(57)【要約】【課題】  表示部に表示されるスルー画像の画質を保ちつつ、精度の良い焦点調節を処理時間を延ばすこと無く行うこと。【解決手段】  フォーカスレンズ群（３）を含む撮影光学系（３１）により結像される被写体像を光電変換して電気的な画像信号を出力する、２次元に配列された複数の画素を有する撮像素子（５）と、読み出しレート及び露出条件の少なくともいずれか一方を、撮像素子の複数の画素のうち、焦点検出用画素と表示用画素とで独立して制御する制御手段（１５、１６、１７）と、フォーカスレンズ群を駆動しながら、異なる複数のフォーカスレンズ位置で、撮像素子の焦点検出領域に含まれる焦点検出用画素から出力された画像信号に基づいて複数の焦点評価値を求め、該複数の焦点評価値に基づいてフォーカスレンズ群の合焦位置を求めるスキャンＡＦ処理回路（１４）とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含む撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して電気的な画像信号を出力する、２次元に配列された複数の画素を有する撮像手段と、
読み出しレート及び露出条件の少なくともいずれか一方を、前記撮像手段の前記複数の画素のうち、焦点検出用の画像信号を出力する焦点検出用画素と、表示手段への表示用の画像信号を出力する表示用画素とで独立して制御する制御手段と、
前記フォーカスレンズを駆動しながら、異なる複数のフォーカスレンズ位置で、前記撮像手段の焦点検出領域に含まれる前記焦点検出用画素から出力された画像信号に基づいて複数の焦点評価値を求め、該複数の焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズの合焦位置を求める演算手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
測光手段と、
前記焦点検出領域に点光源被写体が存在するかどうかを判定する判定手段とを更に有し、
前記制御手段は、前記表示用画素の読み出しレート及び露出条件の少なくともいずれか一方を前記測光手段による測光結果に基づいて制御し、前記判定手段により点光源被写体が存在すると判定された場合に、前記表示用画素よりも、前記焦点検出用画素が露出アンダーとなるように、読み出しレート及び露出条件の少なくともいずれか一方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】
測光手段と、
前記焦点検出領域に点光源被写体が存在するかどうかを判定する判定手段とを更に有し、
前記制御手段は、前記表示用画素の読み出しレート及び露出条件の少なくともいずれか一方を前記測光手段による測光結果に基づいて制御すると共に、複数の前記焦点検出領域が設定されている場合、前記判定手段により前記複数の焦点検出領域すべてに点光源被写体が存在すると判定された場合に、前記表示用画素よりも、前記焦点検出用画素が露出アンダーとなるように読み出しレート及び露出条件の少なくともいずれか一方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４】
前記複数の焦点検出領域すべてに点光源被写体が存在すると判定された場合であって、前記演算手段により求められた焦点評価値の信頼性がすべて、予め決められた信頼性よりも低い場合、前記演算手段は、前記複数の焦点検出領域に含まれる前記表示用画素から出力された画像信号に基づいて焦点評価値を求め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】
撮影準備を指示するための指示手段を更に有し、
前記演算手段は、
前記撮影準備が指示される前に、予め決められた周期で前記撮像手段の焦点検出領域に含まれる前記焦点検出用画素から出力された画像信号に基づいて焦点評価値を求め、該焦点評価値が高くなるように前記フォーカスレンズを駆動し、
前記撮影準備が指示された後に、前記フォーカスレンズを駆動しながら、異なる複数のフォーカスレンズ位置で前記複数の焦点評価値を求めることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
撮影準備を指示するための指示手段と、
前記焦点検出用の画像信号のうち、予め決められた所定値以上の輝度値を有する画像信号の数をカウントするカウント手段と、
第１のバンドパスフィルタと、
該第１のバンドパスフィルタよりも高域な第２のバンドパスフィルタと
を更に有し、
前記撮影準備が指示される前にカウントされた前記所定値以上の輝度値を有する画像信号の数が前記予め決められた所定数以上である場合に、前記制御手段は、前記焦点検出用画素の電荷蓄積時間を予め決められた時間、短くし、
前記撮影準備が指示された後にカウントされた前記所定値以上の輝度値を有する画像信号の数が、前記所定数未満の場合に前記第１のバンドパスフィルタを設定し、前記予め決められた数以上である場合に前記第２のバンドパスフィルタを設定し、
前記演算手段は、前記設定された第１のバンドパスフィルタまたは前記第２のバンドパスフィルタを通過した画像信号を用いて前記焦点評価値を求めることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記所定値以上の輝度値を有する画像信号の数が前記所定数以上の場合に、前記焦点検出用の画像信号から得られた高周波成分を輝度の積分値で正規化することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記露出条件は、電荷蓄積時間であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
フリッカの発生の有無及びフリッカ周波数を検出するフリッカ検出手段を更に有し、
前記制御手段は、フリッカが発生している場合に、前記表示用画素の電荷蓄積時間が前記フリッカ周波数の整数倍となるように前記露出条件を制御するとともに、前記焦点検出用画素の読み出しレートが前記フリッカ周波数の整数倍となるように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１０】
フリッカの発生が検出された場合に、前記焦点検出領域における前記焦点検出用の画像信号のうち、フリッカにより周期的に変化する輝度が予め決められた輝度の範囲よりも低い画像信号にゲインをかけることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
フリッカの発生が検出された場合に、前記焦点検出領域のうち、フリッカにより周期的に変化する輝度が予め決められた輝度の範囲にある前記焦点検出領域を設定することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１２】
複数の前記焦点検出領域が設定され、フリッカの発生が検出された場合に、前記複数の焦点検出領域のうち、フリッカにより周期的に変化する輝度が予め決められた輝度の範囲にある焦点検出領域に対して、前記予め決められた輝度の範囲よりも低い輝度の範囲にある焦点検出領域よりも高い信頼度を設定し、前記複数の焦点検出領域のうち、前記信頼度がより高い焦点検出領域の焦点検出用の画像信号から得られた合焦位置を優先的に用いて、前記フォーカスレンズを駆動する位置を決定することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記表示用画素と前記焦点検出用画素の前記露出条件として、同じ絞り値を設定することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記焦点検出用画素の読み出しレートを前記フリッカ周波数の整数倍となるように制御できない場合に、フリッカによる周期的な輝度の変化に応じて、前記焦点検出用の画像信号を補正することを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項１５】
フォーカスレンズを含む撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して電気的な画像信号を出力する、２次元に配列された複数の画素を有する撮像手段を有する撮像装置の制御方法であって、
制御手段が、読み出しレート及び露出条件の少なくともいずれか一方を、前記撮像手段の前記複数の画素のうち、焦点検出用の画像信号を出力する焦点検出用画素と、表示手段への表示用の画像信号を出力する表示用画素とで独立して制御する制御工程と、
演算手段が、前記フォーカスレンズを駆動しながら、異なる複数のフォーカスレンズ位置で、前記撮像手段の焦点検出領域に含まれる前記焦点検出用画素から出力された画像信号に基づいて複数の焦点評価値を求め、該複数の焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズの合焦位置を求める演算工程と
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１６】
測光手段が、測光を行う測光工程と、
判定手段が、前記焦点検出領域に点光源被写体が存在するかどうかを判定する判定工程とを更に有し、
前記制御工程では、前記表示用画素の読み出しレート及び露出条件の少なくともいずれか一方を前記測光工程の測光結果に基づいて制御し、前記判定工程で点光源被写体が存在すると判定された場合に、前記表示用画素よりも、前記焦点検出用画素が露出アンダーとなるように、読み出しレート及び露出条件の少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする請求項１５に記載の制御方法。
【請求項１７】
測光手段が、測光を行う測光工程と、
判定手段が、前記焦点検出領域に点光源被写体が存在するかどうかを判定する判定工程とを更に有し、
前記制御工程では、前記表示用画素の読み出しレート及び露出条件の少なくともいずれか一方を前記測光工程の測光結果に基づいて制御すると共に、複数の前記焦点検出領域が設定されている場合、前記判定工程で前記複数の焦点検出領域すべてに点光源被写体が存在すると判定された場合に、前記表示用画素よりも、前記焦点検出用画素が露出アンダーとなるように読み出しレート及び露出条件の少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする請求項１５に記載の制御方法。
【請求項１８】
前記複数の焦点検出領域すべてに点光源被写体が存在すると判定された場合であって、前記演算工程で求められた焦点評価値の信頼性がすべて、予め決められた信頼性よりも低い場合、前記複数の焦点検出領域に含まれる前記表示用画素から出力された画像信号に基づいて焦点評価値を求める工程を更に有することを特徴とする請求項１５に記載の制御方法。
【請求項１９】
指示手段が、撮影準備を指示するための指示工程を更に有し、
前記演算工程は、
前記撮影準備が指示される前に、予め決められた周期で前記撮像手段の焦点検出領域に含まれる前記焦点検出用画素から出力された画像信号に基づいて焦点評価値を求め、該焦点評価値が高くなるように前記フォーカスレンズを駆動する工程と、
前記撮影準備が指示された後に、前記フォーカスレンズを駆動しながら、異なる複数のフォーカスレンズ位置で前記複数の焦点評価値を求める工程と
を有することを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項２０】
指示手段が、撮影準備を指示するための指示工程と、
カウント手段が、前記焦点検出用の画像信号のうち、予め決められた所定値以上の輝度値を有する画像信号の数をカウントするカウント工程と、
前記撮影準備が指示される前にカウントされた前記所定値以上の輝度値を有する画像信号の数が前記予め決められた所定数以上である場合に、前記制御手段が、前記焦点検出用画素の電荷蓄積時間を予め決められた時間、短くする工程と、
前記制御手段が、前記撮影準備が指示された後にカウントされた前記所定値以上の輝度値を有する画像信号の数が、前記所定数未満の場合に第１のバンドパスフィルタを設定する工程と、
前記制御手段が、前記予め決められた数以上である場合に前記第１のバンドパスフィルタよりも高域な第２のバンドパスフィルタを設定する工程とを更に有し、
前記演算工程では、前記設定された第１のバンドパスフィルタまたは前記第２のバンドパスフィルタを通過した画像信号を用いて前記焦点評価値を求めることを特徴とする請求項１５に記載の制御方法。
【請求項２１】
前記所定値以上の輝度値を有する画像信号の数が前記所定数以上の場合に、前記焦点検出用の画像信号から得られた高周波成分を輝度の積分値で正規化する工程を更に有することを特徴とする請求項２０に記載の制御方法。
【請求項２２】
前記露出条件は、電荷蓄積時間であることを特徴とする請求項１５乃至２１のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項２３】
フリッカ検出手段が、フリッカの発生の有無及びフリッカ周波数を検出するフリッカ検出工程と、
前記制御手段が、フリッカが発生している場合に、前記表示用画素の電荷蓄積時間が前記フリッカ周波数の整数倍となるように前記露出条件を制御するとともに、前記焦点検出用画素の読み出しレートが前記フリッカ周波数の整数倍となるように制御する工程と
を更に有することを特徴とする請求項１５に記載の制御方法。
【請求項２４】
フリッカの発生が検出された場合に、前記焦点検出領域における前記焦点検出用の画像信号のうち、フリッカにより周期的に変化する輝度が予め決められた輝度の範囲よりも低い画像信号にゲインをかける工程を更に有することを特徴とする請求項２３に記載の制御方法。
【請求項２５】
フリッカの発生が検出された場合に、前記焦点検出領域のうち、フリッカにより周期的に変化する輝度が予め決められた輝度の範囲にある前記焦点検出領域を設定する工程をさらに有することを特徴とする請求項２３に記載の制御方法。
【請求項２６】
複数の前記焦点検出領域が設定され、フリッカの発生が検出された場合に、前記複数の焦点検出領域のうち、フリッカにより周期的に変化する輝度が予め決められた輝度の範囲にある焦点検出領域に対して、前記予め決められた輝度の範囲よりも低い輝度の範囲にある焦点検出領域よりも高い信頼度を設定する工程と、
前記複数の焦点検出領域のうち、前記信頼度がより高い焦点検出領域の焦点検出用の画像信号から得られた合焦位置を優先的に用いて、前記フォーカスレンズを駆動する位置を決定する工程と
を更に有することを特徴とする請求項２３に記載の制御方法。
【請求項２７】
前記制御工程では、前記表示用画素と前記焦点検出用画素の前記露出条件として、同じ絞り値を設定することを特徴とする請求項２３乃至２６のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項２８】
前記焦点検出用画素の読み出しレートを前記フリッカ周波数の整数倍となるように制御できない場合に、フリッカによる周期的な輝度の変化に応じて、前記焦点検出用の画像信号を補正する工程を更に有することを特徴とする請求項２３乃至２７のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、詳しくは撮像光学系により結像される被写体像を光電変換する撮像素子により取得される画像信号を使用して、焦点調整を行う撮像装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子スチルカメラやビデオカメラなどにおいてオートフォーカス（ＡＦ）を行う場合、撮像素子から得られる輝度信号の高域周波数成分が最大になるフォーカスレンズ位置を合焦位置とする方式が用いられている。この方式の１つとして、次のスキャン方式が知られている。即ち、焦点検出範囲の全域に亘ってフォーカスレンズを駆動しながら撮像素子から得られる輝度信号の高域周波数成分に基づく評価値（以下、「焦点評価値」と呼ぶ。）を求め、記憶していく。この時、画面内の中央付近や被写体を検出した領域付近に焦点評価値を取得するための領域（以下、「ＡＦ枠」と呼ぶ。）を設定し、設定したＡＦ枠で焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を取得し、これを撮影時のフォーカスレンズ位置として決定する。
【０００３】
また、従来より、高輝度被写体に対する様々な自動焦点調整方法が知られている。例えば、特許文献１では、撮像画面の映像信号の低輝度部あるいは中輝度部の面積を比較することにより、被写体が高輝度被写体かどうかの判定を行う。判定の結果、被写体が一般的な被写体の場合の合焦動作はコントラスト信号を用い、高輝度被写体の場合には高輝度信号の面積が小さくなるように合焦動作を行うことで、高輝度被写体に対しても正確な合焦動作が行えるようにする技術が開示されている。
【０００４】
また、点光源被写体に対する様々な自動焦点調整方法も知られている。例えば、特許文献２では、ＡＥ処理によって被写体の平均的な明るさを検出し、明るさが規定値よりも暗い場合に、ＡＥ結果に基づく適正露出レベルでＡＦサーチ動作を行い、焦点評価値のピークを示す合焦位置を検出する動作を実行する。ＡＦサーチ動作によって合焦位置を検出できなかった場合には、適正露出よりも露光量を減らしてＡＦサーチ動作を行い、点光源による撮像信号の飽和を回避する。このように、複数回のＡＦサーチ動作の結果を基に、より正確な合焦位置の検出を行い、得られた合焦位置にレンズを移動させる。これにより、夜景など高輝度の点光源が散在する被写体について正確な合焦動作が行えるようにする技術が開示されている。
【０００５】
ここで、デジタルカメラ等の撮像装置の撮像素子に用いられるCMOSセンサは、ライン毎に露光タイミングが異なる。その為、蛍光灯のように、５０Hzや６０Hzといった周波数で照明光の強弱が生じる照明下では、画面内に横縞状の明暗変化が生じ、縦方向に動いていく、所謂ラインフリッカが発生する。ラインフリッカが発生すると、ＬＣＤにスルー画像を表示する際の見栄えに影響する。また、ラインフリッカが影響を与えるラインが読み出しタイミング毎に異なる場合、即ち、ラインフリッカが変動する場合、変動に応じて各ラインの焦点評価値の出力が変動してしまい、正しいピーク位置を検出できず、ＡＦの合焦精度に影響する。
【０００６】
これに対し、５０Hzの交流電源を使用する蛍光灯下ならば撮像装置のシャッタ速度を1/50秒や1/100秒に、60Hzならば1/60秒や1/120秒にしてフリッカを抑制する方法が知られている。これによってスルー画像の見栄えは改善するが、ＡＦ処理にとっては最適な露出設定とならず、かえってＡＦ精度が出せない場合もある。これは、ＡＦ処理時にピーク位置を検出しやすくするためには、絞りを開放優先にして被写界深度を浅くし、より低いゲイン設定によりノイズを抑えるような露出の設定が適しているからである。
【０００７】
そこで、フリッカ発生時にＡＦ精度を保証する方法として、特許文献３では、フリッカ光源下であってもＡＦ処理に合わせた露出制御を行うために、撮像フレームレートをフリッカ周期と同期したタイミングに設定することで、ラインフリッカの変動を防ぐ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３１０５３３４号公報
【特許文献２】特開２００２−１９６２２０号公報
【特許文献３】特開２００８−１３０５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上述した特許文献１においては、高輝度被写体・点光源被写体の場合には高輝度信号の面積が小さくなるように合焦動作を行っている。そのため点光源のみで主被写体が構成される場合は良いが、点光源被写体と照明された通常被写体が混在する場合などは、正確な焦点調節ができない場合がある。最近の機器は高画素化が進んでいるため、わずかなピントのずれが無視できなくなり、より正確な焦点調節が要求されている。
【００１０】
正確な焦点調整ができない理由としては、
・光源の色の影響
・通常被写体の照明された部分がぼけることで輝度を落とし、高輝度部の面積が小さくなる
ことなどが考えられる。
【００１１】
また特許文献２においては、合焦位置が検出できない場合に露光量を適正露出よりも減らしてＡＦサーチを行うこと、明るさが規定値より暗い場合に、適正露光と適正より低い露光の複数回のＡＦサーチを行うことが記載されている。しかしながら、高輝度被写体や点光源被写体の場合には、その影響により合焦位置ではない位置を合焦位置と誤判定してしまうことが問題であり、特許文献２のように合焦位置が検出できない場合の対策を行っても問題を解決することはできない。また適正露光と適正より低い露光の複数回のＡＦサーチを行うことで、ＡＦ処理に要する時間が長くなってしまうという問題点がある。
【００１２】
さらに、特許文献３に開示された従来技術においては、ラインフリッカの変動を防ぐことで焦点評価値は安定するものの、ラインフリッカにより露出が低下するラインに重なるＡＦ枠内では焦点評価値の出力が下がるため、ＡＦ精度が保証できない。さらに、ラインフリッカの発生によりＬＣＤに表示するスルー画像の見栄えは悪くなる。
【００１３】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、表示部に表示されるスルー画像の画質を保ちつつ、精度の良い焦点調節を処理時間を延ばすこと無く行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、フォーカスレンズを含む撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して電気的な画像信号を出力する、２次元に配列された複数の画素を有する撮像手段と、読み出しレート及び露出条件の少なくともいずれか一方を、前記撮像手段の前記複数の画素のうち、焦点検出用の画像信号を出力する焦点検出用画素と、表示手段への表示用の画像信号を出力する表示用画素とで独立して制御する制御手段と、前記フォーカスレンズを駆動しながら、異なる複数のフォーカスレンズ位置で、前記撮像手段の焦点検出領域に含まれる前記焦点検出用画素から出力された画像信号に基づいて複数の焦点評価値を求め、該複数の焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズの合焦位置を求める演算手段とを有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、表示部に表示されるスルー画像の画質を保ちつつ、精度の良い焦点調節を処理時間を延ばすこと無く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１〜第３の実施形態にかかる撮像装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施形態に係る撮像装置に含まれる画素の構成を示す図。
【図３】画像を取得する際に垂直走査回路から出力される信号を示したタイミングチャート。
【図４】電荷蓄積時間と画像の読み出しタイミングを示す図。
【図５】第１の実施形態の撮影処理シーケンスを示すフローチャート。
【図６】第１の実施形態におけるスキャンＡＦ処理を示すフローチャート。
【図７】第１及び第２の実施形態における点光源被写体判定の動作手順を示すフローチャート。
【図８】第１及び第２の実施形態におけるヒストグラムYp及びヒストグラムMMを求める動作手順を示すフローチャート。
【図９】ＡＦ枠の一例を示す図。
【図１０】第１の実施形態における通常画像用ＡＦ処理時の垂直走査回路の動作を示したタイミングチャート。
【図１１】第１の実施形態における通常画像用ＡＦ処理時のスキャンＡＦの説明図。
【図１２】第１の実施形態における点光源用ＡＦ処理時のスキャンＡＦの説明図。
【図１３】第１の実施形態における点光源用ＡＦ処理時の垂直走査回路の動作を示したタイミングチャート。
【図１４】第２の実施形態の撮影処理シーケンスを示すフローチャート。
【図１５】第２の実施形態におけるコンティニュアスＡＦ処理を示すフローチャート。
【図１６】第２の実施形態におけるスキャンＡＦ処理を示すフローチャート。
【図１７】第３の実施形態の撮影処理シーケンスを示すフローチャート。
【図１８】第４の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図。
【図１９】第４の実施形態におけるＡＥ処理を示すフローチャート。
【図２０】第４の実施形態におけるアンダー判定を説明する図。
【図２１】第４の実施形態における露出再設定処理を示すフローチャート。
【図２２】第５の実施形態における図５のＡＥ処理の動作を示すフローチャートである。
【図２３】第５の実施形態における通常画像用ＡＦ処理を示すフローチャート。
【図２４】第５の実施形態におけるＡＦ枠設定処理を説明する図。
【図２５】第６の実施形態におけるＡＦ枠の信頼度の設定処理を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
●装置構成及び基本動作
図１は、本発明の第１の実施形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１において、１は、例えばデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置である。ズームレンズ群２及びフォーカスレンズ群３は、撮影光学系を構成している。絞り４は撮影光学系を透過する光束の量を制御する。ズームレンズ群２、フォーカスレンズ群３、絞り４は、レンズ鏡筒３１内に構成される。
【００２０】
撮影光学系を透過した被写体像は、撮像素子５の撮像面上に結像し、光電変換される。撮像回路６は撮像素子５により光電変換された電気信号を受けて各種の画像処理を施すことにより所定の画像信号を生成する。Ａ／Ｄ変換回路７は撮像回路６により生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。
【００２１】
メモリ８はＡ／Ｄ変換回路７から出力されるデジタル画像信号を一時的に記憶するバッファメモリ等のメモリである。Ｄ／Ａ変換回路９はメモリ８に記憶された画像信号を読み出してアナログ信号に変換するとともに、再生出力に適する形態の画像信号に変換する。ＬＣＤ１０は、Ｄ／Ａ変換回路９により変換された画像信号を表示する液晶表示装置（ＬＣＤ）等である。圧縮伸長回路１１は、メモリ８に一時記憶された画像信号を読み出して圧縮処理や符号化処理を施し、記憶用メモリ１２での記憶に適した形態の画像データにする。記憶用メモリ１２は、圧縮伸長回路１１により処理された画像データを記憶する。また、圧縮伸長回路１１は、記憶用メモリ１２に記憶された画像データを読み出して伸長処理や復号化処理を施し、再生表示等をするのに最適な形態の画像データにする。
【００２２】
記憶用メモリ１２としては様々な形態のものを適用することができる。例えば、装置に対して着脱可能なカード形状やスティック形状を有するフラッシュメモリ等の半導体メモリの他、ハードディスクやフレキシブルディスク等の磁気記憶媒体であってもよい。
【００２３】
ＡＥ処理回路１３（測光手段）はＡ／Ｄ変換回路７から出力される画像信号を用いて自動露出（ＡＥ）処理を行う。また、スキャンＡＦ処理回路１４はＡ／Ｄ変換回路７から出力される画像信号を用いてオートフォーカス（ＡＦ）処理を行う。
【００２４】
ＣＰＵ１５は撮像装置１の各構成の制御を行うものであり、演算用のメモリを内蔵している。タイミングジェネレータ（ＴＧ）１６は所定のタイミング信号を発生する。１７はセンサードライバであり、ＴＧ１６からのタイミング信号に基づいて、撮像素子５を駆動する。
【００２５】
第１モータ駆動回路１８は、ＣＰＵ１５の制御に基づいて絞り駆動モータ２１を駆動することで絞り４を駆動する。第２モータ駆動回路１９は、ＣＰＵ１５の制御に基づいてフォーカス駆動モータ２２を駆動することでフォーカスレンズ群３を駆動する。また、第３モータ駆動回路２０は、ＣＰＵ１５の制御に基づいてズーム駆動モータ２３を駆動することでズームレンズ群２を駆動する。
【００２６】
操作スイッチ２４は各種のスイッチ群からなり、例えば、主電源スイッチ、レリーズスイッチ、再生スイッチ、ズームスイッチ、光学式ファインダー（ＯＶＦ）／電子ビューファインダー（ＥＶＦ）切り替えスイッチ等を含む。主電源スイッチは、撮像装置１を起動させ、電源供給を行うためのものである。レリーズスイッチは、二段スイッチにより構成され、第１ストローク（ＳＷ１）では、撮影動作（記憶動作）等を開始させる撮影動作に先立って行われるＡＥ処理、ＡＦ処理を開始させる指示信号を発生する。そして第２ストローク（ＳＷ２）では、実際の露光動作を開始させる指示信号を発生する。再生スイッチは再生動作を開始させ、ズームスイッチは撮影光学系のズームレンズ群２を移動させズームを行わせる。
【００２７】
ＥＥＰＲＯＭ２５は電気的に書き換え可能な読み出し専用メモリで、各種制御等を行うプログラムや各種動作を行わせるために使用するデータ等が予め記憶されている。２６は電池である。スイッチング回路２７は、フラッシュ発光部２８の閃光発光を制御する。表示素子２９はＬＥＤなどにより警告表示などを行う。スピーカー３０は音声によるガイダンスや警告などを行う。
【００２８】
ＡＦ補助光発光部３３はＡＦ評価値（焦点評価値）を取得する際に被写体の全部又は一部を照明するＬＥＤ等の光源で構成される。ＡＦ補助光駆動回路３２はＡＦ補助光発光部３３を駆動する。振れ検出センサー３５は手振れなどを検出し、振れ検出回路３４は振れ検出センサー３５の信号を処理する。顔検出回路３６はＡ／Ｄ変換回路７からの出力を受けて画面上での顔位置や顔の大きさなどを検出する。
【００２９】
このように構成された撮像装置１の基本動作を以下に説明する。まず、撮影時には、撮像装置１のレンズ鏡筒３１を透過した被写体からの光束は、絞り４によってその光量が調整された後、撮像素子５の受光面に結像される。結像された被写体像は、撮像素子５による光電変換処理により電気的な信号に変換され、撮像回路６に出力される。撮像回路６では、入力した信号に対して各種の信号処理が施され、所定の画像信号が生成される。この画像信号はＡ／Ｄ変換回路７に出力され、デジタル画像信号（画像データ）に変換された後、メモリ８に一時的に格納される。メモリ８に格納された画像データはＤ／Ａ変換回路９へ出力されアナログ信号に変換され、表示に適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。なお、撮像素子５による画像信号の出力からＬＣＤ１０に画像を表示する処理を所定間隔で繰り返すことで、電子ビューファインダ（ＥＶＦ）として機能させることができる。
【００３０】
一方メモリ８に格納された画像データは圧縮伸長回路１１にも出力される。この圧縮伸長回路１１における圧縮回路によって圧縮処理が行われた後、記憶に適した形態の画像データに変換され、記憶用メモリ１２に記憶される。
【００３１】
他方、Ａ／Ｄ変換回路７によってデジタル化された画像データは、メモリ８とは別にＡＥ処理回路１３、スキャンＡＦ処理回路１４及び顔検出回路３６に対しても出力される。まずＡＥ処理回路１３においては、入力された画像データを受けて、一画面分の画像データの輝度値に対して累積加算等の演算処理が行われる。これにより、被写体の明るさに応じたＡＥ評価値が算出される。算出されたＡＥ評価値はＣＰＵ１５に出力される。
【００３２】
またスキャンＡＦ処理回路１４においては、入力された画像データを受けて、その高周波成分をハイパスフィルター（ＨＰＦ）等を介して抽出し、更に累積加算等の演算処理を行って、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値を算出する。一般的には、このスキャンＡＦ処理を、ＡＦ領域として指定された画面の一部分の領域に相当する画像データに対して処理を行う。ＡＦ領域としては、中央部分あるいは画面上の任意の部分の一箇所である場合や、中央部分あるいは画面上の任意の部分とそれに隣接する複数箇所である場合、離散的に分布する複数箇所である場合などがある。
【００３３】
また、顔検出回路３６においては、入力された画像データを受けて、目、眉などの顔を特徴付ける部分を画像上で探索し、人物の顔の画像上での位置を求める。更に顔の大きさや傾きなどを、顔を特徴付ける部分の間隔などの位置関係から求める。
【００３４】
一方、ＴＧ１６からは所定のタイミング信号がＣＰＵ１５、撮像回路６、センサードライバー１７へ出力されており、ＣＰＵ１５はこのタイミング信号に同期させて各種の制御を行う。また撮像回路６は、ＴＧ１６からのタイミング信号を受け、これに同期させて色信号の分離等の各種画像処理を行う。さらにセンサードライバー１７は、ＴＧ１６のタイミング信号を受けこれに同期して撮像素子５を駆動する。
【００３５】
またＣＰＵ１５は、第１モータ駆動回路１８、第２モータ駆動回路１９、第３モータ駆動回路２０をそれぞれ制御する。これにより、絞り駆動モータ２１、フォーカス駆動モータ２２、ズーム駆動モータ２３を介して、絞り４、フォーカスレンズ群３、ズームレンズ群２を駆動制御する。すなわちＣＰＵ１５は、ＡＥ処理回路１３において算出されたＡＥ評価値等に基づき第１モータ駆動回路１８を制御して絞り駆動モータ２１を駆動し、絞り４の絞り量が適正になるように調整するＡＥ制御を行う。またＣＰＵ１５はスキャンＡＦ処理回路１４において算出されるＡＦ評価値に基づき第２モータ駆動回路１９を制御してフォーカス駆動モータ２２を駆動し、フォーカスレンズ群３を合焦位置に移動させるＡＦ制御を行う。また操作スイッチ２４のうち不図示のズームスイッチが操作された場合は、これを受けてＣＰＵ１５は、第３モータ駆動回路２０を制御してズーム駆動モータ２３を駆動制御することによりズームレンズ群２を移動し、撮影光学系の変倍動作（ズーム動作）を行う。
【００３６】
また、例えば操作スイッチ２４のうち、不図示の再生スイッチが操作されオン状態になると、再生動作が開始される。すると記憶用メモリ１２に圧縮された形で記憶された画像データは圧縮伸長回路１１に出力され、圧縮伸長回路１１における伸長回路において復号化処理や伸長処理等が施された後、メモリ８に出力され一時的に記憶される。更に、この画像データはＤ／Ａ変換回路９へ出力されアナログ信号に変換され、更に表示に適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。
【００３７】
次に図１の撮像素子５に含まれる画素の構成について、図２を参照して説明する。なお、図２では垂直方向に並べられた４画素を表しているが、実際には、撮像素子５は２次元に配列された非常に多数の画素を含む。
【００３８】
２０１はレンズ鏡筒３１からの光を受光する画素であり、表面に入射した光を光電変換して電気信号として出力する。画素２０１は、フォトダイオード２０２、転送トランジスタ２０３、増幅アンプ２０４、リセット用トランジスタ２０５を含む。転送トランジスタ２０３及びリセット用トランジスタ２０５は、垂直走査回路２０６からの信号によって動作する。垂直走査回路２０６にはシフトレジスタや、転送トランジスタ２０３等の各画素を駆動させるための駆動信号を生成する信号生成回路等が含まれる。そして、生成した駆動信号（TX1〜4、RS1〜4等）により、転送トランジスタ２０３及びリセット用トランジスタ２０５を制御することによって、フォトダイオード２０２の電荷をリセットしたり、読み出したりして電荷蓄積時間を制御することができる。
【００３９】
また、２０９は水平走査回路であり、シフトレジスタ、列アンプ回路２１０、信号出力選択スイッチ２１１及び外部への出力回路（不図示）等が含まれる。列アンプ回路２１０の設定を、センサードライバー１７からの信号によって変化させることによって、画素から読み出された信号を増幅することができる。
【００４０】
次に、画像を取得する際に、図２に示す構成の画素を有する撮像素子５の一般的な制御について、図３及び図４を参照して説明する。図３は画像を取得する際の垂直走査回路２０６から生成される信号を示したタイミングチャートである。
【００４１】
各行のTX信号（TX1〜4）及びRS信号（RS1〜4）が共に立ち上がることによって、各画素のフォトダイオード２０２の電荷がリセットされ、TX信号及びRS信号が共に立ち下がった時から電荷蓄積が開始される。この動作は、ＴＧ１６によって設定された条件で、所定の順番で順次行われる。その後、所定の電荷蓄積時間の経過後に、TX信号が再度立ち上がり、フォトダイオード２０２の電荷を増幅アンプ２０４のゲートに読み出す。そして、増幅アンプ２０４からの信号から画像信号を生成し、水平走査回路２０９を通して出力される。この動作も、ＴＧ１６によって設定された条件で行われる。
【００４２】
本実施形態において、撮像装置１に搭載されている撮像素子５はＣＭＯＳ型の撮像素子である。そのため、垂直走査回路２０６のシフトレジスタの設定によって、どの行の転送トランジスタ２０３をどのような順序で駆動させるかを選択することができ、更に、同一行を繰り返し選択して信号を読み出すこともできる。また、水平走査回路２０９のシフトレジスタの設定によって、どの列の選択スイッチ２１１を動作させるかによって、同一行の信号において、どの列の信号から出力するかを選択することができる。これによって、画面内のどの画素からどのような順番で読みだすかを指定することができる。
【００４３】
図４は、電荷蓄積時間と、蓄積された電荷が画像として読み出されるタイミングを示す。ＴＧ１６及びセンサードライバー１７が生成する垂直同期信号によって、露光及び信号読み出しが行われる。
【００４４】
●撮影処理全体の流れ
次に本第１の実施形態における撮影処理について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。撮像装置１の主電源スイッチがオン状態であり、かつ撮像装置１の動作モードが撮影（録画）モードにあるときに、以下に説明する撮影処理シーケンスが実行される。
【００４５】
まずＳ１において、ＣＰＵ１５は、レンズ鏡筒３１を透過し撮像素子５上に結像した像をＬＣＤ１０に表示するＥＶＦ表示を開始する。次いでＳ２において、ＣＰＵ１５はレリーズスイッチの状態を確認する。撮影者によってレリーズスイッチが操作され、ＳＷ１がオン状態になると次のＳ３に進み、ＡＥ処理が実行される。続いてＳ４においてスキャンＡＦ処理を行う。なお、このスキャンＡＦ処理については、詳細に後述する。
【００４６】
スキャンＡＦ処理の結果、合焦可能と判断されれば、Ｓ５においてＡＦＯＫ表示を行う。ここでは例えば、表示素子２９を点灯したり、ＬＣＤ１０上に緑の枠を表示するなどの処理を行う。また、Ｓ４において合焦可能と判断されなかった場合には、Ｓ５においてＡＦＮＧ表示を行う。ここでは例えば、表示素子２９を点滅表示したり、ＬＣＤ１０上に黄色の枠を表示するなどの処理を行う。なお、Ｓ５における表示の方法は、撮影者に通知できるのであれば、上記表示方法に限定されるものではない。
【００４７】
次に、ＣＰＵ１５はＳ６においてＳＷ２の確認を行い、ＳＷ２がオンになるとＳ７に進んで撮影を行い、一連の撮影処理を終了する。
【００４８】
●スキャンＡＦ処理
次に、Ｓ４で行われるスキャンＡＦ処理について、図６のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明においては、フォーカスレンズ群３を移動させながらＡＦ評価値（焦点評価値）を取得する動作をスキャン、ＡＦ評価値を取得するフォーカスレンズ群３の位置の間隔をスキャン間隔と呼ぶものとする。また、ＡＦ評価値を取得するためにフォーカスレンズ群を移動する範囲をスキャン範囲、ＡＦ評価値を取得するための画像信号を取得する領域である焦点検出領域を示す枠をＡＦ枠と呼ぶものとする。
【００４９】
本実施形態において、顔検出が成功しなかった場合または検出された顔の大きさが所定値未満の場合は、ＡＦ枠は図９に示すように画面の中央部分あるいは画面上の任意の部分と、それに隣接する複数箇所に複数のＡＦ枠が設定されているものとする。図９は中央部とそれに隣接する複数箇所に複数のＡＦ枠が設定されている例を示している。
【００５０】
まずＳ６０１において、顔検出回路３６による顔検出の結果から、検出が成功し、検出された顔の大きさが所定以上の大きさであるか否かを判断する。所定以上の大きさの顔が検出されていればＳ６０５に進み、通常画像用ＡＦ処理を行う。顔が検出されている場合には、検出された顔にＡＦ枠を設定し、設定した各ＡＦ枠内でスキャンを行って、合焦位置を取得する。なお、Ｓ６０５における合焦位置の取得方法については後述する。
【００５１】
顔が検出された場合、Ｓ６０５ではＡＦ枠の大きさを顔の大きさに一致させるが、ＡＦ枠が小さくなるとＡＦ評価値を取得する際の信号量が減り、精度の良いＡＦが期待できないため、ＡＦ枠の大きさには下限を設けている。そのため、検出された顔の大きさが十分に大きければ、ＡＦ枠内に点光源被写体が入ることはほぼ無いが、検出された顔の大きさが小さい場合、ＡＦ枠内に点光源被写体が入る可能性がある。従って、顔が検出できなかった場合だけではなく、顔が検出されても、顔の大きさが所定未満の場合はＳ６０５に進まず、Ｓ６０２に進んで、点光源被写体か否かの判定を行うようにしている。
【００５２】
検出された顔の大きさが小さい場合や顔検出に成功しなかった場合は、Ｓ６０２において、図５のＳ３におけるＡＥ処理の結果（測光結果）から、得られた画像が所定の輝度より低輝度か否かを判断する。所定の輝度より明るい場合はＳ６０５に進み、通常画像用ＡＦ処理を行う。顔が検出されないか、小さいので、図９に示すような中央枠もしくは撮影者が設定した画面上の任意の部分のＡＦ枠等、公知の手法により設定された複数のＡＦ枠それぞれについてスキャンを行って、合焦位置を取得する。一方、所定の輝度より暗い場合はＳ６０３において各ＡＦ枠内に点光源被写体が存在するか否かの判定を行う。なお、Ｓ６０３で行われる処理については詳細に後述する。
【００５３】
判定の結果、全てのＡＦ枠に点光源被写体が存在する場合（Ｓ６０４でＹＥＳ）、通常画像用のＡＦ処理では焦点調整ができないため、Ｓ６０９へ進んで、後述する点光源用ＡＦ処理を行い、Ｓ６０７に進む。
【００５４】
一方、Ｓ６０３での判定の結果、いずれかのＡＦ枠内に点光源被写体が存在しない場合（Ｓ６０４でＮＯ）、Ｓ６０６に進み、点光源被写体が存在しないＡＦ枠において、スキャンを行って合焦位置を取得する、通常画像用ＡＦ処理を行う。
【００５５】
Ｓ６０５、Ｓ６０６、Ｓ６０９のいずれかで得られたＡＦ評価値に基づいて、いずれかのＡＦ枠の合焦位置に焦点調整が可能な場合（Ｓ６０７でＮｏ）、Ｓ６０８へ進む。Ｓ６０８では、焦点調整可能なＡＦ枠の合焦位置から所定のアルゴリズムに従って選択された合焦位置へフォーカスレンズ群３を制御する。このアルゴリズムの一例は、例えば特許文献（特許第０２６２０２３５号公報）等により公知であるが、簡単に説明すると、前方障害物ではないと判断されるもののうち最も近側の合焦位置を選択するものである。逆に全てのＡＦ枠で焦点調整が不可能な場合（Ｓ６０７でＹｅｓ）は、Ｓ６１０へ進み、過焦点位置と呼ばれる無限遠を被写界深度の遠側に含む最も近距離のフォーカスレンズ位置へフォーカスレンズ群３を制御する。
【００５６】
●点光源被写体の判定
次に、Ｓ６０３で行われる点光源被写体の判定動作について説明する。例えば、図９に示すようにＡＦ枠が設定されているとすると、そのＡＦ枠内の輝度の分布を示すヒストグラムを用いて、点光源被写体がそのＡＦ枠内に存在するか否かを判定する。その動作手順を図７に示す。
【００５７】
まずＳ７０１において輝度の分布を示すヒストグラムを求めるＡＦ枠位置を１枠目（図９の００枠）に設定する。次いでＳ７０２において設定されたＡＦ枠内のヒストグラムを求める。ここで言うヒストグラムは、ヒストグラムを求めるＡＦ枠内に含まれる画素それぞれの輝度値を取得し、各輝度値の画素がいくつ存在するかを求める処理である。例えばＡ／Ｄ変換された後の輝度値が０〜２５５になる場合、輝度値０〜２５５の画素がそれぞれ何画素あるかを求めることで、ヒストグラムを求める。
【００５８】
そしてＳ７０３において、求めたヒストグラムから、所定輝度値より低い輝度の画素数を求め、これを低輝度画素数ＮｕｍＢｌｉｇｈｔＬｏｗとする。その後Ｓ７０４において、ヒストグラムから所定輝度値より高い輝度の画素数を求め、これを高輝度画素数ＮｕｍＢｌｉｇｈｔＨｉｇｈとする。その次にＳ７０５においてヒストグラムＹｐ及びヒストグラムＭＭを求める。ここで、ヒストグラムＹｐ及びヒストグラムＭＭを求める動作について、図８を参照して説明する。
【００５９】
まずＳ８０１において、ヒストグラムを求めたＡＦ枠内の総画素数を取得する。これをＮｕｍＨｉｓｔＰｉｘｓとする。次いでＳ８０２において、輝度値が有効であるとみなす画素数の閾値ＴｈｒＮｕｍＨｉｓｔを、総画素数ＮｕｍＨｉｓｔＰｉｘｓと有効とみなす画素数の割合ＴｈｒＲａｔｉｏとの積を取って求める。この閾値ＴｈｒＮｕｍＨｉｓｔは、ノイズなどに起因する輝度値を排除するために用いる。閾値ＴｈｒＮｕｍＨｉｓｔが求まったならば、Ｓ８０３で輝度値を０に初期化し、輝度値０から順に、各輝度値が有効な輝度値であるか否かの判定を開始する。
【００６０】
Ｓ８０４において、ヒストグラムから判定対象の輝度値の画素数を取得し、取得した画素数を閾値ＴｈｒＮｕｍＨｉｓｔと比較する。閾値以上であればＳ８０５で有効輝度値とし、閾値ＴｈｒＮｕｍＨｉｓｔ未満であれば、ノイズなどに起因して発生した無効な輝度値と見なして、ヒストグラムＹｐ、ヒストグラムＭＭを求める際に用いないようにする。Ｓ８０６で、判定対象の輝度値が最大値（例えば、２５５）であるかどうかを判断し、最大値でなければＳ８０７に進んで次に大きい輝度値を判定対象の輝度値として、Ｓ８０４に戻る。
【００６１】
Ｓ８０６において、判定対象の輝度値が最大値であると判定されるとＳ８０８へ進み、有効と判定された輝度値のうち、最大値と最小値を求める。Ｓ８０９では、有効と判定された輝度値の最大値をヒストグラムＹｐとして記録し、Ｓ８１０では、有効と判定された輝度値の最大値と最小値の差を求め、これをヒストグラムＭＭとして記録する。その後、図７のＳ７０７へ進む。
【００６２】
ＮｕｍＢｌｉｇｈｔＬｏｗ、ＮｕｍＢｌｉｇｈｔＨｉｇｈ、ヒストグラムＹｐ、ヒストグラムＭＭの４つの指標が求まったならば、以下の処理において、その指標がそれぞれの所定の条件を満たすか否かを調べる。そして、全ての指標が条件を満たしている場合、そのＡＦ枠は点光源被写体を含むＡＦ枠であると判定する。すなわち、低輝度部が多く、高輝度部がある程度以上存在し、高輝度部が十分明るく、コントラストが高い場合は点光源被写体を含む枠と判定する。
【００６３】
まずＳ７０７で低輝度画素数ＮｕｍＢｌｉｇｈｔＬｏｗと高輝度画素数ＮｕｍＢｌｉｇｈｔＨｉｇｈの和が所定画素数（ＮｕｍＨｉｇｈＬｏｗＰｉｘｓ）より多いか否かを調べ、多ければＳ７０８へ進み、多くなければＳ７１２に進む。次いでＳ７０８で高輝度画素数ＮｕｍＢｌｉｇｈｔＨｉｇｈが所定画素数（ＮｕｍＨｉｇｈＰｉｘｓ）より多いか否かを調べ、多ければＳ７０９へ進み、多くなければＳ７１２に進む。そしてＳ７０９でヒストグラムＹｐが所定値（Ｙｐ０）より大きいか調べ、大きければＳ７１０へ進み、大きくなければＳ７１２に進む。更にＳ７１０でヒストグラムＭＭが所定値（ＭＭ０）より大きいか調べ、大きければＳ７１１へ進み、大きくなければＳ７１２に進む。
【００６４】
このようにＳ７０７〜Ｓ７１０において全ての条件を満たした場合に、そのＡＦ枠内に点光源被写体が存在すると判定し、Ｓ７１１においてそのＡＦ枠を点光源被写体を含むＡＦ枠と判定する。
【００６５】
Ｓ７１２では、全てのＡＦ枠について判定が終了したかを調べる。図９示すようにＡＦ枠が設定されている場合、判定は００枠→０１枠→０２枠→１０枠→・・・・→２１枠→２２枠の順序で行われ、その場合、２２枠の判定が終了したか否かを調べる。全てのＡＦ枠の判定が終了していない場合はＳ７１３へ進み、判定する枠を次の枠に設定して、上述した処理を繰り返す。もし００枠の判定が終了していたならば０１枠に、０１枠の判定が終了していたならば０２枠にというように設定する。全てのＡＦ枠の判定が終了したならば、図６のＳ６０４へ進む。
【００６６】
●通常画像用ＡＦ処理
次に、Ｓ６０５及びＳ６０６において行われる通常画像用ＡＦ処理について図１０及び図１１を用いて説明する。
【００６７】
まず、図１０を参照して、本第１の実施形態においてＡＦ処理で用いる画像信号の取得方法について説明する。本第１の実施形態においては、露出条件及び読み出しレートの少なくともいずれか一方を、ＥＶＦ画像を得るための撮像素子５の表示用画素と、ＡＦ処理を行うための撮像素子５の焦点検出用画素とで独立に制御する。そして、独立に制御された表示用画素及び焦点検出用画素からの信号をそれぞれ並行して得られるようにする。そのために、本第１の実施形態では、ＥＶＦ用（表示用）の信号とＡＦ用（焦点検出用）の信号のそれぞれの露出条件を２行周期で設定し、撮像素子５のリセット及び出力転送のタイミングを異ならせる。但し、撮影時の被写体の明るさによっては、両者に最適な露出条件が等しくなり、リセット及び出力転送のタイミングが同じになることがある。
【００６８】
ＥＶＦ用の信号を得るためには、撮影者による被写体の視認に適した最適な露光量、パンニングや被写体の移動に対する追従性等を考慮して、露出条件、特に電荷蓄積時間を決める。一方、ＡＦ用の信号はイルミネーション等の点光源被写体を含まない場合のスキャンＡＦに最適な露光量、ＡＦ時間、ＡＦ時間内の被写体の移動、手振れによるＡＦ処理への影響等を考慮して、露出条件、特に電荷蓄積時間を決める。
【００６９】
ＥＶＦ用の電荷蓄積時間としては、一例として、８分の１秒を長秒時側、撮像素子５の性能等で決まる最小電荷蓄積時間を短秒時側の限度とし、Ｓ３のＡＥ処理結果を参照して、絞り、列アンプ回路２１０の値を調整し、露光量が適正となるように決める。ＡＦ用の電荷蓄積時間としては、一例として、３２分の１秒を長秒時側、撮像素子５の性能等で決まる最小電荷蓄積時間を短秒時側の限度とし、Ｓ３のＡＥ処理結果を参照し、絞り４、列アンプ回路２１０の値を調整して、露光量が適正となるように決める。よって低照度下において決められた電荷蓄積時間は、ＡＦ用の電荷蓄積時間がＥＶＦ用より短くなり、それに伴いＡＦ用の読み出しレートが速くなる。例えば、ＡＦ用の電荷蓄積時間を３２分の１秒（読み出しレートは３２ＦＰＳ）、ＥＶＦ画像の電荷蓄積時間を８分の１秒（読み出しレートは８ＦＰＳ）とし、絞り４の値は等しい値とする。
【００７０】
露出条件（電荷蓄積時間）が決まると、TX信号及びRS信号を図１０に示すように制御する。図１０はＥＶＦ用及びＡＦ用の信号を得るために垂直走査回路２０６から生成される信号を示したタイミングチャートである。
【００７１】
図１０において、各行のTX信号（TX1〜4）及びRS信号（RS1〜4）が共に立ち上がることによって、各画素のフォトダイオード２０２の電荷がリセットされ、TX信号及びRS信号が共に立ち下がった時から電荷蓄積が開始される。この動作は、ＴＧ１６によって設定された条件で、所定の順番で順次行われる。その後、ＡＦ用の行において、所定の電荷蓄積時間の経過後に、TX1及びTX2が順次立ち上がり、フォトダイオード２０２の電荷を信号増幅アンプ２０４に読み出し、水平走査回路２０９を通して出力され、ＡＦ用の信号を取得する。その後、再度TX1とRS1、TX2とRS2とが順次共に立ち上がり、ＡＦ用の行をリセットする。ＡＦ用の信号を取得するため、この動作を繰り返す。一方、ＥＶＦ用の行においては、所定の電荷蓄積時間の経過後に、TX3及びTX4信号が順次立ち上がり、フォトダイオード２０２の電荷を信号増幅アンプ２０４に読み出し、水平走査回路２０９を通して出力される。これにより、ＥＶＦ画像を取得する。
【００７２】
次に、上述したようにして撮像素子５によって２行周期で取得したＡＦ用の信号に基づいて合焦位置を求めるスキャンＡＦの方法について図１１を用いて説明する。スキャンＡＦは、ＡＦ用の信号から抽出される高周波成分が最も多くなるフォーカスレンズ群３の位置を求める処理であり、ＡＦ枠単位で行われる。
【００７３】
ＣＰＵ１５はフォーカス駆動モータ２２を駆動制御する第２モータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を制御する。これにより、フォーカスレンズ群３を無限遠に相当する位置（図１１における「Ａ」）から各々の撮影モードにおいて設定される至近距離に相当する位置（図１１における「Ｂ」）まで駆動する。そして、駆動しながらスキャンＡＦ処理回路１４の出力であるＡＦ評価値を取得し、フォーカスレンズ群３の駆動が終了した時点で、取得したＡＦ評価値が最大になるフォーカスレンズ群３の位置、即ち合焦位置（図１１における「Ｃ」）を求める。
【００７４】
なお、スキャンＡＦ処理回路１４からのＡＦ評価値の取得はスキャンＡＦの高速化のために、全てのフォーカスレンズ群３の位置については行わず、所定のスキャン間隔で行う。例えば、図１１に示すａ１、ａ２、ａ３においてＡＦ評価値を取得する。このような場合、「Ｃ」の位置ではＡＦ評価値を求めていないので、取得したＡＦ評価値が最大となった点とその前後の点とから合焦位置Ｃを計算にて求める。このような補間計算を行ってＡＦ評価値が最大となる合焦位置（図１１における「Ｃ」）を求める前に、ＡＦ評価値の信頼性を評価する。具体的な方法の例は特許第０４２３５４２２号公報や特許第０４１８５７４１号公報に記載されているので、ここでの説明は割愛する。
【００７５】
Ｓ６０５の通常画像用ＡＦ処理に関しては上記に説明したスキャンＡＦを設定されたＡＦ枠全てに対して行い、各ＡＦ枠についてその信頼性が十分であれば、ＡＦ評価値が最大となる合焦位置を求める。信頼性が十分でないＡＦ枠に関してはＡＦ評価値が最大となる点を求める処理は行わない。
【００７６】
Ｓ６０６においては、通常画像用ＡＦ処理が可能と判定されたＡＦ枠のみについて、上述したスキャンＡＦを行う。Ｓ６０５と同様に、処理を行ったＡＦ枠の信頼性が十分であれば、ＡＦ評価値が最大となる合焦位置を求め、信頼性が十分でないＡＦ枠に関してはＡＦ評価値が最大となる合焦位置を求める処理は行わない。
【００７７】
そして、Ｓ６０５またはＳ６０６の処理において、いずれかのＡＦ枠の信頼性が十分であれば（図６のＳ６０７でＮＯ）、図５のＳ５においてＡＦＯＫ表示が行われることになる。また、全てのＡＦ枠でＡＦ評価値の信頼性を評価した結果、全てのＡＦ枠でその信頼性が低い場合には（図６のＳ６０７でＹＥＳ）、図５のＳ５においてＡＦＮＧ表示が行われることになる。
【００７８】
●点光源用ＡＦ処理
次に、Ｓ６０９において行われる点光源用ＡＦ処理について、図１２及び図１３を用いて説明する。
【００７９】
点光源用ＡＦ処理においても、通常画像用ＡＦ処理と同様に、ＥＶＦ画像を得るための撮像素子５からの信号と、ＡＦ処理を行うための撮像素子５からの信号を、異なる露出条件で取得し、異なる読み出しレートで並行して得られるようにする。
【００８０】
点光源用ＡＦ処理においても、ＥＶＦ用の信号は撮影者による暗中での被写体の視認に適した最適な露光量、パンニングや被写体の移動に対する追従性等を考慮して露出条件、特に電荷蓄積時間を決める。一方、ＡＦ用の信号はＡＦ時間、ＡＦ時間内の被写体の移動、手振れによるＡＦへの影響、イルミネーション等の点光源被写体を撮影する場合のスキャンＡＦにおける最適な露光量を考慮して、露出条件、特に電荷蓄積時間を決める。
【００８１】
点光源用ＡＦ処理においては、ＥＶＦ用の電荷蓄積時間、絞り４、列アンプ回路２１０の値を調整して、Ｓ３のＡＥ処理結果を参照し、イルミネーションなどの点光源被写体を撮影する場合の露光量が適正となるように決める。そして、ＡＦ用の電荷蓄積時間を、点光源被写体の比率に応じて、ＥＶＦ用の適正露光量よりも露光量を減らすように決める。
【００８２】
具体的には、高輝度画素数ＮｕｍＢｌｉｇｈｔＨｉｇｈの、総画素数に対する比率から、以下のように露光量を減らす。
【００８３】
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【００８４】
５０％程度以上では、点光源被写体が占める場合は点光源被写体に対してＡＥがなされているので、点光源被写体に対する露光量は適正になっており、飽和画素はほとんど存在しないと言える。点光源被写体が占める画素数が減少していくのに従い、画面全体に対して適正な露光量を得ようとするため、点光源被写体以外の暗い部分の影響を受け露光量は増加し、点光源被写体にとっては露光量がオーバーの状態が作られていく。よってその分の露光量を減らせば、点光源被写体に対する露光量は適正になる。以上の理由により、高輝度画素の比率が５０％以上の場合は露光量を減らさず、高輝度画素の比率が減少するに従い露光量を減らしていく。その減少量としては、高輝度画素の比率が半減したならば１段分露光量を減らすようにする。
【００８５】
このように点光源被写体を撮影する場合のＡＦ用の露光量を、ＥＶＦ用の適正露光量よりも減らすのは、次の理由による。ＥＶＦ用の露光量ではイルミネーション等の点光源は飽和してしまい、図１２に示す適正露光量１２０１の場合のように、本来の合焦位置ではなくその前後のフォーカスレンズ群３の位置でＡＦ評価値がピークとなる。そのため、正しい合焦位置を得ることができないからである。そこで、ＡＦ用では露光量を減らし、図１２に示す露出アンダーのグラフ１２０２の場合のような、スキャンによるＡＦ評価値の形状が得られるようにする。
【００８６】
よって低照度下においては、ＡＦ用の電荷蓄積時間をＥＶＦ用の電荷蓄積時間より短くするため、それに伴いＡＦ用の読み出しレートが速くなる。一例として、ＡＦ用の電荷蓄積時間を１２８分の１秒（読み出しレートは１２８ＦＰＳ）、ＬＣＤ表示用の画像の電荷蓄積時間を３２分の１秒（読み出しレートは３２ＦＰＳ）とする。絞り４の値は等しい値とし、イルミネーションなどの点光源被写体を撮影する場合等の低照度下では開放となる。
【００８７】
露出条件（電荷蓄積時間）が決まると、TX信号及びRS信号を図１３に示すように制御する。図１３はＥＶＦ用及びＡＦ用の信号を得るための垂直走査回路２０６から生成される信号を示したタイミングチャートである。
【００８８】
図１３において、各行のTX信号（TX1〜4）及びRS信号（RS1〜4）が共に立ち上がることによって、各画素のフォトダイオード２０２の電荷がリセットされ、TX信号及びRS信号が共に立ち下がった時から電荷蓄積が開始される。この動作は、ＴＧ１６によって設定された条件で、所定の順番で順次行われる。その後、ＡＦ用の行において、所定の電荷蓄積時間の経過後に、TX1及びTX2が順次立ち上がり、フォトダイオード２０２の電荷を信号増幅アンプ２０４に読み出し、水平走査回路２０９を通して出力され、ＡＦ用の信号を取得する。その後、再度TX1とRS1、TX2とRS2とが順次共に立ち上がり、ＡＦ用の行をリセットする。ＡＦ用の信号を取得するため、この動作を繰り返す。一方、ＥＶＦ用の行においては、所定の電荷蓄積時間の経過後に、TX3及びTX4信号が順次立ち上がり、フォトダイオード２０２の電荷を信号増幅アンプ２０４に読み出し、水平走査回路２０９を通して出力される。これにより、ＥＶＦ画像を取得する。
【００８９】
次に、上述したようにして撮像素子５によって２行周期で取得したＡＦ用の信号に基づいて合焦位置を求める、点光源用のスキャンＡＦの方法について図１２を用いて説明する。
【００９０】
ＣＰＵ１５はフォーカス駆動モータ２２を駆動制御する第２モータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を制御する。これにより、フォーカスレンズ群３を無限遠に相当する位置（図１２における「Ａ」）から各々の撮影モードにおいて設定される至近距離に相当する位置（図１２における「Ｂ」）まで駆動する。そして、駆動しながらスキャンＡＦ処理回路１４からＡＦ評価値を取得し、フォーカスレンズ群３の駆動が終了した時点で取得したＡＦ評価値に基づいて、ＡＦ評価値が最大になる位置（図１２における「Ｃ」）を求める。
【００９１】
なお、スキャンＡＦ処理回路１４の出力の取得はスキャンＡＦの高速化のために、全てのフォーカスレンズ群３の位置については行わず、所定のスキャン間隔で行う。例えば、図１２に示すａ１、ａ２、ａ３においてＡＦ評価値を取得する。このような場合はＡＦ評価値が最大値となった点とその前後の点から合焦位置Ｃを計算にて求めている。なお、このように補間計算を行いＡＦ評価値が最大となる点（図１２のＣ）を求める前に、通常画像用ＡＦ処理時と同様に、ＡＦ評価値の信頼性を評価する。
【００９２】
上記に説明したスキャンＡＦを設定されたＡＦ枠全てに対して行い、いずれかのＡＦ枠についてその信頼性が十分であれば（図６のＳ６０７でＮＯ）、ＡＦ評価値が最大となる合焦位置を求める。信頼性が十分でないＡＦ枠に関してはＡＦ評価値が最大となる合焦位置を求める処理は行わない。そしていずれかのＡＦ枠の信頼性が十分であれば、図５のＳ５でＡＦＯＫ表示が行われることになる。
【００９３】
一方、点光源用ＡＦ処理においては、全てのＡＦ枠でその信頼性が低い場合には、ＥＶＦ用の信号を用いてＡＦ処理を行う。これは、ＡＦ用の信号でＡＦをした結果、全てのＡＦ枠でその信頼性が低いということは、点光源ではない被写体を点光源被写体と誤判定した可能性があるからである。そこで点光源ではない被写体に対して適正な露光量になっているＥＶＦ用の信号を用いてＡＦを行う。
【００９４】
点光源被写体と誤判定がなされ、ＥＶＦ用の信号の露光量が適正である場合は、スキャンをした結果、ＥＶＦ用の信号から図１２の露出アンダーの場合のグラフ１２０２に示したようなＡＦ評価値が得られる。
【００９５】
ただし、スキャン間隔がＡＦ用の信号の読み出しレートで最適になるようにフォーカスレンズ群３を駆動しているので、ＥＶＦ用の信号の読み出しレートではスキャン間隔が広すぎて正確なＡＦ評価値のピーク位置が得られない可能性がある。例えば図１２のｄのように求められたピーク位置が本来のピーク位置Ｃからずれることがある。このずれ量ΔはＥＶＦ用の信号を用いてＡＦ評価値のピーク位置（図１２のｄ）を求めた際のスキャン間隔の半分程度と推定することができる。よって、求められたピーク位置（図１２のｄ）を中心にずれ量Δの４倍程度の範囲（４Δ）をスキャン範囲に設定し、設定したスキャン範囲４Δを再スキャンし、より正確なＡＦ評価値のピーク位置（図１２のＣ）を求める。
【００９６】
一例に示したようにＡＦ用の信号の読み出しレートが１２８ＦＰＳ、ＥＶＦ用の信号の読み出しレートが３２ＦＰＳの場合は、ずれ量Δは１０深度程度と推定することができるので、スキャン範囲は図１２のｄを中心に±２０深度とすれば良い。
【００９７】
この際もＥＶＦ用の信号と、ＡＦ用の信号を、異なる露出条件で、異なる読み出しレートで並行して得られるようにし、両者のそれぞれ露出条件を２行周期で設定し、撮像素子のリセット、出力転送のタイミングを異ならせる。その決め方はＳ６０５及びＳ６０６と同様である。
【００９８】
再スキャンでは、ＣＰＵ１５は、第２モータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を制御し、フォーカスレンズ群３をスキャン開始位置（図１２における「ａ」）からスキャン終了位置（図１２における「ｂ」）まで駆動する。そして駆動しながらスキャンＡＦ処理回路１４からＡＦ評価値を取得し、フォーカスレンズ群３の駆動が終了した時点で、取得したＡＦ評価値から、それが最大になる合焦位置（図１２における「Ｃ」を求める。
【００９９】
この場合も、他のスキャンＡＦと同様に、合焦位置を求める前にＡＦ評価値の信頼性を評価する。信頼性の判定はスキャンを行ったＡＦ枠全てに対して行い、いずれかのＡＦ枠についてその信頼性が十分であれば、そのＡＦ枠については合焦位置を求め、信頼性が十分でないＡＦ枠に関しては合焦位置を求める処理は行わない。そしていずれかのＡＦ枠の信頼性が十分であれば（図６のＳ６０７でＮＯ）、図５のＳ５においてＡＦＯＫ表示が、また、全てのＡＦ枠でその信頼性が低い場合には（図６のＳ６０７でＹＥＳ）、図５のＳ５においてＡＦＮＧ表示が行われることになる。
【０１００】
なお、Ｓ６０５のＡＦ処理においてユーザーによって１点ＡＦが設定されている場合や顔ＡＦで検出された顔位置にＡＦ枠が設定されている場合は、その枠についてのみ上記の処理を行うようにしても良い。ここで、１点ＡＦは、中央１枠によるＡＦもしくはユーザーが指定した任意の１枠によるＡＦのことを指す。
【０１０１】
上記の通り第１の実施形態によれば、異なる露出条件で並行して得られたＡＦ用とＥＶＦ用の信号を用いるので、点光源被写体と通常被写体が混在する場合などにおいても、ＥＶＦ画像の画質を保ちつつ、より正確な焦点調節が可能になる。
【０１０２】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、ＳＷ１オン前（撮影準備指示前）におおまかにピントを合わせる処理（コンティニュアスＡＦ）を行う点が上述した第１の実施形態と異なる。このコンティニュアスＡＦは後述するように点光源がＡＦ枠内に存在するか否かの判定を行う前に実行される。なお、撮像装置１の構成は図１及び図２に示すものと同様であるので、説明を省略する。
【０１０３】
●撮影処理全体の流れ
第２の実施形態における撮像処理について、図１４に示すフローチャートを用いて説明する。
【０１０４】
第１の実施形態と同様に、撮像装置１の主電源スイッチがオン状態であり、かつ撮像装置の動作モードが撮影（録画）モードにあるときに、撮影処理シーケンスが実行される。
【０１０５】
まずＳ１４０１においてＡＥ処理を実行し、第１の実施形態において図１０を参照して説明したようにして、ＥＶＦ画像が適正になる露光量及びＡＦ処理に適した露光量を求め、その露光量になるように撮像素子５を駆動する。
【０１０６】
次いでＳ１４０２において、第１の実施形態と同様にＥＶＦ表示を開始する。その際にＣＰＵ１５は、Ｓ１４０１で求めた露光量となるように撮像素子５を制御する。更にＳ１４０３においてコンティニュアスＡＦ処理を行い、概略の合焦位置へフォーカスレンズ群３を駆動する。この処理については後述する。
【０１０７】
そしてＳ１４０４において、ＣＰＵ１５はレリーズスイッチの状態を確認し、撮影者によってレリーズスイッチが操作され、ＳＷ１がオン状態になると次のＳ１４０５に進み、ＡＥ処理を実行する。続いてＳ１４０６においてスキャンＡＦ処理を行う。この処理については後述する。
【０１０８】
スキャンＡＦ処理の結果、合焦可能と判断されれば、Ｓ１４０７においてＡＦＯＫ表示を行う。ここでは例えば表示素子２９を点灯したり、ＬＣＤ１０上に緑の枠を表示するなどの処理を行う。また、Ｓ１４０６において合焦可能と判断されなかった場合には、Ｓ１４０７においてＡＦＮＧ表示を行う。これは例えば、表示素子２９を点滅表示したり、ＬＣＤ１０上に黄色の枠を表示するなどの処理を行う。なお、Ｓ１４０７における表示の方法は、撮影者に通知できるのであれば、上記表示方法に限定されるものではない。
【０１０９】
次に、ＣＰＵ１５はＳ１４０８のおいてＳＷ２の確認を行い、ＳＷ２がオンになるとＳ１４０９に進んで撮影を行い、一連の撮影処理を終了する。
【０１１０】
●コンティニュアスＡＦ処理
次に、Ｓ１４０３で行われるコンティニュアスＡＦ処理について、図１５のフローチャートを参照して説明する。なお、この際の撮像素子５の駆動は、図１０に示すタイミングチャートのタイミングで行われる。
【０１１１】
コンティニュアスＡＦ処理が開始されると、Ｓ１５０１において微小駆動動作を行い、合焦か、または、合焦でないならどちらの方向に合焦点があるかを判別する。微小駆動とはフォーカスレンズ群３を至近方向もしくは無限遠方向に微小量（ＥＶＦ画像上でピントの変化が確認できない程度）駆動し、得られたＡＦ評価値から合焦／非合焦及び合焦させるためにフォーカスレンズ群３を駆動すべき方向などを検出する動作である。
【０１１２】
Ｓ１５０２で合焦と判定された場合はＳ１５０８へ進んで合焦時の処理を行い、合焦と判定されなかった場合はＳ１５０２からＳ１５０３へ進む。Ｓ１５０３においては、Ｓ１５０１で合焦方向の判別ができている場合はＳ１５０４へ進んで山登り駆動を行い、Ｓ１５０１で合焦方向の判別ができていない場合はＳ１５０１へ戻り微小駆動を継続する。Ｓ１５０４では、ＡＦ評価値が大きくなる方向へ高速でフォーカスレンズ群３を山登り駆動する。山登り駆動は山登り駆動中の合焦度合いに応じてスキャン間隔を変えながら合焦位置を探すスキャンである。合焦度合いが低い場合は５〜１０深度の比較的粗いスキャン間隔でスキャンを行い、合焦度合いが高くなるに従いスキャン間隔を細かくし、合焦位置近傍では２〜４深度の比較的細かいスキャン間隔でスキャンを行う。Ｓ１５０５において、ＡＦ評価値がピークを越えたと判別された場合はＳ１５０６へ進み、ＡＦ評価値がピークを越えたと判別されない場合はＳ１５０４へ戻り山登り駆動を継続する。
【０１１３】
Ｓ１５０６では、山登り駆動中のＡＦ評価値がピークの位置へ、フォーカスレンズ群３の位置を戻す。Ｓ１５０７においては、フォーカスレンズ群３がＡＦ評価値がピークの位置に戻ったかを判定し、戻った場合はＳ１５０１へ戻って再び微小駆動を行い、ＡＦ評価値がピークの位置に戻っていない場合はＳ１５０６へ戻り、ピークに戻す動作を継続する。
【０１１４】
次に、Ｓ１５０２で合焦と判定されてからの合焦時の再起動判定処理について説明する。Ｓ１５０８では合焦と判定された際のＡＦ評価値を保持する。Ｓ１５０９では、同じフォーカスレンズ群３の位置で、最新のＡＦ評価値を取得する。Ｓ１５１０では、Ｓ１５０８で保持したＡＦ評価値とＳ１５０９で新たに取得したＡＦ評価値とを比較し、所定レベル以上差があれば再起動と判定し、Ｓ１５０１へ戻って微小駆動動作を再開する。Ｓ１５１０で再起動と判定されていなければＳ１５１１へ進み、フォーカスレンズ群３をそのまま停止し、Ｓ１５０９へ戻って再起動判定を継続する。
【０１１５】
●スキャンＡＦ処理
次に、Ｓ１４０６において実行されるスキャンＡＦ処理について、図１６のフローチャートを参照して説明する。なお、図１６において、図６で説明した処理と同様の処理には同じ参照番号を付し、適宜説明を省略する。
【０１１６】
まず、Ｓ１６０１において、Ｓ１４０３で行われたコンティニュアスＡＦ処理において、合焦と判定されているかどうかを判断し、合焦と判定されていなければ、第１の実施形態で図６を参照して説明したスキャンＡＦ処理を行う。
【０１１７】
一方、コンティニュアスＡＦ処理において合焦と判定されている場合、Ｓ６０１に進む。Ｓ６０１〜Ｓ６０４では、第１の実施形態で図６を参照して説明した処理を行う。
【０１１８】
点光源が存在し、通常画像用ＡＦ処理が不可能と判定された場合（Ｓ６０４でＹＥＳ）は、Ｓ１６１０において点光源用ＡＦ処理を実行する。ここでは、図１４のＳ１４０３において実行されたコンティニュアスＡＦにおいて合焦と判断されており、概略の合焦位置が求まっているので、その近傍のみをスキャンすれば良い。
【０１１９】
Ｓ１６１０におけるＥＶＦ用及びＡＦ用の露光量は、第１の実施形態における点光源用ＡＦ処理と同様にして決定される。ただし、上述したように、本第２の実施形態では、コンティニュアスＡＦによって求められたＡＦ評価値のピークを中心に所定のスキャン範囲を、所定のスキャン間隔でスキャンする。スキャン範囲、スキャン間隔は点光源被写体の比率、粗い間隔でスキャンしたことによって生じる合焦位置の誤差及びＡＦ時間を考慮して決められ、その量は以下のようになる。
【０１２０】
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また、スキャン間隔は点光源の光源が小さい場合には高周波の被写体として認識されるので、スキャン間隔が粗いとその最大値をとりもらす可能性があるため、ある程度細かくする必要ある。従って、一例として、Ｓ１６１０で行うＡＦのスキャン間隔は２.５深度とする。
【０１２１】
また通常画像用ＡＦ処理を行うＳ１６０５及びＳ１６０６においても、コンティニュアスＡＦにおいて合焦と判断された合焦位置を中心にスキャン範囲及びスキャン間隔を決定する。一例として、Ｓ１６０５及びＳ１６０６で行うＡＦのスキャン範囲は概略の合焦位置±５深度、スキャン間隔は２．５深度とする。そして、第１の実施形態の図６のＳ６０５及びＳ６０６と同様の手順で、決められたスキャン間隔で、決められたスキャン範囲をスキャンし、各ＡＦ枠の合焦位置を求める。
【０１２２】
上記の通り第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加え、ＳＷ１をＯＮしてから合焦状態とするための時間を短縮することができ、撮影までのタイムラグを短縮することができる。
【０１２３】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本第３の実施形態では、ＳＷ１オン前（撮影準備指示前）に飽和画素が飽和しなくなる蓄積時間を探索し、最終的な蓄積時間にて飽和画素の有無によって通常画像用ＡＦ処理中に使用するバンドパスフィルタの帯域を切り替える点が第１の実施形態と異なる。なお、撮像装置１の構成は図１及び図２に示すものと同様であるので、説明を省略する。
【０１２４】
本第３の実施形態では、スキャンＡＦ処理回路１４はＡＦ評価値の他に、ＡＦ領域内の飽和画素の数を検出して出力する。
【０１２５】
●撮影処理
本第３の実施形態における撮像処理について、図１７に示すフローチャートを用いて説明する。撮像装置１の主電源スイッチがオン状態であり、かつ撮像装置１の動作モードが撮影（録画）モードにあるときに、以下に説明する撮影処理シーケンスが実行される。
【０１２６】
まずＳ１７０１において、ＣＰＵ１５は、レンズ鏡筒３１を透過し撮像素子５上に結像した像をＬＣＤ１０に表示するＥＶＦ表示を開始する。Ｓ１７０２ではスキャンＡＦ処理回路１４により、ＡＦ枠内において最大輝度レベルの値を持つ飽和画素の有無を調べる。飽和画素が所定数以上あった場合はＳ１７０３へ進み、所定数未満の場合はＳ１７０５へ進む。Ｓ１７０３では現在設定されているＡＦ用の電荷蓄積時間が、設定可能な最短の電荷蓄積時間かを調べ、最短であればＳ１７０５へ進む。最短蓄積時間でなければＳ１７０４へ進み、ＡＦ用の電荷蓄積時間を所定量短くしてからＳ１７０５へ進む。
【０１２７】
Ｓ１７０５では、ＣＰＵ１５はレリーズスイッチの状態を確認する。撮影者によってレリーズスイッチが操作され、ＳＷ１がオン状態になると次のＳ１７０６に進み、ＡＥ処理が実行される。その後Ｓ１７０７にてスキャンＡＦ処理回路１４において飽和画素をカウントする。
【０１２８】
Ｓ１７０８にて、Ｓ１７０７でカウントした飽和画素数が所定数以上あるかどうかを調べ、所定以上あれば点光源を検出したと判断してＳ１７０９に進み、そうでなければＳ１７１０へ進む。Ｓ１７０９では通常使用するバンドパスフィルタ（第１のバンドパスフィルタ）よりも高域なバンドパスフィルタ（第２のバンドパスフィルタ）を点光源用のＡＦ処理のために設定し、Ｓ１７１１へ進む。本第３の実施形態では、設定されたバンドパスフィルタを通過した画像信号を用いて、ＡＦ処理を行う。一方、カウントした飽和画素数が所定未満であれば、点光源ではないと判断してＳ１７１０に進み、通常使用するバンドパスフィルタを通常画像用のＡＦ処理のために設定し、Ｓ１７１１へ進む。Ｓ１７１１の通常画像用ＡＦ処理時のスキャンＡＦは、第１の実施形態の図１１に基づいて説明した処理とほぼ同じである。なお、Ｓ１７０８にて点光源であると判断された場合、スキャンＡＦ処理回路１４から得られたＡＦ評価値を、点光源の影響をより低減できるように合焦位置付近で値が下がる輝度の積分値で正規化する。その他の処理は、第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
【０１２９】
なお、本第３の実施形態では、最大輝度レベルの値を持つ飽和画素の数をカウントしたが、所定値以上の輝度値を有する高輝度な画素の数をカウントするように構成しても良い。
【０１３０】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本第４の実施形態では、第１の実施形態での処理に加え、フリッカの発生の有無及びフリッカが発生している場合はフリッカ周波数に基づき、必要に応じてＡＦ用の露出を再設定する処理を行う。従って、ＡＥ処理に伴うＡＦ用の露出を再設定する処理についてのみ説明し、その他の処理については説明を省略する。
【０１３１】
図１８は、第４の実施形態における撮像装置１’の構成を示すブロック図である。図１８に示す構成は、図１に示す構成に、Ａ／Ｄ変換回路７からの出力を受けて画面内の輝度変動からフリッカの有無の検出するとともに、検出したフリッカの周波数を検出するフリッカ検出回路３７を追加したものである。それ以外は図１に示す構成と同様であるため、同じ参照番号を付し、説明を省略する。
【０１３２】
●ＡＥ処理
図１９は、本第４の実施形態において、図５のＳ３で行われるＡＥ処理の動作を示すフローチャートである。本第４の実施形態においても、ＥＶＦ画像を得るための撮像素子５からの信号と、ＡＦ処理を行うための撮像素子５からの信号に対して、異なる露出条件と読み出しレートを設定する。また、ＡＦ用の信号にラインフリッカの影響がある場合は、ＡＦ枠内の各ラインの内、露出アンダーとなる範囲を判定して、露出アンダーな範囲を考慮して露出の再設定を行う。
【０１３３】
Ｓ１９０１ではフリッカ検出回路３７においてフリッカの検出を行い、Ｓ１９０２へ進む。ここで、フリッカ検出の処理は従来から用いられている任意の手法を適用して、フリッカの検出有無の判定とフリッカの周波数の検出を実行することが可能であり、その処理の詳細については本願の目的とは異なるため省略する。
【０１３４】
Ｓ１９０２ではＳ１９０１においてフリッカを検出したかどうかを調べ、フリッカを検出した場合はＳ１９０３へ進み、フリッカを検出しなかった場合はＳ１９１０へ進む。Ｓ１９０３では、ＥＶＦ用の信号の読み出しレートに、予め決められた所定の値を設定して、Ｓ１９０４へ進む。
【０１３５】
Ｓ１９０４では、ＥＶＦ用の信号に対して、画面全体の露出を考慮して適正露出となるように露出設定を行う。このとき、フリッカの周波数に合わせてフリッカ抑制が可能な電荷蓄積時間を優先的に設定する。ここで、Ｓ１９０１のフリッカ検出において５０Hzのフリッカを検出した場合は、フリッカ周波数の整数倍、即ち、１／５０秒もしくは１／１００秒が優先的に設定されるように露出を設定する。また、Ｓ１９０１のフリッカ検出において６０Hzのフリッカを検出した場合は、フリッカ周波数の整数倍、即ち、１／６０秒もしくは１／１２０秒が優先的に設定されるように露出を設定する。こうすることで、フリッカの検出時でもＥＶＦ表示にラインフリッカが影響して見栄えが悪くなることを防ぐことができる。
【０１３６】
Ｓ１９０５では、Ｓ１９０１のフリッカ検出において検出したフリッカの周波数に合わせてＡＦ用の信号の読み出しレートを設定する。ここで、Ｓ１９０１のフリッカ検出において５０Hzのフリッカを検出した場合は、読み出しレートを１／５０秒もしくは１／１００秒に設定する。また、Ｓ１９０１のフリッカ検出において６０Hzのフリッカを検出した場合は、読み出しレートを１／６０秒もしくは１／１２０秒に設定する。読み出しレートをフリッカの周波数に合わせることによって、各読み出しラインに対するフリッカの影響である周期的な輝度の変化は読み出し毎に一定となり、ラインフリッカの変動を防ぐことができる。
【０１３７】
Ｓ１９０６では、ＡＦ枠設定範囲全体の露出を考慮してＡＦ用の露出設定を行う。ここでは、ＬＣＤ１０への表示用の露出設定とは違い、見栄えを気にする必要がないため、ＡＦ精度を保つための最適な露出設定として、絞りは開放かつゲインが低い設定に優先的に設定できるように露出の設定を行う。そのため、シャッタ速度の値によっては、ラインフリッカの影響が残る場合もある。
【０１３８】
Ｓ１９０７では、ＡＦ用の信号にラインフリッカの影響があるかどうかを調べ、影響がある場合はＳ１９０８へ進み、影響がない場合は本処理を終了する。ここで、Ｓ１９０１で検出したフリッカの周波数と、Ｓ１９０６で設定したシャッタ速度の値を比較して判断を行う。例えば、フリッカの周波数と電荷蓄積時間が同期しない場合、ライン毎の露出に差が出てラインフリッカの影響が残ってしまう。しかしながら、Ｓ１９０５において検出したフリッカに同期する読み出しレートを設定したため、各ラインでのラインフリッカの出方は読み出し毎に一定となり、ラインフリッカの変動は起こらない。
【０１３９】
Ｓ１９０８では、ＡＦ用の信号のうちフリッカーの影響により露出アンダーとなるラインを判定する。図２０はアンダー判定を説明する図である。図２０において、画面１８ａはＡＦ用の信号画像を示しており、内部に２５のＡＦ枠（ＡＦ枠１８ａ〜１８ｙ）が設定されている。ここでは、Ｓ１９０１で検出したフリッカの変動周期上で所定以上出力が低下する範囲をアンダー範囲として定め、フリッカの変動周期とＡＦ用の信号の読み出しタイミングを関連付け、アンダー範囲にかかるＡＦ用の信号の領域を特定する。図２０に示す例では、ＡＦ枠１８ａ〜１８ｅ及びＡＦ枠１８ｕ〜１８ｙの１０枠は、アンダー範囲内にあるる。
【０１４０】
Ｓ１９０９では、後述の処理に従い、Ｓ１９０８でアンダーになると判定したラインを含むＡＦ枠を考慮してＡＦ用の露出を再設定する。なお、ここで行われる処理についは、図２１を参照して後述する。
【０１４１】
一方、フリッカが検出されなかった場合、Ｓ１９１０において、ＥＶＦ用の信号取得の為に予め決められた所定の読み出しレートを設定し、Ｓ１９１１へ進む。Ｓ１９１１では、画面全体の露出を考慮してＥＶＦ用の露出設定を行い、Ｓ１９１２へ進む。
【０１４２】
Ｓ１９１２では、ＡＦ用の信号取得の為に予め決められた所定の読み出しレートを設定し、Ｓ１９１３へ進む。Ｓ１９１３では、Ｓ１９０６と同様に、ＡＦ枠設定範囲全体の露出を考慮してＡＦ精度を保証するための絞り開放/低ゲイン設定を優先とした露出設定を行い、本処理を終了する。
【０１４３】
なお、Ｓ１９０５において、フリッカ対応の読み出しレートを設定できない場合（速度優先で読み出しレートを上げたい場合や、低照度時で電荷蓄積時間を延ばすため読み出しレートを下げたい場合など）も起こりうる。そのような場合は、検出したフリッカの周波数に合わせて、電荷蓄積時間や信号増幅量をライン毎に変更することによって、フリッカによる信号出力の低下を補正してもよい。
【０１４４】
図２１は図１９のＳ１９０９におけるＡＦ用の露出再設定の処理を説明するフローチャートである。ここで、ＡＦ処理時にＡＦ性能を保証できる露出範囲が、適正露出に対してThr_Over段数以下、Thr_Under段数以上の範囲内にあるものと設定する。例えば、Thr_Overを＋１、Thr_Underを−１といった数値に設定する。
【０１４５】
Ｓ２１０１では、ＡＦ用の信号内に設定された各ＡＦ枠の輝度値を取得して、各ＡＦ枠に対して露出の適正露出からの差を算出して、Ｓ２１０２へ進む。Ｓ２１０２では、Ｓ１９０８のアンダー判定の結果からアンダー範囲内に含まれるとされたＡＦ枠の内、適正露出よりもThr_Under段数よりアンダーとなるＡＦ枠が存在するかを調べ、存在する場合はＳ２１０３へ、存在しない場合はＳ２１０７へ進む。
【０１４６】
Ｓ２１０３では、Thr_UnderよりアンダーなＡＦ枠が優先度大のＡＦ枠であるかどうかを調べ、優先度大のＡＦ枠の場合はＳ２１０４へ進み、優先度大のＡＦ枠ではない場合はＳ２１０５へ進む。ここで、優先度大のＡＦ枠とは、例えば、中央付近のＡＦ枠など、被写体の存在確率が高く合焦位置決定の際には優先度大のＡＦ枠でのＡＦ評価値の出力結果を優先的に使用するとして予め設定しておく。
【０１４７】
Ｓ２１０４では、優先度大のＡＦ枠の中で最も露出アンダーなＡＦ枠を基準にして、露出の補正段数を設定する。ここでの補正段数は、最も露出アンダーなＡＦ枠が、ＡＦ性能の保証範囲である適正＋Thr_Over〜適正＋Thr_Underの範囲内の露出になるように任意の段数を設定する。
【０１４８】
Ｓ２１０５ではアンダー範囲内のＡＦ枠のうちで、最も露出アンダーなＡＦ枠を基準に露出の補正段数を設定し、Ｓ２１０６へ進む。Ｓ２１０６では、補正段数分の露出補正をすることによって優先度大のＡＦ枠中でThr_Over以上オーバーになってしまうＡＦ枠があるかどうかを調べ、ある場合はＳ２１０７へ、無い場合はＳ２１０８へ進む。
【０１４９】
Ｓ２１０７では露出の再設定を行わず、Ｓ２１０８ではＳ２１０４またはＳ２１０５で設定した補正段数分の露出補正を行い、本処理を終了する。
【０１５０】
上記の通り本第４の実施形態によれば、フリッカを検出した際に、ＥＶＦ表示のための信号は見栄えを優先した処理を行い、ＡＦ用の信号ではＡＦ精度を保証できるような露出設定を行う。これにより、フリッカを検出した際でもＥＶＦの見栄えとＡＦ精度を両立させることができる。
【０１５１】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態における撮像装置は、図１８を参照して第４の実施形態で説明した撮像装置１’と同様の構成を有する。また、第５の実施形態における処理は、上述した第４の実施形態に対し、フリッカの発生の有無及びフリッカが発生している場合はフリッカ周波数に基づき、ＡＦ枠を設定する処理を行うところが異なる。従って、ＡＥ処理に伴うＡＦ枠を設定する処理についてのみ説明し、その他の処理については説明を省略する。
【０１５２】
図２２は、本第５の実施形態において、図５のＳ３で行われるＡＥ処理の動作を示すフローチャートである。図１９に示す処理とは、Ｓ１９０９におけるＡＦ用の露出再設定処理を行わないところが異なる。それ以外は図１９において説明した処理と同様であるため、説明を省略する。
【０１５３】
図２３は図６のＳ６０５またはＳ６０６の通常画像用ＡＦ処理を説明するフローチャートである。ここでは、図２２のＳ１９０８におけるアンダー判定の結果に基づき、ＡＦ合焦精度が保証できる範囲にＡＦ枠を設定する。
【０１５４】
Ｓ２３０１では、図２２のＳ１９０８におけるアンダー判定の結果を参照し、露出アンダーとなる領域を取得する。Ｓ２３０２では、Ｓ２３０１で取得したアンダー範囲を避けて図２４に示すようにＡＦ枠の設定を行う。図２４ではアンダー度合いに応じて画面２２ａ内を領域２２ａ〜領域２２ｅの５つの領域に分割している。領域２２ａ、２２ｄはアンダーな範囲でＡＦ精度を保証できない可能性があるためＡＦ枠を設定せず、アンダーでない範囲に属する２２ａ、２２ｃ、２２ｅのうちで画面の中心付近に位置する領域２２ｃ内にＡＦ枠を設定する。このようにすることで、ラインフリッカによる露出低下の影響を受けない範囲内でＡＦ評価値を取得することができる。
【０１５５】
Ｓ２３０３では、予め決められたスキャン範囲内でフォーカスレンズ群３を駆動してスキャンＡＦを実施し、Ｓ２３０２で設定した各ＡＦ枠の合焦位置を取得し、通常画像用ＡＦ処理を終了する。
【０１５６】
以上、述べたように、フリッカを検出した際に、ＥＶＦ用の信号は見栄えを優先した処理を行い、ＡＦ用の信号ではＡＦ精度を保証できる範囲にＡＦ枠設定を行うことで、フリッカを検出した際でもＥＶＦの見栄えとＡＦ精度を両立させることができる。
【０１５７】
＜第６の実施形態＞
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。第６の実施形態における撮像装置は、図１８を参照して第４の実施形態で説明した撮像装置１’と同様の構成を有する。また、第６の実施形態における処理は、上述した第５の実施形態に対して、フリッカの発生の有無及びフリッカが発生している場合にフリッカ周波数に基づき、ＡＦ枠の信頼度を設定する処理を行うところが異なる。従って、ＡＥ処理に伴うＡＦ枠の信頼度を設定する処理についてのみ説明し、その他の処理については説明を省略する。
【０１５８】
本第６の実施形態では、図２３のＳ２３０２において、図２５に示すように画面２３ａの中でアンダー範囲も含めてＡＦ枠を複数設定し、アンダー範囲を含む度合いに応じてＡＦ枠の信頼度を設定する。図２３ではアンダー範囲を含まないＡＦ枠を信頼度１に設定し、アンダー範囲を一部含むＡＦ枠を信頼度２に設定し、アンダー範囲に含まれるＡＦ枠を信頼度３に設定している。そして、図６のＳ６０８におけるレンズ駆動位置を決める際に、信頼度１→信頼度２→信頼度３の優先順位で駆動位置を決める際のＡＦ枠を選択する。
【０１５９】
以上、述べたように、ＥＶＦ表示のための信号は見栄えを優先した処理を行い、ＡＦ用の信号ではＡＦに最適な露出設定を行うとともにラインフリッカの影響を極力抑える範囲で合焦位置を決定することができる。
【０１６０】
なお、上述した第１〜第６の実施形態ではレンズ一体型のデジタルスチルカメラを例に説明したが、本発明は、デジタルビデオカメラやデジタル一眼レフのライブビュー時等のＡＦにも適用可能である。
【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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【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２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２０】
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【図２４】
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【図２５】
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