームレートを低フレームレートに設定され、その後、時間ｔ８において、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きくなり、撮像フレームレートを高フレームレートに変更された場面を想定した場面例である。 Here, FIG. 9 is a diagram illustrating a change in the image signal for imaging with respect to the imaging time of the camera 1 in an example of the scene of the present embodiment. 9 starts shooting at time t 1, at time t 1, since the image plane movement velocity is equal to or less than a predetermined value Vc, is set to the imaging frame rate to a lower frame rate, then, at time t 8, This is a scene example assuming a scene in which the image plane moving speed is greater than a predetermined value Vc and the imaging frame rate is changed to a high frame rate.

そして、ステップＳ５においては、図９に示すように、撮像素子２２により画像を撮像するための撮像フレームレートを低フレームレートであるＴｓに設定する。   In step S5, as shown in FIG. 9, the imaging frame rate for capturing an image with the image sensor 22 is set to Ts, which is a low frame rate.

次いで、ステップＳ１に戻り、撮像素子２２は、ステップＳ５において設定された撮像フレームレートＴｓに基づき、画像信号を再び取得する。たとえば、図９に示す場合に、時間ｔ１において、像面移動速度が所定値Ｖｃ以下であると判定され、撮像フレームレートがＴｓに設定された場合には、時間ｔ１の後における画像信号の取得は、撮像フレームレートであるＴｓ時間経過後の時間ｔ２において行われる。そして、図９に示す例では、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きくなる前（すなわち、時間ｔ８より前）においては、撮像素子２２は、撮像フレームレートＴｓに基づき、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６、ｔ７、ｔ８において画像信号を取得する。 Next, returning to step S1, the image sensor 22 acquires an image signal again based on the imaging frame rate Ts set in step S5. For example, in the case shown in FIG. 9, when it is determined that the image plane moving speed is equal to or less than a predetermined value Vc at time t 1 and the imaging frame rate is set to Ts, the image signal after time t 1 Is acquired at time t 2 after elapse of Ts time, which is the imaging frame rate. In the example shown in FIG. 9, before the image plane moving speed becomes larger than the predetermined value Vc (that is, before the time t 8 ), the image pickup device 22 performs the time t 1 , t based on the image pickup frame rate Ts. Image signals are acquired at 2 , t 3 , t 4 , t 5 , t 6 , t 7 , and t 8 .

なお、像面移動速度が所定値Ｖｃ以下であると判定された場合における、撮像フレームレートＴｓは、後述する像面移動速度が所定値Ｖｃと判断された場合における、撮像フレームレートＴｆよりも遅い（低フレームレート）ものとすれば良いが、好ましくは、焦点状態検出部２１２による焦点検出精度が十分に確保できるフレームレート以上とする。   Note that the imaging frame rate Ts when the image plane moving speed is determined to be equal to or lower than the predetermined value Vc is slower than the imaging frame rate Tf when the image plane moving speed described later is determined to be the predetermined value Vc. (Low frame rate) may be used, but preferably the frame rate is equal to or higher than the frame rate at which the focus detection accuracy by the focus state detection unit 212 can be sufficiently secured.

一方、ステップＳ４において、フレームレート制御部２１４により、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいと判定された場合には、ステップＳ６に進む。ステップＳ６においては、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいとの判定結果に基づき、フレームレート制御部２１４が、撮像フレームレートを、低フレームレートであるＴｓよりも速いフレームレートであるＴｆに設定する。すなわち、高フレームレートに設定する。特に、本例においては、高精度な画像を取得するために必要となるレートに設定することが好ましく、たとえば、撮像素子２２により実現できる最も速いフレームレートに設定することができる。そして、フレームレート制御部２１４は、撮像フレームレートを撮像素子２２に送信することで、撮像素子２２の画像信号の取得間隔を制御する。   On the other hand, if the frame rate control unit 214 determines in step S4 that the image plane moving speed is greater than the predetermined value Vc, the process proceeds to step S6. In step S6, based on the determination result that the image plane moving speed is greater than the predetermined value Vc, the frame rate control unit 214 sets the imaging frame rate to Tf that is a frame rate faster than Ts that is a low frame rate. To do. That is, a high frame rate is set. In particular, in this example, it is preferable to set the rate required for acquiring a highly accurate image. For example, the fastest frame rate that can be realized by the image sensor 22 can be set. Then, the frame rate control unit 214 controls the image signal acquisition interval of the image pickup device 22 by transmitting the image pickup frame rate to the image pickup device 22.

すなわち、ステップＳ６においては、図９に示すように、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいと判定された場合（すなわち、時間ｔ８より後）における、撮像素子２２により画像を撮像するための撮像フレームレートをＴｆに設定する。そして、ステップＳ１に戻り、撮像素子２２は、ステップＳ６において設定された撮像フレームレートＴｆに基づき、画像信号を再び取得する。 That is, in step S6, as shown in FIG. 9, if the image plane movement velocity is determined to be greater than a predetermined value Vc (i.e., the time after t 8) at, for capturing an image by the imaging device 22 The imaging frame rate is set to Tf. Then, returning to step S1, the imaging element 22 acquires an image signal again based on the imaging frame rate Tf set in step S6.

ここで、図９においては、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいと判定された時間ｔ８の直後においては、撮像フレームレートをＴｆではなく、Ｔｆよりも大きなレートであるＴｄとしている。この理由としては、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きい値となる時間ｔ８の直後においては、撮像素子２２による撮像画像の取得から、像面移動速度算出部２１３による像面移動速度の算出およびフレームレート制御部２１４による像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいか否かの判定までに要する時間が、撮像フレームレートＴｆよりも大きいことによる。そのため、図９に示す例においては、実際の像面移動速度が所定値Ｖｃより大きい値となった時間ｔ８以後であって、フレームレート制御部２１４により像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいと判定された時間ｔ９から、撮像素子２２は、撮像フレームレートＴｆに基づいて、時間ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４において画像信号の取得を行う。 Here, in FIG. 9, the image plane movement velocity Just after the predetermined value Vc is larger than the determined time t 8, the imaging frame rate rather than Tf, is set to Td is greater rate than Tf. The reason for this is that immediately after time t 8 when the image plane moving speed is greater than the predetermined value Vc, the image plane moving speed calculation unit 213 calculates the image plane moving speed from the acquisition of the captured image by the imaging element 22. This is because the time required to determine whether or not the image plane moving speed by the frame rate control unit 214 is greater than the predetermined value Vc is greater than the imaging frame rate Tf. Therefore, in the example shown in FIG. 9, an actual image plane moving speed is 8 after the predetermined value Vc greater than the became time t, the image plane movement velocity is larger than the predetermined value Vc by the frame rate control unit 214 from the time t 9 it is determined that the image pickup device 22 based on the imaging frame rate Tf, acquires the image signal at time t 10, t 11, t 12 , t 13, t 14.

また、本実施形態では、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいと判定された場合にも、ステップＳ１に戻って、撮像素子２２により画像信号の取得し、その後、焦点検出、フォーカスレンズの駆動、像面移動速度の算出、および像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいか否かの判定を行う。なお、この際においては、焦点検出、フォーカスレンズの駆動、像面移動速度の算出、および像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいか否かの判定は、撮像フレームレートであるＴｆ時間経過後ではなく、Ｔｆの２倍の時間の経過後に行う。すなわち、たとえば、図９に示す例において、時間ｔ９において像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいと判定された場合には、ステップＳ１に戻り、撮像素子２２により時間ｔ１０および時間ｔ１１における画像信号を取得した後（すなわち、Ｔｆ時間経過後ではなく、Ｔｆの２倍の時間の経過後）に、ステップＳ２に進み、焦点状態検出部２１２は、時間ｔ１０ではなく、時間ｔ１１において取得した画像信号に基づいて、焦点状態の検出を行う。本例においては、撮像フレームレートＴｆは、焦点検出、フォーカスレンズの駆動、像面移動速度の算出、および像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいか否かの判定に要する時間であるＴｄ（ｔ８とｔ９の間の時間）よりも短いため、Ｔｆ時間経過後に、再度、焦点検出、フォーカスレンズの駆動、像面移動速度の算出、および像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいか否かの判定を行おうとすると、これらを適切に行うことができない場合がある。そのため、本例では、Ｔｆの２倍の時間の経過後に、ステップＳ１からステップＳ２に進み、焦点検出等を行うこととしている。なお、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいと判定された際において、ステップＳ１に戻った後に、焦点検出、フォーカスレンズの駆動、像面移動速度の算出、および像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいか否かの判定を行う際においては、必ずしも、Ｔｆの２倍の時間の経過後に限定されず、撮像フレームレートＴｆの大きさに応じて適宜選択すればよく、たとえば、Ｔｆの３倍あるいは４倍以上の時間の経過後としてもよい。 Further, in the present embodiment, even when it is determined that the image plane moving speed is greater than the predetermined value Vc, the process returns to step S1, the image signal is acquired by the image sensor 22, and then focus detection and focus lens driving are performed. Then, the image plane moving speed is calculated, and it is determined whether or not the image plane moving speed is greater than a predetermined value Vc. In this case, the focus detection, the driving of the focus lens, the calculation of the image plane moving speed, and the determination whether or not the image plane moving speed is larger than the predetermined value Vc are performed after the time Tf which is the imaging frame rate has elapsed. No, it is performed after elapse of time twice as long as Tf. That is, for example, in the example shown in FIG. 9, when it is determined that the image plane moving speed is higher than the predetermined value Vc at time t 9 , the process returns to step S 1, and the image sensor 22 performs the time t 10 and time t 11 . after obtaining an image signal (i.e., rather than after Tf time after twice the time Tf), the process proceeds to step S2, the focus state detecting unit 212, at time t 10 without, at time t 11 Based on the acquired image signal, the focus state is detected. In this example, the imaging frame rate Tf is the time required for focus detection, driving of the focus lens, calculation of the image plane movement speed, and determination of whether or not the image plane movement speed is greater than a predetermined value Vc. 8 and time between t 9) is shorter than, after the lapse Tf time, again, the focus detection, the driving of the focus lens, the calculation of the image plane movement velocity, and whether the image plane moving speed is larger than the predetermined value Vc If this determination is made, it may not be possible to properly perform these. Therefore, in this example, after the time twice as long as Tf has passed, the process proceeds from step S1 to step S2 to perform focus detection and the like. When it is determined that the image plane moving speed is greater than the predetermined value Vc, after returning to step S1, focus detection, driving of the focus lens, calculation of the image plane moving speed, and image plane moving speed are the predetermined value Vc. When determining whether or not it is larger, it is not necessarily limited to after the time twice as long as Tf, and may be appropriately selected according to the size of the imaging frame rate Tf. Alternatively, it may be after a lapse of four times or more.

また、再度、像面移動速度を算出し、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいか否かの判定を行った結果、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいと判定された場合には、撮像フレームレートをＴｆのままとして（ステップＳ６）、撮影を継続する。その一方で、像面移動速度が所定値Ｖｃ以下であると判定された場合には、再び、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいと判定されるまで、撮像フレームレートをＴｓに戻して、撮影を継続する。   In addition, when the image plane moving speed is calculated again and it is determined whether the image plane moving speed is higher than the predetermined value Vc or not, if it is determined that the image plane moving speed is higher than the predetermined value Vc, The imaging frame rate remains at Tf (step S6), and imaging is continued. On the other hand, when it is determined that the image plane moving speed is equal to or lower than the predetermined value Vc, the imaging frame rate is returned to Ts until it is determined that the image plane moving speed is higher than the predetermined value Vc again. Continue shooting.

本実施形態においては、像面移動速度算出手段２１３で算出された像面移動速度に基づき、像面移動速度が所定値Ｖｃ以下である場合には、撮像フレームレートを低フレームレートであるＴｓに設定し、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きくなると、撮像フレームレートを高フレームレートであるＴｆに切り替える。そのため、本実施形態によれば、撮影画面中における被写体の移動速度が小さい場合などの像面移動速度が遅い場合には、撮像フレームレートを遅く設定することにより、ユーザにとって必要性の低い画像データのメモリ２３中における記憶領域の占有を有効に防止することができる。また、消費電力を削減することもできる。そして、その一方で、撮影画面中における被写体の移動速度が大きくなった場合などの像面移動速度が速い場合には、撮像フレームレートを速く設定することにより、単位時間当たりの取得画像情報の駒数を増やすことができ、ユーザにとって必要性の高い画像データを高精度に取得することができる。   In this embodiment, based on the image plane moving speed calculated by the image plane moving speed calculating unit 213, when the image plane moving speed is equal to or less than a predetermined value Vc, the imaging frame rate is set to Ts, which is a low frame rate. When set and the image plane moving speed becomes greater than the predetermined value Vc, the imaging frame rate is switched to Tf, which is a high frame rate. Therefore, according to the present embodiment, when the moving speed of the image plane is low, such as when the moving speed of the subject on the shooting screen is low, image data that is less necessary for the user is set by setting the imaging frame rate to be slow. The occupation of the storage area in the memory 23 can be effectively prevented. In addition, power consumption can be reduced. On the other hand, if the moving speed of the image plane is high, such as when the moving speed of the subject on the shooting screen increases, the frame of the acquired image information per unit time is set by setting the imaging frame rate fast. The number can be increased, and image data that is highly necessary for the user can be acquired with high accuracy.

そして、このような本実施形態は、たとえば、図１０Ａ〜図１０Ｃに示すような、モータスポーツの写真において、自動車等の被写体が、ユーザに向かって高速で接近してくる状況を撮影する場面を連続的に撮影する場合などに好適に用いることができる。すなわち、図１０Ａ〜図１０Ｃにおいては、図１０Ａに示すように、被写体である自動車が比較的遠くに存在し、撮影画面中における移動速度が小さい場合には、像面移動速度が所定値Ｖｃ以下であると判断され、撮像フレームレートを低フレームレートであるＴｓに設定される。そして、その後、図１０Ｂに示すように、被写体である自動車が、ユーザに近づくことにより、撮影画面中における被写体の移動速度が大きくなった場合には、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きい値となったと判断され、撮像フレームレートを高フレームレートであるＴｆに切り替える。また、図１０Ｃに示すように、被写体である自動車が、ユーザにさらに近づいた場合においても、撮像フレームレートを高フレームレートであるＴｆとしているため、高精度な撮影が可能となる。   And, in this embodiment, for example, in a motor sports photograph as shown in FIGS. 10A to 10C, a scene in which a subject such as an automobile approaches a user at high speed is photographed. It can be suitably used when shooting continuously. That is, in FIGS. 10A to 10C, as shown in FIG. 10A, when the subject vehicle is relatively far away and the moving speed in the shooting screen is low, the image plane moving speed is equal to or less than a predetermined value Vc. And the imaging frame rate is set to Ts, which is a low frame rate. Then, as shown in FIG. 10B, when the moving speed of the subject on the shooting screen increases as the subject vehicle approaches the user, the image plane moving speed is a value greater than a predetermined value Vc. Therefore, the imaging frame rate is switched to Tf, which is a high frame rate. In addition, as shown in FIG. 10C, even when the subject vehicle is closer to the user, the imaging frame rate is set to Tf, which is a high frame rate, so that high-accuracy shooting is possible.

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

たとえば、上述した実施形態では、像面移動速度が所定値Ｖｃより大きいか否かで、撮像フレームレートを２種類のフレームレートＴｓ、Ｔｆのいずれかに設定する例を示したが、たとえば、図１１に示すように、像面移動速度に応じて、撮像フレームレートを段階的に変更していく構成としてもよい。すなわち、図１１においては、像面移動速度に応じて、撮像フレームレートを複数のフレームレートＴｓ、Ｔｓ’、Ｔｓ’’、Ｔｆに段階的に変更する構成としている。この図１１に示す場合においては、たとえば、像面移動速度が第１の所定値Ｖｃ以下である場合には、撮像フレームレートをＴｓに設定する。また、同様に、像面移動速度が第１の所定値Ｖｃより大きく、第２の所定値Ｖｃ’以下である場合には、撮像フレームレートをＴｓ’に、像面移動速度が第２の所定値Ｖｃ’より大きく、第３の所定値Ｖｃ’’以下である場合には、撮像フレームレートをＴｓ’’に、像面移動速度が第３の所定値Ｖｃ’’より大きく、第４の所定値Ｖｃ’’’以下である場合には、撮像フレームレートをＴｆに設定すればよい。   For example, in the above-described embodiment, an example in which the imaging frame rate is set to one of the two types of frame rates Ts and Tf depending on whether or not the image plane moving speed is greater than the predetermined value Vc has been described. As shown in FIG. 11, the imaging frame rate may be changed stepwise according to the image plane moving speed. That is, in FIG. 11, the imaging frame rate is changed in stages to a plurality of frame rates Ts, Ts ′, Ts ″, and Tf in accordance with the image plane moving speed. In the case shown in FIG. 11, for example, when the image plane moving speed is equal to or lower than the first predetermined value Vc, the imaging frame rate is set to Ts. Similarly, when the image plane moving speed is greater than the first predetermined value Vc and less than or equal to the second predetermined value Vc ′, the imaging frame rate is set to Ts ′ and the image plane moving speed is set to the second predetermined value Vc ′. When the value is larger than the value Vc ′ and equal to or less than the third predetermined value Vc ″, the imaging frame rate is set to Ts ″, the image plane moving speed is higher than the third predetermined value Vc ″, and the fourth predetermined value is set. If the value is equal to or less than the value Vc ′ ″, the imaging frame rate may be set to Tf.

このように、像面移動速度に応じて、撮像フレームレートを段階的に変更していく構成とすることにより、撮影画面中における被写体の移動速度の変化にあわせて、単位時間当たりの取得画像情報の駒数をより高精度に調整することができ、ユーザにとって必要性の低い画像データのメモリ２３中における記憶領域の占有の防止と、ユーザにとって必要性の高い画像データを高精度に取得することとを高度にバランスさせることができる。   In this way, by adopting a configuration in which the imaging frame rate is changed stepwise in accordance with the image plane moving speed, acquired image information per unit time in accordance with the change in the moving speed of the subject in the shooting screen. The number of frames can be adjusted with higher accuracy, the occupation of the storage area in the memory 23 of image data that is less necessary for the user can be prevented, and image data that is more necessary for the user can be obtained with higher accuracy. Can be highly balanced.

なお、撮像フレームレートを複数のフレームレートＴｓ、Ｔｓ’、Ｔｓ’’、Ｔｆに段階的に変更する場合においては、光学系の焦点状態に応じて、像面移動速度の変化量に対する、撮像フレームレートの変更回数を調整することが好ましい。具体的には、ズームレンズ３１が広角側に位置しており、光学系の焦点距離が相対的に広角側に設定されている場合（以下、適宜「広角時」とする。）には、撮影画像中における被写体の移動量に対する、像面移動速度の変化量は大きくなる傾向にあり、一方、ズームレンズ３１が望遠側に位置しており、光学系の焦点距離が相対的に望遠側に設定されている場合（以下、適宜「望遠時」とする。）には、撮影画像中における被写体の移動量に対する、像面移動速度の変化量は大きくなる傾向にある。そのため、上記のように撮像フレームレートを複数のフレームレートに段階的に変更する場合においては、広角時には、像面移動速度の変化量に対する、撮像フレームレートの変更回数を少なく設定する一方で、望遠時には、像面移動速度の変化量に対する、撮像フレームレートの変更回数を多く設定することが好ましい。   When the imaging frame rate is changed in stages to a plurality of frame rates Ts, Ts ′, Ts ″, Tf, the imaging frame with respect to the amount of change in the image plane moving speed according to the focus state of the optical system. It is preferable to adjust the number of rate changes. Specifically, when the zoom lens 31 is positioned on the wide-angle side and the focal length of the optical system is set on the relatively wide-angle side (hereinafter referred to as “wide-angle” as appropriate), shooting is performed. The amount of change in the image plane moving speed with respect to the amount of movement of the subject in the image tends to increase, while the zoom lens 31 is positioned on the telephoto side, and the focal length of the optical system is set relatively on the telephoto side. If it is (hereinafter referred to as “telephoto” as appropriate), the amount of change in the image plane movement speed with respect to the amount of movement of the subject in the captured image tends to increase. Therefore, in the case where the imaging frame rate is changed step by step to a plurality of frame rates as described above, the number of times of changing the imaging frame rate with respect to the amount of change in the image plane moving speed is set to be small at the wide angle. Sometimes, it is preferable to set a large number of changes in the imaging frame rate with respect to the amount of change in the image plane moving speed.

すなわち、たとえば、広角時と望遠時とで、共に像面移動速度の変化量が同じ場合において、広角時には、撮像フレームレートの変更回数を１回（たとえば、図９に示すような態様）とする一方で、望遠時には、撮像フレームレートの変更回数を３回（たとえば、図１１に示すような態様）とすることが好ましい。   That is, for example, when the change amount of the image plane moving speed is the same for both wide angle and telephoto, the number of times of changing the imaging frame rate is set to one (for example, the mode shown in FIG. 9) at wide angle. On the other hand, it is preferable to change the imaging frame rate to three times (for example, an embodiment as shown in FIG. 11) during telephoto.

また、たとえば、上述した実施形態では、撮像素子２２による画像信号の取得が開始された場合に、像面移動速度算出部２１３により、像面移動速度を算出し、これに基づき撮像素子２２の撮像フレームレートを設定する構成としたが、撮像素子２２により撮影される撮影光学系の撮影画面中における撮影倍率が所定値以上となるまでは、像面移動速度を算出することなく、撮像フレームレートを低フレーレートであるＴｓに設定し、撮影光学系の撮影倍率が所定値Ｘ１以上となった場合に、像面移動速度の算出、およびこれに基づく撮像素子２２の撮像フレームレートの設定を行う構成としてもよい。撮影光学系の撮影画面中における撮影倍率が低い場合には、撮影画面中における被写体の移動量も小さいものとなるため、像面移動速度も小さくなるため、撮影光学系の撮影画面中における撮影倍率が低い場合に、像面移動速度の算出等を行わない構成とすることにより、カメラ制御部２１の負荷を軽減することができる。なお、この場合においては、撮像フレームレートを低フレーレートであるＴｓから、高フレームレートであるＴｆに変更するに際して、像面移動速度が所定値Ｖｃ以上であるという条件以外に、撮影光学系の撮影倍率が所定値Ｘ２（Ｘ２は、Ｘ１よりも大きな値）となった場合に、撮像フレームレートを低フレーレートであるＴｓから、高フレームレートであるＴｆに変更するような構成としてもよい。   Further, for example, in the above-described embodiment, when the acquisition of the image signal by the image sensor 22 is started, the image plane movement speed calculation unit 213 calculates the image plane movement speed, and based on this, the image pickup of the image sensor 22 is performed. Although the frame rate is set, the imaging frame rate is not calculated without calculating the image plane moving speed until the imaging magnification in the imaging screen of the imaging optical system that is imaged by the imaging element 22 exceeds a predetermined value. A configuration in which Ts, which is a low frame rate, is set, and when the imaging magnification of the imaging optical system is equal to or greater than a predetermined value X1, the image plane moving speed is calculated and the imaging frame rate of the imaging element 22 is set based on this. It is good. When the shooting magnification on the shooting screen of the shooting optical system is low, the amount of movement of the subject on the shooting screen is also small, so the image plane moving speed is also low, so the shooting magnification on the shooting screen of the shooting optical system is also small. If the image plane moving speed is low, the load on the camera control unit 21 can be reduced by not calculating the image plane moving speed. In this case, when changing the imaging frame rate from Ts, which is a low frame rate, to Tf, which is a high frame rate, in addition to the condition that the image plane moving speed is equal to or higher than a predetermined value Vc, When the photographing magnification becomes a predetermined value X2 (X2 is larger than X1), the imaging frame rate may be changed from Ts having a low frame rate to Tf having a high frame rate.

さらに、本例のカメラ１を、ジャイロセンサなどのパンニング操作の有無を検知するパンニング操作検出部を有していてもよく、パンニング操作検出部により、パンニング操作が検出された場合に、撮像フレームレートを高フレームレートＴｆに設定するような構成としてもよい。   Furthermore, the camera 1 of this example may have a panning operation detection unit that detects the presence or absence of a panning operation such as a gyro sensor. When the panning operation is detected by the panning operation detection unit, the imaging frame rate May be set to a high frame rate Tf.

また、上述した実施形態では、撮影光学系の焦点状態の検出を図４、図５Ｂに示す撮像素子２２に備えられた焦点検出画素２２２を用いて行う例を示したが、たとえば、撮像素子２２を用いたコントラスト検出方式によって行ってもよいし、あるいは、これらを組み合わせて用いてもよい。さらには、カメラ１を焦点検出用センサを有する焦点検出装置を備える構成とし、撮影光学系のうち一部をミラー等で分岐し、焦点検出装置に導くことにより、焦点検出を行う方法を採用してもよい。   In the above-described embodiment, an example in which the focus state of the photographing optical system is detected using the focus detection pixel 222 provided in the image sensor 22 illustrated in FIGS. 4 and 5B has been described. The detection may be performed by a contrast detection method using or may be used in combination. Further, the camera 1 is configured to include a focus detection device having a focus detection sensor, and a method of performing focus detection by branching a part of the photographing optical system with a mirror or the like and guiding it to the focus detection device is adopted. May be.

図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラを示す要部構成図である。FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a digital camera according to an embodiment of the present invention. 図２は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the digital camera according to the embodiment of the present invention. 図３は、撮像素子の撮像面における焦点検出位置を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing the focus detection position on the imaging surface of the imaging device. 図４は、図３のIV部を拡大して焦点検出画素の配列を模式的に示す正面図である。FIG. 4 is a front view schematically showing an array of focus detection pixels by enlarging the IV part of FIG. 3. 図５Ａは、撮像画素の一つを拡大して示す正面図である。FIG. 5A is an enlarged front view showing one of the imaging pixels. 図５Ｂは、焦点検出画素の一つを拡大して示す正面図である。FIG. 5B is an enlarged front view showing one of the focus detection pixels. 図６Ａは、撮像画素の一つを拡大して示す断面図である。FIG. 6A is an enlarged cross-sectional view showing one of the imaging pixels. 図６Ｂは、焦点検出画素の一つを拡大して示す断面図である。FIG. 6B is an enlarged cross-sectional view showing one of the focus detection pixels. 図７は、図４のVII-VII線に沿う断面図である。7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 図８は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラの動作を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the digital camera according to the embodiment of the present invention. 図９は、本発明の実施形態の一場面例におけるカメラの撮影時間に対する撮像用の画像信号の変化を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a change in the image signal for imaging with respect to the imaging time of the camera in an exemplary scene of the embodiment of the present invention. 図１０Ａは、本発明の実施形態における撮像画像の一例を示す図である。FIG. 10A is a diagram illustrating an example of a captured image in the embodiment of the present invention. 図１０Ｂは、本発明の実施形態における撮像画像の一例を示す図である。FIG. 10B is a diagram illustrating an example of a captured image in the embodiment of the present invention. 図１０Ｃは、本発明の実施形態における撮像画像の一例を示す図である。FIG. 10C is a diagram illustrating an example of a captured image in the embodiment of the present invention. 図１１は、本発明の実施形態の他の場面例におけるカメラの撮影時間に対する撮像用の画像信号の変化を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a change in the image signal for imaging with respect to the imaging time of the camera in another scene example of the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２１１…画像処理部
２１２…焦点状態検出部
２１３…像面移動速度算出部
２１４…フレームレート制御部
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
２２２…焦点検出画素
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３２２…フォーカスレンズ用エンコーダ
３６…レンズ制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Digital camera 2 ... Camera body 21 ... Camera control part 211 ... Image processing part 212 ... Focus state detection part 213 ... Image plane moving speed calculation part 214 ... Frame rate control part 22 ... Imaging element 221 ... Imaging pixel 222 ... Focus detection Pixel 3 ... Lens barrel 32 ... Focus lens 322 ... Focus lens encoder 36 ... Lens controller

Claims (8)

光学系による像を繰り返し撮像する撮像素子と、
前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段による検出結果に基づいて前記光学系による像の像面移動速度を算出する像面移動速度算出手段と、
前記像面移動速度算出手段により算出された前記像面移動速度が所定値よりも大きくなった場合に、前記撮像素子のフレームレートが元のフレームレートよりも高くなるように、前記像面移動速度に応じて、前記撮像素子のフレームレートを段階的に変更する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記光学系の焦点距離に応じて、前記像面移動速度の変化量に対する前記フレームレートの変化量を変化させることを特徴とする撮像装置。 An image sensor that repeatedly captures an image by an optical system;
Focus detection means for detecting a focus adjustment state of the optical system;
An image plane moving speed calculating unit that calculates an image plane moving speed of the image by the optical system based on a detection result by the focus detecting unit;
When the image plane moving speed calculated by the image plane moving speed calculating unit is larger than a predetermined value, the image plane moving speed is set so that the frame rate of the image sensor becomes higher than the original frame rate. And a control means for changing the frame rate of the image sensor in a stepwise manner ,
The image pickup apparatus , wherein the control unit changes a change amount of the frame rate with respect to a change amount of the image plane moving speed in accordance with a focal length of the optical system . 請求項１に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記光学系の焦点距離が相対的に広角側に設定されている場合には、焦点距離が望遠側に設定されている場合に比べて、前記像面移動速度の変化量に対する前記フレームレートの変化量を小さくすることを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 1 ,
When the focal length of the optical system is set on the relatively wide-angle side, the control unit is configured to control the amount of change in the image plane moving speed compared to when the focal length is set on the telephoto side. An image pickup apparatus that reduces the amount of change in the frame rate. 請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記像面移動速度算出手段は、前記光学系の撮影倍率が所定値以上となった場合に、前記像面移動速度の算出を行い、
前記制御手段は、前記光学系の撮影倍率が所定値以上となった場合に、前記撮像素子のフレームレートを変更することを特徴とする撮像装置。 The imaging device according to claim 1 or 2 ,
The image plane moving speed calculating means calculates the image plane moving speed when the imaging magnification of the optical system is equal to or greater than a predetermined value.
The image pickup apparatus, wherein the control unit changes a frame rate of the image pickup element when a photographing magnification of the optical system becomes a predetermined value or more. 請求項１から３までの何れか１項に記載の撮像装置において、
前記焦点検出手段により検出された焦点調節状態に基づいて、前記光学系の焦点調節を行う焦点状態調節手段を有し、
前記焦点状態調節手段は、前記制御手段により前記像面移動速度が所定値よりも大きくなったと判定された後は、前記撮像素子により撮像される複数のフレームごとに前記焦点調節を行うことを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 3 ,
Based on the focus adjustment state detected by the focus detection means, the focus state adjustment means for adjusting the focus of the optical system,
The focus state adjusting unit performs the focus adjustment for each of a plurality of frames imaged by the image sensor after the control unit determines that the image plane moving speed is greater than a predetermined value. An imaging device. 請求項１から４までの何れか１項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、撮像画素の配列中に、前記光学系を通る一対の光束を受光する光電変換部を持つ焦点検出画素を有し、
前記焦点検出手段は、前記焦点検出画素の出力に基づいて前記一対の光束による一対の像のずれを演算することにより前記焦点調節状態を検出することを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 4 ,
The imaging element includes a focus detection pixel having a photoelectric conversion unit that receives a pair of light beams passing through the optical system in an array of imaging pixels.
The imaging apparatus, wherein the focus detection unit detects the focus adjustment state by calculating a shift of a pair of images due to the pair of light beams based on an output of the focus detection pixel. 請求項１から５までの何れか１項に記載の撮像装置において、
前記撮像装置のパンニング操作の有無を検知するパンニング操作検出手段を有し、
前記制御手段は、前記パンニング操作検出手段によりパンニング操作をしていると判断した場合に、前記撮像素子のフレームレートを高くすることを特徴とする撮像装置。 In the imaging device according to any one of claims 1 to 5 ,
Panning operation detecting means for detecting the presence or absence of a panning operation of the imaging device;
The image pickup apparatus characterized in that the control means increases the frame rate of the image pickup device when it is determined that the panning operation is detected by the panning operation detecting means. 光学系による像を、撮像素子で繰り返し撮像し、
前記撮像素子で撮像した像の信号を記録する画像記録方法において、
前記撮像素子で撮像した像を用いて前記光学系の焦点調節状態を検出し、検出した前記焦点調節状態に基づいて前記光学系による像の像面移動速度を算出し、
前記像面移動速度が所定値よりも大きくなった場合に、前記信号の記録の間隔が元の記録の間隔よりも高くなるように、前記像面移動速度に基づいて、前記信号の記録の間隔を段階的に変更するとともに、
前記信号の記録の間隔を段階的に変更する際には、前記光学系の焦点距離に応じて、前記像面移動速度の変化量に対する前記信号の記録の間隔の変化量を変化させることを特徴とする画像記録方法。 The image by the optical system is taken repeatedly with the image sensor,
In an image recording method for recording a signal of an image captured by the image sensor,
Using said image captured by the imaging device detects a focus adjustment state of the optical system, to calculate the image plane movement speed of the image by the optical system based on the focusing state detected,
Based on the image plane moving speed, the signal recording interval is set so that the signal recording interval is higher than the original recording interval when the image plane moving speed is greater than a predetermined value. with stepwise change,
When changing the signal recording interval stepwise, the amount of change in the signal recording interval with respect to the amount of change in the image plane moving speed is changed according to the focal length of the optical system. An image recording method. 光学系による像を繰り返し撮像する撮像素子と、An image sensor that repeatedly captures an image by an optical system;
前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、Focus detection means for detecting a focus adjustment state of the optical system;
前記焦点検出手段による検出結果に基づいて前記光学系による像の像面移動速度を算出する像面移動速度算出手段と、An image plane moving speed calculating unit that calculates an image plane moving speed of the image by the optical system based on a detection result by the focus detecting unit;
前記像面移動速度算出手段により算出された前記像面移動速度に応じて、前記撮像素子のフレームレートを変更する制御手段と、を備え、Control means for changing a frame rate of the image sensor in accordance with the image plane moving speed calculated by the image plane moving speed calculating means;
前記制御手段は、前記光学系の焦点距離に応じて、前記像面移動速度の変化量に対する前記フレームレートの変化量を変化させることを特徴とする撮像装置。The image pickup apparatus, wherein the control unit changes a change amount of the frame rate with respect to a change amount of the image plane moving speed in accordance with a focal length of the optical system.
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