JP5771992B2 - 焦点検出装置及び撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、焦点検出装置及び撮影装置に関するものである。

従来、被写体輝度が急に明るくなった場合に、モニタセンサの蓄積終了時間を採用してオートフォーカスセンサのＡＧＣ（自動利得）制御を行うものがある（たとえば、特許文献１参照）。

特開平６−３５８０号公報

しかし、上記従来技術において、急に明るくなる場合には効果的であるが、被写体の輝度が頻繁に変化する場合、たとえば、被写体の輝度が明るい状態から暗い状態に変化する場合、前回の蓄積時間の結果を元に次の蓄積時間を決めても、蓄積のピーク値が不足し、焦点検出を行うことが出来ない可能性がある。

本発明の課題は、明暗が繰り返されるような場合であっても、適切に焦点検出が可能な焦点検出装置及び撮影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。

請求項１に記載の発明は、位相差検出部と、前記位相差検出部で検出される被写体像の輝度情報を取得する輝度情報取得部と、前記位相差検出部の電荷蓄積により得られた出力信号に基づいて、前記位相差検出部の次回の電荷蓄積制御を行う第１電荷蓄積制御、または前記位相差検出部の電荷蓄積時間中に前記輝度情報に基づいて、前記位相差検出部の電荷蓄積制御を行う第２電荷蓄積制御を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記第１電荷蓄積制御による電荷蓄積中に、前記位相差検出部の出力がオーバーフロー状態又は低出力状態が連続した場合、前記第１電荷蓄積制御から前記第２電荷蓄積制御に切り換えて電荷蓄積を行うことを特徴とする焦点検出装置である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の焦点検出装置であって、前記制御部は、前記第２電荷蓄積制御において電荷蓄積の結果が２回同じ場合、前記第２電荷蓄積制御から前記第１電荷蓄積制御に切り替えること、を特徴とする焦点検出装置である。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の焦点検出装置であって、前記位相差検出部はラインセンサを有することを特徴とする焦点検出装置である。
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の焦点検出装置であって、前記位相差検出部は、前記位相差検出部へ入射する光量をモニタするモニタセンサを有し、前記制御部は、前記モニタセンサの出力信号を用いて前記第２電荷蓄積制御を行うこと、を特徴とする焦点検出装置である。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の焦点検出装置であって、前記位相差検出部はラインセンサを有し、前記モニタセンサは前記ラインセンサに隣接して設けられていること、を特徴とする焦点検出装置である。
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備える撮影装置である。

本発明によれば、明暗が繰り返されるような場合であっても、適切に焦点検出が可能な焦点検出装置及び撮影装置を提供することができる。

本発明の一実施形態を適用したカメラの概念構成図である。 撮像画面を示す図であって、（ａ）は撮像画面内におけるＡＦエリアの配置を示す図、（ｂ）はセンサユニットの配置を示す図である。 ＡＦ−ＣＣＤ制御部によるＡＦ制御のメインフローチャートである。 ＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御のフローチャートである。 ＡＦ起動時処理のフローチャートである。 ハードウエアＡＧＣのフローチャートである。 ソフトウエアＡＧＣのフローチャートである。 ＡＧＣ失敗判定のフローチャートである。 ＡＧＣの失敗判定を表で示す図である。 ＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御の第２実施形態のフローチャートである。

［第１実施形態］
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る焦点検出装置の一実施形態を適用したカメラ１の概念構成図である。図２は、撮像画面１８を示す図であって、（ａ）は撮像画面１８内におけるＡＦエリア１８Ａの配置を示す図，（ｂ）はセンサユニット４０の配置を示す図である。
なお、図１には、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けた。この座標系では、撮影者が光軸ＯＡを水平として横長の画像を撮影する場合のカメラの位置（以下、正位置という）において撮影者から見て左側に向かう方向をＸ軸プラス方向、正位置において上側に向かう方向をＹ軸プラス方向、正位置において被写体に向かう方向をＺ軸プラス方向とする。また、軸方向の被写体に向かうＺ軸プラス方向を前面側、Ｚ軸マイナス方向を背面側ともいう。

本実施形態のカメラ１は、カメラ本体１０と、当該カメラ本体１０に着脱可能な撮像レンズ２０と、によって構成された、いわゆるデジタル一眼レフカメラである。
撮像レンズ２０は、鏡筒２１の内部に、結像光学系を構成する複数のレンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と、レンズ駆動用モータ２２と、を備えている。レンズ群Ｌ２は、光軸ＯＡ方向に移動して結像位置を調節可能な焦点調節レンズであって、レンズ駆動用モータ２２によって焦点調節移動駆動されるようになっている。レンズ駆動用モータ２２は、後述するカメラ本体１０が備える制御装置３０によって制御される。

カメラ本体１０は、撮像素子１１と、クイックリターンミラー１２Ａと、サブミラー１２Ｂと、ファインダー光学系１３と、位相差ＡＦ検出素子１４と、測光部１５と、操作部材１６と、制御装置３０と、を備えている。
撮像素子１１は、被写体光を電気信号に変換するＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子であって、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各画素が所定の配列パターンで配列されている。撮像素子１１は、撮像レンズ２０の結像光学系による結像面の画像情報を電気信号に変換して撮像し、各画素に対応する色情報や輝度情報に応じた画像信号を制御装置３０に出力する。

クイックリターンミラー１２Ａは、撮像レンズ２０の結像光学系から撮像素子１１に至る光路中に介在する作用位置と、光路中に介在しない退避位置との間を移動可能に設けられている。クイックリターンミラー１２Ａは、作用位置において、入射光束をファインダー光学系１３（ファインダースクリーン１３Ａ）へと反射する。また、クイックリターンミラー１２Ａの一部には、入射光束の一部を透過する半透過領域が形成されている。
サブミラー１２Ｂは、クイックリターンミラー１２Ａの背面側に設けられている。サブミラー１２Ｂは、クイックリターンミラー１２Ａの半透過領域を透過した入射光束を位相差ＡＦ検出素子１４に向けて反射させる。

ファインダー光学系１３は、ファインダースクリーン１３Ａと、ペンタプリズム１３Ｂと、接眼レンズ１３Ｃと、により構成されている。
ファインダースクリーン１３Ａは、撮像素子１１と光学的に等価な位置に設けられており、クイックリターンミラー１２Ａによって導かれた入射光束が結像する。ペンタプリズム１３Ｂ及び接眼レンズ１３Ｃは、このファインダースクリーン１３Ａ上に結像した被写体像を、正立像として撮影者が視認し得るようになっている。

位相差ＡＦ検出素子１４は、図２に示すように撮像領域（撮像画面１８）の所定位置に設定された複数のＡＦエリア１８Ａに対応してそれぞれ配置されたセンサユニット４０とを備えている。
センサユニット４０は、ラインセンサ４１と、ラインセンサ４１に隣接して設けられたモニタセンサ４２と、により構成されている。

ラインセンサ４１は、一対の電荷蓄積型光電変換素子アレイ（ＣＣＤラインセンサ等）である。ラインセンサ４１には、撮像レンズ２０を通過して２つに分けられた一対の被写体像が結像される。そして、ラインセンサ４１は、一対の被写体像に対して設定された時間、電荷の蓄積を行って、一対の被写体像の輝度分布に対応したＡＦ用像検知信号を後述する制御装置３０に出力する。このラインセンサ４１の電荷蓄積時間は、後述する制御装置３０におけるＡＦ−ＣＣＤ制御部３１によって制御される。

モニタセンサ４２は、光電変換素子によって構成され、図２（ｂ）に示すように、ラインセンサ４１に隣接して配置されている。モニタセンサ４２には、ラインセンサ４１に結像している被写体像とほぼ同等の被写体像が結像するようになっており、被写体像の光強度に応じた電流を被写体輝度情報として後述する制御装置３０に出力する。すなわち、モニタセンサ４２はセンサユニット４０の画面上の配設位置における被写体像の明るさを検知しており、その被写体輝度情報は後述する制御装置３０のＡＦ−ＣＣＤ制御部３１によるハードウエアＡＧＣに用いられる。

なお、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、ＡＦエリア１８Ａは画面中央を中心として縦横に７箇所と、周囲の４象限にそれぞれ１箇所の計１１箇所設定されており、図２（ｂ）に示すように、センサユニット４０はこれらＡＦエリア１８Ａとそれぞれ対応する位置に配設されている。画面中央のＡＦエリア１８Ａと対応するセンサユニット４０のみ、縦横クロスに配設された２組のラインセンサ４１を備えている。

測光部１５は、測光用レンズ１５Ａと、測光センサ１５Ｂとを備えている。
測光用レンズ１５Ａは、ペンタプリズム１３Ｂを介したファインダースクリーン１３Ａに結像した被写体像を測光センサ１５Ｂに導く。
測光センサ１５Ｂは、撮像素子１１と同様に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各画素が所定の配列パターンで配列されており、レンズ光学系により結像される結像面の画像情報を撮像する。そして、各画素に対応する色情報や輝度情報に応じた測光信号を制御装置３０へ出力する。制御装置３０は、測光部１５（測光センサ１５Ｂ）からの測光信号に基づいて結像面の明るさを検出し、露出を決定する。

操作部材１６は、カメラ１の操作を行うための図示しない各種スイッチ類によって構成される。たとえば、カメラ１の動作モードを選択するためのモード選択スイッチ、ＡＦエリア１８Ａを選択するためのエリア選択スイッチ、焦点調節（ＡＦ）の開始及び撮影を指示するためのレリーズボタン等が含まれる。

制御装置３０は、ＣＰＵやメモリ等によって構成されており、当該カメラ１の動作制御を行う。また、これらの処理や制御において必要な情報を一時的に記憶する。
制御装置３０は、焦点調節（ＡＦ）に関連する機能部として、図１中に示すように、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１と、デフォーカス演算部３２と、フォーカスエリア位置決定部３３と、レンズ駆動量演算部３４と、レンズ駆動制御部３５と、を備えている。

ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１は、複数のＡＦエリア１８Ａの中から選択された制御対象のＡＦエリア１８Ａにおけるセンサユニット４０のラインセンサ４１からＡＦ用像検知信号を読み出し、デフォーカス演算部３２へ出力する。その際、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１は、高い精度で焦点検出を行えるように、ラインセンサ４１における電荷蓄積時間を被写体の明るさに応じて変化させる。なお、ＡＦエリア１８Ａの選択は、使用者が操作部材１６を介して、又は、フォーカスエリア位置決定部３３によって所定のプログラムに従って自動で行われるものである。

ここで、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１は、ラインセンサ４１の蓄積時間を被写体の明るさに応じて変化させる電荷蓄積制御として、ソフトウエアＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と、ハードウエアＡＧＣと、の２つの制御プログラムを有している。
ソフトウエアＡＧＣは、ラインセンサ４１の目標出力レベルを設定し、前回の出力信号の中の最大値又はそれらの平均値と前回の電荷蓄積時間とに基づいて、今回のラインセンサ４１の出力が目標出力レベルになるような電荷蓄積時間を算出し、これによってラインセンサ４１の電荷蓄積時間を制御する。このようなソフトウエアＡＧＣは、安定に時間がかかるが高い合焦精度が得られる。

また、ハードウエアＡＧＣは、センサユニット４０におけるモニタセンサ４２の出力の積分値が予め設定した基準レベルに達したら、ラインセンサ４１の電荷蓄積を終了させるように制御する。このようなハードウエアＡＧＣは、リアルタイムの輝度情報に基づいて制御を行うために被写体の輝度変化に対する応答性に優れるが、検出位置（モニタセンサ４２の配設位置）がラインセンサ４１と完全には一致しないために精度が劣る虞がある。

ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１は、これらソフトウエアＡＧＣとハードウエアＡＧＣとのいずれかを、被写体の明るさの変化状況等の条件に応じて切り替えて適用する。切替は、当該ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１が実行するＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御によって行われる。このＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御とソフトウエアＡＧＣ及びハードウエアＡＧＣの内容については、後に詳述する。

デフォーカス演算部３２は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１によって読み出されたラインセンサ４１のＡＦ用像検知信号に基づいて、撮像レンズ２０の焦点調節状態（ピントのずれ量）を表すデフォーカス量を算出する。

フォーカスエリア位置決定部３３は、デフォーカス演算部３２によって算出されたデフォーカス量に基づいて、撮像レンズ２０を最終的に合焦させるＡＦエリア１８Ａを決定する。

レンズ駆動量演算部３４は、使用者によって、又は、フォーカスエリア位置決定部３３によって決定されたＡＦエリア１８Ａと対応するセンサユニット４０の、デフォーカス演算部３２によって算出されたデフォーカス量に基づいて、撮像レンズ２０が有する焦点調節レンズ（レンズ群Ｌ２）の駆動量を演算する。ここでは、焦点調節レンズ（レンズ群Ｌ２）の駆動位置の目標となるレンズ目標位置を演算することにより、レンズ駆動量の演算を行う。なお、レンズ目標位置は、デフォーカス量が０となる焦点調節レンズ（レンズ群Ｌ２）の位置に相当する。

レンズ駆動制御部３５は、レンズ駆動量演算部３４によって演算されたレンズ駆動量、すなわち焦点調節レンズ（レンズ群Ｌ２）に対するレンズ目標位置に基づいて、撮像レンズ２０のレンズ駆動用モータ２２へ駆動制御信号を出力する。この駆動制御信号に応じて、レンズ駆動用モータ２２が焦点調節レンズ（レンズ群Ｌ２）を駆動して、レンズ目標位置へ移動させることにより、焦点調節を行う。

そして、上記のように構成されたカメラ１は、制御装置３０に制御されて下記のように作用し、合焦及び撮影を行う。
すなわち、図示しないレリーズボタンの半押し等によって合焦駆動が指令されると、選択されたＡＦエリア１８Ａにおけるラインセンサ４１からの焦点検出信号に基づいて、撮像レンズ２０の焦点調節レンズ（レンズ群Ｌ２）を駆動して焦点調節を行う。同時に、測光部１５における測光情報に基づいて、露出（絞り及びシャッタースピード）を設定する。そして、レリーズボタンの全押し等によって撮影が指令されると、クイックリターンミラー１２Ａを光路外の退避位置へと移動し、設定された露出で撮像素子１１がその撮像面に結像された被写体像を電気信号に変換して撮像する。この撮像した画像情報は、図示しないメモリーカード等に記録する。

つぎに、図３〜図８に示すフローチャートに基づいて、制御装置３０によるＡＦ制御及びそのＡＦ−ＣＣＤ制御部３１によるＡＧＣ切替制御等について詳細に説明する。なお、図中及び以下の説明において、ステップは「Ｓ」とも略記する。
図３は、制御装置３０によるＡＦ制御のメインフローチャートである。図４は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１によるＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御のフローチャートである。図５は、ＡＦ起動時処理のフローチャートである。図６は、ハードウエアＡＧＣのフローチャートである。図７は、ソフトウエアＡＧＣのフローチャートである。図８は、ＡＧＣ失敗判定のフローチャートである。

はじめに、制御部３０によるＡＦ制御を説明する。図３に、その一例のフローチャートを示す。

まず、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１が、ＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御を実行してセンサユニット４０におけるラインセンサ４１及びモニタセンサ４２に電荷蓄積を行う（Ｓ１０１）。このＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御については、後に詳述する。
ついで、センサユニット４０におけるラインセンサ４１から読み出されたＡＦ用像検知信号に基づいて、デフォーカス演算部３２がデフォーカス量を算出する（Ｓ１０２）。
自動選択ＡＦの場合、複数の測距点の中からエリアを求める処理を行う。シングルＡＦの場合、撮影者により選択されたエリアに決定する（Ｓ１０３）。

その後、レンズ駆動量演算部３４が、決定されたＡＦエリア１８Ａのセンサユニット４０からのＡＦ用像検知信号に基づいて、フォーカスレンズ（レンズ群Ｌ２）の駆動量を算出する（Ｓ１０４）。
そして、レンズ駆動制御部３５が、ステップ１０４で算出した駆動量に基づいて撮像レンズ２０のレンズ駆動用モータ２２を制御駆動し、フォーカスレンズ（レンズ群Ｌ２）を合焦位置に駆動する（Ｓ１０５）。

つぎに、図４を参照して、前述した図３に示すＡＦ制御におけるステップ１０１の、ＡＦ−ＣＣＤ制御部３１によるＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御について説明する。図４は、ＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御の一例のフローチャートである。
このＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御では、電荷蓄積制御として、基本的にはソフトウエアＡＧＣを適用し、特定の条件下においてハードウエアＡＧＣを適用する。
ＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御は、まず、センサユニット４０が起動済みかどうかを判断する（Ｓ２０１）。

ステップ２０１においてセンサユニット４０が起動していないと判断された場合（Ｎｏ）には、ＡＦ起動時処理を行う（Ｓ２０２）。このＡＦ起動時処理は、起動時にはハードウエアＡＧＣを適用させるための処理である。これについては後に詳述する。
ステップ２０１においてセンサユニット４０が起動していると判断された場合（Ｙｅｓ）、及びステップ２０２でセンサユニット４０が起動された後、ステップ２０３に進む。
ステップ２０３では、ＡＧＣが失敗した回数をカウントするカウンターをリセット（ｆｃｎｔ＝０）する。

ついで、ハードウエアＡＧＣ実行フラグが「０」であるか否かを判断する（Ｓ２０４）。
ステップ２０４においてハードウエアＡＧＣ実行フラグが「１」であると判断された場合（Ｎｏ）には、ステップ２０５に進んでハードウエアＡＧＣを実行する。一方、ステップ２０４においてハードウエアＡＧＣ実行フラグが「０」であると判断された場合（Ｙｅｓ）には、ステップ２０６に進んでソフトウエアＡＧＣを実行する。なお、これらハードウエアＡＧＣ及びソフトウエアＡＧＣの制御内容については後に詳述する。

そして、ソフトウエアＡＧＣ又はハードウエアＡＧＣによって電荷蓄積を行ったセンサユニット４０のＡＦ用像検知信号を読み出し（Ｓ２０７）、この読み出した信号に対してＰＲＮＵ補正（感度ムラ補正）を行う（Ｓ２０８）。
つづいて、センサユニット４０の出力がオーバーフローを生じているかを確認する（Ｓ２０９）と共に、センサの出力が低出力であるかどうかを確認する（Ｓ２１０）。これらステップ２０９及びステップ２１０において出力を確認するセンサユニット４０は、ＡＦエリア１８Ａが手動設定の場合には、測距を行うセンサユニット４０のみでよい。

ついで、ＡＧＣの失敗判定制御を行って（Ｓ２１１）、その失敗判定制御の結果に基づいてＡＧＣの失敗判定を行う（Ｓ２１２）。なお、ステップ２１１における失敗判定制御については、後に詳述する。
ステップ２１２においてＡＧＣが失敗していないと判断された場合（Ｎｏ）には、次回の電荷蓄積制御はソフトウエアＡＧＣによって行うものとして処理を終了する。

ステップ２１２においてＡＧＣが失敗していると判断された場合（Ｙｅｓ）には、ＡＧＣが失敗した回数をカウントするカウンターのカウント数（ｆｃｎｔ）が、予め定められた所定数に達しているか否かを判断する（Ｓ２１３）。本実施形態では、判断基準を「ｆｃｎｔ＞５」とする。なお、ここでは単純に閾値として条件を満たす回数を５としているが、被写体輝度や蓄積時間等の制限により条件を決めてもよい。また、フロー中には記載していないが、所定の制限時間や回数制限を設けた上で、「ｆｃｎｔ＞５」となるかどうかとしてもよい。

ステップ２１３においてｆｃｎｔが所定数に達していると判断された場合（Ｙｅｓ）には、ハードウエアＡＧＣ実行フラグを「１」とする（Ｓ２１５）。これにより、次回の電荷蓄積制御はハードウエアＡＧＣにより実行されるようになる。
ステップ２１３においてｆｃｎｔが所定数に達していないと判断された場合（Ｎｏ）には、合焦駆動指令の有無を判断する（Ｓ２１４）。すなわち、レリーズスイッチが半押しされているか否かを判断する。

ステップ２１４において合焦駆動指令があると判断された場合（Ｙｅｓ）には、ハードウエアＡＧＣ実行フラグを「１」にして、次回の電荷蓄積制御をハードウエアＡＧＣにより実行するようにする。これは、合焦駆動制御を開始した時点でＡＧＣ失敗だと合焦駆動動作のレスポンスが損なわれるので、ここでは「ｆｃｎｔ」に関係なくハードウエアＡＧＣに切り替わるようにするものである。つまり、ステップ２１３でｆｃｎｔが所定数に達したと判断される（ｆｃｎｔ＞５）までＡＧＣ失敗が繰り返されれば、ステップ２１５においてハードウエアＡＧＣ実行フラグが「１」となって次回の電荷蓄積制御はハードウエアＡＧＣにより実行されるが、それでは時間を要するため、直ちにハードウエアＡＧＣに切り替えるものである。
ステップ２１４において合焦駆動指令がないと判断された場合（Ｎｏ）には、次回の電荷蓄積制御はソフトウエアＡＧＣを行うものとして処理を終了する。

つぎに、図５を参照して、前述した図４に示すＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御におけるステップ２０２のＡＦ起動時処理について説明する。図５は、ＡＦ起動時処理の一例のフローチャートを示す。
ＡＦ起動時処理は、起動時にハードウエアＡＧＣを適用する処理である。これは、起動時にはそれ以前の輝度情報がないため、ハードウエアＡＧＣによって電荷蓄積を実行する方が効率がよいことによる。ソフトウエアＡＧＣでは、被写体の輝度情報取得のため、少なくとも２回の電荷蓄積動作が必要になる。

ＡＦ起動時処理は、まず、ハードウエアＡＧＣの実行フラグを「１」にする（Ｓ３０１）。
そして、位相差ＡＦ検出素子１４の電源を起動させ（Ｓ３０２）、ハードウエアＡＧＣによる電荷蓄積動作を実行する（Ｓ３０３）。なお、ハードウエアＡＧＣの制御については後に詳述する。
ステップ３０３の後、ハードウエアＡＧＣの実行フラグを「０」に戻す（Ｓ３０４）。これにより、起動時の処理以降は、通常、ソフトウエアＡＧＣによって電荷蓄積制御を実行するようになる。

ついで、図６を参照して、前述した図４のＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御におけるステップ２０５のハードウエアＡＧＣについて説明する。図６は、ハードウエアＡＧＣの一例のフローチャートを示す。
ハードウエアＡＧＣは、まず、ラインセンサ４１及びモニタセンサ４２のゲインを設定する（Ｓ４０１）。モニタセンサ４２とラインセンサ４１のゲインは主として同じでよい。前述した図５に示すＡＦ起動時処理の際には、ゲインは高めに設定した方が動作は早くなる。
その後、電荷蓄積開始命令を出して（Ｓ４０２）。モニタセンサ４２及びラインセンサ４１の電荷蓄積を行う（Ｓ４０３）。

そして、モニタセンサ４２の蓄積完了信号の出力を確認する（Ｓ４０４）する。
ステップ４０４において蓄積完了信号が出力されていると判断される（Ｙｅｓ）と、電荷蓄積を終了させるため終了命令を出す（Ｓ４０６）。
また、ステップ４０４において蓄積完了信号の出力判断が成されない場合（Ｎｏ）でも、予め設定した蓄積制限時聞を経過したかどうかを判断し（Ｓ４０５）、このステップ４０５で蓄積制限時聞が経過したと判断した場合（Ｙｅｓ）には、電荷蓄積を終了させるため終了命令を出す（Ｓ４０６）。これは、通常、ステップ４０４でモニタセンサ４２の完了信号により電荷蓄積を終了すればよいが、被写体が暗く、且つ、低コントラストの場合にはいつまでも蓄積完了信号が出力されない場合も考えられる為、蓄積制限時間を設けておくものである。

つぎに、図７を参照して、前述した図４のＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御におけるステップ２０６のソフトウエアＡＧＣについて説明する。図７は、ソフトウエアＡＧＣの一例のフローチャートを示す。
ソフトウエアＡＧＣは、ラインセンサ４１における前回の電荷蓄積結果を元に今回のラインセンサ４１のゲインを設定し（Ｓ５０１）、前回の電荷蓄積結果を元に今回の蓄積時聞を設定する（Ｓ５０２）。

ついで、蓄積開始命令を出力し（Ｓ５０３）、ラインセンサ４１の電荷蓄積を行う（Ｓ５０４）。
ここで、設定した蓄積時間を経過したかどうかを判断する（Ｓ５０５）。
そして、ステップ５０５において設定された蓄積時間を経過したと判断されると（Ｙｅｓ）、電荷蓄積を終了させるための終了命令を出す（Ｓ５０６）。

つぎに、図８を参照して、前述した図４のＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御におけるステップ２１１のＡＧＣ失敗判定制御について説明する。図８は、ＡＧＣ失敗判定制御の一例のフローチャートを示す。なお、図８中には、後述する図９におけるＮｏ．と対応させて符号［１］〜［９］を付してある。
ＡＧＣ失敗判定制御では、ソフトウエアＡＧＣの失敗が２回連続し、且つ、その原因（オーバーフロー又は低出力）が異なる場合に、被写体輝度の明暗変化が激しいと判断し、図４のＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御におけるステップ２１３において参照するｆｃｎｔに「１」を加算する。これにより、ソフトウエアＡＧＣからハードウエアＡＧＣへの切り替えを促すものである。

ＡＧＣ失敗判定制御は、はじめに、前回のソフトウエアＡＧＣが成功していたか否かを判断する（Ｓ６０１）。
ステップ６０１において前回のソフトウエアＡＧＣが成功していたと判断された場合（Ｙｅｓ）には、つぎに、今回のソフトウエアＡＧＣがオーバーフローであったか否かを判断する（Ｓ６０２）。

ステップＳ６０２においてオーバーフローであったと判断された場合（Ｙｅｓ）には、今回のソフトウエアＡＧＣは失敗であると判定する（Ｓ６０４）。ここでは、今回オーバーフローで１回失敗なのでｆｃｎｔに「１」の加算はしない。
ステップＳ６０２においてオーバーフローではなかったと判断された場合（Ｎｏ）には、つぎに、今回のソフトウエアＡＧＣが低出力であったか否かを判断する（Ｓ６０３）。
ステップＳ６０３において低出力であったと判断された場合（Ｙｅｓ）には、今回のソフトウエアＡＧＣは失敗であったと判定する（Ｓ６０４）。ここでは、今回低出力で１回失敗なのでｆｃｎｔに「１」の加算はしない。
ステップＳ６０３において低出力ではなかったと判断された場合（Ｎｏ）には、今回のソフトウエアＡＧＣは成功であったと判定する（Ｓ６０５）。

ステップＳ６０１において前回のソフトウエアＡＧＣが失敗していたと判断された場合（Ｎｏ）には、つぎに、前回の失敗がオーバーフローであったか否かを判断する（Ｓ６０６）。
ステップＳ６０６において前回のソフトウエアＡＧＣの失敗がオーバーフローであったと判断された場合（Ｙｅｓ）には、つぎに、今回のソフトウエアＡＧＣがオーバーフローであったか否かを判断する（Ｓ６０７）。

ステップＳ６０７において今回のソフトウエアＡＧＣがオーバーフローであったと判断された場合（Ｙｅｓ）には、今回のソフトウエアＡＧＣは失敗であったと判定する（Ｓ６１０）。ここでは、２回連続して失敗であるが、同じ原因（オーバーフロー）なので、ｆｃｎｔに「１」の加算はしない。
ステップＳ６０６において今回のソフトウエアＡＧＣがオーバーフローではなかったと判断された場合（Ｎｏ）には、つぎに、今回のソフトウエアＡＧＣが低出力であったか否かを判定する（Ｓ６０８）。

ステップＳ６０８において低出力であったと判断された場合（Ｙｅｓ）には、ｆｃｎｔに「１」を加算して（Ｓ６０９）、今回のソフトウエアＡＧＣは失敗であったと判定する（Ｓ６１０）。
ステップＳ６０８において低出力ではなかったと判断された場合（Ｎｏ）には、今回のソフトウエアＡＧＣは成功であったと判定する（Ｓ６１１）。
ステップＳ６０６において前回のソフトウエアＡＧＣの失敗がオーバーフローではなかったと判断された場合（Ｎｏ）には、つぎに、今回がオーバーフローであったか否かを判断する（Ｓ６１２）。

ステップＳ６１２において今回がオーバーフローであったと判断された場合（Ｙｅｓ）には、ｆｃｎｔに「１」を加算して（Ｓ６１４）、今回のソフトウエアＡＧＣは失敗であったと判定する（Ｓ６１５）。
ステップＳ６１２において今回のソフトウエアＡＧＣがオーバーフローではなかったと判断された場合（Ｎｏ）には、今回のソフトウエアＡＧＣが低出力であったか否かを判定する（Ｓ６１３）。

ステップＳ６１３において低出力であったと判断された場合（Ｙｅｓ）には、今回のソフトウエアＡＧＣは失敗であったと判定する（Ｓ６１６）。ここでは、２回連続して失敗であるが、同じ原因（低出力）なので、ｆｃｎｔに「１」の加算はしない。
ステップＳ６１３において低出力ではなかったと判断された場合（Ｎｏ）には、今回のソフトウエアＡＧＣは成功であったと判定する（Ｓ６１６）。

上記図８のＡＧＣ失敗判定制御フローの内容を表にすると図９のようになる。
ここでは、電荷蓄積結果を、オーバーフロー、ＡＧＣ成功、低出カの３パターンに分けており、オーバーフロー及び低出カがＡＧＣ失敗を表している。つまり、図中最も右側の「ＡＧＣ結果」の欄に示すように、［３］，［６］，［９］が今回成功であり、［１］，［２］，［４］，［５］，［７］，［８］が今回失敗である。
［１］，［２］は、前回成功で、今回失敗の場合である。１回目の失敗なのでｆｃｎｔに「１」の加算はしない。なお、被写体輝度は安定から不安定になる場合もあるので、「＋１」としてもよい。ＡＧＣ失敗の頻度により「０」又は「＋１」を使い分ければよい。

［５］，［７］は、前回と今回共にＡＧＣ失敗で、そのパターンが異なる場合である。
すなわち、［５］の場合は、被写体が明→暗となる場合であり、前回の電荷蓄積でオーバーフローが発生した為、今回は電荷蓄積時間を短縮しようとするが、既に被写体の輝度が暗くなっており、今回の電荷蓄積では低出カしか得られない場合である。
［７］は、被写体が暗→明となる場合で、前回の電荷蓄積に基づいてゲインを上げたり、電荷蓄積時間を長くしたりするが、実際の被写体輝度はさらに明るくなっていて今回の電荷蓄積でオーバーフローしてしまうような場合を指す。
このような［５］，［７］の場合には、ｆｃｎｔに「１」を加算する。

［４］，［８］は、前回と今回共にＡＧＣ失敗で、そのパターンが同じ場合である。
［８］は、低コントラスト、低輝度による低出カが連続的に起こっていると思われる。このような場合は、ソフトウエアＡＧＣは適正に行われているが、センサの検出能カを超えている場合が考えられる。
［４］は、ソフトウエアＡＧＣを使用する場合に一度オーバーフロー発生後、電荷蓄積制御の時間にオーバーフロー対策等を行うので、繰り返しオーバーフローが発生することは稀である。
したがって、［４］，［８］の場合にはｆｃｎｔに「１」の加算はしない。

上記のようなＡＦ−ＣＣＤ制御部３１におけるＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御によれば、ＡＧＣの失敗が２回連続し、且つ、その原因（オーバーフロー又は低出力）が異なる場合に、被写体輝度の明暗変化が激しいと判断し、このような判断が６回（ｆｃｎｔ＞５）計数されると、ソフトウエアＡＧＣからハードウエアＡＧＣに切り替える。これにより、被写体輝度の明暗変化が激しくソフトウエアＡＧＣが迅速に応答できない状況ではハードウエアＡＧＣによってＡＦ用像検知信号を検出する。その結果、迅速なＡＦ動作が可能となるものである。

［第２実施形態］
つぎに、図１０にフローチャートを示す、ＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の主要部分は前述した第１実施形態と同様であり、同機能のステップには同符号を付して説明は省略する。
本第２実施形態に係るＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御は、前述した第１実施形態に係るＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御においてソフトウエアＡＧＣからハードウエアＡＧＣに切り替えて実行した後、被写体輝度が安定した場合はソフトウエアＡＧＣに戻すステップを追加したものである。

ソフトウエアＡＧＣに戻す条件としては、ゲインが同じ条件での前回と今回蓄積時間の差が小さく、且つＡＧＣ成功している場合、等が挙げられる。
すなわち、設定されたゲインを新しい順にＧｎ［０］，Ｇｎ［０１］，Ｇｎ［０２］…とし、今回のゲインＧｎ［０］と、過去２回履歴分のゲインＧｎ［０１］，Ｇｎ［０２］が同じかどうかを判断する（Ｓ２１６）。

そして、ステップ２１６において、今回のゲインＧｎ［０］と、過去２回履歴分のゲインＧｎ［０１］，Ｇｎ［０２］が同じと判断された場合（Ｙｅｓ）には、ハードウエアＡＧＣの実行フラグを「０」にする（Ｓ２１７）。これにより、次回はソフトウエアＡＧＣによって電荷蓄積制御を実行するようになる。

上記第２実施形態に係るＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御によれば、被写体輝度の明暗変化が激しく、ソフトウエアＡＧＣからハードウエアＡＧＣに切り替えた後、被写体輝度が安定した場合はソフトウエアＡＧＣに戻すことができる。これにより、ソフトウエアＡＧＣにより精度の高いＡＦ動作が可能となるものである。

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）本実施形態におけるＡＦ−ＣＣＤ制御部３１によるＡＦ−ＣＣＤ蓄積制御によれば、センサユニット４０における電荷蓄積制御として、基本的にはソフトウエアＡＧＣを適用し、被写体輝度の明暗変化が激しい条件下においてハードウエアＡＧＣを適用する。すなわち、ＡＧＣの失敗が２回連続し、且つ、その原因（オーバーフロー又は低出力）が異なる場合に、被写体輝度の明暗変化が激しいと判断し、このような判断が所定回計数されると、ソフトウエアＡＧＣからハードウエアＡＧＣに切り替える。これにより、ストロボが点滅する記者会見やファッションショーの会場等、被写体輝度の明暗変化が激しくソフトウエアＡＧＣが迅速に応答できない状況ではハードウエアＡＧＣによってＡＦ用像検知信号を検出する。その結果、迅速で適切なＡＦ動作を行うことができる。

（２）また、被写体輝度の明暗変化が激しいためにハードウエアＡＧＣに切り替えた後、複数回のゲインを比較して被写体輝度が安定したと判断するとソフトウエアＡＧＣに戻す。これにより、被写体輝度が安定した場合には、ソフトウエアＡＧＣによってＡＦ用像検知信号を検出することで、精度の高いＡＦ動作を行うことができる。

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態では、被写体輝度の明暗変化が激しいと判断する条件を、「ＡＧＣの失敗が２回連続し、且つ、その原因（オーバーフロー又は低出力）が異なる場合」とし、これを計数（ｆｃｎｔ）してその値が「ｆｃｎｔ＞５」となった場合に、ハードウエアＡＧＣに切り替える。しかし、これらの条件は、適宜変更可能なものである。
すなわち、ＡＧＣの失敗が１回であっても計数してもよく、また、ハードウエアＡＧＣに切り替えるための計数の閾値も５に限らず適宜設定してよいものである。

（２）本実施形態におけるハードウエアＡＧＣは、被写体像のリアルタイムの輝度情報をセンサユニット４０が備えるモニタセンサ４２から得るように構成されているが、リアルタイムの輝度情報を得る構成は別にセンサを用いる等適宜変更可能なものである。

なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

１：カメラ、１０：カメラ本体、１１：撮像素子、２０：撮像レンズ、１４：ＡＦ検出部、１４Ｂ：位相差ＡＦ検出素子、１８：撮像画面、１８Ａ：ＡＦエリア、２０：撮像レンズ、２２：レンズ駆動用モータ、３０：制御装置、３１：ＡＦ−ＣＣＤ制御部、３２：デフォーカス演算部、３３：フォーカスエリア位置決定部、３４：レンズ駆動量演算部、３５：レンズ駆動制御部、４０：センサユニット、４１：ラインセンサ、４２：モニタセンサ、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３：レンズ群

Claims (6)

1. 位相差検出部と、
   前記位相差検出部で検出される被写体像の輝度情報を取得する輝度情報取得部と、
   前記位相差検出部の電荷蓄積により得られた出力信号に基づいて、前記位相差検出部の次回の電荷蓄積制御を行う第１電荷蓄積制御、または
   前記位相差検出部の電荷蓄積時間中に前記輝度情報に基づいて、前記位相差検出部の電荷蓄積制御を行う第２電荷蓄積制御を行う制御部とを備え、
   前記制御部は、前記第１電荷蓄積制御による電荷蓄積中に、前記位相差検出部の出力がオーバーフロー状態又は低出力状態が連続した場合、前記第１電荷蓄積制御から前記第２電荷蓄積制御に切り換えて電荷蓄積を行うことを特徴とする焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置であって、
   前記制御部は、前記第２電荷蓄積制御において電荷蓄積の結果が２回同じ場合、前記第２電荷蓄積制御から前記第１電荷蓄積制御に切り替えること、
   を特徴とする焦点検出装置。
3. 請求項１または２に記載の焦点検出装置であって、
   前記位相差検出部はラインセンサを有することを特徴とする焦点検出装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の焦点検出装置であって、
   前記位相差検出部は、前記位相差検出部へ入射する光量をモニタするモニタセンサを有し、
   前記制御部は、前記モニタセンサの出力信号を用いて前記第２電荷蓄積制御を行うこと、
   を特徴とする焦点検出装置。
5. 請求項４に記載の焦点検出装置であって、
   前記位相差検出部はラインセンサを有し、
   前記モニタセンサは前記ラインセンサに隣接して設けられていること、
   を特徴とする焦点検出装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備える撮影装置。

Images