(57)【要約】【課題】ローリングシャッタ方式を用いる場合、ＡＦ評価値の更新周期を短縮して追従性の良いオートフォーカスを行う。【解決手段】走査ラインごとに露光開始および露光終了のタイミングを順次ずらしていくシャッタ方式により撮像素子１４の露光が制御される撮像手段１０４と、撮像手段の撮像画面内に位置するフォーカスエリアより得られる撮像信号に基づいてオートフォーカス評価値を演算し、オートフォーカス評価値によりフォーカス駆動を制御する制御手段５０とを有する撮像装置であって、制御手段は、フォーカスエリアの露光を行っている期間を除いた期間にてフォーカス駆動を行わせる。【選択図】図１
2011137902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査ラインごとに露光開始および露光終了のタイミングを順次ずらしていくシャッタ方式により撮像素子の露光が制御される撮像手段と、
前記撮像手段の撮像画面内に位置するフォーカスエリアより得られる撮像信号に基づいてオートフォーカス評価値を演算し、前記オートフォーカス評価値によりフォーカス駆動を制御する制御手段とを有する撮像装置であって、
前記制御手段は、前記フォーカスエリアの露光を行っている期間を除いた期間にてフォーカス駆動を行わせることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記フォーカスエリアの露光を開始させる際に、フォーカス駆動が終了した状態にあるか否かを判定し、フォーカス駆動が終了していない状態の場合には開始させた露光期間にて得られる撮像信号に応じたフォーカス駆動は行わせず、フォーカス駆動が終了している状態の場合には開始させた露光期間にて得られる撮像信号に応じたフォーカス駆動を行わせることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記フォーカスエリアの露光を開始させる際にフォーカス駆動が終了している状態を判定した場合には、開始させた露光期間が終了した時点で前記オートフォーカス評価値の演算を開始することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記フォーカスエリアの露光を開始させる際にフォーカス駆動が終了した状態にあると判定した場合には、開始させた露光期間にて得られる撮像信号を有効なデータとして前記オートフォーカス評価値の演算を行い、フォーカス駆動を行わせ、フォーカス駆動が終了していない状態にあると判定した場合には、開始させた露光期間にて得られる撮像信号を有効なデータではないとして処理し、前記オートフォーカス評価値の演算を行わず、フォーカス駆動を行わせないことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御手段は、次の露光期間が開始される前までにフォーカス駆動が終了するように、フォーカス駆動速度を制御することを特徴とする請求項１ないし4のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査ラインごとに露光開始および露光終了のタイミングを順次ずらしていくシャッタ方式により撮像素子の露光が制御される撮像手段を有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置に採用されている撮像素子は、ＣＣＤセンサが広く採用されている。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。
【０００３】
ここで、自動合焦制御のタイミングチャートの例を図１０（ａ）に示す。先ず、時刻ｔ０で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）。図１０（ａ）に示すようにして、時点ｔ０の直後から直前の垂直同期期間の露光でＣＣＤセンサに蓄積された電荷を取り込み、得られた１撮像画像分の撮像信号より、評価値０を取得する期間が開始される（評価値０算出）。そして、取得した評価値に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定し、フォーカスレンズの駆動を行う（フォーカス駆動０）。また、ＣＣＤセンサの露光は、垂直同期期間毎に行われるものとなっており、図１０（ａ）に示す露光期間１が開始される。露光期間１で示される期間ＣＣＤセンサは露光される。この際、ＣＣＤセンサに露光される期間（露光期間１）とフォーカスレンズが移動する期間（フォーカス駆動０）が重なってしまうことになる。
【０００４】
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されると、ピントの状態が可変されることになり、本来の正しい評価値が得られなくなる。このため、フォーカスレンズの移動が重なった期間の露光により得られた画像データからは、評価値の取得を行わず、したがってフォーカスレンズの駆動も行わない。
【０００５】
一方、時刻ｔ１から開始される垂直同期期間（Ｖ１）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、ＣＣＤセンサの露光が行われる（露光期間２）。これにより、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ｔ２から開始される垂直同期期間（Ｖ２）においては、直前の垂直同期期間（Ｖ１）における露光により得られた撮像信号から評価値を取得する（評価値２算出）。また、取得した評価値に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定し、フォーカスレンズの駆動を行う（フォーカス駆動２）。
【０００６】
このようなシーケンスの繰り返しにより、フォーカスの合焦動作が実行されることになり、これによれば、評価値は、２垂直同期期間毎に１つサンプルされることになる。これは、上述のように、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。
【０００７】
一方、近年、ＣＭＯＳ型撮像素子を用いた撮像装置も増加している。ＣＭＯＳ型撮像素子の撮影制御方式として、いわゆるローリングシャッタと呼ばれる電子シャッタ制御方式がある（特許文献１）。このローリングシャッタによる撮影動作では、まず、２次元に配列された複数画素を行などの部分単位毎に順次走査して各画素から電荷を読み出して各画素をリセットする。そして、リセット直後から所定時間（電荷蓄積時間または露光時間）経過後に複数画素をリセット時と同様に再度走査して、各画素の電荷を読み出し、読み出した電荷（画像信号）を出力する。動画撮影時には、上記動作を１フレーム周期で行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−０１０９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、近年、増加しているＣＭＯＳ型撮像素子を用いた撮像装置においては、１フレーム画像を取得する時間がＣＣＤ型撮像素子よりも長い。さらにはフレーム周期がオーバーラップしているため、フレーム画像３周期毎しかＡＦ評価値を更新できない。
【００１０】
図１０（ｂ）は、このようなＣＭＯＳ型撮像素子を用いた撮像装置における自動合焦制御のタイミングチャートを示す。斜めの線はリセット行の走査位置と画像信号の読み出し行の走査位置を示している。従って、リセット行と読み出し行との間隔が電荷蓄積時間である。
【００１１】
先ず、時刻ｔ１で垂直同期期間（Ｖ１）が開始される以前から、直前の垂直同期期間（Ｖ０）の露光でＣＭＯＳセンサに蓄積された電荷を取り込む。得られた１撮像画像分の撮像信号より、評価値０を取得する期間が開始される（評価値０算出）。そして、取得した評価値に基づいてフォーカスレンズの目標位置を決定し、フォーカスレンズの駆動を行う（フォーカス駆動０）。また、ＣＭＯＳセンサの露光は、垂直同期期間毎に行われるものとなっており、図１０（ｂ）に示す露光期間２が開始される。露光期間２で示される期間ＣＭＯＳセンサは露光される。この際、ＣＭＯＳセンサに露光される期間（露光期間２）とフォーカスレンズが移動する期間（フォーカス駆動１）が重なってしまうことになる。
【００１２】
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。このため、フォーカスレンズの移動が重なった期間（露光期間１）の露光により得られた画像データからは、評価値の取得を行わず、したがってフォーカスレンズの駆動も行わない。さらに、垂直同期期間（Ｖ１）が終了すると、時刻ｔ２から開始される垂直同期期間（Ｖ２）においても、露光期間３が開始される。露光期間３で示される期間ＣＭＯＳセンサは露光される。この際、露光期間２と同様に、露光期間３とフォーカスレンズが移動する期間（フォーカス駆動２）が重なってしまうことになる。
【００１３】
一方、時刻ｔ３から開始される垂直同期期間（Ｖ３）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、ＣＭＯＳセンサの露光が行われる（露光期間４）。これにより、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、次の時刻ｔ４から開始される垂直同期期間（Ｖ４）においては、直前の垂直同期期間（Ｖ３）における露光により得られた撮像信号から評価値を取得する（評価値３算出）。
【００１４】
このようなシーケンスの繰り返しにより、フォーカスの合焦動作が実行されることになり、これによれば、評価値は、３垂直同期期間毎に１つサンプルされることになる。これは、上述のように、垂直同期期間の３周期分のうち２周期においては、ＣＭＯＳ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。つまり、ＣＣＤ型撮像素子においては、ＡＦ評価値のサンプリング周期が垂直同期期間の２周期分であったのに対して、ＣＭＯＳ型撮像素子においては、垂直同期期間の３周期分と長くなることになり、フォーカス追従性が劣ることになる。
【００１５】
（発明の目的）
本発明の目的は、ローリングシャッタ方式を用いる場合、オートフォーカス評価値の更新周期を短縮して追従性の良いオートフォーカスを行うことのできる撮像装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、走査ラインごとに露光開始および露光終了のタイミングを順次ずらしていくシャッタ方式により撮像素子の露光が制御される撮像手段と、前記撮像手段の撮像画面内に位置するフォーカスエリアより得られる撮像信号に基づいてオートフォーカス評価値を演算し、前記オートフォーカス評価値によりフォーカス駆動を制御する制御手段とを有する撮像装置であって、前記制御手段が、前記フォーカスエリアの露光を行っている期間を除いた期間にてフォーカス駆動を行わせることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ローリングシャッタ方式を用いる場合、オートフォーカス評価値の更新周期を短縮して追従性の良いオートフォーカスを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係る撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】実施例に係る自動合焦部を示すブロック図である。
【図３】実施例に係る撮像装置における自動合焦制御のタイミングチャートである。
【図４】実施例に係る撮像装置における自動合焦制御のタイミングチャートである。
【図５】実施例に係る撮像装置のメイン動作を示すフローチャートである。
【図６】図５の動作の続きを示すフローチャートである。
【図７】実施例に係るフォーカス追従処理を示すフローチャートである。
【図８】実施例に係る焦点検出・測光処理を示すフローチャートである。
【図９】実施例に係る撮影処理、記録処理を示すフローチャートである。
【図１０】従来のＣＣＤセンサとＣＭＯＳセンサでの自動合焦制御を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための形態は、以下の実施例に示す通りである。
【実施例】
【００２０】
図１は本発明の一実施例に係る撮像装置の全体構成を示すブロック図である。図１において、１００は撮像装置であり、ズームレンズ１０、フォーカスレンズ１１、絞り機能を備えるシャッタ１２、撮像部１０４を有する。撮像部１０４は、ＣＭＯＳ型の撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生回路１８を具備する。撮像装置１００は、さらに、画像処理部２０、メモリ制御部２２、画像表示メモリ２４、Ｄ／Ａ変換器２６、静止画像や動画像を格納するメモリ３０、圧縮伸張部３２、光学ファインダ１０５を有する。
【００２１】
撮像装置１００は、さらに、各種の回路部を制御するシステム制御部５０、フォーカスレンズ１１のフォーカシングを制御するフォーカス制御部４２、そのドライブ部１０２、絞り機能を備えるシャッタ１２を制御する露光制御部４０を有する。さらに、ズームレンズ１０のズーミングを制御するズーム制御部４４、フラッシュ（閃光装置）４８、電源制御部８０、メモリ５２、表示部５４、不揮発性メモリ５６、通信部１１０、コネクタ（アンテナ兼用）１１２、モードダイアル６０を有する。さらに、撮影準備動作を開始させるスイッチＳＷ１や撮影動作を開始させるスイッチＳＷ２を具備するシャッタスイッチ６２、画像表示部ＯＮ／ＯＦＦスイッチ６６を有する。さらに、各種の動作指示を入力するための操作部７０、記録媒体着脱検知部９８、自動合焦部１０６を有する。
【００２２】
上記自動合焦部１０６は、撮像部１０４、画像処理部２０、フォーカスレンズ１１、フォーカス制御部４２、およびドライブ部１０２等を有する（詳細は図２を用いて後述）。
【００２３】
８６は、アルカリ電池やリチウム電池等の一次電池やＮｉＣｄ電池やＮｉＭＨ電池、Ｌｉ電池等の二次電池、ＡＣアダプター等からなる電源部である。２００はメモリカードやハードディスク等の記録媒体であり、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部２０２、撮像装置１００とのＩ／Ｆ（インターフェース）２０４を具備する。
【００２４】
次に、自動合焦部１０６内の構成について、図２を用いて詳細に説明する。
【００２５】
図２において、ＣＭＯＳ型の撮像素子１４を具備する撮像部１０４は、図1に示したタイミング発生回路１８からのフレーム周期を決定するタイミング信号の発生周期で光学像を電気信号である撮像信号に変換する。この撮像信号は、画像処理部２０内のＡＦ評価値算出部５０２へ出力される。
【００２６】
画像処理部２０内の第１信号発生部５０４は、撮像素子１４が露光されている期間中に、フォーカスエリアの露光終了タイミング信号を発生するものである。第２信号発生部５０６は、撮像素子１４が露光されている期間中に、フォーカスエリアの露光開始タイミング信号を発生するものである。ＡＦ評価値算出部５０２は、露光開始タイミング信号の発生時刻ｔｓに露光を開始する水平ラインから、露光終了タイミング信号の発生時刻ｔｅに露光が終了する水平ラインまでのフォーカスエリアの画像を用いてオートフォーカス評価値を算出する。なお、オートフォーカス評価値を、以下、ＡＦ評価値という。
【００２７】
フォーカス制御部４２は、ＡＦ評価値算出部５０２により得られたＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズ１１の目標位置を決定し、フォーカスレンズ１１を目標位置に移動させるための信号をドライブ部１０２へ出力する。フォーカスレンズ１１は、ドライブ部１０２からの駆動信号にてアクチュエータ５０８により移動させられる。
【００２８】
次に、図３を用いて、自動合焦部１０６の動作について説明する。自動合焦部１０６の撮像素子１４は、システム制御部５０によって、水平の走査ラインごとに露光開始および露光終了のタイミングを順次ずらしていくシャッタ方式、つまり、ローリングシャッタ方式により露光が制御される。
【００２９】
先ず、時刻ｔＮ−２で、Ｎ−２番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮ−２が開始されると、１番目の水平ラインの露光が開始（ｔＮ−２）される。次に、時刻ｔＮ−１で、Ｎ−1番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮ−１が開始されると、1番目の水平ラインの露光が開始（ｔＮ−１）される。その次に時刻ｔＮで、Ｎ番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮが開始されると、１番目の水平ラインの露光が開始（ｔＮ）され、順次ｍ番目の水平ライン、ｍ＋１番目の水平ラインの露光が開始される。
【００３０】
フォーカスエリアを含む水平ラインのうち、一番初めに露光が開始されるｐ番目の水平ラインの露光が開始されると、ｐ番目の水平ラインの露光が開始される時刻ｔｓＮ−２に、第２信号発生部５０６がｐ番目の水平ラインの露光開始タイミング信号を発生する。その後、フォーカスエリアを含む水平ラインのうち、一番後に露光されるｑ番目の水平ラインの露光が終了すると、ｑ番目の水平ラインの露光が終了する時刻ｔｅＮ−２に、第１信号発生部５０４がｑ番目の水平ラインの露光終了タイミング信号を発生する。
【００３１】
ｐ番目の水平ラインの露光開始タイミング信号が発生された時刻ｔｓＮ−２からｑ番目の水平ラインの露光終了のタイミング信号が発生される時刻ｔｅＮ−２までの期間（露光期間（Ｎ−２）ａ）には、フォーカスレンズ１１の移動はなされていない。よって、この期間における露光データから得られるＡＦ評価値は有効であるので、ＡＦ評価値の算出（評価値算出（Ｎ−２））を行う。さらに、この期間で得られたＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズ１１の目標値を算出し、フォーカスレンズ１１の駆動（フォーカス駆動（Ｎ−２））を行う。
【００３２】
また、時刻ｔＮ−１から、Ｎ−２番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮ−２とオーバーラップしながら、Ｎ−１番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮ−１が開始される。Ｎ−２番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮ−２と同様に、１番目の水平ラインから順次露光が開始され、フォーカスエリアを含む水平ラインのうち、一番初めに露光が開始されるｐ番目の水平ラインの露光が開始される。すると、ｐ番目の水平ラインの露光が開始される時刻ｔｓＮ−１に、第２信号発生部５０６がｐ番目の水平ラインの露光開始タイミング信号を発生する。その後、フォーカスエリアを含む水平ラインのうち、一番後に露光されるｑ番目の水平ラインの露光が終了すると、ｑ番目の水平ラインの露光が終了する時刻ｔｅＮ−１に、第１信号発生部５０４がｑ番目の水平ラインの露光終了タイミング信号を発生する。
【００３３】
上記のｐ番目の水平ラインの露光開始タイミング信号が発生された時刻ｔｓＮ−１からｑ番目の水平ラインの露光終了タイミング信号が発生される時刻ｔｅＮ−１までの期間（露光期間（Ｎ−１）ａ）を見る。すると、この露光期間（Ｎ−１）ａにおいては、Ｎ−２番目のフレーム画像から得られたＡＦ評価値に基づいたフォーカスレンズ１１の移動期間（フォーカス駆動（Ｎ−２））が重なることになる。したがって、この露光期間（Ｎ−１）ａの露光データから得られるＡＦ評価値は有効ではないので、ＡＦ評価値の算出、及び、そのＡＦ評価値に基づいたフォーカス駆動も行わない。
【００３４】
また、時刻ｔＮから、Ｎ−１番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮ−１とオーバーラップしながら、Ｎ番目のフレーム画像の取得する期間ＶＮが開始される。Ｎ−２番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮ−２、およびＮ−１番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮ−１と同様に、１番目の水平ラインから順次露光が開始される。そして、フォーカスエリアを含む水平ラインのうち、一番初めに露光が開始されるｐ番目の水平ラインの露光が開始されると、ｐ番目の水平ラインの露光が開始される時刻ｔｓＮに、第２信号発生部５０６がｐ番目の水平ラインの露光開始タイミング信号を発生する。その後、フォーカスエリアを含む水平ラインのうち、一番後に露光されるｑ番目の水平ラインの露光が終了すると、ｑ番目の水平ラインの露光が終了する時刻ｔｅＮに、第１信号発生部５０４がｑ番目の水平ラインの露光終了タイミング信号を発生する。
【００３５】
上記のｐ番目の水平ラインの露光開始タイミング信号を発生した時刻ｔｓＮからｑ番目の水平ラインの露光終了タイミング信号を発生する時刻ｔｅＮまでの期間（露光期間Ｎａ）を見る。すると、この露光期間Ｎａにおいては、Ｎ−１番目のフレーム画像から得られたＡＦ評価値に基づいたフォーカスレンズ１１の駆動はなされていない。このようにＮ番目のフレーム画像のフォーカスエリアの露光期間中にフォーカスレンズ１１の駆動はなされていないので、Ｎ番目のフレーム画像から得られるＡＦ評価値は有効である。したがって、ｑ番目の水平ラインの露光が終了する時刻ｔｅＮ、すなわち、第１信号発生部５０４に露光終了タイミング信号が発生すると、ＡＦ評価値を算出（評価値算出Ｎ）し、そのＡＦ評価値に基づいてフォーカスレズ１１の目標位置を決定する。そして、フォーカスレンズ１１の駆動を行う（フォーカス駆動Ｎ）。
【００３６】
さらに、時刻ｔＮ＋１から、Ｎ番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮとオーバーラップしながら、Ｎ＋１番目のフレーム画像の取得する期間ＶＮ＋１が開始される。Ｎ−２番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮ−２、およびＮ−１番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮ−１、およびＮ番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮと同様に、１番目の水平ラインから順次露光が開始される。すると、フォーカスエリアを含む水平ラインのうち、一番初めに露光が開始されるｐ番目の水平ラインの露光が開始される。
【００３７】
上記のｐ番目の水平ラインの露光が開始されてからの動作は、Ｎ−１番目のフレーム画像を取得しているときの動作と同様であり、ＡＦ評価値算出、及び、そのＡＦ評価値に基づいたフォーカス駆動は行わない。
【００３８】
以上の動作を繰り返すことによりフォーカスレンズ１１の合焦動作が実行されるため、ＡＦ評価値は、２フレーム周期毎に１つサンプルされることになる。
【００３９】
このように、評価値の算出に用いたフレーム画像の次々フレーム画像のフォーカスエリアを含む水平ラインの露光を開始する時刻までを考える。この時刻までに、算出した評価値から決定されるフォーカスレンズの目標位置までフォーカスレンズを駆動するために、必要となるフォーカスレンズの駆動スピードが、アクチュエータ５０８が駆動可能な最高速度を超えていないことを条件とする。この条件を満たせば、次々フレーム画像のフォーカスエリアを含む水平ラインの露光を開始する時刻までにフォーカスレンズの駆動を完了できる。
【００４０】
すなわち、従来、フォーカスレンズの駆動が次々フレーム画像の露光と重なった場合、次々フレーム画像を評価値の算出に用いることができないと判断していた。そのために、次の評価値を算出するのに用いることができる露光データは、次々フレーム画像の露光データとなり、露光の開始からフォーカスレンズの駆動を完了するまでの一連の動作が３フレーム画像の期間毎にしかできなった。しかし、第２の信号発生部５０６が信号を発するまでにフォーカスレンズの駆動を完了できていれば、例え次々フレーム画像の露光を開始していても次々フレーム画像の露光データを評価値算出に用いることができると判断ができる。したがって、次の評価値を算出するのに用いることができる露光データは、次々フレーム画像の露光データとなり、露光の開始からフォーカスレンズの駆動を完了するまでの一連の動作が２フレーム画像の期間毎となる。
【００４１】
つまり、評価値の取得が３フレーム画像毎であったものが２フレーム画像毎となり、フォーカスエリアを除いた画像領域を露光している期間を、フォーカス駆動の期間に当てるようにする。このことにより、ＡＦ評価値の更新周期を２／３以下に短縮することができ、ＡＦの追従性の向上に絶大な効果を発揮する。
【００４２】
次に、例えば図４に示すように、Ｎ−２番目のフレーム画像から得られたＡＦ評価値に基づいたフォーカスレンズ駆動の期間（フォーカス駆動（Ｎ−２））が、時刻ｔｓＮにおいても、終了していなかったとする。この場合、Ｎ番目のフレーム画像でのフォーカスエリアの露光期間と、フォーカス駆動期間が重なってしまうため、露光期間Ｎａで得られる露光データは有効ではないことになる。したがって、この場合、露光期間Ｎａで得られる露光データからのＡＦ評価値の算出（評価値算出（Ｎ−１））を行うことなく、また、ＡＦ評価値に基づいたフォーカス駆動（フォーカス駆動（Ｎ−１））も行わない。
【００４３】
その後、時刻ｔＮ＋１から、Ｎ番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮとオーバーラップしながら、Ｎ＋１番目のフレーム画像の取得する期間ＶＮ＋１が開始される。Ｎ−２番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮ−２、およびＮ−１番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮ−１、およびＮ番目のフレーム画像を取得する期間ＶＮと同様に、１番目の水平ラインから順次露光が開始される。そして、フォーカスエリアを含む水平ラインのうち、一番初めに露光が開始されるｐ番目の水平ラインの露光が開始される。
【００４４】
ｐ番目の水平ラインの露光が開始されてからの動作は、図３を用いて説明を行った場合のＮ番目のフレーム画像を取得しているときの動作と同様となる。つまり、ｐ番目の水平ラインの露光開始タイミング信号を発生した時刻ｔｓＮ＋１からｑ番目の水平ラインの露光終了タイミング信号を発生する時刻ｔｅＮ＋１までの期間（図４の露光期間（Ｎ＋１）ａ）を見る。すると、この露光期間（Ｎ＋１）ａにおいては、Ｎ番目のフレーム画像から得られたＡＦ評価値に基づいたフォーカスレンズ１１の駆動はなされていない。このようにＮ＋１番目のフレーム画像のフォーカスエリアの露光期間中にフォーカスレンズ１１の駆動はなされていないため、Ｎ＋１番目のフレーム画像から得られるＡＦ評価値は有効である。よって、ｑ番目の水平ラインの露光が終了する時刻ｔｅＮ＋１、すなわち第１信号発生部５０４がタイミング信号を発生すると、ＡＦ評価値を算出（図４の評価値算出（Ｎ＋１））し、そのＡＦ評価値に基づいて、フォーカスレズ１１の目標位置を決定する。そして、フォーカスレンズ１１の駆動を行う（図４のフォーカス駆動（Ｎ＋１））。
【００４５】
以上によれば、フォーカスレンズ１１の駆動期間が長くなってしまう条件においても、ＡＦの精度を落とすことなく、ＡＦ追従を確保することができる。
【００４６】
次に、本実施例に係る撮像装置１００のメイン動作について、図５および図６を用いて説明する。
【００４７】
電池交換等の電源投入により、システム制御部５０は、フラグや制御変数等を初期化し（Ｓ１０１）、画像表示部２８の画像表示をＯＦＦに初期設定する（Ｓ１０２）。次に、モードダイアル６０の設定位置を判定し（Ｓ１０３）、モードダイアル６０が電源ＯＦＦに設定されていたならば、各表示部の表示を終了状態に変更し、バリアを閉じて撮像部１０４を保護する（Ｓ１０５）。さらに、フラグや制御変数等を含む必要なパラメータや設定値、設定モードを不揮発性メモリ５６に記録し、電源制御部８０により画像表示部２８を含む撮像装置１００各部の不要な電源を遮断する等の所定の終了処理を行う（Ｓ１０５）。そして、ステップＳ１０３へ戻る。
【００４８】
また、モードダイアル６０がその他のモードに設定されていたならば（Ｓ１０３）、システム制御部５０は、選択されたモードに応じた処理を実行し（Ｓ１０４）、処理を終えたならばステップＳ１０３へ戻る。
【００４９】
また、モードダイアル６０が撮影モードに設定されていたならば（Ｓ１０３）、システム制御部５０は、電源制御部８０により電池等により構成される電源部８６の残容量や動作情況が撮像装置１００の動作に問題があるか否かを判定する（Ｓ１０６）。そして、問題があるならば（Ｓ１０６のＮ）、表示部５４を用いて画像や音声により所定の警告表示を行った後に（Ｓ１０８）、ステップＳ１０３に戻る。
【００５０】
一方、電源部８６に問題が無いならば（Ｓ１０６のＹ）、システム制御部５０は、記録媒体２００の動作状態が撮像装置１００の動作、特に記録媒体２００に対する画像データの記録再生動作に問題があるか否かを判定する（Ｓ１０７）。その結果、問題があるならば（Ｓ１０６のＮ）、表示部５４を用いて画像や音声により所定の警告表示を行い（Ｓ１０８）、ステップＳ１０３に戻る。
【００５１】
また、記録媒体２００の動作状態に問題が無いならば（Ｓ１０７）、システム制御部５０は、表示部５４を用いて画像や音声により撮像装置１００の各種設定状態の表示を行う（Ｓ１０９）。なお、画像表示部２８の画像表示がＯＮであったならば、画像表示部２８も用いて画像や音声により撮像装置１００の各種設定状態の表示を行う。
【００５２】
次に、撮像した画像データを逐次表示するスルー表示状態に設定する（Ｓ１１０）。このスルー表示状態においては、撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、画像処理部２０、メモリ制御部２２を介して、画像表示メモリ２４に逐次書き込まれたデータを、メモリ制御部２２、Ｄ／Ａ変換器２６を介して画像表示部２８により逐次表示する。このことにより、電子ビューファインダ機能を実現している。
【００５３】
上記スルー表示状態において、自動合焦部１０６は合焦状態に応じてフォーカスレンズを駆動するフォーカス追従処理（Ｓ１１１）を行う。このフォーカス追従処理の詳細については、図７を用いて後述する。その後、システム制御部５０は、図６のステップＳ１２０へ処理を進める。
【００５４】
図６において、システム制御部５０は、スイッチＳＷ１がＯＮか否かを判定し、ＯＮしていなければ（Ｓ１２０のＮ）、図５のステップＳ１０３へ戻る。
【００５５】
また、スイッチＳＷ１がＯＮされたならば（Ｓ１２０のＹ）、システム制御部５０は、焦点検出処理を行ってフォーカスレンズ１１の焦点を被写体に合わせ、測光処理を行って絞り値及びシャッタ時間を決定する（Ｓ１２１）。測光処理において、必要であればフラッシュの設定も行う。この焦点検出・測光処理（Ｓ１２１）の詳細は、図８を用いて後述する。
【００５６】
焦点検出・測光処理を終えたならば、システム制御部５０は、スイッチＳＷ２がＯＮか否かを判定し（Ｓ１２２）、ＯＮされていなければ（Ｓ１２２のＮ）、スイッチＳＷ１の状態を判定し（Ｓ１２３）する。そして、スイッチＳＷ１もＯＦＦであるならば（Ｓ１２３のＹ）、図５のステップＳ１０３へ戻る。また、スイッチＳＷ２はＯＦＦである（Ｓ１２２のＮ）が、スイッチＳＷ１がＯＮのままであれば（Ｓ１２３のＮ）、ステップＳ１２２へ戻り、以下、スイッチＳＷ２がＯＮされない間は同様の動作を繰り返す。
【００５７】
上記スイッチＳＷ２がＯＮしたことを判定すると（Ｓ１２２のＹ）、システム制御部５０は、メモリ３０に撮影した画像データを書き込む露光処理を行う。そして、メモリ制御部２２、必要に応じて画像処理部２０をも用いて、メモリ３０に書き込まれた画像データを読み出して各種処理を行う現像処理を含む撮影処理を実行する（Ｓ１２４）。この撮影処理の詳細は図９（ａ）を用いて後述する。
【００５８】
次に、システム制御部５０は、メモリ３０に書き込まれた撮影画像データを読み出して、メモリ制御部２２、必要に応じて画像処理部２０をも用いて各種画像処理を行った後、記録媒体２００へ画像データの書き込みを行う記録処理を実行する（Ｓ１２５）。または、圧縮伸長部３２を用いて設定したモードに応じた画像圧縮処理を行った後、記録媒体２００へ画像データの書き込みを行う記録処理を実行する（Ｓ１２５）。この記録処理の詳細は図９（ｂ）を用いて後述する。
【００５９】
上記記録処理が終了した際に、スイッチＳＷ２がＯＮされた状態であったならば（Ｓ１２６のＹ）、システム制御部５０は、内部メモリ或いはメモリ５２に記憶される連写フラグの状態を判定する（Ｓ１２７）。そして、連写フラグが設定されていたならば（Ｓ１２７のＹ）、連続して撮影を行うためにステップＳ１２４に戻り、次の撮影を行う。また、連写フラグが設定されていないならば（Ｓ１２７のＮ）、スイッチＳＷ２がＯＦＦされるまでステップＳ１２６→Ｓ１２７→Ｓ１２６を繰り返す。
【００６０】
その後、スイッチＳＷ２がＯＦＦされると（Ｓ１２６のＮ）、システム制御部５０は、所定のミニマムレビュー時間が経過するまで撮影画像を画像表示部２８に表示する（Ｓ１２８）。そして、次に画像表示フラグがＯＮであるか否かを判定し（Ｓ１２９）、ＯＮであれば、画像表示部２８の表示状態をスルー表示状態に設定する（Ｓ１３０）。また、画像表示フラグがＯＦＦであったならば、画像表示部２８をＯＦＦにする（Ｓ１３１）。そして、一連の撮影動作を終えて図５のステップＳ１０３へ戻る。
【００６１】
次に、図５のステップＳ１１１にて実行されるフォーカスレンズ追従処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。
【００６２】
Ｎ番目のフレーム画像の取得が開始されると（Ｓ５０１）、フォーカスエリアの露光が開始されたかを調べるために第２信号発生部５０６が第２タイミング信号（露光開始タイミング信号）を発生したかどうかを判定する（Ｓ５０２）。第２タイミング信号が発生されていないならばステップＳ５０２を繰り返し、フォーカスエリアの露光が開始されて第２タイミング信号が発生されるのを待つ。その後、第２タイミング信号が発生されたならば、フォーカスレンズ１１の駆動が終了しているか否かをフォーカス駆動フラグの状態で判定する（Ｓ５０３）。
【００６３】
フォーカス駆動フラグが‘０’であったならば（Ｓ５０３）、前回のフォーカスレンズ駆動は終了していると判定する。そして、上記ステップＳ５０２で開始を検出したフォーカスエリアの露光がＡＦ評価値を取得する上で有効な露光データであることを示すフラグである露光有効フラグに‘１’をセットする（Ｓ５０４）。また、フォーカス駆動フラグが‘１’であったならば（Ｓ５０３）、前回のフォーカスレンズ駆動は終了しておらず、現在もフォーカスレンズ１１が移動している最中であると判定する。そして、上記ステップＳ５０２で開始を検出したフォーカスエリアの露光がＡＦ評価値を取得する上で有効な露光データであることを示すフラグである露光有効フラグに‘０’をセットする（Ｓ５０５）。
【００６４】
次に、第１タイミング信号（露光終了タイミング信号）が発生しているか否かを判定し（Ｓ５０６）、発生していないならばステップＳ５０６を繰り返し、フォーカスエリアの露光が終了して第１タイミング信号が発生するのを待つ。その後、第１タイミング信号が発生されていたならば（Ｓ５０６）、フォーカスエリアの露光が終了したと判定して露光有効フラグの状態を判定する（Ｓ５０７）。
【００６５】
そして、露光有効フラグが‘０’であるならば（Ｓ５０７）、ステップＳ５１８にジャンプする。
【００６６】
一方、露光有効フラグが‘１’であるならば（Ｓ５０７）、ＡＦ評価値算出部５０２によりフォーカスエリアの撮像データを基にＡＦ評価値を算出し（Ｓ５０８）、露光有効フラグに‘０’をセットする（Ｓ５０９）。そして、現在の時刻から次のフレーム画像であるＮ＋１番目のフレーム画像のフォーカスエリアの露光が開始されるタイミングまでの時間、すなわち、フォーカスレンズ１１の移動に使用して良い時間をフォーカスレンズ駆動可能能間として算出する（Ｓ５１０）。そして、フォーカス制御部４２がＡＦ評価値算出部５０２によって算出されたＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズ１１の目標位置の算出を行う（Ｓ５１１）。
【００６７】
次に、フォーカス制御部４２がフォーカスレンズ駆動可能時間とフォーカスレンズ１１の現在位置と目標位置までの移動距離から最低限必要なフォーカス駆動速度（最低駆動速度）をＶｍｉｎとして算出する（Ｓ５１２）。詳しくは、以下の式
フォーカスレンズ駆動速度＝（目標位置−現在位置）／フォーカス駆動可能時間
に基づいて最低限必要なフォーカス駆動速度（最低駆動速度）をＶｍｉｎとして算出する。
【００６８】
次に、フォーカス制御部４２が上記フォーカスレンズ駆動速度Ｖｍｉｎと所定の駆動速度Ｖｔｈとを比較する。その結果、Ｖｍｉｎ≦Ｖｔｈであれば、フォーカスレンズ駆動速度Ｖｍｉｎをフォーカスレンズ駆動速度として決定する（Ｓ５１４）。また、Ｖｍｉｎ＞Ｖｔｈの関係にあれば、所定の駆動速度Ｖｔｈをフォーカスレンズ駆動速度として決定する（Ｓ５１５）。
【００６９】
次に、ドライブ部１０２がフォーカス制御部４２によって算出された目標位置へのフォーカスレンズ駆動を開始し（Ｓ５１６）、フォーカス駆動フラグを‘１’にする（Ｓ５１７）。その後、フォーカスレンズ１１が目標位置に到達したならば（Ｓ５１８）、フォーカスレンズ１１の駆動を停止する（Ｓ５１９）とともに、フォーカス駆動フラグを‘０’にしてフォーカス追従処理を終了する。そして、フォーカスレンズ１１が目標位置に到達していないならば（Ｓ５１８）、そのままフォーカス追従処理を終了する。
【００７０】
以上のように、フォーカス駆動フラグ、及び、露光有効フラグを用いることにより、フォーカスエリアを露光する期間とフォーカスレンズの駆動を行う期間とが重ならないようにする。さらには、万が一、フォーカスエリアを露光する期間とフォーカスレンズ１１の駆動を行う期間とが重ならざるを得ないときには、その露光データで評価値を取得、及び、それに基づいたフォーカスレンズの駆動を行わないようにする。このことにより、ＡＦ精度の向上を図ることができる。
【００７１】
次に、図６のステップＳ１２１にて実行される焦点検出・測光処理の詳細について、図８のフローチャートを用いて説明する。
【００７２】
システム制御部５０は、撮像素子１４から電荷信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換器１６を介して画像処理部２０に撮影画像データを逐次読み込む（Ｓ２０１）。この逐次読み込まれた画像データを用いて、画像処理部２０はＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式のＡＥ（自動露出）処理、ＥＦ（フラッシュプリ発光）処理、ＡＦ（オートフォーカス）処理に用いる所定の演算を行う。なお、ここでの各処理は、撮影した全画素数のうちの必要に応じた特定の部分を必要個所分切り取って抽出し、演算に用いている。これにより、ＴＴＬ方式のＡＥ、ＥＦ、ＡＷＢ、ＡＦの各処理において、中央重点モード、平均モード、評価モードの各モード等の異なるモード毎に最適な演算を行うことが可能となる。
【００７３】
次に、画像処理部２０での演算結果を用いて露出（ＡＥ）が適正でないと判定すると（Ｓ２０２）、システム制御部５０は、露光制御部４０を用いてＡＥ制御を行う（Ｓ２０３）。そして、ＡＥ制御で得られた測定データを用いてフラッシュ４８が必要か否かを判定し（Ｓ２０４）、フラッシュ４８が必要でなければステップＳ２０１へ戻り、フラッシュ４８が必要ならばフラッシュフラグをセットし、フラッシュ４８を充電する（Ｓ２０５）。そして、ステップＳ２０１へ戻る。
【００７４】
また、露出（ＡＥ）が適正と判定すると（Ｓ２０２）、システム制御部５０は、測定データ及び／或いは設定パラメータを内部メモリ或いはメモリ５２に記憶する。そして、画像処理部２０での演算結果及びＡＥ制御で得られた測定データを用いてホワイトバランス（ＡＷＢ）が適正と判定できるまで（Ｓ２０６）、画像処理部２０を用いて色処理のパラメータを調節してＡＷＢ制御を行う（Ｓ２０７）。
【００７５】
ホワイトバランス（ＡＷＢ）が適正と判定すると（Ｓ２０６のＹ）、システム制御部５０は、測定データ及び／或いは設定パラメータを内部メモリ或いはメモリ５２に記憶する。そして、ＡＥ制御及びＡＷＢ制御で得られた測定データを用いて焦点検出（ＡＦ）の結果が合焦と判定されるまで（Ｓ２０８）、フォーカス制御部４２を用いてＡＦ制御を行う（Ｓ２０９）。そして、合焦と判定したならば（Ｓ２０８のＹ）、測定データ及び／或いは設定パラメータを内部メモリ或いはメモリ５２に記憶し、焦点検出・測光処理を終了する。
【００７６】
次に、図６のステップＳ１２４にて実行される撮影処理の詳細について、図９（ａ）のフローチャートを用いて説明する。
【００７７】
システム制御部５０は、内部メモリ或いはメモリ５２に記憶される測光データに従い、露光制御部４０によって、絞り機能を有するシャッタ１２を絞り値に応じて開放して撮像素子１４を露光する（Ｓ３０１，Ｓ３０２）。そして、フラッシュフラグによりフラッシュ４８が必要か否かを判定し（Ｓ３０３）、必要な場合はフラッシュ４８を発光させる（Ｓ３０４）。
【００７８】
次に、システム制御部５０は、測光データに従って撮像素子１４の露光終了を待ち（Ｓ３０５）、シャッタ１２を閉じる（Ｓ３０６）。そして、撮像素子１４から電荷信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換器１６、画像処理部２０、メモリ制御部２２を介して、或いはＡ／Ｄ変換器１６から直接メモリ制御部２２を介して、メモリ３０に撮影画像のデータを書き込む（Ｓ３０７）。
【００７９】
次に、システム制御部５０は、設定された撮影モードに応じて、フレーム処理を行う必要があるか否かを判定する（Ｓ３０８）。必要ならば（Ｓ３０８のＹ）、メモリ制御部２２、そして必要に応じて画像処理部２０をも用いて、メモリ３０に書き込まれた画像データを読み出して垂直加算処理（Ｓ３０９）、色処理（Ｓ３１０）を順次行う。そして、その後はメモリ３０に処理を終えた画像データを書き込む。そして、メモリ３０から画像データを読み出し、メモリ制御部２２を介して画像表示メモリ２４に表示画像データの転送を行い（Ｓ３１１）、撮影処理を終了する。
【００８０】
次に、図６のステップＳ１２５にて実行される記録処理の詳細について、図９（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。
【００８１】
システム制御部５０は、メモリ制御部２２、そして必要に応じて画像処理部２０をも用いて、メモリ３０に書き込まれた撮影画像データを読み出して撮像素子１４の縦横画素比率を１：１に補間する画素正方化処理を行う（Ｓ４０１）。そして、メモリ３０に処理を終えた画像データを書き込み、このメモリ３０に書き込まれた画像データを読み出して、設定したモードに応じた画像圧縮処理を圧縮伸長回路３２により行う（Ｓ４０２）。そして、インターフェース９０，２０４を介して、メモリカード等の記録媒体２００へ圧縮した画像データの書き込みを行う（Ｓ４０３）。記録媒体２００への書き込みが終わったならば、記録処理ルーチンを終了する。
【００８２】
以上の実施例によれば、走査ラインごとに露光開始および露光終了のタイミングを順次ずらしていくシャッタ方式（ローリングシャッタ方式）により撮像素子１４の露光が制御される撮像手段（撮像部１０４）を有する。また、撮像手段の撮像画面内に位置するフォーカスエリア（図３でｐ番目の水平ラインとｑ番目の水平ラインとの間）より得られる撮像信号に基づいてオートフォーカス評価値を演算する。そして、オートフォーカス評価値によりフォーカス駆動を制御する制御手段（システム制御部５０）を有する。そして、制御手段は、フォーカスエリアの露光を行っている期間を除いた期間にてフォーカス駆動を行わせる。
【００８３】
上記制御手段は、フォーカスエリアの露光を開始させる際に、フォーカス駆動が終了した状態にあるか否かを判定する。そして、フォーカス駆動が終了していない状態の場合には開始させた露光期間にて得られる撮像信号に応じたフォーカス駆動は行わせず、フォーカス駆動が終了している状態の場合には開始させた露光期間にて得られる撮像信号に応じたフォーカス駆動を行わせる。
【００８４】
また、上記制御手段は、フォーカスエリアの露光を開始させる際にフォーカス駆動が終了している状態を判定した場合には、開始させた露光期間が終了した時点でオートフォーカス評価値の演算を開始する。
【００８５】
また、上記制御手段は、フォーカスエリアの露光を開始させる際にフォーカス駆動が終了した状態にあると判定した場合には、開始させた露光期間にて得られる撮像信号を有効なデータとしてオートフォーカス評価値の演算を行い、フォーカス駆動を行わせる。フォーカス駆動が終了していない状態にあると判定した場合には、開始させた露光期間にて得られる撮像信号を有効なデータではないとして処理し、オートフォーカス評価値の演算を行わず、フォーカス駆動を行わせない。なお、オートフォーカス評価値の演算を行わず、としたが、演算を行っても、そのオートフォーカス評価値を用いない、としても良い。
【００８６】
また、上記制御手段は、次の露光期間が開始される前までにフォーカス駆動が終了するように、フォーカス駆動速度を制御する。
上記の構成により、ＣＭＯＳ型撮像素子を用い、ローリングシャッタ方式を用いる場合、オートフォーカス評価値の更新周期を短縮して追従性の良いオートフォーカスを行うことができる。
【符号の説明】
【００８７】
１４    撮像素子
４２    フォーカス制御部
５０    システム制御部
１０４  撮像部
１０６  自動合焦部
５０２  ＡＦ評価値算出部
５０４  第１信号発生部
５０６  第２信号発生部
【図１】
2011137902.tif 000003
【図２】
2011137902.tif 000004
【図３】
2011137902.tif 000005
【図４】
2011137902.tif 000006
【図５】
2011137902.tif 000007
【図６】
2011137902.tif 000008
【図７】
2011137902.tif 000009
【図８】
2011137902.tif 000010
【図９】
2011137902.tif 000011
【図１０】
2011137902.tif 000012