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

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。