JP6222904B2

JP6222904B2 - 撮像装置およびその制御方法

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Publication number: JP6222904B2
Application number: JP2012181079A
Authority: JP
Inventors: 泰伸兒玉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2032-08-17
Also published as: JP2014038248A

Description

本発明は撮像装置に関し、特に、撮像装置の露出制御技術に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の表示装置を備えるデジタルカメラ等の撮像装置が広く普及している。このような撮像装置では、一般的に、表示装置に映像がライブ表示されている状態でレリーズスイッチ（シャッタボタン）が半押しされると、オートフォーカス（以下「ＡＦ」と記す）処理等の撮影準備動作が行われる。そして、レリーズスイッチが全押しされると、本撮影から画像記録までの撮像動作が行われるようになっている。

ここで、ＡＦ処理方法の１つとして、ＣＣＤ（電荷結合素子）等用いた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レンズ位置を合焦位置とする方式が知られている。そして、この方式の１つとして、ＡＦ範囲の全域にわたってレンズを移動させ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をその都度記憶し、記憶した値のうちの最大値に対応するレンズ位置を合焦位置とするスキャン方式が知られている。

このようなＡＦ処理の実行時（以下「ＡＦ時」と記す）の絞りに着目すると、絞り値を開放寄りにするにしたがって被写界深度が浅くなるため、レンズ位置に応じた評価値の変動が大きくなる。よって、絞り値を開放寄りに設定することによって、合焦位置となる評価値の最大値を高精度で取得することが可能になり、ＡＦ処理による合焦精度（以下「ＡＦ精度」と記す）を向上させることが可能になる。

一方、ＡＦ時や本撮影時のそれぞれにおいて最適な絞り値やシャッタ速度を制御する自動露出制御（以下「ＡＥ」と記す）処理において、絞り動作時間を抑制してレリーズタイムラグを短縮するために、ＡＦ時と本撮影時の絞り値を同一にする方法が知られている。例えば、撮影画像の記録準備又は記録が指示された時点から指示が解除されるまでの間、指示が行われた直前にライブ表示された画像の撮像に用いられた絞り値を維持する方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−６０４０９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、ＡＦ時と本撮影時とにおいて絞り値を維持することができず、レリーズタイムラグの短縮が困難になる場合がある。

例えば、レリーズスイッチが半押し状態で保持されているときにＡＥロック（絞り値、シャッタ速度、感度を固定する操作）を実行し、半押し状態の解除中に露光量は変えずに絞り値とシャッタ値とを変更するプログラムシフト機能を使用するケースがある。このケースでは、プログラムシフト機能により本撮影時の絞り値を変える場合、レリーズスイッチの再度の半押し操作によるＡＦ処理ではライブ表示中と同一の絞り値を、本撮影時ではプログラムシフトによりライブ表示中とは異なる絞り値を使用することになる。

また、ＡＥ処理により決定した露出条件に対して、ユーザが露光量を変更する露出補正機能を使用するケースがある。このケースでは、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レンズ位置を合焦位置とするＡＦ方式において、ＡＦ処理時は周波数成分が取得しやすくなるように適正露出にすることが望ましい。その一方で、本撮影時には、露出補正によりユーザが意図して白飛びや黒潰れを発生させることがある。この場合、ＡＦ処理時と本撮影時とで露出条件に差が生じ、結果として絞り値に差が生じる可能性がある。また、記録準備時の絞りが小絞りの場合には、レリーズタイムラグの増加に加えて、ＡＦ精度が低下する。

本発明は、撮像装置でのＡＦ処理から本撮影処理に至る露出制御において、ＡＦ精度を維持することができ、しかも、レリーズタイムラグを短縮することができる露出制御技術を提供することを目的とする。

本発明に係る撮像装置は、被写体からの反射光を電気信号に変換して出力する撮像素子と、前記撮像素子への入射光量を制御する絞りと、前記撮像素子が前記反射光を受けて電荷を蓄積する電荷蓄積時間を制御するシャッタと、ユーザからの、少なくともＡＥ処理とＡＦ処理を含む撮影スタンバイ動作の実行の指示を受け付ける第１の操作手段と、ユーザからの、前記絞りの値と前記シャッタの値によって定まる露光量を変えずに本撮影を実行する際の前記絞りの値を変更するプログラムシフト指示を受け付ける第２の操作手段と、前記被写体に対する前記ＡＦ処理を実行するオートフォーカス手段と、前記ＡＥ処理として、被写体輝度に応じて前記絞りの値と前記シャッタの値を所定の組合せに基づいて設定する制御手段と、前記絞りの値と前記シャッタの値によって定まる露光量を変えずに、前記本撮影を実行する際の前記絞りの値を変更するシフト手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１の操作手段により前記撮影スタンバイ動作の実行の指示を受けた場合に、前記オートフォーカス手段により前記ＡＦ処理が実行される前に、被写体輝度に応じて前記絞りの値と前記シャッタの値を所定の組合せに基づいて第１の組合せに設定し、前記オートフォーカス手段により前記ＡＦ処理が実行された後に、前記被写体輝度に応じて前記絞りの値と前記シャッタの値を前記第１の組合せとは異なる第２の組合せに設定し、前記シフト手段は、前記第２の組合せが設定された後に前記第２の操作手段によりプログラムシフト指示を受け付けた場合に、前記第２の組合せでの絞りの値とシャッタの値によって定まる露光量を変えずに、前記本撮影を実行する際の前記絞りの値を変更し、前記制御手段は、前記第２の操作手段により前記プログラムシフト指示を受けた後に前記第１の操作手段により前記撮影スタンバイ動作の実行の指示を受けた場合に、前記第１の組合せの絞りの値ではなく、前記シフト手段により変更された絞りの値を優先して、前記オートフォーカス手段により前記ＡＦ処理が実行される前の絞りの値とシャッタの値を設定することを特徴とする。

また、本発明に係る撮像装置は、被写体からの反射光を電気信号に変換して出力する撮像素子と、前記撮像素子への入射光量を制御する絞りと、前記撮像素子が前記反射光を受けて電荷を蓄積する電荷蓄積時間を制御するシャッタと、本撮影を実行する前に前記被写体に対するオートフォーカスを実行するオートフォーカス手段と、前記オートフォーカスを実行する際と、前記本撮影を実行する際のそれぞれにおいて、被写体輝度に応じて前記絞りの値と前記シャッタの値を設定する制御手段と、本撮影時の露出条件の補正を指示する露出補正手段と、を備え、前記制御手段は、前記露出補正手段によって前記露出条件の補正が指示された場合には、前記オートフォーカスを実行する際に、前記絞りの値を所定の組合せに基づいて前記被写体輝度に応じて第１の組合せに設定し、前記本撮影を実行する際に、前記絞りの値を前記被写体輝度に応じて前記第１の組合せと異なる第２の組合せに設定し、前記露出補正手段によって前記露出条件の補正が指示されていない場合には、前記オートフォーカスを実行する際と前記本撮影を実行する際の両方において、前記絞りの値を前記被写体輝度に応じて前記第２の組合せに設定し、前記第１の組合せは、前記第２の組合せよりも、前記絞りの値として開放寄りの値を優先するものであることを特徴とする。

本発明によれば、ＡＦ処理から本撮影処理に至る露出制御において、ＡＦ精度を維持することができ、しかも、レリーズタイムラグを短縮することができる。

本発明の実施形態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１のデジタルカメラにおいてカメラシステムに電源が投入されてから本撮影が行われるまでの第１実施形態に係る動作を示すフローチャートである。図１のデジタルカメラでの、プログラムシフト実行時の絞りとシャッタ速度の本撮影用及びＡＦ処理用の各値を示す図である。図１のデジタルカメラでのプログラムシフトの有無に応じたプログラム線図の設定方法を示すフローチャートである。図１のデジタルカメラで用いられる本撮影時及びＡＦ処理時の各種プログラム線図である。図１のデジタルカメラにおいてシステムに電源が投入されてから本撮影が行われるまでの第２実施形態に係る動作を示すフローチャートである。図１のデジタルカメラでの露出補正の有無に応じたプログラム線図の設定方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明の実施形態に係る撮像装置として、所謂、デジタルカメラを取り上げることとするが、本発明はこれに限定されるものではない。

《第１実施形態》
＜デジタルカメラの構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。デジタルカメラは、撮影レンズ１０１と、絞り及びシャッタ１０２と、自動露出（ＡＥ）処理部１０３と、フォーカスレンズ１０４と、オートフォーカス（ＡＦ）処理部１０５と、撮像素子１０６と、Ａ／Ｄ変換部１０７とを備える。

撮影レンズ１０１は、ズーム機構を有する。絞り及びシャッタ１０２は、ＡＥ処理部１０３からの指示に従って、被写体の反射光である入射光の撮像素子１０６への入射光量と電荷蓄積時間を制御する。ＡＥ処理部１０３は、絞り値、シャッタ速度、感度の関係を示すプログラム線図に基づいて、絞り及びシャッタ１０２の動作を制御すると共に、後述するＡ／Ｄ変換部１０７を制御する。フォーカスレンズ１０４は、ＡＦ処理部１０５からの制御信号にしたがって、撮像素子１０６の受光面上に焦点を合わせて光学像を結像させる。

撮像素子１０６は、受光面に結像した光学像をＣＣＤ素子或いはＣＭＯＳ素子等の光電変換手段によって電気信号に変換してＡ／Ｄ変換部１０７へ出力する。Ａ／Ｄ変換部１０７は、受信した電気信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部１０７は、受信した電気信号からノイズを除去するＣＤＳ回路や、受信した電気信号をデジタル信号に変換する前に非線形増幅するための非線形増幅回路を含む。

また、デジタルカメラは、画像処理部１０８と、フォーマット変換部１０９と、ＤＲＡＭ１１０とを備える。画像処理部１０８は、Ａ／Ｄ変換部１０７から出力されたデジタル信号に対して所定の画素補間や画像縮小等のリサイズ処理と色変換処理とを行って、画像データを出力する。フォーマット変換部１０９は、画像データをＤＲＡＭ１１０に記憶するために、画像処理部１０８で生成した画像データのフォーマット変換を行う。ＤＲＡＭ１１０は、高速な内蔵メモリの一例であり、画像データの一時的な記憶を司る高速バッファとして、或いは、画像データの圧縮／伸張処理における作業用メモリ等として使用される。

デジタルカメラは、画像記録部１１１と、システム制御部１１２と、ＶＲＡＭ１１３と、表示部１１４と、操作部１１５と、メインスイッチ（メインＳＷ）１１６と、第１スイッチ（ＳＷ１）１１７と、第２スイッチ（ＳＷ２）１１８とを備える。

画像記録部１１１は、撮影画像（静止画、動画）を記録するメモリーカード等の記録媒体とそのインターフェースを有する。システム制御部１１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有し、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭの作業エリアに展開し、実行することにより、デジタルカメラの全体的な動作制御を行う。ＶＲＡＭ１１３は画像表示用のメモリである。表示部１１４は、例えば、ＬＣＤ等であり、画像の表示や操作補助のための表示、カメラ状態の表示を行う他、撮影時には撮影画面とＡＦ領域を表示する。

ユーザは、操作部１１５を操作することによりデジタルカメラを外部から操作する。操作部１１５は、例えば、露出補正や絞り値の設定、画像再生時の設定等の各種設定を行うメニュースイッチ、撮影レンズ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の動作モード切換えスイッチ等を有する。メインスイッチ１１６は、デジタルカメラのシステムに電源を投入するためのスイッチである。第１スイッチ１１７は、ＡＥ処理やＡＦ処理等の撮影スタンバイ動作を行うためのスイッチであり、第２スイッチ１１８は、第１スイッチ１１７の操作後に、システム制御部１１２に対して撮影指示を行うスイッチである。

＜第１実施形態でのデジタルカメラの動作＞
図２は、デジタルカメラにおいて、カメラシステムに電源が投入されてから本撮影が行われるまでの動作を示すフローチャートである。図２のフローチャートに示される各処理は、システム制御部１１２のＣＰＵが、ＲＯＭに格納された所定のプログラムをＲＡＭの作業エリアに展開して実行することにより、デジタルカメラの各部の動作を制御することにより実現される。その結果、所定の処理は、例えば、システム制御部１１２からの指令を受けたＡＥ処理部１０３やＡＦ処理部１０５によって行われる。

ここでは、第１スイッチ１１７の保持中にＡＥロックを行い、第１スイッチ１１７の解除中に露光量を変えずに絞り値とシャッタ速度とを変更するプログラムシフト機能を使用した場合について説明する。なお、本実施形態では、ＡＥロック操作とは、第１スイッチ１１７の保持中に、絞り値、シャッタ速度、感度を固定する操作とする。

最初に、ステップＳ２０１において、システム制御部１１２は、第１スイッチ１１７が操作されていないときに、ＡＥロック操作がなされているか否かを判定する。システム制御部１１２は、ＡＥロック操作がなされている場合（Ｓ２０１でＹＥＳ）、処理をステップＳ２０２へ進め、ＡＥロック操作がなされていない場合（Ｓ２０１でＮＯ）、処理をステップＳ２０３へ進める。

ステップＳ２０２において、システム制御部１１２は、プログラムシフト指示を受け付ける。図３（ａ）は、プログラムシフト実行時の本撮影用の絞りとシャッタ速度の制御可能な値を示している。本撮影時の絞りとシャッタ速度が［Ｆ４．０，１／６０秒］となるシーンでＡＥロックを実行した場合、プログラムシフトにより［Ｆ２．０，１／２５０秒］〜［Ｆ８．０，１／１５秒］の範囲での制御が可能となる。このような組み合わせに制限することにより、露光量を変えずに絞りとシャッタ速度とを変更することが可能となる。なお、ここでは、絞りとシャッタ速度は１段刻みで変更可能であるとする。

システム制御部１１２は、プログラムシフトの指示を受け付けると、処理をステップＳ２０３へ進める。ステップＳ２０３において、システム制御部１１２は、第１スイッチ１１７がＯＮ操作されたか否かを判定する。システム制御部１１２は、第１スイッチ１１７がＯＮ操作されていない場合（Ｓ２０３でＮＯ）、処理をステップＳ２０１へ戻し、第１スイッチ１１７がＯＮ操作された場合（Ｓ２０３でＹＥＳ）、処理をステップＳ２０４へ進める。

ステップＳ２０４〜Ｓ２０６では、システム制御部１１２から指令を受けたＡＥ処理部１０３とＡＦ処理部１０５が、ＡＥ処理やＡＦ処理等の撮影スタンバイ動作を行う。ここで、ＡＥ処理部１０３は、ステップＳ２０２でプログラムシフト指示を受け付けている場合には、指示された絞りとシャッタ速度になるようにＡＥ処理を行う。具体的な手順として、先ず、ステップＳ２０４において、ＡＥ処理部１０３は、ＡＦ処理を実行する際の露出条件を設定する（第１の露出制御）。このＡＦ処理を実行する際の露出条件の設定（ＡＦ処理前のＡＥ処理）の詳細については、図４及び図５を参照して後述する。

ステップＳ２０４の後、ステップＳ２０５において、ＡＦ処理部１０５は、ＡＦ処理を行う。ＡＦ処理の方法としては、ここでは、撮像素子１０６から得られる輝度信号の高域周波数成分が最大になるレンズ位置を合焦位置とする方式を採用する。より具体的には、ＡＦ範囲の全域に亘ってフォーカスレンズ１０４を移動させて、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をその都度記憶し、記憶した値の最大値に対応するレンズ位置を合焦位置とするスキャン方式によるＡＦ処理を行う。

ステップＳ２０５の後、ステップＳ２０６において、ＡＥ処理部１０５は、本撮影用の露出条件を設定する（第２の露出制御）。この本撮影用の露出条件の設定（本撮影用のＡＥ処理）の詳細については、図５を参照して後述する。

ステップＳ２０６の終了により、第１スイッチ１１７の押下による本撮影用のＡＥ処理が終了して撮影スタンバイ動作が完了すると、システム制御部１１２は、ステップＳ２０７において、第１スイッチ１１７のＯＮ状態が解除されたか否かを判定する。システム制御部１１２は、第１スイッチ１１７のＯＮ状態が解除された場合（Ｓ２０７でＹＥＳ）、処理をステップＳ２０１へ戻し、第１スイッチ１１７のＯＮ状態が解除されていない場合（Ｓ２０７でＮＯ）、処理をステップＳ２０８へ進める。

ステップＳ２０８において、システム制御部１１２は、第２スイッチ１１８がＯＮ操作されたか否かを判定する。システム制御部１１２は、第２スイッチ１１８がＯＮ操作されていない場合（Ｓ２０８でＮＯ）、処理をステップＳ２０９へ進め、第２スイッチ１１８がＯＮ操作された場合（Ｓ２０８でＹＥＳ）、処理をステップＳ２１０へ進める。

第２スイッチ１１８がＯＮ操作されていない場合には、第１スイッチ１１７のＯＮ状態が維持されていることになる。よって、システム制御部１１２は、第１スイッチ１１７の解除或いは第２スイッチの１１８のＯＮ操作を受け付け続けるが、第１スイッチ１１７がＯＮ状態に保持されている間は、ステップＳ２０９においてＡＥロック指示を受け付ける。ＡＥロック指示を受け付けた場合、システム制御部１１２は、ステップＳ２０６で決定した本撮影用の絞り、シャッタ速度、感度の各値を、ＡＥ処理部１０３とＡＦ処理部１０５に保持させる。

第２スイッチ１１８がＯＮ操作されると、ステップＳ２１０において、システム制御部１１２はＡＥ処理部１０３とＡＦ処理部１０５に撮影指示を出し、ＡＥ処理部１０３とＡＦ処理部１０５は、本撮影処理を行う。この本撮影処理では、ステップＳ２０５〜Ｓ２０６によるＡＦ処理結果及び露出条件（ＡＥ処理結果）が用いられる。

＜プログラムシフト時のプログラム線図の選択＞
図４のフローチャートを参照して、プログラムシフトの有無に応じたＡＥ制御について説明する。図４は、プログラムシフトの有無に応じたプログラム線図の設定方法を示すフローチャートである。

先ず、ステップＳ４０１において、システム制御部１１２は、撮影前にユーザからプログラムシフト指示があったか否かを判定する。システム制御部１１２は、プログラムシフト指示があった場合（Ｓ４０１でＹＥＳ）、処理をステップＳ４０２へ進め、プログラムシフト指示がない場合（Ｓ４０１でＮＯ）、処理をステップＳ４０３へ進める。

ステップＳ４０２のＡＦ処理前のＡＥ処理では、ＡＥ処理部１０３は、本撮影時絞り優先ＡＦ線図に基づいて露出条件を設定する。図３（ｂ）は、プログラムシフト実行時のＡＦ処理用の絞りとシャッタ速度の制御可能な値を示している。例えば、本撮影時の絞りとシャッタ速度とが［Ｆ４．０，１／６０秒］となるシーンで、ＡＥロックを行ってプログラムシフトを行う場合に、変更された本撮影時の絞り値と同一の絞り値をＡＦ時に使用することができるようにする。そのためには、絞り値の変動分だけシャッタ速度を変更することで露光量を変えずに適正露出を維持することができるように、［Ｆ２．０，１／２５０秒］〜［Ｆ５．６，１／３０秒］の範囲でプログラムシフトを制御する。

ここで、図３（ａ）の場合とは異なり、［Ｆ８．０，１／１５秒］を使用しないのは、ＡＦ時のシャッタ速度に制限を設けることでＡＦ精度低下を防ぐことを目的としている。即ち、シャッタ速度が遅くなる（露光時間が長くなる）と、手ブレや被写体ブレによりＡＦ時の周波数成分が取得し難くなるため、適正なシャッタ速度のみを使用できるようにしている。ここでは、一例として、ＡＦ処理を実施する際の撮像素子１０６のフレームレートを３０ｆｐｓとし、フレームレートの逆数と同一又はより速い（露光時間が短い）シャッタ速度、つまり１／３０秒以下を適正とする。

ステップＳ４０３では、プログラムシフトの指示がないため、ＡＥ処理部１０３は、ＡＦ時のＡＥ処理で使用するプログラム線図を本撮影時絞り優先ＡＦ線図に設定する。これにより、ＡＦ時と本撮影時とで絞り値が同一となるため、レリーズタイムラグの短縮が可能になる。

＜プログラム線図＞
本実施形態に係るデジタルカメラで用いられるＡＦ時と本撮影時のプログラム線図の特徴について、図５を参照して説明する。なお、プログラム線図は、システム制御部１１２が備えるＲＯＭ又はＲＡＭに格納されている。また、ここでは、本実施形態に係るデジタルカメラでは、絞り値をＡｖ２〜６（Ｆ２．０〜Ｆ８．０）、シャッタ速度をＴｖ０〜１１（１秒〜１／２０００秒）、ゲインアップ量をＧａｉｎ０〜４（ＩＳＯ１００〜ＩＳＯ１６００）で設定可能であるとする。ゲインアップ量の制御は、システム制御部１１２からの指令を受けたＡＥ処理部１０３が行う。

図５は、本実施形態に係るデジタルカメラで用いられる本撮影時及びＡＦ処理時の各種プログラム線図である。より詳しくは、図５（ａ）は本撮影用線図の一例であり、図５（ｂ）はＡＦ時に開放絞りを優先して使用する開放絞り優先ＡＦ線図の一例であり、図５（ｃ）はＡＦ時に本撮影と同じ絞りを優先して使用する本撮影時絞り優先ＡＦ線図の一例である。図５（ｄ）は図５（ａ）〜（ｃ）の絞り値のみを示した線図であり、図５（ｅ）はＡＦ時のシャッタ速度及びゲインアップ量を制限したときの本撮影時絞り優先ＡＦ線図の一例であり、図５（ｆ）は図５（ａ），（ｂ），（ｅ）の絞り値のみを示した線図である。

図５の各図において、実線はＡｖ（Aperture Value、絞り）値を、破線はＴｖ（Time Value、シャッタ速度）値を、点線はＧａｉｎ値をそれぞれ示している。また、横軸は被写体輝度であり、横軸の右側に行くにしたがって高輝度となる。縦軸にはＡｖ値、Ｔｖ値、Ｇａｉｎ値が取られており、縦軸の上側に行くにしたがって大きい値を取る。なお、システム制御部１１２は、撮像素子１０６の出力信号と、絞り及びシャッタ１０２の絞り値及びシャッタ速度と、ゲインアップ量とから被写体輝度を算出する。

一般的に、被写体輝度が低くなるにしたがってＡｖ値とＴｖ値を小さくして、Ｇａｉｎ値を大きくする。つまり、開放絞りとし、シャッタ速度を低速にして、ゲインアップ量を大きくすることで、暗いシーンに対して適正な画像を撮影可能となるようにしている。一方、輝度が高くなるにしたがってＡｖ値とＴｖ値を大きくして、Ｇａｉｎ値を小さくする。つまり、小絞りとし、シャッタ速度を高速にして、ゲインアップ量を小さくする。

本実施形態では、ＡＦ線図におけるシャッタ速度は１／３０秒以下に制限されている。これは、シャッタ速度が長くなると、手ブレや被写体ブレにより周波数成分が取得し難くなるためであり、この問題を回避するために、適正なシャッタ速度のみを使用できるようにしている。また、本実施形態では、ＡＦ時と本撮影時とで、絞り値、ゲインアップ量の上限及び下限を同一とするが、シャッタ速度と同様に、ＡＦ時と本撮影時のそれぞれにおいて適正な処理ができるように、上限及び下限をそれぞれ違う値としてもよい。

図５（ａ）の本撮影用線図において、領域［Ａ１］は、低輝度時の挙動を表している。領域［Ａ１］では、Ｔｖ値を輝度に応じて変更しており、シャッタ速度が遅くなる（露光時間が長くなる）にしたがって手ブレや被写体ブレが発生しやすくなるため、これを抑制するために輝度が高くなるにしたがってＴｖ値が短くなるようにする。Ｔｖ値が閾値以上になる領域［Ｂ１］では、Ｇａｉｎ値を変更する。ゲインアップ量が高くなるにしたがって撮影画像にノイズが多く発生して見栄えの悪いものになるため、手ブレや被写体ブレを抑制できるＴｖ値の場合には、輝度が高くなるにしたがってシャッタ速度をより高速にするよりもゲインアップ量を小さくする。これにより、見栄えの良い画像の撮影が可能になる。

Ｇａｉｎ値が最小になる輝度よりも明るい領域［Ｃ１］では、Ａｖ値を変更する。レンズの種類によっては、開放絞りよりも絞りをある程度絞る方が高解像な画像を撮影することが可能になる。そこで、手ブレや被写体ブレ、ノイズの抑制が可能な明るさならば、高解像な画像が撮影可能な絞り値になるようにする。高解像な画像を撮影可能な絞り値よりも明るい領域［Ｄ１］では、Ｔｖ値を変更する。一般的に、小絞りになりすぎると回折現象により解像感が低下してしまう。そのため、高輝度でもすぐには小絞りにせず、Ｔｖ値が設定可能な上限まで変更する。そして、Ｔｖ値が設定可能な上限よりも明るい領域［Ｅ１］では、Ａｖ値を変更する。なお、デジタルカメラにおいて撮影モードを複数設定できる場合には、撮影モード毎に本撮影用線図を変更してもよい。

図５（ｂ）の開放絞り優先ＡＦ線図において、領域［Ａ２］は低輝度時の挙動を表している。領域［Ａ２］では、ここでは、Ｇａｉｎ値を輝度に応じて変更している。Ｇａｉｎ量が最小値となる輝度よりも明るい領域［Ｂ２］では、Ｔｖ値を変更している。そして、Ｔｖ値が最大値となる輝度よりも明るい領域［Ｃ２］では、Ａｖ値を小絞りに設定してから、再度、Ｔｖ値を変更するようにしている。

これは、次のような理由による。即ち、画像データのコントラストデータを用いて合焦位置を決定するＡＦ処理では、一般にＡｖ値とＧａｉｎ値が小さいシーンの方が性能は高いことが知られている。これは、Ａｖ値を小さくする（絞りを開放寄りにする）にしたがって被写界深度が浅くなり、ピントの合っている部分とそうでない部分との差がわかりやすくなるためである。つまり、絞りを開放寄りにするにしたがってコントラストデータのピーク値がわかりやすくなるため、正確な合焦が容易になる。一方、Ｇａｉｎ値を大きくするということは、撮像素子１０６から出力される信号をより大きく増幅することであるが、このときノイズも増幅されてしまう。すると、ノイズのコントラストデータへの影響が大きくなり、コントラストデータのピーク値を誤判定し、ＡＦ性能の低下を招く可能性がある。以上の理由から、本撮影時には、ＡＦ精度を重視して、開放絞り、低感度優先のプログラム線図にする。

図５（ｃ）の本撮影時絞り優先ＡＦ線図と図５（ｂ）の開放絞り優先ＡＦ線図とは、プログラム線図の技術的思想を共通としているが、本撮影時絞り優先ＡＦ線図は、領域［Ｃ３］において絞り値を変えている点で、開放絞り優先ＡＦ線図と相違する。これは、図５（ａ）の本撮影用線図と同一の輝度で絞りを切り替えるようにするためである。そのため、図５（ａ）と図５（ｃ）とを比較すると明らかな通り、本撮影用線図と本撮影時絞り優先ＡＦ線図とでは、絞り値がどの被写体輝度でも一致していることがわかる。

なお、ＡＦ時と本撮影時とで絞り値を同一にすることは、ＡＦ時のプログラム線図においてシャッタ速度とゲインアップ量とを調節することにより実現することができる。しかし、図３（ｂ）の例で示したように、ＡＦ時と本撮影時とでシャッタ速度の上限／下限やゲインアップ量の上限／下限が異なる場合がある。この場合、ＡＦ時のシャッタ速度とゲインアップ量の制限範囲内において、できるだけ広い被写体輝度範囲で同一の絞り値を使用することができるプログラム線図にする。例えば、シャッタ速度が長くなると手ブレや被写体ブレによりＡＦ時の周波数成分が取得し難くなるため、ＡＦ処理を実行する際の撮像素子１０６のフレームレートの逆数と同一又はより短いシャッタ速度に制限するものが挙げられる。また、ゲインアップによりＡＦ精度が低下する可能性があるため、所定の値までしかゲインアップしないように制限するものであってもよい。

図５（ｅ）に示す本撮影時絞り優先ＡＦ線図では、ＡＦ時のシャッタ速度をＴｖ８〜１１（１／２５０秒〜１／２０００秒）、ゲインアップ量をＧａｉｎ０〜１（ＩＳＯ１００〜ＩＳＯ２００）に制限している。このような制限が設けられている場合、図５（ｆ）に示すように、本撮影用線図と本撮影時絞り優先ＡＦ線図とで、絞り値が異なる被写体輝度領域が存在している。この場合、図５（ｅ），（ｆ）に示すように、シャッタ速度とゲインアップ量が制御可能な範囲内で、できるだけ広い被写体輝度範囲で同一の絞り値を使用することができるプログラム線図にする。

また、本撮影時と同一の絞り値をＡＦ時に使用した場合に、絞り値によっては被写体深度が深くなってＡＦ精度が低下するおそれがある。この問題に対処するために、ＡＦ精度が高精度を保証できる開放絞りから所定の範囲内の絞り値で、本撮影時とＡＦ時とで絞り値が同一になるようなＡＦ線図を設定してもよい。なお、撮影モードを複数設定できるデジタルカメラにおいては、各撮影モードで本撮影時絞り優先ＡＦ線図を変更して用いるようにしてもよい。

以上の方法により、第１実施形態によれば、ＡＦ時から本撮影時に至る露出制御において、プログラムシフトを行う場合でも、ＡＦ精度を維持することができると共にレリーズタイムラグを短縮することが可能になる。

《第２実施形態》
第２実施形態では、図１に示したデジタルカメラを用いて撮影を行う際に、ユーザが露出補正操作を行ったときのデジタルカメラの動作について説明する。

＜第２実施形態でのデジタルカメラの動作＞
図６は、デジタルカメラにおいて、カメラシステムに電源が投入されてから本撮影が行われるまでの動作を示すフローチャートである。図６のフローチャートに示される各処理は、システム制御部１１２のＣＰＵが、ＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭの作業エリアに展開して実行することにより、デジタルカメラの各部の動作を制御することにより実現される。その結果、所定の処理は、例えば、システム制御部１１２からの指令を受けたＡＥ処理部１０３やＡＦ処理部１０５によって行われる。

先ずステップＳ６０１において、システム制御部１１２は、デジタルカメラに電源が投入されてから第１スイッチ１１７の操作が行われるまでの間、ユーザからの本撮影における露出補正量の設定を受け付ける。デジタルカメラでは、例えば、適正露出を±０としたときに、１／３段刻みで±２段を上限とした露出補正の設定が可能となっている。

続いて、ステップＳ６０２において、システム制御部１１２は、ユーザにより第１スイッチ１１７がＯＮ操作されたか否かを判定する。システム制御部１１２は、第１スイッチ１１７がＯＮ操作された場合（Ｓ６０２でＹＥＳ）、処理をステップＳ６０３に進め、第１スイッチ１１７がＯＮ操作されなければ（Ｓ６０２でＮＯ）、処理をステップＳ６０１に戻し、露出補正指示を受け付ける。

ステップＳ６０３〜Ｓ６０５において、システム制御部１１２から指令を受けたＡＥ処理部１０３とＡＦ処理部１０５が、ＡＥ処理やＡＦ処理等の撮影スタンバイ動作を行う。具体的な手順として、ＡＥ処理部１０３は、ステップＳ６０３においてＡＦ時の露出条件を設定する。このＡＦ時の露出条件の設定（ＡＦ処理前ＡＥ処理）の詳細については、図７を参照して後述する。

ＡＦ処理前ＡＥ処理が完了すると、ＡＦ処理部１０５は、ステップＳ６０４においてＡＦ処理を実施する。ここでのＡＦ処理は、図２に示したステップＳ２０５のＡＦ処理について説明した方法と同じ方法を用いて行われるものとし、ここでの説明を省略する。但し、ステップＳ６０４のＡＦ処理では、周波数成分が取得しやすくなるように適正露出にすることが望ましいため、ステップＳ６０１で露出補正指示がされた場合であっても、露出補正を適用しないようにする。

ＡＦ処理が完了すると、ＡＦ処理部１０５は、ステップＳ６０５において本撮影時の露出条件を設定する。本撮影時の露出条件を設定（つまり、本撮影時のＡＥ処理）の方法は、図５を参照して説明したものと同様であるので、ここでの説明を省略する。

ステップＳ６０５の終了後のステップＳ６０６において、システム制御部１１２は、第１スイッチ１１７のＯＮ状態が解除されたか否かを判定する。システム制御部１１２は、第１スイッチ１１７のＯＮ状態が解除された場合（Ｓ６０６でＹＥＳ）、処理をステップＳ６０１へ戻し、第１スイッチ１１７のＯＮ状態が解除されていない場合（Ｓ６０６でＮＯ）、処理をステップＳ６０７へ進める。

ステップＳ６０７において、システム制御部１１２は、第２スイッチ１１８がＯＮ操作されたか否かを判定する。システム制御部１１２は、第２スイッチ１１８がＯＮ操作されていない場合（Ｓ６０７でＮＯ）、処理をステップＳ６０６へ戻す。すなわち、第１スイッチ１１７のＯＮ状態が解除されず、第２スイッチ１１８のＯＮ操作もなされない場合には、第１スイッチ１１７のＯＮ状態が維持されているため、第１スイッチ１１７の解除又は第２スイッチ１１８のＯＮ操作を受け付ける。

第２スイッチ１１８がＯＮ操作されると（Ｓ６０７でＹＥＳ）、システム制御部１１２は、処理をステップＳ６０８進める。ステップＳ６０８において、システム制御部１１２はＡＥ処理部１０３とＡＦ処理部１０５に撮影指示を出し、ＡＥ処理部１０３とＡＦ処理部１０５は、本撮影処理を行う。この本撮影処理では、ステップＳ６０４〜Ｓ６０５によるＡＦ処理結果及び露出条件（ＡＥ処理結果）が用いられる。

＜露出補正時のプログラム線図の選択＞
図７のフローチャートを参照して、露出補正の有無に応じたＡＥ制御について説明する。図７は、露出補正の有無に応じたプログラム線図の設定方法を示すフローチャートである。

システム制御部１１２は、先ずステップＳ７０１において、撮影前にユーザから露出補正指示があったか否かを判定する。システム制御部１１２は、露出補正指示があった場合（Ｓ７０１でＹＥＳ）、処理をステップＳ７０２へ進め、露出補正指示がない場合（Ｓ７０１でＮＯ）、処理をステップＳ７０３へ進める。

ステップＳ７０２では、ＡＥ処理部１０３は、ＡＦ時のＡＥ処理で使用するプログラム線図を開放絞り優先ＡＦ線図に設定する。これは、次の理由による。即ち、一般的に、ＡＦ時の絞りを開放寄りにするにしたがって被写界深度が浅くなり、ピントの合っている部分とそうでない部分の差がわかりやすくなり、その結果、ＡＦ精度が向上する。そのため、露出補正指示によりＡＦ時と本撮影時の絞り値に差が生じることによって撮影時のレリーズタイムラグを短縮することができない可能性がある場合は、ＡＦ精度を重視して、開放絞りを優先したＡＦ線図を使用する。

なお、ここでは、露出補正指示があった場合に開放絞り優先ＡＦ線図に設定するようにした。これに対して、露出補正適用による本撮影時の絞り値がＡＦ処理前のＡＥ処理の段階で把握できていれば、露出補正によりＡＦ時と本撮影時の絞り値が変わる場合にのみ、開放絞り優先ＡＦ線図を使用するようにしてもよい。これにより、露出補正指示があった場合でも、レリーズタイムラグを短縮した撮影の頻度を増やすことが可能となる。

また、露出補正により本撮影時の露出条件が高輝度側に補正される場合にのみ、開放絞り優先ＡＦ線図を使用し、低輝度側に補正される場合には、本撮影時絞り優先ＡＦ線図を使用するようにしてもよい。露出条件が高輝度側に補正される場合には、絞り値がより開放側に設定されやすくなるため、本撮影により撮影された画像や動画では、ピントが合っている部分と合っていない部分の差が大きく見えるようになる。このとき、デジタルカメラを使用するユーザが所望する領域にピントが合っていなければ、ユーザは違和感を生じてしまう。そこで、このような場合には、ＡＦ精度を重視するために開放絞りを優先したＡＦ線図を使用することで、ユーザが所望する領域にピントを合わせやすくする。

一方、ステップＳ７０３では、ＡＥ処理部１０３は、ＡＦ時のＡＥ処理で使用するプログラム線図を本撮影時絞り優先ＡＦ線図に設定する。これにより、ＡＦ時と本撮影時の絞り値が同一となることで、レリーズタイムラグの短縮が可能になる。

以上の方法により、第２実施形態によれば、ＡＦ時から本撮影時に至る露出制御において、露出補正を行う場合でも、ＡＦ精度を維持することができると共にレリーズタイムラグを短縮することが可能になる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

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。即ち、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）がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

１０１撮影レンズ
１０２絞り及びシャッタ
１０３ＡＥ処理部
１０４フォーカスレンズ
１０５ＡＦ処理部
１０６撮像素子
１１２システム制御部
１１４表示部
１１７第１スイッチ（ＳＷ１）
１１８第２スイッチ（ＳＷ２）

Claims

被写体からの反射光を電気信号に変換して出力する撮像素子と、
前記撮像素子への入射光量を制御する絞りと、
前記撮像素子が前記反射光を受けて電荷を蓄積する電荷蓄積時間を制御するシャッタと、
ユーザからの、少なくともＡＥ処理とＡＦ処理を含む撮影スタンバイ動作の実行の指示を受け付ける第１の操作手段と、
ユーザからの、前記絞りの値と前記シャッタの値によって定まる露光量を変えずに本撮影を実行する際の前記絞りの値を変更するプログラムシフト指示を受け付ける第２の操作手段と、
前記被写体に対する前記ＡＦ処理を実行するオートフォーカス手段と、
前記ＡＥ処理として、被写体輝度に応じて前記絞りの値と前記シャッタの値を所定の組合せに基づいて設定する制御手段と、
前記絞りの値と前記シャッタの値によって定まる露光量を変えずに、前記本撮影を実行する際の前記絞りの値を変更するシフト手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第１の操作手段により前記撮影スタンバイ動作の実行の指示を受けた場合に、前記オートフォーカス手段により前記ＡＦ処理が実行される前に、被写体輝度に応じて前記絞りの値と前記シャッタの値を所定の組合せに基づいて第１の組合せに設定し、前記オートフォーカス手段により前記ＡＦ処理が実行された後に、前記被写体輝度に応じて前記絞りの値と前記シャッタの値を前記第１の組合せとは異なる第２の組合せに設定し、
前記シフト手段は、前記第２の組合せが設定された後に前記第２の操作手段によりプログラムシフト指示を受け付けた場合に、前記第２の組合せでの絞りの値とシャッタの値によって定まる露光量を変えずに、前記本撮影を実行する際の前記絞りの値を変更し、
前記制御手段は、前記第２の操作手段により前記プログラムシフト指示を受けた後に前記第１の操作手段により前記撮影スタンバイ動作の実行の指示を受けた場合に、前記第１の組合せの絞りの値ではなく、前記シフト手段により変更された絞りの値を優先して、前記オートフォーカス手段により前記ＡＦ処理が実行される前の絞りの値とシャッタの値を設定することを特徴とする撮像装置。
前記制御手段は、前記シフト手段により前記絞りの値が変更された後に前記ＡＦ処理を行う場合には、変更された前記絞りの値の変動分だけ前記シャッタによるシャッタ速度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。
前記第１の組合せは、前記シャッタによるシャッタ速度を所定の範囲内で制限するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記第１の組合せは、前記シャッタによるシャッタ速度を、前記ＡＦ処理を実行する際の前記撮像素子のフレームレートの逆数と同一の値、または、該逆数より短い値に制限することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
被写体からの反射光を電気信号に変換して出力する撮像素子と、前記撮像素子への入射光量を制御する絞りと、前記撮像素子が前記反射光を受けて電荷を蓄積する電荷蓄積時間を制御するシャッタと、を有する撮像装置の制御方法であって、
ユーザからの、少なくともＡＥ処理とＡＦ処理を含む撮影スタンバイ動作の実行の指示を受け付ける第１の操作ステップと、
ユーザからの、前記絞りの値と前記シャッタの値によって定まる露光量を変えずに本撮影を実行する際の前記絞りの値を変更するプログラムシフト指示を受け付ける第２の操作ステップと、
前記被写体に対する前記ＡＦ処理を実行するオートフォーカスステップと、
前記ＡＥ処理として、被写体輝度に応じて前記絞りの値と前記シャッタの値を所定の組合せに基づいて設定する制御ステップと、
前記絞りの値と前記シャッタの値によって定まる露光量を変えずに、前記本撮影を実行する際の前記絞りの値を変更するシフトステップとを備え、
前記制御ステップでは、前記第１の操作ステップにより前記撮影スタンバイ動作の実行の指示を受けた場合に、前記オートフォーカスステップにより前記ＡＦ処理が実行される前に、被写体輝度に応じて前記絞りの値と前記シャッタの値を所定の組合せに基づいて第１の組合せに設定し、前記オートフォーカスステップにより前記ＡＦ処理が実行された後に、前記被写体輝度に応じて前記絞りの値と前記シャッタの値を前記第１の組合せとは異なる第２の組合せに設定し、
前記シフトステップでは、前記第２の組合せが設定された後に前記第２の操作ステップによりプログラムシフト指示を受け付けた場合に、前記第２の組合せでの絞りの値とシャッタの値によって定まる露光量を変えずに、前記本撮影を実行する際の前記絞りの値を変更し、
前記制御ステップでは、前記第２の操作ステップにより前記プログラムシフト指示を受けた後に前記第１の操作ステップにより前記撮影スタンバイ動作の実行の指示を受けた場合に、前記第１の組合せの絞りの値ではなく、前記シフトステップにより変更された絞りの値を優先して、前記オートフォーカスステップにより前記ＡＦ処理が実行される前の絞りの値とシャッタの値を設定することを特徴とする制御方法。