(57)【要約】【課題】ＡＦ動作中に信号読み出しを必要とするＡＥを複数回行うと、ＡＥに要する時間が長いため、ＡＦ全体に要する時間が長くなってしまう。【解決手段】結像光学系の異なる射出瞳領域を通過した対の光束を撮像手段で撮像して得られる像信号を用いて焦点検出を行う焦点検出装置は、像信号を用いてデフォーカスを算出し、算出したデフォーカスに基づいて結像光学系を制御し、算出されたデフォーカスの情報を用いて露光条件を決定し、決定された露光条件を用いて結像光学系の露光条件を調整する。【選択図】図９
2014132312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系の異なる射出瞳領域を通過した対の光束を撮像手段で撮像して得られる像信号を取得する取得手段と、
前記取得した像信号を用いてデフォーカスを算出し、前記算出したデフォーカスに基づいて前記結像光学系を制御する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段により算出されたデフォーカスの情報を用いて露光条件を決定する露光条件決定手段と、
前記露光条件決定手段により決定された露光条件を用いて前記結像光学系の露光条件を調整する撮影条件調整手段と、
を備える焦点検出装置。
【請求項２】
前記露光条件決定手段は、前記結像光学系に含まれる絞りの異なる値に対応して複数の光量変化情報を有し、前記結像光学系の絞り値に基づいて前記複数の光量変化情報を選択して前記露光条件を決定し、前記複数の光量変化情報は、絞り値が小さい場合と比較して、絞り値が大きい場合の方が、前記デフォーカスの変化による露光条件の変化が小さくなることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記露光条件決定手段は、前記像信号の波形の暗部と明部の割合を評価し、前記波形の評価に基づいて前記複数の光量変化情報を選択して前記露光条件を決定し、前記波形の評価は、明部の割合が多いと場合と比較して、明部が少ない場合の方が、前記デフォーカス情報の変化による露光条件の変化が小さくなる評価であることを特徴とする請求項２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記露光条件決定手段は、前記取得した前記像信号の波形を評価する際に、前記波形のデコンボリューションの結果を評価することを特徴とする請求項３に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記光量変化情報は、デフォーカスの変化に対する輝度のピークの変化の情報であり、前記露光条件決定手段は、前記焦点検出手段により算出されたデフォーカスの情報と前記輝度のピークの変化から前記露光条件を決定することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
結像光学系の異なる射出瞳領域を通過した対の光束を撮像手段で撮像して得られる像信号を用いた焦点検出方法において、
前記像信号を取得する取得ステップと、
前記取得した像信号を用いてデフォーカスを算出し、前記算出したデフォーカスに基づいて前記結像光学系を制御する焦点検出ステップと、
前記焦点検出ステップで算出されたデフォーカスの情報を用いて露光条件を決定する露光条件決定ステップと、
前記露光条件決定ステップで決定された露光条件を用いて前記結像光学系の露光条件を調整する撮影条件調整ステップと、
を備える焦点検出方法。
【請求項７】
結像光学系の異なる射出瞳領域を通過した対の光束を撮像手段で撮像して得られる像信号を後いて焦点検出を行う焦点検出装置を制御するプログラムであり、
コンピュータを、
前記像信号を取得する取得手段、
前記取得した像信号を用いてデフォーカスを算出し、前記算出したデフォーカスに基づいて前記結像光学系を制御する焦点検出手段、
前記焦点検出手段により算出されたデフォーカスの情報を用いて露光条件を決定する露光条件決定手段、
前記露光条件決定手段により決定された露光条件を用いて前記結像光学系の露光条件を調整する撮影条件調整手段、
として機能させるプログラム。
【請求項８】
請求項６のプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１乃至５のいずれか一項に記載された焦点検出装置の各手段として機能させるプログラム。
【請求項１０】
コンピュータを、請求項１乃至５のいずれか一項に記載された焦点検出装置の各手段として機能させるプログラムを格納した記憶媒体。
【請求項１１】
被写体像を結像する結像光学系と、
前記結像光学系の異なる射出瞳領域を通過した対の光束を撮像して得られる像信号を出力する撮像手段と、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の焦点検出装置と、
前記焦点検出手段により算出されたデフォーカスを用いて前記結像光学系を駆動する駆動手段と
を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置に関し、特に電子カメラ等の撮像装置に利用される自動露光調整（ＡＥ）を行える焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロレンズと光電変換部の相対位置を偏位させた画素を２次元的に多数配置した、撮像素子を兼ねた固体撮像装置が特許文献１に開示されている。特許文献１の固体撮像装置では、通常の画像を撮影するときは、マイクロレンズと光電変換部の相対偏位方向が異なる画素を加算することにより、画像を生成している。一方、撮影レンズの焦点位置を算出する時は、マイクロレンズと光電変換部の相対偏位方向が異なる画素列で生成される一対の像信号を用いて、相関演算を行うことにより撮影レンズの焦点位置を算出している。
【０００３】
ただし、焦点検出用画素群に向かう光束の一部が撮影光学系（レンズ、絞り等の光学素子やこれを保持する鏡筒を含む）によって遮られる、いわゆるケラレが発生している場合がある。これにより、線像が歪み、デフォーカス量が大きくなるとこの影響が大きくなるため、１度の焦点検出では合焦まで追い込むことが出来ず、複数回に分けて合焦させる手法を取ることが多い。
【０００４】
焦点検出精度の信頼性を上げるには像信号取得時の露光条件が適切に設定されている必要が有り、この露光条件出しを自動で行うのがＡＥ（Ａｕｔｏ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）である。
【０００５】
高画素化が進んでいることもあり、ＡＥの決定には膨大な信号処理が必要なため、１回のＡＥにかかる時間が非常に長くなってしまう。よって、複数回焦点検出を行ってＡＦ（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）する場合であってもＡＥの回数は１度で済ませたいが、デフォーカスの変化に応じて波形のピークも変化するためＡＥ結果も変化するため複数回必要となる。そのため、ＡＦの高速化を図るにはＡＥをＡＦ動作中にいかに減らすかが課題となる。
【０００６】
そこで、ＡＥの回数を減らす解決策としてＡＦ開始時と合焦近傍までのフォーカス位置を比較して、差分が少ない場合は合焦近傍ではＡＥしないことでＡＦを高速化する技術が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０４−２６７２１１号公報
【特許文献２】特開２０１１-１０９６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の技術ではＡＦ開始時にレンズが合焦近傍にいる場合にしかＡＥの回数を減らすことが出来ないため、ＡＦの高速化に限界があるという課題がある。
【０００９】
そこで本発明の目的は、少なくとも１回の焦点検出を行う焦点検出装置において、デフォーカス情報を用いて、像信号を取得せずにＡＥ条件を決定することで、AEを行っても高速なＡＦが可能とする焦点検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記本発明の目的を達成するため、結像光学系の異なる射出瞳領域を通過した対の光束を撮像手段で撮像して得られる像信号を用いて焦点検出を行う焦点検出装置は、増信号を取得する取得手段と、取得した像信号を用いてデフォーカスを算出し、算出したデフォーカスに基づいて結像光学系を制御する焦点検出手段と、焦点検出手段により算出されたデフォーカスの情報を用いて露光条件を決定する露光条件決定手段と、露光条件決定手段により決定された露光条件を用いて結像光学系の露光条件を調整する撮影条件調整手段とを備える。
【００１１】
像信号を用いて焦点検出を行う焦点検出手段と、前記焦点検出手段により算出されたデフォーカス情報を用いて露光条件を決定する露光条件決定手段と、前記露光条件決定手段から出力される露光条件を用いて前記撮像手段の露光条件を調整する撮影条件調整手段と、で構成された撮像装置とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、撮影レンズのデフォーカス情報を用いてＡＥすることでその処理時間を短縮し、高速なＡＦが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施例に係る焦点検出装置が適用可能な撮像装置の構成を示す図である。
【図２】図１の撮像装置の撮像素子が有する撮像用画素の構造を示す図である。
【図３】図２の画素による瞳分割を概念的に示す図である。
【図４】図２の画素により撮像された画像のデフォーカス状態と線像の関係を示す図である。
【図５】絞り枠と線像の関係を示す図である。
【図６】デフォーカスの異なる線像と合焦波形をコンボリューションした際の波形を示す図である。
【図７】デフォーカス変化による波形のピーク変化を示す図である。
【図８】デフォーカスに応じた輝度のピークの変化を示す図である。
【図９】デフォーカス情報を用いて露光条件を決定するための表の例を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施例に係る焦点検出装置の概略構成を示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施例に係る焦点検出装置の焦点調節動作のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１５】
〔実施例１〕
本発明の第１の実施例を、図１〜図１１を用いて以下で説明する。
【００１６】
（焦点検出装置の構成）
図１は本実施例に関わる焦点検出装置を適用可能な撮像装置の構成を示す図である。
図１において、１０１は撮影レンズの先端に配置された第１レンズ群で、光軸方向に進退可能に保持される。
【００１７】
１０２は絞り兼用シャッタで、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行なうほか、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとしての機能も備える。撮影レンズ１０１と絞り兼用シャッタ１０２は、被写体像を結像する結像光学系を構成する。
【００１８】
１０３は撮影レンズの第２レンズ群である。そして絞り兼用シャッタ１０２及び第２レンズ群１０３は一体となって光軸方向に進退し、第１レンズ群１０１の進退動作との連動により、変倍作用(ズーム機能)をなす。
【００１９】
１０５は撮影レンズの第３レンズ群で、光軸方向の進退により、焦点ずれ量の調節を行なう。
【００２０】
１０６は光学的ローパスフィルタで、撮影画像の偽色やモアレを軽減するための光学素子である。
【００２１】
１０７はＣ−ＭＯＳセンサとその周辺回路で構成された撮像素子（撮像手段）である。該撮像素子は、横方向ｍ画素、縦方向ｎ画素の受光ピクセル上にベイヤー配列の原色カラーモザイクフィルタがオンチップで形成された、２次元単板カラーセンサが用いられる。
【００２２】
１１０はレンズＲＯＭで、交換式レンズ毎に焦点検出等で必要なレンズ情報が記憶されており、ＣＰＵ１２１と通信する。レンズ情報の一部である射出瞳距離はレンズＲＯＭに記憶されている。
【００２３】
１１２は絞りシャッタアクチュエータで、絞り兼用シャッタ１０２の開口径を制御して撮影光量を調節すると共に、静止画撮影時の露光時間制御を行なう。
【００２４】
１１４はフォーカスアクチュエータで、第３レンズ群１０５を光軸方向に進退駆動して焦点ずれ量の調節を行なう。
【００２５】
１２１はＣＰＵで、焦点検出装置本体の種々の制御を司る。ＣＰＵ１２１は演算部、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、通信インターフェイス回路等を有している。ＲＯＭに記憶された所定のプログラムに従って、焦点検出装置が有する各種回路を駆動し、焦点検出、撮影、画像処理と記録等の一連の動作を実行する。焦点検出手段１２１ａ、露光条件決定手段１２１ｂはＣＰＵ１２１に内蔵されている。
【００２６】
１２４は撮像素子駆動回路で、撮像素子１０７の撮像動作を制御するとともに、取得した画像信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１２１に送信する。
【００２７】
１２６はフォーカス駆動回路（駆動手段）で、焦点検出結果に基づいてフォーカスアクチュエータ１１４を駆動制御し、第３レンズ群１０５を光軸方向に進退駆動して焦点ずれ量の調節を行なう。
【００２８】
１２８は絞りシャッタ駆動回路で、絞りシャッタアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り兼用シャッタ１０２の開口を制御する。本件では撮像素子駆動回路１２４と絞りシャッタ駆動回路１２８を合わせて撮影条件調整手段とする。
【００２９】
１２９はズーム駆動回路で、撮影者のズーム操作に応じてズームアクチュエータ１１１を駆動する。
【００３０】
（撮像素子の構造）
図１に示す撮像装置の撮像素子１０７の画素配列の概略を図２（ａ）に示す。図２（ａ）は、本実施例の２次元ＣＭＯＳセンサ１０７（撮像素子）の画素配列ｍｘｎを、４行×４列の画素範囲で示している。
【００３１】
図２（ａ）に示す２行×２列の画素群２１０は、対角２画素にＧの分光感度を有する画素２１０Ｇを配置し、他の２画素にＲの分光感度を有する画素２１０ＲとＢの分光感度を有する画素２１０Ｂを配置したベイヤー配列が採用されている。
【００３２】
画素２１０Ｒ、２１０Ｇ、２１０Ｂは、それぞれ、瞳分割用の２つの副画素２０１ａ、２０１ｂから構成されている。そのため、どの画素においても撮像素子であり、焦点検出素子としても使用できる。図２（ｂ）は図２（ａ）に示した撮像素子の画素２１０Ｇを拡大したものであり、図２（ｂ）のａ-ａで撮像素子２１０Ｇを切った断面を図２（ｃ）に示す。
【００３３】
本実施例では全ての画素が、瞳分割用の副画素が配置され焦点検出画素として使用できる構成とするが、瞳分割可能である焦点検出画素として使用できる画素の割合に関しては、センサ面上の一部だけにまたは全面に分散して配置した構成でも良い。
【００３４】
（撮像素子の瞳分割状況の概念）
図３は１つの画素による瞳分割を概念的に示す図である。図３に示すように、１つの画素の中には、ｐ型層３００に包含されるようにｎ型層３０１ａ、３０１ｂが形成され、２つの副画素が構成されている。２つの副画素は、それぞれ、ｘの正方向および負方向に偏心している。そのため、１つのマイクロレンズ３０３を用いて瞳分割を行うことができる。３０２ａは像信号Ａの瞳、３０２ｂは像信号Ｂの瞳をそれぞれ表わしている。
【００３５】
ここで、副画素３０１ａを図２（ａ）に示すようにｘ方向に規則的に配列し、これらの副画素３０１ａで取得した第１の像信号を像信号Ａ（結像光学系の異なる射出瞳領域を通過した対の光束を撮像して得られる像信号の一方）とする。また、副画素３０１ｂも図２（ａ）に示すようにｘ方向に規則的に配列し、これらの副画素群３０１ｂで取得した第２の像信号を像信号Ｂ（結像光学系の異なる射出瞳領域を通過した対の光束を撮像して得られる像信号の他方）とする。すると、像信号Ａと像信号Ｂの相対的な像ずれ量から相関演算を用いてデフォーカス情報を算出することで、撮影レンズの焦点位置が算出できる。これに基づいて、撮影レンズの焦点ずれ量を調節する。なお、ここではｘ方向に輝度分布を有した被写体に対応した構成について説明したが、同様の構成をｙ方向にも展開することでｙ方向に輝度分布を有した被写体にも対応した構成をとることが可能である。
【００３６】
また、本実施例では瞳分割をするために、１画素中に偏芯させた２つの副画素を１次元方向のみに分割して配列した例を示したが、瞳分割数および分割方向に関しては、ｘ、ｙ方向の２次元方向に分割した任意の数の副画素を形成しても良い。
【００３７】
また、本実施例では瞳分割手段として１マイクロレンズあたり複数の副画素が配置された例を示したが、瞳分割手段としては、１マイクロレンズあたり偏芯させた画素を１つ配置し、偏芯の異なる画素を用いて瞳分割し、焦点検出を行う構成であっても良い。
【００３８】
（線像）
図４は絞り枠やレンズ枠によるケラレがない理想状態における瞳強度分布（瞳の入射角受光特性）と線像の関係を示す図である。同図において、４０１ａ、４０３ａ、４０５ａはＡ像の瞳強度分布（ｘ軸断面の図で縦軸は光量）、４０１ｂ、４０３ｂ４０５ｂはＢ像の瞳強度分布（ｘ軸断面の図で縦軸は光量）を示す、また、４０２ａ、４０４ａ、４０６ａはＡ像の線像（横軸はｘ軸、縦軸は光量）、４０２ｂ、４０４ｂ、４０６ｂはＢ像の線像（横軸はｘ軸、縦軸は光量）、４０７は焦点位置、４０８は瞳面、４０９は受光面、４１０は瞳距離、４１１はデフォーカス量をそれぞれ示している。なお、線像は、瞳強度分布（点像強度分布）は２次元の分布関数であるのに対し、ｘ軸かｙ軸方向に射影して１次元の分布関数にしたものである。
【００３９】
図４（ａ）は前ピン時、図４（ｂ）は合焦時、図４（ｃ）は後ピン時の瞳強度分布と線像の関係を示している。図４（ａ）〜図４（ｃ）を見れば分かるように、ケラレがない理想状態においては、線像は焦点位置を介して瞳強度分布と相似関係であり、デフォーカスに応じて光量を維持しながらスケール変換されることが分かる。
【００４０】
別の視点で言うと、入射する光量はデフォーカスにより変化はしないため、線像の面積は一定の値となる。例えば、デフォーカスがα倍になった場合には、線像の横軸はα倍されるが、線像の縦軸にあたるピークは１／α倍になり、デフォーカスとピークは反比例の関係で変化する。
【００４１】
図５（ａ）は絞り枠によるケラレが無い場合、図５（ｂ）は絞り枠によるケラレがある場合の瞳強度分布と線像の関係を示す。図において、５０１ａ、５０３ａはＡ像の瞳強度分布（ｘ軸断面の図で縦軸は光量）、５０１ｂ、５０３ｂはＡ像の瞳強度分布（ｘ軸断面の図で縦軸は光量）、５０２ａ、５０４ａはＡ像の線像（横軸はｘ軸、縦軸は光量）、５０２ｂ、５０４ｂはＢ像の線像（横軸はｘ軸、縦軸は光量）を示す。また、５０５は焦点位置、５０６は瞳面、５０７は受光面、５０８はデフォーカス量、５０９は絞り枠をそれぞれ示す。
【００４２】
絞りによるケラレが発生した場合、光束の一部が遮蔽されるため線像の形は崩れ、光量のピークも下がる。絞り値が大きくなる（絞り枠が小さい）程、線像は先鋭な形になり、デフォーカスの変化によるスケール変化の量が小さくなる。よって、絞り値が大きい程、線像は変化が少なくなる。
【００４３】
（波形）
図６はデフォーカス変化の波形への影響を示す図である。本件では、撮像素子から出力される像信号をＡＦする軸方向に描いたものを波形と定義する。
被写体に合焦した状態の波形を合焦波形とすると、デフォーカス時の波形は合焦波形と線像をコンボリューション（畳込み積分）したものといえる。例えば、図６（ａ）のようにデフォーカスが小さい時の線像６０１ａ、６０１ｂに合焦波形６０５をコンボリューションすると波形６０２ａ、６０２ｂになる、他方、図６（ｂ）のようにデフォーカスが大きい時の線像６０３ａ、６０３ｂに合焦波形６０５をコンボリューションすると波形６０４ａ、６０４ｂになる。
【００４４】
つまり、線像の性質が波形にも引き継がれ、デフォーカスが小さくなるほど波形の輝度のピークは大きくなり、絞り値が小さい程デフォーカス量の変化による波形の輝度のピークの変化が大きくなる。
【００４５】
（輝度変化の大小）
図７はデフォーカス変化による波形ピークの変化を示す図である。図において、７０１はデフォーカス変化によるピーク変化が大きい合焦波形の合焦時の波形、７０２はデフォーカス変化によるピーク変化が大きい合焦波形のデフォーカス時の波形、７０３，７０５はデフォーカス変化によるピーク変化が小さい合焦波形の合焦時の波形を示す。また、７０４，７０６はデフォーカス変化によるピーク変化が小さい合焦波形のデフォーカス時の波形を示す  。
【００４６】
デフォーカス変化によるピークの変化量が大きい合焦波形としては、波形の面積に対して波形の横軸の幅が少なく、暗部に対して明部の比率が低いことが挙げられる。そのため、波形７０１と波形７０３を比較した場合、山の数は２個で同数であるが暗部に対する明部の割合が７０３の方が多いため、デフォーカス変化は７０１の方が大きくなる。
【００４７】
波形７０５は波形７０１に比べ細い山の密度を増やした波形であり、波形７０５の方が波形全体を見ると暗部に対して明部の割合が多くなっている。波形７０５と波形７０１のデフォーカス変化を比較した場合、波形７０５はデフォーカスするにつれ細い山が太く低い山となり、それが重なり合うように変化するため、山が重なり合った結果として１つの大きな山となる。そのため波形７０５は波形７０１に比べデフォーカスの変化によるピークの変化が小さくなる。暗部に対して明部が大きいと、明部はデフォーカスが大きくなるとなだらかな山となり、それが重なり合うようにして大きな山を形成するため、デフォーカスが変化しても輝度のピークとしては変化が少ない傾向となる。
【００４８】
ここで、デフォーカス状態から合焦波形がデフォーカス変化により輝度のピーク変化が大きいかどうかの予測について説明する。デフォーカスが小さい場合は、合焦波形からの変化も少ないのでデフォーカス変化による輝度のピーク変化が大きい波形であるかどうかは判定が行いやすい。しかしながら、デフォーカスが大きくなると合焦時の波形からの変化も大きくなり、デフォーカス変化により輝度のピーク変化が大きい波形であるかどうかの判断が難しくなる。そのため、デフォーカスが大きい場合にも精度良くデフォーカス変化が大きい波形であるかどうかを判断するためには、波形取得時の光学条件における線像を用いて波形をデコンボリューション（コンボリューションの逆）し、合焦波形を予測する。これにより、波形を精度良く判断することができる。
【００４９】
デコンボリューションを用いて合焦波形を予測し、露光条件を決定するのであれば、取得した波形を波形取得時の撮影条件における線像を用いてデコンボリューションし、合焦波形を算出し、算出された合焦波形の明暗の評価をし、露光条件を決定すれば良い。
【００５０】
その際の露光条件は、合焦波形の明部の割合が少ないと評価された場合と比較して、明部が多いと評価された場合の方が、デフォーカスの変化による露光条件の変化が小さいことを特徴とする。
【００５１】
（露光条件）
精度良くＡＦするためにはＡＥを適切に設定する必要がある。精度良くＡＦするためにＡＥに求められる仕様としてはセンサが飽和しない範囲内で十分に光量を確保することである。
【００５２】
上記の理由としては、飽和してしまうとＡＦ信号のピークが高い部分の情報が欠落し、また、光量が不十分であるとＳ／Ｎが悪化し、それぞれデフォーカスの算出精度の低下に繋がるためである。
【００５３】
図８は任意の絞り値（Ｆα）における、デフォーカス変化と光量のピーク変化との関係を模式的に示す図である。図において、８０１は合焦時の波形、８０２はデフォーカスが‐４の時の波形、８０３はデフォーカスが‐６の時の波形、８０４は合焦波形が８０１の時のデフォーカス変化による輝度のピークの推移、をそれぞれ示している。
【００５４】
図９は、デフォーカスを用いて露光条件を決定するための光量変化を示す表として、同じ合焦波形で絞り値が異なる場合の表の例を示す図である（α＜β）。
【００５５】
図８に示すように、波形は合焦時を最大値としてデフォーカスの値により輝度のピークも変化する。よって、このデフォーカスの変化による輝度のピークの変化を、図９に示した表のように絞り値毎等で予め記憶し、デフォーカスが分かったらテーブルに記憶された光量変化情報に基づいて決定することで簡易的に露光条件を決定することが出来る。
【００５６】
ここで、絞り値の違いによる露光条件の違いについて説明する。前述もしたが、絞り値が大きい程、デフォーカスの変化による波形の輝度のピークの変化は小さくなるため、露光条件の変化としては小さくなる。よって、絞り値が小さい場合と比較して、絞り値が大きい場合の方が、デフォーカスの変化による露光条件の変化が小さい。そのため、図９に示すように同じ合焦波形で絞り値をＦαからＦβに変更すると、露光条件の変化は小さくなる。
【００５７】
図８を例にして図９のテーブルの使い方を説明すると、焦点検出開始時は露光条件の初期条件とデフォーカス情報の両方が無いため、まずは両方を算出し、露光に関しては調整まで行う。露光条件を算出・調整した結果、波形の輝度のピークがｂになるよう調節され、デフォーカス情報が-３だとする。ここで、絞り値をＦαであるとして、合焦時に輝度のピークがｂになるように調節したい場合は、合焦時は輝度のピークが２倍になると予想されるので受光量が半分になるように予め露出を調節すれば良い。
【００５８】
精度良くデフォーカス情報を用いて露光条件を出すためには、上記に加えて撮影しようとしている被写体の合焦波形がデフォーカス変化による輝度のピーク変化が大きい波形であるかどうかを評価する必要がある。合焦波形の評価方法には波形の暗部に対する明部の割合を見る方法がある。暗部に対して明部が少ない程デフォーカス変化による輝度のピークの変化が大きい波形であるので、そのことを利用して合焦波形を予測して評価することが可能である。この合焦波形を評価する際に更に精度良く合焦波形の評価を行うためには、撮影条件（絞り値、デフォーカス）に応じて適切な線像を用い、波形をデコンボリューションして合焦波形を予測した上で明暗の割合の評価を行う方法がある。
【００５９】
（ＡＥフロー）
前述したようにデフォーカスに応じて輝度のピークがどう変化するかを図９のような光量変化の表で撮像装置カメラに記憶させることで、１度デフォーカス情報が分かれば後は記憶されたデータを用い露光条件を決定することが出来る。場合に応じては絞り値や明暗の割合も輝度のピーク変化に関係があるため、これらを組合せた表にして撮像装置に記憶させても良い。
【００６０】
デフォーカス情報を用いて露光条件を設定する構成の概略を、図１０を用いて説明する。なお、同図に示す各部の符号は、図１に示す撮像装置の構成要素に対応していることを示している。従って、図１０に示す各部の動作は、CPU１２１がプログラムを実行することによって制御される。
【００６１】
まず、焦点検出を行う領域のデフォーカス情報の履歴が無い場合では、露光条件決定手段１２１ｂが撮像手段１０７から焦点検出を行う領域の像信号を取得し、撮像装置に記憶された露光条件データを用いない一般的なＡＥを行って露光条件を算出する。露光条件決定手段１２１ｂは、算出した露光条件を撮影条件調整手段（１２４、１２８）に送る。一般的なＡＥでは、飽和判定後に輝度レベルの調整を行う。飽和は像信号の情報の欠落を意味するため、取得した像信号の飽和の割合が多いと露光条件を正しく算出することができない。そのため、飽和判定で飽和の割合が多く、露光条件の算出が不可と判定された場合には露光条件を算出するためだけに再度像信号を取得する必要が出てしまう。飽和判定を通過後は、焦点検出精度を保証するために飽和の悪影響が無い範囲内で像信号のＳ/Ｎが十分稼げる撮影条件になるようにシャッタ速度や絞り値等のパラメータを撮影モード（絞り値固定モードやシャッタ速度固定モード等）に応じて決定する。なお、一般的な露光条件の算出は、上記のような一連の動作を必要とするため時間がかかってしまう。
【００６２】
撮影条件調整手段（１２４、１２８）は取得した露光条件をもとに撮像手段１０７の像信号の出力に関係する各部を制御し、像信号が所定のレベルの範囲内に収まるように調整される。
【００６３】
撮影条件調整手段（１２４、１２８）が調整を終了後、焦点検出手段１２１ａは撮像手段１０７から像信号を取得しデフォーカスを算出する。この際、露光条件決定手段１２１ｂは、必要に応じて焦点検出手段１２１ａ等で所得した焦点検出領域の像信号を評価し、焦点検出を行う被写体がデフォーカスに応じて輝度のピーク変化が大きいかどうかの波形評価を行う。
【００６４】
焦点検出を行う領域のデフォーカス情報の履歴が有る場合には、露光条件決定手段１２１ｂは、焦点検出手段１２１ａからデフォーカスの情報を取得する。そして、場合によっては絞り値と、波形の評価結果をも用いて予め記憶された光量変化テーブルの中から適切な光量変化を選択して露光条件を決定し、撮影条件調整手段（１２４、１２８）に露光条件を送る。
【００６５】
撮影条件調整手段（１２４、１２８）は、取得した露光条件をもとに露出調整に関係する各部、例えば結像光学系を撮影モードに応じて適切に制御し、像信号が所定のレベルの範囲内に収まるように調整する。
【００６６】
撮影条件調整手段（１２４、１２８）が調整を終了後、焦点検出手段１２１ａは撮像手段１０７から像信号を取得しデフォーカスを算出する。
【００６７】
上記は一度デフォーカスの情報が分かればカメラに記憶された光量変化テーブルを焦点検出終了まで用いる場合を説明したが、必要に応じて、テーブルを用いずに露光条件を決定する場合と、テーブルを用いて露光条件を決定する場合を切替えて使用しても良い。
【００６８】
続いて、デフォーカス情報を用いて露光条件を設定する動作を、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。本動作は、CPU１２１がプログラムを実行することによって行われる。
【００６９】
まずステップＳ１１００で、露光条件決定手段１２１ｂはカメラ（ＣＰＵ１２１）に記憶されたデフォーカス情報の有無を判定し、デフォーカス情報が無い場合にはステップＳ１１０１に進み、デフォーカス情報が有る場合にはステップＳ１１０２に進む。
【００７０】
ステップＳ１１０１では、露光条件決定手段１２１ｂが像信号の値を取得して、焦点検出を行う領域の像信号の値が所定の範囲内に収まるようにシャッタ速度や絞り値等の像信号の出力を調整できるパラメータの条件を算出する。
【００７１】
ステップＳ１１０２では、露光条件決定手段１２１ｂが、デフォーカス情報を用いて高精度に露光条件を求めたい場合には絞り値と、波形の評価結果とを用いて予め記憶されている光量変化テーブルの中から適切な変化を選択して露出条件を決定する。
【００７２】
ステップＳ１１０３では、ステップＳ１１０１、もしくはステップＳ１１０２で決定された露光条件をもとに、撮影条件調整手段（１２４、１２８）が露光調整に関係する各部、例えば結像光学系を制御する。
【００７３】
ステップＳ１１０４では、撮像手段１０７から像信号を取得し、取得した像信号を用いて焦点検出を行ってデフォーカスを算出する。
【００７４】
ステップＳ１１０６で焦点検出を続行すると判定された場合、ステップＳ１１０５において、ステップ１１０４で取得した像信号を使用して波形の評価（暗部と明部の割合を評価）を行う。なお、ここで高精度に露光条件を決定する場合は、像信号の波形を線像でデコンボリューションしてから波形の評価を行う。
【００７５】
ステップＳ１１００からステップＳ１1０４を１回以上行ってステップＳ１１０６で焦点検出を終了させるかどうかを判定し、終了と判定されれば焦点検出を終了する。
【００７６】
上記ではステップＳ１１０５の波形の評価を、焦点検出を続行と判定された回数と同数だけ行う場合を説明したが、初回だけ波形評価を行い、２回目以降は初回の波形評価の結果を用いても良い。
【００７７】
もしくは、デフォーカスが大きい場合には波形評価の信頼性が低いことが想定されるため、焦点検出結果を用い、波形評価結果を再使用しない波形評価を行い、デフォーカスが小さい場合は波形評価結果を再使用するシーケンスでも良い。
【００７８】
以上説明したように、本発明によればデフォーカス情報用いてＡＥすることで、デフォーカスに応じて変化するＡＥの条件を像信号の輝度の情報を用いずに決定することでＡＥの処理時間を短縮し、高速な焦点検出を行うことができる。
【００７９】
（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【００８０】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００８１】
プログラムコードを格納および供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００８２】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ(基本システム或いはオペレーティングシステム)などが実際の処理の一部又は全部を行うことによっても前述した実施形態の機能が実現される。この場合も本件発明に含まれることは言うまでもない。
【００８３】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づく処理も本件発明に含まれる。すなわち、機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等がプログラムコードの指示に基づき実際の処理の一部又は全部を行って前述した実施形態の機能を実現する場合も本件発明に含まれることは言うまでもない。
【００８４】
上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【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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