(57)【要約】【課題】位相差方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、オートフォーカスのための自動露出制御の回数を減らし、高速なオートフォーカスを実現する。【解決手段】撮像素子の複数の撮像画素のうちの少なくとも一部の画素が、焦点検出機能を有する画素によって構成された撮像素子と、撮像素子に設けられた複数の焦点検出領域における焦点検出機能を有する画素から取得される信号を用いてデフォーカス量を検出する焦点検出部と、複数の焦点検出領域のうちで信号が飽和した領域の数を飽和領域検出値として検出する飽和領域検出部と、飽和領域検出部で検出された飽和領域検出値を用いて、焦点検出機能を有する画素から信号を取得する時の露出を制御する露出制御部とを備える。【選択図】  図６
2014178391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子の複数の撮像画素のうちの少なくとも一部の画素が、焦点検出機能を有する画素によって構成された撮像素子と、
前記撮像素子に設けられた複数の焦点検出領域における前記焦点検出機能を有する画素から取得される信号を用いてデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
前記複数の焦点検出領域のうちで信号が飽和した領域の数を飽和領域検出値として検出する飽和領域検出手段と、
前記飽和領域検出手段で検出された前記飽和領域検出値を用いて、前記焦点検出機能を有する画素から信号を取得する時の露出を制御する露出制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記飽和領域検出手段は、前記焦点検出手段が前記デフォーカス量を検出する毎に前記飽和領域検出値を検出し、前記露出制御手段は、前記飽和領域検出値の変化量に基づいて前記焦点検出機能を有する画素から信号を取得する時の露出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】
前記飽和領域検出手段は、前記複数の焦点検出領域のうち、飽和している信号に対応する前記焦点検出機能を有する画素の数が閾値より大きい焦点検出領域の数を飽和領域検出値として検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記露出制御手段は、前記デフォーカス量の変化量に基づいて、前記焦点検出機能を有する画素から信号を取得する時の露出を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
撮像素子の複数の撮像画素のうちの少なくとも一部の画素が、焦点検出機能を有する画素によって構成された撮像素子を有する撮像装置を制御する方法であって、
前記撮像素子に設けられた複数の焦点検出領域における前記焦点検出機能を有する画素から取得される信号を用いてデフォーカス量を検出する焦点検出工程と、
前記複数の焦点検出領域のうちで信号が飽和した領域の数を飽和領域検出値として検出する飽和領域検出工程と、
前記飽和領域検出工程で検出された前記飽和領域検出値を用いて、前記焦点検出機能を有する画素から信号を取得する時の露出を制御する露出制御工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像面位相差検出方式のオートフォーカス制御を行う撮像装置に関する。
【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（焦点検出機能を有する画素）を撮像素子面上に２次元的に配置して、位相差ＡＦ（位相差オートフォーカス）を行う技術が特許文献１に開示されている。この技術では、撮像素子面上の焦点検出機能を有する画素から一対の像信号を取得し、取得した一対の画像の相対的な位置ずれを示す位相差に基づいてデフォーカス量を検出する。
【０００３】
ここで、特許文献１に開示されているような位相差ＡＦでは、焦点検出機能を有する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光学素子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。このような場合、デフォーカス量が大きくなるとケラレ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できず、複数回に分けて位相差ＡＦを行う手法をとることが多い。
【０００４】
また、位相差ＡＦのデフォーカス量検出精度を向上させ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ある。この露光条件設定を自動で行う技術が自動露出制御（ＡＥ）である。昨今の撮像素子の高画素化に伴い、ＡＥによる露光条件の決定には膨大な信号処理が必要となるため、１回のＡＥにかかる時間が非常に長くなってきている。そのため、複数回に分けて位相差ＡＦを行う場合であっても、ＡＥの回数は１度で済ませたい。しかし、デフォーカス量の変化に応じて像信号のピークが変化しＡＥ結果も変化するため、複数回に分けて焦点調節を行う場合、ＡＥも複数回行わなくてはならず、ＡＦが遅いという課題があった。
【０００５】
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デフォーカス量の変化が所定値以内の場合のみ合焦近傍ではＡＥをしないことで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】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、特許文献２ではデフォーカス量が閾値以下の場合にのみ再ＡＥを省略するため、ＡＦ開始時に焦点調節レンズ位置が合焦近傍にある場合にしかＡＥの回数を減らすことが出来ず、高速なＡＦを行うことについての効果が小さいという課題がある。
【０００８】
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、位相差方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、オートフォーカスのための自動露出制御の回数を減らし、高速なオートフォーカスを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係わる撮像装置は、撮像素子の複数の撮像画素のうちの少なくとも一部の画素が、焦点検出機能を有する画素によって構成された撮像素子と、前記撮像素子に設けられた複数の焦点検出領域における前記焦点検出機能を有する画素から取得される信号を用いてデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記複数の焦点検出領域のうちで信号が飽和した領域の数を飽和領域検出値として検出する飽和領域検出手段と、前記飽和領域検出手段で検出された前記飽和領域検出値を用いて、前記焦点検出機能を有する画素から信号を取得する時の露出を制御する露出制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、位相差方式のオートフォーカスを行う撮像装置において、オートフォーカスのための自動露出制御の回数を減らし、高速なオートフォーカスを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルスチルカメラの構成図。
【図２】撮像素子の撮像用画素の平面図と断面図。
【図３】撮像素子の第１の焦点検出機能を有する画素の平面図と断面図。
【図４】撮像素子の第２の焦点検出機能を有する画素の平面図と断面図。
【図５】デフォーカス量による被写体波形の違いを示した図。
【図６】焦点検出領域と飽和領域検出値の説明図。
【図７】露出制御の方法の説明図。
【図８】飽和領域検出値によるＡＦ露出制御について説明したフロー図。
【図９】飽和領域検出について説明したサブフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（撮像装置の構成）
図１は、本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルスチルカメラの構成図である。図１において、デジタルスチルカメラは、カメラ本体１３８と、カメラ本体１３８に着脱可能な撮影レンズ１３７とを備えて構成されており、カメラ本体１３８に対して撮影レンズ１３７が交換可能な撮像装置である。
【００１４】
まず、撮影レンズ１３７の構成について説明する。１０１は、撮影光学系（結像光学系）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。１０２は絞りで、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。１０３は第２レンズ群である。そして、絞り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。
【００１５】
１０５は、第３レンズ群で、光軸方向の進退により、焦点調節を行なう。１１１は、ズームアクチュエータで、不図示のカム筒を回動することで、第１レンズ群１１１乃至第２レンズ群１０３を光軸方向に進退駆動し、変倍操作を行なう。１１２は、絞りアクチュエータで、絞り１０２の開口径を制御して撮影光量を調節する。１１４は、レンズ駆動部である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調節を行なう。
【００１６】
１３６は、カメラ通信回路で、レンズに関する情報をカメラに渡したり、カメラに関する情報を受け取ったりする。レンズに関する情報とは、ズーム状態、絞り状態、フォーカス状態、レンズ枠情報等である。カメラ通信回路１３６はカメラ側に設けられたレンズ通信回路１３５にこれらの情報を渡す。
【００１７】
次に、カメラ本体１３８について説明する。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。１０７は、Ｃ−ＭＯＳセンサとその周辺回路で構成された撮像素子である。撮像素子１０７には、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。１３９は、シャッターユニットで、静止画撮影時の露光時間制御を行なう。１４０は、シャッター１３９を動かすためのシャッターアクチュエータである。
【００１８】
１２１は、カメラ本体の種々の制御を司るカメラ内ＣＰＵで、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する。そして、ＲＯＭに記憶された所定のプログラムに基づいて、カメラが有する各種回路を駆動し、撮影、記録等の一連の動作を実行する。また、カメラ内ＣＰＵ１２１では、本実施形態の焦点検出や飽和領域検出、露出制御に関する演算処理が行われる。
【００１９】
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変換してカメラ内ＣＰＵ１２１に送信する。１２５は、画像処理回路で、撮像素子１０７が取得した画像のγ変換、カラー補間、ＪＰＥＧ圧縮等の処理を行なう。
【００２０】
１２６はフォーカス駆動回路で、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（フォーカスレンズ）１０５を光軸方向に進退駆動して焦点調節を行なう。１２８は絞り駆動回路で、絞りアクチュエータ１１２を駆動制御して絞り１０２の開口を制御する。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。１３５はレンズ通信回路で、撮影レンズ１３７内のカメラ通信回路１３６と通信を行なう。１４５はシャッター駆動回路で、シャッターアクチュエータ１４０を駆動する。
【００２１】
１３３は着脱可能なフラッシュメモリで、撮像素子１０７で取得した撮影画像が記録される。１４４はカメラ内メモリであり、ＣＰＵ１２１で行なう演算に必要な各種データが保存されている。
【００２２】
ここで、本実施形態における焦点検出に用いられる位相差ＡＦ（オートフォーカス）について説明する。カメラ内ＣＰＵ１２１は、一対の像信号に対して相関演算を行うことで、それらの相対的な位置ずれを示す位相差を算出し、位相差に基づいて撮影レンズ１３７の焦点状態（デフォーカス量）を検出する。そして、カメラ内ＣＰＵ１２１はデフォーカス量に基づいて、合焦状態を得るために第３レンズ群１０５（フォーカスレンズ）を移動させる量を算出する。例えば、特許第４８６１０５７号公報に開示の位相差ＡＦが本実施形態に適用できる。
【００２３】
次に、本実施形態の焦点検出に用いられる撮像面位相差ＡＦについて説明する。本実施形態では、デフォーカス量（Ｄｅｆ）を求めるためのＡＦ（オートフォーカス）として、撮像面位相差ＡＦを用いる。図２乃至図４は、撮像素子１０７に配置された撮像用画素（撮像画素）と撮像面位相差ＡＦに用いる焦点検出機能を有する画素の構造を説明する図である。
【００２４】
（撮像用画素の構造）
図２は、撮像用画素の構造を説明する図であり、撮像用画素の一部分を拡大した平面図と断面図を示している。なお、本実施形態においては、図２記載の２行×２列の４画素のうち、対角２画素にＧ（緑色）の分光感度を有する画素を配置し、他の２画素にＲ（赤色）とＢ（青色）の分光感度を有する画素を各１個配置した、ベイヤー配列が採用されている。ベイヤー配列の間に、後述する構造の焦点検出機能を有する画素が所定の規則にて分散配置される。
【００２５】
図２（ａ）は撮像素子中央に位置する２行×２列の撮像用画素の平面図である。ベイヤー配列では対角方向にＧ画素が、他の２画素にＲ画素とＢ画素が配置される。そしてこの２行×２列の構造が繰り返し配置される。図２（ａ）の断面Ａ−Ａを図２（ｂ）に示す。ＭＬは各撮像用画素の最前面に配置されたオンチップマイクロレンズ、ＣＦＲはＲ（赤色）のカラーフィルタ、ＣＦＧはＧ（緑色）のカラーフィルタである。ＰＤはＣ−ＭＯＳセンサの光電変換部を模式的に示したもの、ＣＬはＣ−ＭＯＳセンサ内の各種信号を伝達する信号線を形成するための配線層である。ＴＬは撮影レンズを模式的に示したものである。
【００２６】
ここで、撮像用画素のオンチップマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤは、撮影レンズＴＬを通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。換言すると、撮影レンズＴＬの射出瞳ＥＰ（瞳領域ともいう）と光電変換部ＰＤは、マイクロレンズＭＬにより共役関係にあり、かつ光電変換部の有効面積は大面積に設計される。また、図２（ｂ）ではＲ画素の入射光束について説明したが、Ｇ画素及びＢ画素も同一の構造となっている。従って、撮像用のＲＧＢ各画素の受光可能な領域は大径となり、被写体からの光束を効率よく取り込んで画像信号のＳ／Ｎを向上させている。
【００２７】
（第１の焦点検出機能を有する画素の構造）
図３は、第１の焦点検出機能を有する画素の構造を説明する図であり、撮影レンズＴＬの図３（ｂ）中ｘ方向に瞳分割を行なうための焦点検出機能を有する画素の一部分を拡大した平面図と断面図を示している。
【００２８】
図３（ａ）は、撮像素子中央に位置する焦点検出機能を有する画素を含む２行×２列の画素配列の平面図である。画像信号を得る場合、人間の画像認識特性は輝度情報に敏感であり、Ｇ画素は輝度情報の主成分をなす。そのため、Ｇ画素が欠損すると画質劣化が認められやすい。一方でＲ画素もしくはＢ画素は、色情報を取得する撮像用画素であるが、人間は色情報には鈍感であるため、色情報を取得するＲ画素もしくはＢ画素は多少の欠損が生じても画質劣化に気づきにくい。そこで本実施形態においては、２行×２列の画素配列のうち、Ｇ画素は撮像用画素として残してＲ画素とＢ画素に相当する位置に、ある割合で焦点検出機能を有する画素を配列している。これを図３（ａ）においてＳＨＡ及びＳＨＢで示す。
【００２９】
図３（ａ）の断面Ｂ−Ｂを図３（ｂ）に示す。マイクロレンズＭＬと、光電変換部ＰＤは図２（ｂ）に示した撮像用画素と同一構造である。また、撮像素子で瞳分割を行なうため、配線層ＣＬの開口部はマイクロレンズＭＬの中心線に対してｘ方向に偏倚している。具体的には、焦点検出機能を有する画素ＳＨＡの開口部ＯＰＨＡは−ｘ方向に偏倚しており、図３（ｂ）の撮影レンズＴＬの紙面左側の射出瞳ＥＰＨＡを通過した光束を受光する。同様に、画素ＳＨＢの開口部ＯＰＨＢは＋ｘ方向に偏倚しており、図３（ｂ）の撮影レンズＴＬの紙面右側の射出瞳ＥＰＨＢを通過した光束を受光する。ここで、焦点検出機能を有する画素ＳＨＡをｘ方向に規則的に配列し、これらの焦点検出機能を有する画素群ＳＨＡで取得した第１の像信号を像信号Ａとする。また、焦点検出機能を有する画素ＳＨＢもｘ方向に規則的に配列し、これらの焦点検出機能を有する画素群ＳＨＢで取得した第２の像信号を像信号Ｂ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撮影レンズのデフォーカス量（Ｄｅｆ）が算出できる。これに基づいて、フォーカスレンズの位置を調節する。
【００３０】
（第２の焦点検出機能を有する画素の構造）
図４は、第２の焦点検出機能を有する画素の構造を説明する図であり、図３と同様に、撮影レンズＴＬの図４（ｂ）中ｘ方向に瞳分割を行なうための焦点検出機能を有する画素の一部分を拡大した平面図と断面図を示している。
【００３１】
図４（ａ）は、撮像素子中央に位置する焦点検出機能を有する画素を含む２行×４列の画素配列の平面図である。図４（ａ）の断面Ｃ−Ｃを図４（ｂ）に示す。マイクロレンズＭＬと、光電変換部ＰＤは図２（ｂ）に示した撮像用画素と同一構造である。また、１つの画素で瞳分割を行なうため、図４（ａ）中のＲＧＢの各画素は、光電変換部ＰＤが２分割されている。具体的には、焦点検出機能を有する画素ＤＡの光電変換部ＰＤＡは＋ｘ方向に偏倚しているため、図４（ｂ）の撮影レンズＴＬの紙面右側の射出瞳ＥＰＤＡを通過した光束を受光する。同様に、画素ＤＢの光電変換部ＰＤＢは−ｘ方向に偏倚しているため、図４（ｂ）の撮影レンズＴＬの紙面左側の射出瞳ＥＰＤＢを通過した光束を受光する。
【００３２】
ここで、焦点検出機能を有する画素ＤＡをｘ方向に規則的に配列し、これらの焦点検出機能を有する画素群ＤＡで取得した第１の像信号を像信号Ａ’とする。また、焦点検出機能を有する画素ＤＢもｘ方向に規則的に配列し、これらの焦点検出機能を有する画素群ＤＢで取得した第２の像信号を像信号Ｂ’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撮影レンズのデフォーカス量（Ｄｅｆ)が算出できる。これに基づいて、フォーカスレンズの位置を調節する。
【００３３】
撮像用画素の間に、焦点検出機能を有する画素を離散的に配置する技術や、この焦点検出機能を有する画素を用いて焦点検出を行う技術は、特開２０００−２０６９１号公報で開示されていて公知の技術であるため、説明は省略する。
【００３４】
（デフォーカス量による被写体波形の違い）
図５はデフォーカス量の異なる２種類の被写体波形を示した図である。被写体波形５０１はデフォーカス量が少ない場合の被写体波形、つまり合焦近傍での被写体波形を示している。被写体波形５０２はデフォーカス量が多い場合の被写体波形を示している。Ｔｈsatは、焦点検出機能を有する画素の飽和閾値を示している。
【００３５】
デフォーカス量の少ない被写体波形５０１はピントの合った鮮鋭な被写体波形となるため、横軸の焦点検出機能を有する画素数が少なくなる。また、デフォーカス量の多い被写体波形５０２はピントが合っておらずボケ広がった被写体波形となるため、横軸の焦点検出機能を有する画素数が多くなる。しかし、デフォーカス量が変化しても被写体の総光量は変わらないため、被写体波形５０１と被写体波形５０２の面積は等しくなる。つまり、被写体波形５０２を取得する時にＡＥ（自動露出制御）を行い焦点検出用信号を取得する時の露出（ＡＦ露出）を制御した後、焦点検出、焦点調節を行うと被写体波形５０１のように合焦近傍で飽和閾値Ｔｈsatを超えてしまう。この時、飽和閾値Ｔｈsatを超える焦点検出機能を有する画素数Ｎsａｔが飽和画素となり一定輝度となってしまう。そのため、このままでは精度よく焦点検出を行うことが出来なくなる。しかし、ここで再度ＡＥを行い露出制御するとＡＥ処理に時間がかかり、高速なＡＦが出来ない。
【００３６】
（ＡＦ露出制御）
精度良く焦点検出を行うためにはＡＥを適切に設定する必要がある。そこで、精度良く焦点検出するために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。ＡＥが適切に設定されずに被写体波形が飽和してしまうと、飽和閾値Ｔｈsatを超える波形ピーク部分の情報が欠落してしまい、逆に被写体波形が小さく、光量が不十分であるとＳ／Ｎが悪化してしまう。このようにＡＥが適切に設定されていないと、デフォーカス量検出精度が低下してしまう。
【００３７】
そこで、本実施形態ではデフォーカス量によって変化する飽和領域の数（飽和領域検出値）に基づいてＡＦ露出制御を行う。ここで、飽和領域検出値に基づいてＡＦ露出条件を決定する方法について図６を用いて説明する。
【００３８】
図６は撮像素子上に複数行（Ｎ行）配置された焦点検出領域（ＡＲＥＡ １〜ＡＲＥＡ Ｎ）を示すとともに、複数行の焦点検出領域のうちの任意の１つの焦点検出領域（ＡＲＥＡ １）でのデフォーカス量の違い（大、中、小）による被写体波形を示している。６０１はデフォーカス量が「大」の場合の被写体波形、６０２はデフォーカス量が「中」の場合の被写体波形、６０３はデフォーカス量が「小」の場合の被写体波形を示している。Ｔｈsatは飽和閾値を示しており、Ｎｓａｔ-６０２は被写体波形６０２の時に飽和閾値Ｔｈsat以上の輝度となる飽和画素数（飽和した信号に対応する画素の数）である。同様にＮｓａｔ-６０３は被写体波形６０３の時に飽和閾値Ｔｈsat以上の輝度となる画素数である。また飽和閾値Ｔｈsat以上の輝度が存在しない被写体波形６０１では、飽和画素数Ｎｓａｔ-６０１は０となる。
【００３９】
ここでさらに、任意の１つの焦点検出領域内の飽和画素数閾値ＴｈSATを用いて、任意の１つの焦点検出領域が飽和領域であるか否かを判定する。このようにＡＲＥＡ １からＡＲＥＡ Ｎまでの各焦点検出領域において飽和画素数を算出して、Ｎｓａｔ-N＞ＴｈSAT（飽和画素数が閾値より大きい）となる焦点検出領域を飽和領域と考えて、その飽和領域の数を飽和領域検出値ＳＡＴnとして検出する。
【００４０】
以上の処理をデフォーカス量毎に行い、ｎ回目の焦点調節後の飽和領域検出値ＳＡＴnと（ｎ−１）回目の焦点検出後の飽和領域検出値ＳＡＴn-1との差ΔＳＡＴn（＝ＳＡＴn  −  ＳＡＴn−１）に基づいてＡＦ露出制御を行う。ΔＳＡＴnが０以下となる場合とは（ｎ−１）回目とｎ回目の焦点調節後、焦点検出領域に飽和画素が存在しない、もしくは（ｎ−１）回目からｎ回目への焦点調節後、飽和画素数に変化がないことを表している。このような場合には、ＡＦ露出は適当であるとして、ＡＥを行わない。一方、ΔＳＡＴnが０より大きい場合とはｎ−１回目からｎ回目への焦点調節後、飽和画素数が増加したことを表している。このような場合には、ＡＦ露出が不適当であるとして、ＡＦ露出制御を行う。
【００４１】
次に、ＡＦ露出制御を行う例について図７を用いて説明する。図７は前述した飽和領域検出値の差ΔＳＡＴnと焦点調節前後のデフォーカス量の変化量ΔＤｅｆによって決まるＡＦ露出条件の設定値テーブルを示している。
【００４２】
示している設定値は初回の焦点調節開始時のＡＦ露出条件に対する変化値を表している。例えば図７の７０１はデフォーカス量が焦点調節前後で大きく変化して（ΔＤｅｆ：大）、それに伴い飽和領域検出値も大きく変化した（ΔＳＡＴn：大）場合の設定値を示している。この時には、初回の焦点調節開始時のＡＦ露出条件に対して、ＡＦ露出を２段下げて焦点調節を行う。以上のようにしてＡＦ露出制御を行うため、焦点検出を行う度にＡＥを行わなくてもＡＦ露出を制御することができ、高速なＡＦを行うことが可能となる。
【００４３】
（飽和時のＡＦ露出制御フロー）
次に、ＡＦ露出制御方法の流れについて、図８のフロー図を用いて説明する。図８は飽和時におけるＡＦ露出制御動作を説明するフローである。
【００４４】
図８のフローは撮像装置の電源オンと共にスタートし、ステップＳ１では、レンズ通信回路１３５を介して撮影レンズ内のカメラ通信回路１３６とレンズ通信を行なう。レンズ通信によりレンズの動作確認を行い、レンズ内のメモリ内容や実行プログラムの初期化を行なうと共に、準備動作を実行させる。また、焦点検出や撮像に必要なレンズの諸特性データを取得し、カメラ内メモリ１４４に保存する。動作が完了するとステップＳ２へと進む。
【００４５】
ステップＳ２では、撮影者によって撮影指示がされた（Ｓ１オン）か否かを判別し、撮影指示されていなければステップＳ２にて撮影待機状態を維持する。ステップＳ２で撮影指示されるとステップＳ３に移行する。
【００４６】
ステップＳ３では、測光センサから出力される信号に基づいてＡＦ露出を決定する。なお、本実施形態では複数回に分けて位相差ＡＦを行って焦点を合わせる手法を用いるが、ステップＳ３で行うＡＦ−ＡＥは初回のみ行い、以降は後述するステップＳ６で行うＡＦ露出制御にてＡＦ露出を制御する。
【００４７】
ステップＳ４では、飽和領域検出値の検出が行われる。この飽和領域検出値の検出について図９の飽和領域検出サブフローを用いて説明する。
【００４８】
ステップＳ１０１では、撮像素子に複数存在する焦点検出領域の中から、飽和領域の数を飽和領域検出値として検出する。ステップＳ１０２では、飽和領域検出が１回目であるか否かを判断する。もし飽和領域検出が１回目であれば検出した値ＳＡＴnを初期飽和領域検出値ＳＡＴ0として記録するため、ステップＳ１０３へ進む。または飽和領域検出が１回目でなければ検出した値ＳＡＴnをＮ回目以降の飽和領域検出値ＳＡＴとして記録するため、ステップＳ１０４へと進む。
【００４９】
ステップＳ１０３は、ステップＳ１０１で検出した飽和領域検出値ＳＡＴnがステップＳ１０２で飽和領域検出の１回目の値であると判定された場合に行われる。初期飽和領域検出値ＳＡＴ0にステップＳ１０１で検出した飽和領域検出値ＳＡＴｎを代入する。そして、比較飽和領域検出値ＳＡＴには０を代入して、飽和領域検出サブフローを抜けて、図８のステップＳ５へと進む。
【００５０】
ステップＳ１０４は、ステップＳ１０１で検出した飽和領域検出値ＳＡＴnがステップＳ１０２で飽和領域検出の１回目の値ではないと判定された場合に行われる。初期飽和領域検出値ＳＡＴ0にはすでに記録されている値を入力する。そして、Ｎ回目の飽和領域検出値ＳＡＴにはステップＳ１０１で検出された飽和領域検出値ＳＡＴnを代入して、飽和領域検出サブフローを抜けて、図８のステップＳ５へと進む。以上のようにして、飽和領域検出サブフローが終了する。
【００５１】
ステップＳ５では、ステップＳ４の飽和領域検出サブフローで取得した初期飽和領域検出値ＳＡＴ0と比較飽和領域検出値ＳＡＴの値を比較して、ＳＡＴ≦ＳＡＴ0か否かを判断する。
【００５２】
ＳＡＴ≦ＳＡＴ0とは、デフォーカス量が変わっても飽和領域がない場合や変化しない場合、もしくは減少した場合に起こりうる状況である。この時にはＡＦ露出は適当であると判断して、撮像面位相差ＡＦを行うためにステップＳ７へ移行する。
【００５３】
また、ＳＡＴ＞ＳＡＴ0とは、デフォーカス量が変わることで飽和領域が増加した場合に起こりうる状況である。この時には、ＡＦ露出制御を行う必要があると判断して、ＡＦ露出制御を行うためにステップＳ６へ移行する。
【００５４】
ステップＳ６は、ステップＳ５でＳＡＴ＞ＳＡＴ0となった時に行われるＡＦ露出制御である。ステップＳ６ではステップＳ３とは異なり、ＡＦ−ＡＥを行わずにＡＦ露出を適正に制御する。具体的には、図７を用いて前述した方法を用いて、飽和領域検出値の差ΔＳＡＴnと焦点調節前後のデフォーカス量の変化量ΔＤｅｆによって決まるＡＦ露出条件の設定値テーブルからＡＦ露出制御を行う。そのために必要な飽和領域検出値の差ΔＳＡＴnとデフォーカス量の変化量ΔＤｅｆはそれぞれ次のようにして取得する。
【００５５】
まずデフォーカス量の変化量ΔＤｅｆはステップＳ７で取得された値から算出する。ここで、ステップＳ５でＳＡＴ＞ＳＡＴ0となるためにはステップＳ７で少なくとも１回以上撮像面位相差ＡＦを行っていることになる。これは前述した飽和領域検出サブフロー中のステップＳ１０２およびステップＳ１０４から考えられる。そのため、デフォーカス量の変化量ΔＤｅｆを取得するためのｎ回目と（ｎ＋１）回目のデフォーカス量はステップＳ６に移行してきた時点で取得されていることになる。
【００５６】
次に飽和領域検出値の差ΔＳＡＴnは飽和領域検出サブフロー中のステップＳ１０３およびステップＳ１０４から取得される初期飽和領域検出値ＳＡＴ0とＮ回目の飽和領域検出値ＳＡＴの差から取得できる。これらから図７のＡＦ露出条件の設定値テーブルを用いて、ＡＦ露出制御を行い、制御されたＡＦ露出を用いてステップＳ７へと移行する。
【００５７】
ステップＳ７では、撮像素子の撮像動作を開始し、取得した画像から位相差検出方式を用いて被写体の位相差に基づき、デフォーカス量を検出する撮像面位相差ＡＦを行う。そして、検出されたデフォーカス量を用いて、フォーカスレンズを駆動させ、焦点調節を行う。動作が完了するとステップＳ８へと進む。
【００５８】
ステップＳ８では、撮影者によって撮影指示がされた（Ｓ２オン）か否かを判別し、撮影指示されていなければステップＳ７にて再度撮像面位相差ＡＦを行うために、ステップＳ４へ移行しＡＦ露出制御を行うか否かのフローに戻る。ステップＳ８で撮影指示されるとステップＳ９に移行する。
【００５９】
ステップＳ９では、ステップＳ１で取得した撮影レンズ情報（Ｆナンバーなど）に基づいて、撮像素子の撮像動作を開始して、撮影画像を取得する。以上のようにして、一連の焦点検出フローが終了する。
【００６０】
以上のように本実施形態によれば、ＡＦ−ＡＥを複数回行うことなく最適なＡＦ露出制御を行うことができ、高速なＡＦを行うことができる。また、飽和領域検出値とデフォーカス量の変化量から最適なＡＦ露出制御を行うことができる。
【００６１】
なお、本実施形態では相関演算に像ずれ方式を用いたが、他の方法を用いたとしても同様の結果が得られる。
【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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