JP6739357B2 - 撮像装置および焦点調節方法 - Google Patents

Description

本発明は、焦点調節機能を有する撮像装置、特に画像記録用に露光動作を行っている間においても焦点調節が可能な撮像装置および焦点調節方法に関する。

従来よりフォーカスレンズの焦点調節を行う自動焦点調節装置を備えた撮像装置が市販されている。しかし、画像記録用に露光動作を行っている際には、フォーカスレンズのピント状態の検出を行うことができない。すなわち、撮影中であっても、被写体距離が近い近接撮影の際には、手ぶれによる被写体距離の変動があり、静止画露光中に生じるピントボケの補正を行うことができない。そこで、これを解決するために、加速度センサ等の変位センサを備え、露光動作中に生じるカメラの変位量を検出し、この変位量に基づいてフォーカスレンズのピントずれを逐次、補正する自動合焦機能付きカメラが提案されている（特許文献１参照）。

特開平１０−３１２００６号公報

前述の特許文献１に開示の自動合焦機能付きカメラにおいては、加速度センサ等の変位センサを用いて焦点調節を行っている。変位センサは、長時間使用していると次第にオフセットずれ等が生じ、焦点調節の精度に悪影響を与えてしまう。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、精度よく焦点調節を行うことができるようにした撮像装置および焦点調節方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明に係る撮像装置は、結像する被写体のフォーカス状態を可変するフォーカスレンズを含む光学レンズと、上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させるフォーカス駆動部と、上記光学レンズによって形成された被写体像を露光し、映像信号に変換する撮像素子と、撮像装置と上記被写体との間の被写体距離を検出する測距部と、上記測距部が検出した被写体距離と、上記フォーカスレンズのピント位置とに基づいて、上記フォーカス駆動部による上記フォーカスレンズの移動量を制御するフォーカス制御部と、上記フォーカスレンズの光軸方向の移動量を検出する移動量検出部と、上記被写体輝度を検出する測光部と、を有し、上記フォーカス制御部は、上記撮像素子が上記映像信号を記録用に上記被写体像を露光する間、上記測距部により検出された被写体距離と、上記移動量検出部が検出した上記フォーカスレンズの光軸方向の移動量と、上記フォーカスレンズのピント位置とのずれ量に基づき、上記フォーカス駆動部に対する移動量を出力し、上記フォーカス制御部は、上記被写体輝度に応じて、被写体距離の検出を、上記測距部と、上記移動量検出部とによる検出値のどちらか一方、あるいは双方を選択するかを選択する選択部を、さらに有し、上記フォーカス制御部は、上記選択部により選択された後に検出された被写体距離に基づいて、上記被写体距離と上記ピント位置とを一致させる方向に、上記フォーカス駆動部によって上記フォーカスレンズを移動させる制御を行う。

第２の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記測距部は、上記撮像素子が上記被写体像を露光する間に、この露光動作とは独立に並行して、被写体距離を検出する動作をする。
第３の発明に係る撮像装置は、上記第１または第２の発明において、上記撮像素子は、結像面に測距画素と、被写体像から画像信号を出力する非測距画素を含むものであり、上記測距画素による検出信号と、上記非測距画素に検出信号を、それぞれ独立に読み出す画素出力回路を含み、上記測距部は、上記非測距画素が露光動作をしている間に、上記測距画素から出力される画素信号を独立して読み出し、被写体距離を検出し結果を取得できる。

第４の発明に係る撮像装置は、上記第１または第２の発明において、光学系により入射された被写体像の一部を上記撮像素子の撮像面に入射させ、被写体像の異なる一部を上記撮像面の入射方向とは異なる方向に分割して、上記測距部に上記被写体像の一部を導く分光部とをさらに有し、上記測距部は、上記撮像素子とは異なる測距センサによって、被写体距離を検出する。
第５の発明に係る撮像装置は、上記第１または第２の発明において、上記測距部は、上記光学レンズとは異なる光学系を有する測距光学系をさらに有し、上記光学レンズとは異なる経路からの被写体光に基づいて測距する。

第６の発明に係る撮像装置は、上記第１の発明において、上記移動量検出部は、光軸方向の移動加速度を検出する加速度センサと、上記加速度センサの加速度出力を、上記測距部が検出した被写体距離に基づいて補正値を算出し、上記補正値を上記加速度出力に加算または減算して演算する加速度補正部と、をさらに含む。

第７の発明に係る焦点調節方法は、フォーカスレンズを含む光学レンズが結像する被写体像を撮像素子によって映像信号の検出し、記録用に上記映像信号を検出する際に、測距部によって撮像装置と被写体との間の第１の被写体距離を検出し、検出した上記第１の被写体距離と、上記フォーカスレンズのピント位置とのずれ量とに基づいて、上記第１の被写体距離と上記ピント位置とを一致させる方向に、上記フォーカスレンズに対する移動量を算出し、移動量検出部によって上記フォーカスレンズの光軸方向の移動量を検出し、検出した上記第１の被写体距離と、検出した上記フォーカスレンズの光軸方向の移動量と、上記フォーカスレンズのピント位置に基づいて、フォーカス駆動部に対する移動量を出力させ、被写体輝度を検出する測光部を有し、上記被写体輝度に応じて、上記測距部または上記移動量検出部の何れかの検出値のどちらか一方、あるいは双方に基づいて、被写体距離の検出を行うかを選択し、上記選択された後に検出された第２の被写体距離に基づいて、上記第２の被写体距離と上記ピント位置とを一致させる方向に、上記フォーカスレンズを移動させる制御を行う。
第８の発明に係る焦点調節方法は、上記第７の発明において、上記移動量検出部は、加速度センサによって光軸方向移動加速度を検出し、上記加速度センサの加速度出力を、上記測距部によって検出した上記第１の被写体距離に基づいて補正値を算出し、上記補正値を上記加速度出力に加算または減算して演算する。

本発明によれば、精度よく焦点調節を行うことができるようにした撮像装置および焦点調節方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態において、ピント補正量算出部１２の機能を説明するブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るカメラの静止画露光中ピントボケ補正の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係るカメラの動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態の変形例に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態において、ピント補正量算出部１８の機能を説明するブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るカメラの静止画露光中ピントボケ補正の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態の変形例に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態において、ピント補正量算出部２０の機能を説明するブロック図である。 本発明の第３実施形態に係るカメラの動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第３実施形態に係るカメラの静止画露光中ピントボケ補正の動作を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るカメラの静止画露光中ピントボケ補正の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の好ましい実施形態としてデジタルカメラ（以下、「カメラ」と称す）に適用した例について説明する。このカメラは、撮像部を有し、この撮像部によって被写体像を画像データに変換し、この変換された画像データに基づいて、被写体像を本体の背面に配置した表示部にライブビュー表示する。ユーザはライブビュー表示を観察することにより、構図やシャッタタイミングを決定する。レリーズ操作時には、静止画の画像データが記録媒体に記録される。記録媒体に記録された画像データは、再生モードを選択すると、表示部に再生表示することができる。

また、本実施形態においては、撮像素子７とは別にＡＦセンサ５（本実施形態の変形例においては撮像素子７の画素の一部に測距画素）を設けている。そして、ユーザがレリーズ釦を全押しすると、静止画の画像データ取得のための露光中に、所定時間間隔で所謂位相差ＡＦによってフォーカスレンズのデフォーカス量を演算する。フォーカスレンズは、この演算結果に基づいて合焦状態を維持するように焦点調節が行われる。

図１は、本実施形態における主として電気的構成を示すブロック図である。このカメラは、カメラ本体１、光学系２、光学系駆動部３、ハーフミラー３、ＡＦセンサ５、シャッタ６、撮像素子７、システム制御ＣＰＵ１０を備える。

光学系２は、フォーカスレンズを含み、被写体像を撮像素子６上に形成する。フォーカスレンズは光軸方向に移動可能であり、光学系駆動部３によって合焦位置に移動する。光学系２は、結像する被写体のフォーカス状態を可変するフォーカスレンズを含む光学レンズとして機能する。

ハーフミラー４は、ペリクルミラー等の半透明なミラーであり、光学系２の光軸上であって、光軸に対して４５度傾けて固定されている。ハーフミラー４は、光学系２を透過した被写体光束の内の一部を透過させ、残りの光束をＡＦセンサ５に反射する。なお、本実施形態においては、ハーフミラー４は固定されているが、レリーズ釦が全押しされた際に、光学系２の光軸上に移動するように可動式としてもよい。ハーフミラー４は、光学系により入射された被写体像の一部を撮像素子の撮像面に入射させ、被写体像の異なる一部を撮像面の入射方向とは異なる方向に分割して、測距部に被写体像の一部を導く分光部として機能する。この測距部は、撮像素子とは異なる測距センサによって、被写体距離を検出する。

ＡＦセンサ５は、ハーフミラー４から分光された被写体光束を受光し、測距データを生成するための電気信号を出力する検出素子である。一例として、偏光素子と２つの検出部を有する位相差検出方式を採用してもよい。位相差検出方式は、ハーフミラー４から分光された光を、さらに偏光素子により、偏光方向の異なる２つの光線に分離し、それぞれの光線が結像する位置関係から、デフォーカス量（合焦点ずれ量）を検出する焦点検出方式である。

シャッタ６は、光学系２と撮像素子７の間であって、光学系２の光軸上に配置されている。シャッタ６は、シャッタ制御部１３の指示に基づいて開閉動作を行い、開放状態となると、撮像素子７上に被写体像が形成され、露出状態となる。また、シャッタ６が閉鎖すると、撮像素子７上に被写体像が形成されず、遮光状態となる。シャッタ６によって、静止画撮影時の撮像素子７の露光時間が制御される。

撮像素子７は、撮像面に複数の画素が配置されており、各々の画素は、撮像面に結像された被写体像を電気信号（画素信号）に変換する。これら各々の画素から撮像画素制御部１４により、画素信号を読み出される。さらに、これら画素信号から映像データが形成される。撮像素子７は、光学レンズによって形成された被写体像を露光し、映像信号に変換する撮像素子として機能する。

システム制御ＣＰＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、その周辺回路、および揮発性および不揮発性のメモリを有し、不揮発性メモリに記憶されたプログラムに従って、カメラ本体１内の各部を制御することにより、カメラ全体の制御を行う。システム制御ＣＰＵ１０内には、測距データ検出部１１、ピント補正量算出部１２、シャッタ制御部１３、撮像画素制御部１４、フォーカスレンズ駆動量算出部１５が設けられており、これらはシステム制御ＣＰＵ１０内の周辺回路およびプログラムの実行によって実現される。システム制御ＣＰＵ１０は種々の機能を備えているが、本明細書においては、静止画露光中の焦点調節制御を中心に説明し、他の機能について説明を割愛する。

また、システム制御ＣＰＵ１０は、測距部が検出した被写体距離と、フォーカスレンズのピント位置とに基づいて、フォーカス駆動部による上記フォーカスレンズの移動量を制御するフォーカス制御部として機能する（例えば、図４のＳ１１〜Ｓ１７、図１０のＳ３５〜Ｓ４３、図１５ＡのＳ５１〜Ｓ５９、図１５ＢのＳ６１〜Ｓ７１参照）。このフォーカス制御部は、撮像素子が映像信号を記録用に被写体像を露光する間、測距部により検出された被写体距離と、フォーカスレンズのピント位置とのずれ量に基づき、被写体距離とピント位置とを一致させる方向に、フォーカス駆動部によってフォーカスフォーカスを移動させる制御を行う。

シャッタ制御部１３は、撮像素子１４からの画素信号に基づいて、被写体輝度を算出し、この被写体輝度に基づいて適正露光となるシャッタ速度値を算出する。そして、ユーザがレリーズ釦を全押しすると、算出されたシャッタ速度値（またはユーザが手動設定したシャッタ速度値）に基づいて、シャッタ６の開閉を行い、露光時間を制御する。

撮像画素制御部１４は、撮像制御回路を有し、撮像素子７に設けられた各撮像画素から画素信号を読み出す。撮像画素制御部１４は、レリーズ釦が全押しされるまではライブビュー表示用に画素信号を読み出し、レリーズ釦が全押しされ、シャッタ６の開閉動作が終了すると、記録用の静止画画像データを読み出す。

測距データ検出部１１は、ＡＦセンサ５より取得した電気信号に基づいて、測距データを検出する。ピント補正量算出部１２は、測距データ検出部１１で検出された測距データに基づいて、フォーカスレンズの合焦位置からのずれ量（デフォーカス量）、すなわち光軸方向のピント補正量を算出する。測距データ検出部１１は、撮像装置と被写体との間の被写体距離を検出する測距部として機能する。また、この測距部は、撮像素子が被写体像を露光する間に、この露光動作とは独立に並行して、被写体距離を検出する動作をする（例えば、図５、図９、図１４参照）。）なお、測距部は、本実施形態においては、光学系２のデフォーカス量を被写体距離として検出している。しかし、これに限らず、例えば、光学系２以外の光学系を通過した被写体光束を用いて、カメラ本体１から被写体までの距離を直接検出し、被写体距離としてもよい。

フォーカスレンズ駆動量算出部１５は、ピント補正量算出部１２で算出されたピント補正量からフォーカスレンズ駆動用へ単位換算を行い、駆動位置または駆動量を算出する。

光学系駆動部３は、駆動用アクチュエータ（例えば、ステッピングモータ）と駆動回路を有し、光学系２のフォーカスレンズを光軸方向に移動させる。光学系駆動部３は、フォーカスレンズ駆動量算出部１５より得られた駆動位置または駆動量に基づいて、光学系２のフォーカスレンズのフォーカス制御を行う。光学系駆動部３は、フォーカスレンズを光軸方向に移動させるフォーカス駆動部として機能する。

図２は、第１実施形態の変形例を示すブロック図である。図２の大半のブロックは図１と同じであるため、相違点を中心に説明する。

図１においてＡＦセンサ５が担っていた機能は、撮像素子７が担う。撮像素子７は、図１に示した撮像素子７と同様に、撮像面に複数の画素を有している。図１においては、撮像素子７は撮像画素のみであったが、図２において、撮像素子７は撮像画素に加えて像面位相差ＡＦ用画素（測距画素）を含んでいる。

図１における撮像素子７は被写体像を電気信号に変換する役割だけであったが、図２における撮像素子７は、被写体までの距離に対応した測距データを得るための電気信号に変換する役割もある。すなわち、撮像素子７は、結像面に測距画素と、被写体像から画像信号を出力する撮像画素（非測距画素）を含んでいる。撮像素子７で得られた電気信号のうち、撮像画素からの画素信号は撮像画素制御部１４に出力され、一方、測距画素からの電気信号は測距画素制御部１６に出力される。したがって、被写体像の情報は撮像画素制御部１４で処理され、被写体までの距離情報は測距画素制御部１６で処理される。

撮像画素と測距画素は、それぞれの画素に対する露光の開始と終了を独立に操作し、それぞれの画素に対する画素信号を独立に読み出す画素出力回路が形成されている。撮像画素制御部１４と、測距画素制御部１６とは、露光中にそれぞれ並行して動作をして、撮像画素の出力と測距画素の出力を読み出すことができる。つまり、露光中に、測距画素の出力を得ることが可能な構成である。

測距画素制御部１６は、撮像素子７の測距画素から得られた電気信号を基に、被写体までの測距データを作り出す。また、測距情報は撮像素子７から取得できるため、ＡＦセンサ５が不要となり、ハーフミラー４も不要となる。このため、光学系２を通過した光束は、分光せずに直接撮像素子７へ結像される。測距部は、非測距画素が露光動作をしている間に、測距画素から出力される画素信号を独立して読み出し、被写体距離を検出し結果を取得できる。測距部は、本実施形態においては、撮像素子７の測距画素と、測距画素制御部１６にて構成される。

図１と図２の違いは被写体までの測距データの取得方法であり、システム制御ＣＰＵ１０の測距データ検出部１１と測距画素制御部１６からの出力は同種の測距データとなる。図２に示す変形例では、撮像素子７に測距画素を設けることにより、ハーフミラー４とＡＦセンサ５を省略することができる。

図３は、ピント補正量算出部１２の機能の詳細を示すブロック図であり、測距データ１２１とデフォーカス量算出部１２２とで構成される。

測距データ１２１は、図１に示す第１実施形態ではＡＦセンサ５から出力される電気信号を処理する測距データ検出部１１から出力され、また図２に示す変形例では撮像素子７の測距画素からの電気信号を処理する測距画素制御部１６から出力されるデータに対応する。

デフォーカス量算出部１２２は、静止画露光中に測距データ１２１に基づいて、デフォーカス量を算出する。

フォーカスレンズ駆動量算出部１５は、算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ駆動用に単位換算を行い、フォーカスレンズの駆動位置または駆動量を算出する。レンズ側の光学系駆動部３は、算出された駆動位置／駆動量を使用し、光学系２のフォーカスレンズを駆動させ、静止画露光中の光軸方向のピント補正をすることができる。

次に、図４に示すフローチャートを用いて、本実施形態における静止画露光中ピントボケ補正の処理について説明する。この制御フローは、システム制御ＣＰＵ１０が不揮発性メモリに記憶されたプログラムに従って、カメラ本体１内の各部を制御することにより実現する。

図４に示すフローが開始すると、まず、１Ｒ押下げか否かの判定を行う（Ｓ１）。ここでは、ユーザがレリーズ釦を半押したか否かを判定する。１Ｒ押下げが検出されない場合は、待機状態となる。

ステップＳ１における判定の結果、１Ｒ押下げがあった場合には、オートフォーカス動作（ＡＦ動作）を開始し、まず測距データを取得する（Ｓ３）。ここでは、測距データ検出部１１または測距画素制御部１６が、測距データを取得する。１Ｒボタン押下中は、測距データを一定周期毎に取得し続ける。なお、１Ｒボタン押し下げ中は、測距データを一定周期毎に取得し続ける動作は、一例であり、この動作手順に限らずに、ライブビュー撮影中は、１Ｒボタン押し下げの有無に関わらずに、測距データを一定周期毎に取得し続ける動作であってもよい。

測距データを取得すると、次にデフォーカス量を算出する（Ｓ５）。ここでは、ステップＳ３において取得した測距データを用いて、ピント補正量算出部１２がデフォーカス量を算出する。

デフォーカス量を算出すると、次にフォーカス用レンズ駆動を行う（Ｓ７）。ここでは、フォーカスレンズ駆動量算出部１５が、フォーカスレンズの駆動位置または駆動量を算出し、光学系駆動部３がフォーカスレンズを合焦位置に移動させる。

フォーカス用レンズ駆動を行うと、次に２Ｒ押下げか否かを判定する（Ｓ９）。ユーザは、静止画を撮影しようとする場合には、レリーズ釦の全押しを行う。このステップでは、レリーズ釦が全押しされたか否かを判定する。判定の結果、２Ｒ押下げがない場合には、ステップＳ３に戻り、前述の動作を繰り返し、フォーカスレンズを合焦位置に維持する。

ステップＳ９における判定の結果、２Ｒ押下げがあった場合には、静止画撮影動作に移る。すなわち、２Ｒ押下げ前の被写体輝度に基づいて適正露光となる絞り値およびシャッタ速度値で露出制御を行い、露光時間の経過後に撮像素子７から撮像画素の画素信号を読み出し、静止画記録用の画像処理を行った後、記録媒体に画像データの記録を行う。また、この静止画撮影動作と並行して、撮像素子７の露光動作中に、ステップＳ１１〜Ｓ１７においてフォーカスレンズの焦点調節動作（ピントボケ補正動作）を行う。

まず、測距データの取得を行う（Ｓ１１）。ここでは、ステップＳ３と同様に、一定周期毎に取得し続ける。測距データを取得すると、デフォーカス量算出を行う（Ｓ１３）。ここでは、ステップＳ５と同様に、ピント補正量算出部１２がデフォーカス量の算出を定期的に算出する。続いて、フォーカス用レンズ駆動を行う（Ｓ１５）。ここでは、ステップＳ７と同様に、フォーカスレンズ駆動量算出部１５、光学系駆動部３によってフォーカスレンズを合焦位置に定期的に移動させる。

フォーカス用レンズの駆動を行うと、次に、静止画露光が終了したか否かを判定する（Ｓ１７）。露光時間が経過し、シャッタ６が閉じられると、静止画露光が終了となる。この判定の結果、静止画露光が終了していない場合には、ステップＳ１１に戻り、所定時間間隔で、ステップＳ１１〜Ｓ１５を繰り返し行い、フォーカスレンズを合焦位置に維持する。静止画露光が終了すると、このフローを終了する。

図４に示すフローにおいては、ステップＳ３〜Ｓ７とＳ１１〜Ｓ１５は同じ処理である。ただし、本実施形態においては、図１と図２で示したように、静止画露光中でもＡＦセンサ５また撮像素子７の測距画素を用い測距データを取得できるので、静止画露光中でもピントボケ補正を実施することが可能である。

次に、図５に示すタイミングチャートを用いて、図４に示した静止画露光中ピントボケ補正の動作について説明する。図５において、横軸は時間の経過を示し、縦軸に、カメラの動作内容、撮像素子７またはＡＦセンサ５の出力、システム制御ＣＰＵ１０の処理内容、フォーカスレンズの動作内容をそれぞれ示す。

図５において「１Ｒ」は、レリーズ釦が半押しされたタイミングを示し、図４のステップＳ１において１Ｒ押下げと判定されたタイミングに相当する。１Ｒ押下げとなると、ＡＦセンサ５または撮像センサ７からの測距データを用いて、デフォーカス量を定期的に演算し、フォーカスレンズを定期的に駆動させる。図５中の下向きの矢印は、定期的に測距データを用いてデフォーカス量を演算するタイミングを示す。

図５において「２Ｒ」は、レリーズ釦が全押しされたタイミングを示し、図４のステップＳ９において２Ｒ押下げと判定されたタイミングに相当する。２Ｒ押下げとなると、静止画撮影用に露光動作を行うと共に、これと並行して、測距データを定期的に取得し続け、算出されたデフォーカス量を用いて、フォーカスレンズを駆動させる。図５中の下向きの矢印は、静止画の撮影開始後も、定期的に測距データを用いてデフォーカス量を演算するタイミングを示す。撮像素子が被写体像を露光する間に、この露光動作とは独立に並行して、測距データを検出している。

このように、本実施形態およびその変形例においては、露光中にデフォーカス量を検出可能なデフォーカス検出部（例えば、ＡＦセンサ５、測距データ検出部１１、撮像素子７と測距画素制御部１６、ピント補正量算出部１２参照）と、露光中にデフォーカス検知と、この検知結果に基づいてフォーカスレンズ位置の補正駆動を所定時間間隔で行うフォーカス制御部（例えば、フォーカスレンズ駆動量算出部１５、光学系駆動部３参照）を有している。

上述のデフォーカス検出部は、具体的には、像分離部（ハーフミラー４）と、フォーカスセンサ（撮像素子７の測距画素（位相差センサ））を有している。また、デフォーカス検出部の別の例としては、撮像面に撮影用画素と測距用画素（瞳偏心、瞳分割等）を有する撮像素子によって構成されている。また、撮像素子から画素信号を読み出すための画素読出し回路を有し、この画素読出回路は、撮像画素の読出回路と、測距用画素の読出回路があり、それぞれ独立の読出回路が設けられている。それぞれの読み出し制御は、独立して画素出力を得る。これによって、静止画の撮影露光中に、デフォーカス状態の変化を検出するが可能となる。

このように、本実施形態およびその変形例においては、露光前の被写体とカメラの位置関係が保持されることにより、露光中のぶれによるピントずれが補正され、ピント精度が向上する。さらに、光軸方向の手ぶれ変動だけでなく、被写体の変動にも追従することが可能となり、静止画撮影でのピントボケがより低減する。

次に、図６ないし図１０を用いて、本発明の第２実施形態およびその変形例について説明する。本実施形態及び変形例は、フォーカスレンズの焦点調節にあたって、測距センサ（ＡＦセンサ５または撮像素子７の測距画素）による検出結果に加えて、加速度センサによる検出結果も用いて行う。

図６は、第２実施形態の主として電気的構成を示すブロック図である。図１に示した第１実施形態におけるブロック図と比較すると、第２実施形態において、加速度センサ８と加速度データ検出部１７が追加され、ピント補正量算出部１２をピント補正量算出部１８に置き換えている点で相違する。

加速度センサ８は、カメラに加わる並進運動を加速度として検出し、システム制御ＣＰＵ１０に出力する。加速度情報としては、カメラの左右方向のＸ軸情報・上下方向のＹ軸情報・光軸方向のＺ軸情報が存在する。本実施形態では、Ｚ軸（光軸）のみの説明となるため、Ｘ軸・Ｙ軸については説明を省略する。

加速度データ検出部１７は、加速度センサ８から得られた電気信号を基に、光軸方向の加速度情報を出力する。加速度情報を１回積分すると速度情報となり、さらに速度情報を１回積分すると距離情報となる。すなわち、加速度情報を２回積分することにより、カメラと被写体の間の距離の変化を検出することができる。なお、本実施形態においては、加速度データ検出部１７の機能は、主としてプログラムに基づいてシステム制御ＣＰＵ１０が実現する。

加速度データ検出部１７は、フォーカスレンズの光軸方向の移動量を検出する移動量検出部として機能する。フォーカス制御部として機能するシステム制御ＣＰＵ１０は、測距部が検出した被写体距離と、移動量検出部が検出したフォーカスレンズの光軸方向の移動量と、フォーカスレンズのピント位置に基づいて、フォーカス駆動部に対する移動量を出力する（例えば、図１０のＳ３５〜Ｓ４３参照）。上述の移動量検出部は、光軸方向の移動加速度を検出する加速度センサ８と、加速度センサの加速度出力を、測距部が検出した被写体距離に基づいて補正値を算出し、補正値を加速度出力に加算または減算して演算する加速度補正部を有している（例えば、図１０のＳ２７、Ｓ３７参照）。

ピント補正量算出部１８は、加速度データ検出部１７で検出された光軸方向の加速度情報に基づいて、光軸方向のピント補正量を算出する。ピント補正量は、前述したように加速度情報を２回積分することにより算出する。なお、ピント補正量を算出するにあたって、測距データを用いて、露光開始時の絶対速度と、絶対加速度（基準点補正）を算出して使用している。このピント補正量の算出については、図８および図９を用いて後述する。

図７は、第２実施形態の変形例を示すブロック図である。図７の大半のブロックは図２と同じであり、また相違点は、加速度センサ８と加速度データ検出部１７が追加され、ピント補正量算出部１８に置き換えている点のみである。この相違点は、図６に示した構成と同様であることから詳しい説明を省略する。

次に、図８を用いて、ピント補正量算出部１８の機能の詳細について説明する。図８は、ピント補正量算出部１８の機能の詳細を示すブロック図であり、加速度データ１８１、測距データ１８２、速度変換部１８３、加速度変換部１８４、加速度データ（基準点補正後）１８５、デフォーカス量算出部１８６とで構成される。

加速度データ１８１は、光学系２の光軸方向の加速度情報であり、図６と図７に示す加速度センサ８から得られる。

測距データ１８１は、図６に示す第２実施形態ではＡＦセンサ５から出力される電気信号を処理する測距データ検出部１１から出力され、また図７に示す変形例では撮像素子７の測距画素からの電気信号を処理する測距画素制御部１６から出力されるデータに対応する。

速度変換部１８３は、測距データ１８２を入力し、これをある一定時間で微分することにより速度データに変換することができる。例えば、ある時刻と所定時間後の時刻における測距データの差分を所定時間で除算すれば速度データに変換できる。

加速度変換部１８４は、変換した速度データ１８３を一定期間で微分することにより、加速度データ１８４へ変換することができる。例えば、ある時刻における速度データと、その後の時刻における速度データの差分を所定時間で除算すれば、基準点補正前の加速度データに変換できる。

加速度データ算出部１８５は、加速度センサ８から生成された加速度データ１８１と、ＡＦセンサ５または撮像素子７の測距画素から生成され、加速度変換部１８４で変換された基準点補正前の加速度データを用いて、基準点補正後の加速度データを算出する。

デフォーカス量算出部１８６は、加速度データ算出部１８５によって算出された基準点補正後の加速度データと、速度変換部１８３によって変換された露光直前の絶対速度を用いて、デフォーカス量を算出する。

次に、図９に示すタイミングチャートを用いて、図８に示した加速度データ算出部１８５で算出される基準点補正後の加速度データの算出方法と、デフォーカス量算出部１８６におけるデフォーカス量の算出方法について説明する。

まず、静止画露光前に、加速度データ１８１と測距データ１８２を用いて行う加速度センサの基準点誤差と絶対速度の算出について説明する。ある測距間隔Ｔで取得された測距データをＸ１、Ｘ２、Ｘ３とする（図９中のＡ参照）。これらの値から、（式１）と（式２）によって速度データＶ１とＶ２を算出する。
Ｖ１ ＝ （Ｘ２−Ｘ１） ／ Ｔ ・・・・（式１）
Ｖ２ ＝ （Ｘ３−Ｘ２） ／ Ｔ ・・・・（式２）

（式２）によって、静止画露光直前の速度データはＶ２が算出される。また、速度データＶ１とＶ２を用いて、（式３）から加速度データＡ_aveが算出される。
Ａ_ave ＝ （Ｖ２−Ｖ１） ／ Ｔ ・・・・（式３）

次に、加速度データ１８１を用いて、静止画露光前の加速度平均値a_aveを求める（図９中のＢ参照）。加速度平均値a_aveは、測距データで使用したＸ１〜Ｘ３のデータ取得期間中の加速度データa1〜a13の平均値となる（式４）。図９に示す例では、加速度データは、 a13 までの１３個を使っているが、実際には測距データと加速度データのサンプリングによって異なる。
a_ave ＝ Σ（an）／ n ・・・（式４）

式３および式４において算出されたＡ_aveとa_aveを用いて、基準点誤差は（式５）から算出できる。この基準点誤差は、測距データから算出した加速度と、加速度データから算出した加速度の差分である。本来、両者は一致すべきであるが、加速度センサ８の出力にはオフセットが重畳しているために、両者にズレが生じている。加速度データに基づいて、デフォーカス量を算出するにあたって、基準点誤差を用いて、このオフセット分のズレを補正する。
基準点誤差 ＝ a_ave − Ａ_ave ・・・・（式５）

静止画露光開始後の加速度データ（an’）は、下記（式６）より算出できる。すなわち、加速度データ１８１（図９においてan）から（式５）で算出した基準点誤差を減算した値を、基準点補正後の加速度データとする。
an’ ＝ an − 基準点誤差 ・・・・（式６）

基準点補正後の加速度データを求めると、デフォーカス量算出部１８６において、基準点補正後の加速度データと、（式２）で求めた露光直前の絶対速度Ｖ２を用いて、（式７）によって高精度なデフォーカス量を算出することができる。
デフォーカス量 ＝ ∫（Ｖ２ ＋ ∫an’） ・・・・（式７）

式７においてデフォーカス量が算出されると、フォーカスレンズ駆動量算出部１５がこの算出されたデフォーカス量を、フォーカスレンズ駆動用に単位換算を行い、駆動位置または駆動量を算出する。

次に、図１０に示すフローチャートを用いて、本実施形態における静止画露光中ピントボケ補正の処理について説明する。この制御フローは、第１実施形態の場合と同様に、システム制御ＣＰＵ１０が不揮発性メモリに記憶されたプログラムに従って、カメラ本体１内の各部を制御することにより実現する。

図１０に示すフローが開始すると、まず、ステップＳ１と同様に、１Ｒ押下げか否かの判定を行う（Ｓ２１）。ここでは、ユーザがレリーズ釦を半押したか否かを判定する。１Ｒ押下げが検出されない場合は、待機状態となる。

ステップＳ１における判定の結果、１Ｒ押下げがあった場合には、オートフォーカス動作（ＡＦ動作）を開始し、まず加速度データ（an）を取得する（Ｓ２３）。ここでは、加速度データ検出部１７が、加速度センサ８から一定周期毎に加速度データ（an）を取得する。

続いて、測距データ（Xn）を取得する（Ｓ２５）。ここでは、測距データ検出部１１または測距画素制御部１６が、測距データを取得する。１Ｒボタン押下中は、測距データを一定周期毎に取得し続ける。なお、図９のＡ、Ｂより分かるように、測距データと加速度データを取得するタイミングは、異なっている。両者は、適宜、予め設定されている周期に従ってデータを取得する。

加速度データ（an）と測距データ（Xn）を取得すると、基準点誤差を算出する（Ｓ２７）。ここでは、図９を用いて説明したように式５を用いて、基準点誤差を算出する。基準点誤差は、直近で取得したデータを用いて、逐次、更新する。

続いて、デフォーカス量を算出する（Ｓ２９）。ここでは、ステップＳ２５において取得した測距データ（Xn）を用いて、ピント補正量算出部２１がデフォーカス量を算出する。

デフォーカス量を算出すると、次にフォーカス用レンズ駆動を行う（Ｓ３１）。ここでは、フォーカスレンズ駆動量算出部１５が、フォーカスレンズの駆動位置または駆動量を算出し、光学系駆動部３がフォーカスレンズを合焦位置に移動させる。

フォーカス用レンズ駆動を行うと、次に、ステップＳ９と同様に、２Ｒ押下げか否かを判定する（Ｓ３３）。ユーザは、静止画を撮影しようとする場合には、レリーズ釦の全押しを行う。このステップでは、レリーズ釦が全押しされたか否かを判定する。判定の結果、２Ｒ押下げがない場合には、ステップＳ２３に戻り、前述の動作を繰り返し、フォーカスレンズを合焦位置に維持する。なお、第１実施形態と同様に、１Ｒボタン押下中は、加速度データと、測距データを一定周期毎に取得し続ける動作は、一例であり、この動作手順に限らずに、ライブビュー撮影中は、１Ｒボタン押下の有無に関わらずに、加速度データと測距データを一定周期毎に取得し続ける動作であってもよい。

ステップＳ３３における判定の結果、２Ｒ押下げがあった場合には、第１実施形態の場合と同様、静止画撮影動作に移る。また、この静止画撮影動作と並行して、撮像素子７の露光動作中に、ステップＳ３５〜Ｓ４１において、フォーカスレンズの焦点調節動作（ピントボケ補正動作）を行う。２Ｒボタン押下直後に、１Ｒボタン押下中にＳ２７で算出した最新（静止画露光直前）の基準点誤差と絶対速度Ｖ２（式２で算出）を保持しておく。静止画露光中のデフォーカス量を算出する際に使用するためである。

加速度データ（an）を取得する（Ｓ３５）。２Ｒボタンが押下された後の静止画露光期間中は、加速度データ（an）を一定周期毎に取得し続ける。また、加速度データ（an’）を算出する（Ｓ３７）。ここでは、基準点誤差を用いて、式６を用いて、基準点補正後の加速度データ（an’）を算出しておく。

次に、デフォーカス量を算出する（Ｓ３９）。ここでは、ピント補正量算出部１８は、式７に従って、ステップＳ３５で取得した加速度データ（an’）と、ステップＳ３７で算出した絶対速度Ｖ２を用いて、デフォーカス量を定期的に算出する。

デフォーカス量を算出すると、次に、フォーカス用レンズを駆動する（Ｓ４１）。ここでは、フォーカスレンズ駆動量算出部１５および光学系駆動部３によって、ステップＳ３９において求めたデフォーカス量を用いて、光学系２のフォーカスレンズを定期的に駆動させる。

フォーカス用レンズの駆動を行うと、次に、静止画露光が終了したか否かを判定する（Ｓ４３）。露光時間が経過し、シャッタ６が閉じられると、静止画露光が終了となる。この判定の結果、静止画露光が終了していない場合には、ステップＳ３５に戻り、所定時間間隔で、ステップＳ３５〜Ｓ４１を繰り返し行い、静止画露光中においても、フォーカスレンズを合焦位置に維持する。静止画露光が終了すると、このフローを終了する。

このように、第２実施形態およびその変形例においては、光軸方向のピント補正に測距データを用いて、加速度データの基準点補正を行うことにより、加速度センサの基準点精度を向上させ、精度の高いピント補正を実現している。従来技術における加速度センサの位置精度が低いという課題を解決させることができる。

本実施形態やその変形例においては、デフォーカス検出部として、測距機能（センサ）の他に加速度センサ８を用いており、相補的に検出値を補正（校正させる）する補正部を設けている。露光中のデフォーカス量検出は、加速度センサ出力から算出することが主であるが、加速度センサ出力は、時間変化によるオフセットずれが発生するので、同じ検出期間で得られる、測距センサからの情報を用いて、加速度センサ出力のオフセットずれ分を校正している。

第２実施形態では、加速度センサ出力によるデフォーカス量の検出を主とし、測距センサによるデフォーカス量が副としている。このような使い分けは、次の観点（ｉ）（ｉｉ）からである。

（ｉ） 測距センサを使用する場合には、露出量が低い（露出時間が短い（Ｔｖ値が短い）、被写体輝度Ｂが低い（Ｂｖ値が小））等の撮影条件の状態では、測距センサのセンサ信号出力が低くなるため、デフォーカス量の検出が難しくなる。このため、サンプリング時間（蓄積時間）を増やなければならなくなる。

（ｉｉ） 加速度センサを用いる場合には、撮影条件に関わりなく姿勢変化（デフォーカス量）を検出できる。しかし、加速度センサは、検出時間が長くなると、加速度センサのオフセットずれによる検出精度のずれが生じてしまう。

このため、第２実施形態においては、加速度センサ出力によるデフォーカス量の検出を主とし、長時間の使用の際に生ずるオフセットずれを測距センサの出力を用いて校正している。

次に、図１１ないし図１５Ｂを用いて、本発明の第３実施形態およびその変形例について説明する。本実施形態及び変形例は、被写体輝度と露出時間に応じて、デフォーカス量の検出部として、測距センサまたは加速度センサのいずれかの出力を選択して検出するようにしている。

図１１は、第３実施形態の主として電気的構成を示すブロック図である。図６に示した第２実施形態におけるブロック図と比較すると、第３実施形態において、測光センサ９と露出制御部１９が追加され、ピント補正量算出部１８をピント補正量算出部２０に置き換えている点で相違する。

測光センサ９は、被写体の輝度を取得するセンサであり、取得した輝度照度情報を露出制御部１９に出力する。なお、測光センサ９の出力としては、撮像素子７中の撮像画素からの画素信号を用いるようにしてもよく、この場合には、画素信号に基づいて被写体の輝度照度情報を取得することができ、また測光センサ９を省略することができる。測光センサ９は、被写体輝度を検出する測光部として機能する。

露出制御部１９は、測光センサ９から入力した被写体の輝度照度情報を基に、静止画撮影時のシャッタ速度値・絞り値・ＩＳＯ感度値を算出し、これらの値に基づいてシャッタ６等を制御する。本実施形態での露出制御部１９の役割としては、静止画撮影時のシャッタ速度値に基づいて、加速度センサ８から求めたピント補正量を使用するのか、ＡＦセンサ５（後述する第３実施形態の変形例においては撮像素子７中の測距素子）から求めたピント補正量を使用するのかのピント補正部を判定する際の判定条件となる。この判定処理はピント補正量算出部２０で実施され、詳細は、図１３〜図１５を用いて後述する。なお、本実施形態においては、露出制御部１９の機能は、主としてプログラムに基づいてシステム制御ＣＰＵ１０が実現する。

フォーカス制御部として機能するシステム制御ＣＰＵ１０は、被写体輝度に応じて、被写体距離の検出を、測距部と、移動量検出部とによる検出値のどちらか一方、あるいは双方を選択するかを選択する選択部をさらに有する（例えば、図１５ＡのＳ５１参照）。また、フォーカス制御部として機能するシステム制御ＣＰＵ１０は、選択部により選択された後に検出された被写体距離に基づいて、被写体距離とピント位置とを一致させる方向に、フォーカスフォーカス駆動部を移動させる制御を行う（例えば、図１５ＡのＳ５３〜Ｓ５９、図１５ＢのＳ６３〜Ｓ７１参照）。

図１２は、第３実施形態の変形例を示すブロック図である。図１２の大半のブロックは図７と同じであり、相違点は、測光センサ９と露出制御部１９が追加され、ピント補正量算出部２０に置き換えている点のみである。この相違点は、図１１に示した構成と同様であることから詳しい説明を省略する。

次に、図１３を用いて、ピント補正量算出部２０の機能の詳細について説明する。図１３は、ピント補正量算出部２０の機能の詳細を示すブロック図であり、ピント補正量算出部２０は、測距データ２０１、速度変換部２０２、加速度変換部２０３、加速度データ２０４、加速度データ算出部（基準点補正後）２０５、デフォーカス量算出部（測距）２０６、デフォーカス量算出部（加速度）２０７、およびピント補正部切替部２０８を有する。

図１３に示すブロック図は、第１実施形態の図３と第２実施形態の図８を合成し、これにピント補正部切替部２０８を追加している。すなわち、図３における測距データ１２１、デフォーカス量算出部１２２は、図１３において測距データ２０１、デフォーカス量算出部２０６に相当する。また、図８における加速度データ１８１、測距データ１８２、速度変換部１８３、加速度変換部１８４、加速度データ算出部１８５、デフォーカス量算出部１８６は、図１３において、加速度データ２０４、測距データ２０１、速度変換部２０２、加速度変換部２０３、加速度データ算出部２０５、デフォーカス量算出部２０７に相当する。そこで、図１３において、追加されたピント補正部切替部２０８のみについて説明する。

ピント補正部切替部２０８は、静止画撮影時に露出制御部１９から取得したシャッタ速度情報に基づいて、測距データから求めたデフォーカス量を出力するのか、加速度データから求めたデフォーカス量を出力するのかの切り替えを行う。また、両者のどちらでもなく、ピント補正を行わない場合もある。この判定の詳細については、図１５を用いて後述する。

ピント補正部切替部２０８によって選択され、出力されたデフォーカス量は、フォーカスレンズ駆動量算出部１５でフォーカスレンズ駆動用に単位換算を行い、駆動位置または駆動量を算出する。レンズ側の光学系駆動部３は、算出された駆動位置・駆動量を使用し、光学系２のフォーカスを駆動させることにより、静止画露光中の光軸方向のピントを補正する。

次に、図１４に示すタイミングチャートを用いて、図１３に示した加速度データ算出部（測距）２０６と、デフォーカス量算出部（加速度）２０７によって算出されたデフォーカス量の選択について説明する。第３実施形態におけるデフォーカス量の算出方法は、第１実施形態と第２実施形態におけるデフォーカス量の算出方法を合成している。このため、図１４に示すブロック図は第２実施形態の図９に示すブロック図とほぼ同じであるが、静止画露光中でも測距データを取得するという部分が異なる。そのため、静止画露光中のデフォーカス量算出部分から説明する。

図１４において、２Ｒボタン押下直後（静止画露光開始直後）、ピント補正部切替部２０８は、測距データ２０１から求めたデフォーカス量（Ｘn）を出力するのか、加速度データ２０４から求めたデフォーカス量（xn）を出力するのかの切り替えを行う（図１４中、網掛けの部分参照）。この判定処理の詳細については、図１５を用いて後述する。

フォーカスレンズ駆動量算出部１５は、測距データ２０１もしくは加速度データ２０４から算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ駆動用に単位換算を行い、駆動位置または駆動量を算出する。

次に、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すフローチャートを用いて、本実施形態における静止画露光中ピントボケ補正の処理について説明する。この制御フローは、第１および第２実施形態の場合と同様に、システム制御ＣＰＵ１０が不揮発性メモリに記憶されたプログラムに従って、カメラ本体１内の各部を制御することにより実現する。

図１５Ａに示すフローが開始すると、まず、１Ｒ押下げか否かの判定した後、２Ｒ押下げか否かの判定を行うまでは、図１０に示すフローのステップＳ２１〜Ｓ３３と同様であるので、同一の処理を行うステップには同一のステップ番号を付し、詳しい説明を省略する。

ステップＳ３３において、２Ｒ押下げが有ったと判定された直後に、１Ｒ押下げ中にステップＳ２７で算出した最新（静止画露光直前）の基準点誤差と絶対速度Ｖ２（式２参照）を保持しておく。

続いて、被写体が所定輝度より高輝度か否かの判定を行う（Ｓ５１）。ここでは、測光センサ９の検出結果に基づいて露出制御部１９が算出した被写体輝度に基づいて判定する。所定輝度としては、測距データをＡＦセンサ５または撮像素子７によって比較的短時間で取得できる程度の輝度であればよい。つまり、低輝度であるほどノイズ成分の影響を受け易いことから、所定輝度は、比較的短時間で得られた測距データがノイズ成分に対して十分に区別可能となる被写体輝度の値である。なお、本実施形態においては、輝度で判定しているが、これに限らず、露光量Ｅｖで判定してもよく、また他の露出制御値等で判定してもよい。

ステップＳ５１における判定の結果、被写体が高輝度であれば、測距データ（Xn）を取得する（Ｓ５３）。ここでは、ＡＦセンサ５（本実施形態の変形例においては撮像素子７の測距画素）から測距データを採用する。静止画露光中、測距データを一定周期毎に取得し続ける。

測距データ（Xn）を取得すると、次に、ステップＳ１３（図４参照）と同様に、デフォーカス量を算出する（Ｓ５５）。ここでは、ピント補正量算出部２０は、ステップＳ５３において取得した測距データ（Xn）を用いてデフォーカス量を定期的に算出する。

デフォーカス量を算出すると、次に、ステップＳ１５（図４参照）と同様に、フォーカス用レンズを駆動する（Ｓ５７）。ここでは、フォーカスレンズ駆動量算出部１５、光学系駆動部３によってフォーカスレンズを合焦位置に定期的に移動させる。

フォーカス用レンズの駆動を行うと、次に、ステップＳ１７（図４参照）、静止画露光が終了したか否かを判定する（Ｓ５１）。露光時間が経過し、シャッタ６が閉じられると、静止画露光が終了となる。この判定の結果、静止画露光が終了していない場合には、ステップＳ５３に戻り、所定時間間隔で、ステップＳ５３〜Ｓ５９を繰り返し行い、フォーカスレンズを合焦位置に維持する。静止画露光が終了すると、このフローを終了する。

ステップＳ５１に戻り、このステップにおける判定の結果、被写体が高輝度でない場合には、露出時間が所定時間よりも短いか否かを判定する（Ｓ６１）。ここでは、測光センサ９の検出結果に基づいて露出制御部１９が算出したシャッタ速度値に基づいて判定する。所定時間としては、基準点補正によって加速度データの信頼性を保てる程度の時間であればよい。この判定の結果、露出時間が所定時間よりも短くない場合には、デフォーカス量算出およびフォーカス用レンズを駆動することなく、静止画露光中ピントボケのフローを終了する。

ステップＳ６１における判定の結果、露出時間が所定時間よりも短い場合には、ステップＳ３５（図１０参照）と同様に、加速度データ（an）を取得する（Ｓ６３）。ここでは、加速度センサ８、加速度データ検出部１７より、静止画露光中、加速度データ（an）を一定周期毎に取得し続ける。

加速度データ（an）を取得すると、次に、ステップＳ３７（図１０参照）と同様に、基準点補正後の加速度データ（an’）を算出する（Ｓ６５）。ここでは、２Ｒ押下げ直前に記憶した、基準点誤差を用いて、式６に従って基準点補正後の加速度データ（an’）を算出する。

続いて、ステップＳ３９（図１０参照）と同様に、デフォーカス量を算出する（Ｓ６７）。ここでは、ピント補正量算出部２０が、加速度データ（an’）と絶対速度Ｖ２を用いて、式７に従ってデフォーカス量を定期的に算出する。

デフォーカス量を算出すると、次に、ステップＳ４１（図１０参照）と同様に、フォーカス用レンズを駆動する（Ｓ６９）。ここでは、フォーカスレンズ駆動量算出部１５、光学系駆動部３が、ステップＳ６５で算出したデフォーカス量を用いて、光学系２のフォーカスレンズを定期的に駆動させる。

フォーカス用レンズの駆動を行うと、次に、静止画露光が終了したか否かを判定する（Ｓ７１）。露光時間が経過し、シャッタ６が閉じられると、静止画露光が終了となる。この判定の結果、静止画露光が終了していない場合には、ステップＳ６３に戻り、所定時間間隔で、ステップＳ６３〜Ｓ７１を繰り返し行い、静止画露光中においても、フォーカスレンズを合焦位置に維持する。静止画露光が終了すると、このフローを終了する。

このように、図１５Ａおよび図１５Ｂに示すフローにおいては、被写体が高輝度の場合には（Ｓ５１Ｙｅｓ）、測距データを用いてフォーカスレンズの焦点調節制御を行う（Ｓ５３〜Ｓ５９参照）。一方、被写体が高輝度でなく、且つ、静止画撮影の露光時間が短い場合には（Ｓ５１Ｎｏ→Ｓ６１Ｙｅｓ）、加速度データを用いてフォーカスレンズの焦点調節制御を行う（Ｓ６３〜Ｓ７１参照）。どちらでも無い場合、測距データと加速度データのどちらも使用されず、この後の処理は実施されない。

被写体の輝度で測距データの採用可否を判断する理由は、被写体が低輝度の場合、必要な測距データの精度を得るために、測距のサンプリング時間を長くする必要がある。このため、測距のサンプリング時間が手ブレによる被写体距離変化を検出するのに必要なサンプリング時間が得られずに測距データの精度が格段に低下するためである。また、露光時間により加速度データの採用可否を判断する理由は、露光時間が長い場合、加速度センサの基準点の経時変化が大きく影響してしまい、加速度データの信頼性が低くなり、ピント補正の精度が低下してしまうためである。

このように、第３実施形態およびその変形例においては、被写体が低輝度照度で測距のサンプリング時間が長くなってしまう場合には、加速度センサのデータに置き換えることで、暗い条件下でも露光中のピント補正が可能となる。

また、第３実施形態およびその変形例においては、被写体輝度を検出する検出部（例えば、測光センサ９参照）、露出条件の算出（露出時間算出）部（例えば、露出制御部１９参照）、および露出時間に応じて、加速度センサの出力に基づいてデフォーカス量を算出することを変更する変更部（例えば、ピント補正量算出部２０、図１５ＢのＳ６１参照）を有している。このように構成することによって、検出部で検出した被写体輝度に基づいて、例えばプログラム露出モードで任意の露出時間を設定する場合であっても、加速度センサの出力または測距データのどちらかを、最適なデフォーカス量が得られる方を選択してデフォーカス量を算出することにより、露出条件に依存することなく露光中のピント補正が可能となる。

測距センサ（ＡＦセンサ５、撮像素子７の測距画素）は、低露出量（露出時間が短い、被写体輝度が低い状態）では、デフォーカス量の検出が難しく、このため、検出時間（積分時間）を伸ばす必要あり。一方、加速度センサ８は、露出量に関係なく、姿勢変化（デフォーカス量）を検出できる。ただし、露出時間が長くなると、加速度センサのオフセットずれによる検出精度のずれが生じる。本実施形態は、２つのデフォーカス検出部の長所、短所を、被写体輝度と露出時間の条件に応じて切り替えを対応することができる。

なお、ステップＳ６１（図１５Ｂ参照）において、露出時間が所定時間より長い場合と判断された場合には、ステップＳ６３以下において、加速度データによるデフォーカス量の補正が行われることがない。しかし、これに限らず、露光が開始されてから所定時間が経過するまではステップＳ６３以下におけるデフォーカス量の補正を行い、所定時間が経過したら、ステップＳ６３以下のデフォーカス量の補正を行わないようにしても構わない。

以上説明したように、本発明の各実施形態や変形例においては、フォーカスレンズを駆動するフォーカス駆動部（例えば、光学系駆動部３）を有する撮像装置において、露出期間中にデフォーカス量を露出期間に複数の時点で検出するデフォーカス検出部（例えば、ＡＦセンサ５、撮像素子７の測距画素）と、露出期間中に得られたデフォーカス量を用いて、フォーカス制御を行うフォーカス制御部（例えば、フォーカスレンズ駆動量算出部１５）を有している。このため、露光中に逐次ピント状態の変化を正確に検出して、ピントずれを逐次、正確に補正することができる。加速度センサ８を用いなくても、露光中にピントズレを補正することができ、撮影中でも合焦状態を保持することができる。特に、近接撮影の際に、絞り値が小さく被写界深度が浅く、手ブレの影響を受けやすいような状況であっても、ピントの合った撮影を行うことができる。

また、本発明の各実施形態や変形例においては、フォーカスレンズを含む光学レンズが結像する被写体像を撮像素子によって映像信号の検出し、記録用に映像信号を検出する際に（例えば、図４のＳ９Ｙｅｓ参照）、撮像装置と被写体との間の被写体距離を検出し（例えば、図４のＳ１１参照）、被写体距離を検出することによって取得した被写体距離と、上記フォーカスレンズのピント位置とのずれ量とに基づいて、被写体距離とピント位置とを一致させる方向に、上記フォーカスレンズに対する移動量を算出し（例えば、図４のＳ１３）、算出された移動量に基づいて、フォーカスレンズを移動させている（例えば、図４のＳ１５）。

また、本発明の第２及び第３実施形態や変形例においては、フォーカスレンズの光軸方向の移動量を検出する移動量検出部（例えば、加速度データ検出部１７）を設け、この移動量検出部の出力を補正している（例えば、図８の加速度データ算出部１８５、図１０のＳ３７）。このため、フォーカスレンズの光軸方向の移動量に基づいて、フォーカスレンズの位置を補正するにあたって、移動量検出部の出力にオフセットが生ずるような場合であっても、精度よく焦点調節を行うことができる。

なお、本発明の各実施形態においては、光学系２を透過した被写体光束を、ハーフミラー４を用いてＡＦセンサ５に導いていた。しかし、これに限らず、例えば、光学系２とは別の光学系を設けてＡＦセンサ５に被写体光束を導くようにしても構わない。すなわち、光学レンズとは異なる光学系を有する測距光学系を設け、光学レンズとは異なる経路からの被写体光に基づいて測距するようにしてもよい。

また、本発明の第２及び第３実施形態や変形例において、加速度センサ８を設けて、フォーカスレンズの光軸方向の移動量を検出していた。しかし、これに限らず、角速度センサ、ジャイロ等、カメラ本体１の移動量を検出できるセンサであれば勿論かまわない。

また、本発明の各実施形態や変形例においては、システム制御ＣＰＵ１０内の各部を周辺回路とＣＰＵ（Central Processing Unit）とプログラムコードによって実現していた。しかし、これに限らず、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプログラムコードで実行される回路で実現するようにしてもよく、ヴェリログ（Verilog）によって記述されたプログラム言語に基づいて生成されたゲート回路等のハードウエア構成でもよく、またハードウエア回路によって実行するようにしても勿論かまわない。また、システム制御ＣＰＵ１０の機能の一部をＤＳＰ等のプログラムコードで実行される回路で実現するようにしてもよく、ヴェリログによって記述されたプログラム言語に基づいて生成されたゲート回路等のハードウエア構成でもよく、またハードウエア回路によって実現するようにしてもよい。

また、本発明の各実施形態や変形例においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもミラーレスカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット型コンピュータ、ゲーム機器等に内蔵されるカメラ、医療用カメラ、顕微鏡等の科学機器用のカメラ、自動車搭載用カメラ、監視用カメラでも構わない。いずれにしても、撮影が可能な機器であれば、本発明を適用することができる。

また、本明細書において説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御に関しては、プログラムで設定可能であることが多く、記録媒体や記録部に収められる場合もある。この記録媒体、記録部への記録の仕方は、製品出荷時に記録してもよく、配布された記録媒体を利用してもよく、インターネットを介してダウンロードしたものでもよい。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず」、「次に」等の順番を表現する言葉を用いて説明したとしても、特に説明していない箇所では、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１・・・カメラ本体、２・・・光学系、３・・・光学系駆動部、４・・・ハーフミラー、５・・・ＡＦセンサ、６・・・シャッタ、７・・・撮像素子、８・・・加速度センサ、９・・・測光センサ、１０・・・システム制御ＣＰＵ、１１・・・測距データ検出部、１２・・・ピント補正量算出部、１３・・・シャッタ制御部、１４・・・撮像画素制御部、１５・・・フォーカスレンズ駆動量算出部、１６・・・測距画素制御部、１７・・・加速度データ検出部、１８・・・ピント補正量算出部、１９・・・露出制御部、２０・・・ピント補正量算出部

Claims (8)

1. 結像する被写体のフォーカス状態を可変するフォーカスレンズを含む光学レンズと、
   上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させるフォーカス駆動部と、
   上記光学レンズによって形成された被写体像を露光し、映像信号に変換する撮像素子と、
   撮像装置と上記被写体との間の被写体距離を検出する測距部と、
   上記測距部が検出した被写体距離と、上記フォーカスレンズのピント位置とに基づいて、上記フォーカス駆動部による上記フォーカスレンズの移動量を制御するフォーカス制御部と、
   上記フォーカスレンズの光軸方向の移動量を検出する移動量検出部と、
   上記被写体輝度を検出する測光部と、
   を有し、
   上記フォーカス制御部は、上記撮像素子が上記映像信号を記録用に上記被写体像を露光する間、上記測距部により検出された被写体距離と、上記移動量検出部が検出した上記フォーカスレンズの光軸方向の移動量と、上記フォーカスレンズのピント位置とのずれ量に基づき、上記フォーカス駆動部に対する移動量を出力し、
   上記フォーカス制御部は、上記被写体輝度に応じて、被写体距離の検出を、上記測距部と、上記移動量検出部とによる検出値のどちらか一方、あるいは双方を選択するかを選択する選択部を、さらに有し、
   上記フォーカス制御部は、上記選択部により選択された後に検出された被写体距離に基づいて、上記被写体距離と上記ピント位置とを一致させる方向に、上記フォーカス駆動部によって上記フォーカスレンズを移動させる制御を行うことを特徴とする撮像装置。
2. 上記測距部は、上記撮像素子が上記被写体像を露光する間に、この露光動作とは独立に並行して、被写体距離を検出する動作をすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記撮像素子は、結像面に測距画素と、被写体像から画像信号を出力する非測距画素を含むものであり、
   上記測距画素による検出信号と、上記非測距画素に検出信号を、それぞれ独立に読み出す画素出力回路を含み、
   上記測距部は、上記非測距画素が露光動作をしている間に、上記測距画素から出力される画素信号を独立して読み出し、被写体距離を検出し結果を取得できることを特徴とする請求項１また２に記載の撮像装置。
4. 光学系により入射された被写体像の一部を上記撮像素子の撮像面に入射させ、被写体像の異なる一部を上記撮像面の入射方向とは異なる方向に分割して、上記測距部に上記被写体像の一部を導く分光部とをさらに有し、
   上記測距部は、上記撮像素子とは異なる測距センサによって、被写体距離を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
5. 上記測距部は、上記光学レンズとは異なる光学系を有する測距光学系をさらに有し、
   上記光学レンズとは異なる経路からの被写体光に基づいて測距することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
6. 上記移動量検出部は、
   光軸方向の移動加速度を検出する加速度センサと、
   上記加速度センサの加速度出力を、上記測距部が検出した被写体距離に基づいて補正値を算出し、上記補正値を上記加速度出力に加算または減算して演算する加速度補正部と、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
7. フォーカスレンズを含む光学レンズが結像する被写体像を撮像素子によって映像信号の検出し、
   記録用に上記映像信号を検出する際に、測距部によって撮像装置と被写体との間の第１の被写体距離を検出し、
   検出した上記第１の被写体距離と、上記フォーカスレンズのピント位置とのずれ量とに基づいて、上記第１の被写体距離と上記ピント位置とを一致させる方向に、上記フォーカスレンズに対する移動量を算出し、
   移動量検出部によって上記フォーカスレンズの光軸方向の移動量を検出し、
   検出した上記第１の被写体距離と、検出した上記フォーカスレンズの光軸方向の移動量と、上記フォーカスレンズのピント位置に基づいて、フォーカス駆動部に対する移動量を出力させ、
   被写体輝度を検出する測光部を有し、上記被写体輝度に応じて、上記測距部または上記移動量検出部の何れかの検出値のどちらか一方、あるいは双方に基づいて、被写体距離の検出を行うかを選択し、
   上記選択された後に検出された第２の被写体距離に基づいて、上記第２の被写体距離と上記ピント位置とを一致させる方向に、上記フォーカスレンズを移動させる制御を行う、
   ことを特徴とする撮像装置の焦点調節方法。
8. 上記移動量検出部は、加速度センサによって光軸方向移動加速度を検出し、
   上記加速度センサの加速度出力を、上記測距部によって検出した上記第１の被写体距離に基づいて補正値を算出し、上記補正値を上記加速度出力に加算または減算して演算することを特徴とする請求項７に記載の焦点調節方法。

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