(57)【要約】【課題】焦点検出誤差を低減することができる撮像装置を提供する。【解決手段】光電変換素子が２次元的に配置され、複数の領域を有するエリアセンサと、複数の領域ごとにほぼ同時刻に蓄積が終了するように任意の露光時間でエリアセンサを露光させ、露光により蓄積された像信号を順に読み出す露光制御部と、エリアセンサから読み出された信号を用いて、焦点検出を行う焦点検出部とを備え、露光制御部は、複数の領域のうちのどの領域の光電変換素子の信号を優先して読み出すかを制御する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子が２次元的に配置され、複数の領域を有するエリアセンサと、
前記複数の領域ごとにほぼ同時刻に蓄積が終了するように任意の露光時間で前記エリアセンサを露光させ、露光により蓄積された像信号を順に読み出す露光制御手段と、
前記エリアセンサから読み出された信号を用いて、焦点検出を行う焦点検出手段と、を備え、
前記露光制御手段は、前記複数の領域のうちのどの領域の光電変換素子の信号を優先して読み出すかを制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記露光制御手段は、前記複数の領域のうち、主被写体が存在する領域の信号を優先して読み出すことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記露光制御手段は、前記複数の領域のうち、被写体の輝度が高い領域を優先して読み出すことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記露光制御手段は、前記複数の領域のうち、被写体に応じて決定される前記光電変換素子の露光時間が短い領域を優先して読み出すことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記露光制御手段は、前記複数の領域のうち、主被写体が存在する領域の信号を優先して読み出し、その次に、被写体の輝度が高い、あるいは前記光電変換素子の露光時間が短い領域を優先して読み出すことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記露光制御手段は、前記光電変換素子に蓄積された信号を、蓄積の終了とともにメモリに転送可能であり、前記撮像装置は、前記メモリで発生する信号の量を算出する算出手段をさらに備え、前記露光制御手段は、前記複数の領域のうち、前記メモリで発生する信号の量が所定量より大きい領域を優先して読み出すことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記複数の領域には、撮影レンズの瞳領域のうちの異なる部分領域を通過した被写体像が結像されるとともに、前記複数の領域は、領域ごとに焦点検出を行うための基線長が異なり、前記露光制御手段は、被写体のデフォーカスの程度に応じて、前記複数の領域のうちのどの領域の光電変換素子の信号を優先して読み出すかを制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記露光制御手段は、優先して読み出された領域の光電変換素子の信号に基づいて次回の前記光電変換素子の露光量を決定することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記露光制御手段は、被写体のデフォーカス量が所定量よりも大きい場合に、前記複数の領域のうち、基線長が相対的に短い領域の光電変換素子の信号を優先して読み出すことを特徴とする請求項７または８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記露光制御手段は、被写体のデフォーカス量が所定量以下の場合に、前記複数の領域のうち、基線長が相対的に長い領域の光電変換素子の信号を優先して読み出すことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記焦点検出手段は、前記複数の領域のうち、基線長が相対的に短い領域の光電変換素子の信号を用いて、優先して読み出す領域を決定するために用いられる前記被写体のデフォーカス量を検出することを特徴とする請求項９または１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
被写体の輝度を検出する測光センサをさらに備え、前記露光制御手段は、前記複数の領域の光電変換素子の信号に基づいて、前記複数の領域の露光量を制御するか、前記測光センサの信号に基づいて、前記複数の領域の露光量を制御するかを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記露光制御手段は、初回の焦点検出においては、前記測光センサの信号に基づいて、前記複数の領域の露光量を制御することを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記露光制御手段は、被写体のデフォーカス量が所定量よりも大きい場合に、前記測光センサの信号に基づいて、前記複数の領域の露光量を制御することを特徴とする請求項１２または１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記露光制御手段は、前記複数の領域の光電変換素子の信号と、前記測光センサの信号の差が所定量よりも大きい場合に、前記測光センサの信号に基づいて、前記複数の領域の露光量を制御することを特徴とする請求項１２または１３に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記露光制御手段は、前記複数の領域の光電変換素子の露光時間が光源のフリッカーの周期よりも短く、前記測光センサの露光時間が前記フリッカーの周期以上の場合に、前記測光センサの信号に基づいて、前記複数の領域の露光量を制御することを特徴とする請求項１２または１３に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記露光制御手段は、光源がフリッカーを有する場合に、前記複数の領域の光電変換素子の露光タイミングに応じて、前記測光センサの検出結果を調整することを特徴とする請求項１２または１３に記載の撮像装置。
【請求項１８】
光電変換素子が２次元的に配置され、複数の領域を有するエリアセンサを備える撮像装置を制御する方法であって、
前記複数の領域ごとにほぼ同時刻に蓄積が終了するように任意の露光時間で前記エリアセンサを露光させ、露光により蓄積された像信号を順に読み出す露光制御工程と、
前記エリアセンサから読み出された信号を用いて、焦点検出を行う焦点検出工程と、を備え、
前記露光制御工程では、前記複数の領域のうちのどの領域の光電変換素子の信号を優先して読み出すかを制御することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項２０】
請求項１８に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置における焦点検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置の焦点検出方法として、撮像素子に焦点検出用の画素を配置して瞳分割位相差方式の焦点検出を行う方法が知られている。また、ＣＭＯＳタイプの撮像素子としてグローバル電子シャッタが可能な構成のものも登場している。
【０００３】
焦点検出の処理時間を短縮するため、特許文献１には、焦点検出用画素の信号を先に読み出す手法が開示されている。また、特許文献２には、ダイナミックレンジを拡大する目的で、複数の領域毎に露光時間を設定し、読み出す手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−７２６９５号公報
【特許文献２】特開２００７−１８４８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、グローバル電子シャッタの構成は、蓄積した画素信号をメモリ部へ転送し、転送した画素信号を順次読み出していく構成であるため、読み出しを行うまでの期間にメモリ部で電荷が発生する光漏れの現象が生じる。そのため、上述の特許文献に開示された従来技術では、光漏れによって像信号が乱れ、焦点検出誤差が生じるという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、焦点検出誤差を低減することができる撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係わる撮像装置は、光電変換素子が２次元的に配置され、複数の領域を有するエリアセンサと、前記複数の領域ごとにほぼ同時刻に蓄積が終了するように任意の露光時間で前記エリアセンサを露光させ、露光により蓄積された像信号を順に読み出す露光制御手段と、前記エリアセンサから読み出された信号を用いて、焦点検出を行う焦点検出手段と、を備え、前記露光制御手段は、前記複数の領域のうちのどの領域の光電変換素子の信号を優先して読み出すかを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、焦点検出誤差を低減することができる撮像装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の撮像装置の第１の実施形態であるデジタルカメラのカメラ本体の概略構成を示すブロック図。
【図２】カメラの光学系の構成を示す図。
【図３】第１の実施形態における焦点検出光学系の構成を示す図。
【図４】第１の実施形態における焦点検出センサへの結像を示す図。
【図５】ファインダーにおける焦点検出領域の位置関係を示す図。
【図６】第１の実施形態における焦点検出処理のフローチャート。
【図７】第１の実施形態における読み出し順序を示すフローチャート
【図８】第１の実施形態におけるセンサステートを示した図。
【図９】第２の実施形態における焦点検出光学系の構成を示す図。
【図１０】第２の実施形態における焦点検出センサへの結像を示す図
【図１１】第２の実施形態におけるセンサステートを示した図。
【図１２】第３の実施形態における焦点検出光学系の構成を示す図。
【図１３】焦点検出光学系における基線長と焦点検出センサへの結像を示す図。
【図１４】第３の実施形態における焦点検処理のフローチャート。
【図１５】第３の実施形態における次回の蓄積制御パラメータ算出のフローチャート。
【図１６】第４の実施形態における焦点検出光学系の構成を示す図。
【図１７】ファインダーにおける焦点検出領域の位置関係を示す図。
【図１８】第４の実施形態におけるカメラの動作を説明するフローチャート。
【図１９】第４の実施形態におけるＡＥ、ＡＦ処理の動作を説明するフローチャート。
【図２０】第４の実施形態における構図の一例を示す図。
【図２１】図２０の構図を焦点検出センサで取得した画像を示す図。
【図２２】図２０の構図を焦点検出センサで取得した画像と、ＡＦ輝度算出領域を示す図。
【図２３】図２０の構図を焦点検出センサで取得した画像と、ＡＦ輝度算出領域を示す図。
【図２４】デフォーカスしたときに測光センサで取得される画像を示す図。
【図２５】フリッカー光源下における撮影時の露光タイミングを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の撮像装置の第１の実施形態であるデジタルカメラのカメラ本体１５０の概略構成を示すブロック図である。
【００１２】
図１において、カメラ用マイクロコンピュータ（以下、ＣＰＵ）１００には、信号入力回路１０４、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤ等から構成される撮像素子１０６、測光センサ１０７が接続されている。測光センサ１０７は、ファインだ光学系の途中に配置され、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を備え、測光演算、顔検出演算、追跡演算、光源検知等の被写体認識処理を行う。信号入力回路１０４は、カメラの各種操作用のスイッチ群１１４を検知する。また、ＣＰＵ１００には、シャッタマグネット１１８ａ、１１８ｂを制御するためのシャッタ制御回路１０８、焦点検出センサ１０１も接続されている。また、後述する図２に示す撮影レンズ２００とはレンズ通信回路１０５を介して信号１１５の伝送がなされ、フォーカスレンズの位置制御や絞りの制御を行う。カメラの動作は、スイッチ群１１４を撮影者が操作することで決定される。スイッチ群１１４には、レリーズボタンや、焦点検出領域を選択するためのダイヤルなどが含まれる。
【００１３】
焦点検出センサ１０１は、フォトダイオード（光電変換素子）を有する画素が２次元的に配置されたＣＭＯＳイメージセンサ（エリアセンサ）であり、グローバル電子シャッタ動作が可能に構成されている。そして、ＣＰＵ１００からの電荷蓄積開始指示によって、回路のリセット動作とフォトダイオードのリセット動作を行い、電荷蓄積動作を開始する。
【００１４】
電荷蓄積を行う蓄積時間は領域毎に個別に設定可能であり、前述した回路リセット動作とフォトダイオードリセット動作を領域毎に制御して蓄積時間を設定する。また、蓄積終了のタイミングは、各領域で同時刻に設定することが望ましい。理由については後述する。あらかじめＣＰＵ１００により設定された蓄積時間に達すると、フォトダイオードで蓄積した電荷をフォトダイオードの周辺回路のメモリ部（不図示）に転送する（転送可能）。全画素の電荷のメモリ部への転送が終了すると、ＣＰＵ１００へ電荷蓄積終了を通知する。この一連の蓄積開始から電荷のメモリ部への転送終了までの期間を蓄積ステートと呼ぶこととする。
【００１５】
次に、ＣＰＵ１００からの読み出し指示によって、蓄積ステートで蓄積されメモリ部に格納された像信号が領域毎に読み出される。異なる領域の読み出しは同じタイミングで行うことできないため、領域毎に順番に行う必要がある。また、前述した蓄積終了のタイミングから読み出しまでの期間にメモリ部にも光が当たり、メモリ部に電荷が発生し、フォトダイオードから転送した画素信号に加算されてしまう。この現象を以後、光漏れと呼ぶこととする。この光漏れによって、像信号が乱れ、焦点検出の誤差が生じる。この光漏れの量を低減させるため、蓄積終了から読み出しまでの期間を短くすることが望ましい。上述した蓄積終了のタイミングを各領域で同時刻に設定する理由は、このためである。以上の一連の読み出しを行う期間を読出しステートとする。
【００１６】
ＣＰＵ１００が焦点検出センサ１０１を制御することにより、後述する図３の光学系を介して、互いに視差を有する対の像信号を得ることができる。そして、得られた対の像信号の位相差から焦点状態を検出し、撮影レンズ２００の焦点位置を制御する（焦点検出処理）。
【００１７】
また、ＣＰＵ１００は、測光センサ１０７を制御することにより被写体輝度を検出し、後述する撮影レンズ２００の絞り値やシャッタスピードを決定する。そして、レンズ通信回路１０５を介して撮影レンズ２００の絞り値を制御し、シャッタ制御回路１０８を介してマグネット１１８ａ、１１８ｂの通電時間を調節することでシャッタスピードを制御する。さらに、撮像素子１０６を制御することにより撮影動作を行う。
【００１８】
ＣＰＵ１００内には、タイマー及びカメラ動作を制御するためのプログラムを格納したＲＯＭ、変数を記憶するためのＲＡＭ、種々のパラメータを記憶するためのＥＥＰＲＯＭ（電気的消去書き込み可能メモリ）などの記憶回路１０９が内蔵されている。
【００１９】
次に、図２を参照して、デジタルカメラの光学系の構成について説明する。撮影レンズ２００を介して入射した被写体からの光束の大部分はクイックリターンミラー２０５で上方に反射され、ファインダスクリーン２０３上に被写体像として結像される。撮影者はこの像をペンタプリズム２０１、接眼レンズ２０２を介して観察することができる。
【００２０】
また、ペンタプリズム２０１に入射した光束の一部は、光学フィルタ２１２と結像レンズ２１３を介して測光センサ１０７上に結像される。この像を光電変換して得られる像信号を処理することにより、被写体輝度を測定することができる。
【００２１】
また、被写体からの光束の一部はクイックリターンミラー２０５を透過し、後方のサブミラー２０６で下方へ曲げられて、視野マスク２０７、フィールドレンズ２１１、絞り２０８、二次結像レンズ２０９を経て焦点検出センサ１０１上に結像される。この像を光電変換して得られる像信号を処理することにより、撮影レンズ２００の焦点状態を検出することができる。また、撮影に際しては、クイックリターンミラー２０５及びサブミラー２０６が跳ね上がって光路から退避することにより、入射した全光束は撮像素子１０６上に結像され、被写体像の露光が行われる。
【００２２】
図２において、焦点検出装置は、視野マスク２０７から二次結像レンズ２０９までの光学系及び焦点検出センサ１０１により構成され、焦点検出方式は、周知の位相差検出方式である。そして、異なる複数の焦点検出領域の焦点状態を検出することが可能である。
【００２３】
図３は、焦点検出に関わる光学系の詳細な構成を示す図である。サブミラー２０６で反射された被写体からの光束は図中の視野マスク２０７の近傍に一旦結像する。視野マスク２０７は画面内の焦点検出領域を決定するための遮光部材で、中央に横長の開口部を有している。
【００２４】
フィールドレンズ２１１は絞り２０８の各開口部を撮影レンズ２００の射出瞳（瞳領域）の各部分領域に結像させる作用を有している。絞り２０８の後方には、３つの焦点検出領域に対応する３対計６つのレンズから構成される二次結像レンズ２０９−１〜２０９−６が配置されている。それぞれの二次結像レンズ２０９−１〜２０９−６は、絞り２０８の開口部２０８−１〜２０８−６に対応するように配置されている。また、二次結像レンズ２０９−１、２０９−２を介した光束は、焦点検出センサ１０１の領域ＣＡ３０１、ＣＢ３０２に結像される。同様に、領域ＲＡ３０３、ＲＢ３０４には二次結像レンズ２０９−３、２０９−４を介した光束が結像され、領域ＬＡ３０５、ＬＢ３０６には二次結像レンズ２０９−５、２０９−６を介した光束が結像される。
【００２５】
次に、図４を用いて焦点検出センサ１０１の構成について説明する。焦点検出センサ１０１は、画素部１０１ａと、画素部１０１ａから読み出された信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ１０１ｂとを有する。画素部１０１ａでは、電荷の蓄積が行われた後、蓄積された信号が各画素の近傍に配置された各メモリ部に転送される。そして、メモリ部の列（図中縦一列の画素列に対応するメモリ部の列）が一列ずつ左右方向に順番に読み出される。すなわち、本実施形態では、図中縦一列ごとに信号の読み出しが行われる。この縦方向（焦点検出センサ１０１の短手方向）を、本実施形態では読み出し列方向と呼ぶことにする。各列の画素（メモリ部）の信号は、信号線により水平方向に転送されてＡＤコンバータ１０１ｂに入力される。この水平方向（焦点検出センサ１０１の長手方向）を、本実施形態では読み出し方向と呼ぶことにする。なお、焦点検出センサ１０１は読み出し列の順を任意に変更可能である。なお、図３における焦点検出センサ１０１の領域ＬＡ３０５、ＬＢ３０６をＬ領域、領域ＣＡ３０１、ＣＢ３０２をＣ領域、領域ＲＡ３０３、ＲＢ３０４をＲ領域と呼ぶこととする。
【００２６】
次に、図５は、ファインダー５０１における焦点検出領域の位置関係を示す図である。ファインダー５０１は、接眼レンズ２０２を介して観測することができる。ファインダー５０１には、図４で説明したＬ領域、Ｃ領域、Ｒ領域の焦点検出領域が配置されている。
【００２７】
次に、図６は、本実施形態における焦点検出処理の流れを示すフローチャートである。スイッチ群１１４の操作により焦点検出の開始信号をＣＰＵ１００が受信すると、ＣＰＵ１００は、焦点検出センサ１０１を制御して焦点検出処理を開始する。
【００２８】
ステップＳ６０１では、ＣＰＵ１００は焦点検出処理の初期設定を行う。ＣＰＵ１００は、焦点検出センサ１０１の初期設定のレジスタ書き込み、初回蓄積における蓄積時間の設定を行う。また、後述する焦点検出領域について、ユーザーが選択した任意の焦点検出領域を使用する任意選択モード、もしくは、ＣＰＵ１００が公知のアルゴリズムによって自動で選択した焦点検出領域を使用する自動選択モードのいずれかのモードを設定する。
【００２９】
ステップＳ６０２では、ＣＰＵ１００は、上述した焦点検出領域の選択を行う。本実施形態においては、Ｃ領域、Ｒ領域、Ｌ領域に少なくとも１つずつ焦点検出領域を有するものとする。ステップＳ６０１でユーザーによって任意の焦点検出領域が選択されている場合は、選択されている焦点検出領域は主被写体領域を示す焦点検出領域であるものと判断する。また、ＣＰＵ１００による自動選択が設定されている場合は、ＣＰＵ１００が自動で焦点検出領域を選択する。
【００３０】
自動で焦点検出領域を選択する例として、例えば次のような方法が挙げられる。１つは、後述するステップＳ６０５で算出したデフォーカス量に基づき、ピント位置が最も至近にある焦点検出領域を選択する方法である。また、他の方法は、測光センサ１０７で検知した顔の位置から、主被写体と判断した位置の焦点検出領域を選択する方法である。また、初回の焦点検出処理時や、後述するステップＳ６０５でデフォーカス量を検出できなかった場合は、焦点検出領域を選択せずに、次のステップＳ６０３へ進んでもよい。
【００３１】
ステップＳ６０３では、ＣＰＵ１００は焦点検出センサ１０１へ電荷蓄積開始の指示を行う。電荷蓄積開始の指示を受けた焦点検出センサ１０１は回路のリセット動作とフォトダイオードのリセット動作を行い、電荷蓄積動作を開始し、所定の時間が経過した後に電荷蓄積動作を終了するとともに、蓄積した電荷を各画素に対応するメモリ部に転送する。
【００３２】
ステップＳ６０４では、ＣＰＵ１００は、ステップＳ６０３で蓄積されメモリ部に記憶された信号の読み出しを行う。信号の読み出しについては、図７のフローチャートを用いて後述する。
【００３３】
ステップＳ６０５では、ＣＰＵ１００はステップＳ６０４で読み出した像信号について、デフォーカス量を算出する。デフォーカス量の算出は、一対の像信号を用いて撮影レンズ２００の焦点状態（デフォーカス量）を検出する公知のデフォーカス演算により行われる。ここでは、焦点検出センサ１０１の位相差（ｂｉｔ数）に対して、センサーピッチ（ｍｍ）と焦点検出系の基線長などの光学係数を掛け合わせることにより、デフォーカス量（ｍｍ）を求める。
【００３４】
ステップＳ６０６では、ＣＰＵ１００は、ステップＳ６０５で算出したデフォーカス量に基づき、撮影レンズ２００の焦点状態が合焦状態か否かを判定する。合焦状態か否かの判定は、デフォーカス量が所望の範囲内、例えば１／４Ｆδ以内（Ｆ：レンズの絞り値、δ：定数（２０μｍ））であれば合焦と判断する。例えば、レンズの絞り値Ｆ＝２．０であれば、デフォーカス量が１０μｍ以下なら合焦と判定し、焦点検出処理を終了する。一方、デフォーカス量が１０μｍより大きく、非合焦と判定された場合は、撮影レンズ２００の焦点状態を合焦位置に合わせるため、ステップＳ６０７へ移行する。
【００３５】
ステップＳ６０７では、ＣＰＵ１００は、レンズ通信回路１０５を介して、デフォーカス量に基づき、撮影レンズ２００にレンズ駆動を指示する。ステップＳ６０８では、ＣＰＵ１００は、被写体輝度に応じて、次回の焦点検出処理時の焦点検出センサ１０１における蓄積時間の値を算出し、設定する。そして、ＣＰＵ１００は処理をステップＳ６０２に戻し、合焦状態と判断されるまでステップＳ６０２〜ステップＳ６０８の動作を繰り返す。以上が焦点検出処理における一連の流れである。
【００３６】
次に、図７は、図６のステップＳ６０４における信号読み出し動作を示すフローチャートである。
【００３７】
ステップＳ７０１では、ＣＰＵ１００は焦点検出領域が未選択か選択済みかを判定する。焦点検出領域の選択については、図６のステップＳ６０２で説明したとおりである。ＣＰＵ１００が焦点検出領域が未選択と判定した場合は、ステップＳ７０２の読出しパターンＡに移行し、焦点検出領域が選択されていると判定した場合は、ステップＳ７０３の光漏れ量算出へ移行する。
【００３８】
ステップＳ７０２では、ＣＰＵ１００は読出しパターンＡの順で読み出しを行う。読出しパターンＡでは、領域毎に設定されている蓄積時間が短い領域から読み出しを行う。なお、本実施形態では、焦点検出センサ１０１の蓄積時間を用いて読み出し順を決定しているが、測光センサ１０７が出力する被写体輝度を用いてもよい。被写体輝度を用いて読み出し順を決定する場合は、被写体輝度が高い領域から読み出しを行う。
【００３９】
読出しパターンＡについて、図５のファインダー５０１と焦点検出領域の関係図と、図８のセンサステート図を用いて詳細に説明する。図５はファインダー５０１で観測される被写体を示しており、図８（ａ）は、図５の被写体に対する焦点検出センサ１０１の蓄積ステートおよび読み出しステートを示している。
【００４０】
図５における被写体は、被写体輝度が高い順にＲ領域、Ｌ領域、Ｃ領域となっているシーンである。また、図８（ａ）では、ステップＳ６０８で前述した通り、被写体輝度に応じて蓄積時間を設定するため、蓄積時間も短い順にＲ領域、Ｌ領域、Ｃ領域となっている。したがって、図８（ａ）の読出しパターンＡでは、まず、最も蓄積時間の短いＲ領域を最初に読み出し、２番目に蓄積時間が次に短いＬ領域を読み出し、最後にＣ領域を読出す。
【００４１】
蓄積時間が短い順に読み出しを行う理由は、蓄積終了から読み出しまでの期間にメモリ部で発生する光漏れを低減するためである。蓄積時間が短い領域は、被写体輝度が高く、短時間で電荷が生成されるため、光漏れが発生しやすく、蓄積終了から読み出しまでのメモリ部に信号が保存されている期間を短くする必要がある。以上の理由により、読出しパターンＡでは、蓄積時間が短い領域から読み出しを行う。
【００４２】
次に、図７のフローチャートに戻り、ステップＳ７０３について説明する。
【００４３】
ステップＳ７０３では、ＣＰＵ１００は光漏れ量を領域毎に算出する。光漏れ量は、焦点検出センサ１０１の蓄積終了から読み出しまでの期間と、測光センサ１０７により算出される被写体輝度、もしくはＣＰＵ１００が焦点検出センサ１０１に対して設定する蓄積時間から算出することができる。
【００４４】
算出方法の例としては、被写体輝度と蓄積終了から読み出しまでの時間、焦点検出センサ１０１の遮光性能などのセンサパラメータを掛け合わせることにより算出する方法がある。また、被写体輝度の代わりの焦点検出センサ１０１の蓄積時間から算出することも可能である。
【００４５】
ステップＳ７０４では、ＣＰＵ１００は光漏れ量が所定量以下であるか否かの判定を行う。判定はステップＳ７０３で算出した光漏れ量に基づいて行われる。所定量未満であると判定された場合は、ステップＳ７０５の読出しパターンＢへ移行し、所定量以上であると判定された場合は、ステップＳ７０６の読出しパターンＣへ移行する。ここでの所定量は、光漏れの量が焦点検出の精度に影響を与える可能性がある量とする。具体例として、光漏れの量がＡＤ変換誤差の範囲内であれば、焦点検出の精度に影響を与えない量であると判定できる。
【００４６】
ステップＳ７０５では、ＣＰＵ１００は読出しパターンＢの順で読み出しを行う。読出しパターンＢでは、まず、ステップＳ６０２で選択された主被写体の領域を読み出し、次に領域毎に設定されている蓄積時間が短い順に読み出しを行う。
【００４７】
読出しパターンＢについて、図８（ｂ）のセンサステート図を用いて詳細に説明する。図８（ｂ）は、図８（ａ）と同様に図５の被写体について焦点検出センサ１０１を駆動した際の、蓄積ステートおよび、読み出しステートを示している。また、主被写体はＣ領域に存在しているものとする。
【００４８】
読出しパターンＢでは、まず主被写体が存在するＣ領域を読み出し、次に残ったＲ領域とＬ領域のうち、蓄積時間が短いＲ領域を読み出し、最後にＬ領域を読み出す。主被写体を優先して読み出す理由は、主被写体の領域についてステップＳ６０５のデフォーカス演算処理を優先的に行うことで、ステップＳ６０７のレンズ駆動までの処理時間を短くし、焦点検出処理が完了するまでの時間を短縮するためである。
【００４９】
ステップＳ７０６では、ＣＰＵ１００は読出しパターンＣの順で読み出しを行う。読出しパターンＣでは、まず、ステップＳ７０４で光漏れ量が所定量以上と判定された領域を読み出し、次に主被写体の領域を読み出し、最後に残りの領域を読み出す。
【００５０】
本実施形態では、３つの焦点検出領域を有する焦点検出装置として説明したが、３つ以上である場合は、光漏れ量が所定量以下かつ、主被写体領域でない領域については、蓄積時間が短い領域から読み出しを行うことが望ましい。
【００５１】
読出しパターンＣについて、図８のセンサステート図を用いて詳細に説明する。図８（ｃ）は、図８（ａ）と同様に図５の被写体について焦点検出センサ１０１を駆動した際の蓄積ステートおよび、読み出しステートを示している。また、Ｒ領域の光漏れ量が所定量以上であり、主被写体がＣ領域に存在しているものとする。読出しパターンＣでは、まず光漏れ量が所定量以上であるＲ領域を読み出し、次に主被写体が存在するＣ領域を読み出し、最後にＬ領域を読み出す。
【００５２】
光漏れ量が所定量以上である領域を優先して読出す理由は、前述したように光漏れは蓄積終了から読み出しまでの期間で発生するため、読み出し順が遅くなるほど光漏れ量が大きくなり、焦点検出精度が悪化するためである。したがって、焦点検出精度の悪化を低減するため、光漏れが所定量以上である領域は優先的に読み出す必要がある。
【００５３】
以上説明したように、焦点検出センサ１０１の読み出し順を、領域毎に設定された蓄積時間が短い領域を優先する読み出し順とすることにより、光漏れの量を低減し、精度の高い焦点検出処理を行うことが可能となる。
【００５４】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、図３の焦点検出光学系において、被写体からの光束を１つの方向に瞳分割する構成について説明した。第２の実施形態では、焦点検出光学系として、瞳分割する方向が二つの異なる方向である構成について説明する。本実施形態のカメラの構成、及び焦点検出処理については、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００５５】
図９は、第２の実施形態における焦点検出光学系の構成を示す図である。図２のサブミラー２０６で反射された被写体からの光束は、図９の視野マスク９０７の近傍に一旦結像する。視野マスク９０７は画面内の焦点検出領域を決定するための遮光部材で、中央に十字の開口部を有している。
【００５６】
フィールドレンズ２１１は絞り９０８の各開口部を撮影レンズ２００の射出瞳付近に結像する作用を有している。絞り９０８の後方には瞳分割の方向が異なる２対計４つのレンズから構成される二次結像レンズ９０９−１〜９０９−４が配置されており、それぞれのレンズは絞り９０８の開口部９０８−１〜９０８−４に対応するように配置されている。
【００５７】
二次結像レンズ９０９−１と９０９−２を通過した光束は、焦点検出センサ９０１上の領域ＶＣＡ９２１、ＶＣＢ９２２に結像する。また、二次結像レンズ９０９−３と９０９−４を通過した光束は、焦点検出センサ９０１上の領域ＨＣＡ９２３、ＨＣＢ９２４に結像する。
【００５８】
二つの異なる方向の光束を結像する構成の利点は、それぞれの方向のコントラストを検出することが可能になるため、より高いコントラストが得られる領域の像信号からデフォーカス演算を行うことにより、検出精度を向上させることができる点である。
【００５９】
次に、図１０を用いて焦点検出センサ９０１の構成について説明する。焦点検出センサ９０１は、画素部１０１ａと、画素部９０１ａから読み出された信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ９０１ｂとを有する。画素部９０１ａでは、電荷の蓄積が行われた後、蓄積された信号が各画素の近傍に配置された各メモリ部に転送される。そして、メモリ部の列（図中縦一列の画素列に対応するメモリ部の列）が一列ずつ左右方向に順番に読み出される。すなわち、本実施形態では、図中縦一列ごとに信号の読み出しが行われる。この縦方向（焦点検出センサ９０１の短手方向）を、本実施形態では読み出し列方向と呼ぶことにする。各列の画素（メモリ部）の信号は、信号線により水平方向に転送されてＡＤコンバータ９０１ｂに入力される。この水平方向（焦点検出センサ９０１の長手方向）を、本実施形態では読み出し方向と呼ぶことにする。本実施形態では、領域ＶＣＡ９２１とＶＣＢ９２２は読み出し列が同じであるため、同じタイミングで読み出される。一方で領域ＨＣＡ９２３とＨＣＢ９２４は読み出し列が異なるため、読み出されるタイミングが異なる。
【００６０】
第１の実施形態で説明したように、光漏れは蓄積終了から読み出しまでのメモリ部に保存されている期間に生じるため、蓄積終了から読み出しまでの期間が同じである領域ＶＣＡ９２１とＶＣＢ９２２は、光漏れが同様に生じる。一方で、領域ＨＣＡ９２３とＨＣＢ９２４は蓄積終了から読み出しまでの期間が異なるため、領域ＨＣＡ９２３とＨＣＢ９２４に対して異なる量の光漏れが生じる。前述したデフォーカス演算は一対の像信号の波形が異なると、焦点検出に誤差が生じてしまう。
【００６１】
したがって、デフォーカス演算に用いる一対の像信号が異なる読み出し列となる構成では、異なる読み出し列の領域を優先して読み出すことによって光漏れによる影響を低減することが出来る。特に、第１の実施形態のステップＳ７０４での光漏れが所定量以上である場合に有効であるため、光漏れ量が所定量以上である場合に、上述した読み出し順にしてもよい。
【００６２】
次に、図１１のセンサステート図を用いて、第２の実施形態における読み出しパターンについて説明する。
【００６３】
図１１では、領域ＶＣＡ９２１、ＶＣＢ９２２、ＨＣＡ９２３、ＨＣＢ９２４は同一の領域を検出しているため、同一の蓄積時間に設定されている。読み出し順は、読み出し列が異なる領域ＨＣＡ、ＨＣＢを順に先に読み出し、次に読み出し列が同じである領域ＶＣＡ、ＶＢＡを読み出す。
【００６４】
以上説明したように、瞳分割の方向が異なる方向である構成では、読み出し列が異なる領域を優先して読み出すことによって、光漏れによる焦点検出誤差を低減し、精度の高い焦点検出処理を行うことが可能となる。
【００６５】
＜第３の実施形態＞
第１の実施形態においては、焦点検出センサ１０１により位相差検出用の像の露光を行った。この場合の露光量決定方法として、例えば特開平１０−１０４５０２号公報には、焦点検出用センサとして２次元のイメージセンサを用いた焦点検出装置が開示されている。そして、２次元のイメージセンサの焦点検出領域内の全画素の最大蓄積電荷量に基づいて露光量を制御している。この場合、デフォーカス量が大きいと、焦点検出領域内から主被写体が外れてしまい、主被写体ではなく、背景などの明るさに基づいて焦点検出用センサの露光量が制御されてしまうことがある。そこで、本実施形態では、焦点検出センサの露光制御において、焦点状態によらず適切な露光量に制御できるようにする構成について説明する。
【００６６】
以下に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態のデジタルカメラは、第１の実施形態のデジタルカメラと外見的な構成は同じであるため、その説明は省略する。
【００６７】
図１２は、第３の実施形態における焦点検出に関わる光学系の構成を示す図である。サブミラー２０６で反射された被写体からの光束は図中の視野マスク２０７の近傍に一旦結像される。視野マスク２０７は画面内の焦点検出領域を決定するための遮光部材で、中央に横長の開口部を有している。
【００６８】
フィールドレンズ２１１は絞り２０８の各開口部を撮影レンズ２００の射出瞳付近に結像する作用を有している。絞り２０８の後方には２対計４つのレンズから構成される二次結像レンズ２０９−１〜２０９−４が配置されており、それぞれのレンズは絞り２０８の開口部２０８−１〜２０８−４に対応するように配置されている。二次結像レンズ２０９−１と２０９−２のレンズ間隔（以下基線長と記載する）は、二次結像レンズ２０９−３と２０９−４の基線長よりも短い。
【００６９】
二次結像レンズ２０９−１と２０９−２を通過した光束は、焦点検出センサ１０１上の第１領域Ａ１３２０と第１領域Ｂ１３２１に結像される。また、二次結像レンズ２０９−３と２０９−４を通過した光束は、焦点検出センサ１０１上の第２領域Ａ１３２２、第２領域Ｂ１３２３に結像される。
【００７０】
次に、図１３を用いて、基線長の違いによる焦点検出センサへの結像状態について説明する。図１３は焦点状態が中央の主被写体から外れているシーンを示している。
【００７１】
図１３（ａ）は撮像素子１０６で撮影された画像の例を示している。中央の人物１４０１が主被写体であり、１４０２、１４０３は背景である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）と同じシーンにおいて、中央の主被写体に対してデフォーカス量が大きい状態を図１２の光学系を通して焦点検出センサ１０１で撮影した画像の例を示している。
【００７２】
図１３（ｂ）では、基線長が短い二次結像レンズ２０９−１と２０９−２によって結像された第１領域Ａ１３２０と第１領域Ｂ１３２１の像信号の位相差は小さい。そのため、第１領域Ａ１３２０と第１領域Ｂ１３２１には、主被写体１４０１が結像されており、主被写体１４０１に対するデフォーカス量を算出することが出来る。
【００７３】
一方、基線長が長い二次結像レンズ２０９−３と２０９−４によって結像された第２領域Ａ１３２２と第２領域Ｂ１３２３の像信号の位相差は大きくなる。そのため、第２領域Ａ１３２２と第２領域Ｂ１３２３から、主被写体１４０１が外れており、主被写体のデフォーカス量を検出することが出来ない。つまり、デフォーカス量の程度が大きい時、または、デフォーカス状態が不明な場合は、第１領域の像信号に基づいてデフォーカス量を算出するほうが好ましい。
【００７４】
次に図１３（ｃ）は、図１３（ａ）と同じシーンにおいて、中央の主被写体に対してデフォーカス量が小さい状態を図１２の光学系を通して焦点検出センサ１０１で撮影した画像の例を示している。
【００７５】
図１３（ｃ）において、基線長が相対的に短い二次結像レンズ２０９−１と２０９−２によって結像された第１領域Ａ１３２０と第１領域Ｂ１３２１の像信号の位相差は小さい。そのため、第１領域Ａ１３２０と第１領域Ｂ１３２１には、主被写体１４０１が結像されており、主被写体１４０１に対するデフォーカス量を算出することが出来る。
【００７６】
また、基線長が相対的に長い二次結像レンズ２０９−３と２０９−４によって結像された第２領域Ａ１３２２と第２領域Ｂ１３２３の像信号の位相差は、第１領域Ａ１３２０と第１領域Ｂ１３２１の像信号の位相差よりも大きいが、主被写体１４０１が結像されている。そのため、図１３（ｃ）では、第１領域、第２領域のどちらで生成した像信号からでもデフォーカス量を算出することが出来る。
【００７７】
このように、同じデフォーカス量であっても、第２領域Ａ１３２２と第２領域Ｂ１３２３の位相差は、第１領域Ａ１３２０と第１領域Ｂ１３２１の位相差よりも大きい。つまり、デフォーカス量が小さい時は、基線長が長い第２領域の像信号に基づいてデフォーカス量を算出する方が、検出精度が高い。
【００７８】
次に、第１領域と第２領域に入射する光量について説明する。第２領域に入射する光束は、第１領域に入射する光束に対して、撮影レンズ２００の周辺部を通過しているため、周辺光量落ちの影響が大きく、信号量が小さくなる。そのため、第１領域と第２領域では周辺光量落ちの分、光量が異なる。
【００７９】
次に、図１４は、本実施形態における焦点検出処理の動作を示すフローチャートである。スイッチ群１１４が操作されて、焦点検出の開始信号をＣＰＵ１００が受信すると、ＣＰＵ１００は、焦点検出センサ１０１を制御することにより焦点検出動作を開始する。
【００８０】
ステップＳ１５００では、ＣＰＵ１００は、焦点検出動作のための初期設定を行なう。ＣＰＵ１００は、焦点検出センサ１０１に対して、初期設定のレジスタの書き込みや、初回蓄積における蓄積時間の設定を行なう。
【００８１】
ステップＳ１５０１では、ＣＰＵ１００は、焦点検出センサ１０１へ電荷蓄積の開始を指示する。電荷蓄積の開始指示を受けた焦点検出センサ１０１は、回路のリセット動作とフォトダイオードのリセット動作を行い、電荷蓄積動作を開始する。そして、あらかじめＣＰＵ１００から設定された蓄積時間に達すると、フォトダイオードで蓄積した電荷をフォトダイオードの周辺回路のメモリ部に転送する。
【００８２】
ステップＳ１５０２では、ＣＰＵ１００は、ステップＳ１５０１で焦点検出センサ１０１によって蓄積した信号をメモリ部から読み出す。ステップＳ１５０３では、ＣＰＵ１００は、ステップＳ１５０２で読み出した信号からデフォーカス量を算出する。
【００８３】
まず、第１領域Ａ１３２０の像信号とそれに対応する第１領域Ｂ１３２１の像信号を用いて、撮影レンズ２００の焦点状態（デフォーカス量）を検出するための公知の位相差演算を行なう。そして、焦点検出センサ１０１の位相差（ｂｉｔ数）に対して、センサーピッチ（ｍｍ）と焦点検出系の基線長などの光学係数を掛け合わせることにより、デフォーカス量（ｍｍ）を求める。
【００８４】
ステップＳ１５０４では、ＣＰＵ１００は、ステップＳ１５０３で算出したデフォーカス量に基づき、撮影レンズ２００の焦点状態が合焦か否かの判定を行う。合焦か否かの判定では、デフォーカス量が所望の範囲内、例えば１／４Ｆδ以内（Ｆ：レンズの絞り値、δ：定数（２０μｍ））であれば合焦と判断する。例えば、レンズの絞り値Ｆ＝２．０であれば、デフォーカス量が１０μｍ以下なら合焦と判定し、焦点検出動作を終了する。一方、デフォーカス量が１０μｍより大きく、非合焦と判定された場合は、撮影レンズ２００の焦点状態を合焦位置に合わせるため、ステップＳ１５０５へ移行する。
【００８５】
ステップＳ１５０５では、ＣＰＵ１００は、レンズ通信回路１０５を介して、デフォーカス量に基づき、撮影レンズ２００にレンズ駆動を指示する。ステップＳ１５０６では、ＣＰＵ１００は、後述する焦点検出センサ１０１によって蓄積した信号量に基づいて、次回の焦点検出動作時における焦点検出センサ１０１の蓄積時間を算出し、設定する。そして、ＣＰＵ１００は処理をステップＳ１５００に戻し、合焦状態と判断されるまでＳ１５０１〜Ｓ１５０６の動作を繰り返す。以上が焦点検出動作における一連の流れである。
【００８６】
次に、図１５は、図１４のステップＳ１５０６における次回の蓄積制御パラメータの算出動作を示すフローチャートである。
【００８７】
ステップＳ１６００では、ＣＰＵ１００は、デフォーカス量の情報があるか否かの判定を行なう。図１４のステップＳ１５０３でデフォーカス量が算出できなかった場合、ステップＳ１６０２へ移行する。デフォーカス量が算出できないシーンとしては、被写体の輝度が低く、像信号を検出できないシーンや、逆光などにより対になる像信号の形が異なるシーンなどが挙げられる。一方で、デフォーカス量が算出できている場合は、第１領域の像信号によるデフォーカス量についての判定を行なうため、ステップＳ１６０１へ移行する。
【００８８】
ステップＳ１６０１では、ＣＰＵ１００は、第１領域の像信号から求めたデフォーカス量が所定値よりも大きいか否かを判定する。デフォーカス量が所定値よりも大きい場合は、ステップＳ１６０２へ移行する。一方、デフォーカス量が所定値以内である場合は、ステップＳ１６０３に移行する。ここで判定に用いるデフォーカス量には、第１領域の像信号から検出したデフォーカス量を用いる。第１領域は、焦点状態に関わらず主被写体を検出しているからである。
【００８９】
ステップＳ１６０２では、デフォーカス量が所定量よりも大きいため、ＣＰＵ１００は、図１４のステップＳ１５０１で蓄積した信号量をモニタするためのモニタ領域に、第１領域を設定する。
【００９０】
モニタ領域を第１領域に決定する理由について、図１３（ｂ）を用いて説明する。図１３（ｂ）では、第１領域Ａ１３２０と第１領域Ｂ１３２１には、主被写体１４０１が結像されているため、第１領域は、主被写体に対する信号量を検出することが出来る。
【００９１】
一方で、第２領域Ａ１３２２には背景１４０３が結像され、第２領域Ｂ１３２３には背景１４０２が結像されている。したがって、第２領域は、背景に対する信号量を検出してしまうため、デフォーカス量が大きいとき、またはデフォーカス状態が不明な場合は、モニタ領域に第２の領域ではなく第１領域を設定することが好ましい。
【００９２】
ステップＳ１６０３では、デフォーカス量が所定量以下であるため、ＣＰＵ１００は、図１４のステップＳ１５０１で蓄積した信号量をモニタするためのモニタ領域に、第２領域を設定する。
【００９３】
モニタ領域を第２領域に設定する理由について図１３（ｃ）を用いて説明する。図１３（ｃ）では、第１領域Ａ１３２０と第１領域Ｂ１３２１には、主被写体１４０１が結像されているため、第１領域は、主被写体に対する信号量を検出することが出来る。
【００９４】
また、第２領域Ａ１３２２と第２領域Ｂ１３２３にも主被写体１４０１が結像されているため、第２領域も、主被写体に対する信号量を検出することが出来る。しかし、前述したように周辺光量落ちの影響があるため、次のデフォーカス量の検出に用いる第２領域の信号量を最適化するためには、第２領域をモニタすることが好ましい。
【００９５】
ステップＳ１６０４では、ＣＰＵ１００は、ステップＳ１６０２もしくはステップＳ１６０３で設定したモニタ領域についての信号量を算出する。モニタ領域の信号量の算出方法の例として、モニタ領域全体の画素信号の平均値を求める方法が挙げられる。
【００９６】
ステップＳ１６０５では、ＣＰＵ１００は、次回の蓄積制御のためのパラメータの設定を行なう。ステップＳ１６０４で算出した信号量と今回の蓄積で設定していた蓄積時間とから次回の蓄積制御のための蓄積時間を決定する。
【００９７】
ここで、蓄積時間設定の方法の一例について説明する。まず、所定の焦点検出精度が得られる信号量を目標信号量として決定する。得られた信号量が目標信号量を超えた場合、検出精度は良くなるが、蓄積時間が延びて応答性が悪化してしまう。一方、目標信号量を下回るとＳ／Ｎが悪化し、所定の焦点検出精度が得られなくなる。
【００９８】
そのため、目標信号量にするために、適切な蓄積時間を設定する必要がある。蓄積時間の設定の仕方は、例えばモニタ領域の信号量が目標の信号量の半分であった場合は、前回の蓄積時間に対して、蓄積時間を倍の蓄積時間に設定すればよい。
【００９９】
以上説明したように、蓄積制御パラメータの算出をするためのモニタ領域の設定は、デフォーカス量が不明もしくは所定量以上の場合、第１領域に設定する。また、デフォーカス量が所定量より小さい場合は、第２領域に設定し、焦点検出精度の高い第２領域の信号量に基づき、焦点位置を制御する。
【０１００】
このようにモニタ領域を設定することにより、適切な蓄積制御を行うことが可能になり、精度の高い焦点検出処理を行なうことが出来る。
【０１０１】
＜第４の実施形態＞
この第４の実施形態では、第３の実施形態と同様に、焦点検出センサの露光制御において、焦点状態によらず適切な露光量に制御できるようにする構成について説明する。
【０１０２】
以下に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態のデジタルカメラは、第１の実施形態のデジタルカメラと外見的な構成は同じであるため、その説明は省略する。
【０１０３】
図１６は、焦点検出に関わる光学系の構成を示す図である。図１６において、中央の被写体ＯＢＪ（Ｃｅｎｔｅｒ）からの光束２２０１ａ及び２２０１ｂは、撮影レンズ２００の瞳２３０１ａ及び２３０１ｂを通過して、視野マスク２０７近傍のピント面Ｐ（Ｃｅｎｔｅｒ）（一次結像面）で結像する。光束２２０１ａ及び２２０１ｂを２次結像レンズ２０９−１及び２０９−２で分割し、焦点検出センサ１０１の結像エリア２５０１ａ及び２５０１ｂに再結像させ、その左右２つの被写体像を相関演算することで、デフォーカス量を求める。
【０１０４】
同様に、光束２２０２ａ及び２２０２ｂは、撮影レンズ２００の瞳２３０２ａ及び２３０２ｂを通過して視野マスク２０７近傍のピント面Ｐ（Ｃｅｎｔｅｒ）（一次結像面）で結像する。光束２２０２ａ及び２２０２ｂを２次結像レンズ２０９−３及び２０９−４で分割し、焦点検出センサ１０１の結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂに再結像させ、その上下２つの被写体像を相関演算することでデフォーカス量を求める。各結像エリアに結像した像をＡ像、Ｂ像とする。
【０１０５】
図１７は、ファインダー画面とＡＦ領域の関係を示す図である。ファインダー画面６００上には、ＡＦ領域２６０１が配置されている。ＡＦ領域２６０１は、結像エリア２５０１ａ及び２５０１ｂ、結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂによるＡＦ領域である。
【０１０６】
図１８は、本実施形態における撮像制御処理の手順を示すフローチャートである。図１８の処理は、ＣＰＵ１００がメモリに格納されたプログラムを実行することによって行われ、カメラ本体１５０が起動している場合を前提とする。
【０１０７】
まず、ステップＳ２１０１において、ＣＰＵ１００は、撮影を指示する不図示のシャッタスイッチの半押しでオンとなるスイッチＳＷ１がオンされたか否かを判定する。スイッチＳＷ１がオンされた場合、ステップＳ２１０２に進み、オンされていなければそのまま待機する。
【０１０８】
ステップＳ２１０２では、ＣＰＵ１００は、測光センサ１０７と焦点検出センサ１０１をそれぞれ制御して、ＡＥ処理と位相差方式のＡＦ（オートフォーカス）処理を行い、算出したデフォーカス量を撮影レンズ２００に送信する。撮影レンズ２００は、受信したデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズをフォーカシング位置に移動させる。なお、ＡＥ処理、ＡＦ処理の詳細については、図１９のフローチャートを用いて後述する。
【０１０９】
ステップＳ２１０３では、ＣＰＵ１００は、前述のシャッタスイッチの全押しでオンとなるスイッチＳＷ２がオンされたか否かを判定する。スイッチＳＷ２がオンされた場合、ステップＳ２１０４に進み、オンされていなければステップＳ２１０１に戻る。
【０１１０】
ステップＳ２１０４では、ＣＰＵ１００は本撮影を行い、本フローチャートの処理を終了する。
【０１１１】
図１９は、図１８のステップＳ２１０２におけるＡＥ処理、ＡＦ処理の手順を示すフローチャートである。
【０１１２】
ステップＳ２２０１では、ＣＰＵ１００は、測光センサ１０７を制御してＡＥ処理を行う。これにより、定常光における被写体の輝度情報を含む測光値（以下、「定常光における測光値」）が得られる。また、定常光における測光値に基づいて撮影時の絞り値やＩＳＯ感度等の露出制御値が決定される。
【０１１３】
ステップＳ２２０２では、ＣＰＵ１００は、ステップＳ２２０１で算出した測光値を、焦点検出センサ１０１で受光したときの輝度に換算する。換算した輝度ＹＡＦ（ＡＥ）は、測光センサ１０７の露光量をＴＶＡＥ、センサ出力をＹＡＥ、光学系の光量差を含むセンサ感度差をΔＳとした場合に、下記式より算出される。
【０１１４】
ＹＡＦ（ＡＥ）＝ＹＡＥ＋ＴＶＡＥ＋ΔＳ
ステップＳ２２０３では、ＣＰＵ１００は、ステップＳ２２０２で算出したＡＦ用ＡＥ換算輝度と、前回焦点検出センサ１０１で取得した画像から算出したＡＦ輝度を用いて、次のＡＦ露光量を決定する。本処理の詳細は後述する。ステップＳ２２０４では、ＣＰＵ１００は、ステップＳ２２０３で決定した露光量で焦点検出センサ１０１を露光させた結果を読み出す。
【０１１５】
ステップＳ２２０５では、ＣＰＵ１００は、ステップＳ２２０４で得た結像エリア毎の画素信号からデフォーカス量を算出する。対となる結像エリアの画素出力から像信号を得る。そして、像信号の位相差から、撮影レンズ２００の焦点状態（デフォーカス量）を検出する。
【０１１６】
デフォーカス量の算出結果については、ユーザーが任意に焦点検出領域を選択した場合（ＡＦ任意選択）は、対応する結像エリア内の像信号の演算結果を用いてデフォーカス量とする。本実施形態では、縦線と横線検知用の結像エリアを有する。結像エリアの選択方法に特に制限はないが、像信号の波形の相関性が高い、コントラストが高いといった、デフォーカス量の信頼度が高いと考えられる結像エリアを選択する。選択した結像エリアを主エリアとする。
【０１１７】
ユーザーが焦点検出領域の自動選択を選んだ場合（ＡＦ自動選択）は、画面全体の縦線、横線検知結果の内、いずれかのデフォーカス量を選択する。選択方法に特に制限はないが、像信号の波形の相関性が高い、コントラストが高いといった、デフォーカス量の信頼度が高いと考えられるものを選択する。選択したエリアを主エリアとする。
【０１１８】
ステップＳ２２０６では、ＣＰＵ１００は、デフォーカス量が所定の範囲内、例えば１／４Ｆδ以内（Ｆ：レンズの絞り値、δ：定数（２０μｍ））であれば合焦と判断する。例えば、レンズの絞り値Ｆ＝２．０であれば、デフォーカス量が１０μｍ以下なら合焦と判断し、ＡＦ処理を終了する。
【０１１９】
一方、いずれのデフォーカス量も１／４Ｆδより大きいならば、ステップＳ２２０７で、ＣＰＵ１００は、ステップＳ２２０５で求めた焦点検出領域ごとのデフォーカス量の１つに対応する量のレンズ駆動を撮影レンズ２００に指示する。そして、ＣＰＵ１００は処理をステップＳ２２０１に戻し、合焦状態と判断されるまで、ステップＳ２２０１〜Ｓ２２０７の動作を繰り返す。なお、ステップＳ２２０５でのデフォーカス量の選択方法に制限はないが、例えば最も近い距離の被写体に対応する焦点検出領域のデフォーカス量を選択すればよい。
【０１２０】
次に、図１９のステップＳ２２０３におけるＡＦ露光量決定処理について説明する。図２０は、カメラで取得される構図の一例を示す図である。ユーザーがＡＦ任意選択で中央エリアを選択し、人物を撮影しようとしているとする。この構図に対して、焦点検出センサ１０１のＡＦ領域２６０１を示す。ＡＦ領域２６０１内に結像される範囲は、レンズの焦点状態に応じて移動する。
【０１２１】
図２１は、焦点検出センサ１０１の結像エリア２５０１ａ及び２５０１ｂで結像される範囲を示す図である。レンズが合焦付近のときは図２１（ａ）に示す様にＡ像、Ｂ像で結像される範囲は同等である。一方、大きくデフォーカスしている場合は、Ａ像、Ｂ像で結像される範囲が変わる。レンズの焦点が無限遠にある場合は、図２１（ｂ）、レンズの焦点が至近端にある場合は図２１（ｃ）の様に結像される。
【０１２２】
露光量を決定するための範囲をＡＦ輝度算出領域とする。ＡＦ輝度算出領域を図２２に示す領域２７０１ａ、２７０１ｂの様に狭く設定すると、デフォーカス量が大きい場合に主被写体がこれらのＡＦ輝度算出領域の範囲に入らなくなるため、適切な露光量を算出することができない。しかし、ＡＦ輝度算出領域を図２３に示す領域２７０２ａ、２７０２ｂの様に広く設定すると、他の被写体が上記範囲内に入るため、やはり適切な露光量を算出することができない。
【０１２３】
ここで、図２４は、デフォーカス量が大きい場合に、測光センサ１０７で上記構図を撮影したときの画像例を示す図である。カメラ本体１５０のピント板に結像した画像を取得しているため、ぼやけた画像となる。この測光センサ１０７に、ＡＦ輝度算出領域２８０１を設け、この領域内の輝度を算出することにより、焦点検出センサ１０１よりも正確に主被写体の輝度を取得することができる。
【０１２４】
この特性を活用し、デフォーカス量が大きい、またはデフォーカス量が大きい可能性がある場合には、測光センサ１０７でＡＦ輝度算出領域２８０１の輝度を算出し、ＡＦ用に換算したＡＦ用ＡＥ換算輝度も用いてＡＦ露光量を決定する。それ以外の場合は焦点検出センサ１０１でのＡＦ輝度算出領域２７０１ａもしくは２７０１ｂのＡＦ輝度を用いて、ＡＦ露光量を決定する。
【０１２５】
より具体的には、デフォーカスの状態が不明な初回は、図１９のステップＳ２２０２で測光センサ１０７の測光値を用いて算出したＡＦ用ＡＥ換算輝度を用いてＡＦ露光量を決定する。前回のステップＳ２２０５の処理からデフォーカス量が大きいとわかっている場合も、ステップＳ２２０２で算出したＡＦ用ＡＥ換算輝度を用いてＡＦ露光量を決定する。
【０１２６】
ここで、デフォーカス量が大きいか否の判断は、測定した輝度値を用いて行ってもよい。例えば、前回ＡＦ輝度とＡＦ用ＡＥ換算輝度の全て、またはいずれかを比較して、輝度差が大きい場合にデフォーカス量が大きいと判断する。
【０１２７】
また、図２５に示すフリッカー光源下での撮影時に、焦点検出センサ１０１の蓄積時間がフリッカーの点滅周期よりも短く、且つ測光センサ１０７の蓄積時間がフリッカーの点滅周期と同等以上（周期以上）の場合にも、ＡＦ用ＡＥ換算輝度（ＡＥ検出結果）も用いてＡＦ露光量を決定する。
【０１２８】
このとき、焦点検出センサ１０１の蓄積タイミング（露光タイミング）がフリッカーの点滅周期のどのタイミングと一致するかに応じて露光量を調整してもよい。例えば、フリッカーの点滅の山で露光する場合は露光量を下げ、谷で露光するときは露光量を上げる。
【０１２９】
上記のＡＦ輝度算出領域、ＡＦ用ＡＥ輝度算出領域は、ＡＦ任意選択時とＡＦ自動選択時で範囲を変える。つまり、任意選択時はユーザーが指定した領域とする。自動選択時はＡＦ領域２６０１をカバーする領域とする。
【０１３０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【０１３１】
（他の実施形態）
また本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現できる。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現できる。
【符号の説明】
【０１３２】
１０１：ＣＰＵ、１０１：焦点検出センサ、１０４：信号入力回路、１０５：レンズ通信回路、１０６：撮像素子、１０７：測光センサ、１０８：シャッタ制御回路、１０９：記憶回路、１５０：カメラ本体
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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