JP5219951B2 - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法に関しており、特にデジタルカメラ及びビデオ等に利用されるオートフォーカス技術に関する。

（ＴＶ−ＡＦ）
ＡＦについては、いわゆるコントラスト方式と呼ばれる技術が広く用いられている。このコントラスト方式は、フォーカスレンズ、又は撮像素子を光軸方向に移動させつつ各駆動段階で得られる撮像画像のコントラストを評価値として取得する。そして、最も評価値の高いレンズ位置をもって合焦位置とする方式である。コントラスト方式のＡＦについては、たとえば特許文献１に詳細に述べられている。

（レンズ駆動）
コントラスト方式のＡＦでは、被写体像の高周波成分から成る評価値を複数のフォーカス位置で取得することで、合焦位置を求める。このとき、フォーカス位置を移動させるためのレンズ駆動は、評価値の目標取得位置で駆動を一旦停止する手法（たとえば特許文献２記載の駆動）と、駆動させ続けながら評価値を取得する手法（たとえば特許文献３記載の駆動）がある。（以下、前者をステップ駆動方式、後者をサーチ駆動方式と呼ぶ。）
ステップ駆動方式は、所定デフォーカス量のレンズ駆動を間欠的に行いながら、駆動停止位置における評価値を取得する。レンズ駆動量は、大よそのピント位置を掴むために大きな駆動量が選択されたり、ピント近傍で精密にピント位置を検出するために小さな駆動量が選択されたりする。

サーチ駆動方式は、レンズ駆動をし続けてフォーカス位置を連続的に変化させながら、焦点検出に用いるセンサの電荷蓄積間隔に応じた所定時間間隔ごとに評価値を取得する。サーチ駆動方式は、駆動開始時と駆動終了時を除いて加減速が激しく行われないため、２点の評価値取得位置の間を駆動させるのに掛かる時間が、ステップ駆動方式より早くなる。しかし、電荷蓄積間隔が一定とすると、レンズの駆動速度が速くなるにつれて、評価値取得間隔が広がる。

（不要なＡＦの回避方法）
コントラスト方式のＡＦを再起動する際、フォーカス位置がピント位置近傍にあるか否かを検出し、不用なＡＦを行わないようにする技術が公開されている。たとえば、特許文献４では、
絞り開閉により被写界深度が変化して評価値差が生じることから、絞りの開閉前後の評価値差が閾値以上であればピント位置近傍でなくなったと判断してＡＦを再起動する。このような動作を行うことにより、不要なＡＦ再起動を行わないようにできる。

（ＡＦ開始時のレンズ駆動特性の決定方法）
コントラスト方式のＡＦを行う際、フォーカス位置がピント位置近傍にあるか否かを検出し、レンズの移動速度を変更する技術が公開されている。たとえば、特許文献５では、絞り開閉前後の評価値レベルの差をＡＦ開始時に検出してレンズ駆動特性を決定している。このような動作を行うことにより、合焦近傍にてＡＦを開始する場合、レンズ移動速度を速くして大まかなピント位置を探索するといった動作を省略でき、ＡＦ時間を短縮することができるようになる。

特登録０２８２１２１４号公報 特開平６−１４１２２３号公報 特開２００２−７２０７３号公報 特開平６−３１１４１２号公報 特開２００５−３１６０３０号公報

しかしながら、特許文献４記載の技術において、絞り開閉したときの各評価値の差が小さくなる場合が、合焦近傍時だけでなく大ボケ時も該当してしまい、大ボケ状態の被写体像に対して合焦近傍と誤判断する可能性があった。

また、絞り開閉したときの各々の評価値の差は、被写体像のコントラストに応じて変化する。例えば、高コントラストな被写体像の場合、低コントラストな被写体と比べて評価値のレベルが高くなるので、評価値の差が比較的大きくなってしまう。特許文献５記載の技術では、評価値の差が閾値以下ならピント位置近傍と判断することから、被写体像のコントラストが高い場合、ピント位置前後の広い範囲でピント位置近傍と判断してしまう可能性があった。

上記のような課題に鑑み、本発明は、ピント状況に応じて、適切なレンズ駆動制御を行うことができる撮像装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上述のような課題を解決するために、本発明の技術的特徴としては、フォーカスレンズを介して入射した被写体光を光電変換して画像信号を出力する撮像手段と、適正な露出となるように、前記撮像手段における信号の蓄積時間と、ＩＳＯ感度と、前記撮像手段への入射光量を制御する絞り機構の少なくともいずれかを制御する露出制御手段とを有する撮像装置の制御方法であって、前記撮像手段から出力された画像信号に基づいて、前記フォーカスレンズの合焦状態を示す焦点信号を検出する焦点検出工程と、前記露出制御手段により露出が適正に制御された第１の絞り値である第１の状態と、前記第１の絞り値とは異なる第２の絞り値へ変更し、当該変更に伴う露光量の変動が適正に制御されていない第２の状態と、前記第２の絞り値で前記露出制御手段により露出が適正に制御された第３の状態とにおいて取得された焦点信号の比較結果に基づいて、前記フォーカスレンズの合焦度合いを判定する判定工程と、を備えたことを特徴とする特徴とする。

本願技術思想によれば、ピント状況に応じて、適切なレンズ駆動制御を行うことができるようになる。

本発明の実施例に係わるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例に係わるコントラスト値算出用回路ブロックを説明するブロック図である。 絞り開口と評価値との関係を説明するためのグラフである。 本発明の実施例に関わるフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態を説明する。

図１は本実施例のデジタルカメラの構成を示すブロック図である。

（デジタルカメラの構成）
図１に示すように、本実施例のデジタルカメラ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、データ送信ライン、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有る。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節する絞り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、このほか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、電気接点ユニット１０７には、通信用バスラインと、カメラ側から画像の蓄積タイミングをレンズ側に伝達するための同期信号ラインも設けられている。

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、被写体からの光束を上方のファインダー光学系に導く第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ースクリーン２０２、およびペンタプリズム２０１、接眼レンズ２０７により構成されるファインダー光学系を介して撮影者の目に至る。

また、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で撮影レンズ１００を介して入射した被写体光を光電変換されて生成された画像電気信号は、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。

光学フィルタ２１１は、赤外線をカットして可視光線を撮像素子２１２へ導く機能と、光学ローパスフィルタとしての機能とを有する。

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。また、ミラー駆動機構２１３によりクイックリターンミラー２０３のアップダウン駆動が行われる。

なお、クイックリターンミラー２０３が第２の位置にアップしたときには、サブミラー２０４もクイックリターンミラー２０３に対して折り畳まれて撮影光路外に退避する。

静止画撮影時のみならず、ライブビュー時もクイックリターンミラー２０３は第２の位置にアップする。

また、本実施例のデジタルカメラ２００は、当該デジタルカメラ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、後述する各回路等の動作を制御する。

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。

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内の各回路等の動作を制御する。

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の駆動命令や停止命令、駆動量や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、絞り１０２の駆動量、およびレンズ側の各種データの送信要求もシステムコントローラ２３０から送信される。レンズコントローラ１０８からは、フォーカスレンズ１０１や絞り１０２などが駆動中かどうかを示すステータス情報や、開放Ｆ値や焦点距離や設定可能な駆動速度などのレンズ側の各種パラメータが送信される。

フォーカス制御の際、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。

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、レンズ駆動制御回路１０４を介して、フォーカスレンズ１０１を光軸方向に所定範囲にわたって移動させピント合わせ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やＤＣモータを駆動源として有する。

レンズコントローラ１０８は、システムコントローラ２３０からの絞り駆動命令を受信すると、絞り制御駆動回路１０６を介して、絞り１０２を駆動する絞り駆動機構１０５を制御し、指令されたしぼり値まで絞り１０２を駆動する。

また、システムコントローラ２３０は、シャッタ制御回路２１５と測光回路２０９とにも接続されている。シャッタ制御回路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。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いる。このため、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制御する。測光回路２０９は、接眼レンズ２０７の近傍に配設された測光センサ２０８に接続されており、該センサを通じて被写体の輝度を測定する。測光回路２０９の測定結果は、システムコントローラ２３０へ送られる。

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回路１０４を介してレンズ駆動機構１０３を制御する。このことにより、被写体像を撮像素子２１２上に結像させる。

また、カメラＤＳＰ２２７の内部にはコントラストＡＦのためのコントラスト値算出を行う回路ブロック、被写体の動き検出のための動きベクトル算出を行う回路ブロック、ＡＦ枠の表示サイズや表示位置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。

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Ａ／Ｄコンバータ２１７、ビデオメモリ２２１、ワークメモリ２２６が接続されている。

ここで、撮像素子は、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、画素毎の水平駆動並びに垂直駆動を制御するドライバ回路２１８からの出力で駆動される。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。

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に入力し、フレームメモリであるＤＲＡＭ２２９に全て転送される。

ビデオやコンパクトデジタルカメラでは、撮影前状態時に、この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によりファインダー表示（ライブビュー）等を行っている。一眼レフ方式の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は遮光されているため、ライブビュー表示は行えない。

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が処理することで画像の鮮鋭度に対応するコントラスト評価値を得ることができる。ここで、コントラスト評価値はフォーカスレンズ１０１の合焦状態を示す焦点信号である。そして、コントラスト評価値を用いてコントラスト方式のＡＦを行うことが可能である。より具体的には、コントラスト評価値の出力レベルがピークとなるフォーカスレンズ１０１の位置を検出し、フォーカスレンズ１０１をその位置へ移動させることにより焦点調節が行われる。ここで、コントラスト評価値とは、被写体像の輝度信号の高周波成分を抽出したものである。被写体の高周波成分は、被写体像の隣接画素間における輝度の変化率が高くなるにつれて、出力レベルが高くなる傾向にある。

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、その結果を外部不揮発性メモリ（外部メモリ）２２４に記憶する。外部不揮発性メモリ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、磁気ディスク等などであってもよい。

さらに、システムコントローラ２３０と接続されている動作表示回路２３１は、後述する各スイッチ類により設定又は選択されたカメラの動作状態を、液晶素子やＬＥＤ（発光ダイオード）、有機ＥＬ等の表示素子により表示する。

操作ＳＷ２３２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・焦点検出エリア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（静止画像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ＳＷ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。

一方、レンズユニットとしての撮影レンズ１００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の焦点距離や開放絞り値等の性能情報、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。また、システムコントローラ２３０から通信により受け取った情報を記憶する。

詳細については後述するが、コントラストＡＦ動作中に同期信号ラインからの蓄積タイミング信号によってレンズ位置情報がラッチされ、この複数のレンズ位置情報をストアするためにも用いられる。

なお、性能情報およびレンズＩＤ情報は、デジタルカメラ２００への装着時における初期通信により、システムコントローラ２３０に送信され、システムコントローラ２３０はこれらをＥＥＰＲＯＭ２２３に記憶させる。

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回路１１０が設けられている。レンズ位置情報検出回路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。この複数のレンズ位置情報は、フォーカスレンズ１０１の駆動制御等に用いられたり、電気接点ユニット１０７を介してシステムコントローラ２３０にレンズ位置情報として送られたりする。

レンズ位置情報検出回路１１０は、たと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内の図示されないハードウェアカウンタに接続され、レンズが駆動されるとその位置情報は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には、内部のハードウェアカウンタのレジスタにアクセスし、記憶されているカウンタ値を読み込む。

次に前記のカメラＤＳＰ２２７内のコントラスト値算出用回路ブロックについて図２を用いて説明する。図２はカメラＤＳＰ内のコントラスト値算出用回路ブロックを説明するためのブロック図である。

カメラＤＳＰ２２７に入力された画像データは、コントラスト方式のＡＦを行うための鮮鋭度に対応するコントラスト評価値を算出するためには、まずカメラＤＳＰ２２７内のＤＳＭ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、全画面の画像データから主被写体近傍の領域だけの画像をトリミングして、次のコントラスト値算出ブロック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長さ方向で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、縦方向、横方向の大きさは、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に対して設定が行えるように構成される。

（絞り開口とコントラスト評価値レベルの関係）
被写体像の高周波成分から成るコントラスト評価値は、絞り開口に応じた光量変化や被写界深度に応じて、その値が増減する。図３は絞り開口とコントラスト評価値との関係を説明するためのグラフである。図３の２つのグラフは、横軸にフォーカス位置、縦軸にコントラスト評価値レベルをとったものである。これは、所定の絞り開口である絞り値Ｆ_ａのコントラスト評価値の推移の一例と、絞り値Ｆ_ａより開口の広い絞り値Ｆ_ｂ（＜Ｆ_ａ）のコントラスト評価値の推移の一例を示したものである。

図３（ａ）は、絞り値変更の際に、露光量が適正になるよう撮像素子２１２の電荷蓄積時間やＩＳＯ感度を制御した場合のグラフである。また図３（ｂ）は、絞り値変更のみ行い、他の露光量の設定を変更しない場合のグラフである。

図３の位置Ａは被写体のピント位置を表している。このときの、合焦度合いは合焦状態である。

位置Ａにおいて、露光量が適正に制御されている場合、絞り開口が絞られて被写界深度が深い状態（図３（ａ）の破線グラフ上）では、被写体像のエッジが急峻で、エッジの隣接画素間における輝度の変化率が高くなる。このことから、コントラスト評価値が高くなる。

また、絞り開口が広く開かれて被写界深度が浅い状態（図３（ａ）および図３（ｂ）の実線グラフ上）でも、被写体像のエッジが急峻で、エッジの隣接画素間における輝度の変化率が高くなる。このことから、コントラスト評価値が高くなる。

位置Ａにおいて、絞りが絞られたものの露光量が適正に制御されない状態の場合（図３（ｂ）の破線グラフ）、被写界深度が深い状態のため被写体像のエッジの急峻さは変わらない。しかし、絞り開口が絞られて輝度が下がるため、エッジの隣接画素間における輝度の変化率が下がる。このため、輝度の変化率に応じて、コントラスト評価値が低下する。

また、図３の位置Ｂはピント位置から若干離れた位置を表している。このとき、合焦度合いは、若干ボケた状態である。

より具体的には、装着されている交換レンズの絞り設定範囲で絞り値が制御されたときに、一部の絞り値設定で被写界深度内に含まれてしまうが、少なくとも開放絞り時に被写界深度外となるフォーカス位置である。

位置Ｂにおいて、露光量が適正に制御されている場合、絞り開口が絞られて被写界深度が深い状態（図３（ａ）の破線グラフ上）では、被写体像のエッジは位置Ａに対して若干ボケた状態になり、エッジの隣接画素間における輝度の変化率は位置Ａに対して低下する。このため、コントラスト評価値が位置Ａに対して低下する。

また、絞り開口が広く開かれて被写界深度が浅い状態（図３（ｂ）の実線グラフ上）では、被写体像が被写界深度の外に位置して、被写体像がボケてしまい、被写体像のエッジが緩慢になる。したがって、エッジの隣接画素間における輝度の変化率は、露光量が適正に制御されて絞り開口が絞られている状態の輝度の変化率に比べて低下する。このことから、絞り開口が絞られている状態に比べて、コントラスト評価値が低下する。

位置Ｂにおいて、絞りが絞られたものの露光量が適正に制御されない状態の場合（図３（ｂ））、絞り開口が絞られて被写界深度が深くなるため、被写体像のエッジが急峻になり、エッジの隣接画素間における輝度の変化率が上昇する要因が生じる。また同時に、絞り開口が絞られて輝度が下がるため、エッジの隣接画素間における輝度の変化率が低下する要因が生じる。被写界深度の増大と輝度低下の関係は、許容錯乱円径をδ、絞り値をＦ、輝度変化量をＡＰＥＸ値の段数で示される値ΔＢＶとおくと、概略的には下記式のような関係となる。
√（ΔＢＶ）＝Ｆδ ・・・（式１）
式１は、絞り値Ｆが２倍になれば、被写界深度（＝Ｆδ）は２倍になるが、輝度変化量ΔＢＶは４倍になることを意味している。

このことから、被写体の高周波成分が非常に高くコントラスト評価値ピーク前後のコントラスト評価値変化が非常に急峻であり、かつ絞り値変化が小さい特異的な場合は、絞りが絞られるにつれて位置Ｂのコントラスト評価値が高くなる傾向が見られる。しかし、上述の特異的な場合を除くと、被写界深度の増加量より輝度変化の低下量の方が、エッジの隣接画素間における輝度の変化率に強く影響を与える。したがって、上述の特異的な場合を除き、絞りが絞られるとエッジの隣接画素間における輝度の変化率が低下し、コントラスト評価値が低下する。

上述の特異的な状態を回避するため、コントラスト評価値を比較するときの絞り開口の差異は大きい方が望ましい。

また、図３の位置Ｃはピント位置から大きく離れた位置を表している。このとき、合焦度合いは、大ボケ状態である。

より具体的には、装着されている交換レンズの絞り設定範囲で絞り値が制御されたときに、絞り開口が最小となる絞り値設定でも被写界深度内に含まれないフォーカス位置である。

位置Ｃにおいて、露光量が適正に制御されている場合、絞り開口が絞られて被写界深度が深い状態（図３（ａ）の破線グラフ上）でも、絞り開口が広く開かれて被写界深度が浅い状態（図３（ｂ）の実線グラフ上）でも、被写界深度内に含まれない。このため、被写体像がボケてしまい、被写体像のエッジが非常に緩慢になる。したがって、エッジの隣接画素間における輝度の変化率は、位置Ａや位置Ｂに対して低下する。

同じ位置Ｃにて、絞り開口が異なる場合のコントラスト評価値を比較すると、絞り開口が絞られる場合の方がコントラスト評価値が高くなる傾向があるが、双方の場合において被写界深度外のため大きくボケていて、コントラスト差は小さい。

当初のコントラスト評価値に対して、絞り開口を変更して被写界深度を変えるとともに、露光量を特に適正に制御しないままにしたコントラスト評価値を比較する。これにより、図３（ａ）の破線と図３（ｂ）の破線で示した状態の比較（増減率あるいは絶対増減量の比較）を行う。この比較結果により、絞り設定によっては被写界深度に含まれる小ボケ領域か否かを判定できる。

特に、上述の特異的な状態を回避するため、十分に異なる絞り開口で比較することが望ましい。

また、当初のコントラスト評価値に対して絞り開口を変更して被写界深度を変えるとともに、露光量を適正に制御したコントラスト評価値を比較することで、図３（ｂ）の実線と図３（ｂ）の破線で示した状態の比較（絶対レベルの比較）を行う。上述の小ボケ判定の後にこの比較動作を行うことにより、合焦近傍か常に被写界深度外である大ボケ領域かを判定できる。

上述の動作を行うことにより、レンズのフォーカス位置を移動させることなく、フォーカス領域が合焦近傍か、絞り設定によっては被写界深度に含まれる小ボケ領域か、常に被写界深度外である大ボケ領域かを判定することができるようになる。

（デジタルカメラの制御フロー）
次に、本実施例の動作フローについて説明する。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。

図４は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。まず、操作ＳＷ２３２の押下によりＡＦが開始される。なお、デジタルカメラ２００は、予め電源が投入されてライブビュー動作が行われて、被写体像が適正露光量になるよう露出制御されているものとする。本実施例の動作はレリーズスイッチＳＷ１（２３３）が押下されてＡＦ開始命令が生じることにより開始される。なお、ＳＷ１（２３３）の代わりに操作ＳＷ２３２の押下であっても良い。

はじめに、絞り開口を第１の絞り値Ｆ_１に制御し（ステップＳ４０１）、絞り値を固定したまま撮像素子２１２の電荷蓄積時間やＩＳＯ感度を変更して、被写体像が適正露光量になるよう制御される（ステップＳ４０２）。制御後、この露出設定での評価値を取得し、第１の評価値Ｖ_１としてシステムコントローラ２３０内の不図示のキャッシュ領域に記憶される（ステップＳ４０３）。なお、ライブビュー動作開始からＡＦ命令が発生するまでの間に被写体像が適正露光量に制御（ライブビューＡＥ）され、絞り開口が既に第１の絞り値Ｆ_１に制御されていた場合は、ステップＳ４０１乃至ステップＳ４０２の動作は不要である。また、ライブビューＡＥで制御された絞り値を第１の絞り値Ｆ_１として当てはめることで、ステップＳ４０１乃至ステップＳ４０２の動作を省略しても差し支えない。

第１の評価値Ｖ_１を取得した後、絞り開口を第１の絞り値Ｆ_１とは異なる第２の絞り値Ｆ_２に制御される（ステップＳ４０４）。制御後、この露出設定での評価値を取得して、第２の評価値Ｖ_２としてシステムコントローラ２３０内の不図示のキャッシュ領域に記憶される（ステップＳ４０５）。

第２の評価値Ｖ_２を取得した後、絞り開口を第２の絞り値Ｆ_２に固定したまま、撮像素子２１２の電荷蓄積時間やＩＳＯ感度を変更して、被写体像が適正露光量になるよう制御される（ステップＳ４０６）。制御後、この露出設定での評価値を取得し、第３の評価値Ｖ_３としてシステムコントローラ２３０内の不図示のキャッシュ領域に記憶される（ステップＳ４０７）。

この後、取得された第１の評価値Ｖ_１乃至第３の評価値Ｖ_３を用いて、現在のフォーカス位置がピント位置近傍か、被写界深度の変更により評価値レベルが大きく変化する小ボケ領域か、あるいは大ボケ領域かを判断する動作に進む。

まず、ステップＳ４０８にて、下記式
Ｖ_１／Ｖ_３ ＞ Ｔ_１ （Ｆ_１＞Ｆ_２ の場合）
Ｖ_３／Ｖ_１ ＞ Ｔ_１ （Ｆ_１＜Ｆ_２ の場合） ・・・（式２）
但し、Ｔ_１：第１の閾値
を満たしているか判断される。

この動作は、図３（ａ）を用いて説明したように、被写体像が適正露光量に制御される条件で絞り開口のみ変更された場合、被写界深度の違いが評価値差に表れることから、被写界深度に差異の生じる小ボケ領域を判定できるものである。

式２を満たしていれば、現在のフォーカス位置が小ボケ領域と判断してステップＳ４０９へ進み、ＡＦ時の駆動が所定のデフォーカス間隔で間欠駆動されるよう設定される。また、この駆動を用いたフォーカスレンズの移動範囲の広さ設定として、所定の第１の範囲が選択される。

式２を満たさなければ、ステップＳ４１０へ進み、下記式
Ｖ_２／Ｖ_１ ＞ Ｔ_２ （Ｆ_１＞Ｆ_２ の場合）
Ｖ_１／Ｖ_２ ＞ Ｔ_２ （Ｆ_１＜Ｆ_２ の場合） ・・・（式３）
但し、Ｔ_２：第１の閾値
を満たしているか判断される。

この動作は、図３（ｂ）を用いて説明したように、絞り値以外の露光量変更を行わない条件で絞り開口のみ変更された場合、フォーカスがピント位置に近いほど、被写体のコントラスト変化で評価値レベルが変化することを利用している。この動作により、ピント位置近傍か否か（つまり大ボケ範囲か）を判断できるものである。

式３を満たしていれば、現在のフォーカス位置がピント位置近傍と判断してステップＳ４１１へ進み、ＡＦ時の駆動が所定の間隔で間欠的に移動されるよう設定される。また、この駆動を用いたフォーカスレンズの移動範囲の広さ設定として、前記第１の範囲より狭い所定の第２の範囲が選択される。

式３を満たさなければ、現在のフォーカス位置が大ボケ領域と判断してステップＳ４１２へ進み、広範囲を素早くスキャンできるように、ＡＦ時の駆動が連続的に移動されるよう設定される。また、この駆動を用いたフォーカスレンズの移動範囲の広さが、前記第１の範囲より広い所定の第３の範囲に設定される。

ステップＳ４０９、ステップＳ４１１、ステップＳ４１２のいずれかの動作後、ステップＳ４１３にて、設定された駆動種別（間欠駆動、連続駆動）、フォーカスレンズの移動範囲（第１乃至第３の範囲）で、コントラスト評価方式のＡＦが実行される。

（変形例）
本実施例では、駆動種別を間欠駆動と連続駆動の２種類で切り替えていたが、これに限らず、間欠駆動を選択しつつ１駆動あたりのデフォーカス間隔を変更したり、連続駆動を選択しつつフォーカス移動速度を変更しても差し支えない。

また、フォーカスレンズの移動範囲の広さが設定される上で、第１の範囲乃至第３の範囲が所定値で与えられていたが、これに限らず、この第１の範囲は、第１の絞り値Ｆ_１あるいは第２の絞り値Ｆ_２のうち、値の大きい方に応じて増減させても良い。このようにすることで、被写界深度をある程度考慮したフォーカスレンズの移動範囲を決定できるようになる。

また、現在のフォーカス位置をピント位置近傍、小ボケ領域、大ボケ領域と３領域に分類していたが、これに限らず、互いに異なる開口の第ｎの絞り値（ｎ＞３）における評価値Ｖ_ｎまで取得しても良い。このようにして、被写体像のボケ状態をさらに細かく分類するよう動作することで、細かく分類したボケ状態（合焦度合い）に応じて、駆動種別やフォーカスレンズの移動範囲を細かく切り替えできるようになる。

以上説明したように、本実施例に拠れば、ピント位置近傍の判断を含む少なくとも３つのピント状況に応じて、適切なレンズ駆動制御を行うことができるようになる。

１００ 撮影レンズ
１０１ フォーカスレンズ
１０３ レンズ駆動機構
１０４ レンズ駆動制御回路
１０８ レンズコントローラ
１０９ メモリ
１１０ レンズ位置情報検出回路
１１１ タイマ
１１２ 負荷判定回路
２１２ 撮像素子
２２７ カメラＤＳＰ
２３０ システムコントローラ
２４２ コントラスト値算出ブロック

Claims (5)

1. フォーカスレンズを介して入射した被写体光を光電変換して画像信号を出力する撮像手段と、
   適正な露出となるように、前記撮像手段における信号の蓄積時間と、ＩＳＯ感度と、前記撮像手段への入射光量を制御する絞り機構の少なくともいずれかを制御する露出制御手段と、
   前記撮像手段から出力された画像信号に基づいて、前記フォーカスレンズの合焦状態を示す焦点信号を検出する焦点検出手段と、
   前記露出制御手段により露出が適正に制御された第１の絞り値である第１の状態と、
   前記第１の絞り値とは異なる第２の絞り値へ変更し、当該変更に伴う露光量の変動が適正に制御されていない第２の状態と、
   前記第２の絞り値で前記露出制御手段により露出が適正に制御された第３の状態とにおいて取得された焦点信号の比較結果に基づいて、前記フォーカスレンズの合焦度合いを判定する判定手段と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記判定手段により判定された合焦度合いに応じて、前記フォーカスレンズを移動させて焦点調節を行う際の制御を変更する変更手段を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記変更手段は、前記フォーカスレンズの移動を連続的に行うか、所定の間隔で間欠的に行うかを切り替えることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記変更手段は、前記フォーカスレンズを移動させる範囲を変更することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の撮像装置。
5. フォーカスレンズを介して入射した被写体光を光電変換して画像信号を出力する撮像手段と、適正な露出となるように、前記撮像手段における信号の蓄積時間と、ＩＳＯ感度と、前記撮像手段への入射光量を制御する絞り機構の少なくともいずれかを制御する露出制御手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
   前記撮像手段から出力された画像信号に基づいて、前記フォーカスレンズの合焦状態を示す焦点信号を検出する焦点検出工程と、
   前記露出制御手段により露出が適正に制御された第１の絞り値である第１の状態と、前記第１の絞り値とは異なる第２の絞り値へ変更し、当該変更に伴う露光量の変動が適正に制御されていない第２の状態と、前記第２の絞り値で前記露出制御手段により露出が適正に制御された第３の状態とにおいて取得された焦点信号の比較結果に基づいて、前記フォーカスレンズの合焦度合いを判定する判定工程と、
   を備えたことを特徴とする制御方法。

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