JP2002258147A - 撮像装置、焦点調整方法および記憶媒体 - Google Patents

撮像装置、焦点調整方法および記憶媒体

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JP2002258147A JP2001058052A JP2001058052A JP2002258147A JP 2002258147 A JP2002258147 A JP 2002258147A JP 2001058052 A JP2001058052 A JP 2001058052A JP 2001058052 A JP2001058052 A JP 2001058052A JP 2002258147 A JP2002258147 A JP 2002258147A
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直也 金田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピントの精度を確保しつつ、非合焦から合焦
に至る時間の短縮化を図ることができる撮像装置を提供
する。 【解決手段】 位相差検出方式による2つの像のズレ量
を検出する(S1)。ズレ量Pがしきい値Pth以下に
なった場合、フォーカシングレンズは合焦点近傍に到っ
たと判断され、TV信号AF方式の焦点電圧Aがしきい
値Athを越えているか否かを判別する(S6)。通
常、A>Athとなり、電圧差△Aの値、つまり今回の
焦点電圧Aと前回の焦点電圧Aとの差の値が正であるか
否かを判別する(S8)。電圧差ΔAが正である場合、
同一の方向にフォーカシングレンズの駆動を継続する
(S9)。|△A|<△Athである場合、モータを停
止し(S15)、この合焦に到るまでの動作を完了す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、カメラ本
体に対して撮影レンズ本体が交換自在に装着される撮像
装置、およびこの撮像装置で自動焦点調整を行う焦点調
整方法、並びにコンピュータによって実行可能なプログ
ラムを格納する記憶媒体に関する。

【0002】

【従来の技術】従来の撮像装置を各部に分けて説明す
る。

【0003】[レンズ群の説明]従来、撮像装置として
のビデオカメラに用いられるズームレンズは、最も一般
的に知られているように、被写体側から順に固定の凸、
可動の凹、固定の凸、可動の凸からなる4つのレンズ群
から構成されている。この構成に限らず、種々のレンズ
構成を有するズームレンズも知られている。

【0004】図8は最も一般的に知られている4つのレ
ンズ群からなるズームレンズの鏡筒構造を示す断面図で
ある。ズームレンズを構成する4つのレンズ群201a
〜201dは、固定された前玉レンズ201a、光軸に
沿って移動することで変倍動作を行うバリエータレンズ
群201b、固定されたアフォーカルレンズ201cお
よび光軸に沿って移動することで変倍時の焦点面維持と
焦点合わせを行うフォーカシングレンズ群201dであ
る。

【0005】ガイドバー203、204a、204bは
光軸205と平行に配置され、移動するレンズ群の案内
および回り止めを行う。DCモータ206はバリエータ
レンズ群201bを移動させる駆動源である。尚、ここ
では、バリエータレンズ群の駆動源としてDCモータを
用いているが、後述するフォーカシングレンズ移動のた
めの駆動源と同様にステップモータを用いても構わな
い。

【0006】バリエータレンズ群201bは保持枠21
1に保持されている。この保持枠211は、押圧ばね2
09とこの押圧ばね209の力でスクリュー棒208に
形成されたスクリュー溝208aに係合するボール21
0とを有している。このため、モータによって出力軸2
06a、ギア列207を介してスクリュー棒208を回
転駆動することにより、保持枠211はガイドバー20
3に沿って光軸方向に移動する。

【0007】フォーカシングレンズ群201dは保持枠
214に保持されている。保持枠214のスリーブ部
(ガイドバーに嵌合して案内を形成する部分)近傍にね
じ部材213が光軸方向に保持枠と一体になるように組
み付けられている。ステップモータ212を回転させる
ことにより、その出力軸212aが回転し、この出力軸
212aに形成されたおねじ部とねじ部材213に形成
されためねじ部もしくはラック部がこの回転に連動する
ことで、保持枠214をガイドバー204a、204b
に沿って光軸方向に移動させることができる。この保持
枠214とねじ部材213の結合部の詳細な構成に関し
ては、例えば、特開平4−136806号公報などに開
示されている。尚、前述したように、ステップモータに
よる連動機構をバリエータ駆動機構に適用してもよい。

【0008】また、このようなステップモータを用いて
レンズ群を移動させる場合、移動するレンズ群の光軸方
向の絶対位置を検出するために、フォトインタラブタ
(図示せず)と移動枠に一体に設けられた遮光壁とを用
いて移動枠の光軸方向の1つの基準位置を検出可能にし
ておくことで、この基準位置に保持枠を配置した後、そ
れ以降のステップモータに与える駆動ステップ数を連続
的にカウントすることにより保持枠の絶対位置を検出す
ることが可能である。

【0009】[撮像装置の説明]図9は従来の撮像装置
の電気的構成を示すブロック図である。図において、2
21はCCDなどの固体撮像素子である。222はバリ
エータレンズ群201bの駆動源であり、図8のモータ
モータ206、モータ206と連動するギア列、スクリ
ュー棒208などを含む。あるいは、図8のフォーカシ
ングレンズ群の駆動機構と同様のステップモータなどで
構成される。223はフォーカシングレンズ群201d
の駆動源であり、ステップモータ212、おねじが形成
されたその出力軸212a、保持枠214と光軸方向に
一体的に移動するねじ部材213などを含む。

【0010】224は絞り駆動源である。225はズー
ムエンコーダである。227はフォーカスエンコーダで
ある。これらのエンコーダはそれぞれバリエータレンズ
(群)201b、フォーカシングレンズ(群)201d
の光軸方向の絶対位置を検出する。図8のようにバリエ
ータ駆動源にDCモータを用いる場合、ボリュームなど
の絶対位置エンコーダあるいは磁気式のものが用いられ
る。

【0011】また、駆動源にステップモータを用いる場
合、前述したように基準位置に保持枠を配置してからス
テップモータに入力する動作パルス数を連続してカウン
トすることにより位置を検出する方法が一般的である。

【0012】226は絞りエンコーダであり、絞り駆動
源であるメータの内部にホール素子を配置し、ロータと
ステータの回転位置関係を検出する方式のものなどが知
られている。228はカメラ信号処理回路であり、CC
D221の出力に対して所定の増幅やガンマ補正などを
行う。これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラ
スト信号は、AEゲート229、AFゲート230を通
過する。すなわち、露出決定およびピント合わせのため
に最適な信号取り出し範囲が全画面のうちからこのゲー
トで設定される。このゲートの大きさは可変であり、ま
た複数設けられる場合もあるが、ここでは、簡単のため
にその詳細は記述しない。

【0013】231はAF(オートフォーカス)のため
のAF信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関
する1つもしくは複数の出力を生成する。233はズー
ムスイッチである。234はズームトラッキングメモリ
であり、変倍に際して被写体距離とバリエータレンズ位
置とに応じてとるべきフォーカシングレンズ位置の情報
を記憶する。尚、ズームトラッキングメモリとしては、
CPU内のメモリを使用してもよい。232はCPUで
ある。

【0014】例えば、撮影者によりズームスイッチ23
3が操作されると、CPU232はズームトラッキング
メモリ234の情報を基に算出したバリエータレンズと
フォーカシングレンズの所定の位置関係が保たれるよう
に、ズームエンコーダ225の検出結果となる現在のバ
リエータの光軸方向の絶対位置と算出されたバリエータ
のあるべき位置、フォーカスエンコーダ227の検出結
果となる現在のフォーカスレンズの光軸方向の絶対位置
と算出されたフォーカスレンズのあるべき位置がそれぞ
れ一致するように、ズーム駆動源222とフォーカシン
グ駆動源223を制御する。

【0015】また、オートフォーカス動作では、AF信
号処理回路231の出力がピークを示すように、CPU
232はフォーカシング駆動源223を制御する。さら
に、適正露出を得るために、CPU232はAEゲート
229を通過したY信号の出力の平均値が所定値となる
ように、絞りエンコーダ226の出力が所定値となるよ
うに、絞り駆動源224を制御して絞りの開口径を調節
する。

【0016】[TV信号AFの説明]オートフォーカス
(AF)動作について示す。このTV信号AF方式は、
オートフォーカシングを行うためのセンサが撮像素子そ
のものを兼用するので、コスト的に他のセンサを設ける
場合に比べて有利であり、また、直接に結像面の像の状
態を検出しているので、例えば、温度変化などがあって
レンズの鏡筒部品に伸縮が起きてピント位置が変化した
場合などでも、その変化に対して正しいピント位置の検
出が可能である。

【0017】図10はTV信号AF方式におけるオート
フォーカスの原理を示すためのグラフである。横軸に焦
点調節のためのレンズ群位置をとり、縦軸に撮像信号の
高周波成分(焦点電圧)をとる。図中、矢印で示した位
置aが焦点電圧Aのピークとなっており、この位置aは
ピントが合った(合焦)状態のレンズ位置となる。

【0018】ここで、焦点電圧Aの求め方の一例を示
す。図11は焦点電圧Aの求め方を示す図である。同図
(A)は実際の撮像視野を示す。図において、520は
画角である。518は自動焦点調節を行うための映像信
号を取り出す範囲である。519は被写体てある。

【0019】同図(B)において、(a)は映像信号を
取り出す範囲内の被写体を示す。(b)は(a)で示し
た被写体の映像信号(Y信号)である。この信号を微分
すると、(c)の波形となり、さらに絶対値化すると、
(d)の波形となる。(d)の信号をサンプルホールド
した信号(e)が焦点電圧Aとなる。

【0020】これは被写体の有するコントラスト信号の
うち、特に高周波成分がピントの合った状態で最大とな
ることを利用するものである。焦点電圧の生成方法とし
ては、これ以外にも種々の方法が知られている。また、
高周波成分だけを取り出すために、ハイパスフィルタを
用いる場合が多いが、このフィルタの特性を何種類か用
意し、複数の周波数に対して焦点電圧を生成し、これら
の複数の情報を基に正しいピントを保証することも知ら
れている。

【0021】図12は自動焦点調節装置とインナーフォ
ーカスレンズとを組み合わせたカメラの構成を示す図で
ある。結像位置505にCCDなどの撮像素子が配置さ
れ、この後、カメラ回路(図示せず)などにより輝度信
号Yが生成され、枠内の情報が焦点検出(AF)回路5
21に取り込まれる。AF回路521は、前述した自動
焦点調節方法などにより焦点電圧を求め、この値と、フ
ォーカシングレンズ504Bの駆動方向や駆動に伴う焦
点電圧の変化の符号などを基に、合焦か非合焦か、さら
に非合焦の場合、前ピンか後ピンかなどを判定し、この
判定結果に基づいてフォーカスレンズ駆動用のモータ5
22を所定方向に駆動するものである。

【0022】このように、テレビ信号オートフォーカス
と呼ばれる方式では、撮像装置のイメージャであるセン
サがオートフォーカスのセンサを兼用するので、直接に
結像面の結像状態を測定し、焦点の状況(ピント状態)
を高精度に把握することができる。

【0023】しかし、一方では、ピントが大きくずれて
いる場合、それが後ピンか前ピンかを判断する場合、フ
ォーカシングレンズを所定の微少量、光軸方向に移動さ
せて焦点電圧信号の増減を測定する方法や、それでも信
号の増減が不明である場合、どちらかにフォーカスレン
ズを駆動して信号変化を測定していく方法をとる必要が
あり、大きくぼけた状態から合焦に至るまで時間が比較
的長くなってしまうという問題があった。

【0024】[ズームトラッキング方法]前述したよう
に、バリエータレンズより後方のレンズ群でフォーカシ
ングを行う場合、被写体距離に応じてズーム中のフォー
カシングレンズが辿るべき軌跡が異なる。このため、ズ
ームスタートに際して、バリエータレンズとフォーカシ
ングレンズの両方の光軸方向の絶対位置を測定してお
き、この位置情報からズームが行われたときの2つのレ
ンズのとるべき位置関係を明確化し、その位置を守るよ
うな動作を行うことで、ズーム中もピントを維持するこ
とが必要となる。この動作をズームトラッキングと称す
る。

【0025】このズームトラッキング方法として、特開
平1−321416号公報には、複数の被写体距離に対
して、ワイド端からテレ端までの複数のバリエータレン
ズ位置に対するフォーカシングレンズ位置を記憶してお
き、ズーム開始時、その時点のバリエータレンズ位置と
フォーカシングレンズ位置がマイクロコンピュータ内の
記憶手段などに記憶されたマップ情報のどこにあるかを
知り、その点から同じ焦点距離で前ピン側に最も近く記
憶されたデータと、後ピン側に最も近く記憶されたデー
タとから内挿演算し、それぞれの焦点距離(バリエータ
位置)でのフォーカシングレンズの位置を算出する方法
が示されている。

【0026】図13はテレ端付近のトラッキングカーブ
(軌跡)を示すグラフである。図において、横軸はバリ
エータレンズ位置であり、Vnはテレ端位置である。縦
軸はフォーカシングレンズ位置である。例えば、無限距
離に対して、P1、P4、P7、P10が記憶されてい
る。例えば、10mに対して、P2、P5、P8、P1
1が記憶されている。ここで、Pの位置にある状態(テ
レ端で被写体距離が10mと無限の間のある距離の状
態)からワイド方向にズームを行うと、バリエータレン
ズとフォーカシングレンズの位置関係がPからPA、P
B、PCを順に辿るように制御が行われる。このPA〜
PCの位置は、図中の上下に記憶された軌跡LL1とL
L2との内挿比が一定となる位置である。

【0027】[交換レンズシステム]撮像装置本体に対
して撮影レンズが交換自在な撮像装置が知られている。
図14は撮影レンズが交換自在な撮像装置の構成を示す
図である。ズームレンズは、前述と同様、被写体側から
凸凹凸凸の順の4群のレンズから構成されているが、こ
れ以外の構成であっても構わない。

【0028】図中、レンズ側において、111は固定の
前玉レンズである。112は光軸方向に移動することで
変倍動作を行うバリエータレンズである。136は絞り
である。113は固定のアフォーカルレンズである。1
14はフォーカシングレンズであり、被写体距離が変わ
った場合のフォーカシング動作とズーム中のコンペンセ
ータとしての働きを合わせ持つ。

【0029】145、413、137はそれぞれバリエ
ータ、絞り、フォーカシングレンズの駆動源であり、そ
れぞれ駆動回路161、414、162によって駆動さ
れ、駆動回路161、414、162はレンズマイクロ
コンピュータ(レンズマイコンまたはレンズCPUと称
する)410によって制御される。

【0030】一方、カメラ側には、3つのCCDからな
る撮像素子303〜305が設けられており、各撮像素
子303〜305から出力される信号はアンプ405〜
407によって増幅され、カメラ信号処理回路152に
よって映像信号となる。この映像信号は本体マイクロコ
ンピュータ(本体マイコンあるいはカメラCPUと称す
る)409に伝達される。

【0031】2つのマイクロコンピュータ409および
410は、接点318、307の接触により接続される
通信経路で接続され、各種信号のやりとりが行われる。
例えば、テレビ信号オートフォーカスのための焦点電圧
をカメラ信号処理回路152の中で生成すると、その情
報を本体マイコン409がレンズマイコン410に送信
する。レンズマイコン410は、この信号情報に基づい
て合焦か非合焦かを判定し、あるいはボケの方向(後ピ
ンか前ピン)とその程度などによってフォーカシングレ
ンズをどちらにどれだけのスピードで駆動するかを定
め、駆動回路162を介して駆動源137を駆動する。

【0032】[撮像素子の説明]CCDからなる撮像素
子は、民生用ビデオカメラでは1/3インチ、1/4イ
ンチと称する対角長が6mm、4mm程度のものになっ
てきており、このサイズの中に例えば31万個の画素が
設けられている。また、デジタルスチルカメラでは、1
/2インチ程度(対角約8mm)で200万個というい
わゆるメガピクセルのCCDが使われており、従来の銀
塩カメラで得られる画質と、少なくともよく普及してい
る小型のプリントサイズでは、ある意味で遜色のない画
質が確保されている。

【0033】このようなビデオカメラでは、許容錯乱円
径は12〜15μm程度、また、デジタルスチルカメラ
では、7〜8μm程度となる。これは、画面の対角寸法
が銀塩カメラの43mmに比べると、はるかに小さいた
め、いわゆる135フィルムフォーマットの許容錯乱円
径33〜35μmと比較すると、小さな数値となってい
る。今後、更にこの値が小さくなることが予想される。

【0034】また、別の観点から考えると、135フィ
ルムのカメラとこのCCDを用いた撮像装置とを比較し
た場合、イメージサイズが小さいため、同じ画角を得る
ための焦点距離を短くすることができる。例えば、13
5フィルムで標準焦点距離40mmで得られる画角と同
じ画角を得る場合、1/4インチのCCDを用いるカメ
ラでは焦点距離が4mmとなる。このため、同じF値で
撮影しているときの被写界深度はこれらのCCDを用い
る撮像装置では極めて深くなる。

【0035】一方、焦点深度は、よく知られているよう
に、許容錯乱円径×F値で定まる。例えば、F2の場
合、135フィルムカメラの焦点深度(片側)は、0.
035×2=0.07mmであるのに対し、1/2イン
チのデジタルスチルカメラでは、0.007×2=0.
014mmと1/5浅い。

【0036】[他のAF方式の説明]撮像装置の映像信
号(Y信号)の高周波成分を焦点電圧信号として取り出
し、その値がピークとなる位置にフォーカシングレンズ
を配置することによって自動的に焦点合わせを行うTV
信号オートフォーカス(AF)と呼ばれる方式について
既に説明した通りである。

【0037】このTV信号AF方式の利点あるいは欠点
として、焦点面の像のコントラストを直接測定するた
め、合焦点の検出能力は高いものの、非合焦の状態で前
ピンか後ピンかを判断するためには、フォーカシングレ
ンズ位置を変更して取り出した2つ以上の焦点電圧信号
を比較・検討する必要が生じてしまう。このため、非合
焦状態から合焦状態に至るまでの動きが不自然で時間が
かかってしまう。

【0038】これに対し、一眼レフカメラなどで良く用
いられている方式として、瞳分割位相差検出方式が知ら
れている。この方式は、基線長離れた2つの位置を通過
した光による像の位置ずれ量を測定する方式であり、こ
のずれ方向により前ピンか後ピンかを、また、ずれ量か
ら合焦点の予測も可能となっており、高速に合焦に至る
ことができる。しかし、一眼レフカメラのように、撮影
レンズの後方で、センサへの光を、例えばサブミラーな
どを用いて分光するため、それより前方に位置する絞り
装置によって開口径が所定の径より小さい絞り値まで絞
られると、ずれ量の測定ができなくなってしまう。

【0039】このため、一眼レフカメラでは、開放状態
で自動焦点調節を行った後、絞りが所定値まで絞り込ま
れてシャッタが動作し、撮影が行われる。ところが、動
画撮影の場合、すなわち被写体の明るさに応じて常時、
絞りが動作している場合、一眼レフカメラのように撮影
レンズの後方でセンサに光を分光する方式では、小絞り
のときに正しいピント合わせが続行できなかった。

【0040】図15は位相差検出方式が適用された動画
撮影の可能な撮像装置の構成を示す図である。図におい
て、図9と同一の符号で示された構成要素は同一の機能
を有する。351は固定の前玉レンズ群である。352
は可動の変倍(バリエータ)レンズ群である。353は
可動のフォーカシングレンズ群であり、ズーム時、被写
体距離またはバリエータレンズ位置に応じて、ズームト
ラッキングメモリ234に記憶された位置関係でコンペ
ンセータとしての動作を行う。

【0041】354はオートフォーカス(AF)のため
の光分割を行うハーフプリズムである。355は結像レ
ンズである。356はサブミラーである。357はAF
のための結像レンズである。358は位相差検出方式の
AFセンサである。359はAF回路である。

【0042】AF回路359およびCPU232では、
AFセンサ358の出力からボケ方向の判別と、合焦に
至るまでのフォーカシングレンズの移動量とを求め、こ
の結果に基づいて、CPU232はフォーカシング駆動
源223を駆動してフォーカシングレンズ353を移動
させる。尚、前述した通り、フォーカシング駆動源22
3、ズーム駆動源222にステップモータを用いる場
合、エンコーダ227、225として、ステップモータ
の入力駆動パルスを連続的にカウントする方法でそれぞ
れの位置を検出してもよい。

【0043】以上、一眼レフカメラに多用されている位
相差検出方式の概要と、その方式を動画撮影用に用いた
場合の従来例について示した。

【0044】つぎに、いわゆるレンズシャッタカメラに
用いるAF方式について示す。このAF方式は、撮影レ
ンズとは別に設けられた外部測距センサを用いるAF方
式であり、その多くは三角測距を原理とするものであ
る。アクティブ式と呼ばれるAF方式では、被写体に近
赤外光を投光し、基線長離れて設けられた受光素子によ
りその反射光の受光素子上の結像位置を測定することで
被写体距離を知り、その距離にピントが合う位置にフォ
ーカシングレンズを移動させる。

【0045】また、同じく基線長離れた2つのラインセ
ンサ上の像情報の位置関係により距離を知ることができ
る方法や、上記2つを組み合わせる方法なども知られて
いる。

【0046】三角測距の角度分解能力が撮影可能な最至
近距離から∞までの間をどのくらいに分解できるかの値
の焦点面に置き代えた場合、焦点深度に対して必要十分
な精度を有している場合、どの被写体距離に対しても正
しくピント合わせを行うことが可能である。

【0047】[撮像装置の今後の形態]フィルムを用い
るのではなく、CCDなどの撮像素子をイメージセンサ
として用いるビデオカメラ、デジタルスチルカメラなど
では、どちらもCCDを用いることから、動画撮影も静
止画撮影も両方可能となるような構成が比較的容易に考
えられる。このことから、最近のデジタルビデオカメラ
では、フォトモードなどの名称のモードが設けられ、こ
のモードでトリガ操作を行うと、数秒の間、静止画がテ
ープに記録されたり、あるいはカメラに別途に設けられ
たカードなどの記録媒体に静止画情報が記録される。

【0048】この場合、例えば、31万画素相当のビデ
オとしての画像が静止画として記録される。しかし、前
述したように、デジタルスチルカメラ用のCCDには、
より高画素で高画質記録が可能なものが用いられてい
る。

【0049】以上のことを考慮すると、静止画・動画の
両方が撮影可能で、CCDに高画素なものを用いること
で静止画画質を向上させた撮像装置が今後の形態として
考えられる。このような撮像装置では、静止画撮影時に
は、現状のデジタルスチルカメラと同様に高画質な記録
が行われ、また、動画撮影時には、高画素CCDから得
られる画像信号をテレビジョンフォーマット(例えば、
NTSC)に準じた信号に変換する変換回路を介してテ
ープなどの動画記録媒体に記録することが行われる。

【0050】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たように、静止画撮影および動画撮影の両方が可能で、
かつ静止画撮影時には高画質が得られるように高画素C
CDを用いた撮像装置を考えた場合、以下に掲げるよう
な問題が発生することが懸念された。

【0051】すなわち、(a)TV信号AF方式では、
静止画撮影時、非合焦から合焦に至る時間が長くかかっ
ていた。特に、焦点距離が長く、F値が明るく非合焦の
程度が大きい場合、問題になり易い。

【0052】(b)CCDなどのイメージセンサをAF
センサとするTV信号AF方式では、問題とならない
が、上記の状況を解決するためのAF方式として、例
えば位相差検出方式を用いた場合、従来技術の項で示し
たように、撮像装置の焦点深度が135フィルムフォー
マットのカメラと比較して浅い上、CCDの温度上昇が
あることも加わってフランジバックの機械的変形が発生
し易く、全体として温度ピントずれが発生し易い。この
場合、AFセンサ上では、合焦信号が得られたとして
も、結像面上ではボケてしまうことになる。

【0053】(c)さらに、カメラ本体に対して撮影レ
ンズ本体を交換自在に装着される撮像装置の場合、上記
(a),(b)の問題も含め、ピント精度の確保と、非
合焦から合焦に至る時間の短縮化をどのように図るかが
考慮されていなかった。

【0054】そこで、本発明は、かかる問題を解決する
ためになされたものであり、静止画撮影および動画撮影
の両方が可能で、かつ静止画撮影時には高画質が得られ
るように高画素CCDを用いた撮像装置であっても、ピ
ントの精度を確保しつつ、非合焦から合焦に至る時間の
短縮化を図ることができる撮像装置、焦点調整方法およ
び記憶媒体を提供することを目的とする。

【0055】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、請求項1に記載の撮像装置は、フォーカ
シングレンズを介して結像面に合焦した光学像を撮像す
る撮像装置において、前記結像面のピント状態および非
合焦時のボケ方向を検出する第1のピント状態検出手段
と、前記第1のピント状態検出手段とは別個に設けら
れ、該第1のピント状態検出手段より高精度にピント状
態を検出する第2のピント状態検出手段と、前記第1お
よび第2のピント状態検出手段の検出結果に基づき、前
記フォーカシングレンズを光軸方向に移動させて焦点調
整を行う焦点調整手段とを備えたことを特徴とする。

【0056】請求項2に記載の撮像装置では、請求項1
に係る撮像装置において、前記焦点調整手段は、前記第
1のピント状態検出手段によって検出されるピント状態
および非合焦時のボケ方向に基づいて焦点調整を行った
後、前記第2のピント状態検出手段によって検出される
よりピント状態に基づいて焦点調整を行うことを特徴と
する。

【0057】請求項3に記載の撮像装置では、請求項2
に係る撮像装置において、前記焦点調整手段は、前記第
2のピント状態検出手段によって検出されるピント状態
を表す信号の前回と今回との差に基づいて焦点調整を行
うことを特徴とする。

【0058】請求項4に記載の撮像装置は、請求項2に
係る撮像装置において、前記第1のピント状態検出手段
は位相差検出方式によりピント状態およびボケ方向をそ
れぞれズレ量およびズレ方向として検出し、前記焦点調
整手段は、前記検出されるズレ方向およびズレ量を表す
信号の絶対値に基づいて焦点調整を行った後、前記第2
のピント状態検出手段によって検出されたピント状態に
基づいて合焦判定を行うことを特徴とする。

【0059】請求項5に記載の撮像装置では、請求項1
に係る撮像装置において、前記焦点調整手段は、焦点距
離および絞り値に応じて焦点調整を行う方式を決定する
ことを特徴とする。

【0060】請求項6に記載の撮像装置では、請求項5
に係る撮像装置において、前記焦点調整手段は、焦点距
離および絞り値が所定の範囲内である場合、前記第1の
ピント状態検出手段によって検出されるピント状態に基
づく焦点調整を行わないことを特徴とする。

【0061】請求項7に記載の撮像装置は、請求項1に
係る撮像装置において、カメラ本体に対して撮影レンズ
本体が交換自在に装着される撮像装置であって、前記第
1のピント状態検出手段は前記撮影レンズ本体に設けら
れ、前記第2のピント状態検出手段は前記カメラ本体に
設けられたことを特徴とする。

【0062】請求項8に記載の撮像装置では、請求項7
に係る撮像装置において、前記第2のピント状態検出手
段は、前記結像面に配置された撮像素子によりピント状
態を検出し、前記第1のピント状態検出手段は、前記撮
像素子と異なる検出素子によりピント状態およびボケ方
向を検出し、前記焦点調整手段は、前記第2のピント状
態検出手段により検出されたピント状態から合焦判定を
行うことを特徴とする。

【0063】請求項9に記載の撮像装置は、請求項8に
係る撮像装置において、前記撮影レンズ本体内に設けら
れた絞りの光軸方向前方に、該絞りを介して前記撮像素
子に至る光を分光する分光器を配置し、前記検出素子
は、前記分光器により分光された光を検出することを特
徴とする。

【0064】請求項10に記載の撮像装置では、請求項
8に係る撮像装置において、前記焦点調整手段は、前記
撮像素子から出力される被写体のコントラストに関する
信号に基づき、ピント状態が所定の合焦範囲内にあるか
否かを判別し、該ピント状態が所定の合焦範囲内にある
場合、前記被写体のコントラストに関する信号にしたが
って、前記フォーカシングレンズを合焦時の停止位置ま
で移動させ、前記ピント状態が所定の合焦範囲内にない
場合、前記検出素子から出力される信号に基づき、前記
フォーカシングレンズを移動させることを特徴とする。

【0065】請求項11に記載の撮像装置では、請求項
8に係る撮像装置において、前記第1のピント状態検出
手段は、前記撮像素子に至る光を用いることなく被写体
距離を測定する外部測距方式の検出素子により前記ピン
ト状態およびボケ方向を検出することを特徴とする。

【0066】請求項12に記載の焦点調整方法は、フォ
ーカシングレンズを介して結像面に光学像を合焦させる
焦点調整方法において、前記結像面のピント状態および
非合焦時のボケ方向を検出する第1の工程と、該検出さ
れたピント状態より高精度にピント状態を検出する第2
の工程と、前記第1および第2の工程により検出された
検出結果に基づき、前記フォーカシングレンズを光軸方
向に移動させて焦点調整を行う工程とを有することを特
徴とする。

【0067】請求項13に記載の焦点調整方法は、請求
項12に係る焦点調整方法において、前記第1の工程で
は、カメラ本体に対して交換自在に装着された撮影レン
ズ本体に設けられた検出素子によりピント状態およびボ
ケ方向を検出し、前記第2の工程では、前記カメラ本体
に設けられた撮像素子によりピント状態を検出すること
を特徴とする。

【0068】請求項14に記載の記憶媒体は、撮像装置
を制御するコンピュータによって実行され、フォーカシ
ングレンズを介して結像面に光学像を合焦させるための
プログラムが格納された記憶媒体において、前記プログ
ラムは、前記結像面のピント状態および非合焦時のボケ
方向を検出する第1の手順と、該検出されたピント状態
より高精度にピント状態を検出する第2の手順と、前記
第1および第2の手順の検出結果に基づき、前記フォー
カシングレンズを光軸方向に移動させて焦点調整を行う
手順とを含むことを特徴とする。

【0069】請求項15に記載の記憶媒体は、請求項1
4に係る記憶媒体において、前記第1の手順では、カメ
ラ本体に対して交換自在に装着された撮影レンズ本体に
設けられた検出素子によりピント状態およびボケ方向を
検出し、前記第2の手順では、前記カメラ本体に設けら
れた撮像素子によりピント状態を検出することを特徴と
する。

【0070】

【発明の実施の形態】本発明の撮像装置、焦点調整方法
および記憶媒体の実施の形態について説明する。

【0071】[第1の実施形態]図1は第1の実施形態
における撮像装置の構成を示すブロック図である。図に
おいて、従来の技術の項で説明した構成要素と同一の構
成要素には同一の符号を用いて簡単に説明する。

【0072】図中、2点鎖線で示した交換レンズのマウ
ント位置から左側が撮影レンズ本体、右側が撮像装置
(カメラ)本体となっている。

【0073】すなわち、撮影レンズ側において、351
は固定の前玉レンズ群である。352は可動の変倍(バ
リエータ)レンズ群である。353は可動のフォーカシ
ングレンズ群であり、ズーム時、被写体距離またはバリ
エータレンズ位置に応じて、ズームトラッキングメモリ
(図示せず)に記憶された位置関係でコンペンセータと
しての動作を行う。

【0074】354はオートフォーカス(AF)のため
の光分割を行うハーフプリズムである。356はサブミ
ラーである。357はAFのための結像レンズである。
358は位相差検出方式のAFセンサである。359は
AF回路である。

【0075】また、235は絞りである。355は結像
レンズである。222はズーム駆動源である。223は
フォーカシング駆動源である。224は絞り駆動源であ
る。225はズームエンコーダである。227はフォー
カスエンコーダである。これらのエンコーダはそれぞれ
バリエータレンズ(群)352、フォーカシングレンズ
(群)353の光軸方向の絶対位置を検出する。226
は絞りエンコーダであり、絞り駆動源であるメータの内
部にホール素子を配置し、ロータとステータの回転位置
関係を検出する方式のものである。また、410はレン
ズCPUである。

【0076】レンズCPU410は、AF回路359を
介したAFセンサ358の出力からボケ方向の判別、お
よび合焦に至るまでのフォーカシングレンズの移動量を
求め、この結果に基づいてフォーカシング駆動源223
を駆動してフォーカシングレンズ353を移動させる。

【0077】一方、カメラ側において、221はCCD
である。228はカメラ信号処理回路であり、CCD2
21の出力に対して所定の増幅やガンマ補正などを行
う。これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラス
ト信号は、AEゲート229およびAFゲート230を
通過する。すなわち、露出決定およびピント合わせのた
めの最適な信号取り出し範囲は、全画面のうちからこの
ゲートで設定される。このゲートの大きさは可変であ
る。

【0078】231はAF(オートフォーカス)のため
のAF信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関
する1つもしくは複数の出力を生成する。409はカメ
ラCPUである。233はズームスイッチである。

【0079】また、2つのマイクロコンピュータである
レンズCPU410およびカメラCPU409は、接点
318、307の接触により接続される通信経路で接続
され、各種信号のやりとりが行われる。例えば、テレビ
信号オートフォーカスのための焦点電圧をカメラ信号処
理回路228の中で生成すると、その情報をカメラマイ
コン409がレンズマイコン410に送信する。

【0080】このように、本実施形態の撮像装置は、位
相差検出方式を用いて動画撮影を行うために、フォーカ
シングレンズ353より後方かつ絞り235より前方の
位置にハーフプリズム354を配置してAFセンサ22
1に至る光線を分光する構成(図15と同様の構成)
と、TV信号AF方式の構成(図9と同様の構成)とを
有する。

【0081】このような構成を有する撮像装置では、位
相差検出方式の第1のオートフォーカス機能をレンズ側
に設けたことが1つの特徴であり、これは、動画撮影を
考える場合、絞りは実際に動作中であるので、絞り23
5より手前でハーフプリズム354により焦点検出のた
めの光を分割する必要があるためである。

【0082】一方、カメラ本体側には、TV信号AF方
式の第2のオートフォーカス機能を設け、イメージセン
サであるCCD221がTV信号AF方式のセンサを兼
用するので、このようなレンズ交換が可能な撮像装置で
は、従来と同様、マウントの通信用接点318、307
を介してカメラ本体側からレンズ側へ通信により焦点電
圧Aが伝達される。

【0083】即ち、レンズ側CPU410は、位相差検
出方式による検出結果と、TV信号AF方式による焦点
電圧の検出結果の両方を基に、フォーカシングレンズ3
53を最適な位置に駆動して焦点合わせを行うことにな
る。

【0084】本実施形態のフォーカシングのアルゴリズ
ムは、以下の、、、に示す通りである。

【0085】位相差検出方式における位相差が所定量
以上で非合焦状態である場合(センサ上の2つの像のず
れ量にしきい値を与えて判断する)、位相差検出方式の
検出結果に基づいてフォーカシングレンズを駆動する。
そして、ずれ量が上記しきい値を下回った場合、フォー
カシングレンズが合焦近傍に近づいたと判断してTV信
号AF方式の測定結果に基づいてフォーカシングレンズ
を正確にピントの合った位置に駆動する。

【0086】TV信号AF方式を基本として、フォー
カシングレンズを駆動・制御し、非合焦の度合いが大き
く、それが前ピンか後ピンか不明である場合、位相差検
出方式の検出結果を基に方向判断(どちらにフォーカシ
ングレンズを駆動すればよいかの判断)を行う。

【0087】位相差検出方式を基本として、フォーカ
シング動作を行い、合焦検出後、TV信号AF方式で正
しい位置(ピントの合った位置)にフォーカシングレン
ズが至ったか否かを調べ、ずれていた場合、TV信号A
F方式の検出結果に基づいてフォーカシングレンズの位
置を補正する。

【0088】上記の発展型として、位相差検出方式
で合焦に至ったフォーカシングレンズの合焦位置とTV
信号AF信号方式での合焦位置との差分を用いて、以
降、位相差検出方式の検出結果をこの差分値を用いて補
正する。

【0089】このように、〜など種々のアルゴリズ
ムが考えられるが、それらに共通の考え方としては、ボ
ケているときの方向検出、即ち前ピンか後ピンかの検出
は位相差検出方式の検出結果を基に判断され、合焦点の
検出はTV信号AF方式の検出結果を用いて判断され
る。

【0090】図2および図3はのアルゴリズムを用い
た自動焦点調整処理手順を示すフローチャートである。
この処理プログラムはレンズCPU410およびカメラ
CPU409内のROMに格納されており、レンズCP
U410あるいはカメラCPU409によって信号のや
りとりをしながら実行される。

【0091】まず、位相差検出方式による2つの像のズ
レ量を検出する(ステップS1)。この値をPとする
と、この値Pが予め定められたしきい値Pth越えてい
るか否かを判別する(ステップS2)。ズレ量Pがしき
い値Pthを越えている場合、即ち所定値以上に非合焦
の程度が大きい場合、方向を判定し(ステップS3)、
この判定結果に基づき、現状の非合焦から合焦に至るま
でのフォーカシングレンズの移動方向と量を求め(ステ
ップS4)、この値に基づいて、フォーカシングレンズ
を駆動する(ステップS5)。この際、静止画撮影時と
動画撮影時とでは、モータの駆動速度を変えてもよい。
この後、ステップS1の処理に戻る。

【0092】一方、ステップS2でズレ量Pがしきい値
Pth以下になった場合、フォーカシングレンズは合焦
点近傍に到ったと判断され、TV信号AF方式の焦点電
圧Aがしきい値Athを越えているか否かを判別する
(ステップS6)。

【0093】焦点電圧Aがしきい値Ath以下であった
場合、何らかの理由でTV信号AF方式での自動焦点調
整が困難であると考えられるので、従来、一眼レフカメ
ラなどで行われている位相差(ズレ)検出AF方式によ
りフォーカシングレンズを駆動する(ステップ7)。こ
の後、処理を終了する。

【0094】通常、ステップS6でA>Athとなり、
電圧差△Aの値、つまり今回の焦点電圧Aと前回の焦点
電圧Aとの差の値が正であるか否かを判別する(ステッ
プS8)。電圧差ΔAが正である場合、ステップS5で
駆動した方向と同一の方向にフォーカシングレンズの駆
動を継続する(ステップS9)。

【0095】ここで、ステップS8の「△A>0」は現
状で焦点電圧が上がっていることを意味する。つまり、
いわゆる焦点電圧信号の山を登っており、現在の駆動方
向で合焦に向かっていることを示す。この結果、駆動が
継続し、ステップS8で電圧差△Aが負になった場合、
フォーカシングレンズの位置が合焦点を通り越し、焦点
電圧信号の山を下がり始めたと考えられるので、モータ
を逆転させて今までと反対方向にゆっくりと駆動する
(ステップS10)。

【0096】そして、|△A|<△Athであるか否か
を判別する(ステップS11)。つまり、合焦点付近で
電圧差△Aの値がしきい値である△Ath以下であるか
否かを判別する。言い換えると、焦点電圧の山の頂上付
近であるか否かが判定される。|△A|<△Athであ
る場合、モータを停止し(ステップS15)、後述する
カウンタ値をリセットし(ステップS16)、この合焦
に到るまでの動作を完了する。この後、何らかの再起動
判定により再び自動焦点調整が再開するまでモータは停
止する。再起動はズレ量Pや焦点電圧Aの値の変化によ
って行うことが可能である。

【0097】一方、ステップS11で|△A|≧△At
hである場合、カウンタを値1だけアップしてから(ス
テップS12)、さらにその方向でのモータ駆動を続け
る(ステップS13)。しかし、いつまでたっても合焦
点に到らない場合、被写体条件が変化したなどの可能性
があるので、カウンタCの値が所定値Cthを越えたか
否かを判別する(ステップS14)。カウンタCの値が
所定値Cthを越えてしまった場合、ステップS1の処
理に戻る。一方、カウンタCの値が所定値Cthを越え
ていない場合、ステップS11の処理に戻る。

【0098】図4は他のアルゴリズムを用いた自動焦点
調整処理手順を示すフローチャートである。この処理プ
ログラムはレンズCPU410およびカメラCPU40
9内のROMに格納されており、レンズCPU410あ
るいはカメラCPU409によって信号のやりとりをし
ながら実行される。

【0099】まず、位相差検出方式でのズレ量Pを検出
する(ステップS21)。つづいて、補正値nを読み出
す(ステップS22)。この補正値nは、前述したよう
に、位相差検出方式でのAFセンサのズレ量がゼロにな
るフォーカシングレンズ位置と、TV信号AF方式での
焦点電圧がピークを示すフォーカシングレンズ位置との
間にズレがある場合、その差に関する値である。つま
り、前述したように、焦点深度の極めて浅いような状況
で、温度変化などに起因する鏡筒各部の伸縮に伴って、
位相差検出方式のズレ量がP=0となる位置でもジャス
トピントが得られない場合、その誤差を補正する変数で
ある。

【0100】この補正を行ったズレ量P’をP’=P+
nとして算出する(ステップS23)。このズレ量P’
に基づいてフォーカシングレンズの移動方向および移動
量を定め(ステップS24)、この内容に基づいて、フ
ォーカシングレンズを光軸方向に移動するためにフォー
カシング駆動源223を駆動する(ステップS25)。

【0101】ズレ量P’の絶対値が合焦深度内に到った
か否か、つまり、|P’|<△Pであるか否かを判別す
る(ステップS26)。まだ非合焦であると判断された
場合、ステップS21の処理に戻る。一方、合焦である
と判断された場合、モータを停止する(ステップS2
7)。

【0102】その後、TV信号AF式で現在、合焦であ
るか否かを判定する(ステップS28)。例えば、TV
のフィールド周波数に同期させてフォーカシングレンズ
群を光軸方向に深度内で微小量移動(振動)させ、焦点
電圧の変化を見ながら判定する。

【0103】そして、合焦しているか否かを判別し(ス
テップS29)、合焦していると判定された場合、フォ
ーカシングレンズは適正の位置にあると考えられ、処理
を終了するが、合焦と判定されない場合、TV信号AF
方式で合焦が得られる位置までフォーカシングレンズを
移動させる(ステップS30、S31)。そして、この
ときの移動量から補正量nを求めて再設定する(ステッ
プS32)。この後、ステップS21の処理に戻る。

【0104】このように、カメラ本体に対して撮影レン
ズ本体を交換可能に装着された撮像装置では、ピントの
精度を確保しつつ、非合焦から合焦に至る時間の短縮化
を図ることができる。

【0105】[第2の実施形態]前記第1の実施形態で
は、第1の自動焦点調整方法である位相差検出方式と、
第2の自動焦点調整方法であるTV信号AF方式との受
け渡しを、例えば位相差検出方式のズレ量Pの値をもっ
て行う場合、位相差検出方式での合焦をもって行う場合
を示した。

【0106】第2の実施形態では、撮影レンズの焦点距
離f(mm)や絞り値F(F値)によって、このような
2つの方式の切り換えを行わない場合を示す。

【0107】即ち、焦点距離がワイド側にある場合、い
わゆるパンフォーカスに近い状態となることから、通
常、自動焦点調整を動作せずとも、ほとんどの有限距離
で合焦が得られるが、前述したようにCCDの高密度化
が進み、それに伴い焦点深度が浅くなっている場合を想
定すると、被写体距離の変化よりむしろ温度変化に伴う
各部の変形などによって焦点ズレを起こすことなどが懸
念されてくる。このような場合、TV信号AF方式だけ
で焦点調整を行うことが必要となる。一方、このように
焦点距離がワイド側にあって、しかもF値が絞られた状
態で、温度変化による焦点ズレがあっても、これをカバ
ーする深い深度が得られている場合にはパンフォーカス
でも構わない。

【0108】図5は第2の実施形態における自動焦点調
整方式の切り替え範囲を示す図である。図において、横
軸に焦点距離f、縦軸にF値を示す。深度が浅くなるに
つれて、パンフォーカス→TV−AFのみ→ハイブリッ
トAF(前記第1の実施形態で示した2つのAF方式の
切換え使用)によるAF方式の切り替えを行う。これに
より、F値や焦点距離f(mm)の条件に応じて無駄な
く効率的な自動焦点調整を達成することができる。尚、
図5は概略的な範囲を示しており、機器の仕様・性能に
よっては位相差検出方式だけの範囲があっても構わな
い。

【0109】[第3の実施形態]図6は第3の実施形態
における撮像装置の構成を示すブロック図である。前記
第1、第2の実施形態では、レンズユニット側の第1の
自動焦点調整方式としてTTL位相差検出方式を示した
が、第3の実施形態では、外部測距ユニット360がレ
ンズ側に設けられている。

【0110】この外部測距ユニットによるAF方式とし
ては、三角測距方式に基づいたアクティブ式、パッシン
グ式、これら両方式の特徴を併せ持つ方式などが従来よ
りよく知られているので、ここでは測距ユニットのAF
方式の詳細な説明を省略する。

【0111】レンズCPU410は、ズームエンコーダ
225およびフォーカスエンコーダ227により検出さ
れたレンズ群の位置を基に、現在のレンズ位置でピント
の合う被写体距離を算出し、その結果と外部測距ユニッ
ト360で測定した被写体距離とを比較し、フォーカシ
ングレンズをどの方向に動かすべきかを判定する。

【0112】合焦距離の算出結果の精度は、焦点距離が
短く、また絞りが絞られると、低下するが、このような
条件では被写体界深度も深くなるので、パンフォーカス
もしくはTV信号AF方式のみによる焦点調整で十分と
なる。

【0113】このような外部測距ユニットを用いる場
合、第1の実施形態で示したようなズームレンズ中にハ
ーフプリズムを配置する必要がないので、ズームレンズ
全長方向の長さを短くすることができ、その小型化を図
ることができる。但し、ズームレンズの望遠側の焦点距
離や開放F値の設定によっては、外部測距ユニットに求
められる距離分解能の精度が厳しくなり、このため、基
線長を長く取ろうとすると、大型化するなどの懸念もあ
る。

【0114】したがって、第1の実施形態のようなシス
テムと第3の実施形態のようなシステムのどちらが良い
かは、ズームレンズ本体の仕様に応じて決定されるべき
である。さらに、第2の実施形態で示した切り換えは、
第3の実施形態に対しても適用可能であることはいうま
でもない。

【0115】尚、以上が本発明の実施の形態の説明であ
るが、本発明は、これら実施の形態の構成に限られるも
のではなく、クレームで示した機能、または、実施の形
態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのよう
なものであっても適用できるものである。

【0116】また、以上の実施の形態のソフトウェア構
成とハードウェア構成は、適宜置き換えることができる
ものである。さらに、本発明は、以上の実施の形態の技
術要素を必要に応じて組み合わせるようにしてもよい。
また、本発明は、クレーム、または、実施の形態の構成
の全体もしくは一部が1つの装置を形成するものであっ
ても、他の装置と結合するようなものであっても、装置
を構成する要素となるようなものであってもよい。

【0117】また、本発明は装置にプログラムを供給す
ることによって達成される場合にも適用できることはい
うまでもない。この場合、本発明を達成するためのソフ
トウェアによって表されるプログラムを格納した記憶媒
体を装置に読み出すことによってその装置が本発明の効
果を享受することが可能となる。

【0118】図7は記憶媒体としてのROMのメモリマ
ップを示す図である。レンズCPU410、カメラCP
U409のそれぞれに内蔵されたROMには、図2およ
び図3のフローチャートに示すプログラムモジュール、
図4のフローチャートに示すプログラムモジュールなど
が格納されており、レンズCPU410およびカメラC
PU409が協調し合って必要な部分の処理を実行する
ことになる。また、このようなROMはレンズCPU4
10、カメラCPU409の一方にだけ内蔵されていて
もよく、他方のCPUは通信により読み出して実行する
ような構成でもよい。あるいは、別体の共通のROMと
して設けられ、レンズCPU410およびカメラCPU
409は共通のROMから読み出して実行するような構
成であってもよい。プログラムモジュールを供給する記
憶媒体としては、ROMに限らず、例えばフロッピー
(登録商標)ディスク、ハードディスク、不揮発性のメ
モリカードなどを用いることができる。

【0119】

【発明の効果】本発明によれば、ピントの精度を確保し
つつ、非合焦から合焦に至る時間の短縮化を図ることが
できる。特に、静止画撮影と動画撮影の両方が可能で、
かつ静止画撮影時に高画質を得られるように、高画素な
CCDを用いた撮像装置に有効である。また、撮像装置
本体に対して撮影レンズ本体が交換自在に装着される撮
像装置に対しても有効である。

【図面の簡単な説明】

【図1】第1の実施形態における撮像装置の構成を示す
ブロック図である。

【図2】のアルゴリズムを用いた自動焦点調整処理手
順を示すフローチャートである。

【図3】図2につづくのアルゴリズムを用いた自動焦
点調整処理手順を示すフローチャートである。

【図4】他のアルゴリズムを用いた自動焦点調整処理手
順を示すフローチャートである。

【図5】第2の実施形態における自動焦点調整方式の切
り替え範囲を示す図である。

【図6】第3の実施形態における撮像装置の構成を示す
ブロック図である。

【図7】記憶媒体としてのROMのメモリマップを示す
図である。

【図8】最も一般的に知られている4つのレンズ群から
なるズームレンズの鏡筒構造を示す断面図である。

【図9】従来の撮像装置の電気的構成を示すブロック図
である。

【図10】TV信号AF方式におけるオートフォーカス
の原理を示すためのグラフである。

【図11】焦点電圧Aの求め方を示す図である。

【図12】自動焦点調節装置とインナーフォーカスレン
ズとを組み合わせたカメラの構成を示す図である。

【図13】テレ端付近のトラッキングカーブ(軌跡)を
示すグラフである。

【図14】撮影レンズが交換自在な撮像装置の構成を示
す図である。

【図15】位相差検出方式が適用された動画撮影の可能
な撮像装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

221 CCD 223 フォーカシング駆動源 230 AFゲート 235 絞り 353 フォーカシングレンズ 354 ハーフプリズム 358 AFセンサ 409 カメラCPU 410 レンズCPU

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/232 G02B 7/11 K G03B 3/00 A Fターム(参考) 2H011 AA01 AA02 BA00 BA21 BA31 BB04 DA00 2H051 AA06 BA02 BA45 BA47 BB00 CA02 CA04 CB29 CD21 CE26 CE27 CE28 DA02 DA11 DA36 DA39 EC01 EC04 5C022 AB23 AB26 AB27 AB28 AC54

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォーカシングレンズを介して結像面に
    合焦した光学像を撮像する撮像装置において、 前記結像面のピント状態および非合焦時のボケ方向を検
    出する第1のピント状態検出手段と、 前記第1のピント状態検出手段とは別個に設けられ、該
    第1のピント状態検出手段より高精度にピント状態を検
    出する第2のピント状態検出手段と、 前記第1および第2のピント状態検出手段の検出結果に
    基づき、前記フォーカシングレンズを光軸方向に移動さ
    せて焦点調整を行う焦点調整手段とを備えたことを特徴
    とする撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記焦点調整手段は、前記第1のピント
    状態検出手段によって検出されるピント状態および非合
    焦時のボケ方向に基づいて焦点調整を行った後、前記第
    2のピント状態検出手段によって検出されるピント状態
    に基づいて焦点調整を行うことを特徴とする請求項1記
    載の撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記焦点調整手段は、前記第2のピント
    状態検出手段によって検出されるピント状態を表す信号
    の前回と今回との差に基づいて焦点調整を行うことを特
    徴とする請求項2記載の撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記第1のピント状態検出手段は位相差
    検出方式によりピント状態およびボケ方向をそれぞれズ
    レ量およびズレ方向として検出し、 前記焦点調整手段は、前記検出されるズレ方向およびズ
    レ量を表す信号の絶対値に基づいて焦点調整を行った
    後、前記第2のピント状態検出手段によって検出された
    ピント状態に基づいて合焦判定を行うことを特徴とする
    請求項2記載の撮像装置。
  5. 【請求項5】 前記焦点調整手段は、焦点距離および絞
    り値に応じて焦点調整を行う方式を決定することを特徴
    とする請求項1記載の撮像装置。
  6. 【請求項6】 前記焦点調整手段は、焦点距離および絞
    り値が所定の範囲内である場合、前記第1のピント状態
    検出手段によって検出されるピント状態に基づく焦点調
    整を行わないことを特徴とする請求項5記載の撮像装
    置。
  7. 【請求項7】 カメラ本体に対して撮影レンズ本体が交
    換自在に装着される撮像装置であって、 前記第1のピント状態検出手段は前記撮影レンズ本体に
    設けられ、 前記第2のピント状態検出手段は前記カメラ本体に設け
    られたことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  8. 【請求項8】 前記第2のピント状態検出手段は、前記
    結像面に配置された撮像素子によりピント状態を検出
    し、 前記第1のピント状態検出手段は、前記撮像素子と異な
    る検出素子によりピント状態およびボケ方向を検出し、 前記焦点調整手段は、前記第2のピント状態検出手段に
    より検出されたピント状態から合焦判定を行うことを特
    徴とする請求項7記載の撮像装置。
  9. 【請求項9】 前記撮影レンズ本体内に設けられた絞り
    の光軸方向前方に、該絞りを介して前記撮像素子に至る
    光を分光する分光器を配置し、 前記検出素子は、前記分光器により分光された光を検出
    することを特徴とする請求項8記載の撮像装置。
  10. 【請求項10】 前記焦点調整手段は、前記撮像素子か
    ら出力される被写体のコントラストに関する信号に基づ
    き、ピント状態が所定の合焦範囲内にあるか否かを判別
    し、該ピント状態が所定の合焦範囲内にある場合、前記
    被写体のコントラストに関する信号にしたがって、前記
    フォーカシングレンズを合焦時の停止位置まで移動さ
    せ、前記ピント状態が所定の合焦範囲内にない場合、前
    記検出素子から出力される信号に基づき、前記フォーカ
    シングレンズを移動させることを特徴とする請求項8記
    載の撮像装置。
  11. 【請求項11】 前記第1のピント状態検出手段は、前
    記撮像素子に至る光を用いることなく被写体距離を測定
    する外部測距方式の検出素子により前記ピント状態およ
    びボケ方向を検出することを特徴とする請求項8記載の
    撮像装置。
  12. 【請求項12】 フォーカシングレンズを介して結像面
    に光学像を合焦させる焦点調整方法において、 前記結像面のピント状態および非合焦時のボケ方向を検
    出する第1の工程と、 該検出されたピント状態より高精度にピント状態を検出
    する第2の工程と、 前記第1および第2の工程により検出された検出結果に
    基づき、前記フォーカシングレンズを光軸方向に移動さ
    せて焦点調整を行う工程とを有することを特徴とする焦
    点調整方法。
  13. 【請求項13】 前記第1の工程では、カメラ本体に対
    して交換自在に装着された撮影レンズ本体に設けられた
    検出素子によりピント状態およびボケ方向を検出し、 前記第2の工程では、前記カメラ本体に設けられた撮像
    素子によりピント状態を検出することを特徴とする請求
    項12記載の焦点調整方法。
  14. 【請求項14】 撮像装置を制御するコンピュータによ
    って実行され、フォーカシングレンズを介して結像面に
    光学像を合焦させるためのプログラムが格納された記憶
    媒体において、 前記プログラムは、 前記結像面のピント状態および非合焦時のボケ方向を検
    出する第1の手順と、 該検出されたピント状態より高精度にピント状態を検出
    する第2の手順と、 前記第1および第2の手順の検出結果に基づき、前記フ
    ォーカシングレンズを光軸方向に移動させて焦点調整を
    行う手順とを含むことを特徴とする記憶媒体。
  15. 【請求項15】 前記第1の手順では、カメラ本体に対
    して交換自在に装着された撮影レンズ本体に設けられた
    検出素子によりピント状態およびボケ方向を検出し、 前記第2の手順では、前記カメラ本体に設けられた撮像
    素子によりピント状態を検出することを特徴とする請求
    項14記載の記憶媒体。
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Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005084424A (ja) * 2003-09-09 2005-03-31 Canon Inc 撮像装置および撮像装置のフォーカス制御方法
JP2005195893A (ja) * 2004-01-07 2005-07-21 Canon Inc 撮像装置、その制御方法およびプログラム
JP2006010756A (ja) * 2004-06-22 2006-01-12 Canon Inc 撮像装置及びその制御方法、並びにプログラム及び記憶媒体
JP2006119222A (ja) * 2004-10-19 2006-05-11 Canon Inc 撮像装置及び方法
EP1885119A2 (en) 2006-07-25 2008-02-06 Canon Kabushiki Kaisha Image-pickup apparatus and focus control method
JP2008026803A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Canon Inc 焦点調節装置、撮像装置、および制御方法
JP2008026786A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Canon Inc 撮像装置及びフォーカス制御方法
JP2008026805A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Canon Inc 焦点調節装置、及び撮像装置
JP2008026672A (ja) * 2006-07-24 2008-02-07 Canon Inc 自動焦点調節装置および撮像装置
JP2008026787A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Canon Inc 撮像装置
US7423685B2 (en) 2003-09-02 2008-09-09 Canon Kabushiki Kaisha Image-taking apparatus with first control method in which focus lens is driven based upon signal from image-pickup device and second control method in which focus lens is driven based on signal representing object distance
WO2009028139A1 (ja) * 2007-08-29 2009-03-05 Panasonic Corporation 撮像装置
US7589768B2 (en) 2003-11-19 2009-09-15 Canon Kabushiki Kaisha Image-taking apparatus and focus control method of image-taking apparatus with first and second control method in first zoom state and only second control method in second zoom state
US7834929B2 (en) 2006-07-25 2010-11-16 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus
JP2011002473A (ja) * 2009-06-16 2011-01-06 Canon Inc 撮像装置
US7911525B2 (en) 2006-08-29 2011-03-22 Canon Kabushiki Kaisha Hybrid auto-focus operation which does not perform distance detection focusing if the lens is at a predetermined closest distance side
US8121470B2 (en) 2006-07-25 2012-02-21 Canon Kabushiki Kaisha Focusing device, image pick-up apparatus, and control method
JP2013160906A (ja) * 2012-02-03 2013-08-19 Canon Inc 光学機器
US8525919B2 (en) 2006-05-29 2013-09-03 Canon Kabushiki Kaisha Image-pickup apparatus and control method therefor which provide at least two types of focus control and which output information for causing a user to recognize the type of focus control currently performed, wherein the information is output when a first of the types of focus control is performed but not when a second of the types of focus control is performed
JP2014067054A (ja) * 2013-11-25 2014-04-17 Canon Inc 撮像装置
US8922703B2 (en) 2011-06-22 2014-12-30 Canon Kabushiki Kaisha Focus detection apparatus
US10386232B2 (en) 2017-12-15 2019-08-20 Horiba Instruments Incorporated Compact spectroscopic optical instrument

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03150975A (en) * 1989-11-07 1991-06-27 Victor Co Of Japan Ltd Automatic focusing device
JPH03259670A (en) * 1990-03-09 1991-11-19 Canon Inc Automatic focusing device
JPH07294801A (ja) * 1994-04-20 1995-11-10 Canon Inc 自動焦点調節装置
JPH09274129A (ja) * 1996-04-08 1997-10-21 Nikon Corp オートフォーカス装置及びカメラ
JPH1026725A (ja) * 1996-05-10 1998-01-27 Nikon Corp オートフォーカス装置
JPH10229516A (ja) * 1997-02-17 1998-08-25 Fuji Photo Film Co Ltd 電子スチルカメラ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03150975A (en) * 1989-11-07 1991-06-27 Victor Co Of Japan Ltd Automatic focusing device
JPH03259670A (en) * 1990-03-09 1991-11-19 Canon Inc Automatic focusing device
JPH07294801A (ja) * 1994-04-20 1995-11-10 Canon Inc 自動焦点調節装置
JPH09274129A (ja) * 1996-04-08 1997-10-21 Nikon Corp オートフォーカス装置及びカメラ
JPH1026725A (ja) * 1996-05-10 1998-01-27 Nikon Corp オートフォーカス装置
JPH10229516A (ja) * 1997-02-17 1998-08-25 Fuji Photo Film Co Ltd 電子スチルカメラ

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7423685B2 (en) 2003-09-02 2008-09-09 Canon Kabushiki Kaisha Image-taking apparatus with first control method in which focus lens is driven based upon signal from image-pickup device and second control method in which focus lens is driven based on signal representing object distance
JP4532865B2 (ja) * 2003-09-09 2010-08-25 キヤノン株式会社 撮像装置および撮像装置のフォーカス制御方法
JP2005084424A (ja) * 2003-09-09 2005-03-31 Canon Inc 撮像装置および撮像装置のフォーカス制御方法
US7602435B2 (en) 2003-09-09 2009-10-13 Canon Kabushiki Kaisha Image-taking apparatus and focus control program for image-taking apparatus
US7589768B2 (en) 2003-11-19 2009-09-15 Canon Kabushiki Kaisha Image-taking apparatus and focus control method of image-taking apparatus with first and second control method in first zoom state and only second control method in second zoom state
JP2005195893A (ja) * 2004-01-07 2005-07-21 Canon Inc 撮像装置、その制御方法およびプログラム
US7616258B2 (en) 2004-01-07 2009-11-10 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus, control method therefor, and program for implementing the control method
JP4649130B2 (ja) * 2004-06-22 2011-03-09 キヤノン株式会社 撮像装置及びその制御方法
JP2006010756A (ja) * 2004-06-22 2006-01-12 Canon Inc 撮像装置及びその制御方法、並びにプログラム及び記憶媒体
JP2006119222A (ja) * 2004-10-19 2006-05-11 Canon Inc 撮像装置及び方法
US8525919B2 (en) 2006-05-29 2013-09-03 Canon Kabushiki Kaisha Image-pickup apparatus and control method therefor which provide at least two types of focus control and which output information for causing a user to recognize the type of focus control currently performed, wherein the information is output when a first of the types of focus control is performed but not when a second of the types of focus control is performed
JP2008026672A (ja) * 2006-07-24 2008-02-07 Canon Inc 自動焦点調節装置および撮像装置
US7764876B2 (en) 2006-07-25 2010-07-27 Canon Kabushiki Kaisha Image-pickup apparatus and focus control method
JP2008026803A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Canon Inc 焦点調節装置、撮像装置、および制御方法
EP1885119A2 (en) 2006-07-25 2008-02-06 Canon Kabushiki Kaisha Image-pickup apparatus and focus control method
US8311406B2 (en) 2006-07-25 2012-11-13 Canon Kabushiki Kaisha Focusing device, image pick-up apparatus, and control method
JP2008026786A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Canon Inc 撮像装置及びフォーカス制御方法
EP1885119A3 (en) * 2006-07-25 2008-05-21 Canon Kabushiki Kaisha Image-pickup apparatus and focus control method
US7834929B2 (en) 2006-07-25 2010-11-16 Canon Kabushiki Kaisha Imaging apparatus
JP2008026805A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Canon Inc 焦点調節装置、及び撮像装置
JP2008026787A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Canon Inc 撮像装置
US8121470B2 (en) 2006-07-25 2012-02-21 Canon Kabushiki Kaisha Focusing device, image pick-up apparatus, and control method
US7911525B2 (en) 2006-08-29 2011-03-22 Canon Kabushiki Kaisha Hybrid auto-focus operation which does not perform distance detection focusing if the lens is at a predetermined closest distance side
WO2009028139A1 (ja) * 2007-08-29 2009-03-05 Panasonic Corporation 撮像装置
US8436935B2 (en) 2007-08-29 2013-05-07 Panasonic Corporation Image picking-up device with a moving focusing lens
JP2011002473A (ja) * 2009-06-16 2011-01-06 Canon Inc 撮像装置
US8922703B2 (en) 2011-06-22 2014-12-30 Canon Kabushiki Kaisha Focus detection apparatus
JP2013160906A (ja) * 2012-02-03 2013-08-19 Canon Inc 光学機器
JP2014067054A (ja) * 2013-11-25 2014-04-17 Canon Inc 撮像装置
US10386232B2 (en) 2017-12-15 2019-08-20 Horiba Instruments Incorporated Compact spectroscopic optical instrument
US10571334B2 (en) 2017-12-15 2020-02-25 Horiba Instruments Incorporated System and method for selective resolution for concave grating spectrometer

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