(57)【要約】【課題】効率的なオートフォーカス制御を得る。【解決手段】１撮像画面における一部領域を検波領域として設定し、ローリングシャッタ方式による露光のＣＭＯＳセンサから、検波領域に対応する露光期間のみ検波して評価値を得て、次の評価値サンプル取得のためのレンズ位置にフォーカスレンズを移動させるというシーケンスとする。このとき、検波領域が１撮像画面の一部領域であることから、２水平同期期ごとに対応する検波期間ごとの間の休止期間について長い時間を確保できる。この休止期間にてフォーカスレンズを移動させるようにタイミング設定することで、１水平同期期間ごとのタイミングで評価値取得とフォーカスレンズ移動とを実行させることが可能となる。【選択図】図３
2006243527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の評価値取得用フォーカスレンズ位置にて、１画面分の撮像画像の全領域における一部領域である検出対象領域に対応するものとされる撮像信号部分を取り込むための、撮像信号取り込みタイミングを発生する取り込みタイミング発生手段と、
上記取り込みタイミング発生手段により発生された撮像信号取り込みタイミングに基づいて、撮像素子部により得られるものとされる１画面分の撮像画像に対応する撮像信号のうちから、上記検出対象領域に対応するものとされる撮像信号部分を取り込む信号取り込み手段と、
上記信号取り込み手段により取り込まれた撮像信号を利用して、フォーカス制御に用いるべき評価値を生成して取得する評価値取得手段と、
上記撮像信号取り込み手段による上記撮像信号の取り込みが終了して以降において、所定の移動開始／終了タイミングにより、上記フォーカスレンズを次の所定の評価値取得用フォーカスレンズ位置に対して移動させる評価値取得対応フォーカスレンズ移動制御手段と、
を備えることを特徴とするフォーカス制御装置。
【請求項２】
上記取り込みタイミング発生手段は、
上記撮像素子部について設定される露光時間に応じて、撮像信号取り込みタイミングを変更設定するとともに、
上記評価値取得対応フォーカスレンズ移動制御手段は、上記変更設定された撮像信号取り込みタイミングに応じて、上記移動開始／終了タイミングを変更設定するようにされている、
ことを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。
【請求項３】
上記評価値取得対応フォーカスレンズ移動制御手段は、上記移動開始／終了タイミングを変更設定するために、フォーカスレンズの移動速度を変更設定するようにされている、
ことを特徴とする請求項２に記載のフォーカス制御装置。
【請求項４】
フォーカスレンズを含むレンズ部と、
上記フォーカスレンズを移動させるようにして駆動するフォーカスレンズ駆動機構と、
上記レンズ部により得られる撮像光を受光して電気信号に変換する撮像素子を備えて、１画面分の撮像画像に対応する撮像信号を出力することのできる撮像素子部と、
所定の評価値取得用フォーカスレンズ位置にて、１画面分の撮像画像の全領域における一部領域である検出対象領域に対応するものとされる撮像信号部分を取り込むための、撮像信号取り込みタイミングを発生する取り込みタイミング発生手段と、
上記取り込みタイミング発生手段により発生された撮像信号取り込みタイミングに基づいて、上記撮像素子部により得られるものとされる１画面分の撮像画像に対応する撮像信号のうちから、上記検出対象領域に対応するものとされる撮像信号部分を取り込む信号取り込み手段と、
上記信号取り込み手段により取り込まれた撮像信号を利用して、フォーカス制御に用いるべき評価値を生成して取得する評価値取得手段と、
上記撮像信号取り込み手段による上記撮像信号の取り込みが終了して以降において、所定の移動開始／終了タイミングにより、上記フォーカスレンズを次の所定の評価値取得用フォーカスレンズ位置に対して移動させるようにして、上記フォーカスレンズ駆動機構を制御する評価値取得対応フォーカスレンズ移動制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
所定の評価値取得用フォーカスレンズ位置にて、１画面分の撮像画像の全領域における一部領域である検出対象領域に対応するものとされる撮像信号部分を取り込むための、撮像信号取り込みタイミングを発生する取り込みタイミング発生手順と、
上記取り込みタイミング発生手順により発生された撮像信号取り込みタイミングに基づいて、撮像素子部により得られるものとされる１画面分の撮像画像に対応する撮像信号のうちから、上記検出対象領域に対応するものとされる撮像信号部分を取り込む信号取り込み手順と、
上記信号取り込み手順により取り込んだ撮像信号を利用して、フォーカス制御に用いるべき評価値を生成して取得する評価値取得手順と、
上記撮像信号取り込み手順による上記撮像信号の取り込みが終了して以降において、所定の移動開始／終了タイミングにより、上記フォーカスレンズを次の所定の評価値取得用フォーカスレンズ位置に対して移動させる評価値取得対応フォーカスレンズ移動制御手順と、
を実行することを特徴とするフォーカス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチルカメラなどの撮像装置に備えられ、レンズ部位により得られる像の焦点状態を制御するフォーカス制御装置、及びその方法に関する。また、このようなフォーカス制御装置を備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、単体のデジタルスチルカメラや、携帯電話などに搭載されるデジタルスチルカメラなどのほとんどの撮像装置、撮像デバイスでは、撮像レンズにより得た撮像光を、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子に結像させて撮像信号を得るようにされた構成が採られる。また、このような撮像装置、撮像デバイスのほとんどのものについてオートフォーカス機能が与えられている状況にある。オートフォーカスとは、一般に、手動操作に依らず、合焦状態が得られるようにフォーカスレンズ位置を制御することを指す。このようなオートフォーカスの方式としては、レンズ部位による撮像光から得られる映像信号のコントラストの情報を利用するコントラスト方式が広く知られている。
特許文献１には、上記コントラスト方式によりオートフォーカス制御を行う構成が示されている。ここでのオートフォーカス制御の手順としては、映像信号のコントラストの状態に対応した評価値に応じて、レンズを合焦方向に移動させるようにされている。また、このような評価値の取得と、これに応じたレンズの移動制御については、垂直同期信号に同期したタイミングで実行されるようになっている。デジタルスチルカメラのように主としては静止画を扱うものであっても、信号処理、カメラ制御などの多くは、通常、１フィールド（フレーム）に相当するタイミングを基準として実行されるように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４０１８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したコントラスト方式によるオートフォーカス制御は、上記もしているように、撮像装置のオートフォーカス機能として広く採用されている状況にあるが、まだ、改善される余地が残っている。
本発明としても、このようなオートフォーカス制御について、さらなる改善を図って、これまでよりも効率的なオートフォーカス制御の動作が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで本発明は上記した課題を考慮して、フォーカス制御装置として次のように構成することとした。
つまり、所定の評価値取得用フォーカスレンズ位置にて、１画面分の撮像画像の全領域における一部領域である検出対象領域に対応するものとされる撮像信号部分を取り込むための、撮像信号取り込みタイミングを発生する取り込みタイミング発生手段と、この取り込みタイミング発生手段により発生された撮像信号取り込みタイミングに基づいて、撮像素子部により得られるものとされる１画面分の撮像画像に対応する撮像信号のうちから、検出対象領域に対応するものとされる撮像信号部分を取り込む信号取り込み手段と、この信号取り込み手段により取り込まれた撮像信号を利用して、フォーカス制御に用いるべき評価値を生成して取得する評価値取得手段と、撮像信号取り込み手段による撮像信号の取り込みが終了して以降において、所定の移動開始／終了タイミングにより、フォーカスレンズを次の所定の評価値取得用フォーカスレンズ位置に対して移動させる評価値取得対応フォーカスレンズ移動制御手段とを備えて構成することとした。
【０００６】
また、撮像装置として次のように構成することとした。
つまり、フォーカスレンズを含むレンズ部と、フォーカスレンズを移動させるようにして駆動するフォーカスレンズ駆動機構と、レンズ部により得られる撮像光を受光して電気信号に変換する撮像素子を備えて、１画面分の撮像画像に対応する撮像信号を出力することのできる撮像素子部と、所定の評価値取得用フォーカスレンズ位置にて、１画面分の撮像画像の全領域における一部領域である検出対象領域に対応するものとされる撮像信号部分を取り込むための、撮像信号取り込みタイミングを発生する取り込みタイミング発生手段と、この取り込みタイミング発生手段により発生された撮像信号取り込みタイミングに基づいて、撮像素子部により得られるものとされる１画面分の撮像画像に対応する撮像信号のうちから、検出対象領域に対応するものとされる撮像信号部分を取り込む信号取り込み手段と、この信号取り込み手段により取り込まれた撮像信号を利用して、フォーカス制御に用いるべき評価値を生成して取得する評価値取得手段と、この撮像信号取り込み手段による上記撮像信号の取り込みが終了して以降において、所定の移動開始／終了タイミングにより、フォーカスレンズを次の所定の評価値取得用フォーカスレンズ位置に対して移動させるようにして、フォーカスレンズ駆動機構を制御する評価値取得対応フォーカスレンズ移動制御手段とを備えることとした。
【０００７】
また、所定の評価値取得用フォーカスレンズ位置にて、１画面分の撮像画像の全領域における一部領域である検出対象領域に対応するものとされる撮像信号部分を取り込むための、撮像信号取り込みタイミングを発生する取り込みタイミング発生手順と、この取り込みタイミング発生手順により発生された撮像信号取り込みタイミングに基づいて、撮像素子部により得られるものとされる１画面分の撮像画像に対応する撮像信号のうちから、検出対象領域に対応するものとされる撮像信号部分を取り込む信号取り込み手順と、この信号取り込み手順により取り込んだ撮像信号を利用して、フォーカス制御に用いるべき評価値を生成して取得する評価値取得手順と、撮像信号取り込み手順による撮像信号の取り込みが終了して以降において、所定の移動開始／終了タイミングにより、上記フォーカスレンズを次の所定の評価値取得用フォーカスレンズ位置に対して移動させる評価値取得対応フォーカスレンズ移動制御手順とを実行するようにして、フォーカス制御方法を構成することとした。
【０００８】
上記各構成によると、本発明では、オートフォーカス制御のための評価値を取得するのにあたり、評価値の基となる撮像信号については、１画面分の撮像画像の全領域における一部領域である検出対象領域に対応した撮像信号を取り込むこととしており、このために、信号取り込みのタイミングを発生させることとしている。
このようして、検出対象領域に対応した撮像信号を取り込むということは、本発明では、１画面分の撮像画像の全領域に対応する撮像信号を取り込む場合よりも短い期間で、撮像信号の取り込みが完了することを意味する。これに伴い、例えば、先の１画面分の撮像画像内の検出対象領域に対応する撮像信号の取り込みが完了して、次の１画面分の撮像画像内の検出対象領域に対応する撮像信号の取り込みを開始するまでの期間について、１画面分の撮像画像の全領域に対応する撮像信号を取り込む場合よりも長くすることができる。ここで、検出対象領域に対応する撮像信号の取り込み期間を、評価値取得のために必要な必要露光期間として考えると、先の必要露光期間が終了して次の必要露光期間が開始されるまでの間の非必要露光期間の時間をこれまでよりも長く確保できるということになる。これにより、この非必要露光期間ごとに対して、フォーカスレンズを移動させるための期間を確実に設定することが可能となる。これに対して、従来としては、非必要露光期間ごとに対して、フォーカスレンズを移動させるための期間を確実に設定することはできなかったものである。
【発明の効果】
【０００９】
このようにして、非必要露光期間ごとにフォーカスレンズを移動させるための期間が設定できるようになることで、オートフォーカス制御として合焦状態を得るまでに要する時間は短縮されることにる。つまり、オートフォーカス動作が高速化されるものであり、これまでよりも効率的なオートフォーカス制御が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
先ず、本発明に至った背景について説明する。
オートフォーカス制御のための１方式としてはコントラスト方式が知られている。コントラスト方式では、周知のようにして、撮像素子にて受光された撮像光に基づいて得られる撮像信号についてのコントラストの度合いを評価する。撮像信号のコントラストが相対的に高くなるほど合焦状態に近いことを示す。そこで、撮像信号のコントラストについての評価結果に基づいてフォーカスレンズをしかるべき位置に移動させることで被写体に対する合焦状態を得ることができる。
【００１１】
なお、撮像信号のコントラストを評価するのにあたっては、次のような手法が一般に知られている。
撮像信号のコントラスト評価のためには、撮像信号の輝度信号成分を用いるようにされ、先ずは、この輝度信号成分の振幅を所定の特性のＨＰＦ(High Pass Filter)にかける（微分化する）。これにより、輝度信号の高周波成分に応じた振幅値の絶対値（微分絶対値）を得るようにされる。そして、例えば撮像信号の１水平ラインごとなどの一定の信号区間ごとに対応して得られる微分絶対値の最大値を求め、さらにこの最大値を積分していく。この積分を、例えば１画面分に対応する撮像信号ごとに行って得られた値（積分値）が撮像信号のコントラストの評価結果としての評価値として扱われる。
上記説明から理解されるように、評価値は、映像信号の輝度信号の高周波成分に基づいて得られるものであり、従って、所定の画像領域におけるコントラストの強度を示すものとなる。
【００１２】
上記のようにして得られる評価値を利用したオートフォーカス制御の一手法を図８を参照して説明する。ここで説明するオートフォーカス制御は、スチルカメラにより静止画を撮影する場合に広く採用されている。
【００１３】
図８には、撮像信号（説明の便宜のため、時間経過に応じた変化はないものとして考える）により得られる評価値とフォーカスレンズのレンズ位置（フォーカスレンズ位置）との関係が示されている。評価値は、合焦状態に対応するフォーカスレンズ位置を頂点とするいわゆる山形の特性となることが知られている。
【００１４】
この場合のオートフォーカス制御としては、先ず、フォーカスレンズについての所定の可動範囲内において、予め決められた距離ごとの異なるレンズ位置にフォーカスレンズを順次配置させ、この配置されたレンズ位置ごとに評価値を得るようにされる。なお、ここでの隣り合うレンズ位置間のそれぞれの距離は、等しいものして設定されてもよいし、また、必要に応じて、それぞれ異なるようにして設定されてもよい。
上記した動作を図８に対応させると、ここでのフォーカスレンズの可動範囲は、焦点が合う被写体距離が遠くなる（Far）側から近くなる（Near）側にかけて、レンズ位置P1〜P12までの範囲として示されている。そして、フォーカスレンズの順次配置を、ここではFar側から開始させるとすると、先ずは、フォーカスレンズをレンズ位置P1に対して配置させることになる。そして、この位置にてフォーカスレンズの移動を停止させた状態で評価値V1を取得するようにされる。続いては、このレンズ位置P1から所定距離分Near側となるレンズ位置P2に対してフォーカスレンズを移動させ、ここで停止させた状態で、評価値V2を得るようにされる。以降、同様の手順で、レンズ位置P3〜P12まで順次フォーカスレンズを移動させていきながら、レンズ位置P3〜P12の各位置にてフォーカスレンズを停止させた状態での評価値V3〜V12を取得するようにされる。
【００１５】
このようにしてレンズ位置P1〜P12を順次スキャンするようにして、各レンズ位置の評価値をサンプルするようにして取得していく（以降、「評価値順次サンプリング」ともいう）。この評価値順次サンプリングを図８のようにして行った結果、１２の評価値V1〜V12が得られることとなる。そして、これらの評価値V1〜V12を比較してみると、この場合に最大値をとっているのは評価値V7であることになる。このことは、レンズ位置P1〜P12のうちで、評価値V7が得られたレンズ位置P7が合焦位置となることを示している。
そこで、この場合には、フォーカスレンズをレンズ位置P7に対して移動させるようにして駆動する。これにより、被写体に対して合焦した状態が得られることになる。
なお、この図においては、評価値のサンプル（評価値取得のためのレンズ位置）数を１２としているが、これはあくまでも説明の便宜上のことであり、実際のサンプル数は、実際の撮像装置の仕様や、実際に要求されるオートフォーカス制御の性能などに応じて適宜変更されるべきものである。
【００１６】
現状において、撮像光を電気信号に変換する撮像素子としては、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)型撮像素子（ＣＣＤセンサ）と、ＣＭＯＳ型撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）が広く知られており、また、現実の撮像装置に採用されている撮像素子は、ＣＣＤ型が広く採用されている状況にある。
周知のようにして、ＣＣＤセンサは、画素に対応する各光電変換素子の露光タイミングについては、全て同じものとなるように駆動されるのが一般的である。このような露光タイミングは、グローバルシャッタ方式ともいわれる。また、一般に、撮像装置における各種の撮像に関する制御は、垂直同期信号タイミングに同期して動作するようにされているものが多い。垂直同期信号タイミングは、１撮像画面の生成期間に対応したタイミングであり、ＣＣＤセンサにおける露光終了タイミングに対応する。
図８に示したオートフォーカス制御のための評価値順次サンプリングの動作も、上記垂直同期信号に基づいたタイミングで実行されるのが通常である。そこで、撮像素子としてＣＣＤを採用している場合における、評価値順次サンプリングのための撮像装置の動作を、図９のタイミングチャートに示す。
【００１７】
この場合の垂直同期信号は、例えば図９（ｂ）に示すようにして、１垂直同期期間（1V）ごとに、Ｌレベルの垂直同期パルスが現れる波形として示される。ここでは、垂直同期パルスが立ち下がる開始時点（t0）から、次の垂直同期パルスのたち下がりとなる時点t6までの期間（及び時点t6〜時点t0までの期間）を１垂直同期期間としている。
先ず、時点t0に至って垂直同期期間が開始される（直前の垂直同期期間が終了する）と、図９（ｄ）に示すようにして、時点t0の直後と見なせる時点t1から時点t2までの期間が評価値取得タイミングとして設定される。この期間t1〜t2による評価値取得タイミングでは、ＣＣＤセンサを駆動して、直前の垂直同期期間（1V）において露光されたＣＣＤセンサに蓄積された電荷を取り込んで１撮像画像分の撮像信号を得る。また、この撮像信号の輝度信号成分を利用して、例えば先に説明した手順により評価値を取得する。
【００１８】
そして、時点t2に至って評価値の取得が終了したとされると、図９（ｅ）に示すようにして、時点t2から時点t4までの期間により、例えば次のフォーカスレンズの駆動（移動）に関する所定項目を設定（レンズ駆動設定）する期間についてのタイミングが設定される。この期間では、例えば、フォーカスレンズが所定の速度、距離により移動されるように、移動速度、移動量（及び移動方向）を設定するなどの処理を実行する。
ここまでの処理を実行すると、図９（ｆ）に示すようにして、時点t4〜時点t5までの期間により、次の評価値サンプルを取得するために、実際にフォーカスレンズを次の所要のレンズ位置にまで移動させるための期間が設定される。この期間では、上記期間t2〜t4のレンズ駆動設定により設定された移動速度、移動量（及び移動方向）によってフォーカスレンズを移動させる。
また、ＣＣＤセンサの露光は、垂直同期期間ごとに行われるべきものとなっており、図９（ｃ）に示すタイミングが設定される。この露光タイミングは、Ｈレベルの区間が露光が有効な期間であることを示し、Ｌレベルの区間が露光が無効な区間であることを示す。この場合の露光タイミングは、１Ｖ期間が開始される時点t0から一定時間経過した時点t3から同じ１Ｖの終了時点である時点t6までＨレベルとなっている。つまり、期間t3〜t6が、ＣＣＤが露光される期間となるもので、このときのＣＣＤの露光タイミングのイメージは図９（ａ）のようにして示される。
【００１９】
ところで、これまでの説明によると、時点t0から開始される垂直同期期間（1V）においては、期間t4〜t5においてフォーカスレンズが実際に移動されることになる。このために、期間t3〜t6による露光期間においては、期間t4〜t5によるフォーカスレンズ移動期間が重複する期間が生じることとなる。
【００２０】
適正な評価値を得るためには、その評価値取得対象となる撮像信号を得るための露光期間においては、フォーカスレンズを移動させずに停止状態としておく必要がある。露光期間内にフォーカスレンズが移動するということは、カメラ側においてフォーカス状態が強制的に可変されることであり、これにより、評価値取得のための信号処理としてみた場合にはＬＰＦ(Low Pass Filter)の処理が施されたのと同等の結果となり、本来の正しい評価値が得られなくなるからである。
そして、このような不正な評価値を使用してオートフォーカス制御を実行したとしても、適正に合焦状態を得ることはできないものであり、従って、このような不正な評価値はオートフォーカス制御には使用することはできない。
このことからすると、期間t3〜t6による露光期間により得られる撮像信号によって得られる評価値は不正なものであり、従って、期間t3〜t6による露光期間により得られる撮像信号からは評価値を取得すべきではない、ということになる。
このために、時点t0から開始された垂直同期期間（1V）に続く、時点t6から開始される垂直同期期間（1V）においては、図９（ｄ）にも示されているように、評価値取得は実行していない。
【００２１】
また、同じ時点t6から開始される垂直同期期間（1V）においては、図９（ｆ）に示すように、レンズ駆動設定を実行しないようにされ、これにより、図９（ｇ）に示すようにして、実際のフォーカスレンズの駆動も行われない。
一方、ＣＣＤセンサの露光は垂直同期期間ごとに周期的に実行され、図９（ａ）、（ｃ）に示すように、時点t6から開始される垂直同期期間（1V）においては、時点t6から一定時間経過した時点t7から、この垂直同期期間が終了する時点t0までの期間において、ＣＣＤセンサの露光が実行される。
上記のようにして、時点t6から開始される垂直同期期間（1V）においては、フォーカスレンズの駆動が行われない状態で、期間t7〜t0によりＣＣＤセンサの露光が行われる。これにより、上記期間t7〜t0の露光期間により得られた撮像信号は、評価値取得には有効なものであることになる。そこで、次の時点t0から開始される垂直同期期間（1V）においては、期間t1〜t2により、上記期間t7〜t0の露光により得られた撮像信号から評価値を取得するようにされる。また、評価値を取得したことに応じて、続く期間ｔ2〜t4によるレンズ駆動設定に応じて、期間ｔ4〜t5にてフォーカスレンズを駆動する。
このようなシーケンスの繰り返しにより、図８にて説明した評価値順次サンプリングが実行されることになる。
【００２２】
ところで、上記図９に示した評価値順次サンプリングの手順によれば、評価値は、２垂直同期期間（1V＋1V）ごとに１つサンプルされることになる。これは、上記もしているように、垂直同期期間の２周期分のうち１周期においては、ＣＣＤセンサの露光期間にフォーカスレンズが実際に移動する期間が重複することになって適正な評価値が得られないことに起因している。
このことからすると、図８にて説明したオートフォーカス制御のための評価値順次サンプリングの処理については、１垂直同期期間の時間長をV、評価値サンプル数をｎとすると、おおまかには、2V×ｎだけの時間が必要であることになる。
しかしながら、ＣＣＤセンサの露光は１垂直同期期間ごとに実行されているのであるから、これにあわせて、評価値のサンプルについても１垂直同期期間ごとに実行できるようにすれば、評価値順次サンプリングの処理に要する時間は、ほぼV×ｎで表されることになり、単純には、図９に示したシーケンスとする場合のほぼ１／２にまで短縮することができる。図８にて説明したオートフォーカス制御の手順は、評価値順次サンプリングを完了させた後に、最大の評価値がサンプルされたレンズ位置にフォーカスレンズを移動させる、というものであるので、オートフォーカス制御の動作全体において評価値順次サンプリングが占める時間の割合は大きい。従って、評価値順次サンプリングに要する時間が短縮されれば、オートフォーカス制御の動作が起動して終了するまでの時間も大幅に短縮することが可能になる。
【００２３】
そこで、図９に示す評価値順次サンプリングの手順を前提として、垂直同期期間（1V）ごとに評価値がサンプルできるようにするのであれば、１つには、ＣＣＤセンサの露光時間を短縮することが考えられる。
ＣＣＤの露光は、その終了タイミングを垂直同期期間の終了タイミングと一致させることで、垂直同期期間との同期が得られるようにされている。そこで、ＣＣＤセンサの露光時間を変更するには、露光の開始時点を変更することになる。例えば図９において露光開始時点を示す時点t3について、時点t4以降のタイミングで遅延させていったとすると、期間t3〜t6は短縮される代わりに、時点t4以降から露光が開始される時点t3までの期間は長くなっていくことになる。この時点t4以降から露光が開始される時点t3までの期間をレンズ駆動のための時間として利用するものである。
しかし、この場合には、充分なレンズ駆動時間を得るために、露光時間が過度に短縮されて、本来必要とする露光が得られなくなることが考えられる。また、最大露光時間も短縮されることになるので、露光時間の可変範囲が少なくなり、この点でも実用性を欠く場合の生じる可能性がある。
【００２４】
そこで逆に、レンズ駆動時間についてできるだけ短縮していくこととするならば、その分、露光時間を長くすることができることになるのであるが、フォーカスレンズを物理的に移動させる以上、必ず移動時間が存在する。また、フォーカスレンズの移動には、通常、モータを用いる。モータはその物理的な構造上、瞬時的に開始／停止させるようにして駆動することが難しい。これらの理由で、レンズ駆動時間は、一定以上は長くならざるを得ない。
このようにして、図９に示す評価値順次サンプリングの手順では、実用性を維持したうえで垂直同期期間ごとに評価値をサンプルできるようにすることは困難である。そこで、本実施の形態としては、撮像機能についての実用性を維持したうえで、垂直同期期間ごとに評価値をサンプリング可能なオートフォーカス制御の構成を提案する。以降、本実施の形態としての構成について説明を行っていくこととする。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に対応する撮像装置の構成を示している。この図に示す撮像装置１は、いわゆるデジタルスチルカメラとされて、少なくとも、静止画としての撮像画像データを処理可能とされている。なお、この図においては、撮像装置の構成について、本実施の形態に対応した機能部位を抜き出して示している。
レンズ部１１は、レンズ光学系、シャッター機構、絞り（アイリス）機構などを備えて成り、入射された光を撮像光として撮像部１２の受光面に結像させる。また、このレンズ部１１は、フォーカス（焦点）調整のためのフォーカスレンズ１１ａを備えている。このフォーカスレンズ１１ａは、フォーカス機構部１９により光軸方向に沿って移動されるようにして駆動される。フォーカス機構部１９は、例えばフォーカスモータ１９ａと、所要の各種ギアなどを組み合わせて形成される。フォーカスモータ１９ａはドライバ５から出力される駆動信号によって駆動され、これにより、フォーカスレンズ１１ａを移動させる。このようにしてフォーカスレンズ１１ａを移動させて位置調整を行うことにより、レンズ部１１により得られる撮像光の焦点状態が調整され、合焦状態を得ることができる。
【００２６】
なお、ここでは図示していないが、レンズ部１１にズームレンズを備えて、ズーム機構により駆動することで画角を可変制御できるように構成することもできる。また、レンズ部１１におけるシャッター制御、絞り値の可変制御なども可能なように構成される。このようなレンズ部１１に関連する部位の駆動制御は、デジタルスチルカメラの制御系によって行われる。
【００２７】
撮像部１２は、光電変換素子（撮像素子）を備えて成り、レンズ部１１から入射されて受光面にて結像された撮像光を電気信号に変換し、この電気信号についてＡＧＣ（Automatic Gain Control）処理などを実行したうえで、Ａ／Ｄコンバータ１２ａによりＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換処理を行うことでデジタル形式の撮像信号を生成し、画像処理部１３に出力する。
なお、現状において、撮像素子としては、先にも説明したように、ＣＣＤセンサとＣＭＯＳセンサが広く知られているが、本実施の形態の撮像部１２では、ＣＭＯＳセンサを採用する。
ちなみにＣＭＯＳセンサは、画質劣化の１要因であるスミアの発生がなく、また、低消費電力であるなどの点で、ＣＣＤセンサより有利とされている。そして、近年では、ＣＭＯＳセンサの課題であった単位面積あたりのＳ／Ｎが向上していることを背景として、撮像素子へのＣＭＯＳ型の採用が現実に普及し始めてきている状況にある。
この場合の撮像部１２は、タイミングジェネレータ２０にて生成されて出力されるＣＭＯＳセンサ駆動信号により駆動され、ＣＭＯＳセンサ駆動信号が指示するタイミングに従って、ＣＭＯＳセンサの露光や撮像信号出力を実行する。
【００２８】
画像処理部１３では、撮像部１２から入力されるデジタル信号としての撮像信号について、必要に応じて、静止画（あるいは動画）としてのデジタル画像データを生成する。また、このデジタル画像データに対して、ＡＥ（Auto Exposure）、ＡＷＢ（Auto White Balance）などのカメラ信号処理を施す。
また、画像処理部１３は、上記のようにして得られたデジタル画像データについて、例えば、所定の圧縮方式による圧縮符号化、さらには記録符号化を施して、ここでは図示していない所定の記録媒体に対して転送し、ファイルとして管理される形式で記録することができる。
また、ここでは図示していないが、撮像画像のモニタ映像を、撮像装置が備える表示部位にて表示出力させるためのビデオ信号処理なども実行可能とされる。
【００２９】
以降の説明は、撮像装置１におけるオートフォーカス制御のための構成となる。本実施の形態の撮像装置１としても、オートフォーカス制御はコントラスト方式を採用する。また、コントラスト方式によるオートフォーカス制御の手順としては、図８による説明と同様でよい。つまり、先ず、図８にて説明したように、所定のフォーカスレンズ位置の範囲において所定数の評価値順次サンプリングを行う。そして、この評価値順次サンプリングにより取得した評価値のうちで最高値に対応するレンズ位置に対してフォーカスレンズ１１ａを移動させる。
【００３０】
空間周波数抽出部１４では、ここでは撮像部１２から画像処理部１３に入力されたデジタルの撮像信号を取り込む。この撮像信号の取り込みは、タイミングジェネレータ２０から出力される検波開始／終了信号が指示するタイミングにより実行される。なお、ここでは、撮像信号として輝度信号成分を取り込むようにされる。
そして、空間周波数抽出部１４は、上記のようにして取り込んだ輝度信号成分を基として、オートフォーカス制御のための評価値を取得するための処理を実行する。この評価値取得のための処理としては、従来から知られている手法を採用すればよい。例えば先に説明したように、輝度信号成分の振幅をＨＰＦにかけて微分化し、この微分値について、撮像信号の一定の信号区間（水平ラインごと）ごとの最大値を取得する。そして、この最大値について積分を行うことで評価値を得る。前述もしたように、このようにして得られる評価値は、撮像信号に基づいて得られる画像のコントラストの状態を示す。つまり、撮像信号に基づいて得られる画像から、その空間周波数の情報を抽出して得ている動作であるといえる。
【００３１】
オートフォーカス制御部１５は、上記空間周波数抽出部１４から出力される評価値に基づいて、オートフォーカス制御のための所要の処理、演算を実行する。
【００３２】
フォーカスレンズ駆動制御部１６は、オートフォーカス制御部１５の制御に応じて、フォーカスレンズを実際に駆動するために、プリドライバ１７に対する指示制御を実行する。オートフォーカス制御部１５は、例えばフォーカスレンズ１１ａを移動させるべきときには、これまでに取得された評価値などの情報に基づいて、フォーカスレンズを駆動するための移動速度、移動量（及び移動方向）を設定する。そして、フォーカスレンズ駆動制御部１６に対して、設定した移動速度、移動量によりフォーカスレンズ１１ａを移動させるべきことを指示する。
フォーカスレンズ駆動制御部１６では、指示された移動速度、移動量（及び移動方向）が得られるようにするための所定のフォーカスレンズ駆動のためのパラメータ値についての設定を行い、プリドライバ１７にセットする。プリドライバ１７は、セットされたパラメータに応じた駆動信号を生成してドライバ１８に出力する。ドライバ１８では、入力された駆動信号について、フォーカスモータ１９ａを駆動可能な電流、電圧に変換してフォーカスモータ１９ａに供給する。このようにしてフォーカスモータ１９ａが駆動されることで、オートフォーカス制御部１５が設定した移動速度、移動量（及び移動方向）によりフォーカスレンズ１１ａが移動される。
【００３３】
なお、図１に示す構成における実際として、空間周波数抽出部１４、オートフォーカス制御部１５、フォーカスレンズ駆動制御部１６、タイミングジェネレータ２０の少なくとも何れか１つについて、ＣＰＵがプログラムに従って実行する処理として実現することができる。つまり、撮像装置１における実際のハードウェア構成としては、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータを備え、このマイクロコンピュータが、撮像装置１における全体制御を司る制御部として機能する。上記空間周波数抽出部１４、オートフォーカス制御部１５、フォーカスレンズ駆動制御部１６、タイミングジェネレータ２０としての機能をプログラムとして構成して、このプログラムをＣＰＵに実行させれば、上記した動作がＣＰＵによる処理として得られる。なお、このようなプログラムは、ＣＰＵとともにマイクロコンピュータを形成するＲＯＭに記憶させておくこととすればよい。ＣＰＵは、このＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに展開して実行する。また、タイミングジェネレータ２０については、例えば上記制御部から出力されるトリガとなる信号に応じて、しかるべきタイミングを発生させるようにロジック回路を構成したハードウェアとして備えることも考えられる。
【００３４】
上記構成による本実施の形態の撮像装置１では、コントラスト方式によるオートフォーカス制御として、先にも説明したように、評価値順次サンプリングにより得られた評価値に基づいて合焦位置となるレンズ位置を特定し、この特定されたレンズ位置にフォーカスレンズを移動させる手順を採る。
そのうえで、本実施の形態では、図２に示すようにして、レンズ部１１により撮像して得られる撮像画像全体に対応する撮像エリア１００における一部領域を空間周波数抽出エリア（検波エリア：検出対象領域）１０１として設定する。この空間周波数抽出エリア１０１は、評価値取得のために空間周波数抽出部１４が取り込んで使用するべき撮像信号区間（画素の集合とみてもよい）に対応する。
なお、この図では、空間周波数抽出エリア１０１は、撮像エリア１００においてほぼ中央に位置させるようにして設定しているが、その位置は変更されてかまわない。また、空間周波数抽出エリア１０１のサイズについても、各種の条件に応じて変更設定されてよい。ただし、空間周波数抽出エリア１０１は、オートフォーカス制御の対象となる撮像画像の領域部分なので、一般の使用を考えた場合、撮像エリア１００における中央の位置にあることが使い勝手上好ましい。また、そのサイズも、実用上充分とされるオートフォーカス制御の動作、性能が得られることと、後述するレンズ駆動タイミングとして必要な期間長が得られることを考慮して設定されるべきものとなる。また、場合によっては、ユーザ操作に応じて、所定の可変範囲で変更設定可能なように構成することが考えられる。
【００３５】
そのうえで、本実施の形態では、図３のタイミングチャートに示す動作／処理タイミングにより、オートフォーカス制御における評価値順次サンプリングを実行する。なお、評価値順次サンプリングの基本的な動作としては、先の図８による説明と同様でよい。つまり、本実施の形態としても、所定のフォーカスレンズの移動範囲において、フォーカスレンズのレンズ位置を順次移動させながら、各レンズ位置にて評価値を取得していくようにされる。
【００３６】
先ず、図３（ａ）にはＣＭＯＳセンサの露光状況が示されている。
ＣＣＤの露光がグローバルシャッタ方式といわれる、全画素（光電変換素子）における露光タイミングが同一となる方式であるのに対して、ＣＭＯＳセンサでは、ローリングシャッタ（あるいはフォーカルシャッタ）方式といわれる露光方式を採ることができる。本実施の形態の撮像部１２も、ＣＭＯＳセンサを供える構成であることに応じて、ローリングシャッタ方式を採る。
ローリングシャッタ方式では、周知のようにして、露光は、マトリクス状に配置される光電変換素子（画素）をライン順次で走査していくようにして行われる。つまり、例えば、ここで、１つの水平ラインを選択して、この水平ラインから順次、画素の電位を読み込むようにされる。読み込みが行われた画素については、リセットが行われて露光が再開されることになる。続いては、上記１つの水平ラインに隣接する次の１水平ラインを選択して同様にして、順次、画素からのデータの読み出しとリセットを実行する。このようなライン走査的な動作による露光タイミングでは、リセットが行われて露光が開始されてから、次のデータ読み出しが実行されるまでの期間が露光時間であることになる。
本実施の形態では、このようなローリングシャッタ方式による１撮像画面全体についての露光について、垂直同期信号に同期させて１垂直同期期間ごとに行われるようなタイミングを設定する。このような露光タイミングは、図３（ａ）に示すＣＭＯＳ露光タイミングと、図３（ｂ）の垂直同期信号との関係により示すことができる。
【００３７】
上記のようにして、ＣＭＯＳセンサにおける露光はライン走査的なものとなることから、露光タイミングは、画素単位で一定時間ごとに遅延していくようなイメージとなる。また、このような露光タイミングを繰り返すこととすると、１つの撮像画面における最初の画素の露光は、これより１つ前の撮像画面における最後の画素に続いて開始されるようなタイミングとなる。これにより、ＣＭＯＳセンサの露光タイミングは、図３（ａ）に示すイメージにより時間との対応を採るものとして示すことができる。また、ここでの１撮像画面分の露光タイミングは、最後の画素の読み出し／リセットのタイミングが垂直同期パルスの立ち下がりタイミング（時点tv(n)、tv(n＋1)、tv(n＋2)、tv(n＋3)）と一致するようにされており、これにより、１撮像画面ごとのＣＭＯＳセンサの露光について、垂直同期期間（1V）との同期が図られるようにしている。
【００３８】
先に図２にて説明したように、本実施の形態では、撮像エリア１００内において空間周波数抽出エリア１０１を設定する。そこで、図３（ａ）に示したＣＭＯＳセンサの露光タイミングにこの空間周波数抽出エリア１０１を対応させると、図に示すようにして、１画面全体の露光タイミングを示す菱形内において存在するより小さな菱形としてイメージされることになる。
本実施の形態としては、この空間周波数抽出エリア１０１のみに対応する撮像信号を抽出して評価値を取得することとしている。本実施の形態の撮像部１２では、ローリングシャッタ方式により、図３（ａ）に示すイメージにより基本的な露光動作を実行しているものとされるが、実際の評価値取得に必要とされる撮像信号（検波信号）は、空間周波数抽出エリア１０１に対応する水平ラインに対応する区間の信号の集合であることになる。そして、１画面分の露光タイミングにおいて、この信号のみを効率的に取り込むことを考えた場合には、先ず、空間周波数抽出エリア１０１に含まれる水平ラインのうちで、最初に露光される水平ラインのデータを取り込むタイミングで、実際の評価値算出用の信号の取り込み（ここでは検波ともいう）を開始し、最後に露光される水平ラインのデータを取り込むタイミングで検波を終了させればよいことになる。
このような検波タイミングは、図３（ｃ）に示される。検波の開始タイミングは、時点t1であり、終了タイミングは時点t2となる。つまり、図３（ａ）に示される、空間周波数抽出エリア１０１に対応する菱形部分の水平方向における幅が、検波に必要な期間となる。
【００３９】
上記のようにして検波の期間が設定されることで、時間的に前後となる検波期間t1〜t2の間には、比較的長い時間の検波の休止期間（非必要露光期間：t2〜t1）が形成されることになる。そこで、本実施の形態では、次のようにして評価値順次サンプリングのためのレンズ駆動（移動）を行う。
先ず、検波期間のタイミングが図３（ｃ）に示すものとなることに対応して、図３（ｇ）、（ｄ）に示すようにして検波開始信号、検波終了信号のタイミングを設定する。つまり、検波開始信号については、時点ｔ1で立ち上がるパルスを発生させ、検波終了信号については、時点t2で立ち上がるパルスを発生させる。撮像装置１では、撮像部１２から図３（ａ）に示すイメージに対応するタイミングで、１画面全体を対象として露光させて得られるデジタル撮像信号を出力し、このデジタル撮像信号を、さらに画像処理部１３から空間周波数抽出部１４に対して出力する、という動作が得られている。本実施の形態では、このようにして空間周波数抽出部１４に対して出力されてくる撮像信号のデータについて全て取り込むのではなく、上記した検波開始信号の立ち上がりパルスのタイミングで空間周波数抽出部１４に取り込みを開始させ、検波終了信号の立ち上がりパルスのタイミングでこの取り込みを終了させる。これにより、空間周波数抽出部１４では、空間周波数抽出エリア１０１において、最初に露光される画素から取り込みを開始して、最後に露光される画素を取り込んだ時点で、その取り込み処理を終了させることができる。この段階で、空間周波数抽出エリア１０１を形成する画素のデータは全て取り込まれている。
【００４０】
このようにして、時点t2に対応して空間周波数抽出部１４により撮像信号のデータの取り込みを終了させた後においては、この時点t2から時点t3として示す期間において、取り込みを行った撮像信号（検波信号）から、空間周波数抽出エリア１０１を形成する画素（空間周波数抽出エリア１０１を形成する水平ライン区間の信号）のデータを抽出して、この抽出したデータにより評価値を得るための処理を実行するものとする。このときの評価値の算出についても、先に図８により説明したような、従来からの手法を採用すればよい。つまり、この場合にも検波信号として取り込むのは輝度信号成分として、この輝度信号について、空間周波数抽出エリア１０１を形成する水平ラインごとに微分化してコントラストに対応した振幅レベルの絶対値を得る。そして、このようにして得た水平ラインごとの振幅レベルの絶対値について積分を行うことで評価値を得る。
そして、上記のようにして評価値の算出が完了したとされる時点t3から、時点t4までの期間において、図３（ｅ）に示すようにして、次のフォーカスレンズ駆動に必要とされる設定（レンズ駆動設定）を実行させるためのタイミングを発生させる。この期間t3〜t4におけるレンズ駆動設定としては、例えばフォーカスレンズ駆動制御部１６が、次の評価値順次サンプリングのためのレンズ位置に移動させるための、フォーカスレンズ１１ａの移動速度、移動量（及び移動方向）を設定する。
そして、レンズ駆動設定のための期間が終了した時点t4から時点t5までの期間により、図３（ｆ）に示すようにして実際にフォーカスレンズが移動されるように駆動する。このためには、先に図１により説明したようにして、フォーカスレンズ駆動制御部１６が、上記のようにして設定したフォーカスレンズ１１ａの移動速度、移動量（及び移動方向）によるフォーカスレンズ１１ａの移動動作が得られるようにしてパラメータを設定して、プリドライバ１７を制御する。
【００４１】
なお、レンズ駆動の終了時点である時点t5に至ったときには、フォーカスレンズ１１ａの物理的な移動が停止されて、静止状態にあるべきものとされる。また、フォーカスレンズが移動状態にある期間t4〜t5内に、次の時点t1が在ることがないように、時点t5は、上記次の時点t1より前のタイミングにあるべきものとされる。上記した期間t3〜t5によるレンズ駆動設定は、上記２つの条件を満たすようにして所定項目の設定を行い、フォーカスレンズ駆動制御部１６は、この設定に応じてパラメータ設定を行うことになる。
【００４２】
そして、上記時点t5を経過して、次の時点t1に至ると、上記と同様の時点t1から時点t5までの動作が実行される。このようにして、時点t1から時点5までの動作を繰り返し実行していくことで、評価値順次サンプリングとしてのフォーカスレンズ位置の移動と、移動後のレンズ位置における評価値の取得が、周期的に順次実行されていくことになる。
【００４３】
そして、周期的に実行される上記時点t1から時点t5までの動作は、１水平同期期間ごとのＣＭＯＳセンサの露光タイミングに対応して実行されている。つまり、１水平同期期間ごとに実行されている。このことは、評価値順次サンプリングのためのフォーカスレンズ位置の移動と評価値の取得が水平同期期間ごとに実行されていることを意味する。
つまり、本実施の形態では、撮像素子としてＣＭＯＳセンサを採用してローリングシャッタ方式による露光動作としている。そのうえで、評価値取得のために、ＣＭＯＳセンサにより撮像される１画面の全領域を対象とするのではなく、図２の空間周波数抽出エリア１０１として示したように、その一部領域のみを評価値取得のための領域として設定する。これにより、例えばＣＭＯＳセンサについて通常に露光のための駆動を行ったとしても、評価値取得のために撮像信号のデータを取り込むのにあたっては、空間周波数抽出エリア１０１を形成する画素のデータを含む信号区間のみでよいことになり、これが図３における期間t1〜t2として示されている。この期間t1〜t2は、１画面分の露光期間全体のうちで、空間周波数抽出エリア１０１に対応する露光期間となるので、１水平同期期間に対応する時間長に対して相当に短いものとなる。このために、先の期間t1〜t2と、これに続く期間t1〜t2との間には、相応の休止期間（t2−t1）が形成される。
本実施の形態において、適正な評価値を得るためにフォーカスレンズ１１ａを停止状態で維持すべき期間は、期間t1〜t2の露光期間であり、これ以外の上記休止期間においては、フォーカスレンズ１１ａを移動させることができる。つまり、本実施の形態では、フォーカスレンズ１１ａを移動可能な期間の時間を長く採ることができている。実際に本実施の形態の構成により評価値順次サンプリングを実行させたところ、この休止期間（t2−t1）としては、フォーカスレンズを次の評価値サンプルのためのレンズ位置に移動させるために必要な時間を問題なく確保することができた。
【００４４】
上記図３（ａ）に示されるＣＭＯＳセンサの露光タイミングは、１画面分の露光時間として、ほぼ最大露光時間を設定した場合を示しているものとされる。本実施の形態の撮像装置１として、例えば露出設定などに適応して露光時間を変更設定可能な構成とした場合には、図３に示したＭＯＳセンサの露光時間よりも短い露光時間を設定できることになる。
【００４５】
そこで、図４のタイミングチャートに、ＣＭＯＳセンサの露光時間を図３の場合よりも短く設定した場合の評価値順次サンプリングのための動作／処理タイミングを示す。なお、図４（ａ）〜（ｇ）の各項目は、図３（ａ）〜（ｇ）と同様である。
ＣＭＯＳセンサの露光時間は、図３（ａ）、図４（ａ）に示すＣＭＯＳセンサの露光タイミングのイメージにおいて、菱形形状の水平方向に沿った辺の長さとして表される。この菱形形状の水平方向に沿った辺の長さについて、図３（ａ）に示されるtm1と、図４（ａ）に示されるtm2とを比較するとtm1＞tm2の関係となっているが、このことが、図３の場合に対して、図４の場合のほうがＣＭＯＳセンサの露光時間について短く設定されていることを示している。
なお、このようにしてＣＭＯＳセンサの露光時間を短く設定した場合においても、図３の場合と同様に、１撮像画面分の露光タイミングとして、最後の画素の読み出し／リセットのタイミングが垂直同期パルスの立ち下がりタイミング（時点tv(n)、tv(n＋1)、tv(n＋2)、tv(n＋3)）と一致するようにされている。つまり、この場合にも、１撮像画面ごとのＣＭＯＳセンサの露光タイミングについて、垂直同期期間（1V）との同期が得られるように設定されていることに変わりはない。
【００４６】
このようにして露光時間を短縮してＣＭＯＳセンサを駆動した場合には、空間周波数抽出エリア１０１に対応する露光タイミングとなる期間t1〜t2は、図４（ｃ）に示すものとなる。この場合にも、時点t2に至って空間周波数抽出エリア１０１に対する検波を終了すると、続く期間t2〜t3により評価値を取得し（図４（ｄ））、さらに続く期間t3〜t4によりレンズ駆動設定を実行し（図４（ｅ））、時点t4以降から、実際にフォーカスレンズ１１ａを移動させるための駆動が開始される。
【００４７】
この図４のようにして、ＣＭＯＳセンサの露光時間が短縮されると、空間周波数抽出エリア１０１に対する検波期間である期間t1，t2についても、図３と比較して短縮されることになる。これに応じて、先の検波期間が終了する時点t2から、次の検波期間が開始されるまでの休止期間（t2〜t1）は、図４の場合のほうが図３の場合よりも長くなる。このとき、図４（ｄ）（ｅ）に示される評価値取得の期間t2〜t3と、レンズ駆動設定のための処理時間である期間t3〜t4の各時間長については、特に図３の場合と変わることはない。従って、休止期間（t2〜t1）おいて、レンズ駆動を開始すべき時点t4から、次の検波期間が開始されるまでの時点t1までの時間長は、図４のほうが図３よりも長くなるということになる。このことは、１水平同期期間に対応する周期内において、フォーカスレンズ１１ａを実際に移動させることのできる時間長をより長く確保できる、ということを意味する。
【００４８】
本実施の形態としては、上記のようにしてフォーカスレンズ１１ａを実際に移動させることのできる時間長が変化することにかかわらず、フォーカスレンズを駆動させるための時間長については固定設定してもよい。
しかしながら、逆に、フォーカスレンズ１１ａを実際に移動させることのできる時間長の変化に適応して、フォーカスレンズを駆動させるための時間長を可変設定することもできる。
例えば、図４（ｆ）にはフォーカスレンズを実際に駆動させる期間をＨレベルの区間により示している。この図において、期間t4〜t5の区間は、図３（ｆ）において示されていたフォーカスレンズの駆動期間（t4〜t5）と同じ時間長とされている。図３の期間t4〜t5は、フォーカスレンズを実際に移動可能な期間において、最大取り得る時間長が設定されている。これに対して、図４（ｇ）では、時点t5以降から、次の検波期間が開始される時点t1までの期間について、図３よりも長い時間が得られていることが分かる。そこで、図４の場合において実際に設定するフォーカスレンズ駆動タイミングとしては、時点t4を開始時点として、終了時点は、上記時点t5よりも遅延された時点t5aを設定することで、より長いフォーカスレンズの駆動時間を得るようにされる。つまり、フォーカスレンズ１１ａを実際に移動させることのできる時間長が長くなったのに応じて、実際にフォーカスレンズを駆動させるべき時間長についても延長するようにして可変設定しているものである。
【００４９】
このようにして、次の評価値サンプルのためのレンズ位置に対してフォーカスレンズを移動させるための期間について長く設定できることによっては、次のような利点が得られる。
図５は、フォーカスレンズを移動させるべき距離を一定とした条件における、フォーカスレンズの駆動可能時間と、フォーカスレンズの移動（駆動）速度との関係を示している。この図では、横軸にフォーカスレンズ駆動可能時間をとり、縦軸にレンズ駆動速度を取っている。
この図に示されるように、フォーカスレンズを移動させるべき距離が一定であることを前提とした場合には、レンズ駆動可能時間が短くなるほどレンズ駆動速度は高くする必要があることになる。逆に、レンズ駆動可能時間が長くなるのに応じては、レンズ駆動速度を低く設定していくことができる。
【００５０】
図６は、フォーカスレンズの駆動速度と、フォーカスレンズを移動させるのに必要とされるフォーカスモータ駆動のための電力（モータ電力）との関係を示している。この図では横軸にフォーカスレンズの駆動速度を取り、縦軸にモータ電力をとっている。
この図に依れば、レンズ駆動速度を高速としていくのに応じて、単位時間あたりに必要とされるモータ電力は増加することを示している。逆にいえば、レンズ駆動速度が低速となるのに応じて、単位時間あたりに必要となるモータ電力は低減していく。
【００５１】
本実施の形態における評価値サンプルのためのフォーカスレンズの移動も、通常は、所定のフォーカスレンズの移動範囲を等分割した一定距離により移動させるものとなる。つまり、図３の場合と図４の場合とで、１回のレンズ駆動タイミングによりフォーカスレンズを移動させる距離に変わりはない。そのうえで、図４の場合のほうが、レンズ駆動可能時間としてより長い時間を取ることができている。従って図５に依れば、図４の場合には、図３の場合よりも低速でフォーカスレンズ１１ａを移動させることになる。そして、図６に示されているように、フォーカスレンズ１１ａを低速で移動させることとなれば、、単位時間あたりのモータ電力は低減されることになる。
つまり、本実施の形態では、ＣＭＯＳセンサの露光時間に適応させて、できるだけ長いフォーカスレンズの移動時間が得られるように、フォーカスレンズ駆動のためのタイミングを可変設定することで、例えば、フォーカスレンズ駆動のためのタイミングを固定設定した場合と比較して、フォーカスモータ駆動のために消費される電力量を低減することが可能になる。これにより、その分の節電が図られることになる。また、本実施の形態の撮像装置１がバッテリから供給される電力により動作するような構成を採っている場合には、バッテリの電力消費が抑えられることとなって、バッテリの使用時間の延長が図られることになる。
なお、フォーカスレンズ１１ａを低速に移動させることで、移動時間に応じてモータに電力を供給する時間も長くはなる。しかしながら、図６に示されるようにして、フォーカスレンズの駆動速度とモータ電力の関係は比例的なものではなく、モータ電力の変化は、駆動時間と比較してレンズ駆動速度に大きく依存する。このために、フォーカスレンズ１１ａを低速に移動させることで、フォーカスレンズの移動時間が長くなることにかかわらず、消費電力量は低減する。
【００５２】
上記図４及び図３の説明によると、本実施の形態の評価値順次サンプリングでは、ＣＭＯＳセンサの露光時間に応じて、検波エリア（空間周波数抽出エリア１０１）に対する検波タイミング（及び評価値取得タイミング、レンズ駆動設定期間のタイミング）などが変更設定されるべきであるということになる。また、フォーカスレンズの移動時間についても、露光時間に応じて変更可能である、ということがいえる。
そこで本実施の形態の撮像装置１では、設定された露光時間に適応して、空間周波数抽出エリア１０１に対する検波タイミングを可変し、また、フォーカスレンズの移動時間を可変設定してレンズ駆動を実行するようにされる。
このための処理手順を、図７のフローチャートに示す。この図に示す手順は、図１との対応では、例えば、主としては、タイミングジェネレータ２０及びフォーカスレンズ駆動制御部１６が連携して実行する処理としてみることができる。また、タイミングジェネレータ２０及びフォーカスレンズ駆動制御部１６について、ＣＰＵがプログラムを実行して実現される機能として構成する場合には、図７に示す処理は、ＣＰＵがプログラムを実行することで得られるものであるとみることができる。
【００５３】
図７では、ステップＳ１０１によりＣＭＯＳセンサの露光時間を設定する手順から開始している。ＣＭＯＳセンサの露光時間は、例えば自動露出調整処理、或いはユーザによる露出調整操作などに応じて設定される。なお、以降において、図１に示したタイミングジェネレータ２０は、ここで設定された露光時間により撮像部１２のＣＭＯＳセンサが動作するように、ＣＭＯＳセンサ駆動信号を生成して撮像部１２に出力する。
【００５４】
上記のようにして露光時間が設定されると、続くステップＳ１０２により、例えばタイミングジェネレータ２０が、設定された露光時間に応じて、空間周波数抽出エリア１０１に対する検波タイミングである検波開始信号（図３（ｇ）、図４（ｇ））、検波終了信号（図４（ｄ）、（ｅ））としてのパルス出力タイミング、つまり時点t1,t2のタイミングを発生させる。これにより図３、図４において期間t1〜t2として示す露光タイミングが設定される。なお、時点t1,t2のタイミングは、１撮像画面分に対応する露光時間と、垂直同期期間として設定される実際の時間長と、１撮像画面内における空間周波数抽出エリア１０１を形成する画素の位置情報などにより求めることができる。
また、ここでは、図３（ｄ）、図４（ｄ）に示される、評価値取得タイミングとしての期間t2〜t3の時間長、及び図３（ｅ）、図４（ｅ）に示される、レンズ駆動タイミングとしての期間t3〜t4の時間長については、露光時間にかかわらず一定であるとする。従って、ここでは、上記ステップＳ１０２により露光タイミングが設定されるのに応じて、期間t2〜t3の評価値取得タイミング、及び期間t3〜t4のレンズ駆動タイミングも一義的に設定される。
【００５５】
次のステップＳ１０３においては、フォーカスレンズ駆動制御部１６が、時点t4から開始される、評価値取得のための次のレンズ位置にフォーカスレンズ１１ａを移動させるためのフォーカスレンズ駆動時間を設定する。つまり、図３における時点t4から時点t5までの時間長、あるいは図４における時点t4から時点t5までの時間長を設定する。このステップＳ１０３の手順は、オートフォーカス制御部１５が実行するものとしてみることができる。
上記ステップＳ１０２により設定された検波タイミング（時点t1,t4）に応じては、時点t4から次の時点t1までの休止期間の時間長が決まる。そこで、ステップＳ１０３としては、例えば、この休止期間t4〜t1の時間長に応じて、これよりも所定時間短縮した時間長を時点t4から時点t5までの時間長として設定するようにされる。ここで、休止期間t4〜t1の時間長に対してどの程度の短縮時間を設定してフォーカスレンズ駆動（移動）時間を設定するのかについては、実際のモータの特性、消費電力と駆動時間との関係などを考慮して設定されるべきものとなる。また、実際の処理としては、例えば、休止期間t4〜t1の時間長に対して固定的に設定した一定時間を差し引くようにして短縮した時間長を、フォーカスレンズ駆動時間として設定することが考えら得る。また、休止期間t4〜t1の時間長に対して所定割合となるようにして算出した時間長をフォーカスレンズ駆動時間として設定することも考えられる。さらに、休止期間t4〜t1の時間長と、フォーカスレンズ駆動時間との関係を予め設定したうえで、この設定内容を有するテーブル情報などを用意し、このテーブル情報を参照することでフォーカスレンズ駆動時間を設定することも考えられる。
【００５６】
次のステップＳ１０４においては、同じくフォーカスレンズ駆動制御部１６が、上記ステップＳ１０３により設定されたフォーカスレンズ駆動時間に適応したフォーカスレンズ１１ａの移動速度を設定するものとされる。フォーカスレンズの移動距離は、ここでは予め分かっているものとしているので、上記ステップＳ１０３にて設定されたフォーカスレンズ駆動時間に基づいて、フォーカスレンズ１１ａの移動速度を設定することが可能である。
次のステップＳ１０５では、上記ステップＳ１０４にて設定したとされるフォーカスレンズ１１ａの移動速度と、この移動速度とともに、オートフォーカス制御部１５が設定したとされるフォーカスレンズ１１ａの移動距離（移動量）、移動方向などの設定情報に応じて、フォーカスレンズ駆動制御部１６が、フォーカスモータ１９ａを駆動するためのパラメータを設定する。このパラメータが、例えばプリドライバ１７に設定されることで、設定されたフォーカスレンズ駆動時間（t4〜t5,t4〜t5a）において、設定された移動速度、移動方向により、フォーカスレンズ１１ａが移動するようにして駆動される。
【００５７】
ここで、これまで説明した実施の形態との比較として、図１に示した撮像装置１の撮像部１２のようにしてＣＭＯＳセンサを備えた構成に対して、図９に示したのと同様の評価値順次サンプリングの動作／処理タイミングを適用した場合のタイミングチャートを、図１０に示しておく。なお、この図においては、ＣＭＯＳセンサの露光タイミングとしては、図３と同様の、ほぼ最大時間を設定している。
【００５８】
先ず、ＣＭＯＳセンサの露光タイミングとしては図１０（ａ）に示すものとなる。この図１０（ａ）に示す露光タイミングと、図１０（ｂ）に示す垂直同期信号とのタイミング関係は、例えば、図３（ａ）（ｂ）と同様となっている。
このような露光タイミングに応じて、空間周波数抽出エリア１０２に対する露光タイミングとしては、図１０（ｃ）に示すようにして、期間t1〜t5、期間t7〜t8が設定されることになる。この図１０（ｃ）における期間t1〜t5、期間t7〜t8のタイミングは、図３（ｃ）に示される期間t1〜t2による空間周波数抽出エリア１０２に対する露光タイミングと同様となる。
【００５９】
そして、図１０の場合における評価値取得タイミングとしては、図９と同様にして、先の垂直同期期間（1V）が終了して、次の垂直同期期間（1V）が開始した直後と見なせる時点t2から時点t3までの期間で実行することになる。そして、続く時点t3から時点t4までの期間により次のレンズ駆動のための設定処理を実行し、さらに、時点t4〜t6までの期間によりフォーカスレンズ１１ａを駆動して、次の評価値サンプルのためのレンズ位置まで移動させることになる。
このようなシーケンスであると、空間周波数抽出エリア１０１の露光期間である期間t1〜t5と、フォーカスレンズの駆動タイミングである期間t4〜t6との間で、期間t4〜t5が重複する。つまり、空間周波数抽出エリア１０１の露光期間において、実際にフォーカスレンズが移動する一部期間が生じる。このために、期間t4〜t6により露光させた空間周波数抽出エリア１０１の撮像信号は、評価値順次サンプリングには使用できないということになる。
【００６０】
そこで、期間t1〜t5に続く、次の水平同期期間に対応する空間周波数抽出エリアの露光期間である期間t7〜t8内において現れる水平同期期間の開始タイミング（時点tv(ｎ+1)、tv(ｎ+3)）に応じては、先の水平同期期間の評価値取得は実行しないようにされ、これに伴って、フォーカスレンズ駆動も実行しないようにされる。そして、次の水平同期期間の開始タイミング（時点tv(ｎ)、tv(ｎ+2)）に至ったとされると、上記したように、期間t2〜t3による評価値取得、期間t3〜t4によるレンズ駆動設定、期間t5〜t6によるフォーカスレンズの駆動を実行する。このような動作／処理を、全ての評価値サンプルのためのレンズ位置での評価値が取得されるまで繰り返し実行する。そして、このようなシーケンスによると、評価値の取得は、２垂直同期期間ごとに１回ということになり、図９に示した従来の場合と同様になることが分かる。
【００６１】
なお、本発明としては、これまでに実施の形態として説明した構成に限定されるべきではない。
例えば、上記実施の形態では、図３及び図４において期間t1〜t2として示す検波期間は、時点t1が、空間周波数抽出エリア１０１の水平ラインのうちで、最初に露光される水平ラインのデータを取り込むタイミングとされ、時点t2が、最後に露光される水平ラインのデータを取り込むタイミングであることとしている。しかしながら、検波期間の設定については、より厳密に、空間周波数抽出エリア１０１において、最初に露光される画素のデータを取り込むタイミングを時点ｔ1とし、最後に露光される画素のデータを取り込むタイミングを時点ｔ2として設定することも考えられる。また、例えば図３及び図４の時点t1〜時点t2までの期間において、空間周波数抽出エリア１０１のみに対応する画素のデータを取り込んで取得していくタイミング制御を行うようにすることも考えられる。また、他に、時点t1を、空間周波数抽出エリア１０１において最初に露光される画素を取り込むタイミングよりも速く設定し、時点t2を、空間周波数抽出エリア１０１において最後に露光される画素を取り込むタイミングよりも遅く設定することも考えら得る。つまり、検波タイミングについて、空間周波数抽出エリア１０１の周囲の画素も取り込むためのマージンを与えるような設定とするものである。この場合にも、例えば図１の構成であれば、空間周波数抽出部１４において、空間周波数抽出エリア１０１のみに対応する画素のデータを選択して、この選択した画素のデータにより評価値を算出するような構成とすればよい。
このことから、本発明における「検出対象領域に対応するものとされる撮像信号部分」としては、空間周波数抽出エリア（検出対象領域）１０１に対応する撮像信号部分を少なくとも含む、１画面分の撮像画像に対応する撮像信号の一部であればよい、ということになる。
また、例えば実施の形態でのコントラスト方式によるオートフォーカス制御は、図８にて説明した評価値順次サンプリングの結果に基づいて合焦位置を特定する方式であるが、コントラスト方式としては、他に山登り方式、ウォブリング方式などが知られている。このような山登り方式、ウォブリング方式などにあっても、評価値取得とフォーカスレンズの移動とが交互に行われるような手順の動作となる。つまり、本願発明は、これら山登り方式やウォブリング方式などをはじめ、図８に示した評価値順次サンプリング以外のコントラスト方式によるオートフォーカス制御にも適用することが可能とされる。
また、実施の形態では撮像素子としてＣＭＯＳセンサを採用した場合を例に挙げているが、ＣＭＯＳセンサ以外で、ローリングシャッタ（あるいはフォーカルシャッタ）方式による露光の駆動が行われる撮像素子（光電変換素子）を採用した場合にも、本発明が適用できる。
また、実施の形態の撮像装置１としては、デジタルスチルカメラとしているが、動画撮影が可能なビデオカメラなどについても適用することが考えられる。また、撮像装置の機能を備える携帯電話その他の機器とされる場合についても適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態としての撮像装置１の構成例を示すブロック図である。
【図２】撮像エリアにおける空間周波数抽出エリアの設定例を示す図である。
【図３】実施の形態としての評価値順次サンプリングの動作／処理タイミング（露光時間が長い場合）を示すタイミングチャートである。
【図４】実施の形態としての評価値順次サンプリングの動作／処理タイミング（露光時間が短い場合）を示すタイミングチャートである。
【図５】レンズ駆動（移動）可能時間と、レンズ駆動（移動）速度との関係を示す図である。
【図６】レンズ駆動（移動）速度と、モータ電力との関係を示す図である。
【図７】実施の形態における、露光時間設定に応じたフォーカスレンズの駆動タイミング設定のための手順を示すフローチャートである。
【図８】コントラスト方式によるオートフォーカス制御における、評価値順次サンプリングの動作を、フォーカスレンズ位置と評価値との関係により示す図である。
【図９】従来における評価値順次サンプリングの動作／処理タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１０】従来における評価値順次サンプリングの動作／処理タイミングを、ローリングシャッタ方式により露光するＣＭＯＳセンサに適用した場合を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１  撮像装置、１１  レンズ部、１２  撮像部、１３  画像処理部、１２ａ  Ａ／Ｄコンバータ、１４  空間周波数抽出部、１５  オートフォーカス制御部、１６  フォーカスレンズ駆動制御部、１７  プリドライバ、１８  ドライバ、１９  フォーカス機構部、１９ａ  フォーカスレンズ、２０  タイミングジェネレータ、１００  撮像エリア、１０１  空間周波数抽出エリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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