以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。以下に説明する本発明の各実施形態は、例えば撮影光学系により結像された光学像を撮像素子等を用いて順次画像信号に変換し、静止画像や動画像等の画像データを生成し記録し再生し得るデジタルカメラ等の撮像装置(以下、単にカメラという)を例示するものである。
[第1の実施形態]
まず、本発明の第1の実施形態の撮像装置(カメラ)の概略構成を以下に説明する。図1は、本実施形態の撮像装置(カメラ)の概略構成を示すブロック構成図である。
図1に示すように、本実施形態の撮像装置1は、カメラボディ10とレンズ鏡筒30とによって主に構成されている。本カメラ1は、カメラボディ10に対してレンズ鏡筒30が着脱自在に構成されるいわゆるレンズ交換式カメラである。
なお、本実施形態においては、撮像装置(カメラ)の一例としてレンズ交換式カメラを例に挙げて説明するが、本発明を適用し得る撮像装置(カメラ)としては、この形態に限られることはなく、例えばカメラボディ10とレンズ鏡筒30とが一体に構成された形態のレンズ固定式カメラであっても全く同様に適用することができる。
カメラボディ10は、信号処理制御部11と、撮像ユニット12と、フラッシュメモリ13と、顔検出部14と、時計部15と、操作部16と、SDRAM17と、表示装置18と、表示ドライバ19と、タッチパネル20と、タッチパネルドライバ21と、角速度センサ22と、加速度センサ23と、記録媒体24及びメモリインタフェース25からなる記録部と、ボディ側通信部26等を有して構成されている。
信号処理制御部11は、本カメラ1の全体の動作を統括的に制御する制御部としての機能を備え、レンズ鏡筒30を含む各構成ユニットを制御するための制御信号を処理する制御部として機能すると共に、撮像素子12aによって取得された一連の画像信号(画像データ)を受けて所定の信号処理等を行う信号処理部として機能する回路部である。
信号処理制御部11の内部には、AF信号算出部11b,画像処理部11c,露出制御部11d,測距演算部11e,像移動量検出部11f,操作制御部11g等の各種の回路部が具備されている。
このうち、AF信号算出部11bは、撮像素子12aから出力される画像データに基づいてコントラスト検出処理若しくは位相差検出処理等の焦点調節処理に関する信号処理を行なう回路部である。
画像処理部11cは、撮像素子12aによって取得された画像データに基いて各種の信号処理を施す処理回路部である。
露出制御部11dは、撮像素子12aから出力される画像データに基づいて露出制御のための演算処理を行なう回路部である。
測距演算部11eは、撮像素子12aから出力される画像データに基づいて測距処理のための演算処理を行なう回路部である。
像移動量検出部11fは、撮像素子12aによって取得された画像データに基いて画面内において特定された被写体像(例えば後述する顔検出部14によって検出した顔画像)の画面内における移動量を検出する検出回路部である。
操作制御部11gは、操作部16から入力された指示信号を受けて、受信した指示信号に対応する各種の動作制御を行う制御回路部である。
撮像ユニット12は、撮像素子12aと、画素加算読出部12bと、非画素加算読出部12c等によって構成される。
撮像素子12aは、レンズ鏡筒30に含まれる撮影光学系(光学レンズ33等)によって結像された被写体像を受光して光電変換処理を行って画像データを生成する回路部等を含む電子部品である。撮像素子12aとしては、例えばCCD(Charge Coupled Device;電荷結合素子)等の回路素子を用いたCCDイメージセンサ若しくはMOS(Metal Oxide Semiconductor;金属酸化膜半導体)等を用いたMOS型イメージセンサ等の固体撮像素子である光電変換素子等が適用される。この撮像素子12aによって出力されるアナログ画像信号は、信号処理制御部11へと出力されて各種の信号処理が行なわれる。
本実施形態の撮像素子12aは、撮像面(受光面)の全域に亘って画像を形成するための信号を出力する複数の撮像用画素が二次元状に配列されると共に、その配列の少なくとも一部に焦点検出を行うための信号を出力する複数の焦点検出用画素が配列されてなるイメージセンサである。
画素加算読出部12bは、撮像素子12aの出力信号を画素加算処理を行って読み出す回路部である。撮像素子12aの出力信号を画素加算読出部12bを介して読み出す場合としては、カメラ1が撮影待機状態にあるときの各種の処理、例えばライブビュー画像表示を行う場合や自動露出調整制御処理を行う場合、若しくはコントラスト検出方式の自動焦点調節(オートフォーカス;AF)制御処理を行う場合等である。
非画素加算読出部12cは、撮像素子12aの出力信号を画素加算処理を伴わずに読み出す回路部である。撮像素子12aの出力信号を非画素加算読出部12cを介して読み出す場合としては、例えば撮像面位相差検出方式の自動焦点調節(オートフォーカス;AF)制御処理を行う場合等である。
フラッシュメモリ13は、各種の制御プログラムや各種の情報データを予め記憶した書き換え可能な不揮発性の半導体メモリである。フラッシュメモリ13としては、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)等が適用される。
顔検出部14は、撮像素子12aから出力される画像データに基いて表示装置18で表示されるべき画像中に、人間の顔若しくは特定種類の動植物等(例えば犬,猫,鳥,花等)の被写体に対応する画像が存在するかどうかを検出するための被写体像検出回路部である。顔検出部14としては、顔画像を検出するだけでなく、これに加えて、例えば色検出やパターン検出等を行なうものを含めてよい。なお、信号処理制御部11は、顔検出部14によって検出された被写体像が撮影画面内で移動すると、その像パターンを追尾して、焦点調節を行い続ける制御等を行う機能を有する。
時計部15は、いわゆるリアルタイムクロック(Real-Time Clock;RTC)と言われるコンピュータの内部時計である。時計部15は、例えばデータファイル等の日時情報の付与を行ったり、制御処理中における計時や時間制御等の際に利用される。
操作部16は、本カメラ1のカメラボディ10の外装部分等に設けられる通常の押しボタン式若しくはスライド式,ダイヤル式等の形態の各種の操作部材であって、具体的な図示は省略しているが、例えばシャッターリリースボタン等、各種の一般的な操作部材を含めた操作用の構成部を指すものである。操作部16から出力される指示信号は、信号処理制御部11の操作制御部11gへと出力され、同操作制御部11gにおいて各種対応する動作制御が実行される。
SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) 17は、撮像素子12aによって取得された画像信号や各種の情報データ等を一時的に記録し、一時的な作業用途に用いられる揮発性の半導体メモリである。
表示装置18は、信号処理制御部11を介して制御される表示ドライバ19によって制御される表示用デバイスである。表示装置18は、例えば撮像素子12aによって取得された画像データに基づいて生成された表示用画像データ等を受けてライブビュー画像を表示したり、記録媒体24に記録済みの画像データに基いて静止画像若しくは動画像の画像再生表示を行ったり、記録媒体24若しくはSDRAM17等に予め用意された各種データ等を読み込んで生成されるメニュー表示等を表示する表示ユニットである。
表示装置18としては、例えば液晶ディスプレイ(LCD;Liquid Crystal Display),プラズマディスプレイ(PDP;Plasma Display),有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(OEL;Organic Electro-Luminescence Display)等の表示パネルと、その駆動回路等を含んで構成される。
さらに詳述すると、表示装置18は、信号処理制御部11を介した表示ドライバ19の制御下において、カメラ1の動作モードが再生モードに設定されている時には、撮影記録済みの画像データに基く画像(静止画像,動画像等)を再生表示する表示装置として機能する。一方、カメラ1の動作モードが撮影モードに設定されている時には、同様に信号処理制御部11を介した表示ドライバ19の制御下において、画像処理部11cを経て処理済みの画像データを受けて順次連続的にリアルタイムの画像を表示し続けることによって、撮影範囲の観察,確認を行ない得る電子ビューファインダ(EVF;Electric View Finder)として機能する。
なお、表示装置18としては、例えばカメラボディ10の背面側に設けられ、比較的大型(例えば3型程度のサイズ)の表示パネルを採用する形態のもののほか、例えばアクセサリーシュー等に装着したりカメラボディ10に内蔵可能な小型(例えば0.5型程度のサイズ)の表示パネルを用いて構成されるいわゆる電子ビューファインダの形態のもの等、各種の形態のものが適用される。さらに、これら複数の表示パネルを設け、これらを適宜、用途に応じて切り換えて使用するような形態としてもよい。
表示ドライバ19は、表示装置18を駆動制御する制御回路部である。この表示ドライバ19は、撮像素子12aによって生成され取得され、所定の処理を経て生成された表示用の画像データ(画像信号)を受けて、表示装置18の表示パネルを用いて画像として視認可能に表示させるための制御等を行う。なお、表示ドライバ19において、表示用の画像データを生成する画像処理等を行うような構成としてもよい。
タッチパネル20は、上記操作部16とは別系統の操作用部材として設けられる電子部品である。タッチパネル20は、表示装置18の表示パネル上に配置されており、使用者(ユーザー)が表示装置18に表示中の画像に対応する所定領域や各種アイコン表示に相当する領域等に対してタッチ操作やスライド操作等を行うことによって、各種の操作指示信号が発生するように構成されている。タッチパネル20からの指示入力信号は、タッチパネルドライバ21へと送られて、その操作入力が判定される。
タッチパネルドライバ21は、タッチパネル20からの指示入力信号を受けて、その指示内容を判定する信号処理回路である。例えば、表示装置18の表示画像上のアイコン表示等が表示されている時に、使用者(ユーザー)が、表示中のアイコン表示等に対応するタッチパネル20上の位置をタッチ操作やスライド操作等を行なうと、それらの操作を判定する。タッチパネルドライバ21による判定結果は、信号処理制御部11へと伝達される。これを受けた信号処理制御部11はその判定結果に対応する制御処理を実行する。
角速度センサ22は、カメラボディ10に加わる姿勢変化(例えば振れ)の角速度を検出するセンサ素子である。加速度センサ23は、カメラボディ10に加わる姿勢変化(例えば振れ)の加速度を検出するセンサ素子である。信号処理制御部11は、角速度センサ22及び加速度センサ23の出力に基づいてカメラボディ10の姿勢を検出する。その検出結果は、例えば撮像素子12aを含む構成ユニットを駆動して所定の振れ補正制御等を行ったり、若しくはレンズ鏡筒30のレンズ制御部31を介して振れ補正のための光学レンズの駆動制御を行う等に利用される。また、このほかにも、カメラボディ10の姿勢検出結果は、例えばカメラボディ10が縦位置であるか横位置であるかの判定等にも利用され、それらのデータが記録画像データのメタデータとして付加される。
記録部は、記録媒体24とメモリインタフェース25等からなる構成ユニットである。記録媒体24は、画像データや各種の情報若しくは各種のプログラムなどを記録するデバイスである。記録媒体24としては、例えばカード型着脱式若しくはカメラ内蔵型の半導体メモリ媒体や磁気記憶媒体等が適用される。メモリインタフェース25は、記録媒体24を駆動制御する制御部のほかに、画像データの入出力を司る信号処理回路部等によって構成される回路部である。
メモリインタフェース25は、例えば撮像素子12aによって生成され画像処理部11cを経て所定の処理が施された画像データを受けて、これを例えば信号圧縮処理等を行って記録用の画像データに変換する信号処理を行ったり、記録媒体24に記録済みの画像データを読み込んで伸長処理等を施して画像データを復元させる信号処理等を行う。なお、画像データについての圧縮伸長処理については、上記メモリインタフェース25において処理する形態に限られることはなく、例えば信号処理制御部11内に同様の信号処理回路部を設け、それによって実行するような形態としてもよい。
ボディ側通信部26は、カメラボディ10とレンズ鏡筒30との間の制御信号,情報信号等をやり取りするために設けられる通信用信号処理回路部である。カメラボディ10にレンズ鏡筒30を装着すると、両者はインタフェース41を介して電気的に接続されるように構成されている。
ここで、インタフェース41は、カメラボディ10及びレンズ鏡筒30の双方のそれぞれに設けられる電気接点等の部材である。ボディ側通信部26は、カメラボディ10の内部でボディ側のインタフェース41と電気的に接続されている。また、後述するレンズ制御部31はレンズ側のインタフェース41と電気的に接続されている。
従って、カメラボディ10とレンズ鏡筒30とをインタフェース41を介して接続することにより、カメラボディ10側の信号処理制御部11とレンズ鏡筒30側のレンズ制御部31とは電気的に接続される。そして、この状態において両者は協働してカメラボディ10及びレンズ鏡筒30をそれぞれ制御するように構成されている。
次に、レンズ鏡筒30は、レンズ制御部31と、レンズドライバ32と、撮影光学系である光学レンズ33と、絞り装置34等によって主に構成されている。
レンズ制御部31は、上記カメラボディ10側の信号処理制御部11の制御下において、若しくはこれと協働して、レンズ鏡筒30側の各構成ユニットの動作を制御する制御回路部である。なお、このレンズ制御部31は省略して構成することもできる。その場合には、レンズ鏡筒30側の制御の全てをカメラボディ10側の信号処理制御部11が担うように構成すればよい。
光学レンズ33は、撮影対象とする対象物(被写体)からの光を透過させて被写体の光学像を結像させる撮影光学系である。なお、図面においては詳細な図示を省略しているが、撮影光学系としての光学レンズ33は、光学レンズを保持する複数の保持枠部材や、これら複数の保持枠部材を各個別に光軸方向に進退させる駆動部材等のほか、ズーミングのためのズーム駆動機構部,フォーカシングのためのフォーカス駆動機構部等を含めて構成される構成ユニットである。なお、この図には明示していないが、各レンズや光学系の位置を検出するセンサがあり、これによって至近の位置から無限遠の位置の間、あるいはそれを超えた領域のどこにピント合わせ用レンズが配置されているかを判定することが可能である。
絞り装置34は、撮影光学系を透過する光束の光量を調整するための絞り機構と、この絞り機構を駆動する駆動源(アクチュエータ)やその駆動力を伝達する駆動機構等と、この駆動機構を制御する駆動回路(ドライバ)等を含む構成ユニットである。
なお、カメラボディ10及びレンズ鏡筒30の構成要素としては、上述した構成部材以外にも、その他の各種構成ユニット等を有して構成されているものであるが、それらの各種構成ユニット等は、本発明に直接関連しない構成であるので、従来の一般的なカメラと同様の構成を具備するものとして、その詳細説明及び図示を省略している。
例えば、撮影光学系の光路を開閉し、撮影動作の際に撮影光学系を透過する光束の光量を調整するためのシャッター機構については図示及び説明を省略しているが、本実施形態のカメラ1においても、従来のカメラと同様の通常のシャッター機構を有している。この場合において、シャッター機構としては、カメラボディ10側に配設するフォーカルプレーンシャッターでもよいし、レンズ鏡筒30側に配設するレンズシャッターでもよい。また、機械的なシャッター機構に変えて若しくは加えて撮像素子12aを電気的に制御することによってシャッター機構として機能させる素子シャッター機能を備えていてもよい。なお、シャッター機構がカメラボディ10側に配設されている場合(素子シャッターも含む)には、シャッター機構は主にボディー側の制御部によって制御される。また、シャッター機構がレンズ鏡筒30側に配設されている場合には、シャッター機構は主にボディー側の制御部の制御下においてレンズ制御部31を介して制御される。
このように構成された本実施形態のカメラ1を用いて撮影を行なう場合の作用のうち、主に自動焦点調節(オートフォーカス;AF)制御処理(以下、単にAF制御処理という)に関する作用について、以下に詳述する。
本実施形態のカメラ1は、撮像素子12aの撮像面(受光面)の全域に亘って二次元状に配列された複数の撮像用画素からの出力信号に基づいて合焦状態の検出を行なって焦点調節を行うコントラスト検出方式のAF制御処理を行う第1焦点調節手段と、上記撮像用画素の一部の領域に配列された複数の焦点検出用画素からの出力信号に基づいて合焦状態の検出を行なって焦点調節を行う撮像面位相差検出方式のAF制御処理を行う第2焦点調節手段とを具備して構成される。
上記AF制御処理の方式は、いずれの場合も、信号処理制御部11の制御下において、撮像素子12aからの出力信号を受けてAF信号算出部11b,画像処理部11c等によって合焦位置の検出を行い、その検出結果に基づいてレンズ制御部31を介してレンズドライバ32を駆動制御して、光学レンズ33を所定の合焦位置へと移動させる。
この場合において、コントラスト検出方式のAF制御処理(以下、コントラストAF処理と略記する)は、画素加算読出部12bを介して出力される撮像素子12aの出力信号(画像信号)に基づいて合焦位置の検出が行なわれる。コントラストAF処理は、撮像素子12aの撮像面上に結像された被写体像のコントラスト(明暗差)が最大となる(即ち、撮像面上に結像された被写体像が合焦状態になる)際の光学レンズ33の光軸上の位置を検出する処理である。そのために、コントラストAF処理の実行中には、撮影光学系である光学レンズ33のうちの焦点調節動作に関連するレンズ群(フォーカスレンズ群)(を保持するレンズ保持枠)を光軸に沿う方向に移動させるレンズ駆動制御が必ず行なわれる。
一方、撮像面位相差検出方式のAF制御処理(以下、像面位相差AF処理と略記する)は、非画素加算読出部12cを介して出力される撮像素子12aの出力信号(画像信号)に基づいて合焦位置の検出が行なわれる。像面位相差AF処理は、撮像素子12aの焦点検出用画素に結像される一対の像の間隔を検出することで、現在設定されているレンズ位置を基準とした合焦位置の方向と合焦状態のズレ量(以下、デフォーカス量という)を判定し、光学レンズ33を合焦位置へと移動させる処理である。
本カメラ1の信号処理制御部11は、においては、周囲状況や撮像面上に結像されている被写体像の状況等に応じて上記二種の焦点調節方式による制御処理(コントラストAF処理,像面位相差AF処理)を自動的に切り換える制御を行う。この場合において、信号処理制御部11は、状況に応じて複数の焦点調節手段の切り換え制御を行う切換手段として機能する。
上述したように、像面位相差AF処理では、撮像面の一部の領域に配列された複数の焦点検出用画素からの出力信号を用いて合焦状態の検出を行うので、撮像面内の上記焦点検出用画素の存在しない領域においては合焦状態を検出することができず、よって合焦状態を検出し得る領域が限られるという制約がある。
これに対し、コントラストAF処理では、撮像面の全域に亘って二次元状に配列された複数の撮像用画素を用いて合焦状態の検出を行う。したがって、撮像面内であれば、どの領域であっても合焦状態の検出が可能である点において、像面位相差AF処理と比べて有利である。
一方、コントラストAF処理では、合焦状態の検出を行うのに際して必ずレンズ駆動を伴うのに対し、像面位相差AF処理では、レンズ駆動を伴わずに焦点検出用画素からの出力信号から合焦位置の方向とデフォーカス量を検出できるので、光学レンズ33を合焦位置へ移動させるのに際して、コントラストAF処理と比べて焦点調節動作を高速化できるという利点がある。
例えば、図2は、コントラストAF処理と像面位相差AF処理との各動作を模式的に示す概念図である。このうち図2(A)はコントラストAFの動作を示し、図2(B),図2(C)は像面位相差AF処理の動作を示している。なお、図2(B)は、像面位相差AF処理においてデフォーカス量が小である場合の動作パターンを示し、図2(C)は、像面位相差AF処理においてデフォーカス量が大である場合の動作パターンを示している。
図2において、光学レンズ33による焦点調節可能範囲を最至近端(close range side end)位置Pから無限遠位置∞で示す間の範囲とする。また、現在のレンズ位置を符号Pで示し、移動目標とするレンズ位置である合焦位置(focusing position)を符号Fで示している。そして、図示のように、現在のレンズ位置Pと合焦位置Fとが一致していない状況にあるものとする。
この状況において合焦位置Fを検出するためにコントラストAF処理を行う場合、光学レンズ33を駆動制御して、同レンズ33を光軸に沿って移動させつつ、コントラストが最大となる位置を検出する。図2(A)に示す例は、コントラストAF処理を行う場合において、合焦位置Fの検出に最も時間を要する場合の例示である。典型的なシーンとしては、暗くてコントラストが少ない被写体を狙った場合などで、例えば現在のレンズ位置Pから至近端位置Qに向けてレンズ駆動を行い、結局コントラスト変化が検出困難で至近端位置Qまで行って仕方なく折り返して無限遠位置∞へ向けてレンズ駆動が行われ、ここにきてコントラストがはっきりして、一旦合焦位置Fを通り過ぎた後、後戻りするいわゆる山登りAF動作が行われる。
次に、同様の状況下において合焦位置Fを検出するために像面位相差AF処理を行う場合であって、デフォーカス量が小である場合には、焦点検出用画素からの出力信号に基づいて合焦位置の方向とデフォーカス量を検出できるので、図2(B)に示すように、現在のレンズ位置Pから検出された合焦位置Fに向けてレンズ駆動を行なう。像面位相差AFでは、複数の像のズレ具合を見るので、像がはっきりしていて、ずれも検出範囲内に入っていれば、迷いのない、迅速な制御が可能となる。このように、撮像面位相差AFでは、迅速処理ができるかどうかをかなり正確に判定することが出来る。
また、像面位相差AF処理を行う場合であってもデフォーカス量が大である場合には、コントラストがない場合や暗い場合も、こうした事はあるが、像面位相差AF特有の問題として、位相差が大きすぎて撮像面の検出可能範囲内に入らない場合などがある。コントラストがはっきりしていても、複数の像のズレ具合を検出してピント合わせする像面位相差AFの場合、ズレを見るセンササイズに限界があるので、このような事は起こり得る。このとき、焦点検出用画素からの出力信号によっては合焦位置の方向やデフォーカス量を検出できず、よって、図2(C)に示すような動作パターンが行われる。即ち、この場合には、像面位相差AF処理であっても、その検出不能の原理は違うこともあれ、コントラストAF処理と同様に、現在のレンズ位置Pから至近端位置Qに向けてレンズ駆動を行い、至近端位置Qで折り返して無限遠位置∞へ向けてレンズ駆動が行われる。このとき、光学レンズ33が、例えば図2(C)の符号P1で示す位置にきたとき、焦点検出用画素からの出力信号によって合焦位置の方向及びデフォーカス量が検出されたものとする。すると、一旦この位置でレンズ駆動が停止され、その後、検出された合焦位置Fに向けてレンズ駆動が行なわれる。図2(C)に示す例は、デフォーカス量が大であって、焦点検出用画素からの出力信号によっては合焦位置の方向やデフォーカス量を検出できない場合の例示である。具体的には、例えば焦点調節を行おうとする被写体像が撮像面内における焦点検出用画素のある領域から外れているような場合等で、この場合、レンズの位置(至近や無限までの繰り出し距離)などによっては、コントラストAFより時間がかかる場合がある。レンズを止めたり動かしたりする時のスピードや、AF用画素や表示用画素の読み出しを切り換えるタイムラグ等でどちらのAFが有利かが決まる場合がある。以下の説明によって、カメラの各制御状態で、どのようなタイムラグが生じるか、レンズ駆動に生じるスピード差などに触れるが、これらによって、AFにかかるスピードは依存し、コントラストがはっきりしているかや、実際のピント合わせ位置と現在のレンズの位置の関係などによって変わって来る。
このような条件の積算によって、現在のレンズ位置Pと合焦位置Fとが一致していない状況においては、像面位相差AF処理に比べてコントラストAF処理を行う方が、より高速に合焦位置の検出及び合焦位置へのレンズ移動を実行することができるものであると言える。
一般に、撮像装置(カメラ)における焦点調節動作は、高速かつ正確に動作することが望まれている。一方、撮影を行う際の周囲の状況や撮像面上に結像されている被写体像の状況等によって、最適となる焦点調節方式は異なる。前述のように像面位相差AFでは、コントラストや相対的、絶対的なレンズ位置によって、検出範囲の限界という問題がある上、レンズ駆動を伴う場合、AF用画素読み出しと表示用画素読み出しを行わなければならず、レンズを動かすスピードが遅くなりがちであるが、コントラストAFでは表示用画素読み出しだけで行けるのでレンズを速く動かせる。ただし、もともとスピードの遅い重いレンズ(またはアクチュエータによるものもある)では、この差異は小さくなる。このような要因を加味して、有利な方式を選ぶようにする。レンズ位置とは、ピント合わせ位置との差異、あるいは至近端、無限遠端まで距離などを考慮している。
例えば、カメラの撮影光学系が既に合焦状態にある場合、つまり撮影光学系のうちの焦点調節に関するレンズであるフォーカスレンズのレンズ位置が既に合焦位置にある場合には、像面位相差AF処理が有利であって、より高速なAF制御処理を実行できる。この場合の具体例を図3を用いて説明する。
図3は、合焦状態からAF処理を開始した場合のコントラストAF処理と像面位相差AF処理との各動作を時系列で示す概念図である。このうち、図3(A),図3(B)はコントラストAF処理の動作を示し、図3(C),図3(D)は像面位相差AF処理の動作をに示す。なお、図3(A),図3(C)は垂直同期信号VDを示しており、図3(B),図3(D)は露光量の変化を示している。
まず、通常のライブビュー画像表示が行われているとき、撮像素子の画素データの読み込みフレームレートは、例えば60fpsで行われている。そのライブビュー画像表示の動作中に、図示の符号Rの時点においてファースト(1st.)レリーズ操作によるAF指示信号が発生してAF動作が開始するものとする。この場合、まず、AF制御処理を高速に処理するために、読み込みフレームレートが120fpsに切り換える制御処理が行われる。この切り換え処理に伴って、データ読み取りタイミングの調整のために1フレーム分の空白(ブランク)期間Bが発生する。この空白(ブランク)期間Bでは画像表示用の画素データの読み込みは行われない。ここで、上記AF指示信号の発生時点Rから上記空白(ブランク)期間を含めて120fpsでの駆動が開始されるまでの期間を撮像切換期間(Tsw)というものする。高速側にフレームレートが切り換わると露光量は減ずる(図3(B),図3(D)参照)。
こうして、フレームレートが切り換わった後、コントラストAF処理においては、撮像素子の撮像用画素のうちの所定領域の画素データの読み込み制御とレンズ駆動制御とが行なわれて、合焦状態となるレンズ位置(合焦位置)が検出される。図3(B)で示す例では、略3フレーム分の期間でAF処理が完了するものとしている。
一方、同様にフレームレートが切り換わった後、像面位相差AF処理においては、レンズ駆動制御を伴わずに、撮像素子の焦点検出用画素の画素データの読み込み制御が行なわれて、合焦状態となるレンズ位置(合焦位置)が検出される。図3(D)で示す例では、略1フレーム分の期間でAF処理が完了するものとしている。
このように、合焦状態からAF処理を開始した場合には、コントラストAF処理よりも像面位相差AF処理の方が、図3(D)の符号T1で示す時間だけ高速にAF処理結果を得ることができる。
これに対し、例えば、カメラの撮影光学系が非合焦状態にある場合、つまり撮影光学系のうちの焦点調節に関するレンズであるフォーカスレンズのレンズ位置が合焦位置から外れた位置にある場合には、像面位相差AF処理よりもコントラストAF処理の方が有利となる。この場合の具体例を図4を用いて説明する。
図4は、非合焦状態からAF処理を開始した場合のコントラストAF処理と像面位相差AF処理との各動作を時系列で示す概念図である。このうち、図4(A),図4(B)はコントラストAF処理の動作を示し、図4(C),図4(D)は像面位相差AF処理の動作をに示す。なお、図4(A),図4(C)は垂直同期信号VDを示しており、図4(B),図4(D)は露光量の変化を示している。
上述の図3に示す例と同様に、通常のライブビュー画像表示が行われているときの読み込みフレームレートを例えば60fpsとし、AF動作開始時点で読み込みフレームレートが120fpsへと切り換えわる制御処理が行われるものとする。この切り換え処理に伴って、撮像切換時間(Tsw)が発生するのも同様である。
フレームレートが60fpsから120fpsへと高速側に切り換わった後、コントラストAF処理が行われる場合、本例においても、上述の例と同様に、合焦状態となるレンズ位置(合焦位置)が検出されるまでに略3フレーム分の期間を要するものとする。
一方、同様にフレームレートが切り換わった後、像面位相差AF処理が行われる場合には、まず、撮像素子の焦点検出用画素の画素データの読み込み制御が行なわれて合焦状態となるレンズ位置(合焦位置)が検出された後、その位置へ向けてのレンズ駆動制御が行なわれる。図3(D)で示す例では、略1フレーム分の期間で検出処理は完了するが、その後のレンズ駆動制御が加わっている。
このように、非合焦状態からAF処理を開始した場合には、像面位相差AF処理よりもコントラストAF処理の方が、図4(B)の符号T2で示す時間だけ高速にAF処理結果を得ることができる。
なお、通常のライブビュー画像表示を行う際に、周囲環境が充分に明るい場合には、常に撮像素子を高速に(例えば読み込みフレームレート120fps)駆動させるようにしてもよい。この場合には、AF指示信号の発生時点でのフレームレートの切り換え制御が不要となり、よって撮像切換時間Tsw=0となりAF処理時間の短縮に寄与する。図5は、そのような場合の例を示している。
このように構成された本実施形態の撮像装置であるカメラ1の作用を以下に説明する。図6は、本実施形態の撮像装置(カメラ)の作用を示すメインフローチャートである。図7は図6のメインフローチャートのうちのフルタイムAFモード処理(S200)のサブルーチンのフローチャートである。図8は図6のメインフローチャートのうちのシングルAFモード処理(S300)のサブルーチンのフローチャートである。
まず、本カメラ1の電源スイッチが、使用者(ユーザ)によってオン状態にされることにより、本カメラ1は起動して使用可能な状態になる。ここで、電源オン操作によって、カメラ1の信号処理制御部11は、所定の初期化処理等を含めた一連の起動処理が行われるが、その起動処理そのものについては本発明の要旨に直接関連しない部分であるので、その詳細説明は省略する。
カメラ1が起動すると、まず、図6のステップS101において、信号処理制御部11は、現在設定されている動作モードが撮影動作を実行し得る撮影モードであるか否かの確認を行う。ここで、撮影モードに設定されていることが確認された場合には、ステップS102の処理に進む。また、撮影モード以外の動作モードに設定されていることが確認された場合には、その他の動作モードに対応した処理を実行する。ここで、その他の動作モードとは、例えば再生モードや通信モード等である。これらの動作モード時の処理は、本発明の要旨に直接関連しないので、その詳細説明は省略する。
ステップS102において、信号処理制御部11は、露出制御部11dを制御して、撮像ユニット12から出力される画像データ等に基づいて自動露出調整(Auto Exposure;AE)制御処理を実行する。ここで実行される自動露出調整(AE)制御処理そのものは、従来一般的な形態の撮像装置(カメラ)において行われているものと同様の制御処理であるものとし、その詳細説明は省略する。その後、ステップS103の処理に進む。
ステップS103において、信号処理制御部11は、撮像ユニット12を駆動制御して画像データを生成するため画像信号取得処理等の撮像処理を開始する。ここで行なわれる撮像処理そのものは、従来一般的な処理と同様である。その後、ステップS104の処理に進む。
ステップS104において、信号処理制御部11は、画像処理部11cを制御して、上記ステップS104の処理にて取得した画像データに基づいて所定の画像処理を実行する。この画像処理そのものも、従来一般的な処理と同様である。その後、ステップS104の処理に進む。その後、ステップS105の処理に進む。
ステップS105において、信号処理制御部11は、表示ドライバ19を介して表示装置18を制御して、上記ステップS105の処理にて処理済みの表示用画像データに基づくライブビュー画像を表示する一般的な表示処理を実行する。その後、ステップS106の処理に進む。
ステップS106において、信号処理制御部11は、顔検出部14等を制御して一般的な動体判定処理を実行する。その後、ステップS107の処理に進む。
ステップS107において、信号処理制御部11は、現在設定されている撮影モードが動画撮影モードであるか否かの確認を行う。ここで、動画撮影モードに設定されていることが確認されると、ステップS108の処理に進む。また、動画撮影モードが設定されていない、即ち静止画撮影モードに設定されていることが確認されると、ステップS109の処理に進む。
ステップS108において、信号処理制御部11は、所定の動画記録処理を実行する。この動画記録処理についても、従来一般的な形態の撮像装置(カメラ)において行われているものと同様の処理であるものとし、その詳細説明は省略する。その後、ステップS109の処理に進む。
ステップS109において、信号処理制御部11は、現在設定されている自動焦点調節制御処理(AF制御処理)の形態がフルタイムAFモードであるか否かの確認を行う。ここで、フルタイムAFモードとは、カメラ1が起動して撮影待機状態にあるときに、使用者(ユーザ)による操作指示を待たずに、常にAF制御処理を継続して実行する動作形態である。本カメラ1において設定可能なAF制御処理の形態としては、上記フルタイムAFモードのほかに、例えばシャッターレリーズボタン若しくはAFボタン等の操作部材を、使用者(ユーザ)が操作したタイミングでAF制御処理を開始するファースト(1st.)レリーズAFモード等がある。
上記ステップS109の処理にて、現在のAF制御処理形態がフルタイムAFモードであることが確認された場合には、ステップS200の処理(詳細は図7のサブルーチン参照)に進む。また、フルタイムAFモード以外に設定されていることが確認された場合には、ステップS110の処理に進む。
なお、本実施形態においては、フルタイムAFモード以外の設定として、上記ファーストレリーズAFモードとする。ここで、その他のAF制御処理の形態も考えられるが、本実施形態においては、それらの説明は省略する。
なお、ファーストレリーズAFモードにおいても、複数の動作形態がある。具体的には、例えばシングルAFモードとコンティニュアスAFモード等である。ここで、シングルAFモードは、使用者(ユーザ)による一回のファーストレリーズ操作(例えばシャッタ-レリーズボタンの半押し操作若しくはAFボタンの押圧操作)を受けて、一回だけAF制御処理を実行し、そのファーストレリーズ操作が維持されている間、AF制御処理結果を固定した状態で維持するいわゆるAFロック状態とする形態を言う。また、コンティニュアスAFモードは、使用者(ユーザ)による一回のファーストレリーズ操作を受けて、AF制御処理を開始し、そのファーストレリーズ操作が維持されている間に、例えば姿勢変化が生じて撮像面上の被写体像の状況に変化が生じると、その都度、AF制御処理を繰り返し実行する形態を言う。
上述したように、上記ステップS109の処理にて、フルタイムAFモードに設定されていることが確認されて、ステップS200に進むと、このステップS200において、信号処理制御部11は、フルタイムAFモード処理を実行する。このフルタイムAFモード処理の詳細を図7のサブルーチンに示す。
図7のステップS201において、信号処理制御部11は、像面位相差AF処理を行うためのエリア(領域)が設定されているか否かの確認を行う。ここで、像面位相差AF可能エリア設定処理は、撮像面内において複数配置されている像面位相差AF可能エリア、即ち焦点検出用画素が配置されている複数エリアのうちから使用者(ユーザ)が操作を行うことにより所望のエリアを選択することにより、若しくは撮像面内に結像されている光学像に対応する領域や高コントラスト領域等を自動的に選択制御されることにより、設定される領域である。この場合において、像面位相差AF処理を可能とする領域(エリア)設定がされていることが確認されると、ステップS202の処理に進む。また、同設定が確認されなければステップS203の処理に進む。
ステップS202において、信号処理制御部11は、露出制御部11dを介して撮像面上の露出値を取得し、取得した露出値がEV5以上であるか否か、即ち充分に明るい環境であるか否かの確認を行う。ここで、EV5以上であることが確認された場合には、ステップS204の処理に進む。また、EV5未満である場合には、ステップS203の処理に進む。
ステップS203において、信号処理制御部11は、所定のコントラストAF処理を実行する。このコントラストAF処理そのものは、従来一般的な処理と同様であり、詳細説明は省略する。その後、ステップS205の処理に進む。
一方、ステップS204において、信号処理制御部11は、所定の像面位相差AF処理を実行する。この像面位相差AF処理そのものも、従来一般的な処理と同様であり、詳細説明は省略する。この像面位相差AF処理において、後述するデフォーカス量についての情報が取得される。その後、ステップS205の処理に進む。
ステップS205において、信号処理制御部11は、撮像面内の画像が合焦状態にあるか否かの確認を行う。ここで、合焦状態であることが確認されると、ステップS206の処理に進む。また、合焦状態ではないことが確認されると、一連の処理を終了し、図6の元の処理シーケンスに戻り(リターン)、同図6のステップS110の処理に進む。
一方、上記ステップS206において、信号処理制御部11は、合焦領域(合焦エリア)の画像パターンを情報データとして記録する処理を行う。この情報データは、例えばSDRAM17若しくは一時的な情報データを記憶するために上記信号処理制御部11の内部に設けられる一時メモリ部(不図示)等に一時記憶される。
ステップS207において、信号処理制御部11は、合焦領域(エリア)におけるコントラスト値を取得する処理を実行する。その後、ステップS208の処理に進む。
ステップS208において、信号処理制御部11は、時計部15を参照し、合焦時の時刻情報データを取得する。これら取得した各種の情報データは、例えばSDRAM17若しくは上記信号処理制御部11の一時メモリ部(不図示)等に一時記憶される。その後、一連の処理を終了し、図6の元の処理シーケンスに戻り(リターン)、同図6のステップS110の処理に進む。
図6に戻って、ステップS110において、信号処理制御部11は、例えば角速度センサ22,加速度センサ23等からの出力に基づいて、カメラ1の姿勢変化、即ち光学レンズ33の光軸の向く方向の姿勢に変化が生じたか否かの確認を行う。ここで、姿勢変化が確認された場合には、ステップS111の処理に進む。また、姿勢変化が確認されない場合には、ステップS112の処理に進む。
ステップS111において、信号処理制御部11は、上述のステップS110の処理にて取得された角速度センサ22,加速度センサ23等からの出力に基づく姿勢変化情報記録を、例えばSDRAM17若しくは上記信号処理制御部11の一時メモリ部(不図示)等に一時記憶される。その後、ステップS112の処理に進む。
ステップS112において、信号処理制御部11は、操作制御部11gを介して操作部16からの指示信号のうちファーストレリーズ操作等によるAF指示信号が発生したか否かの確認を行う。ここで、AF指示信号が確認された場合には、ステップS113の処理に進む。また、AF指示信号が確認されない場合には、ステップS114の処理に進む。
ステップS113において、信号処理制御部11は、現在設定されているファーストレリーズAFモードにおける動作形態がシングルAFモードであるか否かの確認を行う。ここで、シングルAFモードに設定されていることが確認された場合には、ステップS300の処理(詳細は図8のサブルーチン参照)に進む。また、シングルAFモード以外に設定されている場合には、ステップS114の処理に進む。ここで、その他のAF動作形態も考えられるが、本実施形態においては、それらの説明は省略する。
上述したように、上記ステップS113の処理にて、シングルAFモードが確認されて、ステップS300に進むと、このステップS300において、信号処理制御部11は、シングルAFモード処理を実行する。このシングルAFモード処理の詳細を図8のサブルーチンに示す。なお、このシングルAFモード処理のサブルーチンは、上述の図7のフルタイムAFモード処理のサブルーチンと略同様である。したがって、その作用の流れは上記図7に準ずるものとし、以下簡略に説明する。
図8のステップS301は、図7のステップS201の処理と略同様である。即ちステップS301において、信号処理制御部11は、像面位相差AF処理可能エリア(領域)が設定されているか否かの確認を行う。ここで、像面位相差AF処理可能エリアの設定が確認されると、ステップS302の処理に進む。また、同設定が確認されなければステップS303の処理に進む。
ステップS302において、信号処理制御部11は、最終合焦時からの経過時間が所定時間以内であるか否かの確認を行う。ここで、最終合焦時とは、上記図7のステップS203,S204のいずれかの処理若しくは後述する図8のステップS303,S304のいずれかの処理にて実行済みのAF制御処理の実行時である。
上記ステップS302の処理にて、最終合焦時からの経過時間が所定時間以内であることが確認された場合には、ステップS304の処理に進む。また、最終合焦時からの経過時間が所定時間を超えている場合には、ステップS303の処理に進む。
ステップS303は、図7のステップS203の処理と同様である。即ちステップS303において、信号処理制御部11は、所定のコントラストAF処理を実行する。その後、ステップS305の処理に進む。
一方、ステップS304は、図7のステップS204の処理と同様である。即ちステップS304において、信号処理制御部11は、所定の像面位相差AF処理を実行する。その後、ステップS305の処理に進む。
以降、ステップS305〜ステップS308の各処理は、図7のステップS205〜ステップS308の各処理と同様である。そして、図7のシーケンスと同様に、取得された各種の情報データは、例えばSDRAM17若しくは上記信号処理制御部11の一時メモリ部(不図示)等に一時記憶される。その後、一連の処理を終了し、図6の元の処理シーケンスに戻り(リターン)、同図6のステップS114の処理に進む。
図6に戻って、ステップS114において、信号処理制御部11は、操作制御部11gを介して操作部16からの指示信号のうちセカンド(2nd.)レリーズ操作等による撮影指示信号が発生したか否かの確認を行う。ここで、撮影指示信号が確認された場合には、ステップS115の処理に進む。また、撮影指示信号が確認されない場合には、ステップS101の処理に戻る。
ステップS115において、信号処理制御部11は、所定の静止画撮像処理を実行する。この静止画撮像処理は、従来一般的な処理と同様であり、詳細説明は省略する。その後、ステップS101の処理に戻り、以降の処理を繰り返す。
以上説明したように上記第1の実施形態によれば、ファースト(1st.)レリーズ操作等によるAF指示信号が発生した時、それ以前の焦点調節動作によって合焦状態とされ、この時点においても、その合焦状態が維持されていると推定される場合には、レンズ駆動を伴わずに、高速にAF制御処理を実行しうる像面位相差AF処理を選択して、自動的に実行するようにしている。一方、AF指示信号発生時点において、非合焦状態である場合には、レンズ駆動を伴いつつ確実に焦点状態の検出を行い得るコントラストAF制御処理を実行するようにしている。換言すると、本実施形態によれば、焦点調節動作の履歴に基づいて、レンズ駆動を必ず伴うコントラストAF処理と、伴わない像面位相差AF処理とを切り換える制御を行う。これにより、状況に応じて適切な焦点調節手段を自動的に選択し切り換えることができ、常に高速なAF制御処理による撮影動作を実行し得る。
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態は、上述の第1の実施形態と基本的には略同様であり、一部の処理シーケンスが異なるのみである。即ち、本実施形態においては、シングルAFモード時のサブルーチン(図9参照)が若干異なる。したがって、以下に説明する第2の実施形態においては、上述の第1の実施形態と同じ構成及び作用の説明は省略する。そして、上述の第1の実施形態と同じ処理ステップには同じ処理番号を付して説明を省略し、異なる処理ステップについてのみ以下に説明する。
本実施形態のメインフローチャートは、上述の第1の実施形態において説明した図6と略同様である。図6のメインフローチャートにおいて、ファーストレリーズ操作の確認後、ステップS113の処理にてシングルAFモードの設定が確認されると、シングルAFモード処理(図6のステップS300;詳細は図8)が実行される。
本実施形態におけるシングルAFモード処理のサブルーチンを図9に示す。これは、上記第1の実施形態における図6のステップS300(詳細図8)に相当する処理である。
本実施形態のシングルAFモード処理(ステップS300Aの処理)は、図9に示すように、まず、ステップS301において、像面位相差AF処理可能エリア(領域)の設定確認が行なわれ、ここで、像面位相差AF処理可能エリアの設定が確認されると、ステップS500のAF方式選択判定処理(詳細は後述する。図10のサブルーチン)に進む。また、同設定が確認されなければステップS303の処理に進む。
ステップS500(図10)の処理後、図9に戻ってステップS302Aの処理に進むと、このステップS302Aにおいて、信号処理制御部11は、上記ステップS500の処理における選択判定の結果が「像面位相差AF」であるか否かの確認を行う。ここで、判定結果が「像面位相差AF」である場合には、ステップS304の像面位相差AF処理に進む。また、判定結果が「像面位相差AF」であはない場合には、ステップS303のコントラストAF処理に進む。
以降のステップS303〜ステップS308の各処理は、図8のステップS303〜ステップS308の各処理と同様である。そして、図8のシーケンスと同様に、取得された各種の情報データは、例えばSDRAM17若しくは上記信号処理制御部11の一時メモリ部(不図示)等に一時記憶される。その後、一連の処理を終了して元の処理シーケンスに戻る(リターン)。
ここで、上記ステップS500の処理、即ちAF制御処理を状況に応じて選択し採用すべきAF方式を判定するための処理であるAF方式選択判定処理の詳細を図10〜図14を用いて以下に説明する。
上述したように、信号処理制御部11の制御下においてAF方式選択判定処理が実行されると、まず、図10のステップS600において、信号処理制御部11は、現在のレンズ位置が合焦位置の近傍にあるか否かを判定する合焦近傍判定処理を実行する。この合焦近傍判定処理の詳細は、図11のサブルーチンに示す。なお、ここで、合焦近傍判定とは、現在のレンズ位置が合焦位置の近傍にあるかどうかの判定である。合焦近傍であるということは、言い換えれば、デフォーカス量が「小」である場合に相当し、非合焦近傍、即ち合焦近傍にないということは、デフォーカス量が「大」である場合に相当する。
合焦近傍判定処理は信号処理制御部11の制御下において実行される処理である。したがって、この場合において、信号処理制御部11は、合焦近傍判定手段として機能する。
図11のステップS601において、信号処理制御部11は、現在のコントラスト値が最終合焦時のコントラスト値(図9のステップS307で取得した値)から変化しているか否かの確認する。ここで、変化が確認されない場合には、ステップS606の処理に進む。また、変化が確認された場合には、ステップS602の処理に進む。
ステップS602において、信号処理制御部11は、最終合焦時からの経過時間が所定時間以内であるか否かの確認を行う。この確認は、上記図9のステップS308にて取得され記録した合焦時の時刻と、時計部15を参照して求めた経過時間に基づいて行なわれる。ここで、最終合焦時からの経過時間が所定時間以内であることが確認された場合には、ステップS606の処理に進む。また、最終合焦時からの経過時間が所定時間を超えている場合には、ステップS603の処理に進む。
ステップS603において、信号処理制御部11は、現在の合焦エリア内の画像パターンが最終合焦時における合焦エリア画像パターン(図9のステップS306の処理にて記録した画像パターン)と一致しているか否かの確認を行う。ここで、画像パターンの一致が確認された場合にはステップS606の処理に進む。また、画像パターンの不一致が確認された場合にはステップS604の処理に進む。
ステップS604において、信号処理制御部11は、角速度センサ22,加速度センサ23等からの出力に基づいてカメラ1の姿勢変化を確認し、上記図6のステップS111の処理にて記録した姿勢変化情報と比較し、姿勢変化の有無を確認する。ここで、姿勢変化が確認された場合には、ステップS605の処理に進む。また、姿勢変化が確認されない場合には、ステップS606の処理に進む。
ステップS605において、信号処理制御部11は、現在のレンズ位置が合焦位置の近傍にはない(非合焦位置にある)と判定し、一連の処理を終了する(リターン)。
ステップS606において、信号処理制御部11は、現在のレンズ位置は合焦位置の近傍にあるものと判定し、一連の処理を終了する(リターン)。
図10に戻って、ステップS501において、信号処理制御部11は、上述のステップS600の処理の結果が合焦近傍であるか否かの確認を行う。ここで、合焦近傍である場合には、ステップS506の処理に進む。
一方、上述のステップS501の処理にて、合焦近傍ではない(非合焦近傍である)場合には、ステップS502の処理に進む。
ステップS502において、信号処理制御部11は、撮像面上の撮影対象の主要な被写体像が動体であるか否かの確認を行う。この確認は、画像処理部11c等を用いた画像認識技術や、像移動量検出部11f等による検出結果に基づいて行なわれる。ここで、被写体像が動体であると確認された場合には、ステップS506の処理に進む。また、被写体像が動体ではない場合には、ステップS700の処理に進む。
ステップS700において、信号処理制御部11は、位相差AF処理の信頼性を事前に判定する位相差信頼性事前判定処理を実行する。この位相差信頼性事前判定処理の詳細は、図12のサブルーチンに示す。
位相差信頼性事前判定処理は信号処理制御部11の制御下において実行される処理である。したがって、この場合において、信号処理制御部11は、位相差信頼性事前判定手段として機能する。
図12のステップS701において、信号処理制御部11は、現在の撮像面上の被写体像のデフォーカス量の有無を確認する。ここで、デフォーカス量がある場合とは、合焦状態にない場合である。この場合には、ステップS702の処理に進む。また、デフォーカス量がない場合、即ち合焦状態にある場合には、ステップS703の処理に進む。
ステップS702において、信号処理制御部11は、現在装着されているレンズ鏡筒30の仕様を確認する。即ち、レンズ鏡筒30の開放絞り値がF4より小絞りであって、かつ焦点距離が20mm以下の広角レンズであるか否かの確認を行う。この確認は、次のような理由による。一般に、撮影光学系を構成するレンズ鏡筒30の仕様において、開放絞り値が小絞りである程、また焦点距離が短焦点である程、被写界深度が深くなる傾向にあることから、見かけ上のピントの合う範囲、即ち合焦状態とされる範囲が広くなることは周知である。この場合、ピントの合う範囲(合焦状態とされる範囲)における範囲とは、合焦位置に対するレンズ位置の光軸方向のズレ量の許容範囲で表すことができる。そこで、本実施形態においては、レンズ鏡筒30の仕様において、開放絞り値がF4よりも小絞りであって、焦点距離が20mm以下の広角レンズであれば、充分に深い被写界深度を得ることができ、よって、焦点調節処理の信頼性を得ることができるものとしている。
上記ステップS702の処理にて、レンズ鏡筒30が同条件(開放絞りF4より小かつ焦点距離20mm以下)に合致する場合には、ステップS703の処理に進む。また、同条件に合致しない場合には、ステップS704の処理に進む。
ステップS703において、信号処理制御部11は、現在の状況において像面位相差AF処理によるAF制御処理を行った場合には、信頼性のある焦点調節結果が得られるものと事前判定し(信頼性あり判定)、一連の処理を終了する(リターン)。
ステップS704において、信号処理制御部11は、現在の状況において像面位相差AF処理によるAF制御処理を行った場合には、信頼性のある焦点調節結果が得られないものと事前判定し(信頼性なし判定)、一連の処理を終了する(リターン)。
図10に戻って、ステップS503において、信号処理制御部11は、上述のステップS700の処理結果が、信頼性ありの事前判定であるか否かの確認を行う。ここで、信頼性ありの事前判定であれば、ステップS506の処理に進む。また、信頼性ありの事前判定でなければ、ステップS800の処理に進む。
ステップS800において、信号処理制御部11は、AF時間見積もり処理を実行する。このAF時間見積もり処理は、像面位相差AF処理を行った場合にかかる処理時間(Tp)と、コントラストAF処理を行った場合にかかる処理時間(Ti)とを、事前に算出する(見積もる)処理である。その詳細は、図13のサブルーチンに示す。
AF時間見積もり処理は信号処理制御部11の制御下において実行される処理である。したがって、この場合において、信号処理制御部11は、AF時間見積もり手段として機能する。
図13のステップS801において、信号処理制御部11は、フレームレート切り換え時間の有無を確認する。
通常のライブビュー画像表示を行っている状態からAF制御処理を実行するのに際しては、例えば撮像素子12aからの画像データの読み取りを高速化してAF制御処理を高速化するために、撮像素子12aのフレームレートを例えば60fpsから120fps等のように高速方向に切り換えを行うことがある。このフレームレート切り換え時には、データ読み取りタイミングの調整のために1フレーム分の空白(ブランク)期間が必要になる。この期間に要する時間をフレームレート切り換え時間というものとしている。
ここで、フレームレート切り換え時間が存在する場合には、ステップS803の処理に進み、このステップS803において、フレームレート切り換え時間=Tswと設定する。その後、ステップS804の処理に進む。
一方、フレームレート切り換え時間が存在しない場合には、ステップS802の処理に進み、このステップS802において、フレームレート切り換え時間Tsw=0と設定する。その後、ステップS804の処理に進む。
ステップS804において、信号処理制御部11は、現在のレンズ位置からのコントラストAF処理時間(Tli)を取得する。
次いで、ステップS805において、信号処理制御部11は、コントラストAF処理時間の見積もり結果、Ti=Tsw+Tliを取得する。
続いて、ステップS806において、信号処理制御部11は、現在のレンズ位置からの像面位相差AF処理時間(Tlp)を取得する。
次いで、ステップS807において、信号処理制御部11は、像面位相差AF処理時間の見積もり結果、Tp=Tsw+Tlpを取得する。その後、一連の処理を終了する(リターン)。
図10に戻って、ステップS504において、信号処理制御部11は、上述のステップS800の処理にて取得したコントラストAF処理時間(Ti)と像面位相差AF処理時間(Tp)との見積もり時間の比較を行う。ここで、像面位相差AF処理時間(Tp)<コントラストAF処理時間(Ti)であるか否かを確認し、そうである場合には、ステップS506の処理に進む。また、そうでない場合には、ステップS505の処理に進む。
ステップS505において、信号処理制御部11は、所定のコントラストAF処理を実行する。その後、一連の処理を終了する(リターン)。
一方、ステップS506において、信号処理制御部11は、像面位相差AF処理を実行する。この像面位相差AF処理の詳細は、図14のサブルーチンに示す。
図14のステップS5061において、信号処理制御部11は、デフォーカス量が算出可能であるかの確認を行う。ここで、デフォーカス量の算出可能であることが確認された場合には、ステップS5062の処理に進む。また、デフォーカス量の算出が不可能である場合には、ステップS5063の処理に進む。
ステップS5062において、信号処理制御部11は、合焦位置へ向けてのレンズ駆動制御を実行する。その後、一連の処理を終了する(リターン)。
また、ステップS5063において、信号処理制御部11は、焦点調節可能範囲において最至近端若しくは無限遠端へ向けてのレンズ駆動制御を実行する。その後、一連の処理を終了する(リターン)。
以上説明したように上記第2の実施形態においても、上述の第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。これに加えて、本実施形態においては、像面位相差AF処理の信頼性を事前に判定する処理(図12)やAF時間見積もり処理(図13)等を含めたAF方式選択判定処理(図10)を行なって、状況に応じて最適なAF方式を自動的に選択し実行することができる。したがって、常に高速なAF処理を行なって、快適な撮影を行い得る撮像装置とすることができる。
上述の各実施形態で説明した各処理シーケンスは、その性質に反しない限り、手順の変更を許容し得る。したがって、上述の処理シーケンスに対して、例えば各処理ステップの実行順序を変更したり、複数の処理ステップを同時に実行させたり、一連の処理シーケンスを実行する毎に、各処理ステップの順序が異なるようにしてもよい。
即ち、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、」等を用いて説明したとしても、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。また、これらの動作フローを構成する各ステップは、発明の本質に影響しない部分については、適宜省略も可能であることは言うまでもない。
また、ここで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や機能は、多くがプログラムにより設定可能であり、そのプログラムをコンピュータが読み取り実行することで上述した制御や機能を実現することができる。そのプログラムは、コンピュータプログラム製品として、フレキシブルディスク、CD−ROM等、不揮発性メモリ等の可搬媒体や、ハードディスク、揮発性メモリ等の記憶媒体に、その全体あるいは一部を記録又は記憶することができ、製品出荷時又は可搬媒体或いは通信回線を介して流通又は提供可能である。利用者は、通信ネットワークを介してそのプログラムをダウンロードしてコンピュータにインストリールしたり、あるいは記録媒体からコンピュータにインストールすることで、容易に本実施の形態の撮影機器を実現することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施し得ることが可能であることは勿論である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記一実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。