JP2015014656A - 撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度かつ高速に焦点検出可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系から得られた光学像を光電変換する撮像素子と、撮像素子の露光条件を設定する設定手段と、露光条件における撮像素子の出力信号に基づいて焦点評価値を算出し、焦点評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動制御する制御手段と、フォーカスレンズの駆動制御中に露光条件を再設定する必要があるか否かを判定する判定手段とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、フォーカスレンズを駆動して焦点検出を行う撮像装置に関する。

従来から、デジタルスチルカメラなどの撮像装置において、フォーカスレンズの位置を移動させて被写体に焦点を合わせる方法として、コントラストＡＦ方式が知られている。コントラストＡＦ方式では、撮像素子からの画像信号を用いて画像のコントラストの大きさに対応する焦点評価値を生成する。フォーカスレンズの位置を移動しながら焦点評価値を取得し、焦点評価値がピークとなるレンズ位置を合焦位置として自動的に合焦動作を行う。

ところで、高精度なＡＦを実現するには、焦点検出枠に対して適正な露光を設定する必要がある。このため、特許文献１には、ＡＦスキャン（ＡＦ制御）前に、撮影用の露光制御からＡＦ用の露光制御に切り替えてからスキャンを開始する撮像装置が開示されている。

特開２００７−１７１２９８号公報

しかしながら、フォーカスレンズの駆動制御中において、駆動開始時には適正露光が得られている場合でも、合焦位置に近づくにつれて（駆動制御の完了に近づくにつれて）、諸要因により適正露光が変化する場合がある。このように適正露光が変化すると、正確な合焦位置を取得することが困難となり、高精度かつ高速な焦点検出を行うことができない。

そこで本発明は、高精度かつ高速に焦点検出可能な撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系から得られた光学像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子の露光条件を設定する設定手段と、前記露光条件における前記撮像素子の出力信号に基づいて焦点評価値を算出し、該焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズを駆動制御する制御手段と、前記フォーカスレンズの駆動制御中に前記露光条件を再設定する必要があるか否かを判定する判定手段とを有する。

本発明の他の側面としての撮像システムは、撮像光学系を備えたレンズ装置と、前記撮像装置とを有する。

本発明の他の側面としての撮像装置の制御方法は、フォーカスレンズを駆動して焦点検出を行う撮像装置の制御方法であって、撮像素子の露光条件を設定するステップと、前記露光条件における前記撮像素子の出力信号に基づいて焦点評価値を算出し、該焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズを駆動制御するステップと、前記フォーカスレンズの駆動制御中に前記露光条件を再設定する必要があるか否かを判定するステップとを有する。

本発明の他の側面としてのプログラムは、前記撮像装置の制御方法をコンピュータに実行させるように構成されている。

本発明の他の側面としての記憶媒体は、前記プログラムを記憶している。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、高精度かつ高速に焦点検出可能な撮像装置を提供することができる。

各実施例における撮像装置の構成を示すブロック図である。 各実施例における撮像装置の動作を示すフローチャートである。 実施例１におけるＡＦ動作を示すフローチャートである。 実施例１における再ＡＦ用ＡＥ判定の処理を示すフローチャートである。 実施例２におけるＡＦ動作を示すフローチャートである。 実施例２における再ＡＦ用ＡＥ判定の処理を示すフローチャートである。 実施例３におけるＡＦ動作を示すフローチャートである。 実施例３における再ＡＦ用ＡＥ判定の処理を示すフローチャートである。 各実施例において、測光値、焦点評価値、および、レンズ位置の対応付けに関する説明図である。

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。

まず、図１を参照して、本発明の実施例１における撮像装置の構成について説明する。図１は、本実施例における撮像装置１００（電子カメラ）の構成を示すブロック図である。

図１において、１０１は、ズーム機構を含む撮影レンズである。１０２は、光量を制御する絞り込みシャッター（絞りおよびシャッター）である。１０３は、ＡＥ（自動露出）処理を行うＡＥ処理部である。１０４は、後述する撮像素子１０７上に焦点を合わせるためのフォーカスレンズである。撮影レンズ１０１、絞り込みシャッター１０２、および、フォーカスレンズ１０４により撮像光学系が構成される。１０５は、フォーカスレンズ１０４を駆動するモータである。１０６は、ＡＦ（自動合焦）処理を行うＡＦ処理部である。本実施例において、撮像装置１００は、レンズ鏡筒（撮影レンズ１０１、絞り込みシャッター１０２、フォーカスレンズ１０４、および、モータ１０５を含むレンズ装置）と撮像装置本体とが一体的に構成されているが、これに限定されるものではない。本実施例は、撮像装置本体と、撮像装置本体に着脱可能なレンズ装置（交換レンズ）とを備えて構成される撮像システムにも適用可能である。

１０７は撮像素子である。撮像素子１０７は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの受光素子を備え、フォーカスレンズ１０４を含む撮像光学系からの被写体像（光学像）を電気信号（アナログ信号）に光電変換する光電変換素子である。１０８はＡ／Ｄ変換部であり、撮像素子１０７から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。またＡ／Ｄ変換部１０８は、撮像素子１０７の出力ノイズを除去するＣＤＳ回路やＡ／Ｄ変換前に行う非線形増幅回路を含む。１０９は画像処理部である。１１０はフォーマット変換部である。１１１はＤＲＡＭ（高速な内蔵メモリ）であ。ＤＲＡＭ１１１は、一時的な画像記憶手段（高速バッファ）として、または、画像の圧縮伸張における作業用メモリとして用いられる。１１２は画像記録部であり、メモリーカードなどの記録媒体およびそのインターフェースを備えて構成される。

１１３はシステム制御部（ＣＰＵなどの制御手段）である。システム制御部１１３は、撮影シーケンスなどの撮像装置１００のシステムの全体を制御する。１１４はＶＲＡＭ（画像表示用メモリ）である。１１５は画像表示部である。画像表示部１１５は、画像の表示、操作補助のための表示、撮像装置１００の状態の表示、および、撮影時には撮影画面と測距領域の表示を行う。

１１６は、ユーザにより操作される操作部である。操作部１１６は、撮像装置１００の撮影機能や画像再生時の設定などの各種設定を行うメニュースイッチ、撮影レンズ１０１のズーム動作を指示するズームレバー、撮影モードと再生モードとの動作モード切替スイッチなどを備えて構成される。１１７はマクロモード、遠景モード、スポーツモードなどの撮影モードを選択するための撮影モードＳＷ（撮影モードスイッチ）である。ユーザが撮影モードＳＷ１１７を介して撮影モードを選択することにより、システム制御部１１３は、選択された撮影モードに応じて測距距離範囲やＡＦ動作などを変更する。１１８は、撮像装置１００のシステムに電源を投入するためのメインＳＷ（メインスイッチ）である。１１９は、ＡＦやＡＥなどの撮影スタンバイ動作を行うためのスイッチ（ＳＷ１）である。１２０は、スイッチ１１９（ＳＷ１）の操作後、撮影を行うための撮影スイッチ（ＳＷ２）である。１２１は、手ぶれやパンなどによる撮像装置１００の動きを検知する角速度センサ部である。１２２は、画面内の輝度情報に基づいて動体（被写体）を検出する動体検出部である。

１２３はフォーカス位置検出部である。フォーカス位置検出部１２３は、フォーカスレンズ１０４の位置（現在のフォーカス位置）を検出し、その情報をＡＦ処理部１０６に出力する。１２４は位相差ＡＦ検出部である。位相差ＡＦ検出部１２４は、位相差方式による焦点検出を行い、デフォーカス量を算出する。

本実施例において、撮像装置１００は、フォーカスレンズ１０４を含む撮像光学系および撮像素子１０７を介して得られた画像信号に基づいて焦点評価値を算出し、フォーカスレンズ１０４の位置を制御する自動合焦装置として機能する。また、ＡＥ処理部１０３およびシステム制御部１１３（設定手段）は、撮像素子１０７の露光条件を設定する。そしてＡＦ処理部１０６およびシステム制御部１１３（制御手段）は、設定された露光条件における撮像素子１０７の出力信号に基づいて焦点評価値を算出し、この焦点評価値に基づいてフォーカスレンズ１０４を駆動制御する。また本実施例において、後述のように、ＡＥ処理部１０３およびシステム制御部１１３（判定手段）は、フォーカスレンズ１０４の駆動制御中に露光条件を再設定する必要があるか否かを判定する。

次に、図２を参照して、本実施例における撮像装置１００の動作（撮像装置１００の制御方法）について説明する。図２は、撮像装置１００の動作（撮像装置１００の制御方法）を示すフローチャートである。図２の各ステップは、主に、システム制御部１１３の指令に基づいて実行される。まずステップＳ２０１において、ＡＥ処理部１０３は、画像処理部１０９からの出力信号を用いてＡＥ処理を行う。続いてステップＳ２０２において、システム制御部１１３は、スイッチ１１９（ＳＷ１）の状態を判定する。スイッチ１１９（ＳＷ１）の状態がオフの場合、ステップＳ２０１に戻り、ＡＥ処理を繰り返す。一方、スイッチ１１９（ＳＷ１）の状態がオンの場合、ステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３において、ＡＦ処理部１０６は、ＡＦ動作（焦点検出処理）を行う。ＡＦ動作中の露出条件（シャッター速度、絞り、および、感度）は、直前のステップＳ２０１におけるＡＥ処理により決定される。なお、ＡＦ動作の詳細については後述する。続いてステップＳ２０４において、システム制御部１１３は、スイッチ１１９（ＳＷ１）の状態を判定する。スイッチ１１９（ＳＷ１）の状態がオフの場合、ステップＳ２０１に戻り、ＡＥ処理を繰り返す。一方、スイッチ１１９（ＳＷ１）の状態がオンの場合、ステップＳ２０５に進む。

ステップＳ２０５において、システム制御部１１３は、スイッチ１２０（ＳＷ２）の状態を判定する。スイッチ１２０（ＳＷ２）の状態がオフの場合、ステップＳ２０４に戻り、スイッチ１１９（ＳＷ１）がオンである否かの判定を繰り返す。一方、スイッチ１２０（ＳＷ２）の状態がオンの場合、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において、システム制御部１１３は撮影（撮影動作）を行い、ステップＳ２０１へ戻る。

次に、図３を参照して、本実施例におけるＡＦ動作（図２のステップＳ２０３）について詳述する。図３は、ＡＦ動作を示すフローチャートである。図３の各ステップは、主に、システム制御部１１３、ＡＥ処理部１０３、ＡＦ処理部１０６、または、フォーカス位置検出部１２３により実行される。

まずステップＳ３０１において、システム制御部１１３は、画面内の所定の領域に測距領域を設定する。続いてステップＳ３０２において、ＡＥ処理部１０３は、システム制御部１１３の指令に基づいて、画像処理部１０９からの出力信号を用いて焦点検出用のＡＥ処理（ＡＦ用ＡＥ処理）を行う。ステップＳ３０２では、図２のステップＳ２０１と同様の処理が行われるが、測光領域がＡＦ枠に重みをおいている点で異なる。

続いてステップＳ３０３において、システム制御部１１３は、初期フォーカス駆動方向を設定する。ここで、初期フォーカス駆動方向は、被写体の存在確率が高いと考えられる方向、または、フォーカスレンズ１０４の現在位置に対して遠端と近端のいずれか近い側への方向などである。

続いてステップＳ３０４において、ＡＦ処理部１０６はフォーカス駆動を行う（フォーカスレンズ１０４を駆動する）。すなわちＡＦ処理部１０６は、フォーカスレンズ１０４が所定のフォーカス速度で駆動されるようにモータ１０５を制御する。

続いてステップＳ３０５において、システム制御部１１３は、ステップＳ３０１にて設定された測距領域内における焦点評価値（コントラスト評価値）を取得する。この焦点評価値は、フォーカス駆動により更新された焦点評価値である。そしてステップＳ３０６において、フォーカス位置検出部１２３は、フォーカスレンズ１０４の現在位置を取得する。

次に、ステップＳ３０７において、システム制御部１１３は、再焦点検出用のＡＥ判定（再ＡＦ用ＡＥ判定）を行う。なお、再ＡＦ用ＡＥ判定とは、後述のように図４のフローチャートに示される処理である。

続いてステップＳ３０８において、システム制御部１１３は、現在までに取得された焦点評価値に基づいて、合焦判定を行う。そしてステップＳ３０９において、ステップＳ３０８での合焦判定の結果、合焦状態であると判定されない場合（焦点評価値のピークが検出されない場合）、ステップＳ３０４に戻り、ステップＳ３０４〜Ｓ３０９を繰り返す。一方、合焦状態であると判定された場合（焦点評価値のピークが検出された場合）、ステップＳ３１０に進む。

ステップＳ３０４〜Ｓ３０９の一連の動作は、現在のフレームレートにおける１フレーム分の時間で行われる。また、ステップＳ３０５にて取得された焦点評価値とステップＳ３０６にて取得されたレンズ位置（フォーカスレンズ１０４の位置）とは互いに対応付けられる。そして、これらは後述するステップＳ３１１の合焦位置算出（焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置の算出）の際に用いられる。このとき、焦点評価値の取得中にフォーカスレンズ１０４は駆動されている。このため、露光時間の中心のタイミングにおけるレンズ位置を算出し、このレンズ位置を焦点評価値と対応付ける。

続いてステップＳ３１０において、ＡＦ処理部１０６（システム制御部１１３）は、フォーカスレンズ１０４の駆動を停止する。そしてステップＳ３１１において、ＡＦ処理部１０６（システム制御部１１３）は、焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ１０４の位置（合焦位置）を算出する。合焦位置は、ステップＳ３０５にて取得された焦点評価値と焦点評価値に対応するフォーカスレンズ１０４の位置とを用いて算出される。ここで、焦点評価値に対応するフォーカスレンズ１０４の位置は、ステップＳ３０６にて取得されたレンズ位置である。

続いてステップＳ３１２において、システム制御部１１３は、ステップＳ３０７における再ＡＦ用ＡＥ判定の結果に基づいて、再ＡＦ用ＡＥ判定結果フラグ（ＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧ）が「必要」という状態に設定されているか否かを判定する。再ＡＦ用ＡＥ判定結果フラグ（ＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧ）が「必要」の状態に設定されている場合、ステップＳ３１４に進み、システム制御部１１３（ＡＥ処理部１０３）は再ＡＦ用ＡＥ処理を行う。ここで、再ＡＦ用ＡＥ処理は、ステップＳ３０２にて行われたＡＦ用ＡＥ処理と同様の処理である。

次にステップＳ３１５において、システム制御部１１３は、フォーカスレンズ１０４の駆動方向（フォーカス駆動方向）を反転させる。すなわちシステム制御部１１３は、露光条件を再設定する必要があると判定した場合、フォーカスレンズ１０４の駆動方向を反転させて合焦位置を算出する。

続いてステップＳ３１６において、システム制御部１１３は、スキャン速度を低速に設定する。すなわちシステム制御部１１３は、露光条件を再設定する必要があると判定した場合、再設定後の露光条件におけるフォーカスレンズ１０４の駆動速度を、第１の速度よりも低速である第２の速度に設定する。そしてステップＳ３０４に戻り、前述の処理を繰り返す（スキャンのやり直し（再スキャン）を行う）。ここで、スキャンのやり直し（再スキャン）の際には、ステップＳ３１１で算出した合焦位置の近傍からスキャンを開始することができる。そのため、スキャン速度を低速に設定し、合焦位置近傍で焦点評価値を細かく取得することにより、ＡＦの精度を高めることができる。

一方、ステップＳ３１２において、再ＡＦ用ＡＥ判定フラグ（ＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧ）が「不要」の状態に設定されている場合、ステップＳ３１３に進む。ステップＳ３１３において、ステップＳ３１１にて算出された合焦位置へフォーカスレンズ１０４を駆動する。これにより、図３に示されるＡＦ動作は終了する。

（再ＡＦ用ＡＥ判定）
次に、図４を参照して、図３のステップＳ３０７における再ＡＦ用ＡＥ判定について詳述する。図４の各ステップは、主に、システム制御部１１３またはＡＥ処理部１０３により実行される。まずステップＳ４０１において、システム制御部１１３は、ＡＥ処理部１０３から現在の露光制御値（露出値）を取得する。続いてステップＳ４０２において、システム制御部１１３は、ＡＥ処理部１０３からＡＦ枠（焦点検出枠）における測光値を取得し、ＡＦ枠の測光値が適正となる露光制御値（適正露出制御値）を算出する。

続いてステップＳ４０３において、システム制御部１１３は、ステップＳ４０１にて取得した現在の露光制御値とステップＳ４０２にて算出した適正露光制御値との差が、所定の閾値である再ＡＦ用ＡＥ閾値（閾値ＲＥ＿ＡＥ＿ＴＨ）よりも大きいか否かを判定する。本実施例において、その差が閾値ＲＥ＿ＡＥ＿ＴＨよりも大きい場合、システム制御部１１３は、スキャン中（合焦制御中）に大きな露光変化が生じたと判定し、ステップＳ４０４に進む。一方、その差が閾値ＲＥ＿ＡＥ＿ＴＨ以下である場合、システム制御部１１３は、大きな露光変化が生じていないと判定し、ステップＳ４０７に進む。ステップＳ４０７において、システム制御部１１３は、再ＡＦ用ＡＥ判定フラグＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧを「不要」と設定する。

ステップＳ４０４において、システム制御部１１３は、適正露光制御値が現在の露光制御値よりも大きいか否かを判定する。すなわちシステム制御部１１３は、適正露光に設定することにより現在の露光よりも暗くなるか否かを判定する。適正露光に設定することにより現在の露光よりも明るくなる場合、ステップＳ４０７に進み、再ＡＦ用ＡＥ判定フラグＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧを「不要」と設定する。これは、適正露光に設定することにより現在の露光よりも明るくなる場合、輝度飽和（撮像素子１０７の輝度飽和）が生じることで却って合焦精度が劣化する可能性があるためである。一方、適正露光に設定することにより現在の露光よりも暗くなる場合、ステップＳ４０５に進む。

ステップＳ４０５において、システム制御部１１３は、ＡＦ枠内において輝度飽和が発生しているか否かを判定する。本実施例において、システム制御部１１３は、画像処理部１０９の出力信号から輝度の最大値（最大輝度値）を算出する。そしてシステム制御部１１３は、算出した最大輝度値を所定の輝度値と比較することにより、ＡＦ枠内に輝度飽和（輝度飽和現象）が生じているか否かを判定する。最大輝度値が所定の輝度値よりも小さい場合、システム制御部１１３は、輝度飽和現象が生じていないと判定する。このとき、ステップＳ４０７に進み、システム制御部１１３は、再ＡＦ用ＡＥ判定フラグＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧを「不要」と設定する。一方、最大輝度値が所定の輝度値以上である場合、システム制御部１１３は、輝度飽和現象が生じていると判定する。このとき、ステップＳ４０６に進み、再ＡＦ用ＡＥ判定フラグＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧを「必要」と設定する。

図３中におけるステップＳ３０７の再ＡＦ用ＡＥ判定は、前述のように、フレームレートの１フレーム分の時間で行われる。このためシステム制御部１１３は、再ＡＦ用ＡＥ判定フラグＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧの状態を、フレームごとに更新することができる。または、システム制御部１１３は、再ＡＦ用ＡＥ判定フラグＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧが１回でも「必要」と設定された場合には、これを更新しないようにしてもよい。または、システム制御部１１３は、再ＡＦ用ＡＥ判定フラグＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧが「必要」と設定された回数が所定の閾値を超えた場合に、ステップＳ３１２で最終的に再ＡＦ用ＡＥ判定フラグＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧを「必要」と判定してもよい。

再ＡＦ用ＡＥ判定フラグＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧが「必要」と設定された場合、ステップＳ４０８に進み、システム制御部１１３は、スキャン速度（フォーカスレンズの駆動速度）を高速に設定する。すなわちシステム制御部１１３は、露光条件を再設定する必要があると判定した場合、再設定前の露光条件におけるフォーカスレンズの駆動速度を、第１の速度よりも高速である第３の速度に設定する。

本来、フォーカスレンズが合焦位置から遠い場合はスキャン速度を高速に設定し、合焦位置に近づくにつれて低速に設定することにより、ＡＦの精度を保ちつつ、ＡＦ時間（合焦制御時間）の短縮化、すなわちＡＦ制御の高速化を図ることができる。しかし、再ＡＦ用ＡＥ処理を行う場合、一度目のスキャン動作でスキャン速度を低速に設定しても、スキャンのやり直し（再スキャン）の動作が必要となるため、ＡＦ時間が長くなってしまう可能性がある。ここで、再スキャンを行う場合は、二度目のスキャンの際に低速で駆動して高精度な焦点検出を行うので、一度目のスキャンでは大まかな合焦位置が判定できればよい。そのため、本実施例では、再ＡＦ用ＡＥ処理が必要となると判定した時点（再スキャンを行うと判定した時点）でスキャン速度を高速に設定することで、ステップＳ３１１における合焦位置の算出までの時間を短縮することが可能となる。

このように本実施例において、システム制御部１１３（判定手段）は、フォーカスレンズ１０４の駆動制御中に取得したＡＦ枠（焦点検出枠）における測光値に基づいて、露光条件を再設定する必要があるか否かを判定する。好ましくは、システム制御部１１３は、ＡＦ枠における所定の露光制御値と現在の露光制御値との差が所定値よりも大きい場合、露光条件を再設定する必要があると判定する。また好ましくは、システム制御部１１３は、ＡＦ枠における所定の露光制御値が現在の露光制御値よりも大きい場合、露光条件を再設定する必要があると判定する。また好ましくは、システム制御部１１３は、ＡＦ枠において輝度飽和が発生している場合、露光条件を再設定する必要があると判定する。なお本実施例は、ステップＳ４０３〜Ｓ４０５の全てを含む場合に限定されるものではなく、例えば、これらのステップの少なくとも一つを含む場合にも適用可能である。

次に、図９を参照して、図３を参照して説明したＡＦ動作時に用いる測光値、焦点評価値、および、フォーカスレンズの位置（レンズ位置）の対応付けについて説明する。図９は、測光値、焦点評価値、および、レンズ位置の対応付けに関する説明図である。

まず撮像素子１０７の蓄積時間は、現在の露光制御値に基づいて設定されたシャッター速度により決定される。蓄積が完了すると、撮像素子１０７から撮像信号（出力信号）が読み出される。そしてシステム制御部１１３は、読み出された撮像信号（出力信号）から測光値および焦点評価値を算出する。この蓄積後の一連の処理を行う区間は、図９において「映像処理区間」として示されている。

図９に示される蓄積期間「蓄積１」で得られた撮像信号（出力信号）に対して、Ｖ同期信号「Ｖ１」のタイミングで開始する映像処理区間「映像処理１」により、「測光値１」および「焦点評価値１」が算出される。「測光値１」および「焦点評価値１」は、Ｖ同期信号「Ｖ２」のタイミングで出力される。このため、撮像信号の蓄積時間「蓄積１」に対して時間差が生じる。従って、スキャン中のようにフォーカスレンズを駆動しながら測光値および焦点評価値を取得する場合、システム制御部１１３は、蓄積が行われた時間（蓄積時間）の中心時間でのレンズ位置を算出する。そしてシステム制御部１１３は、このレンズ位置を、測光値および焦点評価値と対応付ける。システム制御部１１３は、図９中の「測光値１」および「焦点評価値１」を、「蓄積１」の中心時間におけるフォーカスレンズの位置、すなわち「レンズ位置１」と対応付けて、これらをセットで記憶する。このように本実施例において、システム制御部１１３は、撮像素子１０７の出力信号から算出された測光値および焦点評価値と、出力信号の蓄積時間の中心時間におけるフォーカスレンズ１０４の位置とを対応付ける（関連付ける）。

前述のような対応付けをフレーム毎に行うことにより、システム制御部１１３は、「測光値ｎ」、「焦点評価値ｎ」、および、「レンズ位置ｎ」（ｎ：１、２、…）のセットの履歴を記憶する。また、図３中のステップＳ３１１にて算出された合焦位置は、図９に示されるように焦点評価値１、２、３とレンズ位置１、２、３との関係に基づいて、補間計算を行うことにより算出される。

本実施例において、システム制御部１１３は、スキャン中に得られる測光値に基づいて、再ＡＦ用ＡＥを行うか否かをスキャン中に判定する。本実施例によれば、再ＡＦ用ＡＥが必要であると判定された場合にのみ再ＡＦ用ＡＥ処理及び再スキャンを行うことにより、合焦精度を向上させつつ、不要に再ＡＦ用ＡＥとスキャンのやり直しが行われることによりＡＦ時間が長くなることを防止することができる。また、再ＡＦ用ＡＥ処理が必要であると判定された場合は、スキャン速度を高速に設定することで、ＡＦ時間を短縮することができる。

次に、図５を参照して、本発明の実施例２におけるＡＦ動作（図２のステップＳ２０３）について詳述する。図５は、ＡＦ動作を示すフローチャートである。図５の各ステップは、主に、システム制御部１１３、ＡＥ処理部１０３、ＡＦ処理部１０６、または、フォーカス位置検出部１２３により実行される。本実施例における基本構成は実施例１と同様であるため、実施例１と同様の箇所の説明については省略する。

図５のステップＳ５０１〜Ｓ５０６は、実施例１における図３のステップＳ３０１〜Ｓ３０６とそれぞれ同一である。続いてステップＳ５０７において、システム制御部１１３は、再焦点検出用のＡＥ判定（再ＡＦ用ＡＥ判定）を行う。

（再ＡＦ用ＡＥ判定）
ここで、図６を参照して、図５のステップＳ５０７における再ＡＦ用ＡＥ判定について詳述する。図６の各ステップは、主に、システム制御部１１３またはＡＥ処理部１０３により実行される。図６において、ステップＳ６０１〜Ｓ６０７は、実施例１における図４のステップＳ４０１〜Ｓ４０７とそれぞれ同様である。

本実施例の再ＡＦ用ＡＥ判定では、ステップＳ６０８において、システム制御部１１３は、レンズ位置と再ＡＦ用ＡＥ判定フラグＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧとの対応付けを行う。すなわちシステム制御部１１３は、図９に示される「レンズ位置ｎ」に対応付けられた「測光値ｎ」を用いて再ＡＦ用ＡＥ判定フラグＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧの状態を求める。そして、このときの再ＡＦ用ＡＥ判定フラグを「ＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧｎ」として「レンズ位置ｎ」に対応付ける。

図５のステップＳ５０８〜Ｓ５１１は、図３のステップＳ３０８〜Ｓ３１１とそれぞれ同様である。続いてステップＳ５１２において、ステップＳ５１１にて算出された合焦位置に最も近いレンズ位置の再ＡＦ用ＡＥ判定フラグ（ＲＥ＿ＡＥ＿ＦＡＬＧ＿ＰＥＡＫ）を取得する。そしてステップＳ５１３において、システム制御部１１３は、ステップＳ５１２で取得された再ＡＦ用ＡＥ判定フラグＲＥ＿ＡＥ＿ＦＡＬＧ＿ＰＥＡＫの状態が「必要」と設定されているか否かを判定する。

ステップＳ５１３にて再ＡＦ用ＡＥ判定フラグＲＥ＿ＡＥ＿ＦＡＬＧ＿ＰＥＡＫの状態が「必要」と設定されている場合、ステップＳ５１５に進み、システム制御部１１３（ＡＥ処理部１０３）は再ＡＦ用ＡＥ処理を行う。本実施例において、システム制御部１１３は、合焦位置に最も近いレンズ位置に対応付けられた測光値を用いて、再ＡＦ用ＡＥ処理を行う。これにより、現在の露光制御値を、被写体に最適な露光制御値（適正露光制御値）へ変更することができる。なお、ステップＳ５１４、Ｓ５１６は、図３のステップＳ３１３、Ｓ３１５とそれぞれ同様である。

このように本実施例において、システム制御部１１３は、合焦位置に最も近いフォーカスレンズ１０４の位置に対応付けられた測光値を用いて、露光条件を再設定する必要があるか否かを判定する。すなわち、合焦位置に最も近いレンズ位置に対応付けられた測光値を用いて、再ＡＦ用ＡＥ判定が行われる。これにより、合焦させたい被写体に対してより適正な（最適な）測光値で判定が行われるため、再ＡＦ用ＡＥ判定をより正確に行うことができる。

次に、図７を参照して、本発明の実施例３におけるＡＦ動作（図２のステップＳ２０３）について詳述する。図７は、ＡＦ動作を示すフローチャートである。図７の各ステップは、主に、システム制御部１１３、ＡＥ処理部１０３、ＡＦ処理部１０６、または、フォーカス位置検出部１２３により実行される。本実施例における基本構成は実施例１と同様であるため、実施例１と同様の箇所の説明については省略する。

図７のステップＳ７０１〜Ｓ７０６は、実施例１における図３のステップＳ３０１〜Ｓ３０６とそれぞれ同一である。続いてステップＳ７０７において、システム制御部１１３（ＡＥ処理部１０３）は、測光値を取得する。そしてステップＳ７０８において、システム制御部１１３は、レンズ位置と測光値とを対応付ける。続くステップＳ７０９〜Ｓ７１２は、図３のステップＳ３０８〜Ｓ３１１と同一である。そしてステップＳ７１３において、システム制御部１１３は、再焦点検出用のＡＥ判定（再ＡＦ用ＡＥ判定）を行う。

（再ＡＦ用ＡＥ判定）
次に、図８を参照して、図７のステップＳ７１３における再ＡＦ用ＡＥ判定について詳述する。図８の各ステップは、主に、システム制御部１１３またはＡＥ処理部１０３により実行される。図８において、ステップＳ８０１、Ｓ８０４〜Ｓ８０６は、実施例１における図４のステップＳ４０１、Ｓ４０３〜Ｓ４０５とそれぞれ同様である。

まずステップＳ８０１において、システム制御部１１３（ＡＥ処理部１０３）は、現在の露光制御値を取得する。続いてステップＳ８０２において、システム制御部１１３（ＡＥ処理部１０３）は、合焦位置から所定の範囲内のレンズ位置で取得されたＡＦ枠の測光値を取得する。本実施例では、図７のステップＳ７０８にて測光値とレンズ位置との対応付けが行われているため、ステップＳ７１２にて算出された合焦位置との関連性に基づいて可能となる。ここで、「所定の範囲内のレンズ位置」とは、合焦位置の近傍の位置であって、被写体の鮮明度が高く、測光値が正確であると評価されるように設定されるレンズ位置であることが好ましい。また、所定の範囲内のレンズ位置は、複数のレンズ位置が含まれていることが好ましい。

続いてステップＳ８０３において、システム制御部１１３は、ステップＳ８０２にて取得された測光値の平均測光値を算出し、それに基づいて適正露光制御値を算出する。そしてステップＳ８０４〜Ｓ８０６（図４のステップＳ４０３〜Ｓ４０５とそれぞれ同様である）を経る。ステップＳ８０４〜Ｓ８０６の判定結果に基づいて再ＡＦ用ＡＥが必要であると判定された場合、ステップＳ８０７において、システム制御部１１３は、平均測光値による再ＡＦ用ＡＥ判定フラグ（ＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧ＿ＡＶＥＲＡＧＥ）に「必要」と設定する。一方、再ＡＦ用ＡＥが必要ではないと判定された場合、ステップＳ８０８において、システム制御部１１３は、平均測光値による再ＡＦ用ＡＥ判定フラグ（ＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧ＿ＡＶＥＲＡＧＥ）に「不要」と設定する。

そして図７のステップＳ７１５において、システム制御部１１３は、再ＡＦ用ＡＥ判定フラグＲＥ＿ＡＥ＿ＦＬＡＧ＿ＡＶＥＲＡＧＥが「必要」と設定されているか否かを判定する。続くステップＳ７１５〜Ｓ７１７は、図３のステップＳ３１３〜Ｓ３１５と同様である。

このように本実施例において、システム制御部１１３は、合焦位置から所定の範囲内におけるフォーカスレンズ１０４の複数の位置に対応付けられた複数の測光値の平均値を用いて、露光条件を再設定する必要があるか否かを判定する。すなわち、合焦位置から所定の範囲内のレンズ位置に対応付けられた測光値から算出した平均測光値を用いて、再ＡＦ用ＡＥ判定が行われる。これにより、被写体のより適正な（最適な）測光値で判定が行われるため、再ＡＦ用ＡＥの判定がより正確となる。このため、例えば、スキャン中に被写体ぶれや手ぶれにより、主被写体とは異なる部分がＡＦ枠内に混入した場合でも、その影響により不要に再ＡＦ用ＡＥとスキャンのやり直しが行われることを回避することが可能である。

（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。すなわち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

各実施例の撮像装置は、ＡＦスキャン中にＡＦ枠の適正露光を算出するとともに、所定の条件を満たす場合にのみ再ＡＦ用ＡＥを行うように構成されている。このため各実施例によれば、高精度かつ高速に焦点検出可能な撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。

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。

１０３：ＡＥ処理部
１０４：フォーカスレンズ
１０６：ＡＦ処理部
１０７：撮像素子
１１３：システム制御部

Claims (16)

1. フォーカスレンズを含む撮像光学系から得られた光学像を光電変換する撮像素子と、
   前記撮像素子の露光条件を設定する設定手段と、
   前記露光条件における前記撮像素子の出力信号に基づいて焦点評価値を算出し、該焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズを駆動制御する制御手段と、
   前記フォーカスレンズの駆動制御中に前記露光条件を再設定する必要があるか否かを判定する判定手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記判定手段は、前記フォーカスレンズの駆動制御中に取得した焦点検出枠における測光値に基づいて、前記露光条件を再設定する必要があるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記判定手段が前記露光条件を再設定する必要があると判定した場合、前記制御手段は、前記フォーカスレンズの駆動方向を反転させて合焦位置を算出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。
4. 前記判定手段は、焦点検出枠における所定の露光制御値と現在の露光制御値との差が所定値よりも大きい場合、前記露光条件を再設定する必要があると判定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。
5. 前記判定手段は、焦点検出枠における所定の露光制御値が現在の露光制御値よりも大きい場合、前記露光条件を再設定する必要があると判定す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。
6. 前記判定手段は、焦点検出枠において輝度飽和が発生している場合、前記露光条件を再設定する必要があると判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記判定手段は、前記撮像素子の前記出力信号から算出された測光値および前記焦点評価値と、該出力信号の蓄積時間の中心時間における前記フォーカスレンズの位置とを対応付けることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記判定手段は、合焦位置に最も近い前記フォーカスレンズの位置に対応付けられた前記測光値を用いて、前記露光条件を再設定する必要があるか否かを判定することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記判定手段は、合焦位置から所定の範囲内における前記フォーカスレンズの複数の位置に対応付けられた複数の測光値の平均値を用いて、前記露光条件を再設定する必要があるか否かを判定することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
10. 前記判定手段が前記露光条件を再設定する必要があると判定した場合、前記制御手段は、再設定後の露光条件における前記フォーカスレンズの駆動速度を、第１の速度よりも低速である第２の速度に設定す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。
11. 前記判定手段が前記露光条件を再設定する必要があると判定した場合、前記制御手段は、再設定前の露光条件における前記フォーカスレンズの駆動速度を、第１の速度よりも高速である第３の速度に設定す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。
12. 前記撮像光学系を備えたレンズ装置と、
    請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置と、を有することを特徴とする撮像システム。
13. フォーカスレンズを駆動して焦点検出を行う撮像装置の制御方法であって、
    撮像素子の露光条件を設定するステップと、
    前記露光条件における前記撮像素子の出力信号に基づいて焦点評価値を算出し、該焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズを駆動制御するステップと、
    前記フォーカスレンズの駆動制御中に前記露光条件を再設定する必要があるか否かを判定するステップと、を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
14. 前記露光条件を再設定する必要がないと判定された場合、設定されている前記露光条件で算出された合焦位置へ前記フォーカスレンズを駆動し、
    前記露光条件を再設定する必要があると判定された場合、前記フォーカスレンズの駆動方向を反転し、再設定後の露光条件で算出された合焦位置へ該フォーカスレンズを駆動することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置の制御方法。
15. 請求項１３または１４に記載の撮像装置の制御方法をコンピュータに実行させるように構成されていることを特徴とするプログラム。
16. 請求項１５に記載のプログラムを記憶していることを特徴とする記憶媒体。