JP6146293B2 - 制御装置、制御方法および制御システム - Google Patents

Description

本開示は、制御装置、制御方法および制御システムに関する。

近年、画素内が分割され複数の光電変換部を有する撮像素子を備えるデジタルカメラ等の撮像装置が普及しつつある。このような撮像素子を用いることにより、高速なオートフォーカスを可能にした位相差検出方式のオートフォーカス（以下、「位相差ＡＦ」ともいう。）が可能となる。

例えば特許文献１には、位相差ＡＦ用画素と通常画素とを備える撮像素子を用いた撮像装置の制御方法が開示されている。特許文献１では、位相差ＡＦ用画素を用いて位相差ＡＦを行い、通常画素を用いてコントラストＡＦやライブビュー表示、自動露出（Automatic Exposure；ＡＥ）処理、自動ホワイトバランス（Auto
White Balance；ＡＷＢ）処理を行っている。

特開２００８−１３４３８９号公報

しかし、従来は、ハードウェア上の制約により、位相差ＡＦ用画素のＡＥ設定が通常画素と同じであった。このため、オートフォーカス時の自動露出処理（特に、コンティニュアスＡＦサーボ（ＡＦ−Ｃ）のとき）は、多分割測光等の通常画素のＡＥ枠設定に従うことが多く、オートフォーカスに特化した自動露出処理を行うことができなかった。これにより、ＡＦ時の輝度や更新画周期等の位相差画素のＡＥ設定がＡＦ枠領域外の明るさに左右され、ＡＦ精度が低下したり、ＡＦ速度が低下したりすることがあった。

そこで、ＡＦ性能を向上させることの可能な自動露出処理の提案が求められていた。

本開示によれば、同一撮像面上にある第１画素群および第２画素群の露光を制御する制御装置であって、第１画素群の露光制御とは独立して、第２画素群の露光制御を、フォーカス指定位置に応じて行う、制御装置が提供される。

また、本開示によれば、同一撮像面上にある第１画素群および第２画素群に対し、第１画素群の露光制御とは独立して、第２画素群の露光制御を、フォーカス指定位置に応じて行うことを含む、制御方法が提供される。

さらに、本開示によれば、同一撮像面上にある第１画素群および第２画素群と、第１画素群および第２画素群の露光を制御する制御部と、を備え、制御部は、第１画素群の露光制御とは独立して、第２画素群の露光制御を、フォーカス指定位置に応じて行う、制御システムが提供される。

本開示によれば、同一撮像面上にある第１画素群および第２画素群のうち、第２画素群の露光制御を、第１画素群の露光制御とは独立してフォーカス指定位置に応じて行う。これにより、ＡＦに最適なＡＥ設定を行うことができる。

以上説明したように本開示によれば、同一撮像面上にある第１画素群および第２画素群のうち、第２画素群の露光制御をＡＦに最適なＡＥ設定で行うことで、ＡＦ性能を向上させることが可能となる。なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。

本開示の実施形態に係る制御装置を含むデジタルカメラの概略的な物理構成を示す断面図である。 同実施形態に係るデジタルカメラの背面図である。 同実施形態に係るデジタルカメラの平面図である。 同実施形態に係る制御装置の概略的な機能構成を示すブロック図である。 同実施形態に係るＡＥ検波領域設定方法の概要を示す説明図である。 同実施形態における制御装置によるＡＥ検波領域設定方法を示すフローチャートである。 本開示に係る制御装置のハードウェア構成の一構成例を示すハードウェア構成図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．撮像装置の概略構成
２．制御装置の機能構成
３．ＡＥ検波領域設定の概要
４．制御装置による制御処理
４−１．ＡＥ検波領域設定方法
４−２．起動時処理
５．ハードウェア構成

＜１．撮像装置の概略構成＞
まず、本開示の実施形態に係る制御装置を備える撮像装置の概略構成について説明する。本実施形態に係る撮像装置は、同一撮像面にある２つの撮像素子を備える撮像装置であり、例えば図１〜図３に示すようなデジタルカメラ１等である。図１は、本実施形態に係る制御装置を含むデジタルカメラの概略的な物理構成を示す断面図である。図２は、デジタルカメラ１の背面図である。図３は、デジタルカメラ１の平面図である。

デジタルカメラ１は、レンズ部、カメラ本体部およびフラッシュ部からなる。図１に示したように、レンズ部は、撮影レンズ１０、フォーカスレンズ１２および絞り１４を備える。また、カメラ本体部は、撮影用画素群１６、位相差検出画素群１８、ＬＣＤモニタ２０、ＥＶＦ（Ｅｒｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ）２２、接眼レンズ２４およびファインダ２６を備える。また、フラッシュ部は、発光部２８および発光制御ユニット（図示せず。）を備える。また、図２および図３に示したように、カメラ本体部は、露出補正ダイヤル３０、撮影モードダイヤル３２、ＬＣＤモニタ操作ダイヤル３４、プレビューボタン３６、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｒｃｕｓ）／ＭＦ（Ｍａｎｕａｌ Ｆｏｒｃｕｓ）切替ボタン３８およびシャッターボタン４０を備える。

撮影レンズ１０は、被写体からの光を取り込み、撮像素子に被写体像を映し出す光学系である。

フォーカスレンズ１２は、被写体像の焦点調節制御を行う光学系である。例えば、フォーカスレンズ１２は、当該フォーカスレンズ１２を移動させるフォーカスレンズ駆動機構（図示せず。）によって光軸方向（すなわち、Ｘ軸方向）に移動される。フォーカスレンズ駆動機構は、制御装置からの駆動指示情報に基づき動作し、フォーカスレンズ１２を移動させる。このようにして、フォーカスレンズ１２により被写体像の焦点の制御を行い得る。

絞り１４は、制御装置１００−１により設定される制御値に基づいて、撮影レンズ１０を通して取り込まれた被写体からの光の量の調節を行う。例えば、絞り１４は、複数の絞り羽根から構成され、絞り羽根を動かす絞り機構（図示せず。）によって動かされる。絞り機構は、制御装置１００−１により設定されるＦ値に基づいて、絞り羽根を動かし、取り込まれる被写体からの光の量の調節を行い得る。

撮影用画素群１６は、撮影レンズ１０を通して取り込まれた被写体からの光の光電変換を行う。例えば、撮影用画素群１６は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）またはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の固体撮像素子であり得る。

位相差検出画素群１８は、撮影レンズ１０を通して取り込まれた被写体からの光の光路方向が制御された画素群である。例えば、位相差検出画素群１８の画素の各々に対応するマイクロレンズが、当該マイクロレンズの中心位置と画素の中心位置とがずれた状態で配置され得る。なお、撮影用画素群１６および位相差検出画素群１８は、同一撮像面上に配置される。例えば、撮影用画素群１６の画素の各々は奇数行に配置され、位相差検出画素群１８の画素の各々は偶数行に配置され得る。

ＬＣＤモニタ２０は、撮像により得られた画像および記憶されている画像の表示を行う。また、ＬＣＤモニタ２０は、デジタルカメラ１の撮影方法等の設定を行うための画像を表示する。例えば、ＬＣＤモニタ２０は、液晶パネルまたは有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等であり得る。なお、ＬＣＤモニタ２０は、タッチパネルであってもよい。

ＥＶＦ２２は、撮像により得られた画像を映し出す。具体的には、ＥＶＦ２２は、撮影用画素群１６により光電変換された電気信号を撮影用画素群１６から順次取得し、取得された電気信号に基づく画像を、接眼レンズ２４を通じてファインダ２６に映し出す。例えば、ＥＶＦ２２は、撮影用画素群１６から得られる画像をリアルタイムで表示させ得る。

接眼レンズ２４は、ＥＶＦ２２により映し出される画像の拡大を行う。

ファインダ２６は、ＥＶＦ２２より映し出される画像をユーザが確認するための接眼部である。ユーザは、ファインダ２６を覗くことにより順次撮像される被写体を確認することができる。

発光部２８は、発光制御部ユニットが設定する発光量および発光タイミングで、発光を行う。

発光制御ユニットは、制御装置１００−１により設定される制御値に基づいて、発光部２８の発光量および発光タイミングの制御を行う。例えば、発光制御ユニットは、プリ発光および本発光の制御を行う。

露出補正ダイヤル３０は、撮像時の露出制御値の補正の度合いを設定する。例えば、撮像により得られる画像を明るくする場合はプラス側にダイヤルを回して設定し、画像を暗くする場合はマイナス側にダイヤルを回して設定する。なお、補正に係る露出制御は、ゲイン、露光時間、絞りまたはこれらの組合せの制御であり得る。

撮影モードダイヤル３２は、露出制御のモードを設定する。例えば、モードには、ＡＵＴＯモード（ＡＵＴＯ）、プログラムモード（Ｐ）、絞り優先モード（Ａ）、シャッタースピード優先モード（Ｓ）およびマニュアル露出モード（Ｍ）があり得る。なお、ＡＵＴＯモードおよびプログラムモードは、デジタルカメラ１が自動的に露出制御を行うモードである。また、絞り優先モードは、絞り値をユーザが設定し、絞り値が自動制御されるモードであり、シャッタースピード優先モードは、露光時間をユーザが設定し、絞り値が自動制御されるモードである。また、マニュアル露出モードは、ユーザが絞り値および露光時間を設定するモードである。撮影モードダイヤル３２を回転させて所望のモードを設定位置に合わせることで、モードを設定することができる。

ＬＣＤモニタ操作ダイヤル３４は、ＬＣＤモニタ２０に表示される画像の操作を行う。具体的には、ユーザは、ＬＣＤモニタ操作ダイヤル３４を操作することにより、ＬＣＤモニタ２０に表示される画像の操作を行い、デジタルカメラ１の設定操作等を行う。

プレビューボタン３６は、プレビューの実行有無を設定する。具体的には、デジタルカメラ１は、プレビューボタン３６が押下されると、プレビュー実行状態に遷移し、プレビューボタン３６が再度押下されると、プレビュー非実行状態に遷移する。ここで、プレビューとは、例えば、撮影用画素群１６からリアルタイムに得られる画像に、設定中の露出制御値で露出制御を行った場合の画像を、ＬＣＤモニタ２０およびＥＶＦ２２に表示することである。

ＡＦ／ＭＦ切替ボタン３８は、デジタルカメラ１のフォーカス処理の設定を、自動フォーカスまたはマニュアルフォーカスのいずれかに切り替える。ＡＦ／ＭＦ切替ボタン３８を押下する毎に、自動フォーカスとマニュアルフォーカスとが切り替わる。

シャッターボタン４０は、デジタルカメラ１にＡＦ処理または撮像処理を実行させるための操作部である。具体的には、シャッターボタン４０が半押しされると、ＡＦ処理が実行され、シャッターボタン４０が全押しされると、撮像処理が実行される。

なお、図１〜図３に図示されていないが、デジタルカメラ１には、ＣＰＵおよびメモリ等からなる制御装置１００−１が含まれる。また、制御装置１００−１は、デジタルカメラ１に含まれる例を説明したが、例えば、制御装置１００−１は、スマートフォン、タブレット端末またはノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器に含まれ得る。

＜２．制御装置の機能構成＞
次に、図４を参照して、本実施形態に係る制御装置１００−１の機能構成について説明する。図４は、本実施形態に係る制御装置１００−１の概略的な機能構成を示すブロック図である。

制御装置１００−１は、同一撮像面に配置された撮影用画素群（第１画素群）１０２および位相差検出画素群（第２画素群）１０４を制御する。撮影用画素群１０２は図１の撮影用画素群１６に対応し、位相差検出画素群１０４は図１の位相差検出画素群１８に対応する。

撮影用画素群１０２により取得された画像はＬＣＤモニタ２０に表示されるモニタ用としても使用される。実際に撮影する画像に対しては、自動的に、あるいはユーザ設定に応じて、撮影用ゲインおよび撮影用シャッタースピードが決定される。また、モニタ用画像に対しては、きれいで滑らかな画像をＬＣＤモニタ２０に表示させるために、第１ゲインおよび第１シャッタースピード等の第１制御値が決定される。一方、位相差検出画素群１０４に対しては、ＡＦ性能を向上させるため、撮影用画素群１０２とは独立して第２ゲインおよび第２シャッタースピード等の第１制御値が決定される。

図４に示したように、制御装置１００−１は、第１検波値取得部１０６、第２検波値取得部１０８、第１ゲイン制御部１１０、第２ゲイン制御部１１２、第１タイミング制御部１１４、第２タイミング制御部１１６、設定部１１８およびメモリ１２４を備える。

第１検波値取得部１０６は、撮影用画素群１０２から撮像信号を検波して第１検波値を出力する。第１検波値は、第１検波値取得部１０６から第１ゲイン制御部１１０へ出力される。

第２検波値取得部１０８は、位相差検出画素群１０４から撮像信号を検波して第２検波値を出力する。第２検波値は、第２検波値取得部１０８から第２ゲイン制御部１１２へ出力される。なお、第１検波値取得部１０４および第２検波値取得部１０６は、同時にそれぞれ検波信号を読み出す。

第１ゲイン制御部１１０は、第１検波値を第１ゲインによりゲイン調整する。第１ゲイン制御部１１０は、第１検波値に第１ゲインをかけて増幅した後、設定部１１８の第１制御値演算部１２０へ出力する。

第２ゲイン制御部１１２は、第２検波値を第２ゲインによりゲイン調整する。本実施形態に係る第２ゲイン制御部１１２は、第１ゲイン制御部１１０とは独立して機能し、第２検波値に第２ゲインをかけて増幅した後、設定部１１８の第２制御値演算部１２２へ出力する。

第１タイミング制御部１１４は、撮影用画素群１０２に対して第１シャッタースピード（すなわち、第１露光時間）で露光制御する。第１タイミング制御部１１４は、後述する設定部１１８の第１制御値演算部１２０により演算された第１シャッタースピードに基づき、撮影用画素群１０２の露出を制御する。

第２タイミング制御部１１６は、位相差検出画素群１０４に対して第２露光時間（すなわち、第２シャッタースピード）で露光制御する。第２タイミング制御部１１６は、第１タイミング制御部１１４とは独立して機能し、後述する設定部１１８の第２制御値演算部１２２により演算された第２露光時間に基づき、位相差検出画素群１０４の露出を制御する。なお、第１タイミング制御部１１４および第２タイミング制御部１１６は、同時に各画素群を露光させる。

設定部１１８は、各撮像素子１０２、１０４を露光制御するための制御値を演算する機能部であり、第１制御値演算部１２０および第２制御値演算部１２２を備える。

第１制御値演算部１２０は、第１ゲイン制御部１１０にてゲイン調整された第１検波値とレンズ部の情報とに基づき、第１シャッタースピード、第１検波値を調整する第１ゲイン、および絞り１４の設定値（以下、「絞り値」ともいう。）を演算する。レンズ部の情報としては、例えばＡＦ情報や絞り情報等がある。そして、第１制御値演算部１２０は、第１シャッタースピードを第１タイミング制御部１１４へ出力し、第１ゲインを第１ゲイン制御部１１０へ出力し、絞り値を第２制御値演算部１２２へ出力する。

また、第１制御値演算部１２０は、第１制御値を演算するにあたって撮影用画素群１０２から電気信号を取得するＡＥ用の検波領域（第１ＡＥ検波領域）を設定する。第１制御値演算部１２０により設定された第１ＡＥ検波領域に基づき、第１検波値取得部１０６は第１検波値を取得する。

第２制御値演算部１２２は、第２ゲイン制御部１１２にてゲイン調整された第２検波値および第１制御値演算部１２０により演算された絞り値に基づいて、第２シャッタースピードおよび第２検波値を調整する第２ゲインを演算する。そして、第２制御値演算部１２２は、第２シャッタースピードを第２タイミング制御部１１６へ出力し、第２ゲインを第２ゲイン制御部１１２へ出力する。

また、第２制御値演算部１２２は、第１制御演算部１２０と同様、第２制御値を演算するにあたって位相差検出画素群１０４から電気信号を取得するＡＥ用の検波領域（第２ＡＥ検波領域）を設定する。第２制御値演算部１２２により設定された第２ＡＥ検波領域に基づき、第２検波値取得部１０８は第２検波値を取得する。

メモリ１２４は、デジタルカメラ１の各種設定情報や撮像された画像等を記憶する記憶部である。メモリ１２４は、例えばＲＯＭやＲＡＭ等の記憶媒体により構成される。例えば、メモリ１２４に記憶された各種設定情報は、設定部１１８の第１制御値演算部１２０や第２制御値演算部１２２に読み出され、演算処理に用いられる。

レンズユニット１３０は、図１に示したレンズ部に相当し、絞り１４を駆動させる絞り機構を制御する絞りユニット１３２や、フォーカスレンズ１２を駆動させるフォーカスレンズ駆動機構を制御するフォーカスユニット１３４等を備える。レンズユニット１３０は、制御装置１００−１の設定部１１８の演算結果に基づいて機構する。この際、測距ユニット１４０により演算された対象物までの距離が用いられる。

測距ユニット１４０は、測距点を用いて対象物までの距離を演算する測距演算部１４１を備える。測距演算部１４１は、第２ゲイン制御部１１２にてゲイン調整された第２検波値、第２制御値演算部１２２により演算された第２制御値、およびレンズユニット１３０から取得されるレンズ情報を用いて測距処理を行う。測距演算部１４１による演算結果は、第２制御値演算部１２２およびレンズユニット１３０へ出力される。

＜３．ＡＥ検波領域設定の概要＞
次に、本実施形態に係る制御装置１００−１により行われるＡＥ検波領域設定方法の概要を図５に基づき説明する。図５は、本実施形態に係るＡＥ検波領域設定方法の概要を示す説明図である。

上述したように、本実施形態に係るデジタルカメラ１は、撮影用画素群１０２と位相差検出画素群１０４とを同一撮像面に備えており、制御装置１００−１はこれらのＡＥ設定を独立して設定することができる。したがって、制御装置１００−１は、第１制御値演算部１２０より、撮影用画素群１０２の第１ゲインや第１シャッタースピード、絞り１４の設定値を演算する。一方、第２制御値演算部１２２は、第１制御値演算部１２０とは独立して、位相差検出画素群１０４の第２ゲインや第２シャッタースピードを演算する。

このようなデジタルカメラ１において、本願発明者らは、撮影用画素群１０２と位相差検出画素群１０４とのＡＥ設定を独立に設定することに着目し、位相差検出画素群１０４のＡＥ検波領域をＡＦ設定に基づき設定することを検討した。すなわち、位相差検出画素群１０４のＡＥ用検波領域を、モニタ画としてユーザに提示する撮影用画素群１０２とは独立して設定するようにした。すなわち、位相差検出画素１０４の露出制御をフォーカス指定位置に応じて行い、かつ、位相差検出画素１０４の露出制御を撮影用画素群１０２の露出制御とは独立して行うようにする。

以下、図５に基づいてより詳細に説明する。ここで、以下において、後述する「第１ＡＥ検波領域」、「第２ＡＥ検波領域」および「ＡＦ検波領域」は、制御装置１００−１において内部的に処理されるパラメータによって表される領域であって、ＬＣＤモニタ２０等にＵＩとして表示されるものではない。なお、「第１ＡＥ検波領域」、「第２ＡＥ検波領域」および「ＡＦ検波領域」に対応して、ＬＣＤモニタ２０等に「第１ＡＥ検波枠」、「第２ＡＥ検波枠」および「ＡＦ枠」のうち少なくともいずれか１つがＵＩとして表示されることもある。内部パラメータとＵＩとして表示される各枠とは概ね一致していることが多く、また、各枠から内部パラメータである検波領域を推定することも可能である。これより、ＵＩとして表示される各枠に基づき後述する処理を実行してもよく、各枠に関連付けられた内部的に処理されるパラメータを用いて後述する処理を実行してもよい。

図５に示すように、撮像範囲内において撮影用画素群１０２のＡＥ検波領域（以下、「第１ＡＥ検波領域」ともいう。）Ｆ_１は画角全体の多分割測光に基づき設定されている。第１ＡＥ検波領域Ｆ_１は、画角全体にわたって複数設定されている。このため、撮影用画素群１０２に対しては、各第１ＡＥ検波領域Ｆ_１で測定された光量に基づいて画角全体を考慮した露出が決定される。

一方、位相差検出画素群１０４のＡＥ検波領域（以下、「第２ＡＥ検波領域」ともいう。）Ｆ_２は、従来、撮影用画素群１０２の第１ＡＥ検波領域Ｆ_１に従って同様に設定されていた。しかし、かかる設定ではＡＦに特化した自動露出を行うことができないため、本実施形態では、第２ＡＥ検波領域Ｆ_２を、フォーカス指定位置を表すＡＦ検波領域に対応して設定されるようにする。ここで、ＡＦ検波領域とＡＥ検波領域とは独立して設定可能であるものとする。

例えば、メニュー設定によりユーザがＡＦ検波領域とＡＥ検波領域とを設定できるとする。ここで、ユーザによるＡＥ検波領域の設定は、撮影用画素群１０２の第１ＡＥ検波領域Ｆ_１に対するものとする。例えばユーザが、ＡＦ検波領域に対してフレキシブルスポットモードを設定し、ＡＥ検波領域に対して多分割測光モードを設定したとする。このとき、撮影用画素群１０２のＡＥ検波領域Ｆ_１は、図５に示すように、画角全体にわたって複数設定される。ＡＥ処理によって第１ＡＥ検波領域Ｆ_１内の被写体の明るさを適切に調整された後、ＬＣＤパネル２０にモニタ画が表示される。

一方、ＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦは、ＡＦにおいて当該ＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦ内の被写体に対してフォーカスが合うように制御するために設定される。フレキシブルスポットモードが設定されると、ユーザが任意にピントを合わせる位置を設定可能となる。例えば、ユーザは、ＬＣＤモニタ操作ダイヤル３４を操作して、あるいは、ＬＣＤパネル２０にタッチして、ピントを合わせたい位置を設定することで、図５に示すように、例えばＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦ＿ａを設定することができる。

ここで、本実施形態に係る制御装置１００−１は、ＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦ＿ａの設定に対応して位相差検出画素群１０４の第２ＡＥ検波領域Ｆ_２＿ａを設定する。第２ＡＥ検波領域Ｆ_２＿ａは、ＡＦに特化して設定され、例えばＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦ＿ａの近傍位置に、ＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦ＿ａを最大露光にできるサイズに設定される。このように、第２ＡＥ検波領域Ｆ_２をＡＥ検波領域ではなくＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦに基づき設定することで、ＡＦ性能を向上させることが可能となる。

また、ＡＦ検波領域は、ユーザによってその設定位置が変更されたり、移動する被写体に自動追尾して移動したりする。この際、第２ＡＥ検波領域Ｆ_２は、ＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦに追尾して移動するようにしてもよい。例えば、図５に示すように、ＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦ＿ａが移動してＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦ＿ｂへ移動したとき、第２ＡＥ検波領域Ｆ_２＿ａもＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦ＿ｂに対応して第２ＡＥ検波領域Ｆ_２＿ｂが設定される。これにより、ＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦが移動しても常にＡＦに最適な露光を行うことができる。このとき、第２ＡＥ検波領域Ｆ_２のサイズ等も動的に変化させてもよい。

＜４．制御装置による制御処理＞
［４−１．ＡＥ検波領域設定方法］
次に、本実施形態における制御装置１００−１による制御の一処理であるＡＥ検波領域設定方法について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態における制御装置１００−１によるＡＥ検波領域設定方法を示すフローチャートである。

本実施形態に係る制御装置１００−１によるＡＥ検波領域設定方法は、例えばデジタルカメラ１の起動により開始される。デジタルカメラ１の起動が検知されると、制御装置１００−１は、図６に示すように、まずフォーカスモードの設定を確認する（ステップＳ１１０）。フォーカスモードの設定は、ＡＦ／ＭＦ切替ボタン３８のオンオフ状態より認識可能である。

制御装置１００−１は、オートフォーカス（ＡＦ）モードであるとき、ＡＦ検波領域設定に従いＡＦの測距点を決定する（ステップＳ１２０）。例えば、ＡＦ検波領域は、自動的に設定されてもよく、ユーザにより設定されてもよい。そして、ＡＦ検波領域が設定されると、制御装置１００−１の第２制御値演算部１２２は、位相差用画素１０４のＡＥ検波領域（第２ＡＥ検波領域Ｆ_２）のサイズを算出する（ステップＳ１３０）。

ステップＳ１３０では、ＡＦ検波領域の露光が最適となるように第２ＡＥ検波領域のサイズが決定される。例えば図５に示すように、第２ＡＥ検波領域Ｆ_２はＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦを包含するように、ＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦより大きいサイズに設定してもよい。なお、本技術はかかる例に限定されず、第２ＡＥ検波領域Ｆ_２は、ＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦの露光が最適となるように決定されるため、ＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦのサイズの変化に応じて変化することもあり、被写体のサイズや周囲のコントラスト情報、追尾対象である被写体の移動速度等、撮影状況に応じても変化することもある。

第２ＡＥ検波領域のサイズが決定されると、第２制御値演算部１２２は、次に、位相差用画素１０４のＡＥ検波領域（第２ＡＥ検波領域Ｆ_２）の位置を決定する（ステップＳ１４０）。第２ＡＥ検波領域Ｆ_２の位置は、ＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦを包含するように設定される。このとき、第２ＡＥ検波領域Ｆ_２は、ＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦを中心として設定されてもよい。あるいは、第２ＡＥ検波領域Ｆ_２は、被写体のサイズや周囲のコントラスト情報、追尾する被写体の移動速度等、撮影状況に応じて、ＡＦ検波領域Ｆ_ＡＦに対して所定の方向に大きい（あるいは小さい）範囲に設定してもよい。

ステップＳ１３０およびＳ１４０により第２ＡＥ検波領域Ｆ_２が設定されると、第２検波値取得部１０８は、設定された第２ＡＥ検波領域Ｆ_２に基づき位相差検出画素群１０４から第２検波値を取得して、第２ゲイン制御部１１２により第２検波値がゲイン調整される。そして、第２制御値演算部１２２は、ゲイン調整された第２検波値に基づいて、位相差検出画素群１０４のＡＥ設定（すなわち、第２制御値）として、第２ゲインおよび第２シャッタースピードを演算する。第２タイミング制御部１１６は、第２制御値演算部１２２により算出された第２制御値に基づき露光時間を制御し、位相差検出画素群１０４に対してＡＦに特化した露光制御を行う（ステップＳ１５０）。

この際、露光制御の際の絞り１４の設定値は、撮影用画素群１０２から取得した第１検波値に基づいて第１制御値演算部１２０により算出される。第２制御値演算部１２２は、第１制御値演算部１２０により設定された絞り１４の設定値に基づき第２の制御値を算出する。

ステップＳ１５０にて位相差検出画素群１０４に対する露光制御が行われると、制御装置１００−１は、ＡＦ検波領域が移動したか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ＡＦ検波領域の移動は、例えば被写体の移動に応じて自動的に行われたり、ユーザの設定変更によって行われたりする。ＡＦ検波領域が移動している場合には、ステップＳ１３０に戻り、新たなＡＦ検波領域の設定に基づき第２ＡＥ検波領域を改めて設定する。一方、ステップＳ１６０にてＡＦ検波領域が移動していないと判定された場合には、ＡＦ設定が変更されたか否かが判定される（ステップＳ１７０）。

ステップＳ１７０にてＡＦ設定が変更されていないと判定されたときには、ステップＳ１６０に戻り、処理を繰り返す。一方、ステップＳ１７０にてＡＦ設定が変更されたと判定されたときには、図６に示す処理を終了し、最初から図６の処理を開始する。

ステップＳ１１０に戻り、フォーカスモードの設定がマニュアルフォーカス（ＭＦ）モードであるとき、制御装置１００−１は、位相差検出画素群１０４をＡＥの補助情報として使用する（ステップＳ１８０）。ＭＦモードであるときには位相差検出画素群１０４をＡＦ用として使用する必要がなくなる。そこで、本実施形態では、位相差検出画素群１０４の設定をＡＥ処理の補助情報として利用し、適切なＡＥ処理が行われるようにする。

例えば、第２制御値演算部１２２は、位相差検出画素群１０４のＡＥ設定である第２制御値について、撮影用画素群１０２のＡＥ設定である第１制御値とは異なる値に設定する。具体的には、例えば撮影用画素群１０２用の第１ゲインよりも位相差検出画素群１０４用の第２ゲインを低く設定してシャッタースピードを高速化したり、第１ゲインよりも第２ゲインを高く設定してシャッタースピードを低速化したりする。このように、第２ゲインの連動範囲を第１ゲインの連動範囲より広く設定することで、例えば撮影用画素群１０２では検波のリニアリティが得られない輝度領域を検波してダイナミックレンジ拡大に利用することができる。

以上、本実施形態に係る制御装置１００−１によるＡＥ検波領域設定方法について説明した。かかるＡＥ検波領域設定方法によれば、位相差検出画素群１０４の第２ＡＥ検波領域がＡＦ検波領域に応じて設定される。これにより、位相差検出画素群１０４の更新画周期をＡＦに最適化された値に設定することができ、ＡＦ速度の高速化を実現できる。また、このように第２ＡＥ検波領域を設定することで、明るさやノイズに影響するＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を最適化することができ、ＡＦ精度を向上することができる。

この場合、露出モードが、例えばマニュアル露出モード（Ｍ）やＡＥロックモードであっても、撮影用画素群１０２のＡＥ設定が当該露出モードに設定されるのみであり、位相差検出画素群１０４に対してはＡＦに特化したＡＥ設定をすることができる。かかるＡＥ検波領域の設定は、例えばシャッターボタンの半押しした状態でもフォーカスロックされないＡＦ−Ｃの場合にも適用可能である。

また、デジタルカメラ１がマニュアルフォーカスモードに設定されているときには、位相差検出画素群１０４をＡＦ用として使用する必要がないため、ＡＥ処理の補助情報として利用することができる。例えば、位相差検出画素用１０４の第２ゲインの連動範囲を拡大してダイナミックレンジを拡大させることができる。これにより、早期に、かつ正確に、ＡＥ追従することができる。

なお、上記処理において、ＡＦ検波領域に対する位相差検出画素群１０４の第２ＡＥ検波領域の追従速度を、撮影用画素群１０２の第１ＡＥ検波領域の追従速度より早く設定してもよい。これにより、ＡＦに最適な目標輝度に早く収束させることができ、ＡＦ処理を高速化することができる。

［４−２．起動時処理］
上述の図６に示したＡＥ検波領域設定方法において、デジタルカメラ１の起動時にも、ステップＳ１８０の処理を実行し、位相差検出画素群１０４をＡＥの補助情報として用いるようにしてもよい。これにより、例えば位相差検出画素群１０４の第２レンジの連動範囲を撮像用画素群１０２の第１レンジの連動範囲よりも広げることができるので、ダイナミックレンジを拡大することができる。したがって、素早くＡＥを追従し、カメラの起動時間を短縮することができる。カメラの起動後は、図６に示すステップＳ１１０からの処理を実行し、ＡＦモードの場合には、位相差検出画素群１０４の第２ＡＥ検波領域をＡＦ検波領域に応じて設定することで、ＡＦ性能を向上させることができる。

＜５．ハードウェア構成＞
上述した各実施形態に係る制御装置１００−１の処理は、ソフトウェアと、以下に説明する制御装置１００−１のハードウェアとの協働により実現される。

図７は、本開示に係る制御装置１００−１のハードウェア構成を示した説明図である。図７に示したように、制御装置１００−１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１４２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１４４と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１４６と、ブリッジ１４８と、バス１５０と、インターフェース１５２と、入力装置１５４と、出力装置１５６と、ストレージ装置１５８と、接続ポート１６０と、通信装置１６２とを備える。

ＣＰＵ１４２は、演算処理装置および制御装置として機能し、各種プログラムと協働して制御装置１００−１内の設定部１１８、第１制御値演算部１２０、第２制御値演算部１２２の動作を実現する。また、ＣＰＵ１４２は、マイクロプロセッサであってもよい。ＲＯＭ１４４は、ＣＰＵ１４２が使用するプログラムまたは演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ１４６は、ＣＰＵ１４２の実行にいて使用するプログラムまたは実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。ＲＯＭ１４４およびＲＡＭ１４６により、制御装置１００−１内のメモリ１２４の一部を実現する。ＣＰＵ１４２、ＲＯＭ１４４およびＲＡＭ１４６は、ＣＰＵバスなどから構成される内部バスにより相互に接続されている。

入力装置１５４は、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチおよびレバーなどユーザが情報を入力するための入力手段、およびユーザによる入力に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ１４２に出力する入力制御回路などから構成されている。制御装置１００−１のユーザは、入力装置１５４を操作することにより、制御装置１００−１に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。

出力装置１５６は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）装置、ランプなどの装置への出力を行う。さらに、出力装置１５６は、スピーカおよびヘッドフォンなどの音声出力を行ってもよい。

ストレージ装置１５８は、データ格納用の装置である。ストレージ装置１５８は、記憶媒体、記憶媒体にデータを記録する記録装置、記憶媒体からデータを読み出す読出し装置および記憶媒体に記録されたデータを削除する削除装置等を含んでもよい。ストレージ装置１５８は、ＣＰＵ１４２が実行するプログラムや各種データを格納する。

接続ポート１６０は、例えば、制御装置１００−１の外部の装置または周辺機器と接続するためのバスである。また、接続ポート１６０は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）であってもよい。

通信装置１６２は、例えば、ネットワークに接続するための通信デバイスで構成された通信インターフェースである。また、通信装置１６２は、赤外線通信対応装置であっても、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）対応通信装置であっても、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）対応通信装置であっても、有線による通信を行うワイヤー通信装置であってもよい。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、制御装置１００−１はデジタルカメラ１本体に備えるとしたが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、制御装置１００−１が備える機能の少なくとも一部を、撮像装置とネットワークを介して通信可能に接続されたサーバ等に設けてもよい。例えば、図４に示す制御装置１００−１のうち第１検波値取得部１０６および第２検波値取得部１０８以外の機能部をサーバ上に備えるようにしてもよい。

この場合、撮影用画素群１０２から取得された第１検波値および位相用画素群１０４から取得された第２検波値は、ネットワークを介してサーバへ出力され、ゲイン調整された後、設定値１１８にて第１制御値および第２制御値が算出される。算出された各制御値は撮像装置へ出力され、これに基づきフォーカスレンズ１２や絞り１４が駆動される。

また、上記実施形態では、第２画素群に位相差検出画素群１８を利用する例を説明したが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、第２画素群は、第１画素群により撮像される画像と異なる被写界深度の画像を撮像する画素群であってもよい。具体的には、第１画素群および第２画素群の各々に対し、焦点距離の異なるマイクロレンズが備えられ、第１画素群と第２画素群とで異なる被写界深度を有する画像が取得され得る。このように、第２画素群として様々な用途の画素群が採用され得ることにより、第２画素群の汎用性を向上させることが可能となる。

さらに、上記実施形態では、第１検波領域は多分割測光に基づき設定されるとしたが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、第１検波領域は、ユーザ設定等によりスポット領域や中央重点領域に基づき設定されてもよく、顔認識処理により特定された顔領域に基づき設定されてもよい。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）同一撮像面上にある第１画素群および第２画素群の露光を制御する制御装置であって、
前記第１画素群の露光制御とは独立して、前記第２画素群の露光制御を、フォーカス指定位置に応じて行う、制御装置。
（２）前記フォーカス指定位置の設定に応じて、前記第２画素群のＡＥ検波領域の範囲を動的に変化させる、前記（１）に記載の制御装置。
（３）前記フォーカス指定位置を表す領域のサイズに基づき、前記第２画素群のＡＥ検波領域のサイズを設定する、前記（１）または（２）に記載の制御装置。
（４）前記フォーカス指定位置の周囲のコントラスト情報に基づき、前記第２画素群のＡＥ検波領域を設定する、前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の制御装置。
（５）追尾対象の移動速度に基づき、前記第２画素群のＡＥ検波領域を設定する、前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の制御装置。
（６）フォーカスモードに応じて前記第２画素群のＡＥ検波領域を設定する、前記（１）〜（５）のいずれか１項に記載の制御装置。
（７）マニュアルフォーカスモードのとき、前記第２画素群のダイナミックレンジを拡大する、前記（６）に記載の制御装置。
（８）前記第１画素群は撮像用画素群であり、前記第２画素群は位相差検出画素群である、前記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の制御装置。
（９）前記フォーカス指定位置は、内部処理にて用いられるパラメータにより表される、前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の制御装置。
（１０）前記フォーカス指定位置は、表示部にＵＩとして表示されている、前記（１）〜（９）のいずれか１項に記載の制御装置。
（１１）同一撮像面上にある第１画素群および第２画素群に対し、
前記第１画素群の露光制御とは独立して、前記第２画素群の露光制御を、フォーカス指定位置に応じて行うことを含む、制御方法。
（１２）同一撮像面上にある第１画素群および第２画素群と、
前記第１画素群および前記第２画素群の露光を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１画素群の露光制御とは独立して、前記第２画素群の露光制御を、フォーカス指定位置に応じて行う、制御システム。

１ デジタルカメラ
１０ 撮影レンズ
１２ フォーカスレンズ
１４ 絞り
１６、１０２ 撮影用画素群
１８、１０４ 位相差検出画素群
１００−１ 制御装置
１０６ 第１検波値取得部
１０８ 第２検波値取得部
１１０ 第１ゲイン制御部
１１２ 第２ゲイン制御部
１１４ 第１タイミング制御部
１１６ 第２タイミング制御部
１１８ 設定部
１２０ 第１制御値演算部
１２２ 第２制御値演算部
１２４ メモリ

Claims (12)

1. 同一撮像面上にある第１画素群および第２画素群の露光を制御する制御装置であって、
   前記第１画素群の露光制御とは独立して、前記第２画素群の露光制御を、フォーカス指定位置に応じて行い、
   前記第２画素群のＡＥ検波領域は、フォーカスモードに応じて設定され、
   前記フォーカスモードがオートフォーカスモードのときに設定されるＡＦ検波領域の露光が最適となるように、前記第２画素群のＡＥ検波領域の範囲を決定する、制御装置。
2. 前記フォーカス指定位置の設定に応じて、前記第２画素群のＡＥ検波領域の範囲を動的に変化させる、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記フォーカス指定位置を表す領域のサイズに基づき、前記第２画素群のＡＥ検波領域のサイズを設定する、請求項１に記載の制御装置。
4. 前記フォーカス指定位置の周囲のコントラスト情報に基づき、前記第２画素群のＡＥ検波領域を設定する、請求項１に記載の制御装置。
5. 追尾対象の移動速度に基づき、前記第２画素群のＡＥ検波領域を設定する、請求項１に記載の制御装置。
6. 前記第２画素群のＡＥ検波領域の範囲を、前記ＡＦ検波領域を包含し、前記ＡＦ検波領域より大きくなるように設定する、請求項１に記載の制御装置。
7. マニュアルフォーカスモードのとき、前記第２画素群のダイナミックレンジを拡大する、請求項６に記載の制御装置。
8. 前記第１画素群は撮像用画素群であり、前記第２画素群は位相差検出画素群である、請求項１に記載の制御装置。
9. 前記フォーカス指定位置は、内部処理にて用いられるパラメータにより表される、請求項１に記載の制御装置。
10. 前記フォーカス指定位置は、表示部にＵＩとして表示されている、請求項１に記載の制御装置。
11. 同一撮像面上にある第１画素群および第２画素群に対し、
    前記第１画素群の露光制御とは独立して、前記第２画素群の露光制御を、フォーカス指定位置に応じて行うことを含み、
    前記第２画素群のＡＥ検波領域は、フォーカスモードに応じて設定され、
    前記フォーカスモードがオートフォーカスモードのときに設定されるＡＦ検波領域の露光が最適となるように、前記第２画素群のＡＥ検波領域の範囲を決定する、制御方法。
12. 同一撮像面上にある第１画素群および第２画素群と、
    前記第１画素群および前記第２画素群の露光を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記第１画素群の露光制御とは独立して、前記第２画素群の露光制御を、フォーカス指定位置に応じて行い、
    前記第２画素群のＡＥ検波領域は、フォーカスモードに応じて設定され、
    前記制御部は、前記フォーカスモードがオートフォーカスモードのときに設定されるＡＦ検波領域の露光が最適となるように、前記第２画素群のＡＥ検波領域の範囲を決定する、制御システム。
    

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