JP5234099B2 - オートフォーカス装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の異なる方式で撮影レンズの焦点調節状態を検出するオートフォーカス装置に関する。

撮影レンズを通して撮像した画像信号によるコントラスト情報に基づき、撮影レンズの焦点調節状態を検出するコントラスト検出オートフォーカス(ＡＦ)方式と、コントラスト検出ＡＦ方式とは別に、撮影レンズの異なる領域を通過した複数の焦点検出用光束による複数の像のズレ量に基づき、撮影レンズの焦点調節状態を検出する位相差検出ＡＦ方式と備えるハイブリッドＡＦカメラが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の技術では、両ＡＦ方式のうち焦点調節状態を検出可能なＡＦ方式、もしくは検出された焦点調節状態の信頼性が高い方のＡＦ方式によってピント合わせが行われる。

特開２００１−３３０７６７号公報

特許文献１に記載の技術では、焦点調節中に一時的に位相差検出ＡＦ方式による焦点調節状態を検出できなくなると、他方のコントラスト方式に移行することになる。しかしながら、互いに独立した方式であるため焦点調節状態を検出できる状態を探すためのレンズ駆動を開始することになり、一時的に被写体を見失った時には合焦状態から外れてしまうという問題があった。

請求項１に記載の発明によるオートフォーカス装置は、撮影光学系の駆動中に被写体からの光束を検出して前記撮影光学系の焦点調節状態を求める位相差式の焦点検出手段と、前記撮影光学系の駆動中に撮影光学系を通過した被写体光束による像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された画像に基づいてコントラスト情報を求めるコントラスト検出手段と、前記焦点調節状態と前記コントラスト情報とに応じて前記撮影光学系の焦点調節制御を行う焦点調節制御手段と、前記撮影光学系の駆動中における、前記焦点検出手段による前記光束の検出時間の中心時刻と前記撮像手段による撮像時間の中心時刻とが合致するように制御するタイミング制御手段とを備えることを特徴とする。
請求項７に記載の発明によるオートフォーカス装置は、被写体からの光束を繰り返し検出して撮影光学系の焦点調節状態を求める位相差式の焦点検出手段と、撮影光学系を通過した被写体光束による像を繰り返し撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された画像に基づいてコントラスト情報を求めるコントラスト検出手段と、前記焦点調節状態と前記コントラスト情報とに応じて前記撮影光学系の焦点調節光学系を駆動して焦点調節を行う焦点調節手段と、前記焦点調節光学系の駆動中における、前記焦点検出手段による前記光束の検出時間の中心時刻と前記撮像手段による撮像時間の中心時刻とが合致するように制御するタイミング制御手段とを備えることを特徴とする。
請求項８に記載の発明によるオートフォーカス装置は、被写体からの光束を繰り返し検出する電荷蓄積型のイメージセンサを有し、撮影光学系の焦点調節状態を求める位相差式の焦点検出手段と、前記撮影光学系を通過した被写体光束を繰り返し検出する電荷蓄積型のイメージセンサを有し、当該イメージセンサの出力信号に基づいてコントラスト情報を求めるコントラスト検出手段と、前記焦点調節状態と前記コントラスト情報とに応じて前記撮影光学系の焦点調節光学系を駆動して焦点調節を行う焦点調節手段と、前記焦点調節光学系の駆動中における、前記位相差式の焦点検出手段のイメージセンサの電荷蓄積時間の中心時刻と前記コントラスト検出手段のイメージセンサの電荷蓄積時間の中心時刻とを合致させるタイミング制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によるオートフォーカス装置では、位相差式の焦点検出手段による焦点調節中に一時的に焦点調節状態を検出できなくなっても、適切に焦点調節を継続できる。

本発明の一実施形態によるカメラのＡＦ装置の要部構成を説明するブロック図である。 撮影画面におけるデフォーカス量検出領域、コントラスト検出領域を説明する図である。 ＡＦ装置で行われるフォーカス調節処理の流れについて説明するフローチャートである。 スキャン動作の詳細について説明するフローチャートである。 レンズ駆動制御動作の詳細について説明するフローチャートである。 条件１の処理の詳細について説明するフローチャートである。 条件２の処理の詳細について説明するフローチャートである。 最大コントラスト検出動作の処理の詳細について説明するフローチャートである。 電荷蓄積タイミングを説明する図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態によるカメラに備えられるオートフォーカス（ＡＦ）装置の要部構成を説明するブロック図である。図１において、ＡＦ装置は、ハーフミラー２と、撮像素子３と、コントラスト算出部４と、ＡＦセンサ５と、デフォーカス量演算部６と、蓄積制御部７と、レンズ駆動制御部８とを有し、交換可能な撮影レンズ１が装着されている。

撮影レンズ１を通過した被写体光束は、ハーフミラー２に入射される。ハーフミラー２は、入射光束をハーフミラー２を透過する透過光束とハーフミラー２を反射する反射光束とに分割する。透過光束（コントラスト検出用光束）は撮像素子３へ導かれ、反射光束（デフォーカス量検出用光束）はＡＦセンサ５へ導かれる。撮像素子３はコントラスト検出ＡＦ用の電荷蓄積型のエリアセンサであり、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどによって構成される。ＡＦセンサ５は位相差検出ＡＦ用の電荷蓄積型のイメージセンサであり、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどによって構成される。

コントラスト算出部４は、撮像素子３から出力される撮像信号に基づいて周知の焦点評価値演算を行うことにより、画像の高周波成分を尖鋭度に置き換えた焦点評価値（以後コントラスト情報と呼ぶ）を算出する。コントラストは、撮影レンズ１が撮像素子３上に尖鋭像を結ぶ合焦状態、すなわち、 撮像素子３によって撮像される被写体像のエッジのボケが最小の状態で最大になる。

デフォーカス量演算部６は、ＡＦセンサ５から出力される蓄積信号に基づいて周知のデフォーカス量演算を行う。具体的には、焦点検出光学系（本例では撮影レンズ１）の異なる領域を介して入射された一対のデフォーカス量検出用光束による像であって、それぞれがＡＦセンサ５上の異なる位置で撮像されている２つの像の相対位置ずれ量（相対間隔）を求める。これら一対の被写体像は、撮影レンズ１が予定焦点面よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆に予定焦点面より後ろに被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。予定焦点面において被写体の鮮鋭像を結ぶ合焦状態には、ＡＦセンサ５上の一対の被写体像が相対的に一致する。したがって、一対の被写体像の相対位置ずれ量を求めることにより、撮影レンズ１のフォーカス調節状態、すなわちデフォーカス量が得られる。

蓄積制御部７は、撮像素子３およびＡＦセンサ５の電荷蓄積タイミングを制御するためのタイミング信号を生成し、生成したタイミング信号を撮像素子３およびＡＦセンサ５のそれぞれに送出する。撮像素子３およびＡＦセンサ５の電荷蓄積タイミングの詳細については後述する。

レンズ駆動制御部８は、デフォーカス量演算部６によって算出されたデフォーカス量、およびコントラスト算出部４によって算出されたコントラスト情報に基づき、撮影レンズ１を構成するフォーカスレンズ（不図示）の駆動量を演算するとともに、不図示のフォーカスレンズ駆動機構に対してレンズ駆動信号を送出する。フォーカス駆動機構がレンズ駆動信号に応じてフォーカスレンズを光軸方向に進退移動させることにより、撮影レンズ１のフォーカス調節が行われる。レンズ駆動制御部８は、フォーカス調節処理時においてＡＦ装置を構成する各ブロックに対するシーケンス制御も行うように構成されている。

図２は、撮影画面２１におけるデフォーカス量検出領域（すなわち、ＡＦセンサ５によって撮像された撮像信号に基づいてデフォーカス量演算が行われるフォーカスエリア）２３と、コントラスト検出領域（すなわち、撮像素子３によって撮像された撮像信号に基づいてコントラスト算出が行われるフォーカスエリア）２２との関係を説明する図である。図２に示されるように、コントラスト検出領域２２はデフォーカス量検出領域２３を含むように構成されている。

以上説明したＡＦ装置で行われるフォーカス調節処理の流れについて、図３のフローチャートを参照して説明する。図３の処理は、たとえば、不図示のフォーカス調節実行スイッチからの操作信号がＡＦ装置へ入力されると、レンズ駆動制御部８によって起動される。

ステップＳ１において、レンズ駆動制御部８は蓄積制御部７に指令を送出し、撮像素子３およびＡＦセンサ５のそれぞれへタイミング信号の供給を開始させるとともに、撮像素子３およびＡＦセンサ５に電荷蓄積を開始させてステップＳ２へ進む。

ステップＳ２において、レンズ駆動制御部８は、デフォーカス量演算部６に対してデフォーカス量DFの演算を指示するとともに、コントラスト算出部４に対してコントラスト情報Cntの算出を指示してステップＳ３へ進む。デフォーカス量DFは、位相差検出ＡＦ方式のフォーカス調節情報に対応する。コントラスト情報Cntは、コントラスト検出ＡＦ方式のフォーカス調節情報に対応する。

ステップＳ３において、レンズ駆動制御部８はデフォーカス量DFが算出可能か否かを判定する。レンズ駆動制御部８は、デフォーカス量演算部６によってデフォーカス量DFが演算された場合にステップＳ３を肯定判定してステップＳ６へ進み、デフォーカス量DFが算出不能であった場合にはステップＳ３を否定判定してステップＳ４へ進む。デフォーカス量DFが算出不能な状態は、たとえば、デフォーカス量検出領域２３内に主要被写体が含まれていない状態や、撮影レンズ１（フォーカスレンズ）のフォーカス調節状態が合焦位置から大きく離れている状態である。

ステップＳ４において、レンズ駆動制御部８は、コントラスト算出部４によって算出されたコントラスト情報Cntの値が所定値以上か否かを判定する。レンズ駆動制御部８は、コントラスト情報Cntが所定値以上の場合にステップＳ４を肯定判定してステップＳ６へ進み、コントラスト情報Cntが所定値未満の場合にはステップＳ４を否定判定し、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ５において、レンズ駆動制御部８はスキャン動作を行ってステップＳ９へ進む。スキャン動作の詳細については後述する。ステップＳ６において、レンズ駆動制御部８は後述するレンズ駆動制御動作を行ってステップＳ７へ進む。

ステップＳ７において、レンズ駆動制御部８は蓄積制御部７に指令を送出し、撮像素子３およびＡＦセンサ５のそれぞれへタイミング信号の供給を開始させるとともに、撮像素子３およびＡＦセンサ５に電荷蓄積を開始させてステップＳ８へ進む。

ステップＳ８において、レンズ駆動制御部８は、デフォーカス量演算部６に対してデフォーカス量DFの演算を指示するとともに、コントラスト算出部４に対してコントラスト情報Cntの算出を指示してステップＳ９へ進む。

ステップＳ９において、レンズ駆動制御部８は図３によるフォーカス調節処理を終了するか否かを判定する。レンズ駆動制御部８は、フォーカス調節実行スイッチ（不図示）からの操作信号が解除された場合にステップＳ９を肯定判定して図３による処理を終了する。レンズ駆動制御部８は、フォーカス調節実行スイッチからの操作信号が継続されている場合にはステップＳ９を否定判定してステップＳ６へ戻り、ステップＳ６〜ステップＳ８の処理を繰り返す。

スキャン動作の詳細について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１０１において、レンズ駆動制御部８は不図示のフォーカスレンズ駆動機構へレンズ駆動信号を送出し、フォーカスレンズを所定方向（たとえば、至近方向）へ駆動開始させてステップＳ１０２へ進む。なお、フォーカスレンズの駆動方向の初期設定を無限遠方向にしてもよい。

ステップＳ１０２において、レンズ駆動制御部８は蓄積制御部７に指令を送出し、ＡＦセンサ５へタイミング信号の供給を開始させるとともに、ＡＦセンサ５に電荷蓄積を開始させてステップＳ１０３へ進む。 ステップＳ１０３において、レンズ駆動制御部８は、デフォーカス量演算部６に対してデフォーカス量DFの演算を指示してステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０４において、レンズ駆動制御部８はデフォーカス量DFが算出可能か否かを判定する。レンズ駆動制御部８は、デフォーカス量演算部６によってデフォーカス量DFが演算された場合にステップＳ１０４を肯定判定してステップＳ１０６へ進み、デフォーカス量DFが算出不能であった場合にはステップＳ１０４を否定判定してステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５へ進む場合のレンズ駆動制御部８は、至近方向へ駆動開始させたフォーカスレンズが至近端に到達すると、フォーカスレンズの駆動方向を無限遠方向に切替えてフォーカスレンズの駆動を継続する。これとは逆に、フォーカスレンズを無限遠方向へ駆動開始させた場合には、フォーカスレンズが無限遠端に到達すると、フォーカスレンズの駆動方向を至近方向に切替えてフォーカスレンズの駆動を継続する。

ステップＳ１０５において、レンズ駆動制御部８は、フォーカスレンズをレンズ駆動範囲の全域において駆動終了したか否かを判定する。レンズ駆動制御部８は、レンズ駆動範囲の全域でフォーカスレンズを移動させた場合にステップＳ１０５を肯定判定してステップＳ１０６へ進み、レンズ駆動範囲の全域を移動させていない場合にはステップＳ１０５を否定判定し、ステップＳ１０２へ戻る。これにより、デフォーカス量DFが算出不能で、なおかつコントラスト情報Cntが所定値未満である場合は、フォーカスレンズを移動しながらデフォーカス量DFを算出するスキャン動作が行われる。

ステップＳ１０６において、レンズ駆動制御部８はフォーカスレンズ駆動機構（不図示）に対するレンズ駆動信号の送出を停止し、フォーカスレンズの駆動を停止させて図４による処理を終了し、図３のステップＳ９へ進む。

レンズ駆動制御動作の詳細について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。ステップＳ２０１において、レンズ駆動制御部８は、デフォーカス量DFが算出可能か否かを判定する。レンズ駆動制御部８は、デフォーカス量演算部６によってデフォーカス量DFが演算されている場合にステップＳ２０１を肯定判定してステップＳ２０５へ進み、デフォーカス量DFが算出不能である場合にはステップＳ２０１を否定判定してステップＳ２０２へ進む。

ステップＳ２０２において、レンズ駆動制御部８はフォーカスレンズを駆動中か否かを判定する。レンズ駆動制御部８は、フォーカスレンズ駆動中の場合にステップＳ２０２を肯定判定してステップＳ２０４へ進み、フォーカスレンズを駆動中でない場合にはステップＳ２０２を否定判定し、ステップＳ２０３へ進む。

ステップＳ２０３において、レンズ駆動制御部８はフォーカスレンズ駆動機構（不図示）に対するレンズ駆動信号の送出を停止し、フォーカスレンズの駆動を停止させて図５による処理を終了し、図３のステップＳ７へ進む。

ステップＳ２０４において、レンズ駆動制御部８は条件１の処理を実行し、図５による処理を終了して図３のステップＳ７へ進む。条件１の処理の詳細については後述する。

上述したステップＳ２０１を肯定判定して進むステップＳ２０５において、レンズ駆動制御部８は、ＡＦセンサ５で撮像された像の中に、たとえば格子模様のような周期パターンが含まれているか否かを判定する。レンズ駆動制御部８は、周期パターンが含まれていることを示す信号がデフォーカス量演算部６から入力された場合にステップＳ２０５を肯定判定してステップＳ２０７へ進み、周期パターンが含まれていることを示す信号が入力されない場合にはステップＳ２０５を否定判定し、ステップＳ２０６へ進む。デフォーカス量演算部６が周期パターンの有無を判定する技術は、たとえば、特開平６−９４９８７号公報に開示されている。ステップＳ２０７へ進む場合は、位相差検出ＡＦ方式によるフォーカス調節情報（デフォーカス量DF）の取得が原理的に適していない状態である。

ステップＳ２０６において、レンズ駆動制御部８は条件２の処理を実行し、図５による処理を終了して図３のステップＳ７へ進む。条件２の処理の詳細については後述する。

ステップＳ２０７において、レンズ駆動制御部８は最大コントラスト検出動作を実行し、図５による処理を終了して図３のステップＳ７へ進む。最大コントラスト検出処理の詳細については後述する。

条件１の処理の詳細について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。ステップＳ３０１において、レンズ駆動制御部８は、算出されているコントラスト情報Cntが減少しているか否かを判定する。レンズ駆動制御部８は、フォーカスレンズの移動とともに算出されているコントラスト情報Cntが、今回減少している場合にステップＳ３０１を肯定判定してステップＳ３０２へ進み、減少していない場合にはステップＳ３０１を否定判定し、ステップＳ３０３へ進む。

ステップＳ３０２へ進む場合は、撮影レンズ１（フォーカスレンズ）のフォーカス調節状態が合焦位置から離れていく状態である。ステップＳ３０２において、レンズ駆動制御部８は、フォーカスレンズの駆動を停止させて図６および図５による処理を終了し、図３のステップＳ７へ進む。

ステップＳ３０３へ進む場合は、主要被写体がデフォーカス量検出領域２３から外れた場合や、主要被写体の単一トーン部分（デフォーカス量DFの演算に必要なコントラスト情報が不足する部分）がデフォーカス量検出領域２３内に位置する状態である。ステップＳ３０３において、レンズ駆動制御部８は、フォーカスレンズの駆動を続行させて図６および図５による処理を終了し、図３のステップＳ７へ進む。

条件２の処理の詳細について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。ステップＳ５０１において、レンズ駆動制御部８はフォーカスレンズを駆動中か否かを判定する。レンズ駆動制御部８は、フォーカスレンズ駆動中の場合にステップＳ５０１を肯定判定してステップＳ５０２へ進み、フォーカスレンズを駆動中でない場合にはステップＳ５０１を否定判定し、ステップＳ５０３へ進む。

ステップＳ５０２について、レンズ駆動制御部８は、算出されているコントラスト情報Cntが減少しているか否かを判定する。レンズ駆動制御部８は、フォーカスレンズの移動とともに算出されているコントラスト情報Cntが、今回減少している場合にステップＳ５０２を肯定判定してステップＳ５０４へ進み、減少していない場合にはステップＳ５０２を否定判定し、ステップＳ５０３へ進む。

ステップＳ５０４へ進む場合は、撮影レンズ１（フォーカスレンズ）のフォーカス調節状態が合焦位置から離れていく状態である。ステップＳ５０４において、レンズ駆動制御部８は、フォーカスレンズの駆動を停止させて図７および図５による処理を終了し、図３のステップＳ７へ進む。

ステップＳ５０３へ進む場合は、主要被写体がデフォーカス量検出領域２３から外れた場合や、主要被写体の単一トーン部分（デフォーカス量DFの演算に必要なコントラスト情報が不足する部分）がデフォーカス量検出領域２３内に位置する状態である。ステップＳ５０３において、レンズ駆動制御部８は、デフォーカス量演算部６によって算出されたデフォーカス量DFの値が所定値内か否かを判定する。レンズ駆動制御部８は、デフォーカス量DFが所定値以内の場合にステップＳ５０３を肯定判定してステップＳ５０５へ進み、デフォーカス量DFが所定値を超える場合にはステップＳ５０３を否定判定し、ステップＳ５０６へ進む。

ステップＳ５０５へ進む場合は、撮影レンズ１（フォーカスレンズ）のフォーカス調節状態が合焦位置近傍の状態である。ステップＳ５０５において、レンズ駆動制御部８は最大コントラスト検出動作を実行し、図７および図５による処理を終了して図３のステップＳ７へ進む。最大コントラスト検出処理の詳細については後述する。

ステップＳ５０６において、レンズ駆動制御部８はデフォーカス量演算部６によって算出されたデフォーカス量DFの値に応じてフォーカスレンズ（不図示）の駆動量を演算するとともに、フォーカスレンズ駆動機構（不図示）に対してレンズ駆動信号を送出し、図７および図５による処理を終了して図３のステップＳ７へ進む。これにより、フォーカスレンズがデフォーカス量演算値に基づいて算出される合焦位置へ駆動される。

最大コントラスト検出動作の処理の詳細について、図８に示すフローチャートを参照して説明する。ステップＳ６０１において、レンズ駆動制御部８は、フォーカスレンズの駆動が停止されている場合にはフォーカスレンズ駆動機構（不図示）へレンズ駆動信号を送出し、フォーカスレンズの駆動を開始させてステップＳ６０２へ進む。

ステップＳ６０２において、レンズ駆動制御部８は蓄積制御部７に指令を送出し、撮像素子３に対するタイミング信号の供給を開始させるとともに、撮像素子３に電荷蓄積を開始させてステップＳ６０３へ進む。

ステップＳ６０３において、レンズ駆動制御部８は、コントラスト算出部４に対してコントラスト情報Cntの算出を指示してステップＳ６０４へ進む。ステップＳ６０４において、レンズ駆動制御部８はコントラスト情報Cntが最大か否かを判定する。レンズ駆動制御部８は、コントラスト情報Cntが最大の場合にステップＳ６０４を肯定判定してステップＳ６０５へ進み、コントラスト情報Cntが最大でない場合にはステップＳ６０４を否定判定してステップＳ６０２へ戻る。ステップＳ６０２へ戻る場合は、フォーカスレンズを移動しながらコントラスト情報Cntを算出する動作が繰り返され、コントラスト算出値に基づく合焦位置へフォーカスレンズが駆動される。

ステップＳ６０５において、レンズ駆動制御部８は、フォーカスレンズの駆動を停止させて図８、図７および図５による処理を終了し、図３のステップＳ７へ進む。

図９は、撮像素子３およびＡＦセンサ５の電荷蓄積タイミングを説明するタイムチャートである。フォーカス調節実行スイッチ（不図示）からの操作信号がＡＦ装置へ入力された後のタイミングｔ１において、撮像素子３が１回目の電荷蓄積を開始する。撮像素子３は、撮像素子３用の電荷蓄積時間が経過したタイミングｔ４において、１回目の電荷蓄積を終了し、撮像信号をコントラスト算出部４へ出力する。撮像素子３用の電荷蓄積時間（撮像時間）は、撮像素子３に設定されている感度、および不図示の測光装置で検出される被写体輝度に応じて蓄積制御部７によって決定される。

撮像素子３が１回目の電荷蓄積を開始した以降のタイミングｔ２において、ＡＦセンサ５が１回目の電荷蓄積を開始する。ＡＦセンサ５は、ＡＦセンサ５用の電荷蓄積時間が経過したタイミングｔ３において、１回目の電荷蓄積を終了し、蓄積信号をデフォーカス量演算部６へ出力する。ＡＦセンサ５用の電荷蓄積時間（撮像時間）は、ＡＦセンサ５に設定されている感度、および上記被写体輝度に応じて蓄積制御部７によって決定される。

蓄積制御部７は、撮像素子３用の電荷蓄積時間(ｔ１−ｔ４)の中心時刻と、ＡＦセンサ５用の電荷蓄積時間(ｔ２−ｔ３)の中心時刻とが合致するように撮像素子３およびＡＦセンサ５の電荷蓄積タイミングを制御する。

撮像素子３およびＡＦセンサ５による１回目の電荷蓄積後にコントラスト算出部４によってコントラスト情報Cntが算出され、デフォーカス量演算部６によってデフォーカス量DFが算出された以降のタイミングｔ５において、フォーカスレンズの駆動が開始される。

以降同様に、フォーカスレンズの駆動中において撮像素子３およびＡＦセンサ５による電荷蓄積と、コントラスト算出部４によるコントラスト情報Cntおよびデフォーカス量演算部６によるデフォーカス量DFの算出とが繰り返し行われる。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）デフォーカス量検出領域２３を含むように、コントラスト検出領域２２をデフォーカス量検出領域２３より広くしたので、位相差検出ＡＦ方式によるフォーカス調節情報(デフォーカス量DF)が算出不能（デフォーカス量DFの演算に必要なコントラスト情報が不足する）であっても、コントラスト検出ＡＦ方式によるフォーカス調節情報(コントラスト情報Cnt)の演算を可能にすることができる。

（２）デフォーカス量DFが算出不能な場合に直ちにスキャン動作（ステップＳ５）を行うのではなく、コントラスト情報Cntの値に応じてスキャン動作の要否を決定した。コントラスト情報Cntの値が所定値未満の場合に行う（ステップＳ４を否定判定）ようにしたので、撮影レンズ１のフォーカス調節状態が合焦位置近傍にありながら、たまたま主要被写体の単一トーン部分（デフォーカス量DFの演算に必要なコントラスト情報が不足する部分）がデフォーカス量検出領域２３内に位置する場合に、フォーカスレンズを無駄に駆動することがない。

（３）デフォーカス量DFが算出可能かつ周期パターン時（ステップＳ２０５を肯定判定）には、コントラスト検出ＡＦ方式による最大コントラスト検出動作（ステップＳ２０７）を行うようにしたので、位相差検出ＡＦ方式による偽合焦を招くことがない。

（４）コントラスト情報Cntが所定値以上（ステップＳ４を肯定判定）で、デフォーカス量DFが算出不能かつフォーカスレンズ駆動中（ステップＳ２０２を肯定判定）に進む条件１の処理において、コントラスト情報Cntが減少するとフォーカスレンズの駆動を停止した（ステップＳ３０２）ので、たとえば動きの速い被写体がカメラに近づき、目前を横切って一瞬に遠ざかるような撮影場面に有効である。一方、コントラスト情報Cntが減少しない場合にはフォーカスレンズの駆動を続行した（ステップＳ３０３）ので、たとえば主要被写体が一時的にデフォーカス量検出領域２３から外れてしまった場合のように、位相差検出ＡＦ方式によるフォーカス調節情報(デフォーカス量DF)が算出不能な状況でも、コントラスト検出ＡＦ方式によるフォーカス調節情報（コントラスト情報Cnt）を取得しながらレンズ駆動を継続することにより、主要被写体の動きが、一時的に外れる前から変化が少なければ合焦状態を保つことができる。すなわち、レンズ駆動を継続することで合焦に近い状態を保つことができるため、再び主要被写体をデフォーカス量検出領域で捕捉し直せば迅速に合焦させることができる。

（５）コントラスト情報Cntが所定値以上（ステップＳ４を肯定判定）で、デフォーカス量DFが算出可能かつ非周期パターン時（ステップＳ２０５を否定判定）に進む条件２の処理において、コントラスト情報Cntが減少するとフォーカスレンズの駆動を停止した（ステップＳ５０４）。このように、位相差検出ＡＦ方式によるフォーカス調節情報（デフォーカス量DF）が算出可能な状況でも、コントラスト検出ＡＦ方式によって取得したフォーカス調節情報（コントラスト情報Cnt）の変化状態に応じてフォーカス調節を行うことにより、たとえば主要被写体が一時的にデフォーカス量検出領域２３から外れてしまった場合などに、別の被写体に対してピント合わせを行ってしまうことを防止できる。

（６）撮像素子３用の電荷蓄積時間(ｔ１−ｔ４)の中心時刻と、ＡＦセンサ５用の電荷蓄積時間(ｔ２−ｔ３)の中心時刻とが合致するように撮像素子３およびＡＦセンサ５の電荷蓄積タイミングを制御したので、位相差検出ＡＦ方式によるフォーカス調節情報（デフォーカス量DF）の取得タイミングと、コントラスト検出ＡＦ方式によるフォーカス調節情報（コントラスト情報Cnt）の取得タイミングとが合致する。これにより、位相差検出ＡＦ方式によってフォーカス調節情報を取得できない場合に、同じタイミングにおいてコントラスト検出ＡＦ方式により取得したフォーカス調節情報で補うことができる。

以上の説明では、ＡＦセンサ５および撮像素子３がともに、撮影光学系である撮影レンズ１を通過した光束による像を受光するようにしたが、ＡＦセンサ５が撮影レンズ１と異なる焦点検出光学系を通過した光束による像を受光する（いわゆる外光式）ように構成してもよい。この場合でも、撮像素子３によるコントラスト検出領域２２がＡＦセンサ５によるデフォーカス量検出領域２３を含むように構成する。

ＡＦ装置を備えるカメラは銀塩カメラでも電子カメラでもよい。電子カメラにＡＦ装置を備える場合は、撮像素子３を撮影用の撮像素子と兼用させてもよい。

１…撮影レンズ
３…撮像素子
４…コントラスト算出部
５…ＡＦセンサ
６…デフォーカス量演算部
７…蓄積制御部
８…レンズ駆動制御部

Claims (12)

1. 撮影光学系の駆動中に被写体からの光束を検出して前記撮影光学系の焦点調節状態を求める位相差式の焦点検出手段と、
   前記撮影光学系の駆動中に撮影光学系を通過した被写体光束による像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段で撮像された画像に基づいてコントラスト情報を求めるコントラスト検出手段と、
   前記焦点調節状態と前記コントラスト情報とに応じて前記撮影光学系の焦点調節制御を行う焦点調節制御手段と、
   前記撮影光学系の駆動中における、前記焦点検出手段による前記光束の検出時間の中心時刻と前記撮像手段による撮像時間の中心時刻とが合致するように制御するタイミング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１に記載のオートフォーカス装置において、
   前記位相差式の焦点検出手段は、前記焦点調節状態を検出不能の場合、前記コントラスト情報に応じて、前記撮影光学系を移動しながら焦点調節状態を検出する動作を行うか否かを決定することを特徴とするオートフォーカス装置。
3. 請求項２に記載のオートフォーカス装置において、
   前記位相差式の焦点検出手段が前記撮影光学系を移動しながら前記焦点調節状態を検出する動作を行わないと決定した場合、前記焦点調節制御中に前記コントラスト検出手段で検出されたコントラスト値が低下したか否かを判定する判定手段を備え、
   前記焦点調節制御手段は、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記焦点調節制御を停止するか否かを決定することを特徴とするオートフォーカス装置。
4. 請求項３に記載のオートフォーカス装置において、
   前記焦点調節制御手段は、前記判定手段によって前記焦点調節制御中に前記コントラスト値が低下したと判定された場合に、前記焦点調節制御を停止することを特徴とするオートフォーカス装置。
5. 請求項３に記載のオートフォーカス装置において、
   前記焦点調節制御手段は、前記判定手段によって前記焦点調節制御中に前記コントラスト値が低下しないと判定された場合に、前記焦点調節制御を継続することを特徴とするオートフォーカス装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のオートフォーカス装置において、
   前記位相差式の焦点検出手段及び前記コントラスト検出手段の起動を開始させる起動手段を備え、
   前記タイミング制御手段は、前記位相差式の焦点検出手段及び前記コントラスト検出手段の起動開始時における前記焦点検出手段による前記光束の検出時間の中心時刻と前記撮像手段による撮像時間の中心時刻とが合致するように制御することを特徴とするオートフォーカス装置。
7. 被写体からの光束を繰り返し検出して撮影光学系の焦点調節状態を求める位相差式の焦点検出手段と、
   撮影光学系を通過した被写体光束による像を繰り返し撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段で撮像された画像に基づいてコントラスト情報を求めるコントラスト検出手段と、
   前記焦点調節状態と前記コントラスト情報とに応じて前記撮影光学系の焦点調節光学系を駆動して焦点調節を行う焦点調節手段と、
   前記焦点調節光学系の駆動中における、前記焦点検出手段による前記光束の検出時間の中心時刻と前記撮像手段による撮像時間の中心時刻とが合致するように制御するタイミング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。
8. 被写体からの光束を繰り返し検出する電荷蓄積型のイメージセンサを有し、撮影光学系の焦点調節状態を求める位相差式の焦点検出手段と、
   前記撮影光学系を通過した被写体光束を繰り返し検出する電荷蓄積型のイメージセンサを有し、当該イメージセンサの出力信号に基づいてコントラスト情報を求めるコントラスト検出手段と、
   前記焦点調節状態と前記コントラスト情報とに応じて前記撮影光学系の焦点調節光学系を駆動して焦点調節を行う焦点調節手段と、
   前記焦点調節光学系の駆動中における、前記位相差式の焦点検出手段のイメージセンサの電荷蓄積時間の中心時刻と前記コントラスト検出手段のイメージセンサの電荷蓄積時間の中心時刻とを合致させるタイミング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。
9. 請求項７または８に記載のオートフォーカス装置において、
   前記焦点検出手段は、前記焦点調節状態を検出不能の場合、前記コントラスト情報に応じて、前記焦点調節光学系を移動しながら焦点調節状態を検出する動作を行うか否かを決定することを特徴とするオートフォーカス装置。
10. 請求項９に記載のオートフォーカス装置において、
    前記焦点検出手段が前記焦点調節光学系を移動しながら焦点調節状態を検出する動作を行わないと決定した場合、前記焦点調節中に前記コントラスト検出手段で検出されたコントラスト値が低下したか否かを判定する判定手段を備え、
    前記焦点調節手段は、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記焦点調節を停止するか否かを決定することを特徴とするオートフォーカス装置。
11. 請求項１０に記載のオートフォーカス装置において、
    前記焦点調節手段は、前記判定手段によって前記焦点調節中に前記コントラスト値が低下したと判定された場合に、前記焦点調節を停止することを特徴とするオートフォーカス装置。
12. 請求項１０に記載のオートフォーカス装置において、
    前記焦点調節手段は、前記判定手段によって前記焦点調節中に前記コントラスト値が低下しないと判定された場合に、前記焦点調節を継続することを特徴とするオートフォーカス装置。
    

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