(57)【要約】【課題】状況に応じたオートフォーカス（ＡＦ）を実現可能な撮像装置を提供すること。【解決手段】撮像装置は、撮影光束を結像させる撮影光学系が形成する射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第１の信号、および射出瞳の一部の領域を通過した光束に基づく第２の信号を出力可能な撮像素子と、第２の信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、焦点検出手段の出力に基づいて、撮影光学系の焦点状態を調節可能であるとともに、焦点検出手段による焦点検出を補助するために被写体に光を照射する第１補助光手段を発光可能である制御手段と、を有し、制御手段は、焦点検出手段により算出されるデフォーカス量の信頼性が所定値より大きく、かつデフォーカス量が第１の閾値より大きい場合、第１補助光手段を発光させることなく、焦点検出手段に焦点検出を行わせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光束を結像させる撮影光学系が形成する射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第１の信号、および前記射出瞳の一部の領域を通過した光束に基づく第２の信号を出力可能な撮像素子と、
前記第２の信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、
前記焦点検出手段の出力に基づいて、前記撮影光学系の焦点状態を調節可能であるとともに、前記焦点検出手段による焦点検出を補助するために被写体に光を照射する第１補助光手段を発光可能である制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記焦点検出手段により算出されるデフォーカス量の信頼性が所定値より大きく、かつ前記デフォーカス量が第１の閾値より大きい場合、前記第１補助光手段を発光させることなく、前記焦点検出手段に焦点検出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、前記デフォーカス量の信頼性が前記所定値より大きく、かつ前記デフォーカス量が前記第１の閾値より小さい場合、前記第１補助光手段を発光させて前記焦点検出手段に焦点検出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、前記デフォーカス量の信頼性に基づいて、前記第１補助光手段を発光させるかどうかを判定するための前記第１の信号に基づく閾値を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記デフォーカス量の信頼性に基づいて、前記第１補助光手段を発光させるかどうかを判定するための前記第２の信号に基づく閾値を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１の信号および前記第２の信号を第１フレームレートで読み出す読み出し制御手段を更に有し、
前記制御手段は、前記撮影光学系の焦点状態の調節を開始する際に前記デフォーカス量が第２の閾値より小さい場合、前記第１フレームレートで、前記第１補助光手段を発光させながら前記撮影光学系の焦点状態の調節を行うこと特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１の信号および前記第２の信号を第１フレームレートで読み出す読み出し制御手段を更に有し、
前記制御手段は、被写体の輝度が第１所定値より小さい場合、前記読み出し手段による読み出しのフレームレートを前記第１フレームレートより低い第２フレームレートに設定し、被写体の輝度が前記第１所定値より小さい第２所定値より小さい場合、前記読み出し手段による読み出しのフレームレートを前記第１フレームレートより高い第３フレームレートに設定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記撮影光学系の焦点状態の調節を開始する際に前記第２の信号の信号値が所定値より大きい場合、前記撮影光学系を至近側に駆動させることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記焦点検出手段による焦点検出を補助するために前記第１補助光手段よりも暗い光量で被写体に光を照射する第２補助光手段を更に有し、
前記制御手段は、前記第２補助光手段の照射範囲の前記撮影光学系による干渉量が所定量より大きい場合、前記第１補助光手段を発光させることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記撮影光学系の個別情報に基づいて、前記第２補助光手段の照射範囲の前記撮影光学系による干渉量が前記所定量より大きいかどうかを判定することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記焦点検出手段による焦点検出を補助するために前記第１補助光手段よりも暗い光量で被写体に光を照射する第２補助光手段を更に有し、
前記制御手段は、前記第２補助光手段を発光させた場合の前記第１の信号または前記第２の信号に基づいて、前記第１補助光手段および前記第２の発光量を制御することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記第２補助光手段を発光させた場合の前記第１の信号または前記第２の信号に基づいて、前記第１補助光手段および前記第２補助光手段のいずれかの補助光手段を発光させることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記焦点検出手段は、被写体像の焦点状態を検出するための複数の検出方式を有し、
前記制御手段は、前記焦点検出手段の検出方式に応じて前記第１補助光手段の発光制御を行うことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、波高値、発光時間および最大発光回数の少なくとも１つを変更することで前記第１補助光手段の発光制御を行うことを特徴とする請求項１２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、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像素子に位相差検出機能を組み込むことにより、撮影レンズのピントずれ量を求めることが可能な撮像装置が提案されている。特許文献１では、撮像素子の一部の受光素子において、受光部の感度領域をオンチップマイクロレンズの光軸に対して偏心させることで瞳分割機能を持たせている。そして、これらの受光素子を有する画素を、撮像素子中に所定の間隔で配置させることで位相差検出機能を実現している。特許文献２では、撮像素子の１つのマイクロレンズに対応する各画素に、Ａ画素およびＢ画素の複数の光電変換素子を設け、Ａ画素出力とＡ＋Ｂ画素出力を読み出している。そして、Ａ画素出力とＡ＋Ｂ画素出力を減算処理することでＢ画素出力を求め、位相差検出機能を実現している。
【０００３】
また、被写体の輝度やコントラストが低い場合、焦点検出能力が低下し合焦不能となってしまうが、従来、被写体にＡＦ補助光を照射することにより、被写体の輝度やコントラストを高めて焦点検出を補助する補助光手段が提案されている。特許文献３では、撮影用のフラッシュ装置を特定の輝度以下で間欠発光させることで、補助光手段として用いるカメラが開示されている。特許文献４では、発光手段を補助光源として間欠発光させるとき、発光時間または発光間隔時間を段階的に変更しながら、ＡＦセンサの積分量をモニタリングすることで、撮影条件に応じた適切な発光制御を実行可能な装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２１９９５８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１０６１９４号公報
【特許文献３】特開平０５−３４５７７号公報
【特許文献４】特開２０００−３３８３８６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、撮像素子に位相差検出機能を組み込んだ焦点検出装置では、位相差画素は画像撮影用の画素としても使用されるため、効率良く射出瞳の全領域を通過した光束が受光できるようマイクロレンズ等の設計がなされる。そのため、ＡＦ用センサに比べ被写体像がボケやすく、デフォーカス性能が劣る。したがって、一度の読み出し信号で焦点検出可能なデフォーカス範囲が狭くなり、デフォーカスが大きい場合は、レンズを駆動しながら繰り返し焦点検出して合焦まで追い込む必要がある。ＡＦ補助光を使用する場合、焦点検出時に発光を繰り返すことになり、消費電力が増えてしまう。また、人物等を撮影する場合に発光回数が増えると、ＡＦ補助光がまぶしく快適な撮影行為を損なうおそれがある。
【０００６】
また、発光回数を減らすために、レンズ駆動とフラッシュ装置の間欠発光を同期させながら焦点検出を行う場合、レンズ駆動待ちやフラッシュ装置のキセノン管の倍電圧回路コンデンサの充電電圧の回復待ちのために、迅速な焦点検出およびＡＦ動作が行えない。
【０００７】
また、撮像素子として、ＣＭＯＳセンサに代表されるリニア蓄積タイプのセンサが使用される場合、ダイナミックレンジが狭く、非破壊読み出しが困難であるため、ＡＦ補助光による積分量をモニタリングすることができず、画素信号出力が飽和してしまう。
【０００８】
本発明は、状況に応じたオートフォーカス（ＡＦ）を実現可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面としての撮像装置は、撮影光束を結像させる撮影光学系が形成する射出瞳の全領域を通過した光束に基づく第１の信号、および射出瞳の一部の領域を通過した光束に基づく第２の信号を出力可能な撮像素子と、第２の信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、焦点検出手段の出力に基づいて、撮影光学系の焦点状態を調節可能であるとともに、焦点検出手段による焦点検出を補助するために被写体に光を照射する第１補助光手段を発光可能である制御手段と、を有し、制御手段は、焦点検出手段により算出されるデフォーカス量の信頼性が所定値より大きく、かつデフォーカス量が第１の閾値より大きい場合、第１補助光手段を発光させることなく、焦点検出手段に焦点検出を行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、状況に応じたオートフォーカス（ＡＦ）を実現可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１のカメラシステムのブロック図である。
【図２】撮像素子の要部概略図である。
【図３】撮像素子の１画素の構成を示す図である。
【図４】画素アレイを示す図である。
【図５】撮影光学系が形成する射出瞳を通過する光束が撮像素子に入射する様子を示す図である。
【図６】画素に関する回路構成を示す等価回路図である。
【図７】撮像素子の駆動パターンを示すタイミングチャートである。
【図８】実施例１のＡＦ処理を示すフローチャートである。
【図９】実施例１の補助光発光なしの焦点調節制御を示すフローチャートである。
【図１０】実施例１の撮像素子における蓄積タイミングと閃光補助光の発光タイミングを示す図である。
【図１１】実施例１のフレームレートを変更した場合における閃光発光のタイミングを示す図である。
【図１２】実施例１の補助光発光ありの焦点調節制御を示すフローチャートである。
【図１３】実施例１のサーチ方向の判定処理を示すフローチャートである。
【図１４】実施例２の補助光発光制御を示すフローチャートである。
【図１５】レンズ本体によるケラレを示す模式図である。
【図１６】実施例３のカメラシステムのブロック図である。
【図１７】焦点検出用センサのラインセンサ対の配置を示す図である。
【図１８】焦点検出用センサの回路構成図である。
【図１９】焦点検出用センサの蓄積停止判定の説明図である。
【図２０】実施例３のＡＦ処理を示すフローチャートである。
【図２１】補助光の発光方法の設定例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本実施例のカメラシステムのブロック図である。カメラシステムは、交換レンズ（以下、レンズ本体）１００、外部補助光手段（以下、ストロボ本体）１１８、およびレンズ本体１００とストロボ本体１１８の脱着交換が可能なデジタル一眼レフカメラ（撮像装置：以下、カメラ本体）１０１を有する。なお、レンズ本体１００やストロボ本体１１８は、カメラ本体１０１と一体的に構成されていてもよい。
【００１４】
まず、レンズ本体１００の構成について説明する。レンズ本体１００内には、撮影光束を結像させる撮影光学系１０２が収容されている。撮影光学系１０２は、第１レンズ群１０３、第２レンズ群１０４、第３レンズ群１０５および絞りユニット１０６から構成され、その全てまたは一部を移動させることで、変倍動作（ズーミング）や、焦点調節を実行可能である。第２レンズ群１０４および第３レンズ群１０５はそれぞれ、変倍レンズ群およびフォーカスレンズ群である。
【００１５】
絞りユニットアクチュエータ１０７は、絞りユニット１０６を駆動させる。フォーカスレンズアクチュエータ１０８は、第３レンズ群１０５を光軸に沿って駆動させる。また、フォーカスレンズアクチュエータ１０８は、第３レンズ群１０５の位置を検出する機能を有する。ＦＲＯＭ等のレンズＲＯＭ１０９は、レンズ本体１００の個体識別情報、設計上の合焦補正情報およびレンズ制御に関する所定のプログラムを記憶している。ＣＰＵ等からなるレンズ制御回路（以下、レンズＭＰＵ）１１０は、レンズ本体１００の全体駆動制御を司る。
【００１６】
なお、レンズ本体１００は、変倍のために第２レンズ群１０４を駆動させるズーム駆動ユニットや、各レンズの位置情報や絞り状態を検出する検出器を有していてもよい。
【００１７】
次に、ストロボ本体１１８の構成について説明する。発光部（第１補助光手段）１２３は、本実施例では、キセノン管等を用いた閃光照明装置であるが、ＬＥＤ等を用いた連続発光する照明装置でもよい。ＣＰＵ等からなるストロボ制御回路（以下、ストロボＭＰＵ）１２４は、ストロボ本体１１８の全体駆動制御を司る。ＦＲＯＭ等のストロボＲＯＭ）１２５は、ストロボ本体１１８の個体識別情報、発光部１２３に関する補正情報およびストロボ制御に関する所定のプログラムを記憶している。
【００１８】
次に、カメラ本体１０１の構成について説明する。ＣＰＵ等からなるカメラ制御回路（以下、カメラＭＰＵ。制御手段）１１１は、カメラ本体１０１の全体制御を司る。ＦＲＯＭ等のカメラＲＯＭ１１２は、カメラ制御に関する所定のプログラムを記憶している。ＤＲＡＭ等のカメラＲＡＭ１１３は、カメラ制御に関する一時的な情報を記憶する。
【００１９】
表示部１１５は、撮影画像や、カメラ制御に関する情報を表示する。操作部材１１６は、ユーザーからの操作を受け付ける。ＬＥＤ等の小型発光装置（以下、内蔵補助光装置。第２補助光手段）１１７は、被写体への照明を行ったり、セルフタイマー撮影時などにユーザーへの情報表示手段として用いられたりする。
【００２０】
ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子（以下、撮像素子）１１９は、撮影光学系１０２が形成する被写体像を光電変換する。また、撮像素子１１９は、撮影光学系１０２が形成する射出瞳の一部または全部の領域を通過する光束を各々が受光して被写体像を生成する複数の撮像用画素を有する。
【００２１】
光学部材（光学フィルター）１２０は、光学的ローパスフィルターや赤外カットフィルターなどの光学部材であり、撮像素子１１９の前に配置されている。撮像素子駆動回路１２１は、撮像素子１１９を制御し撮像動作を制御するとともに、取得した撮像信号をＡ／Ｄ変換し、カメラＭＰＵ１１１やカメラＲＡＭ１１３に送信する。
【００２２】
焦点検出回路（焦点検出手段）１２２は、撮像素子駆動回路１２１から受信したそれぞれ異なる瞳領域の撮像信号から、被写体の焦点位置を算出し、カメラＭＰＵ１１１やカメラＲＡＭ１１３に送信する。
【００２３】
通信接点１２７は、レンズ本体１００側のマウント１２６の近傍に設けられている。通信接点１２９は、カメラ本体１０１のカメラ側マウント１２８の近傍に設けられている。カメラ本体１０１とレンズ本体１００とが互いに装着された状態で通信接点１２７、１２９を介して、各種情報のやり取りやカメラ本体１０１側からレンズ本体１００側への電源供給が行われる。
【００２４】
通信接点１３１は、ストロボ本体１１８側のアクセサリーシュー１３０の近傍に設けられている。通信接点１３３は、カメラ本体１０１側のアクセサリーシュー１３２の近傍に設けられている。カメラ本体１０１とストロボ本体１１８とが互いに装着された状態で通信接点１３１、１３３を介して、各種情報のやり取りが行われる。また、ストロボ本体１１８は、乾電池や充電式のバッテリーなどの不図示の電源を更に備える。
【００２５】
図２を用いて、本実施例における撮像素子１１９の構成について説明する。図２は、撮像素子１１９の要部概略図である。撮像素子１１９は、画素アレイ２０１、画素アレイ２０１における行を選択する垂直選択回路２０２、および画素アレイ２０１における列を選択する水平選択回路２０４を有する。また、撮像素子１１９は、画素アレイ２０１中の画素のうち垂直選択回路２０２によって選択される画素の信号を読み出す読み出し回路２０３および各回路の動作モードなどを外部から決定するシリアルインターフェイス（以下、シリアルＩＦ）２０５を有する。読み出し回路２０３は、信号を蓄積するメモリ、ゲインアンプおよびＡＤ変換器などを列ごとに有する。なお、撮像素子２００は、図示された構成要素以外にも、例えば、垂直選択回路２０２、水平選択回路２０４および読み出し回路２０３等にタイミングを提供するタイミングジェネレータまたは制御回路等を備える。垂直選択回路２０２は画素アレイ２０１の複数の行を順に選択し、読み出し回路２０３は選択された画素の信号を読み出す。水平選択回路２０４は、読み出し回路２０３により読み出された複数の画素信号を列ごとに順に選択する。
【００２６】
図３は、撮像素子１１９の１画素の構成を示す図である。画素３０１は、マイクロレンズ３０２を有する。また、画素３０１は、２つのフォトダイオード（以下、ＰＤ）３０３、３０４を有する。また、画素３０１は、ＰＤ３０３、３０４の各々の信号を読み出す転送スイッチ３０５、３０６と、ＰＤ３０３、３０４の信号を一時的に蓄積するバッファとしての役割を有するフローティングディフュージョン（以下、ＦＤ）３０７を有する。画素３０１は、図示された構成要素以外にも、後述する複数の構成要素を有する。
【００２７】
図４は、画素アレイ２０１を示す図である。画素アレイ２０１は、２次元画像を提供するために、複数の画素４０１〜４０４を２次元アレイ上に配列して構成される。ＰＤ４０１Ｌ、４０２Ｌ、４０３Ｌ、４０４Ｌが図３のＰＤ３０３であり、ＰＤ４０１Ｒ、４０２Ｒ、４０３Ｒ、４０４Ｒが図３のＰＤ３０４である。
【００２８】
図５を用いて、撮像素子１１９における受光の様子について説明する。図５は、撮影光学系１０２が形成する射出瞳を通過する光束が撮像素子１１９に入射する様子を示す図である。射出瞳５０６から射出された光は、射出瞳５０６を通過する光束の中心である光軸５０９を中心として撮像素子１１９に入射する。光線５１０、５１１は、射出瞳５０６の一部領域５０７を通過する光の最外周の光線である。光線５１２、５１３は、射出瞳５０６の一部領域５０８を通過する光の最外周の光線である。射出瞳５０６から射出された光束のうち、光軸５０９を境にして、上側の光束は、マイクロレンズ５０２およびカラーフィルター５０３を介して、図３のＰＤ３０４であるＰＤ５０５に入射する。また、下側の光束は、マイクロレンズ５０２およびカラーフィルター５０３を介して、図３のＰＤ３０３であるＰＤ５０４に入射する。すなわち、ＰＤ５０４とＰＤ５０５はそれぞれ、射出瞳の別の領域の光を受光している。
【００２９】
撮像素子１１９は、撮影光学系１０２が形成する射出瞳の異なる領域からの光を受光するＡ画素とＢ画素が２次元状に配置されている。図４を用いて説明すると、行４０５のうち、画素４０１Ｌ、４０２Ｌ、４０３Ｌ、４０４ＬをＡ画素と定義し、画素４０１Ｒ、４０２Ｒ、４０３Ｒ、４０４ＲをＢ画素と定義する。また、Ａ画素によって形成される像をＡ像、Ｂ画素によって形成される像をＢ像と定義する。
【００３０】
図６は、図３の画素３０１に関する回路構成を示す等価回路図である。図６では、模式的に３列１行分の画素が記載されている。
【００３１】
転送スイッチ３０５、３０６はそれぞれ、転送パルスφＴＸ１、φＴＸ２によって駆動され、ＰＤ３０３、３０４で発生した光電荷をＦＤ３０７に転送する。増幅ＭＯＳアンプ６０１は、ソースフォロアとして機能する。選択スイッチ６０２は、垂直選択パルスφＳＥＬによって画素を選択する。ＦＤ３０７、増幅ＭＯＳアンプ６０１、および図示しない定電流源からフローティングディフュージョンアンプが構成される。選択スイッチ６０２で選択された画素のＦＤ３０７の信号電荷は、電圧に変換され、垂直出力線６０３に出力され、読み出し回路２０３に読み出される。リセットスイッチ６０４は、リセットパルスφＲＥＳを受けてＶＤＤによりＦＤ３０７をリセットする。
【００３２】
上述したように、ＰＤ３０３、３０４はそれぞれに対応する転送スイッチ３０５、３０６を持つが、画素中の回路において、ＦＤ３０７以降で信号読み出しに用いる回路は共有する。このような構成にすることで、画素の縮小化を図ることができる。また、転送パルスφＴＸ１、φＴＸ２を提供する配線は１行の中で共有される。
【００３３】
以下、撮像素子１１９の駆動方法について説明する。図７は、駆動パターンを示すタイミングチャートである。１行の信号を読み出し回路に読み出す駆動について示す。
【００３４】
まず、時間ｔ７０１の間に、リセットパルスφＲＥＳと転送パルスφＴＸ１、φＴＸ２を同時に高電位（以下「Ｈ」）にする。これにより、リセットスイッチ６０４と転送スイッチ３０５、３０６がオンとなり、ＰＤ３０３、３０４、ＦＤ３０７の電位がＶＤＤにより初期電位にリセットされる。その後、転送パルスφＴＸ１、φＴＸ２が低電位（以下「Ｌ」）になると、ＰＤ３０３、３０４において電荷蓄積が始まる。
【００３５】
次に、電荷蓄積時間に基づいて決められる所定時間経過後、時間ｔ７０３において垂直選択パルスφＳＥＬを「Ｈ」にして選択スイッチ６０２をオンすることで読み出し行を選択し、１行分の信号の読み出し動作が行われる。また、同時にリセットパルスφＲＥＳを「Ｌ」にして、ＦＤ３０７をリセット解除する。
【００３６】
時間ｔ７０４の間にφＴＮを「Ｈ」にして、読み出し回路２０３に、ＦＤ３０７のリセット信号であるＮ信号を読み出し記録する。なお、図示しないが、読み出し回路２０３では、φＴＮ、φＳ１、φＳ２の制御に基づいて、ＦＤ３０７の電位を垂直出力線６０３を介して読み出し、各々信号を記録しておく。次に、時間ｔ７０５の間にφＴＸ１とφＳ１を同時に「Ｈ」にして転送スイッチ３０５をオンすることで、ＰＤ３０３の光信号とＮ信号の加算信号である第１ＰＤ信号を読み出し回路２０３に記録する。次に、リセットスイッチ６０４をオンしない状態で、時間ｔ７０６の間に転送パルスφＴＸ１、φＴＸ２とφＳ２を同時に「Ｈ」にして転送スイッチ３０５、３０６をオンする。これにより、ＰＤ３０３、３０４の光信号とＮ信号の加算信号である第２ＰＤ信号を読み出し回路２０３に記録する。時間ｔ７０５で一度、転送パルスφＴＸ１をオンしてＰＤ３０３の信号をＦＤ３０７に読み出しているので、時間ｔ７０６では転送パルスφＴＸ１はオフ状態でもよい。また、厳密には、時間ｔ７０１の終了から時間ｔ７０６の終了までが蓄積時間ｔ７０２となる。
【００３７】
上記動作で読み出し回路２０３に読み出されたＮ信号、第１ＰＤ信号および第２ＰＤ信号は、第１ＰＤ信号からＮ信号を差分したＡ像信号と、第２ＰＤ信号からＮ信号を差分した画像信号が水平走査回路で選択され撮像素子１１９の外部に出力される。画像信号はＰＤ３０３、３０４の光信号を合成した信号であるので、画像信号からＡ像信号を減算することでＢ像信号が生成される。本実施例では、上記動作によりＡ像信号、Ｂ像信号および画像信号が得られる。前述したように、Ａ像信号およびＢ像信号はそれぞれ、撮影光学系１０２の射出瞳の異なる領域を通過した光束を受光した信号である。すなわち、既知である位相差検出方式の検出原理に従って、撮影光学系１０２の焦点位置状態の検出（以下、焦点検出）を行うことができる。本実施例では、焦点検出回路１２２が焦点検出を実行し、その結果を焦点外れ量（以下、デフォーカス量）としてカメラＭＰＵ１１１に送信する。
【００３８】
以下、ＡＦ処理について、詳細に説明する。図８は、ＡＦ処理を示すフローチャートである。ＡＦ処理に関するプログラムは、カメラＭＰＵ１１１によって実行される。
【００３９】
ステップＳ８０１では、カメラＭＰＵ１１１は、輝度が所定値ＢＶ＿ＴＨ１より小さいかどうかを判定する。輝度が所定値ＢＶ＿ＴＨ１より小さい場合、ステップＳ８０３に進み、輝度が所定値ＢＶ＿ＴＨ１より大きい場合、ステップＳ８０２に進む。輝度が所定値ＢＶ＿ＴＨ１と等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。なお、輝度は、Ａ像信号、Ｂ像信号、および画像信号の少なくとも１つを用いて算出すればよい。
【００４０】
ステップＳ８０２では、カメラＭＰＵ１１１は、補助光発光なしの通常の焦点調節制御を行う。補助光発光なしの通常の焦点調節制御の詳細について図９を用いて説明する。図９は、補助光発光なしの焦点調節制御を示すフローチャートである。
【００４１】
ステップＳ９０１では、カメラＭＰＵ１１１は、焦点検出結果を取得する。
【００４２】
ステップＳ９０２では、カメラＭＰＵ１１１は、ステップＳ９０１で取得された焦点検出結果において、デフォーカス量が算出されたかどうかを判定する。デフォーカス量が算出された場合、ステップＳ９０３に進み、デフォーカス量が算出されていない場合、ステップＳ９０７に進む。
【００４３】
焦点検出において、撮影光学系１０２によるケラレの影響により、デフォーカス量が大きくなるにつれて、検出される対の像信号のずれ量は、より多くの誤差を含むようになる。そのため、算出されたデフォーカス量が大きい場合、対の像信号の形状の一致度が低い場合、および対の像信号のコントラストが低い場合、高精度な焦点検出は不可能と判断、言い換えると、算出されたデフォーカス量の信頼性が低いと判断される。以下の説明では、算出されたデフォーカス量が所定の信頼性を有する場合に「デフォーカス量が算出された」と表現する。また、デフォーカス量が何らかの理由で算出できない、または算出されたデフォーカス量の信頼性が所定の信頼性を有さない場合に「デフォーカス量が算出できない」と表現する。本実施例では、算出されたデフォーカス量の信頼性も判定し、以後のＡＦ処理では、所定の信頼性を有すると判定されたデフォーカス量のみを使用する。
【００４４】
ステップＳ９０３では、カメラＭＰＵ１１１は、デフォーカス量が合焦判定閾値ＤＥＰＴＨ＿ＴＨより小さいかどうかを判定する。デフォーカス量が合焦判定閾値ＤＥＰＴＨ＿ＴＨより小さい場合、ステップＳ９０４に進み、デフォーカス量が合焦判定閾値ＤＥＰＴＨ＿ＴＨより大きい場合、ステップＳ９０５に進む。デフォーカス量が合焦判定閾値ＤＥＰＴＨ＿ＴＨと等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。
【００４５】
ステップＳ９０４では、カメラＭＰＵ１１１は、表示部１１５に合焦表示を行わせる。
【００４６】
ステップＳ９０５では、カメラＭＰＵ１１１は、レンズＭＰＵ１１０から送信されたフォーカスレンズ位置情報と焦点検出回路１２２から得られるデフォーカス量から、フォーカスレンズ駆動量を算出する。その後、カメラＭＰＵ１１１は、フォーカスレンズ位置情報に基づいて、レンズＭＰＵ１１０に、フォーカスレンズアクチュエータ１０８を駆動するべき位置情報を送信し、合焦位置へのレンズ駆動を行う。
【００４７】
ステップＳ９０６では、カメラＭＰＵ１１１は、レンズが停止したかどうかを判定する。レンズが停止した場合、ステップＳ９０１に戻り、レンズが停止していない場合、本ステップの処理を繰り返す。
【００４８】
デフォーカス量が合焦判定閾値ＤＥＰＴＨ＿ＴＨより小さくなるまで、レンズ駆動および焦点検出結果取得を繰り返す。
【００４９】
ステップＳ９０１において、デフォーカス量が算出されていないと判定された場合、カメラＭＰＵ１１１は、サーチ動作を行う。サーチ動作とは、デフォーカス量が算出されるまで、所定のレンズ駆動量や駆動速度でレンズ駆動を繰り返し行うことである。
【００５０】
ステップＳ９０７では、カメラＭＰＵ１１１は、サーチ方向の判定を行う。サーチ方向は、必ず至近側から行ってもよいし、レンズのフォーカス位置に応じて、方向を変えてもよい。
【００５１】
ステップＳ９０８では、カメラＭＰＵ１１１は、ステップＳ９０７で判定したサーチ方向に対し、サーチ用のレンズ駆動を行う。サーチ用のレンズ駆動では、焦点検出の検出範囲に基づいて、レンズ駆動量や駆動速度を任意に設定可能である。
【００５２】
ステップＳ９０９では、カメラＭＰＵ１１１は、レンズ端を検出したかどうかを判定する。検出した場合、ステップＳ９１０に進み、検出していない場合、ステップＳ９０１に戻る。
【００５３】
ステップＳ９１０では、カメラＭＰＵ１１１は、表示部１１５に非合焦表示を行わせる。なお、表示部１１５にすぐに非合焦表示を行わせず、逆のレンズ端方向へサーチ方向を変えてサーチ動作を行い、再度レンズ端を検出した場合に表示部１１５に非合焦表示を行わせるようにしてもよい。
【００５４】
ステップＳ８０３では、カメラＭＰＵ１１１は、蓄積時間が最長となっているかどうかを判定する。蓄積時間が最長となっている場合、ステップＳ８０５に進み、蓄積時間が最長となっていない場合、ステップＳ８０４に進む。
【００５５】
ステップＳ８０４では、カメラＭＰＵ１１１は、低フレームレートに切り替え、蓄積時間を長くする処理を行う。例えば、ＡＦ開始前は３０ｆｐｓで動作しているが、ＡＦ時は１５ｆｐｓまでを限界としてフレームレートを低くする。ただし、限界のフレームレートはこれに限定されるものではない。また、蓄積時間を長くする場合、撮像全体の蓄積時間を長くしてもよいし、焦点検出用の画素のみ蓄積時間を長くするようにしてもよい。
【００５６】
ステップＳ８０５では、カメラＭＰＵ１１１は、輝度が所定値ＢＶ＿ＴＨ１より小さい値である所定値ＢＶ＿ＴＨ２より小さいかどうかを判定する。輝度が所定値ＢＶ＿ＴＨ２より小さい場合、ステップＳ８０６に進み、輝度が所定値ＢＶ−ＴＨ２より大きい場合、ステップＳ８０６に進む。輝度が所定値ＢＶ＿ＴＨ２より小さい場合は、フレームレートを低くし蓄積時間を長くしても適露出にできていないことを意味する。なお、輝度が所定値ＢＶ＿ＴＨ２と等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。
【００５７】
ステップＳ８０６では、カメラＭＰＵ１１１は、焦点検出結果を取得する。
【００５８】
ステップＳ８０７では、カメラＭＰＵ１１１は、デフォーカス量が算出されたかどうかを算出する。デフォーカス量が算出された場合、ステップＳ８２１に進み、デフォーカス量が算出できない場合、ステップＳ８０８に進む。
【００５９】
ステップＳ８０８では、カメラＭＰＵ１１１は、フレームレートを３０ｆｐｓから６０ｆｐｓに切り替える。ＡＦ開始前は、閃光発光を行っていない状態であるため、低輝度環境下においては、蓄積時間を確保するためフレームレートを低くすることが一般的であり、本実施例ではフレームレートは３０ｆｐｓに設定されている。しかしながら、閃光発光を行う場合、発光期間中に信号を蓄積できていればよく、低輝度環境下であってもフレームレートを高くすることができる。
【００６０】
図１０は、撮像素子１１９における蓄積タイミングと閃光補助光の発光タイミングを示す図である。撮像素子駆動回路１２１が生成する垂直同期信号１００１に応じて、蓄積および信号読み出しが行われる。
【００６１】
撮像素子１１９として用いられるＣＭＯＳでは、ラインごとに信号読み出しを行うため、読み出し開始行（１００６）と読み出し終了行（１００７）の蓄積開始タイミングが異なる。そのため、蓄積時間（１００３）および読み出し時間（１００４）に応じて、撮像素子１１９全体が蓄積されている全開区間（１００５）は、蓄積時間が読み出し時間より長い場合、蓄積時間と読み出し時間との差分として算出することができる。全開区間の開始（１００８）は、読み出し終了行の蓄積開始のタイミングで始まるため、このタイミングに合わせて閃光発光（１００９）を行うことで、撮像素子１１９全体で均一に受光することができる。ここで、閃光発光の発光期間は数百分の１秒から数万分の１秒まで制御することが可能である場合が多く、蓄積時間が読み出し時間に比べて十分長ければ、全開区間内に発光は終了する。しかしながら、蓄積時間が短く、全開区間を十分確保できない場合、全開区間の長さに応じて、閃光発光の発光期間を制御するようにしてもよい。全ラインの読み出しが完了すると、焦点検出回路１２２は、デフォーカス量の算出（１０１０）を行う。
【００６２】
図１１を用いて、閃光発光時にフレームレートを高くすることが可能であることについて説明する。図１１は、フレームレートを変更した場合における閃光発光のタイミングを示す図である。図１１（ａ）は、フレームレートが３０ｆｐｓである場合の閃光発光のタイミングを示している。図１０を用いて説明したように、本実施例では、全開区間の開始に合わせて閃光発光が行われる。閃光発光を行う場合、低輝度であるため、蓄積時間を長くするために、十分な全開区間を確保することができる。
【００６３】
図１１（ｂ）は、フレームレートが６０ｆｐｓである場合の閃光発光のタイミングを示している。蓄積時間は最長でも６０分の１秒となり、読み出し時間はフレームレートが３０ｆｐｓである場合と変わらないため、全開区間は相対的に短くなる。しかしながら、前述したように閃光発光の時間は非常に短い時間に制御することが可能であるため、フレームレートを６０ｆｐｓとしても問題ない。また、本実施例では、フレームレートが６０ｆｐｓである場合を説明したが、全開区間が閃光発光の発光時間に比べて長くすることができる範囲で、フレームレートをさらに高くしてもよい。
【００６４】
ステップＳ８０９では、カメラＭＰＵ１１１は、閃光補助光の発光量を決定する。カメラＭＰＵ１１１は、まず、閃光補助光の発光量を、最小の発光量に設定する。これは、発光量が大きすぎた場合、被写体が眩しいと感じてしまうことや、被写体が明るくなりすぎて表示部１１５での被写体の視認性が悪くなってしまうからである。また、輝度が飽和してしまうと、焦点検出の結果が悪化してしまう。
【００６５】
ステップＳ８１０では、カメラＭＰＵ１１１は、焦点検出領域を蓄積するタイミングに合わせて閃光補助光を発光する。
【００６６】
ステップＳ８１１では、カメラＭＰＵ１１１は、焦点検出結果を取得する。
【００６７】
ステップＳ８１２では、カメラＭＰＵ１１１は、デフォーカス量が算出されたかどうかを判定する。デフォーカス量が算出された場合、ステップＳ８１４に進み、デフォーカス量が算出できない場合、ステップＳ８１３に進む。
【００６８】
ステップＳ８１３では、カメラＭＰＵ１１１は、補助光発光ありの焦点検出制御を行う。
【００６９】
以下、図１２を用いて、補助光発光を行う焦点調節制御の詳細について説明する。図１２は、補助光発光ありの焦点調節制御を示すフローチャートである。
【００７０】
ステップＳ１２０１では、カメラＭＰＵ１１１は、閃光補助光の発光量を決定する。カメラＭＰＵ１１１は、ステップＳ８１０において既に閃光補助光を発光させている場合、ステップＳ８１１で取得した焦点検出結果や信号レベルに応じて、発光量を増やしたり、減らしたりする。
【００７１】
ステップＳ１２０２では、カメラＭＰＵ１１１は、閃光補助光を発光する。
【００７２】
ステップＳ１２０３では、カメラＭＰＵ１１１は、閃光補助光の発光と同期した焦点検出結果を取得する。
【００７３】
ステップＳ１２０４では、カメラＭＰＵ１１１は、デフォーカス量が算出されたかどうかを判定する。デフォーカス量が算出された場合、ステップＳ１２０５に進み、デフォーカス量が算出できない場合、ステップＳ１２０９に進む。
【００７４】
ステップＳ１２０５では、カメラＭＰＵ１１１は、デフォーカス量が合焦判定閾値ＤＥＰＴＨ＿ＴＨより小さいかどうかを判定する。デフォーカス量が合焦判定閾値ＤＥＰＴＨ＿ＴＨより小さい場合、ステップＳ１２０６に進み、デフォーカス量が合焦判定閾値ＤＥＰＴＨ＿ＴＨより大きい場合、ステップＳ１２０７に進む。なお、デフォーカス量が合焦判定閾値ＤＥＰＴＨ＿ＴＨと等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。
【００７５】
ステップＳ１２０６では、カメラＭＰＵ１１１は、表示部１１５に合焦表示を行わせる。
【００７６】
ステップＳ１２０７では、カメラＭＰＵ１１１は、合焦位置へのレンズ駆動を行う。
【００７７】
ステップＳ１２０８では、カメラＭＰＵ１１１は、レンズが停止したかどうかを判定する。レンズが停止した場合、ステップＳ１２０１に戻り、レンズが停止していない場合、本ステップの処理を繰り返す。
【００７８】
デフォーカス量が合焦判定閾値ＤＥＰＴＨ＿ＴＨより小さくなるまで、レンズ駆動および焦点検出結果取得を繰り返す。
【００７９】
ステップＳ１２０４において、デフォーカス量が算出できないと判定された場合、カメラＭＰＵ１１１は、サーチ動作を行う。
【００８０】
ステップＳ１２０９では、カメラＭＰＵ１１１は、サーチ方向の判定を行う。
【００８１】
ここで、図１３を用いて、閃光補助光を発光する場合におけるサーチ方向の判定処理について説明する。図１３は、サーチ方向の判定処理を示すフローチャートである。
【００８２】
ステップＳ１３０１では、カメラＭＰＵ１１１は、サーチ方向が未決定であるか判定する。未決定である、すなわちサーチ動作を開始する場合、ステップＳ１３０２に進み、決定されている場合、ステップＳ１３０８に進む。
【００８３】
ステップＳ１３０２では、カメラＭＰＵ１１１は、デフォーカス量の信頼性が閾値より小さいかどうかを判定する。閾値とは、デフォーカス量の方向が至近側か無限側であるかを信頼できるかどうかの閾値であり、信頼性判定において「デフォーカス量が算出された」と判定する際に用いた閾値とは異なる。デフォーカス量の信頼性が閾値より小さい場合、ステップＳ１３０３に進み、デフォーカス量の信頼性が閾値より大きい場合、ステップＳ１３０７に進む。なお、デフォーカス量の信頼性が閾値と等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。
【００８４】
ステップＳ１３０３では、カメラＭＰＵ１１１は、焦点検出用の信号レベル（信号値）を取得する。
【００８５】
ステップＳ１３０４では、カメラＭＰＵ１１１は、信号レベルが所定値より大きいかどうかを判定する。信号レベルが閾値より大きい場合、すなわち閃光補助光の発光に基づく反射光の光量が大きい場合、被写体距離が近いと判定し、ステップＳ１３０５に進む。信号レベルが所定値より小さい場合、被写体距離が遠いと判定し、ステップＳ１３０６に進む。なお、信号レベルが所定値と等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。
【００８６】
ステップＳ１３０５では、カメラＭＰＵ１１１は、サーチ方向を至近側にする。
【００８７】
ステップＳ１３０６では、カメラＭＰＵ１１１は、サーチ方向を無限側にする。
【００８８】
ステップＳ１３０７では、カメラＭＰＵ１１１は、サーチ方向をデフォーカス量の方向にする。
【００８９】
ステップＳ１３０８では、カメラＭＰＵ１１１は、サーチ方向を現在のサーチ方向とする。
【００９０】
以上説明したように、閃光補助光の発光に基づく反射光の信号レベルに応じてサーチ方向を判定することによって、低輝度環境下において間違ったサーチ方向へサーチしてしまう可能性を軽減できる。
【００９１】
ステップＳ１２１０では、カメラＭＰＵ１１１は、ステップＳ１２０９で判定されたサーチ方向に対し、サーチ用のレンズ駆動を行う。
【００９２】
ステップＳ１２１１では、カメラＭＰＵ１１１は、レンズが停止したかどうかを判定する。レンズが停止した場合、ステップＳ１２１２に進み、レンズが停止していない場合、本ステップの処理を繰り返す。
【００９３】
ステップＳ１２１２では、カメラＭＰＵ１１１は、レンズ端を検出したかどうかを判定する。検出した場合、ステップＳ１２１３に進み、検出していない場合、ステップＳ１２０１に戻る。
【００９４】
ステップＳ１２１３では、カメラＭＰＵ１１１は、表示部１１５に非合焦表示を行わせる。
【００９５】
ステップＳ８１４では、カメラＭＰＵ１１１は、デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨより小さいかどうかを判定する。デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨより小さい場合、ステップＳ８１３に進み、デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨより大きい場合、ステップＳ８１５に進む。なお、デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨと等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。
【００９６】
ステップＳ８１５では、デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨ２より小さいかどうかを判定する。デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨ２より小さい場合、ステップＳ８１６に進み、デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨ２より大きい場合、ステップＳ８１３に進む。なお、デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨ２と等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。
【００９７】
ステップＳ８１６では、カメラＭＰＵ１１１は、閃光補助光の連続発光を開始する。
【００９８】
ステップＳ８１７では、カメラＭＰＵ１１１は、焦点検出結果を取得する。
【００９９】
ステップＳ８１８では、カメラＭＰＵ１１１は、合焦位置へのレンズ駆動を行う。
【０１００】
ステップＳ８１９では、カメラＭＰＵ１１１は、デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨより小さいかどうかを判定する。デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨより小さい場合、ステップＳ８２０に進み、デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨより大きい場合、ステップＳ８１７に戻る。なお、デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨと等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。
【０１０１】
ステップＳ８２０では、カメラＭＰＵ１１１は、閃光補助光の連続発光を停止する。
【０１０２】
ステップＳ８１９においてデフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨより大きい場合、デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨより小さくなるまでステップＳ８１７での焦点検出結果の取得と、ステップＳ８１８での合焦位置へのレンズ駆動を繰り返す。このとき、閃光補助光は連続発光しているため、レンズ停止を待つことなく、焦点検出結果の取得とレンズ駆動を繰り返し行うことができる。
【０１０３】
ここで、閾値ＤＥＦ＿ＴＨは、前述の合焦判定閾値ＤＥＰＴＨ＿ＴＨとは異なり、ある程度合焦近傍であるかどうかを判定するためのものであり、１回または数回程度のレンズ駆動で合焦できる可能性が高いと見込めるデフォーカス量が設定される。また、閾値ＤＥＦ＿ＴＨは、合焦判定閾値ＤＥＰＴＨ＿ＴＨより大きくなるように設定されている。閾値ＤＥＦ＿ＴＨより小さいデフォーカス量である場合、１回または数回程度レンズ駆動で合焦できることが見込めるため、レンズを駆動させながら連続発光するよりも、レンズ停止位置でのみ閃光発光を行った方が、発光回数を減らすことができる。
【０１０４】
また、閾値ＤＥＦ＿ＴＨ２は、閾値ＤＥＦ＿ＴＨより大きくなるように設定されている。閾値ＤＥＦ＿ＴＨ２より大きい場合、デフォーカス量が大きく、レンズ駆動時間も長くなることから、連続発光を行ってしまうと発光回数が増加する。そのため、消費電力が増大するとともに、品位が悪化してしまう。そこで、デフォーカス量に応じて、連続発光を行うかどうかを切り替えるようにしている。
【０１０５】
ステップＳ８０７において、デフォーカス量が算出されたと判定された場合は閃光補助光を発光しなくても、焦点検出が実行可能な状態である。
【０１０６】
ステップＳ８２１では、カメラＭＰＵ１１１は、輝度が所定値ＢＶ＿ＬＯＷ＿ＴＨより小さいかどうかを判定する。輝度が所定値ＢＶ＿ＬＯＷ＿ＴＨより小さい場合、ステップＳ８２２に進み、輝度が所定値ＢＶ＿ＬＯＷ＿ＴＨより大きい場合、ステップＳ８０２に進む。なお、輝度が所定値ＢＶ＿ＬＯＷ＿ＴＨと等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。所定値ＢＶ＿ＬＯＷ＿ＴＨは、所定値ＢＶ＿ＴＨ１、ＢＶ＿ＴＨ２よりも低輝度の値が設定される。
【０１０７】
ステップＳ８２２では、カメラＭＰＵ１１１は、デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨより小さいかどうかを判定する。デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨより小さい場合、ステップＳ８１３に進み、デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨより大きい場合、ステップＳ８２３に進む。なお、デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨと等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。
【０１０８】
ステップＳ８２３では、カメラＭＰＵ１１１は、合焦位置へのレンズ駆動を行う。
【０１０９】
ステップＳ８２４では、カメラＭＰＵ１１１は、焦点検出結果を取得する。
【０１１０】
ステップＳ８２２においてデフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨより大きい場合、デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨより小さくなるまでステップＳ８２３での合焦位置へのレンズ駆動と、ステップＳ８２４での焦点検出結果の取得を繰り返す。デフォーカス量が閾値ＤＥＦ＿ＴＨより小さくなると、ステップＳ８１３で補助光発光ありの焦点検出制御を行う。これは、低輝度環境下では、焦点検出の精度が悪化するため、合焦近傍付近でのみ閃光補助光を発光するようにし、合焦精度を向上させるためである。
【０１１１】
以上説明したように、本実施例では、閃光補助光の発光時にフレームレートを高くすることで、低輝度環境下においても高速なＡＦを実現することができる。
【０１１２】
また、閃光補助光の発光に基づく反射光の信号レベルに応じてサーチ方向を決定することで、低輝度環境下において間違ったサーチ方向へサーチしてしまう可能性を軽減し、高速なＡＦを実現することができる。
【０１１３】
また、デフォーカス量に応じて、連続発光を行い、レンズ停止を待つことなくレンズ駆動を行うことで高速なＡＦを実現することができる。
【０１１４】
また、閃光補助光の発光前の焦点検出結果においてデフォーカス量が検出されている場合、合焦近傍において閃光補助光の発光を行うことで、低輝度環境下において、閃光補助光発光の回数を減らすことができるとともに、合焦精度を向上させることができる。
【実施例２】
【０１１５】
内蔵ＡＦ補助光装置を有するカメラでは、望遠撮影レンズや大口径レンズを装着した場合、ＡＦ補助光装置の照射範囲が、レンズ外形によってケラレてしまうことがある。本実施例では、カメラＭＰＵ１１１が、ストロボ本体１１８による外部補助光と内蔵補助光装置１１７による補助光とを適切に切り替える補助光発光制御を行う場合について説明する。図１４は、本実施例の補助光発光制御を示すフローチャートである。
【０１１６】
ステップＳ１４０１では、カメラＭＰＵ１１１は、レンズ本体１００の個別情報であるレンズＩＤを取得する。レンズＩＤは、レンズ本体１００の種類を識別するものである。レンズＩＤが異なるということは、撮影光学系１０２やレンズ本体１００の形状が異なることを示す。
【０１１７】
ステップＳ１４０２では、カメラＭＰＵ１１１は、輝度が所定値ＢＶ＿ＴＨより小さいかどうかを判定する。輝度が所定値ＢＶ＿ＴＨより小さい場合、ステップＳ１４０３に進み、輝度が所定値ＢＶ＿ＴＨより小さい場合、ステップＳ１４１１に進む。なお、輝度が所定値ＢＶ＿ＴＨ１と等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。
【０１１８】
ステップＳ１４０３では、カメラＭＰＵ１１１は、ステップＳ１４０１で取得されたレンズＩＤに基づいて、内蔵補助光装置１１７による内蔵補助光の発光がレンズ本体１００にケラレるかどうかを判定する。内蔵補助光装置１１７による内蔵補助光の発光がレンズ本体１００にケラレる場合、ステップＳ１４０７に進み、内蔵補助光装置１１７による内蔵補助光の発光がレンズ本体１００にケラレない場合、ステップＳ１４０４に進む。
【０１１９】
ここで、図１５を用いて、内蔵補助光装置１１７による内蔵補助光の発光がレンズ本体１００にケラレるとはどういう状態かを説明する。図１５は、レンズ本体１００によるケラレを示す模式図である。照射光１５０３、１５０４は、内蔵補助光装置１１７の照射範囲１５０２内の照射光である。内蔵補助光装置１１７が撮影対象の被写体１５０１に向けて内蔵補助光を発光すると、照射光１５０３は被写体１５０１まで届くが、照射光１５０４はレンズ本体１００に遮られ、被写体１５０１まで届かない。
【０１２０】
すなわち、内蔵補助光装置１１７の照射範囲のレンズ本体１００による干渉量が所定量より大きい場合、内蔵補助光装置１１７による内蔵補助光の発光がレンズ本体１００にケラレている。一方、内蔵補助光装置１１７の照射範囲のレンズ本体１００による干渉量が所定量より小さい場合、内蔵補助光装置１１７による内蔵補助光の発光がレンズ本体１００にケラレていない。
【０１２１】
ステップＳ１４０４では、カメラＭＰＵ１１１は、内蔵補助光装置１１７による内蔵補助光の発光（プリ発光）を行う。
【０１２２】
ステップＳ１４０５では、カメラＭＰＵ１１１は、ステップＳ１４０４でプリ発光させたときの反射光の信号レベルを取得する。
【０１２３】
ステップＳ１４０６では、カメラＭＰＵ１１１は、ステップＳ１４０５で取得した反射光の信号レベルが所定値ＲＥＦ＿ＴＨより大きいかどうかを判定する。信号レベルが所定値ＲＥＦ＿ＴＨより大きい場合、ステップＳ１４０９に進み、信号レベルが所定値ＲＥＦ＿ＴＨより小さい場合、ステップＳ１４０７に進む。なお、信号レベルが所定値ＲＥＦ＿ＴＨと等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。
【０１２４】
ステップＳ１４０７では、カメラＭＰＵ１１１は、ストロボ本体１１８の閃光発光が可能であるかどうかを判定する。ストロボ本体１１８の閃光発光が可能である場合、ステップＳ１４０８に進み、ストロボ本体１１８の閃光発光が可能でない場合、ステップＳ１４１１に進む。
【０１２５】
ステップＳ１４０８では、カメラＭＰＵ１１１は、ストロボ本体１１８による外部補助光の発光（プリ発光）を行う。
【０１２６】
ステップＳ１４０９では、カメラＭＰＵ１１１は、内蔵補助光装置１１７による発光に基づく反射光、またはストロボ本体１１８による発光に基づく反射光に応じて閃光発光の光量を決定する。
【０１２７】
ステップＳ１４１０では、カメラＭＰＵ１１１は、ステップＳ１４０９で決定された発光量に基づいて、補助光発光ありの焦点調節制御を行う。
【０１２８】
ステップＳ１４１１では、カメラＭＰＵ１１１は、補助光発光なしの焦点調節制御を行う。
【０１２９】
本実施例では、内蔵補助光装置１１７の照射がレンズ本体１００によってケラレる場合はストロボ本体１１８を使用し、ケラレない場合はストロボ本体１１８の発光回数を少なくすることで、補助光発光による消費電力の増加および品位の悪化を抑制可能である。
【実施例３】
【０１３０】
図１６は、本実施例のカメラシステムのブロック図である。本実施例のカメラシステムは、位相差方式の焦点検出ユニット（以下、位相差焦点検出ユニット）１６０３を有する。なお、実施例１のカメラシステムと重複する部分に関しては説明を省略し、差分の構成のみ説明する。
【０１３１】
半通過ミラー（以下、メインミラー）１６００は、撮影光学系１０２を通過する光路（以下、撮影光路）上に撮影光路に対して進退可能に設けられ、不図示の光学ファインダーに光束を導く。全反射ミラー（以下、サブミラー）１６０１は、撮影光路上のメインミラー１６００の背面側（光透過側）に撮影光路に対して進退可能に設けられ、位相差焦点検出ユニット１６０３に光束を導く。フィールドレンズ１６０２は、サブミラー１６０１によって導かれた光路上であって、撮影光学系１０２を通過した光束の結像面と共役な位置に設けられている。位相差焦点検出ユニット１６０３は、サブミラー１６０１によって導かれた光束から、位相差方式により焦点検出を行う。位相差焦点検出ユニット１６０３は、光路を変更する全反射ミラー１６０４、２次結像レンズ１６０５および焦点検出用センサ１６０６を有する。
【０１３２】
本実施例では、操作部材１１６により、ＯＶＦ撮影モードと、ＥＶＦ撮影モードとを切り替えることが可能である。ＯＶＦ撮影モードでは、メインミラー１６００およびサブミラー１６０１を撮影光路内に進入させて、光学ファインダーおよび焦点検出用センサ１６０６を用いた焦点検出が行われる。ＥＶＦ撮影モードでは、メインミラー１６００およびサブミラー１６０１を撮影光路から退避させて、電子ビューファインダーおよび撮像素子１１９を用いた焦点検出が行われる。
【０１３３】
次に、図１７を参照して、焦点検出用センサ１６０６上のラインセンサについて説明する。図１７は、焦点検出用センサ１６０６のラインセンサ対の配置を示す図である。ラインセンサ対はそれぞれ、２本のラインセンサ（１Ａ〜１１Ａおよび１Ｂ−１１Ｂ）から構成されている。例えば、ラインセンサ対１は、ラインセンサ１Ａとラインセンサ１Ｂから構成されている。ラインセンサ対から得られた対の信号の位相差により焦点状態が検出される。各ラインセンサ対には、２次結像レンズ１６０５などの焦点検出系光学系により被写体上のほぼ同じ領域（焦点検出領域）が投影される。各ラインセンサ対から出力される２つの画像の位相差を検出することにより、焦点状態を検出することができる。
【０１３４】
次に、図１８を参照して、焦点検出用センサ１６０６の詳細な回路構成について説明する。図１８は、焦点検出用センサ１６０６の回路構成図である。制御部１８０３は、カメラＭＰＵ１１１に接続され、カメラＭＰＵ１１１からの制御コマンドに基づき、焦点検出用センサ１６０６の各ブロックを制御する。制御部１８０３は、ゲイン情報や蓄積時間情報などを記憶する記憶回路１８０９を有する。また、制御部１８０３は、各種制御のためのフラグ用レジスタ、設定用レジスタおよびタイマーを複数有する。制御部１８０３は、焦点検出用センサ１６０６の蓄積停止情報、ゲイン情報および蓄積時間情報などをカメラＭＰＵ１１１に送信する。
【０１３５】
２次結像レンズ１６０５により結像された被写体像は、ラインセンサ対１〜１１から成るラインセンサ群１８０２で光電変換され、電荷として蓄積される。蓄積された電荷は、増幅回路により電圧として出力される。ラインセンサ選択回路１８０４は、ラインセンサ群１８０２の複数のラインセンサ対のうち１つのラインセンサ対を選択する。選択されたラインセンサ対の画素信号は、ラインセンサ対の信号の特徴量蓄積状態（ここではＰＢコントラスト）をモニタするＰＢコントラスト値検出回路１８０５および出力回路１８０８に出力される。
【０１３６】
ＰＢコントラスト値検出回路１８０５は、ラインセンサ選択回路１８０４により選択されたモニタ中のラインセンサ対の画素信号から最大値信号（Ｐｅａｋ信号）と最小値信号（Ｂｏｔｔｏｍ信号）との差分であるＰＢ信号を蓄積停止判定回路１８０６に出力する。
【０１３７】
図１９は、焦点検出用センサ１６０６の蓄積停止判定の説明図であり、ＰＢ信号の信号量、蓄積時間および蓄積停止判定の関係を示している。蓄積時間０が蓄積開始タイミングであり、時間が経過するほどＰＢ信号は増加する。蓄積停止判定回路１８０６は、ＰＢ信号と蓄積停止レベルＶｃｏｍｐとを比較判定する。
【０１３８】
ＰＢ信号が蓄積停止レベルＶｃｏｍｐよりも大きくなると、蓄積停止判定回路１８０６は制御部１８０３に蓄積停止判定信号を出力する。制御部１８０３は、ラインセンサ選択回路１８０４により選択されたモニタ中のラインセンサ対の蓄積を停止するために、ラインセンサ群１８０２に蓄積停止信号を出力するとともに、カメラＭＰＵ１１１に蓄積終了信号と蓄積終了したライン情報を出力する。また、ＰＢ信号が所定の時間（最大蓄積時間）内に目標値に達しなかった場合、強制的に蓄積を停止するために、カメラＭＰＵ１１１が蓄積停止コマンドを焦点検出用センサ１６０６に送信し、制御部１８０３はラインセンサ群１８０２に積停止信号を出力する。
【０１３９】
蓄積停止判定回路１８０６は、本実施例では、ＰＢ信号に基づいて蓄積停止判定するが、Ｐｅａｋ信号と不図示の遮光画素からの信号（Ｄａｒｋ信号）との差分信号であるＰＤ信号に基づいて蓄積停止判定してもよい。
【０１４０】
上述したように、ラインセンサ群１８０２で蓄積された画素信号は、ラインセンサ選択回路１８０４を介して出力回路１８０８に出力される。カメラＭＰＵ１１１から画素読み出しのための制御コマンドが送信され、シフトレジスタ１８０７を駆動することで、出力回路１８０８は１画素ずつの画素信号をカメラＭＰＵ１１１のＡ／Ｄ変換器（不図示）に出力する。このとき、出力回路１８０８は、画素信号とＢｏｔｔｏｍ信号との差分信号を生成し（コントラスト成分を取り出し）、増幅するなどの処理を行っている。
【０１４１】
また、出力回路１８０８は、カメラＭＰＵ１１１からの制御コマンドに従い、ＰＢコントラスト値検出回路１８０５から得られるＰｅａｋ信号、Ｂｏｔｔｏｍ信号およびＰＢ信号を出力可能である。さらに、出力回路１８０８は、Ｄａｒｋ信号、画素信号、Ｐｅａｋ信号、およびＢｏｔｔｏｍ信号とＤａｒｋ信号との差分信号も出力可能である。
【０１４２】
また、制御部１８０３は、補助光を使用した場合においても、同様に各ラインセンサ対の蓄積停止判定をすることで、所望の出力信号をカメラＭＰＵ１１１に出力可能である。
【０１４３】
次に、図２０を参照して、本実施例のＡＦ処理について説明する。図２０は、本実施例のＡＦ処理を示すフローチャートである。なお、図２０のフローにおいて、図１２と同じ記号で示したブロックは、動作が重複するため説明を省略する。
【０１４４】
Ｓ２００１では、カメラＭＰＵ１１１は、上述した撮影形態に応じて、補助光の波高値、発光時間、および最大発光回数などの発光制御に関する補助光の発光方法を決定する。
【０１４５】
ＯＶＦ撮影モード時に使用する焦点検出用センサとは異なり、ＥＶＦ撮影モード時に使用する撮像素子１１９に位相差検出機能を組み込んだ焦点検出装置では、位相差画素は画像撮影用の画素としても使用される。そのため、効率良く射出瞳の全領域を通過した光束が受光できるようマイクロレンズ等の設計がなされるため、ＡＦ用センサに比べ被写体像がボケやすく、デフォーカス性能が劣る。したがって、一度の読み出し信号で焦点検出可能なデフォーカス範囲が狭くなり、デフォーカスが大きい場合には、レンズを駆動しながら繰り返し測距して合焦まで追い込む必要がある。ＡＦ補助光を使用した場合においては、測距時に発光を繰り返すことになり、さらに消費電力が増えてしまうという課題が生じる。また、発光回数が増えることで、人物等を撮影する場合には、ＡＦ補助光がまぶしく快適な撮影行為を損なうという課題が生じる。また、撮像素子１１９として、ＣＭＯＳセンサに代表されるリニア蓄積タイプのセンサが使用される場合、ダイナミックレンジが狭く、また、非破壊読み出しが困難である。そのため、ＡＦ補助光による積分量をモニタリングすることができないため、特に、補助光使用時の画素信号出力の飽和が課題となる。
【０１４６】
本実施例では、焦点検出方式として焦点検出用センサ１６０６を使用するＯＶＦ撮影モードと、位相差画素を組み込んだ撮像素子１１９を使用するＥＶＦ撮影モードにおいて、異なる補助光の波高値、発光時間および最大発光回数の発光制御を行う。これにより、それぞれのセンサの特性に応じて補助光を使用することが可能である。
【０１４７】
図２１は、補助光の発光方法の設定例を示す図である。図２１（ａ）は、ＥＶＦ撮影モード時およびＯＶＦ撮影モード時における補助光の波高値、発光時間および最大発光回数の一例である。また、図２１（ｂ）と図２１（ｃ）はそれぞれ、ＥＶＦ撮影モード時とＯＶＦ撮影モード時の補助光の発光方法について、図２１（ａ）の設定例を示した模式図である。
【０１４８】
ＥＶＦ撮影モード時は、ＯＶＦ撮影モード時と比較して、波高値を下げて、発光時間を長く設定することで、まぶしさの軽減および消費電力の抑制を実現可能である。また、蓄積停止判定を有していない本モードにおいては、撮像素子１１９からの１回の読み出しに対して、比較的長い時間で補助光を１回のみ発光させることで、発光期間の無駄を排除している。
【０１４９】
一方、ＯＶＦ撮影モード時は、ＥＶＦ撮影モード時と比較して、波高値を上げて、発光時間を短くし、最大発光回数を複数回に設定している。波高値を上げて、発光時間を短くすることで、より素早く蓄積を完了させることが可能になり、ＡＦ時間の短縮効果が期待できる。また、最大発光回数を複数回に設定することで、遠い被写体や反射率が低い被写体を捉えているラインセンサに対しても、所望の光量を蓄積することができ、複数エリアの同時焦点検出を可能としている。
【０１５０】
本設定例では、１回の補助光の発光で蓄積される積分光量は、ＥＶＦ撮影モードとＯＶＦ撮影モードで同値としているが、本発明はこれに限定されない。それぞれのセンサの特性に合わせて、調光制御により適切な光量設定がされることが望ましい。特に、蓄積信号が飽和し易い撮像素子を焦点検出に使用する場合は、焦点検出用センサを使用する場合と比較して、補助光により蓄積される積分光量を少なくすることが望ましい。
【０１５１】
以上説明したように、本実施例では、焦点検出に使用するセンサに応じて、補助光の波高値、発光時間および最大発光回数の発光制御を切り替える。これにより、ＥＶＦ撮影時に補助光がまぶしく快適な撮影行為を損なうことや、消費電力が増大してしまうという課題を軽減可能である。また、最大発光回数を蓄積判定制御の有無に応じて切り替えることで、ＥＶＦ撮影時における発光期間の無駄の排除と、ＯＶＦ撮影時における複数エリアの同時焦点検出を可能としている。
【０１５２】
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。
【符号の説明】
【０１５３】
１０１  カメラ本体（撮像装置）
１０２  撮影光学系
１１１  カメラＭＰＵ（制御手段）
１１９  撮像素子
１２２  焦点検出回路（焦点検出手段）
１２３  発光部（第１補助光手段）
【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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