JP2008046417A - デジタルカメラ及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】光学機器の小型化やＡＦの高速化、高精度化のために、撮像素子を駆動して山登りＡＦを行う機器に於いて、より小型で高速、高精度なＡＦを行うことができるデジタルカメラ及び光学機器を提供することである。
【解決手段】本発明のデジタルカメラは、フォーカスレンズ２１、レンズ駆動部２２を有する撮影レンズ２０と、制御部３１、撮像素子３２、撮像素子駆動部３３を有するカメラ本体３０とから成る。制御部３１は、上記撮像素子３２で撮像された被写体像の合焦の度合いを焦点評価値として算出する。更に、上記制御部３１は、フォーカスレンズ２１を第１の移動単位で移動させ、これに伴い上記焦点評価値のピークを検出した後、上記第１の移動単位によりフォーカスレンズ２１の移動より単位移動当たりの焦点位置の変化が小さい第２の移動単位で撮像素子３２を移動させて焦点調節を実行する。
【選択図】 図１

Description

本発明はデジタルカメラやビデオカメラ等の光学機器での自動焦点調節の改良に関するものである。

従来の一眼レフカメラは、図１０に示されるように、カメラ本体１内にメインミラー２とサブミラー３を有している。そして、このようなカメラでは、オートフォーカス（以下ＡＦと記す）実行時には、これらのミラーによって、図示されない被写体からの光束１７を、それぞれスクリーンマット６、ペンタプリズム７、接眼レンズ８等を有するファインダ光学系５と、コンデンサレンズ１１、再結像レンズ１２ａ及び１２ｂ、ラインセンサ１３ａ及び１３ｂ等で構成される位相差ＡＦ光学系１０とに分割して焦点調節が行われる。また、撮影時にはこれらのミラーが光路から退避されて、被写体像がフィルムや撮像素子１５上に結像される構成となっている。

上述した構成の場合、上記ファインダ光学系５及び上記ＡＦ光学系１０が存在するが故に、カメラが大型化してしまうという欠点を有していた。デジタルー眼レフカメラの場合、この欠点を解消してカメラの小型化を図る方法として、次のような手法を取っている。すなわち、撮影用のＣＣＤ等の撮像素子を利用し、撮影レンズ内のフォーカスレンズを所定間隔で駆動しながら被写体像の高周波成分を焦点評価値として検出していき、焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を求める、所謂山登りＡＦによって焦点調節を行い、カメラの背面等に配置される液晶モニタ等に撮影画像を表示することにより、上記ＡＦ光学系１０や上記ファインダ光学系５を廃止するものである。

ところが、このような手法では、従来の交換レンズは、山登りＡＦの際のフォーカスレンズの微小駆動を行うのに適した構成になっていないので、焦点調節に時間を要したり、精度の良い焦点検出を行えないという課題を有している。

また、レンズ駆動機構が、上述した山登りＡＦに向いている交換レンズであっても、カメラ本体と交換レンズ間の制御信号線の増加による装置の複雑化を招いたり、大型の交換レンズの場合は大きな駆動力が必要とされることから、消費電力が増加するというような問題が発生する。

このような課題を解決する方法の一例として、例えば下記特許文献に開示されているような、焦点調節時にレンズ駆動を行わず、撮像素子を含む撮像部を撮影レンズの光軸方向に駆動して焦点調節を行うオートフォーカス方式が知られている。

また、下記特許文献２には、フォーカスレンズまたは撮像部を光軸方向に駆動して焦点調節を行うＡＦシステムが開示されている
特開平７−１７７５２７号公報 特開２００２−１１６３７２号公報

しかしながら、上述した特許文献１に於いては、撮像部のみを駆動して焦点調節を行うので、撮像部の駆動範囲を大きくする必要があり、カメラの厚み方向のサイズが大きくなってしまうという課題を有している。

また、上記特許文献２に開示された技術では、フォーカスレンズか撮像部の何れか一方を駆動する方式であるので、上記のような問題を解決することはできないものであった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学機器の小型化やＡＦの高速化、高精度化のために、撮像素子を駆動して山登りＡＦを行う機器に於いて、より小型で高速、高精度なＡＦを行うことができるデジタルカメラ及び光学機器を提供することにある。

すなわち請求項１に記載の発明は、焦点調整用のフォーカスレンズを備えた撮影レンズと、上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動手段と、上記撮影レンズを介して結像した被写体像を撮像する撮像部を光軸方向に移動させる撮像部駆動手段と、上記撮像部で撮像された被写体像の合焦の度合いを焦点評価値として出力する焦点評価手段と、上記焦点評価値を基に、上記レンズ駆動手段による上記フォーカスレンズの移動及び上記撮像部駆動手段による上記撮像部の移動を制御する焦点制御手段と、を有し、上記焦点制御手段は、上記フォーカスレンズを第１の移動単位で移動させ、その移動に伴い上記焦点評価値のピークを検出した後は、上記第１の移動単位により上記フォーカスレンズを移動した場合よりも単位移動当たりの焦点位置の変化が小さい第２の移動単位で上記撮像部を移動させて合焦するように焦点調節を実行することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記焦点制御手段は、上記フォーカスレンズの移動に伴い上記焦点評価値のピークを検出したときには、上記フォーカスレンズを停止することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明に於いて、上記焦点制御手段は、上記フォーカスレンズを至近位置に合焦する位置から無限遠に合焦する位置に向けて移動することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記焦点制御手段は、上記フォーカスレンズを全移動範囲に渡って上記第１の移動単位で移動させ、上記全移動範囲に渡る移動で、上記焦点評価値に１つのピークを検出した場合には、そのピークに対応する位置へ上記撮像部を移動させた後、上記第２の移動量単位で上記撮像部を移動して合焦するように焦点調節を行い、上記焦点評価値に複数のピークを検出した場合には、所定の選択条件により１つのピークを選択し、その選択されたピークに対応する位置へ上記撮像部を移動させた後、上記第２の移動量単位で上記撮像部を移動して合焦するように焦点調節を行うことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明に於いて、上記所定の条件とは、最も至近側のピークであることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明に於いて、上記所定の条件とは、焦点評価値の最も大きいピークであることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項４に記載の発明に於いて、上記焦点制御手段は、上記フォーカスレンズを無限遠に合焦する位置から至近位置に合焦する位置に向けて移動することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、当該デジタルカメラは複数の撮影モードを有し、上記焦点制御手段は、上記第１の移動単位をカメラの撮影モードに応じて決定することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記焦点制御手段は、上記第１の移動単位を上記撮影レンズの焦点距離に応じて決定することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記撮影レンズはカメラ本体に対し着脱可能な交換レンズであることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明に於いて、上記焦点制御手段は、上記第１の移動単位を上記撮影レンズに応じて決定することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、焦点調整用のフォーカスレンズを含み、該フォーカスレンズを光軸方向に移動可能な撮影レンズ部と、上記撮影レンズ部を装着するもので、該撮影レンズ部を介して結像した被写体像を撮像するもので、上記光軸方向に移動可能な撮像手段と、上記撮像手段で撮像された被写体像の合焦の度合いを焦点評価値として算出すると共に、該焦点評価値を基に上記フォーカスレンズの移動及び上記撮像手段の移動を制御するもので、上記フォーカスレンズを所定の第１の移動単位で移動させ、その移動に伴って上記焦点評価値のピークを検出した後は、上記第１の移動単位により上記フォーカスレンズを移動した場合よりも単位移動当たりの焦点位置の変化が小さい第２の移動単位で上記撮像手段を移動させて、上記フォーカスレンズの焦点調節を行う制御手段と、を有する本体部と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、光学機器の小型化やＡＦの高速化、高精度化のために、撮像素子を駆動して山登りＡＦを行う機器に於いて、より小型で高速、高精度なＡＦを行うことができるデジタルカメラ及び光学機器を提供することにある。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
先ず、図１乃至図４を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。

図１は本発明の第１の態実施形態に係るカメラのオートフォーカス動作を説明するための模式図、図２は本発明の第１の実施形態に係るカメラの構成を示すブロック図である。また、図３は本発明の第１の実施形態に係るカメラの撮影シーケンスの一動作例を説明するためのフローチャート、図４は本発明の第１の実施形態に係る山登りＡＦ時のフォーカスレンズ動作、及び撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示すもので、（ａ）はフォーカスレンズ動作と焦点評価値の関係の一例を示す図、（ｂ）は撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示す図である。

図１に於いて、本発明の第１の実施形態に係るカメラは、撮影レンズ２０と、この撮影レンズ２０がその前面に装着された本体部としてのカメラ本体３０とから構成される。

撮影レンズ２０は、各種撮影用光学系、フォーカスレンズ２１等から成り、後述する撮像手段である撮像素子３２上に被写体像を結像させるためのものである。撮影レンズ２０内には、フォーカスレンズ２１と、このフォーカスレンズ２１を駆動制御するためのレンズ駆動部（レンズドライバ）２２とを有している。上記フォーカスレンズ２１は、レンズ駆動部２２により撮影レンズ２０の光軸２５方向に移動される焦点調節用のレンズである。そして、レンズ駆動部２２は、モータ等のアクチュエータを有し、フォーカスレンズ２１の駆動制御を行うレンズ駆動手段である。

一方、カメラ本体３０内には、カメラ動作の全体の制御を司る制御手段（焦点制御手段、焦点評価手段）である制御部３１と、撮影レンズ２０の光軸２５方向に移動可能な撮像手段である撮像素子３２と、この撮像素子３２を駆動する撮像素子駆動部（撮像素子ドライバ）３３等を有している。上記制御部３１は、撮像素子３２やフォーカスレンズ２１の駆動制御、演算等、各種カメラの動作制御を行う。撮像素子３２は、撮影レンズ２０により結像された被写体像を撮像するＣＣＤセンサ等より成る撮像手段である。この撮像素子３２は、現在位置を検出して位置情報を制御部３１に送信する位置検出手段等を有しており、撮像素子駆動部３３によって撮影レンズ２０の光軸２５方向に移動可能となっている。更に、撮像素子駆動部３３は、モータ等のアクチュエータを有しており、制御部３１からの制御信号により、撮像素子３２の駆動制御を行う。

また、図２は、こうしたカメラの基本的な構成を示すブロック図である。尚、この図２に於いて、図１と同じ部分には同一の参照番号を付してその説明は省略する。

図２に於いて、カメラ本体３０には、撮像素子３２と、撮像素子駆動部３３の他に、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３４と、Ａ／Ｄ変換部３５と、画像処理部３６と、表示部３７と、記憶部３８とを有している。

ＣＰＵ３４は上記制御部（制御手段、焦点制御手段）３１に相当するもので、主にカメラ本体３０内の全ての制御動作を司るものである。Ａ／Ｄ変換部３５は、撮像素子３２から出力されるアナログ像信号をデジタル像信号に変換するための変換手段である。画像処理手段である画像処理部３６は、このＡ／Ｄ変換部３５から出力されるデジタル像信号に基づいて、ホワイトバランス補正、歪補正、画像圧縮等の画像処理による画像データの生成や、像信号の高周波成分の検出による焦点評価値の算出等を行う（焦点評価手段）。そして、ＣＰＵ３４の指示に応じて画像データを表示部３７に表示させたり、記憶部３８への格納、及び格納されている画像データの再画像処理等を行うようになっている。

表示部３７は、上記画像処理部３６で画像処理されたスルー画や、記憶部３８に格納されている画像データの表示を行うもので、例えば液晶パネル等から構成される。上記記憶部３８は、画像処理部３６で画像処理された画像データ等を格納するための記憶手段である。

このような構成のカメラに於いて、オートフォーカス動作が開始されると、先ず、図４（ａ）に示されるように、撮影レンズ２０内のフォーカスレンズ２１が、レンズ駆動部２２によって、至近端位置から無限位置側に、撮影レンズ２０の光軸２５方向に粗い間隔で移動及び停止される。そして、各停止位置での焦点評価値が被写体像信号の高周波成分より求められ、焦点評価値のピークが検出された時点でレンズ駆動が停止される。

次に、図４（ｂ）に示されるように、カメラ本体３０内の撮像素子３２が焦点評価値のピークが存在する方向へ、撮影レンズ２０の光軸２５に沿って、上述したレンズ駆動時よりも細かい間隔で移動及び停止が行われる。そして、各停止位置での焦点評価値が求められて、最終的に焦点評価値のピーク位置に撮像素子３２が駆動される山登りＡＦが行われる。

次に、図３のフローチャートを参照して、本発明の第１の実施形態に係るカメラの撮影動作について説明する。尚、このカメラの動作は、主にＣＰＵ３４の制御によって行われる。

図示されないカメラの電源スイッチがオンされると、本シーケンスが開始される。そして、先ず、ステップ１にて、撮影レンズ２１により撮像素子３２上に結像された、図示されない被写体の像（被写体像）が、該撮像素子３２で光電変換されてアナログ像信号に変換される。そして、上記アナログ像信号がＡ／Ｄ変換部３５にてＡ／Ｄ変換されることによって得られたデジタル像信号から、画像処理部３６にてスルー画データが生成され、この生成されたスルー画データに対応した画像が表示部３７に表示される。

次いで、ステップＳ２にて、レンズ駆動部２２によりフォーカスレンズ２１が駆動されて、焦点評価値検出を行う際の駆動ピッチが、カメラの撮影モードや撮影レンズ２０の焦点距離に応じて設定される。例えば、撮影モードの場合、ポートレートモードでは駆動ピッチを細かくして合焦精度を優先し、連写モードでは駆動ピッチを粗くして合焦速度を優先するようにする。また、撮影レンズ２０の焦点距離の場合は、ピント調節用のフォーカスレンズ２１の駆動範囲が狭い広角側では駆動ピッチを細かくし、駆動範囲が広い望遠側では駆動ピッチを粗くする。

そして、ステップ３に於いて、カメラ本体３０の図示されない電源スイッチにより電源がオフされたか否かが判定される。ここで、電源がオン状態であればステップＳ４に移行し、オフにされた場合にはステップＳ９に移行する。ステップＳ４では、図示されないレリーズスイッチがオンされたか否かが判定される。ここで、レリーズスイッチがオンされた場合にはステップＳ５に移行し、オフ状態のままであれば上記ステップＳ２に移行する。

ステップ５では、図４（ａ）に示されるように、ＣＰＵ３４によりレンズ駆動武２２が制御されることにより、上記ステップＳ２で設定された駆動ピッチでフォーカスレンズ２１が至近端から移動される。そして、各停止位置での像信号の高周波成分が、画像処理部３６で検出されて焦点評価値が求められ、上記各停止位置での焦点評価値がピークを越えたと判定された時点、例えば前回の位置での焦点評価値よりも現在位置での焦点評価値が小さくなった時点でレンズ駆動が停止される。

次いで、ステップＳ６にて、図４（ｂ）に示されるように、ＣＰＵ３４により撮像素子駆動部３３が制御されることにより、撮像素子３２が上述したフォーカスレンズ２１の駆動時よりも細かいピッチで、無限位置側から至近位置側に向けて駆動される。そして、各停止位置での像信号の高周波成分が画像処理部３６で検出されて焦点評価値が求められ、上記各停止位置での焦点評価値がピークを越えたと判定された時点で、撮像素子駆動部３３により撮像素子３２が逆方向に駆動されて、焦点評価値がピークとなる位置に停止される（山登りＡＦ）。

その後、ステップＳ７にて、上記ステップＳ６で山登りＡＦによって検出された撮像素子３２の停止位置で撮像が行われる。この撮像により、撮像素子３２での光電変換により得られたアナログ像信号が、Ａ／Ｄ変換部３５にてデジタル像信号に変換され、更に、画像処理部３６に於いて各種フィルタ処理、ホワイトバランス補正、画像圧縮等の画像処理が行われて画像データが生成される。そして、ステップＳ８にて、上記ステップＳ７で生成された画像データが記憶部３８に格納される。その後、上記ステップＳ２に移行して、再び撮影待機状態に移行する。

一方、上記ステップＳ３で電源がオフにされた場合は、ステップＳ９に移行して各種データの退避、電源系統の切断処理等の所定の終了処理が実行される。その後、本シーケンスが終了する。

このように、第１の実施形態によれば、オートフォーカス動作時のフォーカスレンズの駆動ピッチは粗い間隔でよく、且つ、撮像素子の駆動範囲を狭くすることができるので、ファインダ光学系やＡＦ光学系を有する従来のカメラよりも小型なカメラで、高速、高精度なＡＦを行うことができる。

尚、上述した第１の実施形態に於いては、以下に述べるような変形が可能である。

すなわち、焦点評価値を求める際に、フォーカスレンズ２１或いは撮像素子３２を必ずしも停止させる必要はなく、例えば、所定の速度で駆動させながら撮像素子３２の垂直同期信号に同期して焦点評価値を求めるようにしてもよい。上記のようにすることで、よりＡＦの高速化を図ることができる。

また、焦点評価値の値やその傾向に応じて、フォーカスレンズ２１或いは撮像素子３２の駆動速度や駆動間隔を変えたり、焦点評価値がピークとなる位置を数点の焦点評価値から予測する等の山登りＡＦの高精度化、高速化の工夫を施してもよい。

（第２の実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。

図５は本発明の第２の実施形態に係る山登りＡＦ時のフォーカスレンズ動作、撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示すもので、（ａ）はフォーカスレンズ動作と焦点評価値の関係の一例を示す図、（ｂ）は撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示す図である。

尚、この第２の実施形態に於いて、カメラの基本的な構成については、図１及び図２に示される第１の実施形態と同じであり、基本的な撮影動作についても同様である。したがって、これらの構成及び動作については、同一の部分には同一の参照番号を付して、その図示及び説明は省略する。

本第２の実施形態では、オートフォーカス動作が開始されると、先ず、図５（ａ）に示されるように、撮影レンズ２０内のフォーカスレンズ２１が無限位置から至近端位置まで、レンズ駆動部２２によって撮影レンズ２０の光軸２５方向に粗い間隔で移動及び停止される。そして、上記各停止位置での焦点評価値が、被写体像信号の高周波成分より求められる。

次に、図５（ｂ）に示されるように、検出された焦点評価値のピークのうち、最も至近側のピークが存在する位置付近ヘ、カメラ本体３０内の撮像素子３２が、撮像素子駆動部３３によって撮影レンズ２０の光軸２５の方向に沿って一気に移動される。その後、レンズ駆動時よりも細かい間隔での移動に切り替えられて各停止位置での焦点評価値が求められ、最終的に焦点評価値のピーク位置へ撮像素子３２が駆動される山登りＡＦが行われる。

このように、第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様な効果を得ることが出来る。

また、第２の実施形態に於いても、上述した第１の実施形態と同様な変形が可能である。

（第３の実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。

図６は本発明の第３の実施形態に係る山登りＡＦ時のフォーカスレンズ動作、撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示すもので、（ａ）はフォーカスレンズ動作と焦点評価値の関係の一例を示す図、（ｂ）は撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示す図である。

尚、この第３の実施形態に於いて、カメラの基本的な構成については、図１及び図２に示される第１の実施形態と同じであり、基本的な撮影動作についても同様である。したがって、これらの構成及び動作については、同一の部分には同一の参照番号を付して、その図示及び説明は省略する。

本第３の実施形態では、オートフォーカス動作が開始されると、先ず、図６（ａ）に示されるように、撮影レンズ２０内のフォーカスレンズ２１が、レンズ駆動部２２によって無限位置から至近端位置まで撮影レンズ２０の光軸２５方向に粗い間隔で移動及び停止される。そして、上記各停止位置での焦点評価値が被写体像信号の高周波成分より求められる。

次に、図６（ｂ）に示されるように、検出された焦点評価値のピークのうち、最も焦点評価値の大きいピークが存在する位置付近ヘ、カメラ本体３０内の撮像素子３２が、撮像素子駆動部３３により撮影レンズ２０の光軸２５方向に沿って一気に移動される。その後、レンズ駆動時よりも細かい間隔での移動に切り替えられて、各停止位置での焦点評価値が求められ、最終的に焦点評価値のピーク位置へ撮像素子３２が駆動される山登りＡＦが行われる。

このように、第３の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様な効果を得ることができると共に、被写体の最もコントラストの高い部分にピントを合わせることができる。

尚、この第３の実施形態に於いても、上述した第１の実施形態と同様な変形が可能である。

（第４の実施形態）
次に、図７乃至図９を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。

図７は本発明の第４の実施形態に係るカメラのオートフォーカス動作を説明するための模式図、図８は本発明の第４の実施形態に係るカメラの構成を示すブロック図、図９は本発明の第４の実施形態に係るカメラの撮影シーケンスの一例を説明するためのフローチャートである。

図７に於いて、本発明の第４の実施形態に係るカメラは、交換レンズ４０と、この交換レンズ４０がその前面に装着された本体部としてのカメラ本体５０とから構成される。

交換レンズ４０は、各種撮影用光学系、フォーカスレンズ等から成り、カメラ本体５０にマウント面６０を介して装着され、後述する撮像手段である撮像素子５２上に被写体像を結像させるためのものである。

交換レンズ４０内には、フォーカスレンズ４１と、このフォーカスレンズ４１を駆動制御するためのレンズ駆動部（レンズドライバ）４２と、レンズ制御手段であるレンズ制御部（ＩＣ）４３とを有している。上記フォーカスレンズ４１は、レンズ駆動部４２により交換レンズ４０の光軸４５方向に移動される焦点調節用のレンズである。そして、レンズ駆動部４２は、モータ等のアクチュエータを有し、フォーカスレンズ４１の駆動制御を行うレンズ駆動手段である。レンズ制御部４３は、後述する制御部５１からの指示に応じて、フォーカスレンズ４１の位置情報をモニタしながらレンズ駆動部４２の制御を行うものである。

一方、カメラ本体３０内には、カメラ動作の全体の制御を司る制御手段（焦点制御手段、焦点評価手段）である制御部５１と、交換レンズ４０の光軸４５方向に移動可能な撮像手段である撮像素子５２と、この撮像素子５２を駆動する撮像素子駆動部（撮像素子ドライバ）５３等を有している。上記制御部５１は、撮像素子５２や交換レンズ４０との通信、演算等、各種カメラの動作制御を行う。撮像素子５２は、交換レンズ４０により結像された被写体像を撮像するＣＣＤセンサ等より成る撮像手段である。この撮像素子５２は、現在位置を検出して位置情報を制御部５１に送信する位置検出手段等を有しており、撮像素子駆動部５３によって交換レンズ４０の光軸４５方向に移動可能となっている。更に、撮像素子駆動部５３は、モータ等のアクチュエータを有しており、制御部５１からの制御信号により、撮像素子５２の駆動制御を行う。

更に、マウント面６０は、カメラ本体５０と交換レンズ４０との電気的通信用の端子を有するもので、カメラ本体５０の前面部に交換レンズ４０を装着するためのものである。

また、図８は、こうしたカメラの基本的な構成を示すブロック図である。尚、この図８に於いて、図７と同じ部分には同一の参照番号を付してその説明は省略する。

図８に於いて、カメラ本体５０には、撮像素子５２と、撮像素子駆動部５３の他に、ＣＰＵ（中央演算処理装置）５４と、Ａ／Ｄ変換部５５と、画像処理部５６と、表示部５７と、記憶部５８とを有している。

ＣＰＵ５４は上記制御部（制御手段、焦点制御手段）５１に相当するもので、主にカメラ本体３０内の全ての制御動作を司るものである。Ａ／Ｄ変換部５５は、撮像素子５２から出力されるアナログ像信号をデジタル像信号に変換するための変換手段である。画像処理手段である画像処理部５６は、このＡ／Ｄ変換部５５から出力されるデジタル像信号に基づいて、ホワイトバランス補正、歪補正、画像圧縮等の画像処理による画像データの生成や、像信号の高周波成分の検出による焦点評価値の算出等を行う（焦点評価手段）。そして、ＣＰＵ５４の指示に応じて画像データを表示部５７に表示させたり、記憶部５８への格納、及び格納されている画像データの再画像処理等を行うようになっている。

表示部５７は、上記画像処理部５６で画像処理されたスルー画や、記憶部５８に格納されている画像データの表示を行うもので、例えば液晶パネル等から構成される。上記記憶部５８は、画像処理部５６で画像処理された画像データ等を格納するための記憶手段である。

このような構成のカメラに於いて、オートフォーカス動作が開始されると、先ず、図４（ａ）に示されるように、交換レンズ４０内のフォーカスレンズ４１が、レンズ駆動部４２によって至近端位置から無限位置側へ、交換レンズ４０の光軸４５方向に、交換レンズの品種に応じた粗い間隔で移動及び停止動作が行われる。そして、上記各停止位置での焦点評価値が被写体像信号の高周波成分より求められ、焦点評価値のピークが検出された時点でレンズ駆動が停止される。

次に、図４（ｂ）に示されるように、カメラ本体５０内の撮像素子５２が、撮像素子駆動部５２によって、焦点評価値のピークが存在する方向へ交換レンズ４０の光軸４５の方向に沿って、レンズ駆動時よりも細かい間隔で移動及び停止動作が行われる。そして、上記各停止位置での焦点評価値が求められ、最終的に焦点評価値のピーク位置へ、撮像素子５２が駆動される山登りＡＦが行われる。

次に、図９のフローチャートを参照して、本発明の第４の実施形態に係るカメラの撮影動作について説明する。尚、このカメラの動作は、主にＣＰＵ５４の制御によって行われる。

図示されないカメラの電源スイッチがオンされると、本シーケンスが開始される。そして、先ず、ステップ１１に於いて、交換レンズ４０がカメラ本体５０に装着されているか否かが判定される。ここで、交換レンズ４０が装着されていればステップＳ１１に移行し、装着されていない場合は、交換レンズ４０が装着されるまで待機する（装着待ち）。

次に、ステップＳ１２では、マウント面６０に設けられた通信用端子を通して、カメラ本体５０と交換レンズ４０との間で通信が行われて、交換レンズ４０の機種情報や光学特性データ、各種補正用データ等が、カメラ本体５０に取り込まれる。そして、ステップＳ１３にて、上記ステップＳ１２で取り込まれた情報に基づいて、フォーカスレンズ４１がレンズ駆動部４２により駆動されて、焦点評価値検出が行われる際の駆動ピッチが設定される。また、この時点でのカメラの撮影モードや、交換レンズ４０の焦点距離情報も取得されて、上述した第１の実施形態と同様に、これらの情報を加味して駆動ピッチが設定されるようにしてもよい。

更に、ステップＳ１４では、交換レンズ４０により、撮像素子５２上に結像された被写体像が、該撮像素子内で光電変換されてアナログ像信号に変換される。そして、画像処理部５６では、アナログ像信号がＡ／Ｄ変換部５５でＡ／Ｄ変換されることによって得られたデジタル像信号からスルー画データが生成され、表示部５７に表示される。

次いで、ステップＳ１５に於いて、交換レンズ４０がカメラ本体５０から取り外されたか否かが判定される。ここで、交換レンズ４０が取り外されていない場合はステップＳ１２６に移行し、取り外された場合は上記ステップＳ１１に移行して、レンズ装着待ち動作が行われる。

ステップＳ１６では、カメラ本体５０の図示されない電源スイッチ等により電源がオフされたか否かが判定される。ここで、電源がオン状態であればステップＳ１７に移行し、オフにされた場合にはステップＳ２２に移行する。ステップＳ１７では、カメラ本体５０に設けられている、図示されないレリーズスイッチがオンされたか否かが判定される。ここで、レリーズスイッチがオンされた場合にはステップＳ１８に移行し、オフ状態のままであれば上記ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１８では、図４（ａ）に示されるように、ＣＰＵ５４からレンズ制御部４３に、上記ステップＳ１３で設定された駆動ピッチ情報とレンズ駆動開始信号が送信される。レンズ制御部４３によってレンズ駆動部４２が制御されることにより、ＣＰＵ５４より送信された駆動ピッチでフォーカスレンズ４１が至近端から移動及び停止が実行される。そして、上記各停止位置での像信号の高周波成分が画像処理部５６で検出されて焦点評価値が求められる。この画像処理部５６にて、上記各停止位置での焦点評価値がピークを越えたと判定された時点、例えば前回の位置での焦点評価値よりも現在位置での焦点評価値が小さくなった時点で、ＣＰＵ５４からはレンズ制御部４３にレンズ駆動終了信号が送信される。これにより、レンズ制御部４３によってレンズ駆動部４２が制御されて、レンズ駆動が停止される。

次いで、ステップＳ１９では、図４（ｂ）に示されるように、ＣＰＵ５４によって撮像素子駆動部５３が制御されることにより、撮像素子５２がフォーカスレンズ４１の駆動時よりも細かいピッチで至近側に向けて駆動及び停止される。上記各停止位置での像信号の高周波成分が画像処理部５６で検出されて焦点評価値を求められ、上記各停止位置での焦点評価値がピークを越えたと判定された時点で、撮像素子駆動部５３により撮像素子５２が逆方向に駆動されて、焦点評価値がピークとなる位置に停止される（山登りＡＦ）。

その後、ステップＳ２０にて、山登りＡＦによって検出された撮像素子５２の停止位置で撮像が行われる。撮像素子５２での光電変換により得られたアナログ像信号が、Ａ／Ｄ変換部５５でデジタル像信号に変換され、更に画像処理部５６にて各種フィルタ処理、ホワイトバランス補正、画像圧縮等の画像処理が行われることによって、画像データが生成される。

そして、ステップＳ２１では、上記ステップＳ２０にて生成された画像データが記憶部５８に格納された後、上記ステップＳ１５に移行して再び撮影待機状態に移行する。

一方、上記ステップＳ１６にて電源オフ状態であると判定された場合は、ステップＳ２２に移行して、各種データの退避、電源系統の切断処理等の所定の終了処理が実行される。その後、本シーケンスが終了する。

このように、第４の実施形態によれば、レンズ交換式のカメラに於いても、上述した第１の実施形態と同様に、オートフォーカス動作時のフォーカスレンズの駆動ピッチは粗い間隔でよく、且つ、撮像素子の駆動範囲を狭くすることができるので、ファインダ光学系やＡＦ光学系を有する従来のカメラよりも小型なカメラで高速、高精度なＡＦを行うことができる。

尚、第４の実施形態に於いては、上述した第１の実施形態と同様な変形が可能である。また、ピント調節時のフォーカスレンズ４１、撮像素子５２の駆動方法を、上述した第２、第３の実施形態と同様な方式としてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能であるのは勿論である。

更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、或いは実施形態に示される構成要件が幾つか組合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

尚、この発明の上記実施の形態によれば、以下の如き構成を得ることができる。

すなわち、
（１） 撮影レンズ内の焦点調節用のフォーカスレンズと、焦点調節を行うために撮影レンズの光軸方向に移動可能な機構を有する撮像手段の少なくとも何れか一方を所定間隔で駆動しながら被写体像の高周波成分を焦点評価値として検出し、上記焦点評価値のピーク位置を合焦位置とする山登りＡＦにより自動焦点調節を行うデジタルカメラに於いて、
焦点調節を行う際に、上記フォーカスレンズを粗いピッチで駆動しながら、上記焦点評価値のピーク位置を検出した後に、上記撮像手段を検出された上記焦点評価値のピーク位置付近で、上記撮影レンズの光軸方向に細かいピッチで駆動して焦点調節を行うことを特徴とするデジタルカメラ。

（２） 上記フォーカスレンズの駆動による上記焦点評価値のピーク位置検出時に、上記焦点評価値のピーク位置が検出されたと判断された時点で、上記フォーカスレンズの駆動を停止させることを特徴とする上記（１）に記載のデジタルカメラ。

（３） 上記フォーカスレンズは、至近側から無限側に駆動されることを特徴とする上記（２）に記載のデジタルカメラ。

（４） 上記フォーカスレンズの駆動による上記焦点評価値のピーク位置検出は全撮影領域内で行い、検出された上記焦点評価値のピーク位置が１つである場合は、そのピーク位置に対応する領域へ上記撮像手段を移動させた後、上記撮像手段を細かいピッチで駆動して焦点調節を行い、検出された上記焦点評価値のピーク位置が複数である場合は、所定の条件により選択された何れか１つのピーク位置に対応する領域へ上記撮像手段を移動させた後、上記撮像手段を細かいピッチで駆動して焦点調節を行うことを特徴とする上記（１）に記載のデジタルカメラ。

（５） 上記所定の条件とは、最も至近側のピーク位置であることを特徴とする上記（４）に記載のデジタルカメラ。

（６） 上記所定の条件とは、最も焦点評価値の大きいピーク位置であることを特徴とする上記（４）に記載のデジタルカメラ。

（７） 上記フォーカスレンズは、無限側から至近側に駆動されることを特徴とする上記（４）に記載のデジタルカメラ。

（８） 上記フォーカスレンズの駆動による上記焦点評価値のピーク位置検出時の、上記フォーカスレンズの駆動ピッチを、カメラの撮影モードに応じて切り替えることを特徴とする上記（１）に記載のデジタルカメラ。

（９） 上記フォーカスレンズの駆動による上記焦点評価値のピーク位置検出時の、上記フォーカスレンズの駆動ピッチを、上記撮影レンズの焦点距離に応じて切り替えることを特徴とする上記（１）に記載のデジタルカメラ。

（１０） 上記撮影レンズはカメラ本体に対し着脱可能な交換レンズであり、カメラ本体は複数種類の撮影レンズが装着可能であるレンズ交換式のカメラであることを特徴とする上記（１）に記載のデジタルカメラ。

（１１） 上記フォーカスレンズの駆動による上記焦点評価値のピーク位置検出時の、上記フォーカスレンズの駆動ピッチを、上記交換レンズに応じて切り替えることを特徴とする上記（１０）に記載のデジタルカメラ。

（１２） 焦点調整用のフォーカスレンズを含み、該フォーカスレンズを光軸方向に移動可能な撮影レンズ部と、
上記撮影レンズ部を装着するもので、該撮影レンズ部を介して結像した被写体像を撮像するもので、上記光軸方向に移動可能な撮像手段と、上記撮像手段で撮像された被写体像の合焦の度合いを焦点評価値として算出すると共に、該焦点評価値を基に上記フォーカスレンズの移動及び上記撮像手段の移動を制御するもので、上記フォーカスレンズを所定の第１の移動単位で移動させ、その移動に伴って上記焦点評価値のピークを検出した後は、上記第１の移動単位により上記フォーカスレンズを移動した場合よりも単位移動当たりの焦点位置の変化が小さい第２の移動単位で上記撮像手段を移動させて、上記フォーカスレンズの焦点調節を行う制御手段と、を有する本体部と、
を具備することを特徴とする光学機器。

（１３） 上記制御手段は、上記フォーカスレンズの移動に伴って上記焦点評価値のピークを検出したときに上記フォーカスレンズを停止させるように制御することを特徴とする上記（１２）に記載の光学機器。

（１４） 上記制御手段は、上記フォーカスレンズを、至近位置に合焦する位置から無限遠に合焦する位置に向けて移動させるように制御することを特徴とする上記（１３）に記載の光学機器。

（１５） 上記制御手段は、上記フォーカスレンズを全移動範囲に渡って上記第１の移動単位で移動させ、該移動によって上記焦点評価値に少なくとも１つのピークを検出した場合は、所定条件により１つのピークを選択し、その選択したピークに対応する位置へ上記撮像手段を移動させた後に、上記第２の移動量単位で上記撮像手段を移動させて焦点調節を行うことを特徴とする上記（１２）に記載の光学機器。

（１６） 上記制御手段は、上記焦点評価値に少なくとも２つのピークを検出した場合には、上記所定条件により１つのピークを選択し、その選択したピークに対応する位置へ上記撮像部を移動させた後に、上記第２の移動量単位で上記撮像手段を移動させて焦点調節を行うことを特徴とする上記（１５）に記載の光学機器。

（１７） 上記所定条件とは、最も至近側のピークであることを特徴とする上記（１６）に記載の光学機器。

（１８） 上記所定条件とは、焦点評価値の最も大きいピークであることを特徴とする上記（１６）に記載の光学機器。

（１９） 上記制御手段は、上記フォーカスレンズを無限遠に合焦する位置から至近位置に合焦する位置に向けて移動させるように制御することを特徴とする上記（１５）若しくは（１６）に記載の光学機器。

（２０） 上記撮影レンズ部は上記本体部に対し着脱可能な交換レンズで構成されることを特徴とする上記（１２）に記載の光学機器。

（２１） 上記制御手段は、上記第１の移動単位を上記撮影レンズ部に応じて決定することを特徴とする上記（２０）に記載の光学機器。

（２２） 上記撮影レンズ部は、上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動手段を更に有し、
上記撮像手段は、上記撮影レンズ部を介して結像した被写体像を撮像する撮像素子と、該撮像素子を上記撮影レンズ部の上記光軸方向に移動させる撮像部駆動手段と、を有する
ことを特徴とする上記（１２）に記載の光学機器。

本発明の第１の態実施形態に係るカメラのオートフォーカス動作を説明するための模式図である。 本発明の第１の実施形態に係るカメラの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るカメラの撮影シーケンスの一動作例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る山登りＡＦ時のフォーカスレンズ動作、及び撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示すもので、（ａ）はフォーカスレンズ動作と焦点評価値の関係の一例を示す図、（ｂ）は撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る山登りＡＦ時のフォーカスレンズ動作、撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示すもので、（ａ）はフォーカスレンズ動作と焦点評価値の関係の一例を示す図、（ｂ）は撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る山登りＡＦ時のフォーカスレンズ動作、撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示すもので、（ａ）はフォーカスレンズ動作と焦点評価値の関係の一例を示す図、（ｂ）は撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係るカメラのオートフォーカス動作を説明するための模式図である。 本発明の第４の実施形態に係るカメラの構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係るカメラの撮影シーケンスの一例を説明するためのフローチャートである。 従来の一眼レフカメラの構成を示す模式図である。

符号の説明

２０…撮影レンズ、２１、４１…フォーカスレンズ、２２、４２…レンズ駆動部（レンズドライバ）、３０、５０…カメラ本体、３１、５１…制御部、３２、５２…撮像素子、３３、５３…撮像素子駆動部（撮像素子ドライバ）、３４、５４…ＣＰＵ（中央演算処理装置）、３５、５５…Ａ／Ｄ変換部、３６、５６…画像処理部、３７、５７…表示部、３８、５８…記憶部、４３…レンズ制御部（ＩＣ）、６０…マウント面。

Claims (12)

1. 焦点調整用のフォーカスレンズを備えた撮影レンズと、
   上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動手段と、
   上記撮影レンズを介して結像した被写体像を撮像する撮像部を光軸方向に移動させる撮像部駆動手段と、
   上記撮像部で撮像された被写体像の合焦の度合いを焦点評価値として出力する焦点評価手段と、
   上記焦点評価値を基に、上記レンズ駆動手段による上記フォーカスレンズの移動及び上記撮像部駆動手段による上記撮像部の移動を制御する焦点制御手段と、
   を有し、
   上記焦点制御手段は、
   上記フォーカスレンズを第１の移動単位で移動させ、その移動に伴い上記焦点評価値のピークを検出した後は、上記第１の移動単位により上記フォーカスレンズを移動した場合よりも単位移動当たりの焦点位置の変化が小さい第２の移動単位で上記撮像部を移動させて合焦するように焦点調節を実行することを特徴とするデジタルカメラ。
2. 上記焦点制御手段は、上記フォーカスレンズの移動に伴い上記焦点評価値のピークを検出したときには、上記フォーカスレンズを停止することを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
3. 上記焦点制御手段は、上記フォーカスレンズを至近位置に合焦する位置から無限遠に合焦する位置に向けて移動することを特徴とする請求項２に記載のデジタルカメラ。
4. 上記焦点制御手段は、
   上記フォーカスレンズを全移動範囲に渡って上記第１の移動単位で移動させ、上記全移動範囲に渡る移動で、上記焦点評価値に１つのピークを検出した場合には、そのピークに対応する位置へ上記撮像部を移動させた後、上記第２の移動量単位で上記撮像部を移動して合焦するように焦点調節を行い、上記焦点評価値に複数のピークを検出した場合には、所定の選択条件により１つのピークを選択し、その選択されたピークに対応する位置へ上記撮像部を移動させた後、上記第２の移動量単位で上記撮像部を移動して合焦するように焦点調節を行うことを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
5. 上記所定の条件とは、最も至近側のピークであることを特徴とする請求項４に記載のデジタルカメラ。
6. 上記所定の条件とは、焦点評価値の最も大きいピークであることを特徴とする請求項４に記載のデジタルカメラ。
7. 上記焦点制御手段は、上記フォーカスレンズを無限遠に合焦する位置から至近位置に合焦する位置に向けて移動することを特徴とする請求項４に記載のデジタルカメラ。
8. 当該デジタルカメラは複数の撮影モードを有し、
   上記焦点制御手段は、上記第１の移動単位をカメラの撮影モードに応じて決定することを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
9. 上記焦点制御手段は、上記第１の移動単位を上記撮影レンズの焦点距離に応じて決定することを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
10. 上記撮影レンズはカメラ本体に対し着脱可能な交換レンズであることを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
11. 上記焦点制御手段は、上記第１の移動単位を上記撮影レンズに応じて決定することを特徴とする請求項１０に記載のデジタルカメラ。
12. 焦点調整用のフォーカスレンズを含み、該フォーカスレンズを光軸方向に移動可能な撮影レンズ部と、
    上記撮影レンズ部を装着するもので、該撮影レンズ部を介して結像した被写体像を撮像するもので、上記光軸方向に移動可能な撮像手段と、上記撮像手段で撮像された被写体像の合焦の度合いを焦点評価値として算出すると共に、該焦点評価値を基に上記フォーカスレンズの移動及び上記撮像手段の移動を制御するもので、上記フォーカスレンズを所定の第１の移動単位で移動させ、その移動に伴って上記焦点評価値のピークを検出した後は、上記第１の移動単位により上記フォーカスレンズを移動した場合よりも単位移動当たりの焦点位置の変化が小さい第２の移動単位で上記撮像手段を移動させて、上記フォーカスレンズの焦点調節を行う制御手段と、を有する本体部と、
    を具備することを特徴とする光学機器。

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