JP2003262788A - オートフォーカス装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 合焦性能を低下させることなくオートフォー
カス制御動作を高速化することが可能なオートフォーカ
ス装置および撮像装置を提供する。 【解決手段】 デジタルカメラ１のオートフォーカス制
御部２０は、被写体の輝度値Ｂｖを検出する輝度検出部
２５と、検出された輝度値Ｂｖに応じてＣＣＤ撮像素子
１３の読み出し時のフレームレートを変更するフレーム
レート設定部２６と、ＣＣＤ撮像素子１３からの画像信
号により構成される画像のコントラスト値Ｃに基づいて
フォーカシングレンズ１２のフォーカス制御を行う。フ
レームレート設定部２６は、輝度値Ｂｖに応じて、ＣＣ
Ｄ撮像素子１３のフレームレートを、あらかじめ設定さ
れた複数（たとえば３つ）の段階のいずれかに変更す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オートフォーカス
制御技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、デジタルカメラにおけるオート
フォーカス制御では、被写体を撮影して得られる画像信
号に基づいて、画像のフォーカスエリア内のコントラス
トを検出し、そのコントラスト値がピークを示すレンズ
位置に撮影レンズを駆動することで、画像を合焦状態に
導く方法（いわゆる山登り法）が用いられている。

【０００３】この方法は、主被写体の画像がぼけた状態
であると画像のコントラストは低く、主被写体の画像が
合焦状態に近づくにつれて次第にコントラストが上昇
し、完全な合焦状態となってところでコントラストが最
大になるという原理に基づくものである。このオートフ
ォーカス制御においては、撮影レンズを所定ピッチで駆
動しつつ各レンズ位置においてコントラストの検出を行
い、コントラストがピークを示すレンズ位置を撮影レン
ズの合焦位置として特定し、その合焦位置に撮影レンズ
（より厳密にはフォーカシングレンズ）を移動させるよ
うな制御形態が採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなオートフォーカス制御技術においては、ＣＣＤ
（撮像素子）から複数のオートフォーカス用画像を読み
出す際のフレームレートは一定である。そのため、ＣＣ
Ｄ（撮像素子）から複数枚のオートフォーカス用画像を
取得する際には、一定の時間が必要である。たとえば、
フレームレートが３０ＦＰＳで１０枚のオートフォーカ
ス用画像を取得するためには、少なくとも（１／３０）
秒×１０枚＝１／３（秒）を要することになる。この場
合、オートフォーカス制御における動作時間は、少なく
ともこの所要時間よりも大きな値になってしまうことに
なる。このように、複数のオートフォーカス用画像を取
得するための時間が所定程度よりも短くならないことに
起因して、オートフォーカス時の速度が制限されてしま
うという問題がある。

【０００５】また、単にこのフレームレートとして高速
な値を採用するだけでは、ＣＣＤの露光時間が短すぎる
ために十分なＳ／Ｎ比を持った画像信号を得ることが出
来ないことに起因して合焦性能が低下してしまうという
事態を招くことになる。

【０００６】そこで、本発明は前記問題点に鑑み、合焦
性能を低下させることなくオートフォーカス制御動作を
高速化することが可能なオートフォーカス装置および撮
像装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、複数の画素を構成する光電変換
手段からの画像信号を入力して、撮影レンズのフォーカ
ス制御を行うオートフォーカス装置であって、被写体輝
度を検出する輝度検出手段と、前記被写体輝度に応じて
前記光電変換手段のフレームレートを変更するフレーム
レート設定手段と、変更後のフレームレートで前記光電
変換手段から読み出された画像に基づいて、前記撮影レ
ンズのフォーカス制御を行う制御手段と、を備えること
を特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明に係る
オートフォーカス装置において、前記光電変換手段のフ
レームレートは、前記被写体輝度に応じて、あらかじめ
設定された複数の段階のいずれかに設定されることを特
徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１の発明に係る
オートフォーカス装置において、前記制御手段は、第１
の期間においては、第１のフレームレートで前記光電変
換手段から読み出された画像に基づいてフォーカス制御
動作を行い、前記第１の期間の後の第２の期間において
は、第２のフレームレートで前記光電変換手段から読み
出された画像に基づいてフォーカス制御動作を行い、前
記第２のフレームレートは、前記被写体輝度に応じて前
記第１のフレームレートから変更された値であることを
特徴とする。

【００１０】請求項４の発明は、請求項３の発明に係る
オートフォーカス装置において、前記制御手段は、操作
者からのフォーカス制御を開始すべき旨の指示入力の受
付時点よりも前においても、前記第１のフレームレート
で前記光電変換手段から読み出された画像に基づいてフ
ォーカス制御を行い、前記指示入力の受付時点よりも後
においては、前記第２のフレームレートで前記光電変換
手段から読み出された画像に基づいて前記フォーカス制
御を行うことを特徴とする。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４のいずれかの発明に係るオートフォーカス装置を備え
る撮像装置であることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】＜Ａ．第１実施形態＞ ＜Ａ１．構成等＞図１はこの発明に係るデジタルカメラ
１の構成を示すブロック図である。

【００１３】デジタルカメラ１は、被写体を撮影するた
めの撮影機能を実現する撮影機能部１０と、撮影機能部
１０において撮影動作が行われて生成される画像信号を
入力して、撮影レンズ１１のフォーカス制御を行うオー
トフォーカス制御部２０と、撮影機能部１０及びオート
フォーカス制御部２０を含むデジタルカメラ１の全体的
な動作を制御する全体制御部５０と、シャッタボタン等
の操作ボタンを含む操作部６０と、オートフォーカス制
御部２０からの制御信号に基づいて撮影レンズ１１を駆
動するレンズ駆動部７０とを備えている。

【００１４】撮影機能部１０は、レンズ駆動部７０の駆
動によって光軸方向に沿って移動可能なフォーカシング
レンズ１２を含む撮影レンズ１１、撮影レンズ１１を介
して入射する被写体像を光電変換して画像データ（画素
ごとの画素データの配列からなるデータ）を生成するＣ
ＣＤ撮像素子１３、ＣＣＤ撮像素子１３からの画像デー
タを一時的に格納するための画像メモリ１４、画像メモ
リ１４から得られる画像データに対して色変換処理や画
像圧縮処理等の所定の画像処理を行う画像処理部１５、
画像処理部１５において画像表示用の画像処理が施され
た表示用画像を表示する液晶表示部１６、及び、画像処
理部１５において画像記録用の画像処理が施された撮影
画像を記録する記録メディア１７、を備えている。

【００１５】撮影機能部１０は、全体制御部５０の制御
によって、本撮影前にライブビュー画像を液晶表示部１
６に表示させるためのライブビュー画像撮影動作と、シ
ャッタボタンが全押しされたときに記録メディア１７に
記録するための画像撮影を行う本撮影動作とを行うよう
に構成される。なお、ライブビュー画像撮影動作時に
は、本撮影動作時に比べて画像処理部１５において比較
的簡単な画像処理が施される。また、液晶表示部１６が
オフ状態であったとしても、少なくともオートフォーカ
ス制御動作時にはＣＣＤ撮像素子１３による撮影動作が
行われる。

【００１６】オートフォーカス制御部２０は、画像の合
焦状態を評価するために予め設定された合焦評価領域に
基づいて画像メモリ１４から合焦評価領域の画像成分を
抽出する合焦評価領域抽出部２１と、合焦評価領域の画
像成分に基づいて画像のコントラスト値Ｃを求めるコン
トラスト演算部２２と、コントラスト値Ｃに基づいて画
像の合焦状態を判定し、撮影レンズ１１の合焦位置を特
定するとともに、レンズ駆動部７０に対してレンズ駆動
のための制御信号を送出する合焦制御部２４とを備えて
いる。

【００１７】また、オートフォーカス制御部２０は、輝
度検出部２５およびフレームレート設定部２６をさらに
備えている。輝度検出部２５は、画像の被写体輝度を検
出する機能を有しており、その検出結果を輝度値Ｂｖと
して算出する。また、フレームレート設定部２６は、輝
度検出部２５によって検出された被写体輝度（輝度値Ｂ
ｖ）に基づいて、ＣＣＤ撮像素子１３から画像信号を読
み出す際のフレームレートの設定を変更する。

【００１８】全体制御部５０は、例えばシャッタボタン
が半押し状態（以下、「状態Ｓ１」とも称する）にされ
たときに合焦評価領域の画像成分が適切な合焦状態とな
るようにオートフォーカス制御部２０を機能させ、全押
し状態（以下、「状態Ｓ２」とも称する）にされたとき
に撮影機能部１０において本撮影動作を行うように制御
する。また、全体制御部５０は本撮影前にはライブビュ
ー画像撮影動作として撮影機能部１０において逐次画像
撮影を行わせ、逐次更新される画像を液晶表示部１６に
表示させたり、オートフォーカス制御部２０に与えるよ
うに制御する。

【００１９】レンズ駆動部７０は、オートフォーカス制
御部２０の合焦制御部２４から与えられる制御信号に基
づいてフォーカシングレンズ１２を例えば遠側から近側
に向けて移動させる。このときの駆動ピッチは合焦制御
部２４によって指定される。そして、オートフォーカス
制御部２０において合焦評価領域の画像成分が合焦状態
となるレンズ位置（合焦位置）が特定され、レンズ駆動
部７０が合焦制御部２４よりその合焦位置が指定された
場合には、その指定されたレンズ位置にフォーカシング
レンズ１２を移動させて合焦評価領域の画像成分が合焦
した状態の画像をＣＣＤ撮像素子１３に結像させる。

【００２０】図２は合焦評価領域ＦＲ１の一例を示す図
である。図２において画像Ｇ１はＣＣＤ撮像素子１３の
撮影動作によって得られる画像を示している。この実施
の形態では、図２に示すように画像Ｇ１のほぼ中央部分
に合焦評価領域ＦＲ１が設定され、オートフォーカス制
御部２０においてはこの合焦評価領域ＦＲ１に含まれる
画像成分に基づいて画像のコントラストが評価される。
なお、図２に示す合焦評価領域ＦＲ１は一例であり、実
際にデジタルカメラ１等に適用する際には他の合焦評価
領域を設定してもよい。また、画像Ｇ１に対して複数の
合焦評価領域を設定してもよい。

【００２１】オートフォーカス制御部２０においては、
まず、合焦評価領域抽出部２１が画像メモリ１４に格納
された画像から合焦評価領域ＦＲ１に対応する画像成分
を抽出する。

【００２２】ＣＣＤ撮像素子１３は、いわゆるベイヤー
配列の画素配列構造となっており、ＣＣＤ撮像素子１３
で撮影動作が行われると、ベイヤー配列に従った全画面
分のＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色成分の画素デー
タが画像メモリ１４に格納される。

【００２３】このため、合焦評価領域抽出部２１が合焦
評価領域ＦＲ１の画像成分を抽出する際には、合焦評価
領域ＦＲ１に対応する各色成分の画素データを抽出する
ことになる。

【００２４】そして合焦評価領域抽出部２１によって抽
出された画像成分はコントラスト演算部２２に与えられ
る。

【００２５】コントラスト演算部２２は、図３に示すよ
うな構成となっている。すなわち、コントラスト演算部
２２は、注目画素と、その注目画素の近隣に位置し、か
つ注目画素と一定の位置関係を有する画素との差分絶対
値を求める差分演算部２２１、及び、その差分演算結果
を累積加算していく累積加算部２２２、を備えている。
差分演算部２２１は合焦評価領域ＦＲ１に含まれる全て
の画素が注目画素として選択されるまで演算を行い、累
積加算部２２２は合焦評価領域ＦＲ１に含まれる各画素
が注目画素として選択されたときに求められる差分絶対
値を順次累積加算していき、最終的に合焦評価領域ＦＲ
１についてのコントラスト値Ｃを求める。

【００２６】なお、コントラスト演算部２２においてコ
ントラスト値Ｃを求める際には、画像メモリ１４から得
られるＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の画素データに基づいて演
算を行うようにしてもよいし、また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色
成分の画素データから一旦輝度データを生成し、その輝
度データに基づいて演算を行うようにしてもよい。

【００２７】図４は、コントラスト値Ｃの変化曲線を示
す図である。

【００２８】このように、コントラスト値Ｃは、合焦位
置ＰＡの近傍において極大値を有する。したがって、コ
ントラストの極大値を求めることによって、その極大値
に対応するレンズ位置ＰＡを合焦位置として求めること
ができる。

【００２９】＜Ａ２．フレームレート変更について＞こ
の第１実施形態においては、ＣＣＤ撮像素子１３からオ
ートフォーカス用画像を取得する際のフレームレートＲ
Ｔが、被写体輝度に応じてあらかじめ定められた複数の
段階（ここでは３つの段階）のいずれかに設定される場
合を例示する。

【００３０】より具体的には、図５に示すように、フレ
ームレート設定部２６は、被写体輝度の検出結果として
の輝度値Ｂｖが所定の閾値ＴＨ１以上のときにはフレー
ムレートＲＴを値ＲＴ３＝１２０ＦＰＳ（Frames Per S
econd）に設定する。また、フレームレート設定部２６
は、輝度値Ｂｖが所定の閾値ＴＨ１未満かつ所定の閾値
ＴＨ２以上のときには、フレームレートＲＴを値ＲＴ２
＝６０ＦＰＳに設定し、輝度値Ｂｖが所定の閾値ＴＨ２
未満のときには、フレームレートＲＴを値ＲＴ１＝３０
ＦＰＳに設定する。なお、閾値ＴＨ２は閾値ＴＨ１より
も小さな値である。

【００３１】たとえば、輝度Ｂｖが所定の閾値ＴＨ１以
上のとき（すなわち被写体が非常に明るいとき）には、
上記のフレームレートの設定変更によって、フレームレ
ートＲＴが値ＲＴ３（＝１２０ＦＰＳ）となり、シャッ
タースピードＳＳが１／１２０（秒）となる。このと
き、被写体が十分な輝度を有しているため、このような
高速のフレームレートによっても、十分なＳ／Ｎ比の画
像を取得することが可能である。

【００３２】一方、輝度Ｂｖが所定の閾値ＴＨ２未満の
とき（すなわち被写体が比較的暗いとき）には、上記の
フレームレートの設定変更によって、フレームレートＲ
Ｔが値ＲＴ１（＝３０ＦＰＳ）となり、シャッタースピ
ードＳＳが１／３０（秒）となる。このとき、このよう
な比較的低速のフレームレートに設定することによっ
て、被写体が比較的暗い場合であっても、十分なＳ／Ｎ
比の画像を取得することが可能である。

【００３３】また、輝度Ｂｖが所定の閾値ＴＨ１未満か
つ閾値ＴＨ２以上であるとき（すなわち被写体が中程度
に明るいとき）には、上記のフレームレートの設定変更
によって、フレームレートＲＴが値ＲＴ２（＝６０ＦＰ
Ｓ）となり、シャッタースピードＳＳが１／６０（秒）
となる。このとき、被写体は比較的明るいため、このよ
うな比較的高速のフレームレートによっても十分なＳ／
Ｎ比の画像を取得することが可能である。

【００３４】このように、ＣＣＤ撮像素子１３からの画
像信号の読み出し時におけるフレームレートを、被写体
輝度に応じて変更する。これにより、十分なＳ／Ｎ比を
有する画像信号を取得することができる。

【００３５】＜Ａ３．動作＞ここでは、ライブビュー表
示において、値ＲＴ１（＝３０ＦＰＳ）のフレームレー
トでＣＣＤ撮像素子１３から画像が読み出されているも
のとし、その後、シャッタボタンが半押し状態（すなわ
ち状態Ｓ１）にされたときに、オートフォーカス制御動
作が始まるものとする。そして、オートフォーカス制御
動作開始後のフレームレートＲＴは、上述したように、
フレームレート設定部２６によって被写体の輝度値Ｂｖ
に応じて設定される。

【００３６】図６（ａ）は、シャッタボタンが状態Ｓ１
にされた後において、フレームレートＲＴが比較的大き
な値ＲＴ３（＝１２０ＦＰＳ）に変更される場合のオー
トフォーカス制御動作を示す図である。また、図６
（ｂ）は、シャッタボタンが状態Ｓ１にされる前後でフ
レームレートＲＴが変更されることなく、シャッタボタ
ンが状態Ｓ１にされた後においても比較的低速の値ＲＴ
１（＝３０ＦＰＳ）のフレームレートＲＴを引き続き用
いてオートフォーカス制御動作を行う場合のタイミング
チャートを示す図である。

【００３７】図６（ａ）に示すように、時刻ＴＡにおい
てシャッタボタンが状態Ｓ１にされると、フレームレー
ト設定部２６はフレームレートＲＴの新たな値を決定す
る。具体的には、フレームレート設定部２６は、その時
点における最新の輝度検出値Ｂｖに基づいて、フレーム
レートＲＴを変更する。図６（ａ）においては、時刻Ｔ
Ａにおいて露光処理が行われている画像の２フレーム前
の画像に関する輝度値Ｂｖが、時刻ＴＡの直前において
算出されている様子が示されている。フレームレート設
定部２６は、この輝度値Ｂｖに基づいてフレームレート
変更処理を行う。

【００３８】これは、所定の時点で露光されて光電変換
により生成された画像信号は、その次のフレームに相当
する時点でＣＣＤ撮像素子１３から読み出され、さらに
その次のフレームに相当する時点でその輝度値Ｂｖが算
出されることに基づく。各輝度値Ｂｖは、露光処理時点
よりも２フレーム後に算出されることになるので、時刻
ＴＡにおいては２フレーム前の時点で露光処理が行われ
ている画像に関する輝度値Ｂｖを利用することになるの
である。

【００３９】また、ここでは、この輝度値Ｂｖが閾値Ｔ
Ｈ１以上の値を有しているものとする。フレームレート
設定部２６は、輝度値Ｂｖが閾値ＴＨ１以上であること
を判定すると、フレームレートＲＴの設定を値ＲＴ３に
変更する。

【００４０】そして、オートフォーカス制御部２０は、
変更後のフレームレートＲＴ（＝ＲＴ３）に基づくオー
トフォーカス制御動作を時刻Ｔ０から開始する。このオ
ートフォーカス制御動作は、フォーカシングレンズ（撮
影レンズ）１２を所定ピッチで駆動しつつ各レンズ位置
においてコントラストの検出を行い、コントラストがピ
ークを示すレンズ位置を合焦位置として特定し、その合
焦位置にフォーカシングレンズ１２を移動させるような
制御形態を有している。このオートフォーカス制御動作
は、主被写体の画像がぼけた状態であると画像のコント
ラストは低く、主被写体の画像が合焦状態に近づくにつ
れて次第にコントラストが上昇し、完全な合焦状態とな
ってところでコントラストが最大になるという原理に基
づくものである。そして、図４に示すようなコントラス
トの最大値Ｃmaxに対応するレンズ位置ＰＡを合焦位置
として判定するのである。

【００４１】図６（ａ）に示すように、より詳細には、
時刻Ｔ０から時刻Ｔ１にかけてオートフォーカス用の第
１番目のフレーム画像の露光処理ＥＰ１が行われ、時刻
Ｔ１から時刻Ｔ２にかけてオートフォーカス用の第２番
目のフレーム画像の露光処理ＥＰ２が行われ、時刻Ｔ２
から時刻Ｔ３にかけてオートフォーカス用の第３番目の
フレーム画像の露光処理ＥＰ３が行われる。以降同様
に、各フレーム画像の露光処理ＥＰｉ（ｉ＝４，
５，...）が順次に行われる。

【００４２】ここで、各フレーム画像は、異なるレンズ
位置に応じた画像となる。具体的には、第１番目のフレ
ーム画像の露光処理ＥＰ１が終了した後、フォーカシン
グレンズ１２が駆動されてそのレンズ位置が所定量だけ
移動する。その後、第２番目のフレーム画像の露光処理
ＥＰ２が開始される。したがって、第１番目のフレーム
画像と第２番目のフレーム画像とでは、そのレンズ位置
が互いに所定量だけずれている。

【００４３】また、第２番目のフレーム画像の露光処理
ＥＰ２が終了した後、フォーカシングレンズ１２が駆動
されてそのレンズ位置が所定量だけさらに移動する。そ
の後、第３番目のフレーム画像の露光処理ＥＰ３が開始
される。したがって、第２番目のフレーム画像と第３番
目のフレーム画像とでは、そのレンズ位置が互いに所定
量だけずれている。

【００４４】以降同様に、所定のフレーム画像の露光処
理が終了すると、所定量だけフォーカシングレンズ１２
が移動した後、その次のフレーム画像の露光処理が開始
される。

【００４５】また、各フレーム画像は、１フレーム分の
時間（フレームレートの逆数に相当する時間）だけ露光
時点から遅延してＣＣＤ撮像素子１３から読み出され
る。より詳細には、時刻Ｔ１からオートフォーカス用の
第１番目のフレーム画像の読み出し処理ＲＤ１が行わ
れ、時刻Ｔ２からオートフォーカス用の第２番目のフレ
ーム画像の読み出し処理ＲＤ２が行われ、時刻Ｔ３から
オートフォーカス用の第３番目のフレーム画像の読み出
し処理ＲＤ３が行われる。以降同様に、各フレーム画像
の読み出し処理ＲＤｉ（ｉ＝４，５，...）が順次に行
われる。

【００４６】さらに、ＣＣＤ撮像素子１３から読み出さ
れた各フレーム画像について、コントラスト値Ｃが求め
られる。より詳細には、時刻Ｔ２から第１番目のフレー
ム画像のコントラスト値Ｃを求める処理ＡＦ１が行わ
れ、時刻Ｔ３から第２番目のフレーム画像のコントラス
ト値Ｃを求める処理ＡＦ２が行われ、時刻Ｔ４から第３
番目のフレーム画像のコントラスト値Ｃを求める処理Ａ
Ｆ３が行われる。以降同様に、各フレーム画像のコント
ラスト値Ｃを求める処理ＡＦｉ（ｉ＝４，５，...）が
順次に行われる。

【００４７】そして、合焦制御部２４は、このような各
処理ＡＦｉにより求められた複数のコントラスト値Ｃの
中から最大値を求め、その最大値に対応するレンズ位置
を合焦位置として決定する。詳細には、図４に示すよう
に、位置ＰＢから所定の方向に（たとえば図４の左向き
に）所定ピッチずつレンズ位置を移動させつつ、各フレ
ーム画像を取得する。そして、複数のフレーム画像の各
コントラスト値Ｃで構成されるコントラスト変化曲線の
ピークが特定されれば、そのピークに対応するレンズ位
置が合焦位置として決定される。

【００４８】合焦制御部２４は、フォーカシングレンズ
１２を駆動して、決定された合焦位置にフォーカシング
レンズ１２を移動する。これにより、オートフォーカス
制御動作が完了する。なお、フレーム画像がローコント
ラストであるためなどの理由でピーク位置を決定できな
いときには、あらかじめ定めておいた特定の位置にフォ
ーカシングレンズ１２を移動する。このような特定のレ
ンズ位置としては、例えばオートフォーカス制御動作を
開始する前のレンズ位置や、無限遠方に被写体が存在す
るものと仮定して最も遠側のレンズ位置等とすることが
考えられる。ただし、この実施形態においては、被写体
の輝度に応じてフレームレートが適宜に設定されるの
で、露光時間が短すぎるためにローコントラストになり
ピーク位置が特定できなくなるという事態に陥ることを
抑制できる。

【００４９】その後、シャッタボタンがさらに押下され
全押し状態Ｓ２にされると、撮影機能部１０において本
撮影動作が行われ、大きな画素サイズを有する画像が取
得される。

【００５０】ここにおいて、図６（ａ）と図６（ｂ）と
を比較すると判るように、図６（ａ）のようなオートフ
ォーカス制御動作、すなわち、ＣＣＤ撮像素子１３から
オートフォーカス用の各フレーム画像を読み出す際にお
いてフレームレートＲＴをより大きな値に変更すること
を伴うオートフォーカス制御動作、によれば、フレーム
レートを変更することなく比較的低速のフレームレート
をそのまま用いてオートフォーカス制御動作を行う場合
（図６（ｂ））に比べて、オートフォーカス制御動作に
要する時間を短縮することができる。図６（ａ）のよう
にフレームレートＲＴが比較的高いときには、図６
（ｂ）のようにフレームレートＲＴが比較的低いときに
比べて、各フレーム画像の相互間の時間間隔が短縮され
るからである。したがって、同一枚数のフレーム画像
を、より短い期間で取得することが可能になる。

【００５１】たとえば、３枚のフレーム画像を用いてオ
ートフォーカス制御動作が実現される場合において、フ
レームレートＲＴを値ＲＴ１（＝３０ＦＰＳ）から値Ｒ
Ｔ３（＝１２０ＦＰＳ）に高速化することによって、３
枚のフレーム画像を取得するのに要する時間は、約１／
１０（＝３／３０）秒から約１／４０（＝３／１２０）
秒へと短縮される。また、１０枚のフレーム画像を用い
てオートフォーカス制御動作が実現される場合には、同
様の高速化によって、そのフレーム画像を取得するのに
要する時間は、約１／３（＝１０／３０）秒から約１／
１２（＝１０／１２０）秒へと短縮される。ただし、こ
こでは説明の簡単化のため、ＣＣＤ撮像素子１３からの
読み出しが１フレーム分遅延すること等を考慮していな
いが、このような遅延を考慮してもなおオートフォーカ
ス制御動作の高速化が実現される。

【００５２】また、上述したように、この第１実施形態
においては、被写体輝度の検出値Ｂｖに応じてオートフ
ォーカス制御動作におけるフレームレートＲＴが設定さ
れる。

【００５３】詳細には、輝度Ｂｖが所定の閾値ＴＨ１以
上のとき（すなわち被写体が非常に明るいとき）には、
フレームレートＲＴが値ＲＴ３（＝１２０ＦＰＳ）に設
定される。このように被写体が十分な輝度を有している
ときには、フレームレートＲＴを比較的高速な値ＲＴ３
に設定しても十分なＳ／Ｎ比の画像を取得することが可
能である。したがって、合焦性能の低下を抑制しつつオ
ートフォーカス制御動作の高速化を図ることが可能にな
る。

【００５４】一方、輝度Ｂｖが所定の閾値ＴＨ２未満の
とき（すなわち被写体が比較的暗いとき）には、そのフ
レームレートＲＴが値ＲＴ１（＝３０ＦＰＳ）に設定さ
れる。被写体が比較的暗い場合には、フレームレートＲ
Ｔを比較的低速な値に設定することによって、より高い
Ｓ／Ｎ比のオートフォーカス用のフレーム画像を取得す
ることが可能になる。したがって、被写体が暗い場合に
おける合焦性能の低下を抑制することができる。

【００５５】また、輝度Ｂｖが所定の閾値ＴＨ１未満か
つ閾値ＴＨ２以上であるとき（端的に言えば、被写体が
中程度に明るいとき）には、フレームレートＲＴは値Ｒ
Ｔ１とＲＴ３との間の値ＲＴ２（＝６０ＦＰＳ）に設定
される。このとき、合焦性能の低下を抑制しつつオート
フォーカス制御動作の高速化を図ることが可能である。

【００５６】以上のように、被写体輝度の検出値Ｂｖが
大きくなるにつれて、ＣＣＤ撮像素子１３からの読み出
しのフレームレートをより高速な値に変更しているの
で、オートフォーカス制御動作の高速化を図ることが可
能である。また、被写体輝度の検出値Ｂｖが小さくなる
につれて、ＣＣＤ撮像素子１３からの読み出しのフレー
ムレートをより低速な値に変更しているので、合焦性能
の低下を抑制することが可能である。このように、被写
体輝度に応じて光電変換手段のフレームレートを適切に
設定することができる。

【００５７】また、ＣＣＤ撮像素子１３のフレームレー
トは、被写体輝度に応じて、あらかじめ設定された複数
の段階（ここでは、ＲＴ１，ＲＴ２，ＲＴ３の３段階）
のいずれかに変更されるので、任意の値のフレームレー
トに変更される場合に比べて制御が容易である。したが
って、上記のような制御を実現するためのソフトウエア
およびハードウエアをより簡易に構成することができ
る。

【００５８】なお、上記実施形態においては、フォーカ
シングレンズ１２の駆動は、各フレーム画像の露光処理
ごとに一旦停止するものとして説明したが、これに限定
されない。たとえば、各フレーム画像の露光期間中にお
いてもフォーカシングレンズ１２を連続的に移動させ続
けるような駆動動作を採用してもよい。この場合、各フ
レーム画像に対応するレンズ位置は、各フレーム画像の
露光期間における仮想的な中心位置として求められる。
たとえば、フォーカシングレンズ１２の移動速度が一定
であるときには、この中心位置は、露光開始時のレンズ
位置と露光終了時のレンズ位置との中央の位置として求
められる。また、このような駆動動作を採用する場合に
おいては、フレームレートＲＴに応じてレンズ駆動速度
を変更すればよい。より詳細には、フレームレートＲＴ
が比較的大きな値のときにはフォーカシングレンズ１２
を比較的高速で駆動し、フレームレートＲＴが比較的小
さな値のときにはフォーカシングレンズ１２を比較的低
速で駆動するようにすればよい。

【００５９】＜Ｂ．第２実施形態＞つぎに、第２実施形
態について説明する。第２実施形態におけるデジタルカ
メラは、第１実施形態のデジタルカメラと同様の構成を
有している。以下では、相違点を中心に説明する。

【００６０】この第２実施形態においては、上述の第１
実施形態と同様に、輝度に応じてＣＣＤ撮像素子１３の
フレームレートが変更され、各フレーム画像のコントラ
スト値に基づいてフォーカシングレンズ１２のフォーカ
ス制御が行われる。

【００６１】ただし、上記の第１実施形態においては、
シャッタボタンが半押し状態Ｓ１にされた後にオートフ
ォーカス制御動作が始まる場合について説明したが、こ
の第２実施形態においては、シャッタボタンが半押し状
態Ｓ１にされる前の時点においてもオートフォーカス制
御動作が行われる場合について説明する。

【００６２】図７は、この第２実施形態に係るオートフ
ォーカス制御動作を示すタイミングチャートである。

【００６３】図７に示すように、シャッタボタンが半押
し状態Ｓ１にされる前においては、ＣＣＤ撮像素子１３
におけるフレームレートが比較的低速な値ＲＴ１（＝３
０ＦＰＳ）に設定されている。そして、シャッタボタン
が状態Ｓ１にされたことが検出されると、この検出信号
に応答して、所定の時刻Ｔ０以後の期間ＴＭ２において
は、輝度値Ｂｖに応じてＣＣＤ撮像素子１３のフレーム
レートが変更される。図７においては、輝度値Ｂｖが閾
値ＴＨ１以上であるときと判定されたものとし、値ＲＴ
１よりも高速な値ＲＴ３（＝１２０ＦＰＳ）に変更され
る場合が示されている。

【００６４】ここで、この第２実施形態のオートフォー
カス制御動作（図７）は、図６（ａ）と比較すると判る
ように、期間ＴＭ２以前の期間ＴＭ１においてもオート
フォーカス制御動作が行われている点で第１実施形態の
オートフォーカス制御動作と相違する。

【００６５】具体的には、期間ＴＭ１においては、ＣＣ
Ｄ撮像素子１３のフレームレートが比較的低速な値ＲＴ
１（＝３０ＦＰＳ）に設定されている。そして、オート
フォーカス制御部２０は、フォーカシングレンズ１２の
レンズ位置を所定ピッチでずらしつつ、フレームレート
ＲＴ１に対応する時間間隔で複数のフレーム画像を読み
出す。そして、オートフォーカス制御部２０は、読み出
された各フレーム画像のコントラスト値に基づいてオー
トフォーカス制御動作を行う。

【００６６】このように、この期間ＴＭ１においては常
にオートフォーカス制御動作が行われているので、シャ
ッタボタンが半押し状態Ｓ１にされる前においても、被
写体が合焦状態または合焦状態に比較的近い状態となっ
ている。

【００６７】その後、操作者は、画面内における被写体
の配置等を適宜に定めた後、シャッタボタンを半押し状
態Ｓ１にする。言い換えれば、操作者は、撮影準備のた
めに最終段階のオートフォーカス制御動作を開始すべき
旨の明示的な指示入力をデジタルカメラ１に対して与え
る。

【００６８】これに対して、デジタルカメラ１のオート
フォーカス制御部２０は、シャッタボタンが半押し状態
Ｓ１にされた後の期間ＴＭ２においては、上記の第１実
施形態と同様のオートフォーカス制御動作を実行する。
具体的には輝度検出部２５において検出された輝度値Ｂ
ｖに応じて、フレームレートＲＴの新しい値を決定す
る。

【００６９】そして、オートフォーカス制御部２０は、
フォーカシングレンズ１２のレンズ位置を所定ピッチで
ずらしつつ、変更後のフレームレート（ここではＲＴ
３）に対応する時間間隔で複数のフレーム画像を読み出
し、読み出された各フレーム画像のコントラスト値に基
づいてオートフォーカス制御動作を行う。

【００７０】ここにおいて、上記の第１実施形態と同様
のオートフォーカス制御動作に先立って、期間ＴＭ１に
おいてオートフォーカス制御動作が既に実行されている
ので、シャッタボタンが状態Ｓ１にされたときにはレン
ズ位置は既に合焦位置付近に存在する確率が高い。した
がって、期間ＴＭ１のオートフォーカス制御動作を伴う
ことによって、期間ＴＭ２のオートフォーカス制御動作
を、期間ＴＭ１のオートフォーカス制御動作を伴わない
場合に比べて短い期間に完了させることが可能になる。
すなわち、期間ＴＭ２のオートフォーカス動作の高速化
を図ることができるである。

【００７１】特に、この第２実施形態においては、操作
者からの指示入力の受付時点よりも前の期間ＴＭ１にお
いてオートフォーカス制御動作が既に行われているの
で、指示入力後の期間ＴＭ２におけるオートフォーカス
制御動作を短時間に完了させることができる。したがっ
て、操作者からの指示入力の受付時点から被写体が合焦
状態になる時点までの時間（期間）をさらに短縮するこ
とができる。

【００７２】なお、この第２実施形態においては、期間
ＴＭ１のオートフォーカス用のフレーム画像の取得動作
において、比較的低速のフレームレートＲＴ１を用いて
いる。これは、期間ＴＭ１においては、シャッタボタン
が状態Ｓ１になった後に比べると、高速性の要求は低い
という特質を考慮したものである。期間ＴＭ１におい
て、期間ＴＭ２よりも低いフレームレートを用いること
によれば、消費電力の増加を抑制することができる。

【００７３】ただし、これに限定されず、期間ＴＭ１に
おいても、輝度値に応じたフレームレートを用いてフレ
ーム画像を取得してオートフォーカス制御動作を行うよ
うにしても良い。たとえば、期間ＴＭ１においても、被
写体輝度が大きいと判定される場合には高速なフレーム
レートを設定するようにしても良い。これによれば、撮
影者がシャッタボタンを状態Ｓ１にするまでの間におい
ても、高速なオートフォーカス制御動作を実現すること
が可能である。

【００７４】＜Ｃ．その他＞以上、この発明の実施の形
態について説明したが、この発明は上記説明した内容の
ものに限定されるものではない。

【００７５】例えば、上述したオートフォーカス制御部
２０はオートフォーカス制御を行うためのオートフォー
カス装置としても機能し、カメラ等の撮影装置に適用さ
れれば、被写体輝度に応じて光電変換手段のフレームレ
ートを適切に設定することにより、合焦性能の低下を抑
制しつつオートフォーカス制御動作をより高速に行うこ
とが可能になる。そのため、上述したオートフォーカス
制御部２０はデジタルカメラ１以外の装置に対しても適
用することが可能である。

【００７６】また、上記第２実施形態においては、シャ
ッタボタンが状態Ｓ１にされる前後でフレームレートを
切り替えていたが、これに限定されない。たとえば、シ
ャッタボタンが状態Ｓ１になった後に、まず、第１のフ
レームレートでオートフォーカス用のフレーム画像を順
次に取得しつつオートフォーカス制御動作を行い、所定
期間が経過した後に、輝度値Ｂｖに応じた別のフレーム
レート（第２のフレームレート）に切り替えて同様のオ
ートフォーカス制御動作を行うようにしても良い。

【００７７】

【発明の効果】以上のように、請求項１ないし請求項５
に記載の発明によれば、被写体輝度に応じて光電変換手
段のフレームレートを適切に設定することができるの
で、合焦性能の低下を抑制しつつオートフォーカス制御
動作をより高速に行うことが可能である。

【００７８】特に、請求項２に記載の発明によれば、光
電変換手段のフレームレートは、被写体輝度に応じて、
あらかじめ設定された複数の段階のいずれかに変更され
るので、任意の値のフレームレートに変更される場合に
比べて制御が容易である。

【００７９】また、請求項３に記載の発明によれば、第
１の期間においては、オートフォーカス制御動作が既に
行われているので、被写体輝度に応じて変更された第２
のフレームレートで読み出される画像に基づく第２の期
間におけるオートフォーカス制御動作の動作時間を短縮
することができる。

【００８０】さらに、請求項４に記載の発明によれば、
操作者からのオートフォーカス制御を開始すべき旨の指
示入力の受付時点よりも前の第１の期間にオートフォー
カス制御動作が既に行われているので、その後の第２の
期間のオートフォーカス制御動作を短時間に完了させる
ことができる。したがって、操作者の指示入力から被写
体が合焦状態になるまでの時間をさらに短縮することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】デジタルカメラの構成を示すブロック図であ
る。

【図２】合焦評価領域の一例を示す図である。

【図３】コントラスト演算部の詳細構成を示すブロック
図である。

【図４】コントラスト値の変化の一例を示す図である。

【図５】輝度値Ｂｖと設定すべきフレームレートＲＴと
の関係を示す図である。

【図６】第１実施形態の動作を示すタイミングチャート
である。

【図７】第２実施形態の動作を示すタイミングチャート
である。

【符号の説明】

１ デジタルカメラ １０ 撮影機能部 １１ 撮影レンズ １２ フォーカシングレンズ ２０ オートフォーカス制御部 Ｃ コントラスト値 ＦＲ１ 合焦評価領域 Ｇ１ 画像 ＰＡ レンズ位置 ＲＴ フレームレート Ｓ１，Ｓ２ （シャッタボタンの）状態 ＴＨ１，ＴＨ２ 閾値

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素を構成する光電変換手段から
   の画像信号を入力して、撮影レンズのフォーカス制御を
   行うオートフォーカス装置であって、 被写体輝度を検出する輝度検出手段と、 前記被写体輝度に応じて前記光電変換手段のフレームレ
   ートを変更するフレームレート設定手段と、 変更後のフレームレートで前記光電変換手段から読み出
   された画像に基づいて、前記撮影レンズのフォーカス制
   御を行う制御手段と、を備えることを特徴とするオート
   フォーカス装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のオートフォーカス装置
   において、 前記光電変換手段のフレームレートは、前記被写体輝度
   に応じて、あらかじめ設定された複数の段階のいずれか
   に設定されることを特徴とするオートフォーカス装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のオートフォーカス装置
   において、 前記制御手段は、 第１の期間においては、第１のフレームレートで前記光
   電変換手段から読み出された画像に基づいてフォーカス
   制御動作を行い、 前記第１の期間の後の第２の期間においては、第２のフ
   レームレートで前記光電変換手段から読み出された画像
   に基づいてフォーカス制御動作を行い、 前記第２のフレームレートは、前記被写体輝度に応じて
   前記第１のフレームレートから変更された値であること
   を特徴とするオートフォーカス装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のオートフォーカス装置
   において、 前記制御手段は、 操作者からのフォーカス制御を開始すべき旨の指示入力
   の受付時点よりも前においても、前記第１のフレームレ
   ートで前記光電変換手段から読み出された画像に基づい
   てフォーカス制御を行い、 前記指示入力の受付時点よりも後においては、前記第２
   のフレームレートで前記光電変換手段から読み出された
   画像に基づいて前記フォーカス制御を行うことを特徴と
   するオートフォーカス装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載のオートフォーカス装置を備える撮像装置。