JP2003084191A - カメラ、カメラシステムおよび交換レンズ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイブリッド方式ＡＦを用いても、振動型モ
ータによりレンズを駆動する場合、モータ起動に遅れが
生じ、合焦を得るまでに時間がかかる。 【解決手段】 位相差検出方式を用いた第１の焦点検出
手段５１による検出結果に基づき振動型モータ１５の振
動体に進行波振動を発生させて振動型モータの第１段階
の駆動制御（粗い分解能での撮影光学系の駆動）を行わ
せた後、コントラスト検出方式を用いた第２の焦点検出
手段６，１３による検出結果に基づき振動体に進行波振
動を発生させて振動型モータの第２段階の駆動制御（細
かい分解能での撮影光学系の駆動）を行わせる際に、上
記第１段階の駆動制御が終了した後、上記第２段階の駆
動制御が開始されるまで振動体に定在波振動を発生させ
る中間制御を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動型モータによ
り焦点調節駆動が行われる撮影光学系の焦点調節状態を
検出する焦点検出手段を備えた撮影光学系一体型および
レンズ交換型のカメラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】振動型モータは、低回転、高トルクで駆
動音が殆ど発生せず、ギヤ等の連動部材を用いずに直
接、被駆動部材の駆動が可能であるため小型化に最適で
あることから、カメラや交換レンズのオートフォーカス
駆動に多く用いられている。

【０００３】また、カメラのオートフォーカス方式（以
下、ＡＦ方式と称する）には、銀塩フィルムに画像を写
す、所謂一眼レフタイプの銀塩カメラでは、位相差検出
方式が多く用いられている。

【０００４】この位相差検出方式のＡＦシステムについ
て説明する。図５に示すように、レンズから入射した光
は、メインミラーである４５度ミラーの後方に取り付け
られているサブミラーによって下方に反射され、メガネ
レンズと呼ばれる２次光学系のレンズにより２つの像に
分離されて、ＡＦセンサに入射する。

【０００５】このＡＦセンサは、図６に示すように並べ
られて配置されており、これら２つのＡＦセンサから出
力される２像の間隔に応じた出力信号は、合焦状態、前
ピン状態、後ピン状態によって異なる、そして、ＡＦシ
ステムでは、この像間隔に対応した出力信号が合焦状態
の間隔に対応する出力信号となるように焦点調節レンズ
を移動させ、ピント合わせを行う。

【０００６】このときのレンズ移動量、つまりは像面の
移動量は、２像の間隔から計算して求める。その計算は
次のようなアルゴリズムで行う。

【０００７】まず、２つのＡＦセンサの出力をデータと
して取り込む。そしてこれら２つのセンサからの出力の
相関を取る。その取り方は、“ＭＩＮアルゴリズム”と
呼ばれるもので、センサ１のデータをＡ［１］−Ａ
［ｎ］とし、センサ２のデータをＢ［１］−Ｂ［ｎ］と
すると、相関量Ｕ０は、

【０００８】

【数１】

【０００９】と表す。まずこのＵ０を計算する。

【００１０】次に、図７に示すように、Ａ像をＡＦセン
サの１ビットシフトしたデータとＢ像のデータの相関量
Ｕ１を計算する。このＵ１は、

【００１１】

【数２】

【００１２】となる。

【００１３】このように１ビットずつシフトした相関量
を次々計算する。２像が一致していれば、この相関量は
最大値をとるので、その最大値をとるシフト量を求め、
その前後のデータから、相関量の真の最大値を補間して
求め、そのシフト量をずれ量とする。

【００１４】光学系によって上記ずれ量と像面移動量
（デフォーカス量）との関係が決まっているので、上記
ずれ量からデフォーカス量を求める。そして、求めたデ
フォーカス量から焦点調節レンズの繰り出し量を求め、
求められた繰り出し量だけ焦点調節レンズを移動させる
ことにより合焦を得る。

【００１５】このように位相差検出方式ＡＦは、被写体
までのデフォーカス量を検出するため、焦点調節レンズ
をどちらの方向へどれだけ駆動すれば合焦するかを、検
出したデフォーカス量から演算によって求めることがで
きる。このため、１回のレンズ駆動でほぼ合焦を得るこ
とが可能であり、振動型モータの特徴を生かした、速
く、静かで、精度の高い焦点調節制御を行うことができ
る。

【００１６】一方、２次元の撮像素子で撮影光学系から
の画像を取り込み、その撮像信号を何らかの記録媒体に
記録する、所謂デジタルカメラでは、山登り方式、テレ
ビＡＦ方式又はコントラスト検出方式とＡＦ方式（以
下、コントラスト検出方式という）が用いられている。

【００１７】このコントラスト方式ＡＦ法を行うための
構成は、２次元の撮像素子を含む撮像系と、演算部およ
びレンズ制御信号を発生する回路を含むシステムコント
ロール部と、光軸方向に焦点調節レンズを移動させるた
めのレンズ制御部を含むレンズ部とから構成されてい
る。

【００１８】まず、撮像部において画像光を取り込み、
それを撮像信号にしてシステムコントロール部へ送り、
そこで信号の高周波成分を抽出する。その抽出信号の最
大値を記憶しておき、焦点調節レンズをある方向に移動
させる。この焦点調節レンズの移動が終了すると、同じ
ように画像光を取り込み、高周波成分抽出を行う。そし
て、その最大値が記憶してある値よりも大きい場合は焦
点調節レンズの移動方向が合焦面に近づいているものと
みなして、今回の値を記憶し直し、焦点調節レンズを同
じ方向に移動させる。

【００１９】また、今回の最大値が前回のものより小さ
い場合は、焦点調節レンズの移動方向が合焦面から遠ざ
かっていると判断し、今回の値を記憶し直して、焦点調
節レンズを前回と反対方向に移動させる。そして、焦点
調節レンズの移動終了後、同じように画像光を取り込
み、高周波成分の抽出および最大値比較を行い、最終的
に像面を合焦面にもっていくよう焦点調節レンズを移動
させる。

【００２０】図８において、横軸は像面の位置、縦軸は
高周波成分の最大値を示し、ａ点を出発点の像面位置、
ｂ点を合焦面とする。

【００２１】まず、ａ点での高周波成分の最大値がＡで
あったとして、次に図の右方向、つまり合焦面に近づく
方向に焦点調節レンズを移動させると、ａ’点での高周
波成分の最大値がＡ’となり、これらを比較するとＡ＜
Ａ’となるため、同じ方向に焦点調節レンズを移動させ
続ける。そして、何回目かの比較の時に、像面位置がｂ
点を過ぎたところ（ａ”点で最大値はＡ”）でＡ＞Ａ”
となると、合焦面から遠ざかる方向になったことが判断
できるため、焦点調節レンズの移動方向を反転させ、合
焦面に像面をもっていく。

【００２２】以上のように、コントラスト検出方式ＡＦ
は、撮像信号から得られる画像の高周波成分が最大とな
るレンズ位置を探しながら合焦位置へ持って行くため、
レンズの位置を少しずつ動かしながら撮像信号を取り込
んでいく必要がある。したがって、レンズ駆動は微小駆
動の繰り返しとなり、合焦時間を短くするためにはレン
ズの微小駆動の繰り返しを高速に行う必要がある。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デジタ
ルカメラで上記のコントラスト検出方式ＡＦを用いる場
合、撮影レンズの焦点距離が長く撮像素子での像のぼけ
量が大きいと、合焦近傍まで焦点調節レンズを到達させ
るるのに、焦点調節レンズの微小駆動およびＡＦ動作を
多数回行う必要があり、合焦動作に長時間を要するとい
う問題がある。

【００２４】これに対し、位相差検出方式ＡＦは、１回
のレンズ駆動でもほぼ合焦が可能であるので、そのよう
な問題は生じない。

【００２５】一方、デジタルカメラでは、撮像素子が銀
塩フィルムのサイズよりもかなり小さいので、ＡＦ検出
の分解能もこのサイズ比分だけ高いことが要求される
が、位相差検出方式ＡＦでは、図７に示した２次結像レ
ンズの大きさの限界から、この要求を満たせなくなって
しまうという問題がある。

【００２６】このような問題に鑑み、まず位相差検出方
式ＡＦを用いて粗い分解能で焦点調節レンズの合焦動作
を行い、その後にコントラスト検出方式により合焦動作
の微調整を行わせるいわゆるハイブリッド方式ＡＦが提
案されている。

【００２７】しかしながら、このようなハイブリッド方
式ＡＦを用いても、振動型モータにより焦点調節レンズ
を駆動するカメラにおいては以下のような問題がある。

【００２８】すなわち、振動型モータはその起動時に駆
動交流信号の周波数を高周波から低周波方向にスキャン
して起動させるため、また、完全停止状態においては振
動体であるステータと駆動体であるロータとの間に強い
摩擦力が作用しているため、そのスキャン時間や摩擦力
に依存して起動時間を短縮できない。このため、位相差
検出方式によるＡＦ動作の終了後にコントラスト検出方
式によるＡＦ動作を行わせる場合に、コントラスト検出
方式ＡＦによる焦点調節レンズの起動が遅れてしまう。
これにより、シャッタチャンスを逃す原因にもなる。

【００２９】そこで、本発明では、位相差検出方式ＡＦ
動作後にコントラスト検出方式ＡＦ動作を行う場合に、
コントラスト検出方式ＡＦ動作の起動性を良くしたカメ
ラを提供することを目的としている。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、撮影光学系からの光束を用いて位相
差検出方式により撮影光学系の焦点調節状態を検出する
第１の焦点検出手段と、撮影光学系により形成される像
を撮像する撮像素子と、この撮像素子からの出力信号に
基づいてコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点
調節状態を検出する第２の焦点検出手段と、第１および
第２の焦点検出手段の検出結果に基づいて撮影光学系を
焦点調節のために駆動する振動型モータの制御を行う制
御手段とを有するカメラにおいて、上記制御手段に、第
１の焦点検出手段による検出結果に基づき振動型モータ
の振動体に進行波振動を発生させて振動型モータの第１
段階の駆動制御（例えば、粗い分解能での撮影光学系の
駆動）を行わせた後、第２の焦点検出手段による検出結
果に基づき振動体に進行波振動を発生させて振動型モー
タの第２段階の駆動制御（例えば、細かい分解能での撮
影光学系の駆動）を行わせる際に、上記第１段階の駆動
制御が終了した後、上記第２段階の駆動制御が開始され
るまで振動体に定在波振動を発生させる中間制御を行わ
せるようにしている。

【００３１】このように、振動型モータの第１段階の駆
動制御（位相差検出方式による焦点調節状態の検出結果
に基づく撮影光学系の駆動）が終了した時点から第２段
階の駆動制御（コントラスト検出方式による焦点調節状
態の検出結果に基づく撮影光学系の駆動）が開始される
まで、振動体に定在波振動を発生させておくことによ
り、上記第２段階の駆動制御による撮影光学系の起動が
素早く行われることになるため、従来のハイブリッド方
式ＡＦに比べてより短時間で高精度に合焦を得ることが
可能となる。

【００３２】なお、本発明は、撮影光学系を一体に備え
たカメラや撮影光学系（交換レンズ）が着脱可能なカメ
ラのいずれにも用いることが可能である。

【００３３】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１には、本発
明の第１実施形態である撮影レンズ一体型のデジタルカ
メラの構成を示すブロック図である。この図において、
１はデジタルカメラ本体、２は焦点調節を行うためのフ
ォーカシングレンズ、３は撮影倍率を調節するためのズ
ーミングレンズ、４は光量を調節するための絞り、６は
撮像光を光電変換して撮像信号を出力するＣＣＤ等の撮
像素子部、５は撮像素子部６に到達する光量を調節する
シャッターである。

【００３４】７は撮像素子６からの撮像信号をデジタル
化するＡ／Ｄ変換器、８は撮像素子部６により撮像され
た画像を表示する電子ビューファインダー系、９はＡ／
Ｄ変換器７で変換されたデジタル撮像信号に対して様々
なデジタル信号処理を行うデジタル信号処理部、１０は
デジタル撮像信号を一時記憶しておく等に使われるバッ
ファメモリ、１１は撮影したデジタルデータを記録する
記録メディアである。

【００３５】１２は各種撮影情報を表示する外部ＬＣＤ
表示部、１３は本カメラ内の各種制御を司るカメラ内Ｃ
ＰＵ、１４は絞り駆動用モータ、１５はフォーカシング
レンズ２を駆動するための振動型モータ、１６は振動型
モータ１５を駆動するためのドライバ回路、１７は絞り
駆動用モータ１４を駆動するためのドライバ回路であ
る。なお、図示していないが、電源はカメラ本体１内に
装備されている。また、撮像素子部６およびカメラ内Ｃ
ＰＵ１３により、本発明にいう第２の焦点検出手段が構
成される。

【００３６】５０はミラーユニットであり、図５に示し
たのと同様に、メインミラーおよびサブミラーから構成
されている。これらメインミラーおよびサブミラーはい
ずれもハーフミラーで構成されている。５１は位相差方
式焦点検出ユニット（第１の焦点検出手段）であり、図
５に示したのと同様に、２次結像光学系およびＡＦセン
サーから構成されている。

【００３７】ここで、振動型モータ１５について、図９
を用いて説明する。図９は、振動型モータ１５に配され
る電歪素子（電気−機械エネルギ変換素子）の配置状態
を示す図である。

【００３８】図９中のＡ，Ｂはそれぞれ、図に示した位
相および分極関係でステータ（振動体）上に配された第
１および第２の電歪素子群である。Ｓは第２の電歪素子
群Ｂに対して４５°位相がずれた位置に配されたセンサ
ー用電歪素子である。これら電歪素子は、それぞれ単独
のものを駆動体に付してもよいし、一体的に分極処理に
て形成してもよい。

【００３９】図９において、Ａ１，Ｂ１は第１および第
２の電歪素子群Ａ，Ｂに対する駆動電極を示し、電極Ａ
１に対して周波電圧が印加されるとともに、電極Ｂ１に
対して位相の異なる周波電圧が印加されることで、ステ
ータの表面に進行性振動波が形成される。

【００４０】また、Ｓ１はセンサー用電歪素子Ｓに対す
るセンサー電極を示し、ステータの表面に進行性振動波
が形成されると、この進行性振動波の発生状況に応じて
センサー用電歪素子Ｓに周波電圧が発生し、センサー電
極Ｓを通じてロータ（駆動体）の駆動が検出される。

【００４１】なお、振動型モータは共振状態において電
極Ａ１への駆動電圧とセンサー電極Ｓ１からの出力電圧
との位相関係が特定の関係を示す特性を有しており、こ
の特定の関係は電極Ａ１を通じて周波信号が印加される
第１の電歪素子群Ａとセンサー用電歪素子Ｓとの位置関
係にて決定される。

【００４２】本実施形態では、正転状態では電極Ａ１，
Ｓ１から出力される信号波形の位相が１３５°ずれてい
る時に共振状態を示し、逆転状態では４５°ずれている
時に共振状態を示す。そして、このような共振状態から
振動状態がずれる程、上記位相差関係のずれが大きくな
る。

【００４３】図１０には、振動型モータ１５のＡ相−Ｓ
相間の位相特性を示しており、横軸に駆動周波数ｆを、
縦軸１にＡ相−Ｓ相間の位相差θを、縦軸２に回転数ｎ
をとっている。同図において、位相差は上方に向かう程
小さく、回転数ｎは上方に向かうほど高く、周波数ｆは
右方に向かうほど高くなる。

【００４４】振動型モータ１５は、駆動周波数ｆを高い
方から低い方に走査していくことにより起動し、回転数
が上昇していくと同時に、Ａ相−Ｓ相の位相差θも小さ
くなっていく、しかしながら、共振周波数ｆ０を越えて
さらに周波数を低くすると、急激に回転が停止してしま
い、位相差θも急激に変動する。また、この特性は、温
度や負荷により左右にシフトし、特に負荷が重くなった
場合は、図１０の右方向にシフトする特性を持ってい
る。

【００４５】次に、本実施形態のカメラ（主としてカメ
ラ内ＣＰＵ１３）における焦点調節動作を、図２のフロ
ーチャートを参照しつつ説明する。

【００４６】［ｓｔｅｐ１０１］不図示の電源スイッチ
がＯＮされると、カメラ内ＣＰＵ１３にも電源が供給さ
れ、本処理が開始される。

【００４７】［ｓｔｅｐ１０２］カメラ内ＣＰＵ１３
は、カメラ本体１に設けられた不図示のレリーズボタン
が半押しされて撮影準備スイッチＳＷ１がＯＮになった
か否かを判断する。ＯＮのときはｓｔｅｐ１０３へ、Ｏ
ＦＦのときは待機する。

【００４８】［ｓｔｅｐ１０３］カメラ内ＣＰＵ１３
は、振動型モータ１５の合焦のための第１段階の駆動制
御（すなわち、合焦制御）を行うため、位相差方式焦点
調節ユニット５１からの出力に基づいて、位相差方式Ａ
Ｆにいう「相関量」を計算する。

【００４９】［ｓｔｅｐ１０４］カメラ内ＣＰＵ１３
は、ｓｔｅｐ１０３で計算した相関量および撮影レンズ
のフォーカス敏感度等の光学データに基づいて、撮影レ
ンズのデフォーカス量を演算する。

【００５０】［ｓｔｅｐ１０５］カメラ内ＣＰＵ１３
は、ｓｔｅｐ１０４で演算したデフォーカス量に基づい
て、ドライバー回路１６に振動型モータ１５を加減速駆
動制御させる。エンコーダ（不図示）の出力からフォー
カシングレンズ２が所定量送られたことが検出された時
点で振動型モータ１５の駆動を停止させ、位置分解能が
粗い第１段階の合焦制御を終了する。

【００５１】［ｓｔｅｐ１０６］カメラ内ＣＰＵ１３
は、ｓｔｅｐ１０５での第１段階の合焦制御が終了した
後、すぐに振動型モータ１５のステータに定在波振動を
発生させる中間制御に移行する。

【００５２】ここで、定在波の形成には、電極Ａ，Ｂの
どちらか一方へ駆動信号を印加したり、電極Ａ，Ｂに同
一位相の駆動信号を印加したりすることで可能である。
また、電極Ａ，Ｂに１８０度位相の異なる駆動信号を印
加してもよい。

【００５３】このようにステータに定在波振動を生じさ
せることにより、ステータに対してロータが浮遊状態に
なる。したがって、次にステータに進行波振動を発生さ
せてロータ（つまりはフォーカシングレンズ２）を起動
する際の起動性が良くなる。

【００５４】［ｓｔｅｐ１０７］カメラ内ＣＰＵ１３
は、分解能が細かい第２段階の合焦制御を行うため、フ
ォーカシングレンズ２を一定量駆動する。このとき、駆
動量は常に一定でもよいが、最新の高周波成分データの
値により変更してもよい。例えば、高周波成分データの
値が小さい時は、合焦から遠い位置にあるとみなして駆
動量を大きくし、高周波成分データの値が大きい時は合
焦近傍とみなして駆動量を小さくする。

【００５５】ｓｔｅｐ１０６からｓｔｅｐ１０７に移行
するまでは、上記中間制御によりステータに振動が発生
しているものの振動型モータ１５としては停止している
状態なので、ｓｔｅｐ１０７では振動型モータ１５のス
テータに高い周波数の進行波を形成するための駆動信号
を印加し、徐々に周波数を下げて振動型モータ１５を起
動する。

【００５６】一定量駆動後は、振動型モータ１５への駆
動信号を進行波から定在波へ切り換えることで、ステー
タに定在波振動を発生させ、フォーカシングレンズ２を
一時停止状態としておく。

【００５７】この場合も、先に説明したＡ相−Ｓ相間の
位相差を読み取り、駆動周波数が共振周波数ｆ０以下に
ならないように制御する。

【００５８】ここで、進行波の形成は、図９に示した電
極Ａと電極Ｂに９０度位相の異なる駆動信号を印加する
ことで行う。また、駆動方向の切り換えは、電極Ａに対
して電極Ｂに印加する信号を９０度進めるか遅らせるか
によって行うことができる。

【００５９】［ｓｔｅｐ１０８］カメラ内ＣＰＵ１３
は、デジタル信号処理部９に撮像素子部６からの撮像信
号を取り込ませる。

【００６０】［ｓｔｅｐ１０９］カメラ内ＣＰＵ１３
は、ｓｔｅｐ１０８でデジタル信号処理部９に取り込ま
せた撮像信号から高周波成分を抽出する。

【００６１】［ｓｔｅｐ１１０］カメラ内ＣＰＵ１３
は、前回抽出した高周波成分データと、今回抽出した高
周波成分とを比較し、前回抽出分の方が大きければ合焦
位置は現在のフォーカシングレンズ２の移動方向とは反
対方向にあるととしてｓｔｅｐ１１１へ、それ以外は合
焦位置は現在のフォーカシングレンズ２の移動方向にあ
るとしてｓｔｅｐ１１２へ進む。

【００６２】［ｓｔｅｐ１１１］カメラ内ＣＰＵ１３
は、次回のフォーカシングレンズ２の駆動方向を現在の
方向に対して反転するように設定する。

【００６３】［ｓｔｅｐ１１２］カメラ内ＣＰＵ１３
は、ｓｔｅｐ１０９で抽出した高周波成分のデータを一
時保存する。

【００６４】［ｓｔｅｐ１１３］カメラ内ＣＰＵ１３
は、保存した高周波成分のデータの値と、現在のフォー
カシングレンズ２の位置の付近においてフォーカシング
レンズ２の反転駆動が行われたか否かなどの条件から、
合焦であるかどうかを判断する。

【００６５】合焦であると判断した場合はｓｔｅｐ１１
４へ進み、非合焦と判断した場合にはｓｔｅｐ１０７へ
戻ってフォーカシングレンズ２の次の駆動を行う。

【００６６】［ｓｔｅｐ１１４］カメラ内ＣＰＵ１３
は、ｓｔｅｐ１１３で合焦を得たので、フォーカシング
レンズ２の駆動を停止させる。ここでは、振動型モータ
１５が定在波振動状態であったのを駆動信号の印加を中
止して完全に停止させる。これは、定在波振動状態では
振動型モータのロータが浮遊状態であり、小さな外力に
よってフォーカシングレンズ２が容易に動いて合焦位置
を維持できないので、定在波振動を停止させてステータ
とロータとの圧接により生ずる摩擦力によって合焦位置
を維持するためである。また、定在波振動を停止させる
ことによる省電力の効果もある。

【００６７】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、振動型モータ１５の第１段階の駆動制御、すなわち
位相差検出方式による焦点調節状態の検出結果に基づく
フォーカシングレンズ２の合焦制御が終了した時点から
第２段階の駆動制御、すなわちコントラスト検出方式に
よる焦点調節状態の検出結果に基づくフォーカシングレ
ンズ２の合焦制御が開始されるまで、中間制御によって
振動型モータ１５を定在波振動状態としておくことによ
り、第２段階の駆動制御によるフォーカシングレンズ２
の起動を素早く開始させることができる。

【００６８】しかも、第２段階の駆動制御において、フ
ォーカシングレンズ２の一定量駆動後、高周波成分の抽
出と合焦判定とが行われる間のフォーカシングレンズ２
の一時停止中にも振動型モータ１５を定在波振動状態と
しておくことにより、次のフォーカシングレンズ２の一
定量駆動も素早く起動することができる。したがって、
従来のハイブリッド方式ＡＦに比べてより短時間で高精
度に合焦を得ることができる。

【００６９】（第２実施形態）図３には、本発明の第２
実施形態であるデジタルカメラ本体（カメラ）とこのカ
メラ本体に着脱可能な交換レンズとからなるカメラシス
テムの構成を示すブロック図である。

【００７０】この図において、１８は交換レンズ、１９
は焦点調節を行うためのフォーカシングレンズ、２０は
撮影倍率を調節するためのズーミングレンズ、２１は光
量を調節するための絞り、２２はフォーカシングレンズ
１９を駆動するための振動型モータ、２３は絞り駆動用
モータ、２４は振動型モータ２２を駆動するためのドラ
イバ回路、２５は絞り駆動用モータ２３を駆動するため
のドライバ回路、２６，３８はカメラ本体とデータ等の
通信を行うための通信回路、２７は交換レンズ１８内の
制御を司るレンズ内ＣＰＵである。

【００７１】一方、２８はデジタルカメラ本体、２９は
電子ビューファインダー系、３１は撮像光を光電変換し
て撮像信号を出力するＣＣＤなどの撮像素子部、３０は
撮像素子部３１に到達する光量を調節するシャッター、
３２は撮像素子部３１からの撮像信号をデジタル化する
Ａ／Ｄ変換器、３３はＡ／Ｄ変換器３２で変換されたデ
ジタル撮像信号に対して様々なデジタル信号処理を行う
デジタル信号処理部、３４はデジタル撮像信号を一時記
憶しておく等に使われるバッファメモリである。

【００７２】３５は撮影したデジタルデータを記録する
記録メディア、３６は各種撮影情報を表示する外部ＬＣ
Ｄ表示部、３７はカメラ内の制御を司るカメラ内ＣＰ
Ｕ、３８は交換レンズ１８とデータ等の通信を行うため
の通信回路である。なお、図示していないが、電源はカ
メラ本体２８内に装備されており、この電源から交換レ
ンズ１８にも電力が供給される。また、撮像素子部３１
およびカメラ内ＣＰＵ３７により、本発明にいう第２の
焦点検出手段が構成される。

【００７３】５０はミラーユニットであり、図５に示し
たのと同様に、メインミラーおよびサブミラーから構成
されている。これらメインミラーおよびサブミラーはい
ずれもハーフミラーで構成されている。５１は位相差方
式焦点検出ユニット（第１の焦点検出手段）であり、図
５に示したのと同様に、２次結像光学系およびＡＦセン
サーから構成されている。

【００７４】なお、振動型モータ２２の構成および動作
は、第１実施形態にて説明した振動型モータ１５と同様
である。

【００７５】次に、本実施形態のカメラシステム（主と
してカメラ内ＣＰＵ３７とレンズ内ＣＰＵ２７）の焦点
調節動作を、図４のフローチャートを参照しつつ説明す
る。

【００７６】［ｓｔｅｐ２０１］カメラ内ＣＰＵ３７
は、カメラ本体２８に設けられた不図示の電源スイッチ
がＯＮされることにより処理を開始する。

【００７７】［ｓｔｅｐ２０２］カメラ内ＣＰＵ３７
は、カメラ本体２８に設けられた不図示のレリーズボタ
ンが半押しされて撮影準備スイッチＳＷ１がＯＮになっ
たか否かを判断する。ＯＮのときはｓｔｅｐ２０３へ、
ＯＦＦのときは待機する。

【００７８】［ｓｔｅｐ２０３］カメラ内ＣＰＵ２７
は、振動型モータ２４の合焦のための第１段階の駆動制
御（すなわち、合焦制御）を行うため、位相差方式焦点
調節ユニット５１からの出力に基づいて、位相差方式Ａ
Ｆにいう「相関量」を計算する。

【００７９】［ｓｔｅｐ２０４］カメラ内ＣＰＵ３７
は、ｓｔｅｐ２０３で計算した相関量および前もってレ
ンズ内ＣＰＵ２７から通信回路２６，３８を介して送ら
れてきた撮影レンズのフォーカス敏感度等の光学データ
に基づいて、撮影レンズのデフォーカス量を演算する。

【００８０】［ｓｔｅｐ２０５］カメラ内ＣＰＵ３７
は、通信回路３８，２６を介してレンズ内ＣＰＵ２７に
レンズ駆動命令を通信する。レンズ内ＣＰＵ２７はドラ
イバー回路２４を通じて振動型モータ２２の加減速駆動
を行う。交換レンズ１８内に設けられたエンコーダ（不
図示）の出力は、レンズ内ＣＰＵ２７から通信回路２
６，３８を介してカメラ内ＣＰＵ３７に送られる。カメ
ラ内ＣＰＵ３７は、フォーカシングレンズ１９が上記デ
フォーカス量に相当する所定量分、送られたことを検出
した時点でレンズ駆動停止命令をレンズ内ＣＰＵ２７に
送り、振動型モータ２２の駆動を停止させ、位置分解能
が粗い第１段階の合焦制御を終了する。

【００８１】［ｓｔｅｐ２０６］カメラ内ＣＰＵ３７
は、第１段階の合焦制御が終了した後、直ぐに定在波駆
動命令をレンズ内ＣＰＵ２７に送る。レンズ内ＣＰＵ２
７は、ドライバ回路２４を通じて振動型モータ２２のス
テータに定在波振動を発生させる中間制御に移行する。

【００８２】ここで、定在波の形成には、電極Ａ，Ｂの
どちらか一方へ駆動信号を印加したり、電極Ａ，Ｂに同
一位相の駆動信号を印加したりすることで可能である。
また、電極Ａ，Ｂに１８０度位相の異なる駆動信号を印
加してもよい。

【００８３】このようにステータに定在波振動を生じさ
せることにより、ステータに対してロータが浮遊状態に
なる。したがって、次にステータに進行波振動を発生さ
せてロータ（つまりはフォーカシングレンズ１９）を起
動する際の起動性が良くなる。

【００８４】［ｓｔｅｐ２０７］カメラ内ＣＰＵ３７
は、レンズ内ＣＰＵ２７に対して一定量駆動命令を送信
する。レンズ内ＣＰＵ２７は、ドライバ回路２４を通じ
て振動型モータ２２のステータに進行波振動を発生さ
せ、フォーカシングレンズ１９を一定量駆動させる。

【００８５】このとき、駆動量は常に一定でも良いが、
最新の高周波成分データの値により変更してもよい。例
えば、高周波成分データの値が小さい時は合焦から遠い
位置にあると判断して駆動量を多くし、高周波成分デー
タの値が大きい時は合焦近傍と判断して駆動量を小さく
する。

【００８６】ｓｔｅｐ２０６からｓｔｅｐ２０７に移行
するまでは、上記中間制御によりステータに振動が発生
しているものの振動型モータ２２としては停止している
状態なので、ｓｔｅｐ２０７では振動型モータ２２のス
テータに高い周波数の進行波を形成するための駆動信号
を印加し、徐々に周波数を下げて振動型モータ２２を起
動する。

【００８７】一定量駆動後は、振動型モータ２２への駆
動信号を進行波から定在波へ切り換えることで、ステー
タに定在波振動を発生させ、フォーカシングレンズ１９
を一時停止状態としておく。

【００８８】この場合も、先に説明したＡ相−Ｓ相間の
位相差を読み取り、駆動周波数が共振周波数ｆ０以下に
ならないように制御する。

【００８９】ここで、進行波の形成は、図９に示した電
極Ａと電極Ｂに９０度位相の異なる駆動信号を印加する
ことで行う。また、駆動方向の切り換えは、電極Ａに対
して電極Ｂに印加する信号を９０度進めるか遅らせるか
によって行うことができる。

【００９０】［ｓｔｅｐ２０８］カメラ内ＣＰＵ３７
は、デジタル信号処理部３３に撮像素子部３１からの撮
像信号を取り込ませる。

【００９１】［ｓｔｅｐ２０９］カメラ内ＣＰＵ３７
は、ｓｔｅｐ２０８でデジタル信号処理部３３に取り込
ませた撮像信号から高周波成分を抽出する。

【００９２】［ｓｔｅｐ２１０］カメラ内ＣＰＵ３７
は、前回抽出した高周波成分データと、今回抽出した高
周波成分とを比較し、前回抽出分の方が大きければ合焦
位置は現在のフォーカシングレンズ１９の移動方向とは
反対方向にあるととしてｓｔｅｐ２１１へ、それ以外は
合焦位置は現在のフォーカシングレンズ１９の移動方向
にあるとしてｓｔｅｐ２１２へ進む。

【００９３】［ｓｔｅｐ２１１］カメラ内ＣＰＵ３７
は、次回のフォーカシングレンズ１９の駆動方向を現在
の方向に対して反転するように設定する。

【００９４】［ｓｔｅｐ２１２］カメラ内ＣＰＵ３７
は、ｓｔｅｐ２０９で抽出した高周波成分のデータを一
時保存する。

【００９５】［ｓｔｅｐ２１３］カメラ内ＣＰＵ３７
は、保存した高周波成分のデータの値と、現在のフォー
カシングレンズ１９の位置の付近においてフォーカシン
グレンズ１９の反転駆動が行われたか否かなどの条件か
ら、合焦であるかどうかを判断する。

【００９６】合焦であると判断した場合はｓｔｅｐ２１
４へ進み、非合焦と判断した場合にはｓｔｅｐ２０７へ
戻ってフォーカシングレンズ１９の次の駆動を行う。

【００９７】［ｓｔｅｐ２１４］カメラ内ＣＰＵ３７
は、ｓｔｅｐ２１３で合焦を得たので、フォーカシング
レンズ１９の駆動を停止させる。ここでは、振動型モー
タ２２が定在波振動状態であったのを駆動信号の印加を
中止して完全に停止させる。これは、定在波振動状態で
は振動型モータのロータが浮遊状態であり、小さな外力
によってフォーカシングレンズ１９が容易に動いて合焦
位置を維持できないので、定在波振動を停止させてステ
ータとロータとの圧接により生ずる摩擦力によって合焦
位置を維持するためである。また、定在波振動を停止さ
せることによる省電力の効果もある。

【００９８】以上説明したように、本実施形態において
も、第１実施形態と同様に、振動型モータ２２の第１段
階の駆動制御、すなわち位相差検出方式による焦点調節
状態の検出結果に基づくフォーカシングレンズ１９の合
焦制御が終了した時点から第２段階の駆動制御、すなわ
ちコントラスト検出方式による焦点調節状態の検出結果
に基づくフォーカシングレンズ１９の合焦制御が開始さ
れるまで、中間制御によって振動型モータ２２を定在波
振動状態としておくことにより、第２段階の駆動制御に
よるフォーカシングレンズ１９の起動を素早く開始させ
ることができる。

【００９９】しかも、第２段階の駆動制御において、フ
ォーカシングレンズ１９の一定量駆動後、高周波成分の
抽出と合焦判定とが行われる間のフォーカシングレンズ
１９の一時停止中にも振動型モータ２２を定在波振動状
態としておくことにより、次のフォーカシングレンズ１
９の一定量駆動も素早く起動することができる。したが
って、従来のハイブリッド方式ＡＦに比べてより短時間
で高精度に合焦を得ることができる。

【０１００】なお、上記各実施形態では、位相差検出方
式ＡＦに用いるＡＦセンサーをミラーユニット５０の下
方に設けたが、本発明はこのような構成に限定されるも
のではなく、例えばミラーユニットの上方に別途、２次
結像光学系を設けてその結像面にＡＦセンサーを設ける
構成も可能である。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
合焦のために撮影光学系を駆動する振動型モータの第１
段階の駆動制御（位相差検出方式による焦点調節状態の
検出結果に基づく撮影光学系の駆動）が終了した時点か
ら第２段階の駆動制御（コントラスト検出方式による焦
点調節状態の検出結果に基づく撮影光学系の駆動）が開
始されるまで、振動体に定在波振動を発生させておくの
で、上記第２段階の駆動制御による撮影光学系の起動が
素早く行われることになり、従来のハイブリッド方式Ａ
Ｆに比べてより短時間で高精度に合焦を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態であるデジタルカメラの
構成を示したブロック図。

【図２】上記第１実施形態のデジタルカメラにおける合
焦動作制御を示すフローチャート。

【図３】本発明の第２実施形態であるデジタルカメラシ
ステムの構成を示したブロック図。

【図４】上記第２実施形態のデジタルカメラシステムに
おける合焦動作制御を示すフローチャート。

【図５】位相差方式ＡＦ光学系の概略構成を示す図。

【図６】位相差方式ＡＦセンサとその出力を示す図。

【図７】位相差方式ＡＦでの相関計算（ＭＩＮアルゴリ
ズム）の説明図。

【図８】コントラスト検出方式ＡＦでのレンズ像面位置
と高周波成分との関係を示す図。

【図９】振動型モータのステータに取り付けられる電歪
素子の電極配置を示した図。

【図１０】振動型モータの電歪素子に印加する駆動信号
の周波数と位相差およびモータ回転数との関係を示す特
性図。

【符号の説明】

１，２８ デジタルカメラ本体 ２，１９ フォーカシングレンズ ３，２０ ズーミングレンズ ４，２１ 絞り ５，３０ シャッター ６，３１ 撮像素子部 ７，３２ Ａ／Ｄ変換器 ８，２９ 電子ビューファインダー系 ９，３３ デジタル信号処理部 １０，３４ バッファメモリ １１，３５ 記録メディア １２，３６ 外部ＬＣＤ表示部 １３，３７ カメラ内ＣＰＵ １４，２３ 絞り駆動用モータ １５，２２ 振動型モータ １６，２４ （振動型モータの）ドライバ回路 １７，２５ （絞り駆動用モータ）のドライバ回路 １８ 交換レンズ ２６，３８ 通信回路 ２７ レンズ内ＣＰＵ ５０ ミラーユニット ５１ 位相差方式焦点検出ユニット

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０２Ｂ 7/34 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｃ 7/36 Ｄ Ｇ０３Ｂ 3/10 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ 13/34 3/10 13/36 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｐ Ｈ０２Ｎ 2/00 Ｆターム(参考） 2H011 AA01 BA23 BA31 BB04 FA01 2H044 AJ06 DA01 DB00 2H051 AA01 AA06 BA02 BA45 CE14 DA36 EC02 EC10 FA01 5H680 AA04 BB03 BB17 BC01 CC06 CC07 DD23 DD35 FF24 FF30

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影光学系からの光束を用いて位相差検
   出方式により前記撮影光学系の焦点調節状態を検出する
   第１の焦点検出手段と、前記撮影光学系により形成され
   る像を撮像する撮像素子と、この撮像素子からの出力信
   号に基づいてコントラスト検出方式による前記撮影光学
   系の焦点調節状態を検出する第２の焦点検出手段と、前
   記第１および第２の焦点検出手段の検出結果に基づい
   て、前記撮影光学系を焦点調節のために駆動する振動型
   モータの制御を行う制御手段とを有するカメラであっ
   て、 前記制御手段は、前記第１の焦点検出手段による検出結
   果に基づき前記振動型モータの振動体に進行波振動を発
   生させてこの振動型モータの第１段階の駆動制御を行っ
   た後、前記第２の焦点検出手段による検出結果に基づき
   前記振動体に進行波振動を発生させて前記振動型モータ
   の第２段階の駆動制御を行う際に、前記第１段階の駆動
   制御が終了した後、前記第２段階の駆動制御が開始され
   るまで、前記振動体に定在波振動を発生させる中間制御
   を行うことを特徴とするカメラ。
2. 【請求項２】 前記振動型モータに対して前記第２段階
   の駆動制御が行われることによる前記撮影光学系の位置
   分解能が、前記第１段階の駆動制御が行われることによ
   る前記撮影光学系の位置分解能よりも細かいことを特徴
   とする請求項１に記載のカメラ。
3. 【請求項３】 前記振動型モータは、Ａ相およびＢ相に
   互いに位相差を有する駆動信号を入力することにより前
   記振動体に進行波振動が発生するものであり、 前記中間制御では、前記Ａ相およびＢ相のうち一方にの
   み駆動信号を入力して前記振動体に定在波振動を発生さ
   せることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
4. 【請求項４】 前記振動型モータは、Ａ相およびＢ相に
   互いに位相差を有する駆動信号を入力することにより前
   記振動体に進行波振動が発生するものであり、 前記中間制御では、前記Ａ相およびＢ相に互いに同位相
   の駆動信号を入力して前記振動体に定在波振動を発生さ
   せることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
5. 【請求項５】 前記振動型モータは、Ａ相およびＢ相に
   互いに１８０°以外の位相差を有する駆動信号を入力す
   ることにより前記振動体に進行波振動が発生するもので
   あり、 前記中間制御では、前記Ａ相およびＢ相に互いに１８０
   °の位相差を有する駆動信号を入力して前記振動体に定
   在波振動を発生させることを特徴とする請求項１に記載
   のカメラ。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記第２段階の駆動制
   御中において前記振動型モータを一時的に停止させると
   きに、前記振動体に定在波振動を発生させる制御を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれかに記載のカメ
   ラと、 前記撮影光学系および前記振動型モータを備え、前記カ
   メラに対して着脱が可能な交換レンズユニットとを有す
   ることを特徴とするカメラシステム。
8. 【請求項８】 請求項１から６のいずれかに記載のカメ
   ラに対して着脱が可能であり、前記撮影光学系および前
   記振動型モータを備えた交換レンズ装置であって、 前記カメラからの信号に応じて前記振動型モータの振動
   体に進行波振動および定在波振動を選択的に発生させる
   レンズ制御手段を有することを特徴とする交換レンズ装
   置。