JP4821506B2 - 焦点調節装置およびカメラ - Google Patents

Description

本発明は焦点調節装置およびカメラに関する。

位相差検出方式オートフォーカス（以下、ＡＦという）とコントラスト検出方式ＡＦとを組み合わせたハイブリッド方式ＡＦを備え、位相差検出方式ＡＦの合焦位置からいったん前ピン側に−５Ｆδ（Ｆ；焦点調節レンズの開放絞り値、δ；撮像径の最少分解能）だけ駆動し、その位置から＋５Ｆδの位置までＦδ／２ずつ後ピン側に焦点調節レンズを駆動しながらコントラスト検出方式ＡＦを行い、最大コントラスト評価値の位置へ焦点調節レンズを駆動するようにした焦点調節装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００５−０９２０８５号公報

しかしながら、上述した従来の焦点調節装置では、コントラスト検出方式ＡＦの開始位置にレンズを駆動するようにレンズの駆動方向が反転するので、レンズ駆動機構のガタなどの影響で正確な焦点調節ができないという問題がある。

（１）請求項１に記載の焦点調節装置は、レンズ鏡筒の駆動機構のガタに対応するガタ情報を前記レンズ鏡筒から取得する取得部と、前記ガタ情報を用いてレンズの移動量に対応する初期駆動量を生成する駆動量生成部と、コントラスト検出方式で前記レンズの焦点調節制御を行う第１の焦点調節部と、位相差検出方式で前記レンズの焦点調節制御を行う第２の焦点調節部とを有し、前記第２の焦点調節部による焦点調節が完了した時点の前記レンズの位置から前記初期駆動量だけ前記レンズを駆動した後、前記第１の焦点調節部により焦点調節を行う制御部とを含むことを特徴とする。
（２）請求項２に記載の焦点調節装置は、請求項１に記載の焦点調節装置において、前記制御部は、前記第２の焦点調節部による焦点調節が完了した時点の前記レンズの位置から、前記第２の焦点調節部による焦点調節の方向と同一方向に前記初期駆動量の駆動を行なうことを特徴とする。
（３）請求項３に記載の焦点調節装置は、請求項１又は請求項２に記載の焦点調節装置において、前記駆動量生成部は、前記ガタ情報のガタ量が大きい場合は、前記ガタ情報のガタ量が小さい場合に比べて前記初期駆動量を大きくすることを特徴とする。
（４）請求項４に記載のカメラは、請求項１〜３のいずれか１項に記載の焦点調節装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、正確な焦点調節が可能になる。

本発明を、位相差検出方式ＡＦとコントラスト検出方式ＡＦのハイブリッド方式ＡＦを備えたディジタル一眼レフカメラに適用した一実施の形態を説明する。なお、本発明はディジタル一眼レフカメラに限定されず、ハイブリッド方式の焦点調節装置を備えたあらゆる種類のカメラに適用することができる。また、本発明は位相差検出方式ＡＦとコントラスト検出方式ＡＦのハイブリッド方式ＡＦに限定されず、あらゆる方式のＡＦを組み合わせたハイブリッド方式ＡＦに適用することができる。

《発明の第１の実施の形態》
図１は、第１の実施の形態の焦点調節装置を備えたディジタル一眼レフカメラの構成を示す。このカメラの焦点調節装置は、位相差検出方式ＡＦとコントラスト検出方式ＡＦのハイブリッド方式ＡＦである。一実施の形態のカメラは、カメラボディ１０にレンズ鏡筒２００が装着される。なお、この一実施の形態ではレンズ交換式カメラを例に上げて説明するが、本発明はレンズ交換式カメラに限定されず、レンズ固定式カメラに対しても適用できる。

カメラボディ１０は、撮像素子２０、ファインダー構成部材２５〜６０、クイックリターンミラー７０、ミラーアップスイッチ７５、サブミラー８０、固定ミラー９０、位相差検出方式ＡＦ検出装置１００、デフォーカス量演算部３００、レンズ駆動量設定部３１０、焦点評価値算出部３２０、レンズ種別判定部３３０などを備えている。撮像素子２０はレンズが結像した像を電気信号に変換して出力する。なお、図示を省略するが、撮像素子２０の撮像面の前面には赤外光をカットするための赤外カットフィルタや画像の折り返しノイズを防止するための光学的ローパスフィルタが配置されている。

カメラボディ１０のファインダー部は、フォーカシングスクリーン２５、ペンタプリズム３０、測光素子４０、リレーレンズ５０、接眼部６０などを備えている。測光素子４０は像の明るさを測定し、シャッタースピードや絞り値を決定するための測光値を出力する。

クイックリターンミラー７０は、露光前は、図示するように、後述するレンズ光学系２１０を透過した被写体光を撮像素子２０へ導く撮影光路中に設定され、レンズ光学系２１０からの被写体光をカメラボディ１０の上方に配置したペンタプリズム３０へ導く。一方、露光時は、フォーカシングスクリーン２５の下側まで跳ね上がり、レンズ光学系２１０からの被写体光を撮像素子２０へ導く。また、クイックリターンミラー７０の中心付近はハーフミラーになっており、被写体光の一部はハーフミラー部を透過し、サブミラー８０と固定ミラー９０を介して位相差検出方式ＡＦ検出素子１００へ導かれる。なお、ミラーアップスイッチ７５はクイックリターンミラー７０が撮影光路から退避されるとオンするスイッチである。

位相差検出方式ＡＦ検出素子１００は、レンズ光学系２１０からの被写体光をマスクにより２つに分けた後、２つのラインセンサー上に再結像させる。この２つのラインセンサー上の再結像された像のずれ量がピントのズレ量（デフォーカス量）に相当する。位相差検出方式ＡＦ検出素子１００の出力はデフォーカス量演算部３００へ送られる。

レンズ鏡筒２００は、レンズ光学系２１０、ズームエンコーダー２２０、距離エンコーダー２３０、フォーカシング（焦点調節）レンズ駆動モーター２４０、絞り２５０などを備えている。

レンズ光学系２１０は被写体像を撮像素子２０の撮像面上に結像させるための光学系である。ズーミング（焦点距離調節）レンズ２１０ｂは光軸方向に移動可能な構成となっており、通常は撮影者がレンズ鏡筒２００のズーム環（不図示）を回すことによってズーミングレンズ２１０ｂの位置が変化し、それに応じてレンズ光学系２１０全体の焦点距離が変わる。なお、ズーミングレンズ２１０ｂの位置はズームエンコーダー２２０によりモニターされる。

フォーカシング（焦点調節）レンズ２１０ｃは光軸方向に移動可能な構成となっており、カメラボディ１０のレンズ駆動量設定部３１０で演算されたレンズ駆動信号にしたがってフォーカシングレンズ駆動モーター２４０により駆動される。なお、フォーカシングレンズ２１０ｃの位置は距離エンコーダー２３０によりモニターされ、距離情報としてレンズ駆動量設定部３１０へ送られる。なお、この距離は撮像素子２０の撮像面からピントが合う被写体までの距離と等価である。

絞り２５０は撮像素子２０に届く被写体光の量を調整する開口絞りである。絞り２５０の設定は、カメラが自動的に行う場合と、撮影者が手動で行う場合とがある。プログラムモードやシャッタースピード優先モードの場合は、測光素子４０の出力などから絞り値を決定する。絞り優先モードやマニュアルモードの場合は、撮影者が設定する。絞り２５０は、カメラもしくは撮影者が設定した値に応じて絞り駆動モーター（不図示）などにより駆動される。

デフォーカス量演算部３００、レンズ駆動量設定部３１０、焦点評価値算出部３２０、レンズ種別判別部３３０は、それぞれマイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から構成される。デフォーカス量演算部３００は、位相差検出方式ＡＦ検出素子１００の出力に基づいてピントのズレ量を表すデフォーカス量を算出する。

レンズ駆動量設定部３１０は、デフォーカス量や焦点評価値の算出結果に基づいて焦点調節レンズの駆動量を設定する。位相差検出方式ＡＦでは、デフォーカス量＝０となる位置から現在のレンズ位置を減算した値をレンズ駆動量に設定する。なお、現在のレンズ位置は距離エンコーダー２３０により検出した位置である。一方、コントラスト検出方式ＡＦでは、フォーカシングレンズ２１０ｃを予め設定した所定量（以下、ステップ量またはステップ幅という）ずつ駆動して焦点評価値を算出し、焦点評価値が最大になる位置を合焦位置とする。したがって、合焦位置を見つけるまではステップ量を駆動量とし、合焦位置が見つかったら焦点評価値が最大の位置すなわち合焦位置から現在のレンズ位置を減算した値をレンズ駆動量とする。

詳細を後述するが、この第１の実施の形態では、位相差検出方式ＡＦによりフォーカシングレンズ２１０ｃの焦点調節を行い、位相差検出方式ＡＦによる焦点調節が完了した時点のフォーカシングレンズ２１０ｃの位置から、フォーカシングレンズ駆動モーター２４０により“初期駆動量”だけフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動した後、コントラスト検出方式ＡＦにより焦点調節を行う。初期駆動量は、位相差検出方式ＡＦからコントラスト検出方式ＡＦへ切り換えるときに、位相差検出方式ＡＦの合焦位置（以下、検出合焦位置という）からコントラスト検出方式ＡＦを開始する位置までフォーカシングレンズ２１０ｃの位置をずらす量であり、フォーカシングレンズ２１０ｃの駆動機構の駆動特性に応じて初期駆動量を決定する。

フォーカシングレンズ２１０ｃの駆動機構の駆動特性は、レンズ鏡筒２００に内蔵されるレンズ光学系２１０の種類に応じて異なる。したがって、レンズ種別判定部３３０からレンズ種別信号を入力し、予め記憶されているレンズ種別に応じた駆動機構の駆動特性マップからレンズ種別信号に対応する駆動特性を読み出す。駆動機構の駆動特性には、駆動機構のガタ量の大小あるいはガタ量自体が含まれている。

焦点評価値算出部３２０は、撮像素子２０の画像出力のうちの一部領域（＝測距エリア）に該当する部分の焦点評価値を算出する。具体的には、焦点調節レンズ２１０ｂを少しずつ動かしながら焦点評価値を算出し、焦点評価値が最大になる位置を合焦位置とする。なお、焦点評価値を算出する方法は、画像に高周波強調フィルタ処理を施し、その結果を積算する方法が一般的であるが、特にこの方法に限定されず、種々の方法を採用することができる。

レンズ種別判定部３３０は、取り付けられたレンズ光学系２１０の駆動機構に関する情報をレンズ鏡筒２００に内蔵されるレンズＲＯＭ（不図示）から取得し、この情報をレンズ駆動量設定部３１０へ送信する。駆動機構に関する情報には、駆動機構のガタ量が大きいか、または小さいかの情報や、ガタ量自体が含まれる。

図２は第１の実施の形態のカメラのＡＦ動作を示すフローチャートである。この第１の実施の形態では、位相差検出方式ＡＦとコントラスト検出方式ＡＦの切り換えを次のように行う。まず、ミラーアップスイッチ７５がオフしているとき、すなわちクイックリターンミラー７０がダウンしているときは位相差検出方式ＡＦを行う。ミラーアップスイッチ７５がオンし、クイックリターンミラー７０のアップ状態が検出された後はコントラスト検出方式ＡＦを行う。上述したように、通常は位相差検出方式ＡＦによりフォーカシングレンズ２１０ｃのピント調整を行った後にミラーアップし、コントラスト検出方式ＡＦによりさらに細かいピント調整を行う。

ステップ１００において、シャッターボタン（不図示）の半押し状態でオンする半押しスイッチ（不図示）がオンしたか否かを判別し、シャッターボタンが半押しされたらステップ２００へ進む。ステップ２００ではミラーアップスイッチ７５によりクリックリターンミラー７０がミラーアップ中であるか否かを判別する。ミラーアップ中のときはステップ３００へ進み、モーター２４０によりフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動する。ここではコントラスト検出方式ＡＦによるレンズ駆動である。

続くステップ４００で予め設定した所定量、すなわちステップ量だけフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動したか否かを確認し、駆動量が足りない場合はステップ３００へ戻りフォーカシングレンズ２１０ｃの駆動を続ける。なお、ステップ量は、フォーカシングレンズ２１０ｃの駆動機構のガタ量よりも大きい値に設定される。フォーカシングレンズ２１０ｃがステップ量だけ駆動されたらステップ５００へ進み、モーター２４０によるフォーカシングレンズ２１０ｃの駆動を停止する。

ステップ６００においてフォーカシングレンズ２１０ｃが合焦位置にあるか否かを判別する。合焦位置にある場合はＡＦ動作を終了する。合焦位置にない場合はステップ７００へ進み、焦点評価値を算出する。続くステップ８００で今回算出した焦点評価値とこれまで算出した焦点評価値から焦点評価値が最大の位置、すなわち合焦位置を検出する演算を行う。この合焦位置検出演算については後述する。ステップ９００では合焦位置検出演算結果に基づいて合焦位置が見つかったか否かを判別する。

合焦位置が見つかった場合はステップ１０００へ進み、次回のレンズ駆動量を次式により設定する。
(レンズ駆動量)＝(検出された合焦位置)−(現在のレンズ位置) ・・・（１）
一方、合焦位置が見つかっていない場合はステップ１１００へ進み、次回のレンズ駆動量に上述したステップ量を設定する。
(レンズ駆動量)＝(ステップ量) ・・・（２）

ステップ２００においてクイックリターンミラー７０がミラーアップ中でないと判別された場合はステップ１２００へ進み、ミラーアップスイッチ７５がオフしているか否かを判定する。ミラーアップスイッチ７５がオフしているときはステップ１３００へ進み、位相差検出方式ＡＦ検出素子１００による検出動作を行う。例えば、素子に内蔵されているＣＣＤの電荷蓄積などを行う。ステップ１４００では位相差検出方式ＡＦ検出素子１００の出力に基づいてデフォーカス量を算出する。

ステップ１５００においてレンズ駆動量を次式により設定する。
(レンズ駆動量)＝(デフォーカス量が０となる位置)−(現在のレンズ位置) ・・・（３）
ステップ１６００で合焦位置に向けてレンズを駆動する。ここでは位相差検出方式ＡＦによるレンズ駆動である。ステップ１７００でレンズ駆動量が上記（３）式により設定したレンズ駆動量に達したか否かを確認し、駆動量が不足している場合はステップ１６００へ戻る。フォーカシングレンズ２１０ｃが設定されたレンズ駆動量だけ駆動されたらステップ１８００へ進み、モーター２４０によるフォーカシングレンズ２１０ｃの駆動を停止する。

ステップ１２００でミラーアップスイッチ７５がオフしていないと判別されたときはステップ１９００へ進み、クイックリターンミラー７０をミラーアップする。ステップ２０００では、レンズ種別判定部３３０から入力したフォーカシングレンズ２１０ｃの駆動機構に関する情報に基づいて、駆動機構のガタ量が大きいか小さいかを判別し、ガタ量の大きさに応じてミラーアップ後の初回のレンズ駆動量、すなわち上述した初期駆動量を設定する。この初期駆動量は、位相差検出方式ＡＦからコントラスト検出方式ＡＦへ切り換えるときの最初のレンズ駆動量である。なお、ガタ量が（像面換算の焦点深度）／２以下の場合はガタ量が小さいとし、ガタ量が（像面換算の焦点深度）／２より大きい場合はガタ量が大きいとする。
ガタ量が小さい；(初期駆動量)＝(ステップ量） ・・・（４），
ガタ量が大きい；(初期駆動量)＝(ステップ量)×２−(ガタ量) ・・・（５）

ミラーアップ後の初回のレンズ駆動量、すなわち初期駆動量は、ミラーアップ時のレンズ位置、すなわち位相差検出方式ＡＦによる検出合焦位置からガタ量が小さい場合はステップ量だけ離れた位置に、ガタ量が大きい場合は（(ステップ量)×２−(ガタ量)）だけ離れた位置にそれぞれフォーカシングレンズ２１０ｃをずらすための駆動量であり、初期駆動量だけずらした位置がコントラスト検出方式ＡＦの開始位置になる。

図３および図４は第１の実施の形態のＡＦによるレンズの動きを示す図であり、図３はレンズ駆動機構のガタ量が小さい場合の動きを示し、図４はレンズ駆動機構のガタ量が大きい場合の動きを示す。図３および図４において、縦軸が焦点評価値を表し、横軸が至近端から無限端までのレンズ位置を表す。なお、フォーカシングレンズ２１０ｃが至近端にあるときは最至近の被写体にピントが合っている状態であり、無限端にあるときは無限遠の被写体にピントが合っている状態である。

レンズの動きには、（イ）位相差検出方式ＡＦによる動き、（ロ）コントラスト検出方式ＡＦ開始位置への初期駆動による動き、（ハ）コントラスト検出方式ＡＦによる動き、（二）最終的な合焦駆動による動きの４段階がある。

（イ）位相差検出方式ＡＦによる動きは、ミラーダウン状態における位相差検出方式ＡＦによるフォーカシングレンズ２１０ｃの動きである。図中に“検出合焦位置”とあるのは位相差検出方式ＡＦにより検出された合焦位置であり、検出合焦位置から現在のフォーカシングレンズ位置を減算した値をレンズ駆動量に設定し、位相差検出方式ＡＦによりフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動してこの検出合焦位置に設定する。

（ロ）コントラストＡＦ開始位置への初期駆動による動きは、ミラーアップにともなって位相差検出方式ＡＦからコントラスト検出方式ＡＦに切り換えるときに、検出合焦位置から上述した初期駆動量だけフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動したときの動きである。なお、上述したように初期駆動量はフォーカシングレンズ２１０ｃの駆動機構の駆動特性に応じて上記（４）式または（５）式により決定される。

（ハ）コントラスト検出方式ＡＦによる動きは、フォーカシングレンズ２１０ｃをステップ量ずつ駆動して焦点評価値を算出し、焦点評価値が最大になる位置が見つかるまでこのステップ駆動を続けるときの動きである。（ニ）最終的な合焦駆動による動きは、コントラスト検出方式ＡＦにより焦点評価値が最大になる位置が見つかったときに、焦点評価値が最大の位置すなわち最終的な合焦位置から現在のフォーカシングレンズ位置を減算した値だけフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動したときの動きである。

図３、図４によりレンズの動きを説明する前に、図６によりコントラスト検出方式ＡＦによる最大焦点評価値の位置の検出方法を説明する。焦点評価値が最大の最終的な合焦位置を検出するためには、レンズ駆動機構のガタの影響を排除するためにレンズを同一方向にステップ幅づつ駆動しながら焦点評価値を算出しなければならない。また、ステップ幅を小さくすれば焦点評価値が最大の最終的な合焦位置を精度よく検出することができるが、ステップ幅を小さくすると焦点評価値を算出する回数が増加し、合焦速度が遅くなる。この実施の形態では、同一方向にレンズ駆動した３カ所Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３において焦点評価値を算出し、短時間で精度よく最終的な合焦位置を検出する。

今、図６に示すように、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の３カ所で焦点評価値を算出したとすると、Ｐ１とＰ２を通る直線の傾きとＰ２とＰ３を通る直線の傾きとを比較し、傾きが大きいＰ１とＰ２を通る直線Ｌ１を選択する。次に、直線Ｌ１の傾きと絶対値が同じで符号の異なる傾きを有する直線の内のＰ３を通る直線Ｌ２を選択する。そして、直線Ｌ１とＬ２の交点を最終的な合焦位置とする。ここで、中央の焦点評価値算出位置Ｐ２が位相差検出方式ＡＦの検出合焦位置に近いほど、コントラスト検出方式ＡＦによる最終的な合焦位置の真の合焦位置からの検出誤差が最小になることがシュミレーション等で確認されており、しかもわずか３カ所における焦点評価値算出で最終的な合焦位置を決定することができ、合焦位置の検出精度と合焦速度をともに向上させることができる。

まず、図３に示すように、レンズ駆動機構のガタ量が小さい場合には、上記（４）式により初期駆動量＝ステップ量が得られ、位相差検出方式ＡＦで検出合焦位置までレンズ駆動した方向と同じ方向へ、検出合焦位置からステップ幅分だけフォーカシングレンズ２１０ｃを初期駆動し、位置をずらす。そして、この位置Ｐ１からレンズ駆動方向を反転させ、ステップ幅づつフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動してコントラスト検出方式ＡＦを開始する。

レンズ駆動方向を反転すると、レンズ駆動機構のガタ量分だけ実際のレンズの動きが少なくなるが、レンズ駆動機構のガタ量が小さい場合にはガタ量を無視することができるので、位置Ｐ１で最初の焦点評価値を算出し、その後ステップ幅づつフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動してＰ２とＰ３で焦点評価値を算出する。この場合、中央の位置Ｐ２は位相差検出方式ＡＦによる検出合焦位置に近く、したがって３カ所Ｐ１〜Ｐ３の焦点評価値により焦点評価値が最大の位置、すなわち最終的な合焦位置を精度よく、かつ短時間で検出することができる。最後に、最終的な合焦位置から現在のフォーカシングレンズ位置Ｐ３を減算した値だけフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動する。なお、図３では、位相差検出方式ＡＦによる検出合焦位置とコントラスト検出方式ＡＦによる最終的な合焦位置とを同じ位置として表わしているが、厳密には両者に誤差がある。

次に、図４に示すように、レンズ駆動機構のガタ量が大きい場合には、上記（５）式により初期駆動量＝ステップ量×２−ガタ量が得られ、位相差検出方式ＡＦで検出合焦位置までレンズ駆動した方向と同じ方向へ、検出合焦位置から初期駆動量分だけフォーカシングレンズ２１０ｃを初期駆動し、位置をずらす。そして、この位置Ｐ０からレンズ駆動方向を反転させ、ステップ幅づつフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動してコントラスト検出方式ＡＦを開始する。

レンズ駆動方向を反転すると、レンズ駆動機構のガタ量分だけ実際のレンズの動きが少なくなる。つまり、位置Ｐ０においてフォーカシングレンズ駆動用モーター２４０にステップ幅分のレンズ駆動指令値を与えて駆動しても、レンズ駆動機構のガタ量分だけフォーカシングレンズ２１０ｃは動かず、実際のレンズの動きは（ステップ幅−ガタ量）になる。フォーカシングレンズ２１０ｃは、位置Ｐ０から（ステップ幅−ガタ量）だけ動いて位置Ｐ１に到達する。位置Ｐ１以降のレンズ駆動ではすでにガタが詰められているので、フォーカシングレンズ２１０ｃはステップ幅づつ移動する。

位置Ｐ１で最初の焦点評価値を算出し、その後ステップ幅づつフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動してＰ２とＰ３で焦点評価値を算出する。この場合、中央の位置Ｐ２は位相差検出方式ＡＦによる検出合焦位置に近く、したがって３カ所Ｐ１〜Ｐ３の焦点評価値により焦点評価値が最大の位置、すなわち最終的な合焦位置を精度よく、かつ短時間で検出することができる。最後に、最終的な合焦位置から現在のフォーカシングレンズ位置Ｐ３を減算した値だけフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動する。なお、図４では、位相差検出方式ＡＦによる検出合焦位置とコントラスト検出方式ＡＦによる最終的な合焦位置とを同じ位置として表わしているが、厳密には両者に誤差がある。

図３および図４では、位相差検出方式ＡＦによる検出合焦位置から、位相差検出方式ＡＦで検出合焦位置までレンズ駆動した方向と同一方向へ初期駆動量だけレンズ駆動し、コントラスト検出方式ＡＦの開始位置へフォーカシングレンズ２１０ｃを設定する例を示した。位相差検出方式ＡＦによる検出合焦位置から、位相差検出方式ＡＦで検出合焦位置までレンズ駆動した方向と反対方向へ初期駆動量だけレンズ駆動し、換言すれば初期駆動量だけレンズ位置を戻してコントラスト検出方式ＡＦの開始位置へフォーカシングレンズ２１０ｃを設定する例を説明する。

図５は、位相差検出方式ＡＦの駆動方向と反対の方向に初期駆動を行い、かつレンズ駆動機構のガタ量が大きい場合のレンズの動きを示す。位相差検出方式ＡＦの駆動方向と反対の方向に初期駆動を行い、かつレンズ駆動機構のガタ量が大きい場合には、次式により初期駆動量を求める。
(初期駆動量)＝(ステップ量)×２ ・・・（６）
そして、位相差検出方式ＡＦで検出合焦位置までレンズ駆動した方向と反対の方向へ、検出合焦位置から上記初期駆動量分だけフォーカシングレンズ２１０ｃを初期駆動し、位置をずらす。そして、この位置Ｐ０からレンズ駆動方向をふたたび反転させてコントラスト検出方式ＡＦを開始する。

初期駆動においてレンズ駆動方向を反転すると、レンズ駆動機構のガタ量分だけ実際のレンズの動きが少なくなる。つまり、検出合焦位置においてフォーカシングレンズ駆動用モーター２４０に（ステップ幅分×２）のレンズ駆動指令値を与えて駆動しても、レンズ駆動機構のガタ量分だけフォーカシングレンズ２１０ｃは動かず、実際のレンズの動きは（ステップ幅×２−ガタ量）になる。したがって、フォーカシングレンズ２１０ｃは検出合焦位置から（ステップ幅×２−ガタ量）だけ動いて位置Ｐ０に到達する。

この位置Ｐ０からふたたびレンズ駆動方向を反転させ、ステップ幅づつフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動してコントラスト検出方式ＡＦを開始する。レンズ駆動方向をふたたび反転するので、フォーカシングレンズ駆動用モーター２４０にステップ幅分のレンズ駆動指令値を与えて駆動しても、レンズ駆動機構のガタ量分だけフォーカシングレンズ２１０ｃは動かず、実際のレンズの動きは（ステップ幅−ガタ量）になり、位置Ｐ１に到達する。位置Ｐ１以降のレンズ駆動ではすでにガタが詰められているので、フォーカシングレンズ２１０ｃはステップ幅づつ移動する。

位置Ｐ１で最初の焦点評価値を算出した後、ステップ幅づつフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動してＰ２とＰ３で焦点評価値を算出する。この場合、中央の位置Ｐ２は位相差検出方式ＡＦによる検出合焦位置に近く、したがって３カ所Ｐ１〜Ｐ３の焦点評価値により焦点評価値が最大の位置、すなわち最終的な合焦位置を精度よく、かつ短時間で検出することができる。最後に、最終的な合焦位置から現在のフォーカシングレンズ位置Ｐ３を減算した値だけフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動する。なお、図５では、位相差検出方式ＡＦによる検出合焦位置とコントラスト検出方式ＡＦによる最終的な合焦位置とを同じ位置として表わしているが、厳密には両者に誤差がある。

《発明の第２の実施の形態》
図７は、中央の焦点評価値算出位置Ｐ２の真の合焦位置からのズレ量に対する合焦位置検出誤差を示したグラフである。中央の焦点評価値算出位置Ｐ２が真の合焦位置にあるときは、図６により説明した方法により３カ所Ｐ１〜Ｐ３の焦点評価値に基づいて算出される焦点評価値が最大の位置は、正しく真の合焦位置に一致し、検出誤差は０になる。一方、中央の焦点評価値算出位置Ｐ２が真の合焦位置から前後に±(ステップ幅)／２ずれた場合でも、図６により説明した方法で焦点評価値が最大の位置を求めると、真の合焦位置に一致し、検出誤差は０になる。

また、上述した位相差検出方式ＡＦによる“検出合焦位置”は真の合焦位置に近いと考えられるから、中央の焦点評価値算出位置Ｐ２を位相差検出方式ＡＦの検出合焦位置から±(ステップ幅)／２だけずれた位置に設定し、３カ所Ｐ１〜Ｐ３の焦点評価値に基づいて最大焦点評価値の位置を算出すれば、上述した第１の実施の形態と同様に短時間で正確に焦点調節を行うことができる。なお、この第２の実施の形態の構成は図１に示す構成と同様であり、カメラのＡＦ動作は図２に示すＡＦ動作と同様であるから、図示と説明を省略して相違点を中心に説明する。

図８はレンズ駆動機構のガタ量が小さい場合のレンズの動きを示す。ガタ量が(像面換算の焦点深度)／２以下で小さい場合の初期駆動量は、上記（４）の初期駆動量に(ステップ幅)／２だけ加えた値であり、次式で求められる。
ガタ量が小さい；(初期駆動量)＝(ステップ幅)×(１＋１／２) ・・・（７）
図３に示す第１の実施の形態のガタ量が小さい場合に対し、初期駆動量が(ステップ幅)／２だけ大きくなる点以外は第１の実施の形態と同様である。図８に示すように、中央の焦点評価値算出位置Ｐ２は、位相差検出方式ＡＦの検出合焦位置から(ステップ幅)／２だけ手前の位置に設定される。

ガタ量が(像面換算の焦点深度)／２より大きい場合の初期駆動量は、上記（５）の初期駆動量に(ステップ幅)／２だけ加えた値であり、次式で求められる。
ガタ量が小さい；(初期駆動量)＝(ステップ幅)×(２＋１／２) ・・・（８）
図４に示す第１の実施の形態のガタ量が大きい場合に対し、初期駆動量が(ステップ幅)／２だけ大きくなる点以外は第１の実施の形態と同様である。この場合のレンズの動きの図示を省略するが、中央の焦点評価値算出位置Ｐ２は、位相差検出方式ＡＦの検出合焦位置から(ステップ幅)／２だけ手前の位置に設定される。

同様に、位相差検出方式ＡＦの駆動方向と反対の方向に初期駆動を行う場合についても、初期駆動量を(ステップ幅)／２だけ大きくすればよい。

《発明の第３の実施の形態》
交換レンズの種類は多く、また、ガタ量の小さいレンズでも経年変化や温度変化によりガタ量が増加する場合がある。さらに、ガタ量はカメラの姿勢などの条件によって変化する。したがって、ガタ量を把握できないレンズ、あるいはガタ量の増加が予想されるレンズに対しては、上述した第１および第２の実施の形態の初期駆動量では不十分な場合がある。そこで、このようなレンズに対して初期駆動量を大きくする実施の形態を説明する。なお、この第３の実施の形態の構成は図１に示す構成と同様であり、カメラのＡＦ動作は図２に示すＡＦ動作と同様であるから、図示と説明を省略して相違点を中心に説明する。

図９は、初期駆動量を(ステップ幅×３)とした場合のレンズの動きを示す。この場合、コントラスト検出方式ＡＦを開始した直後の第１ステップ駆動で位置Ｐ０まで駆動し、続く第２ステップ駆動で位置Ｐ１まで駆動すれば、２回のステップ駆動でガタ量を充分に詰めることができ、その後の位置Ｐ１〜Ｐ３において上述したように焦点評価値を算出すれば、正確な最大焦点評価値の位置を求めることができる。

なお、初期駆動量は(ステップ幅×３)に限定されず、例えば、ガタがある場合は５倍にし、ガタがない場合は３倍にしてもよい。また、上述したように中央の焦点評価値算出位置Ｐ２が位相差検出方式ＡＦの検出合焦位置から±(ステップ幅)／２だけずれていてもよいから、初期駆動量を(ステップ幅)／２だけ増加または低減してもよい。

以上説明したように、一実施の形態によれば、短時間で正確な焦点調節を実行することができる。なお、コントラスト検出方式以外のＡＦは位相差検出方式に限定されず、例えば外光式パッシブＡＦや外光式アクティブＡＦとしてもよい。

第１の実施の形態の構成を示す図 第１の実施の形態のＡＦ動作を示す図 第１の実施の形態のＡＦによるレンズの動きを示す図 第１の実施の形態のＡＦによるレンズの動きを示す図 第１の実施の形態のＡＦによるレンズの動きを示す図 焦点評価値が最大となる位置の検出方法を説明する図 中央の焦点評価値算出位置の真の合焦位置からのズレ量に対する合焦位置検出誤差を示したグラフ 第２の実施の形態のＡＦによるレンズの動きを示す図 第３の実施の形態のＡＦによるレンズの動きを示す図

符号の説明

２０ 撮像素子
１００ 位相差検出方式ＡＦ検出素子
２１０ｃ フォーカシングレンズ
２４０ フォーカシングレンズ駆動モーター
３００ デフォーカス量演算部
３１０ レンズ駆動量設定部
３２０ 焦点評価値算出部
３３０ レンズ種別判別部

Claims (4)

1. レンズ鏡筒の駆動機構のガタに対応するガタ情報を前記レンズ鏡筒から取得する取得部と、
   前記ガタ情報を用いてレンズの移動量に対応する初期駆動量を生成する駆動量生成部と、
   コントラスト検出方式で前記レンズの焦点調節制御を行う第１の焦点調節部と、位相差検出方式で前記レンズの焦点調節制御を行う第２の焦点調節部とを有し、前記第２の焦点調節部による焦点調節が完了した時点の前記レンズの位置から前記初期駆動量だけ前記レンズを駆動した後、前記第１の焦点調節部により焦点調節を行う制御部とを含むことを特徴とする焦点調節装置。
2. 請求項１に記載の焦点調節装置において、
   前記制御部は、前記第２の焦点調節部による焦点調節が完了した時点の前記レンズの位置から、前記第２の焦点調節部による焦点調節の方向と同一方向に前記初期駆動量の駆動を行なうことを特徴とする焦点調節装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の焦点調節装置において、
   前記駆動量生成部は、前記ガタ情報のガタ量が大きい場合は、前記ガタ情報のガタ量が小さい場合に比べて前記初期駆動量を大きくすることを特徴とする焦点調節装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の焦点調節装置を備えることを特徴とするカメラ。
   

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