JP2009086490A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オートフォーカス速度が向上した撮像装置を提供する。
【解決手段】被写体光を電気信号に変換して出力する複数の光電変換素子と、光電変換素子から出力される電気信号を読み出す信号読出部と、信号読出部から転送された電気信号に含まれる被写体のコントラスト情報に基づいて複数のフォーカスエリアのうちの所定の計測対象のフォーカスエリアにおける焦点評価値の算出を行うオートフォーカス制御部５０とを備える撮像装置であって、信号読出部は、光電変換素子の出力の所定走査方向における走査読み出しを、該所定走査方向と直交する方向である垂直方向の任意の位置で行うことが可能に設けられ、オートフォーカス制御部５０がオートフォーカス制御を実行する際には、垂直方向の全読出可能範囲のうち計測対象のフォーカスエリアに対応する領域を含む一部の範囲についてのみ走査読み出しを行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。

デジタルカメラ等の撮像装置は、被写体のコントラスト情報に基づいてオートフォーカス制御を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３３０２３号公報

この種のコントラスト検出式のオートフォーカスを行う撮像装置において、オートフォーカス速度の向上が望まれている。
本発明の課題は、オートフォーカス速度が向上した撮像装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、被写体光を電気信号に変換して出力する複数の光電変換素子（Ｓ）と、前記光電変換素子から出力される前記電気信号を読み出す信号読出部（７０）と、前記信号読出部から転送された前記電気信号に含まれる被写体のコントラスト情報に基づいて、複数のフォーカスエリアのうちの所定の計測対象のフォーカスエリア（Ｆ）における焦点評価値の算出を行うオートフォーカス制御部（５０）とを備える撮像装置であって、前記信号読出部は、前記光電変換素子の出力の所定走査方向における走査読み出しを、該所定走査方向と直交する方向である垂直方向の任意の位置で行うことが可能に設けられ、前記オートフォーカス制御部がオートフォーカス制御を実行する際には、前記垂直方向の全読出可能範囲のうち前記計測対象のフォーカスエリアに対応する領域を含む一部の範囲についてのみ前記走査読み出しを行うことを特徴とする撮像装置（１）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記信号読出部（７０）が前記走査読み出しを行う前記垂直方向の一部の範囲は、前記計測対象のフォーカスエリア（Ｆ）に対応する領域よりも所定量だけ前記垂直方向に広い範囲であることを特徴とする撮像装置（１ａ）である。
請求項３の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記信号読出部（７０）が前記走査読み出しを行う前記垂直方向の一部の範囲は、前記計測対象のフォーカスエリア（Ｆ）に対応する領域の前記垂直方向の範囲と同じであることを特徴とする撮像装置（１）である。
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の撮像装置において、前記信号読出部（７０）から転送される前記電気信号によって形成されるスルー画像を表示部に表示させる表示制御部（４０）を備え、前記表示制御部は、前記オートフォーカス制御部がオートフォーカス制御を実行する際には、少なくとも前記計測対象のフォーカスエリア（Ｆ）に対応する領域を含む前記一部の範囲の画像を、前記スルー画像として表示することを特徴とする撮像装置（１）である。

請求項５の発明は、請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の撮像装置において、前記信号読出部（７０）から転送される前記電気信号によって形成されるスルー画像を表示部に表示させる表示制御部（４０）を備え、前記信号読出部は、隣り合った前記光電変換素子（Ｓ）の出力を所定の加算度合いで加算して読み出す画素加算読出モードで前記電気信号を読み出すことが可能であり、前記表示制御部に対して前記電気信号を転送する際には、第１の画素加算読出モードで前記電気信号を読み出し、前記オートフォーカス制御部（５０）に対して前記電気信号を転送する際には、前記第１の画素加算読出モードに比べて前記加算度合いを増加させた第２の画素加算読出モードで前記電気信号を読み出すことを特徴とする撮像装置（１）である。
請求項６の発明は、請求項５に記載の撮像装置において、前記信号読出部（７０）は、前記スルー画像の表示倍率の増加に応じて、前記表示制御部（４０）に対して転送する前記電気信号を読み出す際における前記加算度合いを低減させることを特徴とする撮像装置（１）である。
請求項７の発明は、請求項５又は請求項６に記載の撮像装置において、前記信号読出部（７０）は、前記画素加算読出モードで読み出した前記電気信号を所定の間引き度合いで間引いて読み出す画素加算間引き読出モードで前記電気信号を読み出すことが可能であり、前記表示制御部（４０）に対して前記電気信号を転送する際には、第１の画素加算間引き読出モードで前記光電変換素子（Ｓ）の出力を読み出し、前記オートフォーカス制御部（５０）に対して前記電気信号を転送する際には、前記第１の画素加算間引き読出モードに比べて前記加算度合い及び前記間引き度合いの少なくとも一方を増加させた第２の画素加算間引き読出モードで前記電気信号を読み出することを特徴とする撮像装置（１）である。
請求項８の発明は、請求項７に記載の撮像装置において、前記信号読出部（７０）は、前記スルー画像の表示倍率の増加に応じて、前記表示制御部（４０）に対して転送する前記電気信号を読み出す際における前記加算度合い及び前記間引き度合いの少なくとも一方を低減させることを特徴とする撮像装置（１）である。

請求項９の発明は、請求項４に記載の撮像装置において、前記信号読出部（７０）は、前記光電変換素子（Ｓ）の出力を所定の間引き度合いで間引いて読み出す間引き読出モードで前記電気信号を読み出すことが可能であり、前記表示制御部（４０）に対して前記電気信号を転送する際には、第１の間引き読出モードで前記電気信号を読み出し、前記オートフォーカス制御部（５０）に対して電気信号を転送する際には、前記第１の間引き読出モードに比べて前記間引き度合いを増加させた第２の間引き読出モードで前記電気信号を読み出することを特徴とする撮像装置（１）である。
請求項１０の発明は、請求項９に記載の撮像装置において、前記信号読出部（７０）は、前記スルー画像の表示倍率の増加に応じて、前記表示制御部（４０）に対して転送する前記電気信号を読み出す際における前記間引き度合いを低減させることを特徴とする撮像装置（１）である。
請求項１１の発明は、請求項５から請求項１０までの何れか１項に記載の撮像装置において、前記表示制御部（４０）は、前記オートフォーカス制御部（５０）がオートフォーカス制御を実行する際には、少なくとも前記計測対象のフォーカスエリア（Ｆ）に対応する領域を含む領域の画像を前記スルー画像として表示することを特徴とする撮像装置（１）である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

本発明によれば、オートフォーカス速度が向上した撮像装置を提供することができる。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して、本発明を適用した撮像装置の実施形態であるカメラについて説明する。
図１は、第１実施形態のカメラの構造を示す図である。
この図１において、（ａ）は、被写体光をファインダ光学系に導く観察状態を示し、（ｂ）は、被写体光を撮像素子（本実施形態では、ＣＭＯＳ２１を使用）に露光する露光状態を示している。

カメラ１は、交換レンズ１０と、この交換レンズ１０が着脱可能に装着されるカメラ本体２０とを備えた一眼レフデジタルカメラシステムである。交換レンズ１０とカメラ本体２０とは、装着状態において電気接点２を介して電気信号の授受が行われる。

交換レンズ１０は、フォーカスレンズ群を含む撮影レンズ１１、撮影レンズ１１を通過する被写体光の光量を調節する絞り部１２、及び、フォーカスレンズ群を駆動するアクチュエータ等を含む駆動機構１３を備えている。

カメラ本体２０は、ＣＭＯＳ２１、信号処理部２２、ミラーユニット２３、シャッタ２４、ファインダ光学系２５、表示部２６及び制御部３０を備えている。

ＣＭＯＳ２１は、その結像面に撮影レンズ１１を通過した被写体光が露光されると、この被写体光を電気信号に変換して出力するイメージセンサである。このＣＭＯＳ２１の構造については、後に詳しく説明する。
信号処理部２２は、ＣＭＯＳ２１から出力された電気信号のノイズ除去、Ａ／Ｄ変換等を行って画像データを生成する部分である。

ミラーユニット２３は、撮影レンズ１１を通過した被写体光を後述するファインダ光学系２５に反射する鏡を備えており、ＣＭＯＳ２１の入射面側に配置されている。
ミラーユニット２３は、図示しないレリーズ釦が全押し操作されると、端部に設けられた軸回りに回動して、その反射面が光軸に対して略平行となる位置に退避（図１（ｂ）参照）する、いわゆる、クイックリターンミラーである。

シャッタ２４は、レリーズ釦の全押し操作に応じて開閉動作を行う公知のフォーカルプレンシャッタであり、ＣＭＯＳ２１とミラーユニット２３との間に設けられている。

ファインダ光学系２５は、ミラーユニット２３によって反射された被写体光が結像されるスクリーン２５ａと、このファインダ光学系２５を用いて撮影を行う際に撮影者が目を接近させる接眼レンズ２５ｂと、スクリーン２５ａに結像された被写体像を接眼レンズ２５ｂに導くプリズム２５ｃとを備えている。

表示部２６は、カメラ本体２０の背面部に設けられ、撮影済みの画像や撮影条件時の設定が可能なメニュー画面等を表示可能になっている。
また、カメラ１は、ＣＭＯＳ２１の出力に基づく画像（スルー画像）を、略リアルタイムで表示部２６に表示させる機能を有しており、撮影者は、この画像を確認しながら撮影構図の決定を行うことができるようになっている。以下、本明細書において、このような機能をライブビュー機能と称して説明する。また、このライブビュー機能を用いて撮影を行う際に表示部２６に表示される画像をスルー画像と称して説明する。
ライブビュー機能を用いた撮影モード（ライブビュー撮影モード）と、ファインダ光学系を用いた撮影モード（ファインダ撮影モード）との切り替えは、図示しない動作モード選択ダイヤルを操作することによって行う。

制御部３０は、カメラ１に備えられた電気要素を統括的に制御する部分であり、マイコン等の演算装置を備えている。
制御部３０は、表示制御部４０及びＡＦ（オートフォーカス）制御部５０を備えている。
表示制御部４０は、ライブビュー撮影モードにおいて、スルー画像の表示制御を行う部分である。この表示制御部４０が行う制御については、後に説明する。
ＡＦ制御部５０は、撮影者からの指示に応じてフォーカスレンズ群を駆動し、例えば、主要な被写体に対して自動的にピント合わせを行う部分である。

ＡＦ制御部５０は、ライブビュー撮影モードにおいて、コントラスト検出式のＡＦ制御を行う。コントラスト検出式のＡＦ制御を行う場合、ＡＦ制御部５０は、信号処理部２２から出力される被写体の画像データを解析し、フォーカスレンズ群を光軸方向に移動させながら、複数のフォーカスエリアのうちの所定の計測対象のフォーカスエリアにおいて画像のコントラスト値が最も高くなるレンズ位置を探し、この位置を合焦位置とみなす。なお、ＡＦ制御部５０は、ファインダ撮影モードにおいては、カメラ本体の底部に設けられた不図示のＡＦセンサの出力に基づいて公知の位相差検出式のＡＦ制御を行う。

次に、カメラ本体２０に備えられたＣＯＭＳ２１の構造について説明する。
図２は、図１に示すカメラに備えられたＣＭＯＳの構造を示す図である。
以下、各図面において、ＣＭＯＳ２１の撮像面の長手方向にＸ軸を、これと直交する方向にＹ軸をそれぞれ設定して説明する。

ＣＭＯＳ２１は、センサアレイ部６０及び信号読出部７０を備えている。
センサアレイ部６０は、被写体光を電気信号に変換する複数の光電変換素子Ｓ（以下、画素Ｓと称して説明する）と、これらの画素Ｓから出力される電気信号を増幅する不図示のトランジスタとを含んでいる。複数の画素Ｓは、図４に示すように二次元マトリクス状に配列されている。また、トランジスタは、複数の画素Ｓのそれぞれに設けられている。
センサアレイ部６０に備えられた複数の画素Ｓのそれぞれには、Ｒ、Ｇ（Ｇｒ及びＧｂ）、Ｂのいずれかのカラーフィルタが設けられている（図４参照）。これらのカラーフィルタの配列は、公知のベイヤー配列となっており、隣接する４つの画素Ｓによって形成される領域内には、Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂフィルタがひとつずつ配置されている。

信号読出部７０は、センサアレイ部６０から出力される電気信号を読み取って前述した信号処理部２２に転送する部分である。
信号読出部７０は、水平転送回路７１、垂直転送回路７２、取り込み範囲指定回路７３、間引き制御部７４及び画素加算回路７５を備えている。

水平転送回路７１及び垂直転送回路７２は、センサアレイ部６０から出力される電気信号をそれぞれ垂直方向、水平方向に転送する回路である。
ここで、画像撮影時において、信号読出部７０がセンサアレイ部６０から出力される電気信号を読み出す際の信号読み出し手順について説明する。
図３は、図２に示す信号読出部が行う信号読み出し手順を示す図である。
この図３において、（ａ）は、いわゆる全画素読み出しを行う場合を示し、（ｂ）は、特定の領域についてのみ電気信号の読み出しを行う場合を示している。

ＣＭＯＳ２１は、被写体光が露光されるとセンサアレイ部６０に含まれる複数の画素Ｓが被写体光を電気信号にそれぞれ変換する。
信号読出部７０は、撮影時や構図決定用のスルー画像を表示部２６に表示される際には、センサアレイ部６０に含まれる全ての画素Ｓから出力される電気信号を読み出す（全画素読み出し）。
全画素読み出しを行う場合、信号読出部７０は、図３（ａ）に示すように、水平転送回路７１によってこれらの電気信号の水平走査読み出し（Ｘ軸方向読み出し）を行いつつ、この水平走査読み出しによって読み出された電気信号を垂直転送回路７２によって垂直方向に順次読み出して（Ｙ軸方向読み出し）、後述する画素加算回路７５に出力する。なお、水平走査読み出しとは、電気信号の読み出し動作を必ず水平方向に行うということを意味するものではなく、カメラ１の撮影時の姿勢によっては、この読み出しの方向が水平にならない場合もある。

図２に示す取り込み範囲指定回路７３は、例えば、撮影者の指示に応じてＣＭＯＳ２１に含まれる全ての画素Ｓのうち、任意の画素Ｓからの電気信号のみを取り込むように水平転送回路７１及び垂直転送回路７２を制御する部分である。カメラ１は、これによって、例えば、撮像面の中央部における矩形の領域のみによって撮影を行う切り出し撮影モード等で撮影を行うことができるようになっている。
また、カメラ１は、図３（ｂ）に示すように、水平走査読み出し（Ｘ方向読み出し）を垂直方向（Ｙ方向）の任意の位置で行うことができるようになっている。この図３（ｂ）では、フォーカスエリアＦに対応する領域Ｙ１について水平走査読み出しを行う場合を示しているが、信号読出部７０が水平走査読み出しを行うことができる垂直方向の位置及び範囲は、これに限られない。

間引き制御部７４は、センサアレイ部６０から出力される電気信号が、所定の間引き度合い（間引き率）で間引かれた状態で出力されるように水平転送回路７１及び垂直転送回路７２を制御する回路である。

図４は、図２に示す間引き制御部が行う電気信号の垂直方向の間引き処理を模式的に示す図である。この図４及び後述する図５において、Ｒ、Ｇ（Ｇｒ、Ｇｂ）、Ｂの記号は、各画素Ｓに設けられたカラーフィルタの色を示している。
図４は、垂直方向の間引き度合いが、例えば、１／３に設定された場合を示している。
この場合、間引き制御部７４は、２行分の水平走査読み出しを行った後、次の４行分の電気信号を非転送とする制御を行う。これによってセンサアレイ部６０からは、全画素読み出しを行った場合に比べ略１／３の電気信号が出力される。

なお、図４では、間引き度合い（全画素読み出しに対する電気信号の減少度合い）が１／３の場合を示したが、間引き度合いはこれに限らず適宜変更が可能であり、例えば、電気信号の転送と非転送とを２行ごとに交互に行って間引き度合いを１／２にしてもよく、また、２行分の電気信号の転送を行った後、次の６行分の電気信号を非転送とする制御を行って、間引き度合いを１／４にしてもよい。

画素加算回路７５は、センサアレイ部６０から出力される電気信号を所定の加算度合いで撮像素子上で画素加算処理を行わせて読み出す回路である。画素加算回路７５は、水平転送回路７１及び垂直転送回路７２にそれぞれ接続されており、任意の位置の画素Ｓを任意の数で加算処理することができるようになっている。

図５は、図２に示す画素加算回路が行う電気信号の画素加算処理を模式的に示す図である。
図５は、画素加算回路７５によって、例えば、４画素加算処理が行われる場合を示しており、画素加算回路７５は、矩形の領域を形成する１６個（４画素×４画素）の画素Ｓのうち、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように同じ色のカラーフィルタが設けられた画素Ｓの出力を合計（加算）して前述の信号処理部２２に電気信号を転送する。この場合、ＣＭＯＳ２１は、総画素数が略１／４になったのと同等に機能し、全画素読み出しを行った場合に比べ出力する電気信号量が１／４となる。
なお、図５では、画素加算度合い（全画素読み出しに対する電気信号の減少度合い）が１／４の場合を示したが、画素加算度合いはこれに限らず適宜変更が可能であり、例えば、矩形の領域を形成する３６個の画素（６画素×６画素）において画素加算処理（画素加算度合い１／９）を行ってもよい。

カメラ１は、以上説明した間引き制御部７４によって間引き処理を行う間引き処理モード、及び、画素加算回路７５によって画素加算処理を行う画素加算処理モードの少なくとも一方を実行することによって、センサアレイ部６０から出力される電気信号量が低減するので、全画素読み出しを行う場合に比べ短時間での電気信号の転送が可能となり、例えば、ライブビュー撮影モードにおいてはスルー画像のフレームレートを高速化することができる。

次に、本実施形態のカメラ１を用いて撮影を行う際に制御部３０（表示制御部４０及びＡＦ制御部５０を含む）が行う制御をフローチャートを用いて説明する。
図６は、図１に示すカメラを用いて撮影を行う際に制御部が行う制御を示すフローチャートである。

（ステップＳ０１：ライブビューモード実行）
制御部３０は、ライブビュー撮影モードが選択され状態でレリーズ釦の全押し操作を検出すると、まず、図１（ｂ）に示すようにミラーユニット２３を退避位置に駆動するとともにシャッタを開放状態とし、ＣＭＯＳ２１の撮像面に対して被写体光を露光可能な状態とする。
次いで、制御部３０は、ＣＭＯＳ２１を駆動し、ＣＭＯＳ２１は、被写体光を電気信号に変換して信号処理部２２に出力する。表示制御部４０は、信号処理部２２で生成された画像データを表示部２６に連続的に表示させることによってスルー画像を表示する（ステップＳ０２に進む）。

ここで、スルー画像を表示する際のＣＭＯＳ２１の駆動モードは、間引き制御部７４によって電気信号の間引き処理がされた後に、さらに画素加算回路７５によって画素加算処理がされた間引き画素加算駆動モードとされる。このときの間引き度合い及び画素加算度合いは、特に限定されず、例えば、良好な視認性を確保できるようにスルー画像の表示に適した数値を設定するとよい。
また、ＣＭＯＳ２１の駆動モードは、間引き処理のみを行う間引き駆動モードであっても、画素加算処理のみを行う画素加算処理モードであってもよい。これらの場合であっても、全画素読み出しに比べて信号読み出し時間を短縮することができ、フレームレートを向上させることができる。
このスルー画像の表示状態において、ＣＭＯＳ２１は、測光センサとして機能し、制御部３０は、ＣＭＯＳ２１の出力に基づいて被写体光の輝度検出を行う。このときの測光パターンは、撮像面の複数個所に測光ポイントを設定したマルチパターン測光である。

（ステップＳ０２：表示倍率変更指示検出）
表示制御部４０は、スルー画像の表示状態で図示しない表示倍率変更釦が操作されたことを検出すると、ステップＳ０３に進んで、これに応じてスルー画像の表示倍率を変更する。
図７は、図１に示すカメラに備えられた表示部に表示されるスルー画像の一例を示す図である。この図７において、（ａ）は、拡大倍率が１倍のスルー画像を示している。また、（ｂ）は、（ａ）において破線によって囲まれた領域が拡大されたスルー画像を示している。さらに、（ｃ）は、（ａ）において符号Ｆを付して示すフォーカスエリアＦを拡大表示したスルー画像を示している。

（ステップＳ０３：ＣＭＯＳ駆動モード変更）
表示制御部４０は、図７（ａ）に示す拡大率１倍の画像から、図７（ｂ）に示すような拡大表示を行う場合には、ＣＭＯＳの駆動モードを変更する制御を行う。
表示制御部４０は、例えば、図７（ｂ）に示すような拡大表示を行う場合には、間引き度合いを低減（例えば、間引き度合い１／３から間引き度合いゼロに）し、さらに、画素加算度合いを低減（例えば、４画素加算（画素加算度合い１／４）から加算度合いをゼロに）する。
また、図７（ｂ）に示すような拡大表示を行った後、表示倍率を図７（ａ）のように元に戻す（縮小表示を行う）場合には、間引き度合いを増加するとともに画素加算度合いを増加して、それぞれをステップＳ０１で設定した値に戻すとよい。

ここで、センサアレイ部６０からの出力される電気信号を間引いた場合、及び、電気信号の画素加算処理を行った場合は、総画素数が減少したことと実質的に同じとなるので、画質の低下が避けられない。そして、この画質の低下は、スルー画像を拡大表示することによって顕在化し、スルー画像の視認性を低下させる。
これに対し、本実施形態のカメラ１では、表示倍率の増加に伴って間引き度合い及び画素加算度合いを低減させる（場合によっては、間引き処理及び画素加算処理を行わない）ので、スルー画像の表示倍率を増加させてもその視認性を良好に保つことができる。表示倍率の増加に応じて間引き度合い、画素加算度合いをどの程度低減させるかは、スルー画像の視認性、スルー画像のフレームレート等を考慮して設定するとよい。なお、例えば、表示倍率の増加が指示された場合に、まず間引き度合いの低減、及び、画素加算度合いの低減の一方を行ない、次いで、さらに表示倍率の増加が指示された場合に、これらの両方を行うようにしてもよい。

（ステップＳ０４：ＡＦ実行指示検出）
制御部３０は、レリーズ釦の半押し操作、又は、図示しないＡＦ専用釦の操作を検出した場合には、ステップＳ０５に進む。これらの操作を検出しない場合には、スルー画像の表示を続行したまま待機状態となる。

（ステップＳ０５：ＡＦ実行条件の確認）
ＡＦ制御部５０は、ＡＦ制御を実行する前にコントラスト検出式のＡＦ制御を実行できる条件が整っているか否かの確認を行う。具体的には、焦点評価値の計測対象となるＡＦエリアＦが設定されているか確認を行い、このＡＦエリアＦの近傍に設けられた測光ポイントで被写体輝度の測光（スポット測光）を行って露出条件を決定する。なお、スポット測光を行う際の測光ポイントは、ＡＦエリアＦよりも広い領域で設定するとよい。これにより、ＡＦエリアＦに対応する位置が暗くかつＡＦエリアＦ外の領域が明るい被写体であっても、露出がアンダー気味になることを防止できる。
この測光時において、測光レベルをＡＦ時の焦点評価値算出に最も適したレベル（例えば、本来の適正露出よりも１段程度露出オーバー）にするとよく、これによって、低コントラストの被写体に対してもコントラスト検出式のＡＦを確実に行うことができる。
また、制御部３０は、フォーカスレンズ群を含む撮影レンズ１１の全てが停止していることを確認し、これらが満たされている場合には、ステップＳ０６に進む。

（ステップＳ０６：Ｓｖ、Ｔｖロック）
制御部３０は、ステップＳ０５で決定した露出条件に応じて撮像感度Ｓｖを固定する。また、撮像蓄積時間Ｔｖを固定して、ステップＳ０７に進む。これは、コントラスト検出式のＡＦを行っている際にこれらの数値が変化すると、被写体像のコントラストが変化し、ＡＦ動作を確実に行うことができなくなるためである。ここで、撮像蓄積時間Ｔｖとは、前述のシャッタ２４によって設定されるシャッタスピードを意味するものではなく、ＣＭＯＳ２１における被写体光を蓄積する時間（ＣＭＯＳ自身における電子シャッタ時間）を意味する。

（ステップＳ０７：コントラスト検出式ＡＦ実行）
ＡＦ制御部５０は、信号処理部２２によって生成された画像データに基づいてコントラスト検出式のＡＦ制御を行う。
以下、ＡＦ制御部５０が行うＡＦ制御について図８に示すフローチャートを用いて説明する。
図８は、図１に示すＡＦ制御部が行うコントラスト検出式のＡＦ制御を示すフローチャートである。

（ステップＳ２０：ＣＭＯＳ駆動モード変更）
制御部３０は、ＣＭＯＳ２１の駆動モードを図６のステップＳ０１で設定した駆動モード、すなわち、スルー画像の視認性を優先して決定した駆動モードから、コントラスト検出式のＡＦを行うのに適した（例えば、焦点評価値（コントラストのピーク値）の演算を最も高速で行うことができるような）駆動モードに切り替えてステップＳ２１に進む。
制御部３０は、具体的には、間引き度合い及び画素加算度合いを増加させる制御を行うが、その増加度合いは特に限定されないものとする。なお、ステップＳ０１で設定したスルー画像の表示に適した間引き度合い及び画素加算度合いは、スルー画像の拡大率に応じて適宜変更されるが、このコントラスト検出式のＡＦに適した間引き度合い及び画素加算度合いは、固定値とされる。

（ステップＳ２１：信号取り込み範囲の指定）
前述のように、信号読出部７０は、水平走査読み出しを垂直方向の任意の位置で行うことができるようになっており、ＡＦ制御部５０は、信号読出部７０に備えられた取り込み範囲指定回路７３に対して信号を発信して、垂直方向の一部についてのみ水平走査読み出しを行うように電気信号の取り込み範囲（読み出し範囲）を指定する。具体的に説明すると、ＡＦ制御部５０は、図３（ｂ）に示すように、センサアレイ部６０の垂直方向（ｙ方向）の位置のうち、ＡＦエリアＦに対応する領域の画素Ｓを含む位置を信号読出部７０による垂直方向の信号読み出し範囲として指定する。コントラスト検出式のＡＦを行う場合、計測対象のフォーカスエリアＦに対応する位置の画素Ｓからの出力を読み出せば焦点評価値の演算を行うことができるからである。このとき指定した信号読み出しの垂直方向の範囲は、ＡＦエリアＦに対応する領域の垂直方向の範囲と略同じとなっている。
このように、制御部３０は、ＣＭＯＳ２１に含まれる全ての画素Ｓから出力される電気信号を読み出すことなく、焦点評価値の演算を行うのに必要な分だけピンポイントで電気信号を読み出させる制御を行う。
信号読出部７０は、これに応じてＡＦエリアＦに対応する画素Ｓを含む領域についてのみ、水平走査読み出しを行うことによって電気信号を読み出し、これを信号処理部２２に転送する（ステップＳ２２に進む）。

（ステップＳ２２：ＡＦエリアを含む領域の水平走査読み出し）
ＡＦ制御部５０は、信号処理部２２から画像データを転送してもらい、ステップＳ２３及びステップＳ２５に進む。信号処理部２２が生成した画像データは、ＡＦ制御部５０とともに、表示制御部４０にも転送される。

（ステップＳ２３：焦点評価値算出）
ＡＦ制御部５０は、信号処理部２２から転送された画像データに基づいて、公知の焦点評価値（コントラストのピーク値）の算出処理を行う（ステップＳ２４に進む）。このとき信号処理部２２から転送される画像データは、前述したように、ＡＦエリアＦを含む帯状の領域の画像データである。
このように、ＡＦ制御部５０は、ＡＦエリアＦを含む帯状の領域についてのみ、信号処理部２２から画像データの転送をしてもらうので、水平走査読み出しを垂直方向に順次行う場合（全画素読み出しを行う場合）に比べ、焦点評価値の演算を早く開始することができる。また、全画素読み出しの終了を待ってから焦点評価値の演算を行う場合に比べ、焦点評価値の演算を早く終了することができる。

（ステップＳ２４：フォーカスレンズ群駆動）
ＡＦ制御部５０は、ＡＦエリアＦにおける焦点評価値を算出しつつ、交換レンズ１０に備えられた駆動機構１３を制御してフォーカスレンズ群を駆動する（ステップＳ２７に進む）。なお、ＡＦ動作に前に予めフォーカスレンズ群を合焦位置の近傍に配置しておくと、ＡＦ速度を向上させることができる。これは、例えば、ＡＦ前にマニュアルフォーカスによって撮影者が粗調整的なピント合わせを行うことや、スルー画像の表示開始前（ステップＳ０１よりも前）に位相差検出式のＡＦを行うことによって可能である。

（ステップＳ２５：ＡＦエリア拡大表示）
制御部３０は、ステップＳ２３及びステップＳ２４においてＡＦ制御部５０が行う制御と並行して、表示制御部４０が以下の処理を行う。
表示制御部４０は、ステップＳ２２において信号処理部２２から転送された画像データに基づいて、スルー画像を表示部２６に表示させる。
ここで、表示制御部４０は、図７（ｃ）に示すように、フォーカスエリアＦに対応する位置の画像を表示部２６に対して全画面表示（拡大表示）する。これによって、撮影者は、フォーカスエリアＦにおけるピントの合い具合を詳細に確認することができる。

（ステップＳ２７：合焦判定）
ＡＦ制御部５０は、ステップＳ２４においてフォーカスレンズ群を駆動することによってＡＦエリアＦに対応する領域のコントラスト値をピークにすることができた場合には、ＡＦ制御を終了して、図６のステップＳ０８に進む。これに対して、例えば、被写体が低コントラストである等、コントラスト検出式のＡＦ制御が正常に完了しなかった場合には、ステップＳ２２に戻り、再び信号処理部２２から画像データの転送を受ける。

（ステップＳ０８：全押し検出）
ＡＦ制御の完了後、図６に戻って、制御部３０は、レリーズ釦の全押し操作を検出すると、ステップＳ０９に進んで撮影動作を制御する。また、レリーズ釦の全押し操作を検出しない場合は、ステップＳ０２に戻る。

（ステップＳ０９：スルー画像消灯）
制御部３０は、まず、退避位置のミラーユニット２３を反射位置に復帰させるとともに開放状態のシャッタを閉制御（図１（ａ）参照）してスルー画像の表示を終了させてステップＳ１０に進む。
（ステップＳ１０：撮影動作）
制御部３０は、ミラーユニット２３を退避位置に駆動するとともに、シャッタ２４を開閉制御して被写体光をＣＭＯＳ２１の撮像面に露光させる。
ＣＭＯＳ２１は、被写体光を電気信号に変換して出力し、信号処理部２２がこの電気信号に基づいて画像データを生成する。制御部３０は、この画像データを図示しない記録媒体に記録するとともに表示部２６に表示して処理を終了する。なお、撮影動作の終了後にスルー画像の表示を自動的に再開する制御を行ってもよく、この場合には、ステップＳ０１に戻って、ＣＭＯＳ２１の駆動が再開される。

以上説明した第１実施形態のカメラ１によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ＡＦ制御部５０は、センサアレイ部６０から出力される信号を読み出す際、信号読出部７０を制御して、計測対象のフォーカスエリアに対応する領域を含む一部の範囲についてのみ、ピンポイントで水平走査読み出しをさせるので、全画素読み出しを行う（水平走査読み出しを垂直方向に順番に行う）場合に比べ、焦点評価値の算出を早く開始することができる。
（２）制御部３０は、ＡＦ動作実行時には、表示部２６にＡＦエリアＦの画像のみをスルー画像として拡大表示するので、ＡＦエリアＦにおける合焦状態を詳細に確認することができる。
（３）スルー画像の表示に適した間引き度合いで電気信号を間引いて読み出しつつ、スルー画像の表示に適した間画素加算度合いで電気信号を加算して読み出すので、スルー画像の視認性を確保しつつ、スルー画像のフレームレートを向上させることができる。また、スルー画像を拡大表示する場合には、間引き度合い及び画素加算度合いを低減するので、スルー画像を拡大表示しても、その視認性を良好に確保することができる。
（４）コントラスト検出式のＡＦ（焦点評価値の演算）を行う際には、間引き度合い及び画素加算度合いを増加させるので、焦点評価値の演算を早く行うことができる。
（５）ＡＦ時に画素加算処理を行うことによって撮像感度が上昇するので、例えば、被写体輝度が低い場合であってもコントラスト検出式のＡＦを行うことができる。

［第２実施形態］
次に本発明を適用した撮像装置の第２実施形態であるカメラ１ａについて説明する。
第２実施形態のカメラ１ａは、ＡＦ時におけるＣＭＯＳ２１の信号読み出し手法が第１実施形態のカメラ１と異なるが、これ以外の構成は図１に示す第１実施形態のカメラ１と略同じであるので、カメラ１ａについては、図１中に括弧付きの数字を付して示すものとする。

第２実施形態のカメラ１ａも第１実施形態のカメラ１と同様に、ＡＦ時においてＡＦエリアに対応する位置の画素Ｓから出力される電気信号を、ピンポイントで水平走査読み出しする。ただし、第２実施形態のカメラ１ａにおいて、信号読出部７０が水平走査読み出しを行う垂直方向（ｙ方向）の範囲は、計測対象のＡＦエリアＦに対応する領域Ｙ１よりも所定量だけセンサアレイ部６０の垂直方向に広い範囲Ｙ２である。

図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第２実施形態のカメラが行うＡＦ時の信号読み出し手順、及び、表示部に表示されるスルー画像を示す図である。
制御部３０ａは、図９（ａ）に示すように、信号読出部７０による信号読み出し範囲として、ＡＦエリアＦに対応する画素Ｓを含み、かつ、ＡＦエリアＦよりも垂直方向に広い領域Ｙ２を指定する。
また、図９（ｂ）に示すように、第２実施形態の表示制御部４０は、第１実施形態と同様に、ＡＦエリアＦに対応する位置の画像を表示部２６にスルー画像として拡大表示する。

ここで、カメラ１ａは、コントラスト検出式のＡＦ動作を行う際、フォーカスレンズ群を光軸方向に前後させる。この際、交換レンズ１０の種類にもよるが、若干の画角変更を伴う場合がある。これに対して、第２実施形態のカメラ１ａは、ＡＦエリアＦよりも垂直方向に広い範囲で画素Ｓから出力される電気信号を読み出すので、ＡＦ時において画角変更があっても、スルー画像の一部が表示部２６に表示されなくなることを防止できる。
図９（ｂ）を用いて説明すると、信号処理部２２は、信号読出部７０からの出力に基づいて、ＡＦエリア外の画像データ（図９（ｂ）において符号ｘを付す部分）も生成するので、例えば、フォーカスレンズ群の移動によって画角が広くなった場合には、この符号ｘを付した部分が表示部２６に表示される。したがって、ＡＦ時にスルー画像の一部が表示部２６に表示されなくなることを防止できる。どの程度ＡＦエリアＦよりも広めに信号を取り込むかは、ＡＦ動作時の画角変化量を考慮して決定するとよい。

［変形形態］
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内に含まれる。
（１）実施形態のカメラは、コントラスト検出式のＡＦを行うＡＦエリアが一点であったが、ＡＦエリアは、これに限らず複数点であってもよい。この場合であっても、垂直方向の全読出可能範囲のうち計測対象のＡＦエリアに対応する領域を含む一部の範囲についてのみ水平走査読み出しを行うことによって、ＡＦ速度を向上することができる。
（２）実施形態においてスルー画像を表示する際及びコントラスト検出式のＡＦ制御を行う際のＣＭＯＳの駆動モードは、間引き処理、画素加算処理の両方を行う間引き画素加算駆動モードであったが、これに限らず、例えば、間引き処理のみを行う間引き駆動モード、又は、画素加算処理のみを行う画素加算駆動モードでもよい。
（３）上記実施形態では、コントラストＡＦを行う際に画素加算度合いを増加させる手法を述べたが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、低輝度被写体をライブビュー表示する際に撮像素子の感度を上げたような状況の際には、コントラストＡＦを行うにあたって、画素加算度合いをそのライブビュー表示における画素加算度合いに比して減少せしめるようにしてもよい。なぜなら、画素加算をしすぎると高周波成分が減少してしまうため、コントラストＡＦに適さない状況になることがあるので、本変形形態のように、コントラストＡＦを行うのに必要な高周波成分が得られるように、画素加算度合いを調節（低減）できるのが望ましい。
（４）上記各実施形態で使用するＣＭＯＳイメージセンサ２１は、図２に示したように、Ｘ軸方向に水平走査読み出しを行う水平転送回路７１と、その水平走査読み出しされた電気信号をＹ軸方向に垂直転送する垂直転送回路７２とを備えている。このイメージセンサ２１に、Ｙ軸方向に水平走査読み出しを行う水平転送回路と、その読み出された電気信号をＸ軸方向に垂直転送する垂直転送回路とを設けて、上記実施形態とはＸ、Ｙの向きが逆の読み出し走査を行えるようにしてもよい。このように構成すれば、図３においてＹ軸方向に読み出す水平走査ラインのうち、Ｘ軸方向における任意の位置に存在する走査ラインのみについての読み出しを行うことができる。
さらに、このような構成にすれば、さらに領域を絞って信号読み出しを行うことができる。例えば、図３において、Ｙ軸方向の任意の範囲に存在する走査線と、Ｘ軸方向の任意の範囲に存在する走査線とが交差する領域（Ｘ軸方向の帯状の領域と、Ｙ軸方向の帯状の領域とが交差する領域）に存在する画素から出力される電気信号のみを読み出すことも可能となる。
（５）上記各実施形態では、ＡＦ動作実行時に表示部２６にＡＦエリアＦの画像のみを表示するようにしているが、ＡＦ動作中の表示形態としては、他の表示形態で表示を行うようにしてもよい。
例えば、上記第１実施形態の場合において、図３（ｂ）において読み出される帯状の領域（幅Ｙ１をもつＸ軸方向に延びた帯状の領域）に対応する画像（帯状の画像）を表示するようにしてもよい。
また、第２実施形態の場合には、図９（ａ）に示されるような幅Ｙ２をもつ帯状の領域の画像を表示するようにしてもよい。あるいは、上記第２実施形態（図９（ａ））の場合には、ＡＦエリアよりも若干広い領域（例えば、ＡＦエリアＦを構成する４辺に対して、それぞれ「（Ｙ２−Ｙ１）／２」だけ広げた領域）の画像を表示するようにしてもよい。

実施形態のカメラの機械的な構造を示す図である。 図１に示すカメラに備えられたＣＭＯＳの構造を示す図である。 図２に示す信号読出部が行う信号読み出し手順を示す図である。 図２に示す間引き制御部が行う間引き処理を模式的に示す図である。 図２に示す画素加算回路が行う画素加算処理を模式的に示す図である。 図１に示すカメラを用いて撮影を行う際に制御部が行う制御を示すフローチャートである。 図１に示すカメラに備えられた表示部に表示されるスルー画像の一例を示す図である。 図１に示すＡＦ制御部が行うコントラスト検出式のＡＦ制御を示すフローチャートである。 第２実施形態のカメラの信号読み出し手法及びスルー画像を示す図である。

符号の説明

１ カメラ ： ２０ カメラ本体 ： ２１ ＣＭＯＳ ： ２２ 信号処理部 ： ３０ 制御部 ： ４０ 表示制御部 ： ５０ ＡＦ制御部 ： ６０ センサアレイ部 ： ７０ 信号読出部 ： Ｆ ＡＦエリア ： Ｓ 画素

Claims (11)

1. 被写体光を電気信号に変換して出力する複数の光電変換素子と、
   前記光電変換素子から出力される前記電気信号を読み出す信号読出部と、
   前記信号読出部から転送された前記電気信号に含まれる被写体のコントラスト情報に基づいて、複数のフォーカスエリアのうちの所定の計測対象のフォーカスエリアにおける焦点評価値の算出を行うオートフォーカス制御部と
   を備える撮像装置であって、
   前記信号読出部は、前記光電変換素子の出力の所定走査方向における走査読み出しを、該所定走査方向と直交する方向である垂直方向の任意の位置で行うことが可能に設けられ、前記オートフォーカス制御部がオートフォーカス制御を実行する際には、前記垂直方向の全読出可能範囲のうち前記計測対象のフォーカスエリアに対応する領域を含む一部の範囲についてのみ前記走査読み出しを行うこと
   を特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記信号読出部が前記走査読み出しを行う前記垂直方向の一部の範囲は、前記計測対象のフォーカスエリアに対応する領域よりも所定量だけ前記垂直方向に広い範囲であること
   を特徴とする撮像装置。
3. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記信号読出部が前記走査読み出しを行う前記垂直方向の一部の範囲は、前記計測対象のフォーカスエリアに対応する領域の前記垂直方向の範囲と同じであること
   を特徴とする撮像装置。
4. 請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の撮像装置において、
   前記信号読出部から転送される前記電気信号によって形成されるスルー画像を表示部に表示させる表示制御部を備え、
   前記表示制御部は、前記オートフォーカス制御部がオートフォーカス制御を実行する際には、少なくとも前記計測対象のフォーカスエリアに対応する領域を含む前記一部の範囲の画像を、前記スルー画像として表示すること
   を特徴とする撮像装置。
5. 請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の撮像装置において、
   前記信号読出部から転送される前記電気信号によって形成されるスルー画像を表示部に表示させる表示制御部を備え、
   前記信号読出部は、
   隣り合った前記光電変換素子の出力を所定の加算度合いで加算して読み出す画素加算読出モードで前記電気信号を読み出すことが可能であり、
   前記表示制御部に対して前記電気信号を転送する際には、第１の画素加算読出モードで前記電気信号を読み出し、
   前記オートフォーカス制御部に対して前記電気信号を転送する際には、前記第１の画素加算読出モードに比べて前記加算度合いを増加させた第２の画素加算読出モードで前記電気信号を読み出すこと
   を特徴とする撮像装置。
6. 請求項５に記載の撮像装置において、
   前記信号読出部は、前記スルー画像の表示倍率の増加に応じて、前記表示制御部に対して転送する前記電気信号を読み出す際における前記加算度合いを低減させること
   を特徴とする撮像装置。
7. 請求項５又は請求項６に記載の撮像装置において、
   前記信号読出部は、
   前記画素加算読出モードで読み出した前記電気信号を所定の間引き度合いで間引いて読み出す画素加算間引き読出モードで前記電気信号を読み出すことが可能であり、
   前記表示制御部に対して前記電気信号を転送する際には、第１の画素加算間引き読出モードで前記光電変換素子の出力を読み出し、
   前記オートフォーカス制御部に対して前記電気信号を転送する際には、前記第１の画素加算間引き読出モードに比べて前記加算度合い及び前記間引き度合いの少なくとも一方を増加させた第２の画素加算間引き読出モードで前記電気信号を読み出すること
   を特徴とする撮像装置。
8. 請求項７に記載の撮像装置において、
   前記信号読出部は、前記スルー画像の表示倍率の増加に応じて、前記表示制御部に対して転送する前記電気信号を読み出す際における前記加算度合い及び前記間引き度合いの少なくとも一方を低減させること
   を特徴とする撮像装置。
9. 請求項４に記載の撮像装置において、
   前記信号読出部は、
   前記光電変換素子の出力を所定の間引き度合いで間引いて読み出す間引き読出モードで前記電気信号を読み出すことが可能であり、
   前記表示制御部に対して前記電気信号を転送する際には、第１の間引き読出モードで前記電気信号を読み出し、
   前記オートフォーカス制御部に対して電気信号を転送する際には、前記第１の間引き読出モードに比べて前記間引き度合いを増加させた第２の間引き読出モードで前記電気信号を読み出すること
   を特徴とする撮像装置。
10. 請求項９に記載の撮像装置において、
    前記信号読出部は、前記スルー画像の表示倍率の増加に応じて、前記表示制御部に対して転送する前記電気信号を読み出す際における前記間引き度合いを低減させること
    を特徴とする撮像装置。
11. 請求項５から請求項１０までの何れか１項に記載の撮像装置において、
    前記表示制御部は、前記オートフォーカス制御部がオートフォーカス制御を実行する際には、少なくとも前記計測対象のフォーカスエリアに対応する領域を含む領域の画像を前記スルー画像として表示すること
    を特徴とする撮像装置。

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