JP2004309644A

JP2004309644A - ピント合わせ装置

Info

Publication number: JP2004309644A
Application number: JP2003100437A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nonaka; 修野中; Hisashi Goto; 尚志後藤
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】特別な測距装置を具備することなく、高精度で高速のピント合わせ装置を提供することである。
【解決手段】撮像素子１１に結像される被写体像のピントをピント合わせレンズ１０で光軸方向に移動させて合わせる。上記撮像素子１１の出力より上記被写体像のコントラスト信号が画像処理回路１３から出力される。この画像処理回路１３の出力に従って、上記ピント合わせ光学系の位置がモータ２２によって上記光軸方向に移動制御される。また、上記ピント合わせレンズ１０の光路内に光学素子３３を挿脱可能にして、上記ピント合わせレンズ１０で合わせられたピント位置を上記光軸方向にシフトさせる。そして、ＣＰＵ１５は、上記モータ２２駆動後に光学素子３３を上記光路内から退避若しくは上記光路内に挿入することによって、最終のピント合わせ制御を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はピント合わせ装置に関し、より詳細には、撮像素子とピント合わせレンズによって撮影がなされる電子撮影装置のピント合わせ技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像素子とピント合わせレンズによって撮影がなされる電子撮影装置の自動ピント合わせ方法（ＡＦ）としては、古くから撮像手段の出力結果に従って、レンズ位置を制御する、いわゆる「山登り方式」によるピント合わせ方式が知られていた。しかしながら、この方式は、像のコントラストの変化をレンズ位置によって求める必要があり、必然的にレンズを動かさなければならず、高速のピント合わせには不向きなものであった。
【０００３】
そこで、例えば、補助的に測距装置を具備して、その結果を加味してピント合わせのスピードを対策していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−０２３９５５号公報
上記山登り式のＡＦは、レンズや鏡枠等に温度依存性等の特性変化や製造上のばらつきがあっても、それを補正して正しいピント合わせができるという、優れた点も有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、山登り方式によるＡＦでは、前述したように、コントラスト信号を判定しながらレンズを動かしたり停止するために、レンズ用のアクチュエータの制御に要する時間が、そのままピント合わせのタイムラグになってしまうという欠点を有していた。また、コントラストのピークを見つけるためには、先ずピークを通りこしてから戻すといった手間がかかり、アクチュエータの起動、停止、反転等にタイムラグを要していた。
【０００６】
特に、山登り方式のＡＦで必ず必要とされていたステッピングモータ等によるレンズ停止、再起動の時間や頻度を、短縮または削減することによって、高速化を達成している。ところが、モータは、初期励磁等で十分な時間を経てから駆動しないと正しく動作せず、停止時も、同様に時間を経てから停止制御を終了しないと正確な停止制御をすることができない。
【０００７】
また、山登り方式のＡＦの宿命として、コントラストのピーク値を見つけるために、一度、最もコントラストが高いレンズ位置を通りすぎてから、その場所に戻る動作が必要である。つまり、一度ピークを通り過ぎた後、レンズを逆方向に移動させるために停止動作が必要であり、逆転後、また、見つけたピーク位置でモーターの停止制御を行うが、この時にも上記停止時間を十分確保しなければ、正しいピント制御をすることができない。
【０００８】
更に、ピント合わせを開始するにあたり、遠近どちらの方向にピント合わせを行うかを決める必要がある。このとき、遠距離に被写体が存在しているのに、先ず近距離側に動かし始めると、近距離の端部まで行って戻ってくる動作が必要となり、この時の起動、停止も無駄な時間として、タイムラグに計上されてしまう。
【０００９】
また、デジタルカメラでは、被写体を観察すると同時に、光学式のファインダだけでなく、撮像素子の結果をモニタ上にリアルタイムでそのまま出力するスルー画モードという表示形式を併用することがある。このとき、撮影レンズのピント位置は、常焦点の位置にセットして、近距離から遠距離まで被写体がどの位置にあってもおおよそのピントで見えるようにしておく必要がある。
【００１０】
したがって、それより遠距離に被写体が存在している場合は遠距離に向って、または、それより近距離に被写体が存在している場合には近距離に向って、レンズを動かすことが好ましいが、遠近を瞬時に判定することができなかったので、遠距離に被写体がいるのに近距離にレンズを動かす等、無駄な動きをすることが多く、それが撮影時のタイムラグになる場合に、ユーザにストレスを感じさせていた。
【００１１】
この発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、特別な測距装置を具備することなく、高精度で高速のピント合わせ装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の発明は、被写体像を結像してデジタル値の電気信号に変換する撮像手段と、上記撮像手段に結像される被写体像のピントを、光軸方向に移動させて合わせるピント合わせ光学系と、上記撮像手段の出力より上記被写体像のコントラスト信号を出力するコントラスト出力手段と、上記コントラスト出力手段の出力に従って上記ピント合わせ光学系の位置を上記光軸方向に移動制御する第１の光学系駆動手段と、上記ピント合わせ光学系の光路内に挿脱可能で、上記ピント合わせ光学系により合わせられたピント位置を上記光軸方向にシフトさせるピントシフト光学系と、上記ピントシフト光学系を上記ピント合わせ光学系の光路内に挿脱するもので、上記第１の光学系駆動手段とは異なる第２の光学系駆動手段と、上記ピント合わせ光学系駆動後に上記ピントシフト光学系を、上記光路内から退避若しくは上記光路内に挿入することによって、最終のピント合わせ制御を行う制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
このように構成することにより、山登りＡＦに必要なピーク検知の後、つまりピーク通過後の戻し動作をなくして、高速化を達成することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のピント合わせ装置に於いて、上記制御手段は、上記コントラストの出力がピークを過ぎた段階で、上記第２の光学系駆動手段を制御して上記ピントシフト光学系を駆動することを特徴とする。
【００１５】
このように構成することにより、山登りＡＦに必要なピーク検知の後、つまりピーク通過後の戻し動作をなくして、高速化を達成することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、被写体像を結像してデジタル値の電気信号に変換する撮像手段と、上記撮像手段に結像される被写体像のピントを、光軸方向に移動させて合わせるピント合わせ光学系と、上記撮像手段の出力より上記被写体像のコントラスト信号を出力するコントラスト出力手段と、上記コントラスト出力手段の出力に従って上記ピント合わせ光学系の位置を上記光軸方向に移動制御する第１の光学系駆動手段と、上記撮像手段を上記光軸方向に移動させるもので、上記第１の光学系駆動手段とは異なる第２の光学系駆動手段と、上記ピント合わせ光学系駆動後に上記第２の光学系駆動手段を駆動制御して上記撮像手段を上記光軸方向にシフトさせる制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１７】
このように構成することにより、山登りＡＦに必要なピーク検知の後、つまりピーク通過後の戻し動作をなくして、高速化を達成することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のピント合わせ装置に於いて、上記制御手段は、上記コントラストの出力がピークを過ぎた段階で、上記第２の光学系駆動手段を制御して上記撮像手段を移動させることを特徴とする。
【００１９】
このように構成することにより、山登りＡＦに必要なピーク検知の後、つまりピーク通過後の戻し動作をなくして、高速化を達成することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、ピント合わせ光学系を介して、被写体像を結像する撮像手段と、上記撮像手段の出力より上記被写体像のコントラスト信号を出力するコントラスト出力手段と、上記ピント合わせ光学系を光軸方向に移動させた時の上記コントラスト出力手段の出力に従って上記ピント合わせ光学系を制御する第１のレンズ駆動手段と、上記ピント合わせ光学系とは異なる第２のレンズ駆動手段によって制御されるピントシフト光学系と、上記ピント合わせ光学系駆動後に上記ピントシフト光学系を、撮影光路内から退避若しくは光路内に挿入することによって、最終のピント合わせを行う制御を行う制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００２１】
このように構成することにより、山登りＡＦに必要なピーク検知の後、つまりピーク通過後の戻し動作をなくして、高速化を達成することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のピント合わせ装置に於いて、上記制御手段は、上記ピント合わせ光学系の移動による上記コントラスト出力変化を検出し、上記コントラスト出力がピークを過ぎた段階で、上記ピントシフト光学系を駆動することを特徴とする。
【００２３】
このように構成することにより、山登りＡＦに必要なピーク検知の後、つまりピーク通過後の戻し動作をなくして、高速化を達成することができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、ピント合わせ光学系を第１のアクチュエータで駆動し、上記ピント合わせ光学系を介した被写体像のコントラストピークを撮像素子で検出して、被写体のピント合わせを行うピント合わせ装置に於いて、上記撮像素子の位置を上記ピント合わせ光学系の光軸方向に移動させるもので、上記第１のアクチュエータとは異なる第２のアクチュエータと、上記被写体像のコントラストピークを過ぎた段階で、上記第２のアクチュエータを駆動して上記撮像素子の位置を切換制御することによって最終のピント合わせを行う制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００２５】
このように構成することにより、山登りＡＦに必要なピーク検知の後、つまりピーク通過後の戻し動作をなくして、高速化を達成することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、第１のアクチュエータによって光軸方向に駆動されるピント合わせレンズと、上記ピント合わせレンズを介して被写体像を検出する撮像手段と、上記第１のアクチュエータとは異なる第２のアクチュエータによって上記光軸方向と直交する方向に位置変位する光学部材と、上記光学部材の光路内への挿入状態によって得られた上記撮像手段の出力により、上記ピント合わせレンズの駆動方向を決定して、上記ピント合わせレンズを駆動するピント制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００２７】
このように構成することにより、山登りＡＦでレンズが中間位置にある時、次のＡＦで最初どちらかに動かすかという検出動作を対策して高速化を達成することができる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のピント合わせ装置に於いて、上記光学部材は、上記撮像手段に入射する光量を露出制御時に制限するＮＤフィルタであることを特徴とする。
【００２９】
このように構成することにより、新たに光学系を設けなくともよく、コスト上昇を防止することができる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、ピント合わせ光学系を介して被写体像を検出する撮像手段と、上記撮像手段の出力より上記被写体像のコントラスト信号を出力するコントラスト出力手段と、上記ピント合わせ光学系を光軸方向に移動させながら上記コントラスト出力手段の出力変化を検出し、上記コントラスト信号のピークを越えたところで上記ピント合わせ光学系の駆動制御を終了する第１の駆動制御手段と、上記ピント合わせ光学系の光路内に挿脱可能なピントシフト光学系と、上記第１の駆動制御手段による駆動制御の終了後、上記ピントシフト光学系を上記撮影光路に挿入、若しくは上記撮影光路から退避させる第２の駆動制御手段と、を具備したことを特徴とする。
【００３１】
このように構成することにより、山登りＡＦでレンズが中間位置にある時、次のＡＦで最初どちらかに動かすかという検出動作を対策して高速化を達成することができる。
【００３２】
請求項１１に記載の発明は、ピント合わせ光学系と、このピント合わせ光学系を介して被写体像を結像する撮像手段と、上記撮像手段の出力より、上記被写体像のコントラスト信号を出力するコントラスト出力手段と、上記ピント合わせ光学系を光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、上記ピント光学系の光路内に挿脱可能なピントシフト光学系と、上記ピントシフト光学系を駆動する第２の駆動手段と、上記ピントシフト光学系が上記ピント合わせ光学系の光路内に挿入した状態、若しくは上記光路内から退避した状態に於いて、上記第１の駆動手段を制御して上記ピント合わせ光学系を光軸方向に移動させ、その際の上記コントラスト出力手段の出力変化に基づいて上記コントラスト信号のピークを越えた位置に上記ピント合わせ光学系を停止させる第１の制御動作と、上記第１の制御動作の終了後、上記第２の駆動手段を制御して上記ピントシフト光学系を、上記撮影光路内から退避、若しくは上記光路内に挿入させる第２の制御動作を実行可能な制御手段と、を具備したことを特徴とする。
【００３３】
このように構成することにより、山登りＡＦでレンズが中間位置にある時、次のＡＦで最初どちらかに動かすかという検出動作を対策して高速化を達成することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
【００３５】
（第１の実施の形態）
図１は、この発明の第１の実施の形態に係るピント合わせ装置が適用された電子カメラの構成を示した図である。
【００３６】
図１に於いて、被写体１の像は、ピント合わせ光学系を構成するピント合わせレンズ１０を介して、撮像手段でありＣＣＤ等で構成される撮像素子１１に結像される。そして、撮像素子１１の出力は、Ａ／Ｄ変換回路１２を介してコントラスト出力手段としての機能を含む画像処理回路１３へ供給される。この画像処理回路１３には、制御手段としてのＣＰＵ１５と、メモリ１７と、ＬＣＤドライバ１８を介してＬＣＤパネル１９とが接続されている。
【００３７】
上記撮像素子１１では、その露光時間中に画素毎の電荷が蓄積されて出力される。そして、撮像素子１１の出力は、図示されないアンプにより適宜増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路１２にてＲＧＢの各原色成分毎にＡ／Ｄ変換されてデジタル値の画像信号となる。
【００３８】
上記画像処理回路１３では、上記Ａ／Ｄ変換回路１２でデジタル値に変換された画像信号が、カラーバランス、コントラストやエッジ強調、圧縮等の各種信号処理が施される。また、ここで得られた画像信号はＬＣＤドライバ１８に出力され、この画像信号に対応した画像がＬＣＤパネル１９に表示される。更に、画像処理回路１３で得られた画像信号は、圧縮等の処理が行われた後、メモリ１７に記録される。
【００３９】
上記ＣＰＵ１５には、第１の光学系駆動手段（第１の駆動手段、第１の駆動制御手段、第１のアクチュエータ）である上記ピント合わせレンズ用のモータドライバ（レンズドライバ）２１を介してレンズ用のモータ２２が接続されている。このモータ２２には送りねじ２３が取り付けられており、上記ピント合わせレンズ１０に設けられた一方の凸部と螺合している。また、上記ピント合わせレンズ１０に設けられた他方の凸部の近傍には、該ピント合わせレンズ１０を光軸方向（図示Ｚ方向）に移動させるためのガイド２４が設けられている。
【００４０】
また、上記ＣＰＵ１５には、ファーストレリーズスイッチ１５ａ及びセカンドレリーズスイッチ１５ｂが接続されると共に、プランジャドライバ２５を介して第２の光学系駆動手段（第２の駆動手段、第２の駆動制御手段、第２のアクチュエータ）であるプランジャ２６が接続されている。プランジャ２６は、電磁石の働きで鉄芯２７を吸着させるものである。この鉄芯２７は、第１のばね２８によって、レバー３０の当接部３２を、図１に於いて下方に押し付けている。
【００４１】
上記レバー３０は、軸３１を中心に揺動可能に支持されている。このレバー３０に於いて、軸３１を中心にした当接部３２と反対側には、撮影光路中に挿入可能に、ピントシフト光学系であるピントシフトレンズ等の光学素子３３が設けられている。プランジャ２６が鉄芯２７を吸着させる第２のバネ３４の力で当接部３２が上昇し、光学素子３３が下降して撮影光路中に挿入される。このように、ピント合わせレンズ１０とは別の第２のレンズとしての光学素子３３が光路内で作用することが、この発明の１つの特徴となっている。
【００４２】
このような構成に於いて、被写体１の像は、ピント合わせレンズ１０を介して撮像素子１１に結像する。ピント合わせレンズ１０は、モータ２２に取り付けられた送りねじ２３によって、光軸方向（Ｚ方向）に移動可能である。つまり、レンズドライバ２１の通電によってモータ２２が回転制御されると、送りねじ２３が回転される。これにより、ピント合わせレンズ１０は、ガイド２４に沿って前後方向に移動する。
【００４３】
こうしてピント調整がなされた後、得られた被写体１の像は、撮像素子１１によって電気的な信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換回路１２に出力される。そして、このＡ／Ｄ変換回路１２によってデジタル値に変換されると、画像処理回路１３に於いて、カラーバランスやコントラスト、エッジ強調、圧縮等の処理を経て、メモリ１７に記録される。
【００４４】
画像処理回路１２の出力は、ＬＣＤドライバ１８を介してＬＣＤ１９に表示可能である。上記撮像素子１１を常時作動させておくと、撮影者は、このＬＣＤ１９をファインダとして見ながらの撮影が可能である。
【００４５】
撮影者によるファーストレリーズスイッチ１５ａ、セカンドレリーズスイッチ１５ｂの制御状態は、ＣＰＵ１５で判定されて、これらの撮影シーケンスが制御される。上述したレンズドライバ２１に加えて、プランジャドライバ２５を介したプランジャ２６の制御も、ＣＰＵ１５によって行われる。
【００４６】
ところで、上述したように、ピント合わせレンズ１０と撮像素子１１との間にピントシフトレンズ等の光学素子を介入させることにより、図２に示されるようなピント位置シフトが可能となる。
【００４７】
つまり、図２（ａ）に示されるように、ピント合わせレンズ１０と撮像素子１１の間に何も光学素子が存在しない場合にピントが合っている状態のレンズドライブ（ＬＤ）位置にて、図２（ｂ）〜（ｄ）に示されるように種々の光学素子が挿入されている。
【００４８】
つまり、図２（ｂ）では、ピント合わせレンズ１０と撮像素子１１との間に、透明平板３３ａが挿入されている。同様に、図２（ｃ）ではピント合わせレンズ１０と撮像素子１１の間に凹レンズ３３ｂが、図２（ｄ）では凸レンズ３３ｃが、それぞれ挿入されている。
【００４９】
このとき、図２（ｂ）及び（ｃ）では、撮像素子１１の、より奥の方にピントが合うことになり、この状態でピントを合わせる場合には、ピント合わせレンズ１０をもっと前に出さなければ、撮像素子１１上に結像させることはできない。一方、図２（ｄ）に示されるように、凸レンズ３３ｃが挿入された状態では、ピントの位置は撮像素子１１の手前にきて、もっとピント合わせレンズを繰り込まなければ、撮像素子１１上に結像させることはできない。
【００５０】
図３に示されるように、像信号の高周波成分のコントラスト信号を縦軸に、レンズ制御位置（ＬＤ）を横軸にとると、所定の距離の被写体に対しては、所定のＬＤ位置でコントラストがピークを形成し、ピント合わせすべき位置が決定する。
【００５１】
つまり、光路内にピントシフトレンズ等の光学系が存在しない場合は、ピント合わせレンズ１０の位置（ＬＤ位置）はＬＤ_１が好ましく、光学素子３３が挿入されている場合にはＬＤ_２の位置が好ましい。いま、光学素子３３無しの状態で、ＬＤ_０の位置からＬＤ_２の位置までピント合わせレンズ１０を移動させると、コントラスト値がピークを越したことがわかる。このとき、光学素子３３が光路中に挿入されると、光学素子３３無しの状態ではピントがずれていたのに、正しくピント合わせがなされる。
【００５２】
つまり、先ず、光学素子３３無しでピーク検知が行われ、ピークを過ぎてから光学素子３３が挿入されて撮影されれば、山登りＡＦ特有のレンズ戻しのステップを省略して、ピント合わせ制御が行える。すなわち、図３に於いて、ＬＤ_０からＬＤ_２まで移動させた後、ＬＤ_２からＬＤ_１にΔＬＤだけ戻す時間を省略することができる。
【００５３】
また、ＬＤ_０のピント位置より遠い側に被写体１が存在している場合には、図４に示されるようなコントラストの特性曲線となる。この場合は、光学素子３３が存在する場合の方が、先にピーク検出をすることができる。つまり、ＬＤ_０からＬＤ_４に向って移動されると、ピント合わせレンズ位置がＬＤ_３に至った時、ＬＤ_４にピークが存在していたことが、ＣＰＵ１５によっても認識することができる。
【００５４】
そして、この場合は、光学素子３３を光路中から退避させれば、図４に破線で示されるようなコントラスト特性曲線が得られるが故に、ＬＤ_３の位置でコントラストピーク、つまりピント良好となり、ΔＬＤ分戻す制御をせずとも撮影可能な状態となる。
【００５５】
また、ＬＤ_０の初期位置で光学素子３３の光路中への挿入、退避でコントラスト値を判定すれば、図３及び図４の何れの状態であるかを判別することができる。
【００５６】
つまり、光学素子３３が存在しない方がコントラストが高まるならば図３の特性の状態であり、光学素子３３が存在する方がコントラストが低いならば図４の特性の状態である。
【００５７】
このように、光学素子３３が、光路内への挿入、または光路外への退避によって、何れの方向にピント位置を移動させればよいかがを判別することができる。
【００５８】
次に、以上説明した制御動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００５９】
先ず、ステップＳ１にて、光学素子３３が光路内に挿入される。そして、ステップＳ２にて、光学素子３３が光路内に挿入された状態でのコントラスト値Ｃ_１が判定される。
【００６０】
次いで、ステップＳ３にて、光学素子３３が光路内から退避される。更に、ステップＳ４にて、光学素子３３が光路内に存在しない状態でのコントラスト値Ｃ_２が判定される。
【００６１】
このようにして得られたコントラスト値Ｃ_１とＣ_２とが、ステップＳ５に於いて比較されることにより、上述した図３の特性の状態か図４の特性の状態であるかがわかる。すなわち、光学素子３３退避時のコントラスト値Ｃ_２の方が高ければ、図３の特性の状態であるとして、ステップＳ６へ移行する。一方、光学素子３３挿入時のコントラスト値Ｃ_１の方が高ければ、図４の特性の状態であるとして、ステップＳ８へ移行する。
【００６２】
図３の特性の状態では、上述したように、光学素子３３無しの方が先にピーク検出をすることができる（ＬＤ_２よりＬＤ_１の方がＬＤ_０に近い）。したがって、ステップＳ６にてピント合わせレンズ１０が繰り出された後、ステップＳ９にて光学素子３３無しでコントラスト値が判定される。そして、ステップＳ１０にてピント合わせレンズ１０がを繰り出されて、ステップＳ１１に於いてコントラストピークが検出される。
【００６３】
ここで、コントラストピークが検出されなければ、上記ステップＳ９へ移行する。そして、コントラストピークが検出されるまで、ステップＳ９〜Ｓ１１の処理が繰り返される。
【００６４】
一方、図４の特性の状態では、光学素子３３が挿入された方が先にピーク検出することができる（ＬＤ_０からＬＤ_４の方がＬＤ_３に近い）。したがって、ステップＳ７にて再度光学素子３３が挿入され、続くステップＳ８にてレンズ繰り込み動作が開始される。そして、ステップＳ９〜Ｓ１１にて、コントラストピーク検出動作が行われる。これによって、ピークを過ぎた所でレンズの制御動作が停止される。
【００６５】
つまり、図３に示される特性の例ではＬＤ_２までピント合わせレンズ１０は動いており、また、図４に示される特性の例ではＬＤ_３までピント合わせレンズ１０が動いている。しかしながら、これらの状態で、従来のようなレンズ用のモータ２２の反転動作によりピークに戻すことは行われない。
【００６６】
上記ステップＳ１１にてコントラストピークが検出されると、ステップＳ１２にて光学素子３３が光路内へ挿入されているか否かが判定される。その結果、光学素子３３が挿入されていない場合は、ステップＳ１３へ移行して光学素子３３が光路内に挿入されてコントラストピーク位置とされる。一方、光学素子３３が光路内に挿入されている場合は、ステップＳ１４へ移行して光学素子３３が光路外へ退避されてコントラストピーク位置とされる。
【００６７】
こうした状態で、ステップＳ１５にて撮影が行われる。これによって、コントラストのピーク位置、つまり、ピントの合った状態での撮影が可能となる。
【００６８】
このように、第１の実施の形態によれば、山登りＡＦのような、レンズ移動方向の迷いや、ピーク検出後のモータ停止、反転の動作をなくして、高速のＡＦ動作を達成することができる。基本は山登りＡＦと同じ原理によるので、レンズや部品に誤差があっても、正確なピント合わせが可能となる。
【００６９】
但し、ここでは説明を簡略化して、ピーク検出後に行き過ぎた量ΔＬＤが、光学素子３３の挿入によって変化するピーク位置差と同じであると仮定した。実際には、図６に示されるような考え方でこれを揃える必要がある。
【００７０】
つまり、光学素子３３の有無によるΔＬＤはピークの形状によって変化すると考え、ピークのなだらかさをΔＣ_Ｐという値で判定し、この値によってΔＬＤを決定するようにしている。この要因の他、この値は装置の部品の出来映えで変化する。
【００７１】
したがって、これはカメラ個々に製造工程でチェックされてカメラ内のメモリ１７に記録するようにしてもよい。このとき、ピークのなだらかさ毎にΔＬＤを別々に記録するようにする。
【００７２】
このような想定の下に、光学素子３３が光路内に存在しない状態でピント合わせレンズ１０を動かしてコントラストを判定して、ピークが検出されたら、そのレンズ位置（ＬＤ_１）とコントラスト値（Ｃ_Ｐ）より、所定の条件に於ける光学素子３３によるピントシフト量ΔＬＤ_０分前のＬＤ値（ＬＤ_５）とコントラスト値Ｃ_Ｐ１が求められ、これらの値が利用されて、ΔＬＤが決定されるようにしている。
【００７３】
これにより、迅速で、且つ正確なＡＦ撮影が可能となる。
【００７４】
図６の特性図に示されるΔＬＤ_０は、所定条件に於けるピント位置シフト量であり、ピークの形状をΔＣ_Ｐとして表している。
【００７５】
図７は、このように考えた場合のレンズ位置決定の動作を説明するフローチャートである。
【００７６】
初めに、ステップＳ２１〜Ｓ２３にて、レンズ位置（ＬＤ）微動による各位置毎のコントラスト値がＬＤ位置と共に記録される。そして。ステップＳ２４に於いて、コントラスト値が下降であるか否かが判定される。ここで、まだ下降でなければ上記ステップＳ２１へ移行して、以降の処理が繰り返される。
【００７７】
一方、コントラストが下降であれば、ステップＳ２５に移行して、ピーク位置のコントラストがＣ_Ｐとされる。次いで、ステップＳ２６にて、ピークのＬＤ位置がＬＤ_１とされる。更に、ステップＳ２７にて、ピーク検出されたＬＤ値より所定値ΔＬＤ_０だけ前の位置のコントラスト値ＣＰ１が検出される。
【００７８】
そして、ステップＳ２８にて、上記ΔＣ_Ｐによって、レンズ収差等により発生する光学素子３３によるピント位置差ΔＬＤが決定される。その後、ステップＳ２９にて、ピーク位置のＬＤ_１にこのΔＬＤが加えられた値の位置に、ピント合わせレンズ１０が移動される。
【００７９】
このように、ピークの形状に応じて、ピントずれ量ΔＬＤが判定され、決定された所ＬＤ_２にピント位置が制御されるので、この後、光学素子３３が挿入された時に正しくピントが合った状態で撮影を行うことができる。
【００８０】
尚、上述した光学素子３３は、露出時にＣＣＤに入射する光を制限するＮＤフィルタ等を利用してもよい。この場合、図８に示されるように、ＮＤフィルタ無しの場合に比べてコントラスト値が低下するが、ＮＤフィルタによる光の減衰の割合は一定なので、図示されるように、所定の値を乗じて増幅演算して利用すればよい。但し、このＮＤフィルタは、本来、露出制御用のものであるので、これを代用する場合には、図５のフローチャートによる制御動作をそのまま実行することはできない。
【００８１】
図９は、光学素子３３にピントシフトレンズに代えてＮＤフィルタを使用した場合の制御動作について説明するフローチャートである。尚、以下に述べるフローチャートに於いて、ステップＳ３１〜Ｓ４２及びステップＳ４８の処理動作は、光学素子３３をＮＤフィルタに代えている他は、上述した図５のフローチャートに於けるステップＳ１〜Ｓ１２及びステップＳ１５の処理動作と同様であるので説明は省略する。
【００８２】
ステップＳ４２にて、ＮＤフィルタが光路内へ挿入されているか否かが判定される。その結果、ＮＤフィルタが挿入されていない場合はステップＳ４３へ移行し、ＮＤフィルタが光路内に挿入されている場合はステップＳ４４へ移行する。
【００８３】
ここで、ＮＤフィルタは、露出の条件によっては、光路内に挿入可能な場合と不可能な場合があり、同様に光路から退避できる場合とできない場合がある。そのため、ステップＳ４３では、ＮＤフィルタの光路内への挿入がＯＫか否かが判定される。
【００８４】
ここで、挿入可能であればステップＳ４５へ移行してＮＤフィルタが光路内に挿入される。一方、ＮＤフィルタが挿入できない場合は、ステップＳ４６へ移行して、通常の山登りＡＦと同様に、ピント合わせレンズ１０が逆転されて、各々の状態でピーク位置にセットされる。このとき、停止や再起動等に時間を要するが、撮像素子のダイナミックレンズを考慮して、露出が優先される。
【００８５】
また、ステップＳ４４では、ＮＤフィルタが光路内から退避が可能か否かが判定される。そして、ステップＳ４４にて、退避が可能であればステップＳ４７へ移行して、ＮＤフィルタが光路外へ退避される。しかしながら、上記ステップＳ４４にて、ＮＤフィルタの光路外への退避ができない場合は、ステップＳ４６へ移行して、通常の山登りＡＦと同様にピント合わせレンズ１０が逆転されて、各々の状態でピーク位置にセットされる。このとき、停止や再起動等に時間を要するが、撮像素子のダイナミックレンズを考慮して、露出が優先される。
【００８６】
尚、上述した実施の形態では、もっぱら、ＮＤフィルタや、図２（ｃ）に示される凹レンズ３３ｂのように、光路に挿入退避するレンズによってピントが撮像素子側にシフトする例で説明したが、例えば、図２（ｄ）に示されるような凸レンズ３３ｃが用いられるものであってもよい。但し、この場合、図３、図４に示されるΔＬＤの値は負の値となる。
【００８７】
（第２の実施の形態）
また、上記第１の実施の形態のような通常のレンズ制御（ＬＤ）及びピントシフトによるＡＦの考え方を応用すると、図１０（ａ）及び（ｂ）に示されるように、撮像素子１１の位置を２つの状態に設定可能として、ピント合わせの補助をする実施の形態が可能である。
【００８８】
以下、そのような例について、この発明の第２の実施の形態として説明する。尚、電子カメラの構成等については、基本的に図１に示されたものと同様であるので、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。
【００８９】
図１０（ａ）に於いて、プランジャ２６がオフにされているとき、バネ３７の力で、撮像素子１１は位置制限枠部３６の前方に当て付けられている。この状態で、プランジャ用のプランジャドライバ２５が通電されると、プランジャ２６の鉄芯２７がプランジャ２６内に吸引される。すると、図１０（ｂ）に示されるように、撮像素子１１は位置制限枠部３６の後方に当て付けられる。
【００９０】
これら２つの状態は、高速で位置精度良く制御することができるので、通常のピント合わせレンズ１０の制御と併用して、図５に類似したフローチャートにより効果的なＡＦ装置を提供することができる。
【００９１】
すなわち、図５のフローチャートに於いて、ステップＳ１、Ｓ３の「光学素子３３挿入」、「光学素子３３退避」を「プランジャ２６のＯＮ」、「プランジャ２６のＯＦＦ」に置き換えればよい。つまり、プランジャをオンにすれば、図１０（ｂ）に示されるように、ピント合わせレンズ１０と撮像面の距離が広がる方向になるので、同じ被写体１を狙う場合にレンズはくり出さない状態でコントラストピークが出力される。
【００９２】
したがって、レンズ制御（ＬＤ）位置とコントラスト信号は、図１１に示されるような関係になる。これにより、図６の特性と比較して明らかなように、挿入される光学素子無しの状態がプランジャＯＮ、光学素子有りの状態がプランジャＯＦＦの状態に対応することがわかる。
【００９３】
この場合、図１２のフローチャートに従ってピント合わせ動作が行われる。
【００９４】
先ず、ステップＳ５１にて、プランジャ２６がＯＮ／ＯＦＦされてて得られたコントラスト値が検出される。これは、図５のフローチャートに於けるステップＳ１〜Ｓ４に相当する。
【００９５】
次いで、ステップＳ５２にて、プランジャ２６がオンされるかオフにされるかが決定され、ステップＳ５３で山登りＡＦの方向が決定される。これらは、図５のフローチャートに於けるステップＳ５〜Ｓ８に相当する。
【００９６】
更に、ステップＳ５４、Ｓ５５にて、レンズが移動されながらコントラストの判定がなされる。これらステップＳ５４、Ｓ５５は、図５のフローチャートに於けるステップＳ９〜Ｓ１１に相当する。
【００９７】
そして、ステップＳ５６にて、プランジャ２６が、ＯＮ→ＯＦＦ、またはＯＦＦ→ＯＮに制御される。これは、図５のフローチャートのステップＳ１２〜Ｓ１４に相当する。これにより、ピーク位置にふさわしい方に撮像素子が移動される。
【００９８】
図１１の特性図から明らかなように、スルー画像のためのレンズ所定位置ＬＤ_０に於いて、プランジャＯＮ／ＯＦＦでコントラストが判定される。そして、プランジャＯＮの方がコントラストが高いならば、レンズが繰り出し方向に移動され、プランジャＯＦＦの方がコントラストが高いならば、レンズが繰り込み方向に移動されて、レンズ制御が開始される。
【００９９】
繰り出し方向ではプランジャＯＮで山登り判定がなされ、最後にプランジャがＯＦＦにされてピント合わせが終了する。繰り込み方向ではその逆となる。
【０１００】
このようなフローチャートに従って、高速、高精度のピント合わせが可能となる。
【０１０１】
以上説明したように、この第２の実施の形態では、撮像素子を可動としたので、これを高速で移動させることによって撮像素子の埃落とし等の応用ができる。
【０１０２】
（第３の実施の形態）
次に、図１３乃至図１６を参照して、この発明の第３の実施の形態を説明する。
【０１０３】
図１３はズームレンズの動きを示したもので、（ａ）はワイド（広角）時、（ｂ）はスタンダード（標準）時、（ｃ）はテレ（望遠）時の、各状態を示した図である。
【０１０４】
図１３（ａ）〜（ｃ）に於いて、第１レンズ群４１、第２レンズ群４２及び第３レンズ群４３は、それぞれ複数のレンズより構成されてズーミングにより変化する部分である。そして、第４レンズ群４４がピント合わせレンズを構成している。尚、４０は絞りである。
【０１０５】
このような構成で、ピント合わせ距離の逆数と、ピント合わせレンズの位置（ＬＤ）の関係を示すと、図１４に示されるようになる。
【０１０６】
このように、同じＬＤ位置、ＬＤ_０であっても、ピント合わせできる距離がズーム位置によって変化する。したがって、この第３の実施の形態では、図１５のようなフローチャートに従って、ズーミングによるピント位置移動が山登りＡＦの補助に使用される。
【０１０７】
つまり、ステップＳ６１にて、ピント合わせレンズ（第４レンズ群４４）のスキャンにて、山登り検知（コントラストのピーク検知）が行われる。次いで、ステップＳ６２にて、レンズが移動されながらコントラストの判定がなされる。
【０１０８】
そして、コントラストが検出されたならば、ステップＳ６３に移行して、ズームレンズが微小シフトされて山のピーク状態にされる（図１６参照）。例えば遠距離側からレンズを近距離側に対してくり出して行くと（図示曲線ａ）、山を越えた時に近距離にピントが合ってしまうので、ズームレンズを望遠側に微小シフトして（図示曲線ｂ）、図１４に示される特性の関係より、ピントの合う距離が補正される。
【０１０９】
以上説明したように、この第３の実施の形態によれば、特別な部材の追加なく、本発明の主旨に沿った技術を提供することができる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、山登りＡＦのすぐれた点である、誤差要因キャンセル特性を生かして高精度化を達成しながら、レンズ制御時の無駄な時間を短縮して高速化を達成することができる。
【０１１１】
そして、請求項１に記載の発明によれば、山登りＡＦに必要なピーク検知の後、つまりピーク通過後の戻し動作をなくして、高速化を達成することができる。
【０１１２】
また、請求項２に記載の発明によれば、山登りＡＦに必要なピーク検知の後、つまりピーク通過後の戻し動作をなくして、高速化を達成することができる。
【０１１３】
請求項３に記載の発明によれば、山登りＡＦに必要なピーク検知の後、つまりピーク通過後の戻し動作をなくして、高速化を達成することができる。
【０１１４】
請求項４に記載の発明によれば、山登りＡＦに必要なピーク検知の後、つまりピーク通過後の戻し動作をなくして、高速化を達成することができる。
【０１１５】
請求項５に記載の発明によれば、山登りＡＦに必要なピーク検知の後、つまりピーク通過後の戻し動作をなくして、高速化を達成することができる。
【０１１６】
請求項６に記載の発明によれば、山登りＡＦに必要なピーク検知の後、つまりピーク通過後の戻し動作をなくして、高速化を達成することができる。
【０１１７】
請求項７に記載の発明によれば、山登りＡＦに必要なピーク検知の後、つまりピーク通過後の戻し動作をなくして、高速化を達成することができる。
【０１１８】
請求項８に記載の発明によれば、山登りＡＦでレンズが中間位置にある時、次のＡＦで最初どちらかに動かすかという検出動作を対策して高速化を達成することができる。
【０１１９】
請求項９に記載の発明によれば、新たに光学系を設けなくともよく、コスト上昇を防止することができる。
【０１２０】
請求項１０に記載の発明によれば、山登りＡＦでレンズが中間位置にある時、次のＡＦで最初どちらかに動かすかという検出動作を対策して高速化を達成することができる。
【０１２１】
請求項１１に記載の発明によれば、山登りＡＦでレンズが中間位置にある時、次のＡＦで最初どちらかに動かすかという検出動作を対策して高速化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係るピント合わせ装置が適用された電子カメラの構成を示した図である。
【図２】ピント合わせレンズ１０から撮像素子１１までの光学系の構成を示すもので、（ａ）は両者の間に何も挿入されていない状態を示した図、（ｂ）は透明平板３３ａが挿入されている例を示した図、（ｃ）は凹レンズ３３ｂが挿入されている例を示した図、（ｄ）は凸レンズ３３ｃ挿入されている例を示した図である。
【図３】光学素子３３の有無による像信号のコントラスト信号とレンズ制御位置（ＬＤ）との関係を示した特性図である。
【図４】ＬＤ_０のピント位置より遠い側に被写体１が存在している場合の光学素子３３の有無による像信号のコントラスト信号とレンズ制御位置（ＬＤ）との関係を示した特性図である。
【図５】この発明の第１の実施の形態に於けるカメラのピント合わせ動作を説明するフローチャートである。
【図６】光学素子３３の有無による像信号のコントラスト信号とレンズ制御位置（ＬＤ）との関係を示した別の例の特性図である。
【図７】レンズ位置決定の動作を説明するフローチャートである。
【図８】第１の実施の形態の変形例であって、ＮＤフィルタの有無による像信号のコントラスト信号とレンズ制御位置（ＬＤ）との関係を示した特性図である。
【図９】第１の実施の形態の変形例であるカメラのピント合わせ動作を説明するフローチャートである。
【図１０】この発明の第２の実施の形態に係るピント合わせ装置の概略を示した構成図である。
【図１１】第２の実施の形態に於ける像信号のコントラスト信号とレンズ制御位置（ＬＤ）との関係を示した特性図である。
【図１２】第２の実施の形態に於けるピント合わせ動作を説明するフローチャートである。
【図１３】この発明の第３の実施の形態を説明するもので、（ａ）はワイド（広角）時のズームレンズの状態を示した図、（ｂ）はスタンダード（標準）時のズームレンズの状態を示した図、（ｃ）はテレ（望遠）時のズームレンズの状態を示した図である。
【図１４】第３の実施の形態に於けるピント合わせ距離の逆数とピント合わせレンズの位置（ＬＤ）の関係を示した特性図である。
【図１５】第３の実施の形態に於けるカメラのピント合わせ動作を説明するフローチャートである。
【図１６】第３の実施の形態に於ける像信号のコントラスト信号とレンズ制御位置（ＬＤ）との関係を示した特性図である。
【符号の説明】
１…被写体、１０…ピント合わせレンズ、１１…撮像素子、１２…Ａ／Ｄ変換回路、１３…画像処理回路、１５…ＣＰＵ、１７…メモリ、１８…ＬＣＤドライバ、１９…ＬＣＤ、２１…モータドライバ（レンズドライバ）、２２…モータ、２４…ガイド、２５…プランジャドライバ、２６…プランジャ、２７…鉄芯、３０…レバー、３２…当接部、３３…光学素子。

Claims

被写体像を結像してデジタル値の電気信号に変換する撮像手段と、
上記撮像手段に結像される被写体像のピントを、光軸方向に移動させて合わせるピント合わせ光学系と、
上記撮像手段の出力より上記被写体像のコントラスト信号を出力するコントラスト出力手段と、
上記コントラスト出力手段の出力に従って上記ピント合わせ光学系の位置を上記光軸方向に移動制御する第１の光学系駆動手段と、
上記ピント合わせ光学系の光路内に挿脱可能で、上記ピント合わせ光学系により合わせられたピント位置を上記光軸方向にシフトさせるピントシフト光学系と、
上記ピントシフト光学系を上記ピント合わせ光学系の光路内に挿脱するもので、上記第１の光学系駆動手段とは異なる第２の光学系駆動手段と、
上記ピント合わせ光学系駆動後に上記ピントシフト光学系を、上記光路内から退避若しくは上記光路内に挿入することによって、最終のピント合わせ制御を行う制御手段と、
を具備することを特徴とするピント合わせ装置。
上記制御手段は、上記コントラストの出力がピークを過ぎた段階で、上記第２の光学系駆動手段を制御して上記ピントシフト光学系を駆動することを特徴とする請求項１に記載のピント合わせ装置。
被写体像を結像してデジタル値の電気信号に変換する撮像手段と、
上記撮像手段に結像される被写体像のピントを、光軸方向に移動させて合わせるピント合わせ光学系と、
上記撮像手段の出力より上記被写体像のコントラスト信号を出力するコントラスト出力手段と、
上記コントラスト出力手段の出力に従って上記ピント合わせ光学系の位置を上記光軸方向に移動制御する第１の光学系駆動手段と、
上記撮像手段を上記光軸方向に移動させるもので、上記第１の光学系駆動手段とは異なる第２の光学系駆動手段と、
上記ピント合わせ光学系駆動後に上記第２の光学系駆動手段を駆動制御して上記撮像手段を上記光軸方向にシフトさせる制御手段と、
を具備することを特徴とするピント合わせ装置。
上記制御手段は、上記コントラストの出力がピークを過ぎた段階で、上記第２の光学系駆動手段を制御して上記撮像手段を移動させることを特徴とする請求項３に記載のピント合わせ装置。
ピント合わせ光学系を介して、被写体像を結像する撮像手段と、
上記撮像手段の出力より上記被写体像のコントラスト信号を出力するコントラスト出力手段と、
上記ピント合わせ光学系を光軸方向に移動させた時の上記コントラスト出力手段の出力に従って上記ピント合わせ光学系を制御する第１のレンズ駆動手段と、
上記ピント合わせ光学系とは異なる第２のレンズ駆動手段によって制御されるピントシフト光学系と、
上記ピント合わせ光学系駆動後に上記ピントシフト光学系を、撮影光路内から退避若しくは光路内に挿入することによって、最終のピント合わせを行う制御を行う制御手段と、
を具備することを特徴とするピント合わせ装置。
上記制御手段は、上記ピント合わせ光学系の移動による上記コントラスト出力変化を検出し、上記コントラスト出力がピークを過ぎた段階で、上記ピントシフト光学系を駆動することを特徴とする請求項５に記載のピント合わせ装置。
ピント合わせ光学系を第１のアクチュエータで駆動し、上記ピント合わせ光学系を介した被写体像のコントラストピークを撮像素子で検出して、被写体のピント合わせを行うピント合わせ装置に於いて、
上記撮像素子の位置を上記ピント合わせ光学系の光軸方向に移動させるもので、上記第１のアクチュエータとは異なる第２のアクチュエータと、
上記被写体像のコントラストピークを過ぎた段階で、上記第２のアクチュエータを駆動して上記撮像素子の位置を切換制御することによって最終のピント合わせを行う制御手段と、
を具備することを特徴とするピント合わせ装置。
第１のアクチュエータによって光軸方向に駆動されるピント合わせレンズと、
上記ピント合わせレンズを介して被写体像を検出する撮像手段と、
上記第１のアクチュエータとは異なる第２のアクチュエータによって上記光軸方向と直交する方向に位置変位する光学部材と、
上記光学部材の光路内への挿入状態によって得られた上記撮像手段の出力により、上記ピント合わせレンズの駆動方向を決定して、上記ピント合わせレンズを駆動するピント制御手段と、
を具備することを特徴とするピント合わせ装置。
上記光学部材は、上記撮像手段に入射する光量を露出制御時に制限するＮＤフィルタであることを特徴とする請求項８に記載のピント合わせ装置。
ピント合わせ光学系を介して被写体像を検出する撮像手段と、
上記撮像手段の出力より上記被写体像のコントラスト信号を出力するコントラスト出力手段と、
上記ピント合わせ光学系を光軸方向に移動させながら上記コントラスト出力手段の出力変化を検出し、上記コントラスト信号のピークを越えたところで上記ピント合わせ光学系の駆動制御を終了する第１の駆動制御手段と、
上記ピント合わせ光学系の光路内に挿脱可能なピントシフト光学系と、
上記第１の駆動制御手段による駆動制御の終了後、上記ピントシフト光学系を上記撮影光路に挿入、若しくは上記撮影光路から退避させる第２の駆動制御手段と、
を具備したことを特徴とするピント合わせ装置。
ピント合わせ光学系と、
このピント合わせ光学系を介して被写体像を結像する撮像手段と、
上記撮像手段の出力より、上記被写体像のコントラスト信号を出力するコントラスト出力手段と、
上記ピント合わせ光学系を光軸方向に移動させる第１の駆動手段と、
上記ピント光学系の光路内に挿脱可能なピントシフト光学系と、
上記ピントシフト光学系を駆動する第２の駆動手段と、
上記ピントシフト光学系が上記ピント合わせ光学系の光路内に挿入した状態、若しくは上記光路内から退避した状態に於いて、上記第１の駆動手段を制御して上記ピント合わせ光学系を光軸方向に移動させ、その際の上記コントラスト出力手段の出力変化に基づいて上記コントラスト信号のピークを越えた位置に上記ピント合わせ光学系を停止させる第１の制御動作と、上記第１の制御動作の終了後、上記第２の駆動手段を制御して上記ピントシフト光学系を、上記撮影光路内から退避、若しくは上記光路内に挿入させる第２の制御動作を実行可能な制御手段と、
を具備したことを特徴とするピント合わせ装置。