(57)【要約】【課題】焦点検出の処理時間を短縮することが出来る撮像装置を提供する。【解決手段】光電変換素子が２次元状に配置され、複数の領域を有するエリアセンサと、エリアセンサから、光電変換素子で光電変換された信号を読み出す読み出し部と、読み出し部により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、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、読み出し部に読み出させるかを制御する制御部とを備える。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子が２次元状に配置され、複数の領域を有するエリアセンサと、
前記エリアセンサから、前記光電変換素子で光電変換された信号を読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段により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、
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、前記読み出し手段に読み出させるかを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記複数の領域は、レンズの瞳領域のうち第１の瞳領域からの光を受光する第１の光電変換素子と、前記第１の瞳領域とは異なる第２の瞳領域からの光を受光する第２の光電変換素子とが第１の方向に並んだ第１の領域と、前記レンズの瞳領域のうち第３の瞳領域からの光を受光する第３の光電変換素子と、前記第３の瞳領域とは異なる第４の瞳領域からの光を受光する第４の光電変換素子とが前記第１の方向とは異なる第２の方向に並んだ第２の領域とを含み、前記エリアセンサは、前記第１の方向に並ぶ読み出し列ごとに信号を読み出すことが可能なエリアセンサであり、
前記制御手段は、前記第１の領域と、前記第２の領域のうち、どちら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３】
前記制御手段は、初回の焦点検出処理においては、前記読み出し手段に、前記レンズの瞳領域の分割方向と前記読み出し列の方向とが一致している前記第１の領域の光電変換素子の信号を優先的に読み出させ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、初回の焦点検出処理においては、前記読み出し手段に、前記レンズの瞳領域の分割方向と前記読み出し列の方向とが一致している前記第１の領域の光電変換素子の信号を優先的に読み出させ、その後に、前記レンズの瞳領域の分割方向と前記読み出し列の方向とが一致していない前記第２の領域の光電変換素子の信号を読み出させる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、前回の焦点検出処理において、前記第１の領域の光電変換素子の信号を用いて焦点検出を行った場合は、次回の焦点検出処理において、前記読み出し手段に、前記第１の領域の光電変換素子の信号を優先的に読み出させることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前回の焦点検出処理において、前記第２の領域の光電変換素子の信号を用いて焦点検出を行った場合は、次回の焦点検出処理において、前記読み出し手段に、前記第２の領域の光電変換素子の信号を優先的に読み出させることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記エリアセンサは、被写体の撮影を行うための撮像素子であり、１つのマイクロレンズに対して第１乃至第４の光電変換素子を有する画素が２次元状に配列されてい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】
前記撮像素子は、前記第２の方向に並ぶ読み出し列ごとに信号を読み出すように、読み出し方向を変更可能であ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】
前記制御手段は、初回の焦点検出処理においては、前記読み出し手段に、前記エリアセンサの複数の領域のうち、到達する光量が多い領域の光電変換素子の信号を優先的に読み出さ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１０】
前記制御手段は、被写界が暗い場合には、前記読み出し手段に、前記エリアセンサの複数の領域のうち、到達する光量が多い領域の光電変換素子の信号を優先的に読み出さ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１１】
前記制御手段は、前記到達する光量が多い領域の光電変換素子の信号に基づいて、次回の焦点検出処理における、前記エリアセンサの露光量を決定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】
前記制御手段は、前記エリアセンサの複数の領域に到達する光量の差にさらに基づいて、次回の焦点検出処理における、前記エリアセンサの露光量を決定することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記エリアセンサの複数の領域ごとに露光量を変えて被写体像を取得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１４】
前記制御手段は、前記エリアセンサの複数の領域のうち、到達する光量が多い領域の光電変換素子に、低輝度の輝度範囲を検出させ、到達する光量が少ない領域の光電変換素子に、高輝度の輝度範囲を検出させることを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
光電変換素子が２次元状に配置され、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、
前記エリアセンサから、前記光電変換素子で光電変換された信号を読み出す読み出し工程と、
前記読み出し工程において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、
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、前記読み出し工程に読み出させるかを制御する制御工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１６】
請求項１５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１７】
請求項１５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。
【０００３】
このような焦点検出技術の分野において、焦点検出の処理時間を短縮するため、特許文献１には、読み出し行方向と相関方向が一致した水平方向の焦点検出用画素信号を先に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
【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、特許文献１に開示された従来技術では、読み出し行方向と相関方向が一致しない垂直方向の位相差検出用の画素には適応できないという問題がある。
【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、焦点検出の処理時間を短縮することが出来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次元状に配置され、複数の領域を有するエリアセンサと、前記エリアセンサから、前記光電変換素子で光電変換された信号を読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段により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、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、前記読み出し手段に読み出させるかを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、焦点検出の処理時間を短縮することが出来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側面図。
【図２】焦点検出光学系の構成を模式的に示した斜視図。
【図３】焦点検出光学系の構成を模式的に示した斜視図。
【図４】焦点検出光学系の構成を模式的に示した斜視図。
【図５】焦点検出センサにおける結像エリアを示した図。
【図６】ファインダー画面における結像エリアの位置を示す図。
【図７】第１の実施形態のデジタルカメラの撮像動作を説明するフローチャート。
【図８】第１の実施形態におけるＡＦ処理を説明するためのフローチャート。
【図９】第１の実施形態におけるＡＦ任意選択時の焦点検出センサの読み出し順序を示した図。
【図１０】第１の実施形態における読み出し順序のタイミングチャート。
【図１１】第１の実施形態における読み出し順序のタイミングチャート。
【図１２】第１の実施形態におけるＡＦ自動選択時の焦点検出センサの読み出し順序を示した図。
【図１３】第１の実施形態における読み出し順序のタイミングチャート。
【図１４】第１の実施形態における読み出し順序のタイミングチャート。
【図１５】第１の実施形態における読み出し順序のタイミングチャート。
【図１６】第２の実施形態における焦点検出光学系の構成を模式的に示した斜視図。
【図１７】第２の実施形態における撮像素子の構成を示した図。
【図１８】第２の実施形態における撮像素子の縦線検出時のＡ像信号とＢ像信号の生成方法を示した図。
【図１９】第２の実施形態における撮像素子の横線検出時のＡ像信号とＢ像信号の生成方法を示した図。
【図２０】第２の実施形態における画像読み出し順序のタイミングチャート。
【図２１】第２の実施形態における画像読み出し順序のタイミングチャート。
【図２２】第２の実施形態における撮像素子の構成の変形例を示した図。
【図２３】第３の実施形態における焦点検出光学系の構成を模式的に示した斜視図。
【図２４】第３の実施形態におけるファインダー画面での結像エリアを示す図。
【図２５】第３の実施形態における焦点検出センサの蓄積動作を説明するフローチャート。
【図２６】第４の実施形態における焦点検出センサの蓄積動作を説明するフローチャート。
【図２７】第４の実施形態における焦点検出センサの配置図。
【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側面図である。
【００１２】
図１において、デジタルカメラ１００は、カメラ本体１０１と、レンズ１５０とを備える。なお、図１では、説明を分かりやすくするために内部の構成が透視して示されている。カメラ本体１０１は、ＣＰＵ１０２、メモリ１０３、撮像素子１０４、シャッター１０５、ハーフミラー１０６、ピント板１０７、測光センサ１０８、ペンタプリズム１０９、光学ファインダー１１０、サブミラー１１１を備える。さらに、カメラ本体１０１は、視野マスク１１２、赤外カットフィルタ１１３、フィールドレンズ１１４、絞り１１５、二次結像レンズ１１６、焦点検出センサ１１７を有する焦点検出部１２０を備える。レンズ１５０は、ＬＰＵ１５１、レンズ群１５２を備える。
【００１３】
ＣＰＵ１０２は、マイクロコンピュータからなり、カメラ本体１０１における各制御を行う。メモリ１０３は、ＣＰＵ１０２に接続されたＲＡＭやＲＯＭ等のメモリであり、ＣＰＵ１０２によって実行されるプログラムや各データを格納する。撮像素子１０４は、赤外カットフィルタやローパスフィルタ等を含むＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等からなり、レンズ１５０から入射した光が被写体像として結像される。シャッター１０５は、開閉駆動可能であり、非撮影時には閉じて撮像素子１０４を遮光し、撮影時には開いて撮像素子１０４を露光させる。ハーフミラー１０６は、非撮影時にレンズ１５０から入射した光の一部を反射してピント板１０７に結像させる。測光センサ１０８は、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、及び光源検知等の被写体認識処理を行う。ペンタプリズム１０９は、ピント板１０７を通過した光を測光センサ１０８及び光学ファインダー１１０に向けて反射させる。
【００１４】
また、ハーフミラー１０６は、レンズ１５０から入射した光の一部を透過させる。透過された光は、後方のサブミラー１１１で下方へ曲げられて、視野マスク１１２、赤外カットフィルタ１１３、フィールドレンズ１１４、絞り１１５、二次結像レンズ１１６を経て光電変換素子が２次元状に配置された焦点検出センサ１１７上に結像される。焦点検出部１２０は、この像を光電変換して得られる画像信号に基づいて、レンズ１５０の焦点状態を検出する。
【００１５】
ＬＰＵ１５１は、マイクロコンピュータからなり、レンズ１５０におけるレンズ群１５２を移動させる制御を行う。例えば、ＬＰＵ１５１は、ピントのずれ量を示すデフォーカス量をＣＰＵ１０２から受信すると、そのデフォーカス量に基づいてレンズ群１５２をピントが合う位置（以下、「フォーカシング位置」という）に移動させる。
【００１６】
図２〜図４は、焦点検出の原理を概念的に説明する図である。
【００１７】
図２において、中央の被写体ＯＢＪ（Ｃｅｎｔｅｒ）からの光束２０１ａ及び２０１ｂは、レンズ１５０の瞳３０１ａ及び３０１ｂを通過して、視野マスク１１２近傍のピント面Ｐ（Ｃｅｎｔｅｒ）（一次結像面）で結像する。光束２０１ａ及び２０１ｂを２次結像レンズ４０１ａ及び４０１ｂで分割し、焦点検出センサ１１７の結像エリア５０１ａ及び５０１ｂ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。
【００１８】
同様に、光束２０２ａ及び２０２ｂは、レンズ１５０の瞳３０２ａ及び３０２ｂを通過して視野マスク１１２近傍のピント面Ｐ（Ｃｅｎｔｅｒ）（一次結像面）で結像する。光束２０２ａ及び２０２ｂを２次結像レンズ４０２ａ及び４０２ｂで分割し、焦点検出センサ１１７の結像エリア５０２ａ及び５０２ｂ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。
【００１９】
図３は左の被写体ＯＢＪ（Ｌｅｆｔ）、図４は右の被写体ＯＢＪ（Ｒｉｇｈｔ）を検知するときの概念図を表している。図２と同様に結像し、結像エリア５１１ａ及び５１１ｂ、結像エリア５２１ａ及び５２１ｂ、結像エリア５１２ａ及び５１２ｂ、結像エリア５２２ａ及び５２２ｂにそれぞれ再結合している。
【００２０】
図５は、焦点検出センサ１１７と各結像エリアの対応関係をまとめた図である。焦点検出センサ１１７は、画素部１１７ａと、画素部１１７ａに配置された画素の列（図中縦一列の画素列）を左右方向に順番に選択する垂直走査回路１１７ｂと、縦一列の画素列から読み出された信号をＡＤ変換する列ＡＤ変換器１１７ｃとを備える。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１１７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。各列の画素の信号は、信号線により水平方向に転送されて列ＡＤ変換器１１７ｃに入力される。この水平方向（焦点検出センサ１１７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１１７は読み出し列の順を任意に変更可能である。
【００２１】
本実施形態では、図５に示すＬＨＡ，ＬＶ，ＬＨＢ，ＣＨＡ，ＣＶ，ＣＨＢ，ＲＨＡ，ＲＶ，ＲＨＢの９エリアのそれぞれの読み出しの順序を任意に変更することが出来る。
【００２２】
図５の結像エリア５０２ａ及び５０２ｂは、相関方向（レンズ１５０の瞳分割方向）が垂直方向で、横線の検出を行うことが出来る。読み出し列方向と相関方向が一致するため、エリアＣＶ内の同列の画素を用いてデフォーカス量の算出が可能である。つまり、読み出しと同時にデフォーカス量の算出処理を開始することが可能である。
【００２３】
結像エリア５１２ａ及び５１２ｂ、結像エリア５２２ａ及び５２２ｂも上記エリアと同様である。
【００２４】
図５の結像エリア５０１ａ及び５０１ｂは相関方向が水平方向で、縦線の検出を行うことが出来る。読み出し列方向と相関方向が一致していないため、ＣＨＡ、ＣＨＢの２エリアの信号を全て読み出してからデフォーカス量の算出処理を行う。つまり、読み出しと同時にデフォーカス量の算出処理を開始することはできない。
【００２５】
結像エリア５１１ａ及び５１１ｂ、結像エリア５２１ａ及び５２１ｂも上記エリアと同様である。
【００２６】
図６は、ファインダー画面とＡＦ領域の関係を示す図である。
【００２７】
ファインダー画面６００上には、ＡＦ領域６０１、ＡＦ領域６１１、ＡＦ領域６２１が配置されている。ＡＦ領域６０１は、結像エリア５０１ａ、５０１ｂ、５０２ａ、５０２ｂから構成されるＡＦ領域である。ＡＦ領域６１１は、結像エリア５１１ａ、５１１ｂ、５１２ａ、５１２ｂから構成されるＡＦ領域である。ＡＦ領域６２１は、結像エリア５２１ａ、５２１ｂ、５２２ａ、５２２ｂから構成されるＡＦ領域である。
【００２８】
図７は、デジタルカメラ１００によって実行される撮像制御処理の手順を示すフローチャートである。図７の処理は、ＣＰＵ１０２がメモリ１０３に格納されているプログラムを実行することによって行われ、カメラ１００が起動されている状態を前提とする。
【００２９】
まず、Ｓ１０１において、ＣＰＵ１０２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、Ｓ１０２に進み、オンされていなければそのまま待機する。
【００３０】
Ｓ１０２では、ＣＰＵ１０２は、焦点検出センサ１１７をそれぞれ制御して位相差方式の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ＬＰＵ１５１に送信する。ＬＰＵ１５１は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ群１５２をフォーカシング位置に移動させる。なお、ＡＦ処理の詳細については、図８のフローチャートを用いて後述する。
【００３１】
Ｓ１０３では、ＣＰＵ１０２は、測光センサ１０８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。
【００３２】
Ｓ１０４では、ＣＰＵ１０２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、Ｓ１０５に進み、オンされていなければそのまま待機する。
【００３３】
Ｓ１０５では、ＣＰＵ１０２は本撮影を行い、本フローチャートの処理を終了する。
【００３４】
図８は、図７のステップＳ１０２におけるＡＦ処理の手順を示すフローチャートである。
【００３５】
Ｓ２０１では、ＣＰＵ１０２は、制御パラメータである露光量と読み出し列の順序を決定する。露光量は、初回は任意の露光量とする。２回目以降は、前回の露光量と輝度値とに基づいて、適正露出となる露光量を決定する。読み出し列（結像エリア）の読み出し順序の決定方法についての詳細は後述する。
【００３６】
Ｓ２０２では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２０１で決定した制御パラメータに基づいて、焦点検出センサ１１７に電荷の蓄積を実行させる。Ｓ２０３では。ＣＰＵ１０２は、焦点検出センサ１１７から、Ｓ２０１で決定した読み出し列の読み出し順序（結像エリアの読み出し順序）に基づいて画素信号を読み出す。
【００３７】
Ｓ２０４では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２０３で読み出された結像エリア毎の画素信号に基づいてデフォーカス量を算出する。具体的には、対となる結像エリアの画素出力から対となる像信号を取得し、それらの像信号の位相差から、結像エリアごとのデフォーカス量を算出する。
【００３８】
ここで、ユーザが任意にＡＦを行う領域を選択した場合（ＡＦ任意選択）は、選択されたＡＦ領域に対応する結像エリア内の像信号を用いたデフォーカス量を最終的なデフォーカス量とする。なお、本実施形態では縦線検知用の結像エリアと横線検知用の結像エリアとを有する。これらの縦線検知用の結像エリアと横線検知用の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主エリアとして選択する。主エリアで得られたデフォーカス量を最終的なデフォーカス量とする。
【００３９】
一方、ユーザがＡＦ領域の自動選択を設定した場合（ＡＦ自動選択）は、画面全体の縦線、横線検知結果を、平均したり重みづけ平均したりしてＡＦ領域を選択する。選択されたＡＦ領域のうち、いずれかの結像エリアのデフォーカス量を選択する。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に重み付けをする。重み付けが高かったエリアを主エリアとして選択し、主エリアで得られたデフォーカス量を最終的なデフォーカス量とする。
【００４０】
Ｓ２０５では、ＣＰＵ１０２は、合焦しているか否かを判定する。合焦している場合には、ＡＦ処理を終了し、合焦していなければ、Ｓ２０６に進む。具体的には、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の場合、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。
【００４１】
デフォーカス量が１／４Ｆδより大きいならば、Ｓ２０６において、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２０４で求めたデフォーカス量に対応する量のレンズ駆動をレンズ１５０に指示する。そして、ＣＰＵ１０２は処理をＳ２０１に戻し、合焦状態と判断されるまでＳ２０１〜Ｓ２０６の動作を繰り返す。
【００４２】
次に、各エリアの読み出し順序の決定方法について説明する。
【００４３】
ＡＦ任意選択の場合は、図９の条件に従ってエリアの読み出し順序を切り替えることにより、焦点検出の処理時間を短縮する。以下、ＡＦ任意選択により、中央のＡＦ領域（図６の領域６０１）が選択された場合の例を示すが、右左のＡＦ領域を選択した場合も同様である。
【００４４】
被写界の状況がわかっていない初回は、図１０に示すように、図５のエリアＣＶ、ＣＨＡ、ＣＨＢの順に画素信号を読み出す。この場合、エリアＣＶは、相関方向が縦方向であり、読み出し列方向と相関方向が一致するため、信号の読み出しと同時に焦点検出処理を開始することが可能である。これに対し、エリアＣＨＡ、ＣＨＢは、相関方向が水平方向であり、読み出し列方向と相関方向が一致しないため、全部の信号を読み出してからでないと焦点検出処理を行うことが出来ない。そのため、エリアＣＶでは、エリアＣＶの信号読み出しと同時に焦点検出処理を開始し、時刻Ｔ１に横線についてのデフォーカス量が算出される。次に、エリアＣＨＡ、ＣＨＢの信号を読み出し、読み出し完了後に焦点検出処理を開始し、時刻Ｔ２に縦線についてのデフォーカス量が算出される。
【００４５】
上記のような読み出し列の読み出し順序とすることにより、横線の検出結果と縦線の検出結果の両方を早く求めることが出来る。デフォーカス量の算出の終了時刻は時刻Ｔ１、Ｔ２のどちらとしてもよい。
【００４６】
２回目以降のＡＦ処理では、前回のＡＦ処理で主エリアとして縦線検出用のエリアが使われていた場合、図１１に示すように、エリアＣＨＡ、ＣＨＢ、ＣＶの順に信号を読み出す。既に説明したように、エリアＣＨＡ、ＣＨＢでは、読み出し列方向と相関方向が一致しないため、全部の信号を読み出してからでないと焦点検出処理を行うことが出来ない。そのため、エリアＣＨＡ、ＣＨＢの信号の読み出し完了後に焦点検出処理を開始し、時刻Ｔ３に縦線についてのデフォーカス量が算出される。次に、エリアＣＶの処理を行い、時刻Ｔ４に横線についてのデフォーカス量が算出される。時刻Ｔ３のタイミングでデフォーカス量の算出を終了することによりＡＦ処理の時間を短縮することが出来る。
【００４７】
上記のような各エリアの読み出し順序とすることにより、縦線の検出結果を早く求めることが出来る。なお、横線の検出結果が得られる時刻Ｔ４は時刻Ｔ１よりも遅くなるが、前回縦線の検出結果が使われている場合、今回も縦線の検出結果が使われる可能性が高いため、縦線の検出を優先する。
【００４８】
前回縦線検出のエリアが使われていた場合以外は、２回目以降のＡＦ処理においても、図１０に示すエリアＣＶ、ＣＨＡ、ＣＨＢの順に信号を読み出すことにより、横線の検出結果と縦線の検出結果の両方を早く求めることが出来る。このように各エリアの読み出し順序を設定することにより、ＡＦ任意選択の場合に、焦点検出の処理時間を短縮することが可能となる。
【００４９】
次に、ＡＦ自動選択の場合は、図１２の条件に従って各エリアの読み出し順序を切り替えることにより、焦点検出の処理時間を短縮する。
【００５０】
被写界の状況がわかっていない初回は、図１３に示すように、図５のエリアＣＶ、ＬＶ、ＲＶの順に画素信号を読み出す。この場合、エリアＣＶ、ＬＶ、ＲＶは、相関方向が縦方向であり、読み出し列方向と相関方向が一致するため、信号の読み出しと同時に焦点検出処理を開始することが可能である。そのため、これらのエリアでは、信号の読み出しと同時に焦点検出処理を開始する。
【００５１】
次に、他のエリアの信号を順次読み出し、焦点検出処理を行う。このような読み出し順序とすることにより、横線を検出する全エリアのデフォーカス量の算出終了時刻（Ｔ１１）と、横線と縦線の両方についてのデフォーカス量の算出終了時刻（Ｔ１２）が早くなる。デフォーカス量の算出終了時刻は、時刻Ｔ１１、Ｔ１２のどちらとしてもよい。
【００５２】
２回目以降のＡＦ処理では、前回のＡＦ処理で使用された主エリアに応じて読み出しの順序を切り替える。前回のＡＦ処理で、主エリアとして横線検出用のエリアＣＶが使われていた場合は、図１４に示すように、エリアＣＶ、ＣＨＡ、ＣＨＢの順に信号を読み出す。これにより、横線の検出結果と縦線の検出結果の両方を時刻Ｔ２で求めることができ、ＡＦ処理の時間を短縮することが可能となる。
【００５３】
一方、前回のＡＦ処理で主エリアとして縦線検出用のエリアＣＨＡ、ＣＨＢが使われていた場合、図１５に示すように、エリアＣＨＡ、ＣＨＢ、ＣＶの順に信号を読み出す。これにより、縦線の検出結果を時刻Ｔ３で求めることができ、ＡＦ処理の時間を短縮することが可能となる。
【００５４】
なお、横線の検出結果が得られるまでの時間は、ＡＦ任意選択の場合と同様に遅くなるが、前回縦線の検出結果が使われている場合、今回も縦線の検出結果が使われる可能性が高いため、縦線の検出を優先する。また、前回のＡＦ処理で主エリアが右寄りであった場合は、次にエリアＲＨＡ、ＲＨＢ、ＲＶを先に読み出す。左寄りであった場合は次にエリアＬＨＡ、ＬＨＢ、ＬＶを先に読み出す。
【００５５】
これは、前回のＡＦ処理での主エリアがエリアＣＶ内だった場合でも、主被写体がＡＦ領域６０１とＡＦ領域６１１、もしくはＡＦ領域６０１とＡＦ領域６２１の間にまたがる場合に、２領域の検出結果を早く算出するためである。
【００５６】
＜第２の実施形態＞
以下に、本発明の第２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１００と外見的な構成は同じであるが、撮像素子１０４で焦点検出を行う点が異なる。
【００５７】
図１６は、レンズの射出瞳から出射した光束が、撮像素子１０４内の単位画素に入射する様子を示す概念図である。
【００５８】
図１６において、単位画素１１００は２×２個のフォトダイオード１１０１、１１０２、１１０３、１１０４を有する。単位画素１００の前面には、カラーフィルタ１００２、マイクロレンズ１００３が配置されている。レンズ１５０は、射出瞳１０１０を有する。マイクロレンズ１００３を有する単位画素１１００に対して、射出瞳１０１０から出射した光束の中心を光軸１００１とすると、射出瞳１０１０を通過した光は、光軸１００１を中心として単位画素１１００に入射する。
【００５９】
２×２個のフォトダイオード１１０１、１１０２、１１０３、１１０４により、レンズ１５０の射出瞳１０１０は分割される。具体的には、図１６に示すように、瞳領域１０１１を通過する光束はマイクロレンズ１００３を通して、フォトダイオード１１０１、１１０２で受光される。また、瞳領域１０１２を通過する光束はマイクロレンズ１００３を通して、フォトダイオード１１０３、１１０４で受光される。つまり、フォトダイオード１１０１と１１０２、フォトダイオード１１０３と１１０４は、それぞれレンズ１５０の射出瞳１０１０の別々の瞳領域の光を受光している。したがって、フォトダイオード１１０１と１１０２の信号を加算して得られた像信号と、フォトダイオード１１０３と１１０４の信号を加算して得られた像信号とを比較することにより、焦点検出が可能となる。
【００６０】
ここで、フォトダイオード１１０１と１１０２の信号を加算して得られた像信号をＡ像信号、フォトダイオード１１０３と１１０４の信号を加算して得られた像信号をＢ像信号と定義する。
【００６１】
同様に、瞳領域１０１３を通過する光束はマイクロレンズ１００３を通して、フォトダイオード１１０１、１１０３で受光され、瞳領域１０１４を通過する光束はマイクロレンズ１００３を通して、フォトダイオード１１０２、１１０４で受光される。したがって、フォトダイオード１１０１と１１０３の信号を加算して得られた像信号と、フォトダイオード１１０２と１１０４の信号を加算して得られた像信号とを比較することにより、焦点検出が可能となる。
【００６２】
ここで、フォトダイオード１１０１と１１０３の信号を加算して得られた像信号をＡ像信号、フォトダイオード１１０２と１１０４の信号を加算して得られた像信号をＢ像信号と定義する。
【００６３】
図１７は、撮像素子１０４の全画素を表す図である。図１６で説明した単位画素１１００の中に２×２個のフォトダイオードが存在する。
【００６４】
撮像素子１０４を用いて縦方向の線を検出する場合は、単位画素１１００内のフォトダイオードの信号を図１８のように縦方向にそれぞれ加算し、Ａ像信号とＢ像信号を生成する。同様に、横方向の線を検出する場合、単位画素１１００内のフォトダイオードの信号を図１９のように、横方向に加算する。
【００６５】
図１７の撮像素子１０４においては、図５の焦点検出センサ１１７の場合とは異なり、図中横一行ごとに信号の読み出しが行われる。この横方向（撮像素子１０４の長手方向）を、本実施形態では読み出し行方向と呼ぶことにする。各行の画素の信号は、信号線により垂直方向に転送されて不図示の列ＡＤ変換器に入力される。この垂直方向（撮像素子１０４の短手方向）を、本実施形態では読み出し方向と呼ぶことにする。このような構成では、縦線を検出する場合は、相関方向が水平方向となり、読み出し行方向と一致するため、信号の読み出しと同時に焦点検出処理を開始することが可能である。逆に、横線を検出する場合は、相関方向が垂直方向となり、読み出し行方向と一致しなくなるため、信号の読み出しと同時に焦点検出処理を開始することができない。
【００６６】
そのため、被写界の様子がわからない初回のＡＦ処理や、前回のＡＦ処理において縦線の検出が可能であった場合は、各画素のフォトダイオードの信号加算を縦線検出用の図１８のような加算方法とする。そして、図２０に示すように、信号の読み出しと同時に縦線の検出処理を行う。また、全行の信号の読み出し後に、横線の検出処理を行う。
【００６７】
前回のＡＦ処理において横線の検出結果が用いられた場合は、図２１のように主被写体が存在するエリアの列のみを先に読み出す。つまり、読み出す列を限定することにより、１行毎の読み出し時間を短くする。被写体が存在するエリアの信号の読み出し時間を短くすることにより、横線の検出結果を早く算出する。上記のエリアの信号を読み出し後、他のエリアの信号を読み出し、演算を行う。もしくは、撮像素子１０４内に水平方向、垂直方向の両方に走査回路を設けて、相関方向に合わせて読出し方向を切り替えてもよい。
【００６８】
上記の説明では、１つのマイクロレンズと複数の光電変換部とを有する単位画素が行列状に複数配列された画素部を有する撮像素子の構成を示した。しかし、本発明は、図２２のように撮像素子１０４の一部に読み出し方向と相関方向が一致する焦点検出用画素２００１、２００２、２００３を有し、別の一部に読み出し方向と相関方向が一致しない焦点検出用画素２０１１、２０１２、２０１３を有する構成の撮像素子を用いた場合にも適応可能である。
【００６９】
＜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１１７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号公報では、エリアセンサを複数の領域に分割し、各分割領域内の最大電荷量をモニタし、分割領域毎に独立に蓄積を終了する手法を用いている。また、特許第５４７８７５１号公報では、モニタ部を四隅領域に配置し、モニタ部の出力を用いて露光量を決定する手法を用いている。しかしながら、これらの手法では、電荷量をモニタする回路が必要となるため、回路規模が大きくなってしまう。
【００７０】
あるいは、初回の露光では固定の露光量で蓄積を行い、その結果信号レベルが低い場合は露光量を上げて再蓄積を行い、信号レベルが高い場合は露光量を下げて再蓄積を行うような方法もあるが、この場合は、適切な露光量に収束するまでに時間がかかる。
【００７１】
この第３の実施形態では、焦点検出に用いるエリアセンサの回路規模を抑制しつつ、露光量決定処理の処理時間を短縮する構成について説明する。
【００７２】
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１００と外見的な構成は同じであるため、その説明は省略する。
【００７３】
図２３は、本実施形態における焦点検出系の対応光束を概念的に説明する透視図である。被写体ＯＢＪからの光束２２０１ａ及び２２０１ｂは、レンズ１５０の開口径の相対的に小さい瞳領域２３０１ａ及び２３０１ｂを通過して視野マスク１１２近傍のピント面Ｐ（一次結像面）で結像する。光束２２０１ａ及び２２０１ｂを２次結像レンズ２４０１ａ及び２４０１ｂで分割し、焦点検出センサ１１７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。
【００７４】
同様に、光束２２０２ａ及び２２０２ｂは、レンズ１５０の開口径の相対的に大きい瞳領域２３０２ａ及び２３０２ｂを通過して視野マスク１１２近傍のピント面Ｐ（一次結像面）で結像する。光束２２０２ａ及び２２０２ｂを２次結像レンズ２４０２ａ及び２４０２ｂで分割し、焦点検出センサ１１７の結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂ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。
【００７５】
結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂは、基線長が相対的に長く焦点検出精度が高い光束２２０２ａ及び２２０２ｂに対応している。また、瞳が大きいため、到達する光量も大きくなる。結像エリア２５０１ａ及び２５０１ｂは、デフォーカス量を検出可能な範囲が相対的に広い光束２０１ａ及び２０１ｂに対応している。焦点検出センサ１１７は、第１の実施形態と同様に、縦一列ずつの信号が読み出され、読み出し列の走査方向は、第１の実施形態と同じく、水平方向（長手方向）とする。焦点検出センサ１１７の制御パラメータとしては、蓄積時間と、読み出し順番の情報が含まれる。
【００７６】
図２４は、ファインダー画面６００における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、ＡＦ領域２６０２が配置されている。ＡＦ領域２６０１は結像エリア２５０１ａ、２５０１ｂによるＡＦ領域であり、ＡＦ領域２６０２は結像エリア２５０２ａ、２５０２ｂによるＡＦ領域である。本実施形ではＡＦ領域２６０１の方がＡＦ領域２６０２よりもより広い視野を持つ。
【００７７】
以下、本実施形態におけるデジタルカメラ１００の動作について説明するが、デジタルカメラ１００によって実行される撮像制御処理の手順は、第１の実施形態における図７と同様であるため、説明を省略する。
【００７８】
図２５は、図７のステップＳ１０２におけるＡＦ処理の手順を示すフローチャートである。
【００７９】
Ｓ２２０１では、ＣＰＵ１０２は、次回の制御パラメータである蓄積時間と結像エリアの読出し順序を決定する。
【００８０】
蓄積時間は、デジタルカメラ１００に要求されるＡＦ輝度範囲の中心の輝度に対応する出力が焦点検出センサ１１７のダイナミックレンジの中央値となる蓄積時間Ｔ（１）を設定する。例えば、本実施形態では要求されるＡＦ輝度範囲がＢｖ値で約−５〜＋１５の場合、Ｂｖ５の輝度に対応する出力が焦点検出センサ１１７の結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂのダイナミックレンジの中央値となるような焦点検出センサ１１７の蓄積時間を設定する。読み出し順序は、到達光量が多い結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂを先に読み出し、次に結像エリア２５０１ａ及び２５０１ｂを読み出す。
【００８１】
Ｓ２２０２では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２２０１で決定した蓄積時間で初回の蓄積を実行する。Ｓ２２０３では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２２０１で決定した読み出し順序に従って、結像エリアの信号を読み出す。
【００８２】
Ｓ２２０４では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２２０３で読み出した結像エリアの信号レベルＹを算出する。この信号レベルＹは結像エリア内の最大値とする。そして、信号レベルＹと目標信号量Ｙｔａｒｇｅｔとの差分ΔＹを算出する。
【００８３】
ΔＹ＝Ｙｔａｒｇｅｔ÷Ｙ
なお、本実施形態では、信号レベルＹを結像エリア内の最大値としたが、結像エリア内の平均値や、結像エリア内を分割し、分割エリア毎に異なる係数をかけた加重平均から算出してもよい。
【００８４】
Ｓ２２０５では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２２０４で算出した信号レベルＹが所望の範囲内か否かを判定し、所望の範囲内の場合はＳ２２０９へ、所望の範囲内でない場合はＳ２２０６へ処理を進める。例えば、Ｓ２２０５の判定では、差分ΔＹが―２段〜＋３段以内（０．２５≦ΔＹ≦８．０）か否かを判定するものとする。
【００８５】
Ｓ２２０６では、ＣＰＵ１０２は、次回の制御パラメータである蓄積時間と結像エリアの読み出し順序を決定する。蓄積時間は、下記式により決定する。
【００８６】
Ｔ（２）＝Ｔ（１）×ΔＹ
ここで、Ｔ２は２回目の蓄積時間、Ｔ（１）は１回目の蓄積時間を表している。読み出し順序は、到達光量が多い結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂを先に読み出し、次に結像エリア２５０１ａ及び２５０１ｂを読み出す。
【００８７】
Ｓ２２０７では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２２０６で決定した制御パラメータＴ（２）を用いて２回目の蓄積を実行する。Ｓ２２０８では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２２０６で決定した読み出し順序に基づいて結像エリアの信号を読み出す。
【００８８】
Ｓ２２０８の処理の後、再びＳ２２０４の処理を行う。信号レベルＹと目標信号量Ｙｔａｒｇｅｔとの差分ΔＹがＳ２２０５において所望の範囲内に入るまでＳ２２０４〜Ｓ２２０８を繰り返す。
【００８９】
上記のように、被写界輝度が不明な場合は、より到達光量が大きい結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂの信号を優先して使用することにより、蓄積時間決定までの処理時間を短縮する。
【００９０】
被写界輝度が判定された後の処理では、より広い視野を見ることができる結像エリア２５０１ａ及び２５０１ｂの信号を優先的に使用する。
【００９１】
Ｓ２２０９では、ＣＰＵ１０２は、次回の制御パラメータである蓄積時間と結像エリアの読み出し順序を決定する。蓄積時間は、下記式により決定する。
【００９２】
Ｔ（ｎ）＝Ｔ（ｎ−１）×ΔＹ（ｎ−１）×ΔＬ
ここで、Ｔ（ｎ）は次回の蓄積時間、Ｔ（ｎ−１）は前回の蓄積時間、ΔＬは結像エリア毎の到達光量差を加味した補正量である。
【００９３】
結像エリア毎の到達光量差は事前に分かっている。例えば、結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂの到達光量が結像エリア２５０１ａ及び２５０１ｂよりも１段分多いとする。前回の信号レベルＹが結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂを用いて算出された場合、結像エリア２５０１ａ及び２５０１ｂでも十分な信号量を確保するため、ΔＬ＝２．０（１．０段）を乗算する。結像エリアの読み出し順序は、被写界輝度が判定された後の処理では、より広い視野を見ている結像エリア２５０１ａ及び２５０１ｂの信号を先に読み出し、次に結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂの信号を読み出す。
【００９４】
Ｓ２２１０では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２２０９で決定した蓄積時間で蓄積を実行する。Ｓ２２１１では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２２０９で決定した読み出し順序に従って、結像エリアの信号を読み出す。
【００９５】
Ｓ２２１２では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２２１１で読み出した結像エリアの信号レベルＹを算出する。Ｓ２２０４と処理する結像エリアは異なるが、基本的な演算は同様である。
【００９６】
Ｓ２２１３では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２２１１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同一行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、レンズ１５０の焦点状態（デフォーカス量）を検出する。デフォーカス量の算出結果は、平均や重みづけ平均するなどして最終結果とする。結像エリア内の複数行のデフォーカス量のうち、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一つを選択することができる。
【００９７】
Ｓ２２１４では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２２１３で算出された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以下なら合焦と判断し、ＡＦ処理を終了する。
【００９８】
一方、いずれのデフォーカス量も１／４Ｆδより大きいならば、Ｓ２２１５に進み、ＣＰＵ１０２は、Ｓ２２１２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レンズ１５０に指示する。そして、ＣＰＵ１０２は処理をＳ２２０９に戻し、合焦状態と判断されるまでＳ２２０９〜Ｓ２２１５の動作を繰り返す。
【００９９】
上記のように、本実施形態では、被写界輝度が不明である場合は、より光量が多い結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂの信号を優先して使用し、被写界輝度が判明してからは、より広い視野を見ることができる結像エリア２５０１ａ及び２５０１ｂの信号を優先して使用する例を示した。しかし、これに限定されず、カメラの設定や前回のＡＦ結果によって結像エリア２５０１ａ及び２５０１ｂと結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂのどちらを優先して処理するかを切り替えてもよい。
【０１００】
例えば、カメラ本体１０１のＡＦモードが自動選択の場合、広い視野が必要なため、結像エリア２５０１ａ及び２５０１ｂを優先して処理する。また、ＡＦモードが中央１点での焦点検出の場合、広い視野が不要のため結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂを優先して処理する。また、被写界輝度が暗い場合は、到達光量が多い結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂを優先して処理してもよい。
【０１０１】
＜第４の実施形態＞
この第４の実施形態も、第３の実施形態と同様に、焦点検出に用いるエリアセンサの回路規模を抑制しつつ、露光量決定処理の処理時間を短縮する構成に関するものである。
【０１０２】
第４の実施形態のデジタルカメラも、第１の実施形態のデジタルカメラ１００と外見的な構成は同じであるため、その説明は省略する。また、図２３、図２４に示す構成も、第３の実施形態と同様であるため、説明を省略する。また、デジタルカメラ１００によって実行される全体的な撮像制御処理の手順は、第１の実施形態における図７と同様である。
【０１０３】
図２６は、図７のステップＳ１０２におけるＡＦ処理の手順を示すフローチャートである
Ｓ３２０１では、ＣＰＵ１０２は、次回の制御パラメータであるハイダイナミックレンジ（以下ＨＤＲ）用の蓄積時間を決定する。ここで、図２７を用いて、ＨＤＲの詳細について説明する。初回は被写界輝度が不明のため、適切な露光量を決定しなければならない。
【０１０４】
本実施形態の構成では、図２３に示すように、同じ視野が焦点検出センサ１１７内の異なる４つの結像エリア２５０１ａ、２５０１ｂ、２５０２ａ、２５０２ｂに結像される。結像エリア毎に異なる露光量を設定できれば、高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）で被写界輝度をとらえることができる。
【０１０５】
図２７において、焦点検出センサ１１７は、第１の実施形態と同様に、縦一列（短手方向）ずつの信号が読み出され、読み出し列の走査方向は、第１の実施形態と同じく、水平方向（長手方向）とする。また、焦点検出センサ１１７は電荷蓄積開始タイミングを列毎に変更、もしくは列毎にゲインを変更することにより、列単位に独立の露光量を設定することによりＨＤＲを実現する。
【０１０６】
Ｓ３２０１では、例えば、結像エリア２５０１ａにＢｖ値１０〜１５の輝度範囲を測定できる露光量（蓄積時間、ゲイン）を設定する。同様に、結像エリア２５０１ｂをＢｖ値５〜１０、結像エリア２５０２ａをＢｖ値０〜５、結像エリア２５０２ｂをＢｖ値―５〜０の輝度範囲に対応させる。このように、ＨＤＲの露光を行うことにより、１回の露光で広い輝度範囲についての情報が得られるため、２回目以降の蓄積における通常蓄積の適切な露光量を１回の露光により得られた情報から突き止めることができる。
【０１０７】
Ｓ３２０２では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ３２０１で決定した蓄積時間でＨＤＲ蓄積と読出しを実行する。Ｓ３２０３では、ＣＰＵ１０２は、通常蓄積時の蓄積時間Ｔ（２）を決定する。露光量が異なる結像エリア毎に信号レベルＹ１〜Ｙ４を算出する。上記信号レベルＹ１〜Ｙ４は各結像エリア内の最大値とする。
【０１０８】
次に、信号レベルＹ１〜Ｙ４の中で、目標信号量Ｙｔａｒｇｅｔに最も近い信号レベルを信号レベルＹとする。また、信号レベルＹを得た露光時間をＴ（１）とする。
次に、信号レベルＹと目標信号量Ｙｔａｒｇｅｔとの差ΔＹを算出する。
【０１０９】
ΔＹ＝Ｙｔａｒｇｅｔ÷Ｙ
そして、以降の露光時間を下記の式により決定する。
【０１１０】
Ｔ（２）＝Ｔ（１）×ΔＹ
ここで、Ｔ（２）は２回目以降の露光時間、Ｔ（１）は１回目の露光時間を表している。
【０１１１】
なお、本実施形態では、信号レベルＹを各結像エリアの最大値としたが、結像エリア内の平均値や、結像エリア内を分割し、分割エリア毎に異なる係数をかけた加重平均から算出してもよい。
【０１１２】
Ｓ３２０４では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ３２０３で決定した蓄積時間で通常蓄積と読出しを実行する。Ｓ３２０５では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ３２０４で読み出した結像エリアの信号レベルＹを算出する。上記信号レベルＹは結像エリア内の最大値とする。そして、信号レベルＹと目標信号量Ｙｔａｒｇｅｔとの差分ΔＹを算出する。
【０１１３】
ΔＹ＝Ｙｔａｒｇｅｔ÷Ｙ
次に、算出した差分ΔＹが所望の範囲内か否かを判定し、所定の範囲内の場合はＳ３２０６へ、所定の範囲内でない場合はＳ３２０１へ処理を進める。例えば、Ｓ３２０５の判定では、差分ΔＹが―２段〜＋３段以内（０．２５≦ΔＹ≦８．０）か否かを判定する。ここで、差分ΔＹが所望の範囲内でない場合は、被写界で大きな輝度変化があった可能性が高い。そのため、被写界輝度測定からやり直す。
【０１１４】
Ｓ３２０６では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ３２０４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同一行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、撮像レンズの焦点状態（デフォーカス量）を検出する。デフォーカス量の算出結果は、平均や重みづけ平均するなどして最終結果とする。結像エリア内の複数行についてのデフォーカス量から、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一つを選択することができる。
【０１１５】
Ｓ３２０７では、ＣＰＵ１０２は、Ｓ３２０６で得られた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以下なら合焦と判断し、ＡＦ処理を終了する。
【０１１６】
一方、いずれのデフォーカス量も１／４Ｆδより大きいならば、Ｓ３２０８において、ＣＰＵ１０２は、Ｓ３２０６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レンズ１５０に指示する。そして、ＣＰＵ１０２は処理をＳ３２０４に戻し、合焦状態と判断されるまでＳ３２０４〜Ｓ３２０８の動作を繰り返す。
【０１１７】
なお、結像エリア毎に到達光量が異なる場合、それを加味して露光量を決定すればよい。例えば、到達光量が多い結像エリア２５０２ａ及び２５０２ｂを低輝度測定用に用い、到達光量が少ない結像エリア２５０１ａ及び２５０１ｂを高輝度測定用に用いることにより蓄積時間を短縮することができる。
【０１１８】
以上説明したように、同視野を見ている複数の結像エリア毎に露光量を変更するとことにより、露光量決定処理の処理時間を短縮することが可能となる。
【０１１９】
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。
【０１２０】
（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】
【０１２１】
１００：デジタルカメラ、１０１：カメラ本体、１０２：ＣＰＵ、１０３：メモリ、１０４：撮像素子、１０５：シャッター、１０６：ハーフミラー、１０８：測光センサ、１１７：焦点検出センサ、１５０：レンズ、１５１：ＬＰＵ
【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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【図２６】
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【図２７】
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