(57)【要約】【課題】  絞り制御を適切に行い、露光量を適正に制御しつつ、焦点検出精度の低下を抑える。【解決手段】  フォーカスレンズと入射光量を調整する絞りとを備えたレンズユニットを着脱可能とする撮像装置であって、被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像手段と、画像信号のコントラストに基づく焦点信号を生成する生成手段と、装着されたフォーカスレンズを微小振動させながら焦点信号に基づいて合焦方向を検出する焦点検出手段と、撮像手段の電荷蓄積を周期的に行わせるとともに、絞りの駆動中に撮像手段の電荷蓄積が行われる場合には、該電荷蓄積により得られた焦点信号を用いて合焦方向を検出しないように焦点検出手段を制御する制御手段とを有する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズと入射光量を調整する絞りとを備えたレンズユニットを着脱可能とする撮像装置であって、
被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像手段と、
前記画像信号のコントラストに基づく焦点信号を生成する生成手段と、
装着された前記フォーカスレンズを微小振動させながら、前記焦点信号に基づいて合焦方向を検出する焦点検出手段と、
前記撮像手段の電荷蓄積を周期的に行わせるとともに、前記絞りの駆動中に前記撮像手段の電荷蓄積が行われる場合には、該電荷蓄積により得られた焦点信号を用いて合焦方向を検出しないように前記焦点検出手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、装着された前記撮影レンズの種類に応じて、前記絞りの駆動速度を固定とする第１の制御動作と、前記絞りの駆動速度を可変とする第２の制御動作とのいずれかに切り替えるとともに、該切り替えに応じて、前記絞りを駆動する期間を変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第２の制御動作の際、動画記録時か否かに応じて前記絞りの駆動速度を変更することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第２の制御動作の際、動画記録時の場合は前記絞りの駆動速度を第１の速度に、動画記録時でない場合は前記絞りの駆動速度を前記第１の速度より速い第２の速度に変更することを特徴とする請求項２又は３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、入射光量を調整する絞りを備えたレンズユニットを着脱可能とする撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
＜ＡＦ時のウォブリング駆動＞
従来、動画記録中にフォーカスを光軸方向に微小振動（ウォブリング）させながら被写体像のコントラストを表すコントラスト評価値を算出し、コントラスト評価値に基づいて焦点調節を行う撮像装置が提案されていた。例えば、特許文献１に記載されている。
【０００３】
＜ＡＦ中の焦点深度変化とその悪影響＞
また、従来、被写体像のコントラストに基づいて焦点調節および動画撮影を行う撮像装置において、焦点調節中に絞りを変更すると、焦点深度が変化するためコントラスト評価値が変化して、正しい合焦結果が得られず、合焦精度に悪影響を及ぼしていた。この対策として、絞りを開放状態にして焦点調節と動画撮影を行う撮像装置が提案されていた。例えば、特許文献２に記載されている。
【０００４】
＜マイクロステップ駆動ＡＥ＞
また、従来、ステッピングモータで駆動されて撮像光学系の入射光量を制御する絞り装置について、その開口制御速度を細かく制御する絞り装置が提案されていた。例えば、特許文献３に記載されている。
【０００５】
特許文献３に記載のように、ステッピングモータに印加する電圧の波形について、矩形波とマイクロステップ波形とを選択的に切り替えることで、絞り開口の制御速度を細かく制御できるようになる。
【０００６】
＜デジタル一眼レフカメラの動画撮影＞
また、従来、静止画しか撮影できなかったレンズ交換式デジタル一眼レフカメラにおいて、近年、動画も撮影できるものが提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−４９５７７号公報
【特許文献２】特開２００８−４０００８号公報
【特許文献３】特開平６−８８９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、被写体像のコントラストの評価結果に基づいて焦点調節を行う場合、コントラスト評価値取得中に絞り値を変化させると、被写界深度が変化し、被写体像の錯乱円径が変化してしまうため、合焦精度に悪影響が生じてしまう。しかし、露光量の制御を電荷蓄積時間やゲインのみで行おうとするには限界があり、適正露光量への連動範囲は大きく狭まってしまう。また、ゲイン調整を多用することで画質低下の原因にもなっていた。
【０００９】
（発明の目的）
本発明の目的は、絞り制御を適切に行い、露光量を適正に制御しつつ、焦点検出精度の低下を抑えられる撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、フォーカスレンズと入射光量を調整する絞りとを備えたレンズユニットを着脱可能とする撮像装置であって、被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像手段と、前記画像信号のコントラストに基づく焦点信号を生成する生成手段と、装着された前記フォーカスレンズを微小振動させながら、前記焦点信号に基づいて合焦方向を検出する焦点検出手段と、前記撮像手段の電荷蓄積を周期的に行わせるとともに、前記絞りの駆動中に前記撮像手段の電荷蓄積が行われる場合には、該電荷蓄積により得られた焦点信号を用いて合焦方向を検出しないように前記焦点検出手段を制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、絞り制御を適切に行い、露光量を適正に制御しつつ、焦点検出精度の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】コントラスト評価値算出用回路を説明するブロック図である。
【図３】絞り制御の駆動電圧を示すグラフである。
【図４】絞り駆動速度を低下させる制御例を示すグラフである。
【図５】各カメラ状態における露光量制御を比較したグラフである。
【図６】フォーカス駆動と絞り駆動のタイミングを説明するグラフである。
【図７】実施例の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態は、以下の実施例に記載される通りである。
【実施例】
【００１４】
本発明の撮像装置の実施例であるデジタルカメラについて図１から図７を用いて説明する。
【００１５】
＜デジタルカメラの構成＞
図１はデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１に示すように、デジタルカメラ２００には、撮影レンズ１００が不図示のマウント部のレンズ装着機構を介して着脱可能に取り付けられている。マウント部には、電気接点ユニット１０７が設けられている。この電気接点ユニット１０７には、通信クロックライン、データ転送ライン、データ受信ラインなどからなる通信バスライン用の端子がある。これらによりデジタルカメラ２００と撮影レンズ１００が通信可能となっている。デジタルカメラ２００は、撮影レンズ１００とこの電気接点ユニット１０７を介して通信を行い、撮影レンズ１００内のフォーカスレンズ１０１および入射光量を調整する絞り１０２の駆動を制御する。なお、図１には、撮影レンズ１００内のレンズとしてフォーカスレンズ１０１のみを示しているが、この他に変倍レンズや固定レンズが設けられ、これらを含めてレンズユニットを構成する。また、デジタルカメラ２００には、複数の種類の撮影レンズ１００が装着可能であり、例えば、絞りの駆動速度を可変にできる撮影レンズや絞りの駆動速度を固定とする撮影レンズが装着可能となっている。また、絞りの駆動速度が可変の撮影レンズの場合には、絞りの駆動速度を固定とする第１の制御動作と、絞りの駆動速度を可変とする第２の制御動作とのいずれかに切り替えることが可能である。
【００１７】
また、電気接点ユニット１０７には、通信バスラインと、カメラ側から画像信号の電荷蓄積タイミングを撮影レンズ側に伝送するための同期信号ラインも設けられている。なお、同期信号を送るためのラインを専用に設けずに、前述した通信クロックライン等を用いて同期タイミングをレンズ側に通知するようにしてもよい。
【００１８】
不図示の被写体からの光束は、撮影レンズ１００内のフォーカスレンズ１０１を含むレンズユニットおよび絞り１０２を介して、デジタルカメラ２００内のクイックリターンミラー２０３に導かれる。クイックリターンミラー２０３は、撮影光路内に光軸に対して斜めに配置されている。そして、ミラー駆動機構２１３によりアップダウン駆動が行われることにより被写体からの光束を上方のファインダ光学系に導く第１の位置（図示した位置）と、撮影光路外に退避する第２の位置とに移動が可能である。クイックリターンミラー２０３で反射された光束は、ピント面に存在するファインダスクリーン２０２、ペンタプリズム２０１、接眼レンズ２０７により構成されるファインダ光学系を介して撮影者の目に至る。
【００１９】
クイックリターンミラー２０３が第２の位置にアップした際には、撮影レンズ１００からの光束は、機械シャッタであるフォーカルプレーンシャッタ２１０および光学フィルタ２１１を介して、撮像素子２１２に至る。撮像素子２１２は本発明の撮像手段に相当する。光学フィルタ２１１は、赤外線をカットして可視光線のみを撮像素子２１２へ導く機能と、光学ローパスフィルタとしての機能を有する。
【００２０】
また、フォーカルプレーンシャッタ２１０は、先幕および後幕を有して構成されており、撮影レンズ１００からの光束の透過および遮断を制御する。
【００２１】
また、デジタルカメラ２００は、全体の制御を司るシステムコントローラ２３０を有する。システムコントローラ２３０は、ＣＰＵやＭＰＵ等により構成され、後述する各回路の動作を制御する。
【００２２】
システムコントローラ２３０は、電気接点ユニット１０７を介して、通信バスラインにより、撮影レンズ１００内のレンズコントローラ１０８に対して通信を行う。
【００２３】
レンズコントローラ１０８もシステムコントローラ２３０と同様にＣＰＵやＭＰＵ等により構成され、撮影レンズ１００内の各回路の動作を制御する。
【００２４】
システムコントローラ２３０とレンズコントローラ１０８間の通信では、撮影レンズ１００内のフォーカスレンズ１０１の駆動命令、停止命令、駆動量、要求駆動速度がシステムコントローラ２３０から送信される。また、さらに絞り１０２の駆動量、駆動速度、および撮影レンズ側の各種データの送信要求がシステムコントローラ２３０から送信される。
【００２５】
フォーカス駆動の際、システムコントローラ２３０はレンズコントローラ１０８に対して、レンズ駆動方向や駆動量および駆動速度についての指令を通信によって行う。
【００２６】
レンズコントローラ１０８は、システムコントローラ２３０からのレンズ駆動命令を受信すると、レンズ駆動制御部１０４を介して、フォーカスレンズ１０１を光軸方向に駆動してフォーカス駆動を行うレンズ駆動機構１０３を制御する。レンズ駆動機構１０３は、ステッピングモータを駆動源として有する。
【００２７】
レンズコントローラ１０８は、システムコントローラ２３０からの絞り制御命令を受信すると、絞り制御駆動部１０６を介して、絞り１０２を駆動する絞り駆動機構１０５を制御し、指令された値まで絞り１０２を制御する。絞り駆動機構１０５は、絞り制御駆動部１０６によって、矩形波状の従来波形あるいは正弦波状のマイクロステップ波形を、駆動電圧として印加されることにより制御される。図３は絞り制御の駆動電圧を示すグラフであり、図３（ａ）は１−２相駆動における従来波形、図３（ｂ）はマイクロステップ駆動における波形をそれぞれ示している。
【００２８】
また、システムコントローラ２３０は、シャッタ制御部２１５と測光部２０９とも接続されている。シャッタ制御部２１５は、システムコントローラ２３０からの信号に応じて、フォーカルプレーンシャッタ２１０の先幕および後幕の走行駆動を制御する。また、フォーカルプレーンシャッタ２１０の先幕、後幕は、駆動源がバネにより構成されており、シャッタ走行後、次の動作のためにバネチャージを要する。シャッタチャージ機構２１４は、このバネチャージを行う。また、システムコントローラ２３０は、測光部２０９あるいは撮像素子２１２における所定の測光領域の出力から得られる露光量に基づいて設定される、撮像素子２１２の電荷蓄積時間、露光感度および絞り値の露出制御プログラムが定められたプログラム線図を記憶する。
【００２９】
また、システムコントローラ２３０は、レンズコントローラ１０８にレンズ駆動命令を送信して、レンズ駆動制御部１０４を介して、レンズ駆動機構１０３を制御する。これにより、被写体像を撮像素子２１２上に結像させる。
【００３０】
また、カメラＤＳＰ２２７の内部にはコントラストＡＦに用いるコントラスト評価値（焦点信号）の算出を行う回路ブロック、コントラスト評価値算出を行う領域の位置や大きさを決定する回路ブロックが内蔵されている。これら回路ブロックについては詳しくは後述するが、ここでいうコントラスト評価値とはフォーカスレンズ１０１を含む光学系の合焦状態を示す値である。カメラＤＳＰ２２７およびシステムコントローラ２３０は、撮影レンズ１００のフォーカス位置を微小振動させながら合焦位置を検出する本発明の焦点検出手段に相当する。
【００３１】
カメラＤＳＰ２２７には、タイミングジェネレータ２１９、セレクタ２２２を介してのＡ／Ｄコンバータ２１７が接続されており、またワークメモリ２２６も接続されている。
【００３２】
ここで、撮像素子２１２は、全体の駆動タイミングを決定しているタイミングジェネレータ２１９からの信号に基づき、画素毎の水平駆動および垂直駆動を制御するドライバ２１８からの出力で制御される。これにより、被写体像を光電変換して画像信号を生成して出力する。そして、撮像素子２１２で生成された画像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路２１６で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ２１７でデジタル信号に変換される。デジタルカメラ２００は、操作スイッチ２３２からの操作入力により、撮像素子２１２の撮像フレームレートが設定されることで、タイミングジェネレータ２１９から出力される信号が変換される。これにより、撮像素子２１２の撮像フレームレートが上記の設定通りに制御される。この撮像フレームレートは、動画用の画像信号を生成する動画撮影モード及び静止画用の画像信号を生成する静止画撮影モードを含む複数の撮影モードに応じて変更してもよい。
【００３３】
Ａ／Ｄコンバータ２１７からの出力は、システムコントローラ２３０からの信号に基づいて信号を選択するセレクタ２２２を介してメモリコントローラ２２８に入力され、フレームメモリであるＤＲＡＭ２２９に全て転送される。
【００３４】
ビデオやコンパクトデジタルカメラでは、撮影前状態に、この転送結果をビデオメモリ２２１に定期的（毎フレーム）に転送することで、モニタ表示部２２０によりファインダ表示（ライブビュー）等を行っている。一眼レフデジタルカメラでは、通常、撮影前時点ではクイックリターンミラー２０３やフォーカルプレーンシャッタ２１０により撮像素子２１２が遮光されているため、ライブビュー表示が行えない。
【００３５】
この点、クイックリターンミラー２０３をアップし、撮影光路より退避させてからフォーカルプレーンシャッタ２１０を開いた状態にすることで、ライブビュー動作が可能となる。また、ライブビュー時に撮像素子２１２からの画像信号をカメラＤＳＰ２２７もしくはシステムコントローラ２３０が処理することで、フォーカスレンズ１０１を含む光学系の合焦状態を示すコントラスト評価値を得ることができる。そして、コントラスト評価値を用いてコントラスト評価方式の焦点検出を行うことが可能となる。
【００３６】
撮影時には、システムコントローラ２３０からの制御信号によって、１フレーム分の各画素データをＤＲＡＭ２２９から読み出し、カメラＤＳＰ２２７で画像処理を行ってから、一旦、ワークメモリ２２６に記憶する。そして、ワークメモリ２２６のデータを圧縮・伸張回路２２５で所定の圧縮フォーマットに基づいて圧縮し、その結果を外部の不揮発性メモリ２２４に記録する。不揮発性メモリ２２４として、通常、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを使用する。また、ハードディスクや磁気ディスクであっても良い。
【００３７】
さらに、システムコントローラ２３０と接続されている表示部２３１は、後述する各スイッチ類により設定または選択されたカメラの動作状態を、液晶素子、ＬＥＤ（発光ダイオード）、有機ＥＬ等の表示素子により表示する。
【００３８】
操作スイッチ２３２は、デジタルカメラ２００の各種設定項目に対する操作入力を行う操作部材である。レリーズスイッチＳＷ１（２３３）は、測光や焦点検出などの撮影準備動作を開始させるためのスイッチである。レリーズスイッチＳＷ２（２３４）は、撮影動作（静止画を取得するための電荷蓄積および電荷読み出し動作）を開始させるためのスイッチである。ライブビューモードスイッチ２３５は、ライブビュー表示の入切を制御するためのスイッチである。動画スイッチ２３６は、連続撮影動作（動画を取得するための繰り返しの電荷蓄積および電荷読み出し動作）を開始させるためのスイッチである。
【００３９】
一方、撮影レンズ１００（レンズユニット）において、レンズコントローラ１０８には、メモリ１０９が設けられている。メモリ１０９には、撮影レンズ１００の焦点距離、開放絞り値、設定可能な絞り駆動速度情報といった性能情報、撮影レンズ１００を識別するための固有の情報であるレンズＩＤ（識別）情報が記憶されている。
【００４０】
なお、性能情報およびレンズＩＤ情報は、デジタルカメラ２００へ撮影レンズ１００が装着される時における初期通信により、システムコントローラ２３０へ送信され、システムコントローラ２３０はこれらをＥＥＰＲＯＭ２２３に記憶させる。
【００４１】
また、撮影レンズ１００には、フォーカスレンズ１０１の位置情報を検出するためのレンズ位置情報検出部１１０が設けられている。レンズ位置情報検出部１１０で検出されたレンズ位置情報は、レンズコントローラ１０８に読み取られる。レンズ位置情報は、フォーカスレンズ１０１の駆動制御に用いられ、電気接点ユニット１０７を介してシステムコントローラ２３０に送信される。
【００４２】
レンズ位置情報検出部１１０は、例えばレンズ駆動機構を構成するモータの回転パルス数を検出するパルスエンコーダ等により構成される。その出力はレンズコントローラ１０８内の不図示のハードウェアカウンタに接続され、フォーカスレンズ１０１が駆動されるとその位置情報がハード的にカウントされる。レンズコントローラ１０８がレンズ位置情報を読み取る際は、内部のハードウェアカウンタのレジスタにアクセスして、記憶されているカウンタ値を読み込む。
【００４３】
次に、カメラＤＳＰ２２７におけるコントラスト評価値算出の詳細について、図２を用いて説明する。
【００４４】
図２はカメラＤＳＰ２２７内の回路ブロックを説明するためのブロック図である。
【００４５】
撮像素子２１２で生成された画像信号は、上述のようにＣＤＳ／ＡＧＣ回路２１６で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ２１７でデジタル信号に変換される。デジタル化された画像データはセレクタ２２２を介してカメラＤＳＰ２２７に入力される。
【００４６】
コントラストＡＦに用いられるコントラスト評価値を算出するため、カメラＤＳＰ２２７に入力された画像データは、まずカメラＤＳＰ２２７内のＤＳＰ内部メモリ２４１を経て、焦点検出領域抽出ブロック２４２に入力される。焦点検出領域抽出ブロック２４２は、全画面の画像デ−タから焦点検出領域とその近傍の画像をトリミングして、次のコントラスト評価値算出ブロック２４３に送るためのブロックである。焦点検出領域の大きさとしては、画面の外枠に対して１／５〜１／１０程度が望ましい。なお、焦点検出領域の画面内の位置や大きさは、システムコントローラ２３０より焦点検出領域抽出ブロック２４２に対して設定できるよう構成される。コントラスト評価値算出ブロック２４３（生成手段）は、焦点検出領域とその近傍の画像に対してデジタルフィルタ演算により所定の周波数成分を抽出して、コントラスト評価値としてシステムコントローラ２３０に送るためのブロックである。
【００４７】
＜絞り駆動速度の最適化＞
次に、現在の露光量と目標露光量との露光差を算出し、露光差に応じて設定可能な範囲内で絞り１０２の駆動速度を段階的、あるいは連続的に低下させる制御例について説明する。
【００４８】
露光量を変化させる品位について、動画記録時は被写体の光量変化に対して露光量変化を徐々に合わせて、撮影画像の連続性を適度に保つことが望ましい。また、動画記録前の段階で、構図を決定するといった目的でモニタ表示部２２０に被写体像を表示する時（以後、動画スタンバイ時と呼ぶ）は、構図変更を伴うことが多いため、ある程度の露光量の追従性が求められる。また、静止画撮影時は撮影までの時間（いわゆるレリーズタイムラグ）を短くするため、露光量調整を高速に行うことが望ましい。このため、デジタルカメラ２００は動画記録時、動画スタンバイ時、静止画撮影時で絞り１０２の駆動速度の制御をそれぞれ変更する。
【００４９】
図４（ａ）は露光量差に応じた絞り１０２の駆動速度の制御例を示すグラフである。図４（ｂ）は測光された測光値と、測光値に応じて絞り１０２の駆動速度が更新されて露光量の制御値が変化していく様子を表したグラフである。図４（ｂ）のグラフで、点線は測光値、実線は露光量の制御値を示している。図４（ｂ）において、時間ｔ１にて測光値が変化することで露光量の制御値が変化し始め、時間ｔ２にて露光量の制御値が測光値に追いつく。時間ｔ３にて測光値が再び変化することで、露光量の制御値が変化し始める。図４（ｂ）のグラフに示すように、露光量の制御値が目標とする測光値に近づくにつれて、制御値の変化量を低下させ、ライブビュー表示品位や動画記録品位を良好にする。
【００５０】
図５は静止画撮影時、動画記録時、動画スタンバイ時の各カメラ状態における露光量制御を比較したグラフであり、縦軸に測光値との露光量差、横軸に時間経過を表したものである。図５において、露光量調整の要求が発生すると、静止画撮影時は第１速で絞り駆動が行われ、各カメラ状態の中で最短となる時間Ｔ１で露光量が調整される。また、動画記録中は第１速より遅い第２速で絞り駆動が始まり、徐々に絞り駆動速度を低下させながら時間Ｔ３（＞Ｔ１）かけて露光量が調整される。また、動画スタンバイ時は第１速より遅く第２速より速い第３速で絞り駆動が始まり、徐々に絞り駆動速度を低下させながら時間Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）かけて露光量が調整される。露光量を調整する際の動画記録中の絞り駆動速度（第２速）や、動画スタンバイ時の絞り駆動速度（第３速）は可変な速度であるが、露光量差がどんな値であっても、絞り駆動速度の速さの関係は、図５のような関係が保たれるよう制御される。
【００５１】
＜フォーカス駆動制御と絞り制御のタイミング＞
次に、本実施例の焦点検出動作におけるフォーカス駆動制御について説明する。図６は本実施例の焦点検出動作に係るレンズ駆動と絞り駆動のタイミングを説明するグラフである。ここで横軸は時間で、最上部にある下に凸の周期は同期信号を示している。同期信号は撮像素子２１２の電荷蓄積タイミングと同期する。なお、図６では１Ｖ中に１回電荷蓄積が行われているが、これに限らない。例えば、２Ｖに１回電荷蓄積が行われるようにしてもよい。
【００５２】
図６（ａ）は絞り制御量が小さく、絞り制御時間が短い場合におけるタイミングを説明するグラフであり、図６（ｂ）は絞り制御量が大きく、絞り制御時間が長い場合におけるタイミングを説明するグラフである。
【００５３】
図６（ａ）において、所定のフォーカス間（無限側と至近側）を周期的に往復運動するようにフォーカスレンズ１０１が制御される。フォーカスレンズ１０１が所定のフォーカス位置に到達した後、コントラスト評価値を取得するための電荷蓄積を行う期間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５・・・が設けられる。例えば、Ｔａの駆動タイミングにおいて、期間ｔ２で得られた（至近側）評価値と期間ｔ３で得られた（無限側）評価値とを比較することで駆動振幅が決まる。期間ｔ３で得られた評価値のほうが大きければ、振動中心を無限側に移動する。電荷蓄積期間は被写体像の輝度に応じて長さが調節される。電荷蓄積期間の終了から次の電荷蓄積期間の開始までの時間は、絞りを駆動させても差し支えない絞り駆動許可期間である。露光量調整のためにコントラストＡＦ中に絞り駆動が行われる場合、絞り駆動許可期間の範囲内で絞り駆動が行われる。
【００５４】
図６（ａ）の例は、至近側のフォーカス位置と無限側のフォーカス位置のすべてにおいて電荷蓄積期間が設けられ、その電荷蓄積期間の間を絞り駆動許可期間としている。所定のフォーカス位置の前後（至近側と無限側）の被写体像のコントラストを比較することで、フォーカスレンズ１０１を前後どちらに駆動させれば合焦に近づくか検出される。絞り制御量が小さい場合は図６（ａ）のように制御を行い、コントラスト評価値を至近側と無限側で毎回取得するため、高い合焦精度を保つことができる。
【００５５】
一方、図６（ｂ）においては、絞り駆動許可期間が長く設定された例であり、フォーカス前後の被写体像のコントラストが比較できるよう、フォーカス駆動制御の周期に合わせて絞り駆動許可期間が変更される（延長される）。図６（ｂ）の例は、所定のフォーカス位置の至近側（もしくは無限側）の電荷蓄積期間をなくして、その分絞り駆動許可期間を長くしている。図６（ｂ）においても、電荷蓄積を行う期間ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・が設けられるが、ｔ３のタイミングでは絞りを駆動しているため、期間ｔ３の蓄積で得られた評価値はＡＦ制御に用いない。そのため、Ｔｂの駆動タイミングでは、期間ｔ３の蓄積で得られた評価値を比較に使うことができないので、振動中心を移動しない。
【００５６】
図６などに示される動作を行わせるシステムコントローラ２３０は、本発明の制御手段に相当する。
【００５７】
なお、絞り制御量に応じて絞り駆動許可期間をフォーカス駆動制御の周期に合わせて延長する代わりに、絞り駆動を複数回に分割して行い、図６（ａ）に示した絞り駆動許可期間に設定しても差し支えない。
【００５８】
また、例えばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）といったフォーカルプレーンシャッタ方式の電荷蓄積動作をする撮像素子２１２ではＡＦ用電荷蓄積期間として採用するものを変えても良い。具体的には、コントラスト評価値を取得する画像フレームに係る電荷蓄積期間ではなく、そのうちの焦点検出領域に係るより短い電荷蓄積期間であっても良い。
【００５９】
絞り駆動許可期間に絞り駆動を行うためには、システムコントローラ２３０から絞り制御命令をレンズコントローラ１０８へ送ることで絞り駆動タイミングを取る。絞り制御命令には、絞り駆動量と絞り駆動許可期間についての情報が含まれる。また、それ以外に、システムコントローラ２３０からレンズコントローラ１０８へレンズ駆動タイミングに係る波形信号を出力し、この波形信号に基づいてレンズコントローラ１０８が絞り制御部１０６へレンズ駆動命令を出力するよう構成しても良い。例えば、波形出力として、撮像素子２１２の電荷蓄積開始を表す垂直同期信号を採用しても良い。
【００６０】
＜デジタルカメラの動作＞
次に、本実施例の動作について図７のフローチャートを用いて説明する。特に説明しない限り、下記制御はシステムコントローラ２３０の制御により行われる。
【００６１】
まず、ライブビューモードスイッチ２３５が押下されて、ライブビュー要求がなされ、露光量調整が常時行われる状態に遷移することにより開始される。なお、デジタルカメラ２００は、あらかじめ電源が投入されているものとする。また、ライブビュー表示とは、取得された画像を随時モニタ表示部２２０へ表示することにより動画像を表示することを示し、その動画像を記録中であるか、記録せずに表示だけをしている状態であるかは問わない。なお、ライブビューモードスイッチ２３５の代わりに操作スイッチ２３２の押下であっても良い。なお、このライブビュー要求がなされた場合には、一定のフレームレートで撮像素子２１２から画像が取得されているものとする。
【００６２】
はじめに、ステップＳ７０１にて、所定の測光領域の撮像出力に基づいて公知の一般的な測光演算を行い、目標露光量との差異を算出する。算出後、システムコントローラ２３０に記憶されているプログラム線図に基づいて、露光量調整時の絞り変更量、撮像素子２１２の電荷蓄積期間、露光感度の各設定が決定される。決定後、ステップＳ７０２へ進む。
【００６３】
ステップＳ７０２では、デジタルカメラ２００に装着されている撮影レンズ１００が、絞り駆動速度を変更できるレンズか否かが、撮影レンズ１００との通信で得られた性能情報から判断される。性能情報に設定可能な絞り駆動速度情報が含まれていることが検出され、撮影レンズ１００が絞り駆動速度を変更できる対応レンズであれば、ステップＳ７０３へ進む。対応レンズでなければ、ステップＳ７０４へ進む。ステップＳ７０４へ進むことにより絞り１０２の駆動速度を固定とする第１の制御動作に切り替えたことになる。また、ステップＳ７０３へ進むことにより絞り１０２の駆動速度を可変とする第２の制御動作に切り替えたことになる。
【００６４】
ステップＳ７０３では、デジタルカメラ２００の状態が静止画記録モード（＝静止画撮影モード）であるか否かが判定される。静止画記録モードでない状態とは、動画記録時か動画スタンバイ時である。静止画記録モードであれば、ステップＳ７０５へ進む。静止画記録モードでなければ、ステップＳ７１１へ進む。
【００６５】
ステップＳ７０４では、撮影レンズ１００が絞り駆動速度変更不可と判明したレンズのため露光量調整で制御される絞り駆動速度の設定が固定速度とされる。絞り駆動速度の設定後、ステップＳ７０６へ進む。
【００６６】
ステップＳ７０５では、デジタルカメラ２００の状態が静止画記録モードであり、レリーズタイムラグを考慮して露光量調整を俊敏に行うため、絞り駆動速度の設定が高速な第１速に設定される。絞り駆動速度の設定情報は、システムコントローラ２３０から電気接点ユニット１０７を通じてレンズコントローラ１０８へ通知される。レンズコントローラ１０８は絞り駆動速度設定の通知を受けて、絞り制御部１０６へ絞り駆動速度が指示される。絞り駆動速度の設定後、ステップＳ７０６へ進む。
【００６７】
ステップＳ７０６では、ステップＳ７０１で決定された電荷蓄積時間をシャッタ制御部２１５へ通知する。シャッタ制御部２１５は通知後のフォーカルプレーンシャッタ２１０による露光時間を、通知された電荷蓄積時間に応じて更新する。また、ステップＳ７０１で決定された露光感度を、ＣＤＳ／ＡＧＣ２１６へ通知する。ＣＤＳ／ＡＧＣ２１６は通知された露光感度に基づいて、撮像素子２１２で生成された画像信号の増幅値を更新する。更新後、ステップＳ７０７へ進む。
【００６８】
ステップＳ７０７では、ステップＳ７０４あるいはステップＳ７０１で決定された絞り変更量だけ、定められた絞り駆動速度で絞り開口が制御される。ここで、定められた絞り駆動速度は、ステップＳ７０５にて設定された第１速か、あるいはステップＳ７０４で絞り制御速度変更不可と判明したレンズのための固定速度となる。絞り制御後、ステップＳ７０８へ進む。
【００６９】
ステップＳ７０８では、一旦合焦状態であることを検出するとそれ以降の合焦のためのレンズ駆動をしない焦点検出動作である、いわゆるワンショットＡＦの要求が、ＳＷ１（２３３）での明示的な操作入力により発生したか判断される。ワンショットＡＦ要求が発生していれば、絞り制御などの測光動作が完了したことを受けて、ステップＳ７０９へ進む。
【００７０】
ステップＳ７０９では、ライブビュー表示品位を問わず、ＡＦに掛かる時間（いわゆるＡＦタイムラグ）を考慮して、高速にフォーカス制御しながら最もコントラストの高いフォーカス位置を検出する公知のワンショットＡＦが行われる。ＡＦ後、ステップＳ７１０へ進む。
【００７１】
ステップＳ７１０では、ライブビューモードスイッチ２３５の操作入力によりライブビュー終了要求が発生しているか判断する。終了要求があれば、本実施例の動作を終了する。終了要求がなければ、ライブビューを続けながら露光量調整および後述のステップＳ７２０で説明するコンティニュアスＡＦを続けるため、ステップＳ７０１へ戻り、上述した本実施例の動作を再度行う。
【００７２】
ステップＳ７１１では、動画スイッチ２３６の動作入力によりデジタルカメラ２００が動画記録中かを判断する。動画記録中であれば、ステップＳ７１２へ進む。動画記録中でなければ、ステップ７１３へ進む。
【００７３】
ステップＳ７１２では、絞り駆動速度を動画向けに遅くした第２速に設定される。設定後、ステップＳ７１４へ進む。
【００７４】
ステップＳ７１３では、絞り駆動速度をライブビュー向けに第１速より遅く、第２速より速い第３速に設定される。設定後、ステップＳ７１４へ進む。
【００７５】
ステップＳ７１４では、後述するステップＳ７２０で行われるフォーカス駆動（ウォブリング）に対して、図６で説明した絞り駆動許可期間であるか否かを判断する。絞り駆動許可期間であれば、露光量調整を行うために、ステップＳ７１５へ進む。絞り許可期間でなければ、フォーカス駆動制御を引き続き行うために、ステップＳ７２０へ進む。
【００７６】
ステップＳ７１５では、ステップＳ７０１で決定された電荷蓄積時間をシャッタ制御部２１５へ通知する。シャッタ制御部は通知後のフォーカルプレーンシャッタ２１０による露光時間を通知された電荷蓄積時間に応じて更新する。また、ステップＳ７０１で決定された露光感度をＣＤＳ／ＡＧＣ２１６へ通知する。ＣＤＳ／ＡＧＣ２１６は通知された露光感度に基づいて、撮像素子２１２で生成された画像信号の増幅値を更新する。更新後、ステップＳ７１６へ進む。
【００７７】
ステップＳ７１６では、ステップＳ７０１で決定された絞り変化量だけ、定められた絞り駆動速度で絞り開口が制御される。ここで、定められた絞り駆動速度は、ステップＳ７１２で設定された第２速か、ステップＳ７１３で設定された第３速となる。絞り制御後、ステップＳ７１７へ進む。
【００７８】
ステップＳ７１７では、設定された絞り駆動速度の絞り駆動制御で目標露光量に到達したか判断される。目標露光量に到達していなければ、ステップＳ７２０へ進む。到達していなければ、ステップＳ７１８へ進む。
【００７９】
ステップＳ７１８では、ライブビューや動画記録の品位を考慮して、露光量調整が目標露光量に近づくにつれて露光量変動を遅くするにあたり、絞り駆動速度が既に設定下限値となっているか判断される。設定下限値であればその速度で引き続き目標露光量まで絞りを制御させるため、ステップＳ７１５へ戻る。設定下限値でなければ、ステップＳ７１９へ進む。
【００８０】
ステップＳ７１９では、現在の露光量と目標露光量との露光差を算出し、露光差に応じて設定可能な範囲内で絞り駆動速度を低下させる。絞り駆動速度の低下後、引き続き目標露光量まで絞りを制御させるため、ステップＳ７１５へ戻る。
【００８１】
ステップＳ７２０では、ライブビュー品位を考慮してワンショットＡＦ時より低速あるいは小さな駆動量でフォーカスを移動させながら、フォーカスレンズ１０１をフォーカス方向に微小に往復運動させるウォブリングを行い、前後フォーカスのどちらが高いコントラスト評価値となるか検出する。検出時のフォーカス駆動量Ｄは、所定の許容錯乱円径δ（たとえば画素ピッチの対角の長さ）と、ステップＳ７１６で制御された後の絞り値Ｆに応じて、下記の式１に基づいて制御される。
Ｄ＝ｋ×Ｆ×δ      …（式１）
ただし、ｋは自然数の係数（たとえば値０．２５）
【００８２】
式１に基づいて、フォーカス駆動量Ｄが決定されることで、絞り値Ｆが露光量調整で変化しても、被写体像の錯乱円径を一定に制御できる。ここで、図４乃至図５の絞り駆動制御を行いつつ、その絞り駆動を図６の絞り駆動許可期間に行えるようタイミングを制御し、絞り値Ｆに応じたフォーカス駆動量Ｄを採用することで、表示品位と焦点検出精度の両立を図ることができる。なお、絞り駆動のタイミングは、高い評価値が得られるフォーカス方向を検出したら、そのフォーカス方向へ低速で所定デフォーカス量（例えば式１でのフォーカス駆動量Ｄ）だけフォーカスレンズ１０１を駆動させる。ライブビュー中に繰り返しステップＳ７２０を行うことで、コンティニュアスＡＦを実現している。コンティニュアスＡＦの動作の一部を成す上述のウォブリング駆動が完了すれば、ステップＳ７１０へ進む。
【００８３】
上述の動作を行うことにより、絞り制御を適切に行い、露光量を適正に制御しつつ、焦点検出精度の低下を抑えられるようになる。
【符号の説明】
【００８４】
１００  撮影レンズ
１０１  フォーカスレンズ
２１２  撮像素子
２２７  カメラＤＳＰ
２３０  システムコントローラ
２３６  動画スイッチ
２４３  コントラスト評価値算出ブロック
【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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