JP2007011021A - 電子カメラおよびカメラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】焦点検出結果に基づいて、ＡＦレンズによる焦点調節動作と、撮像素子の像面移動による焦点調節動作を併用する場合、レリーズ許可されるまでの時間を短縮化する。
【解決手段】検出された焦点調節状態に基づいてＡＦレンズ３１ｂを駆動して焦点調節を行い、合焦状態が第１の合焦判定範囲に入ると撮像素子１４を駆動して焦点調節を行う。その後、検出された焦点調節状態が第２の合焦判定範囲（＜第１の合焦判定範囲）に入ると撮像素子１４の駆動を停止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、焦点調節レンズにより焦点調節を行うとともに、撮像素子の撮像面移動により焦点調節を行うことができる電子カメラに関する。

電子カメラで撮影した画像を大型表示装置で確認したり鑑賞する機会が増加している。そのため、従来の印画紙に焼き付けた画像に比べて合焦状態の優劣がはっきり視認されるようになってきている。焦点調節精度を高めるとともに、合焦時間を短縮することを目的として、焦点調節レンズにより焦点調節を行うとともに、撮像素子の撮像面移動により焦点調節を行うことができる電子カメラが特許文献１に記載されている。

特開２００２−３５４３２０号公報（段落００４１、図３）

特許文献１に記載されている電子カメラでは、焦点検出結果に基づき算出された像面ずれ量を、（焦点調節レンズによる焦点調節量＋撮像素子の撮像面移動による焦点調節量）により焦点調節をすることが記載され、さらに、焦点調節レンズの移動刻み量を撮像素子の撮像面移動刻み量よりも大きくすることが記載されている。

特許文献１の電子カメラは、移動ピッチが異なる焦点調節レンズと撮像面の双方の移動を組み合わせて高速に、しかも焦点調節精度を従来よりも高めようとするものではあるが、場合によっては、合焦状態が合焦判定範囲に追い込まれるまでに時間がかかるおそれがある。あるいは、合焦判定範囲まで合焦状態を追い込めないおそれ、すなわち、撮像素子を移動することにより合焦判定範囲を逸脱してしまうおそれがある。

（１）請求項１の発明による電子カメラは、被写体光を受光して撮像信号に変換する撮像素子と、撮像素子の撮像面を光軸方向に移動する素子移動手段と、撮像面に結像する被写体像の合焦状態を検出する検出手段と、検出手段により検出された合焦状態に基づいてレンズ駆動信号を出力して焦点調節レンズを駆動し、焦点調節レンズ駆動後に検出手段により検出された合焦状態に基づいて素子駆動信号を出力して撮像素子を駆動する調節手段とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載の電子カメラにおいて、調節手段は、焦点調節レンズを駆動した後に検出手段で検出された合焦状態が第１の合焦判定範囲に入ると撮像素子を駆動し、撮像素子を駆動した後に検出手段で検出された合焦状態が第２の合焦判定範囲（＜第１の合焦判定範囲）に入ると合焦と判定して撮像素子の駆動を停止することを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項２に記載の電子カメラにおいて、第２の合焦判定範囲は、素子移動手段の移動分解能よりも大きいことを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、レンズ駆動信号により移動する焦点調節レンズの最小移動量で修正される像面ずれ補正量を表す最小ピント精度量と定義し、調節手段は、最小ピント精度量が所定値以上の場合には、焦点調節レンズの駆動と撮像素子の駆動を併用して合焦状態を調節し、最小ピント精度量が所定値未満の場合には、焦点調節レンズの駆動のみにより合焦状態を調節することを特徴とする。
（５）請求項５の発明による電子カメラシステムは、請求項４に記載の電子カメラと、焦点調節レンズを含む撮影光学系を有し、最小ピント精度量の大きさを記憶する記憶手段を備える交換レンズと、交換レンズと電子カメラとの間で通信を行い、記憶手段に記憶されている最小ピント精度量を電子カメラに送信する通信手段とを備えることを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、請求項５に記載の電子カメラシステムにおいて、記憶手段は、最小ピント精度量の大きさと撮影光学系の焦点距離とを対応付けて記憶することを特徴とする。

本発明の電子カメラおよびシステムによれば、焦点調節レンズと撮像素子の双方の移動により焦点調節を行う際、合焦までに長時間かかったり、所望の合焦状態にすることができないなどといった従来の問題を解決することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態の一眼レフ電子カメラおよびそのシステムは、撮影光学系の焦点調節レンズで粗く焦点調節（粗調）し、撮像素子の撮像面の移動で細かく焦点調節（微調）し、微調時の合焦判定範囲を粗調時の合焦判定範囲より狭くしたものである。

図１に示すように、この実施の形態による一眼レフ電子カメラシステム１００は、カメラ本体（電子カメラ）１０と、カメラ本体１０に着脱されるファインダ装置２０と、カメラ本体１０に着脱される交換レンズ３０とを備える。

被写体光は交換レンズ３０を通ってカメラ本体１０に入射し、レリーズ全押し操作前はクイックリターンミラー１１でファインダ装置２０に導かれてファインダマット２１に結像する。その被写体像はペンタプリズム２２からリレーレンズ２３を通って接眼レンズ２４に導かれるとともに、ペンタプリズム２２から図示しない光学素子により測光素子２５の受光面上に結像する。また、レリーズ全押し操作前、被写体光はクイックリターンミラー１１のサブミラー１２で下方に反射されて焦点検出装置４０に入射する。レリーズ全押し操作後はクイックリターンミラー１１が上方に回動し、被写体光はシャッタ１３を介して撮影用光電変換素子である撮像素子１４上に結像する。

交換レンズ３０は、鏡筒内に、レンズ群３１ａ〜３１ｃから成る撮影レンズ３１、レンズ駆動モータ３２、絞り部材３３、絞り駆動部３４およびレンズ内蔵メモリ３５を備えている。レンズ群３１ｂが焦点調節レンズ（以下、ＡＦレンズと呼ぶ）であり、レンズ駆動モータ（以下、ＡＦモータと呼ぶ）３２で駆動される。なお、撮影レンズ３１はズームレンズであり、図示しないズーミング駆動モータにより任意の焦点距離に設定される。ＡＦモータ３２は、制御回路５０からの制御信号により、ＡＦレンズ３１ｂを被写体光Ｌ１の光軸方向に駆動して焦点調節を行う。

レンズ内蔵メモリ（以下、レンズＲＯＭと呼ぶ）３５は、撮影レンズ３１の焦点距離と後述する最小ピント精度量とを対応付けたレンズ固有のデータを記憶している。レンズＲＯＭ３５に記憶されている最小ピント精度量は、レンズマウント部のコネクタ部をを介して電子カメラ本体１０の制御回路５０に送信するように構成されている。

焦点検出装置４０はたとえば周知の位相差式焦点検出装置であり、焦点検出光束を一対の焦点検出用光像に分割する焦点検出光学系と、分割された一対の光像が入射し、それに応じた焦点検出信号を出力する一対のＣＣＤラインセンサとを備える。ＣＣＤラインセンサから出力される焦点検出信号は制御回路５０に入力され、制御回路５０によりＡＦレンズ３１ｂを合焦位置まで駆動させる。

制御回路５０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種周辺回路から構成され、図２に示すように、焦点検出／焦点調節演算部５１を備えている。焦点検出／焦点調節演算部５１は、機能的には、ＣＣＤラインセンサを制御するＣＣＤ制御部５１１と、予定焦点面に対する結像面の像面ずれ量（デフォーカス量）を演算するデフォーカス量演算部５１２と、像面ずれ量に基づいてＡＦレンズ３１ｂの目標位置を演算するレンズ目標位置演算部５１３と、ＡＦレンズ目標位置に基づいてＡＦレンズ駆動信号を演算するレンズ駆動信号演算部５１４と、撮像素子１４を光軸方向に移動する素子目標位置を演算する素子目標位置演算部５１５と、素子目標位置へ撮像素子１４を移動するための素子駆動信号を演算する素子駆動信号演算部５１６とを備えている。これら各部はソフトウエアとして実現される。

この実施の形態による一眼レフ電子カメラでは、後で詳細に説明するように、最小ピント精度量が所定値以上である所定条件下において、ＡＦレンズ３１ｂと撮像素子１４の双方を駆動して焦点調節を行う。したがって、上記所定条件が満足されるとき、レンズ目標位置演算部５１３は、直前に算出されたデフォーカス量に基づいて、ＡＦレンズ３１ｂの目標位置を演算し、素子目標位置演算部５１５は、ＡＦレンズ３１ｂによる焦点調節後にデフォーカス量演算部５１２で演算されたデフォーカス量に基づいて素子目標位置を演算する。一方、レンズＲＯＭ３５から読み出された最小ピント精度量が所定値未満のときは、ＡＦレンズ３１ｂのみを駆動して焦点調節を行うため、素子駆動信号演算部５１６は、デフォーカス量演算部５１２から送信されるデフォーカス量に基づいて素子目標位置を演算する必要はない。

撮像素子１４の撮像面１４Ａは、ファインダスクリーン２１の結像面と光学的に等価な位置関係にあり、この位置を撮像素子１４の原点位置とし、上述した素子目標位置はこの原点位置を基準として算出される。

上述した最小ピント精度量について説明する。同一の像面ズレ量（デフォーカス量）をゼロにするためのＡＦレンズ３１ｂの移動量は、撮影レンズ３１の焦点距離によって異なることが知られている。焦点距離が長ければＡＦレンズ移動量は小さく、焦点距離が短ければＡＦレンズ移動量は大きくなる。一方、ＡＦレンズ３１ｂの駆動モータ３２としてパルスモータを使用すると、１パルスあたりの移動量は固定値である。この固定値をＡＦモータ３２の分解能と呼ぶ。

ＡＦモータ３２の分解能で修正できるデフォーカス量は焦点距離が長い撮影レンズほど大きい。これは、たとえば次のように説明することができる。１００μｍのデフォーカス量を修正する場合、焦点距離２００ｍｍの撮影レンズでは１０パルスで修正でき、焦点距離５０ｍｍの撮影レンズでは１００パルスで修正できる。すなわち、焦点検出２００ｍｍの撮影レンズでは、１パルス当たり１０μｍ修正でき、焦点検出５０ｍｍの撮影レンズでは、１パルス当たり１μｍ修正できる。この１パルスで修正可能なデフォーカス量を最小ピント精度量と呼ぶと、焦点距離が長い撮影レンズの最小ピント精度量は、焦点距離が短い撮影レンズの最小ピント精度量よりも大きいことになる。

図１を参照すると、制御回路５０には、電源スイッチ６１と、撮影準備指令を出力する半押しスイッチ６２と、撮影指令を出力する全押しスイッチ６３と、ＡＦ−Ｓ／ＡＦ−Ｃ切換スイッチ６４とが接続されている。ＡＦ−Ｓ／ＡＦ−Ｃ切換スイッチ６４は、全押しスイッチ６３がＯＮ操作されたとき、合焦判定されないと撮影を行わないフォーカス優先モード（ＡＦ−Ｓ）と、全押しスイッチ６３がＯＮ操作されたとき、合焦判定されていなくても撮影を行うレリーズ優先モード（ＡＦ−Ｃ）の切換えスイッチである。

図示は省略したが、制御回路５０は、被写体輝度に基づいてシャッタ速度を演算するシャッタ速度演算部と、演算されたシャッタ速度でシャッタ１３を駆動制御するシャッタ駆動制御部と、測光素子２５で検出した被写体輝度などに基づいて制御絞り値を演算する制御絞り値演算部と、制御絞り値演算部で演算された制御絞り値にしたがって絞り部材３３を駆動する絞り駆動信号演算部とを備えている。これら各部はソフトウエアとして実現される。また制御回路５０は、レリーズ全押し操作に連動してクイックリターンミラー１１をミラーアップ、ミラーダウンする駆動制御部も備えている。

図３は、制御回路５０で実行される撮影処理プログラムの一例を示す。この実施の形態による電子カメラでは、使用する撮影レンズの焦点距離が所定値未満の場合、換言すると最小ピント精度量が所定値未満の場合は、ＡＦレンズ３１ｂだけで焦点調節を行い、使用する撮影レンズの焦点距離が所定値以上の場合、換言すると最小ピント精度量が所定値以上の場合は、ＡＦレンズ３１ｂによる焦点調節の後に撮像素子１４の移動による焦点調節を行うものである。

図３は、ＡＦ−Ｓ（フォーカス優先）モードが設定されている場合の処理例である。ステップＳ１で半押しスイッチ６２がオンされていると判定されると、ステップＳ２でＡＦ演算を実行してデフォーカス量を算出する。ステップＳ３では、算出されたデフォーカス量に基づいてＡＦレンズ移動量を算出し、ＡＦモータ３２を駆動してＡＦレンズ３１ｂにより焦点調節を行う。

ステップＳ４では、再度ＡＦ演算を行ってデフォーカス量を算出し、ステップＳ５において、ステップＳ４で算出されたデフォーカス量が予め定められた第１の合焦判定範囲に入っているか判定する。否定されるとステップＳ２〜５を繰り返し、肯定されるとステップＳ６に進む。ステップＳ６で全押しスイッチ６３がオンされたと判定されると、ステップＳ７に進み、最小ピント精度量が所定のしきい値Ｐｓ以上か否かを判定する。最小ピント精度量が所定のしきい値Ｐｓ未満でありステップＳ７が否定されると、ステップＳ１２に進み、レリーズを許可する。

最小ピント精度量が所定のしきい値Ｐｓ以上の場合、ステップＳ７が肯定され、ステップＳ８〜ステップＳ１１を順次実行する。ステップＳ８では、ＡＦ演算を行ってデフォーカス量を算出し、ステップＳ９では、算出されたデフォーカス量に基づいて撮像素子１４の駆動量を算出し、撮像素子駆動アクチュエータ１５を駆動して撮像素子１４の撮像面を所定量移動する。その後、ステップＳ１０で再度ＡＦ演算を行い、ステップＳ１１で、算出されたデフォーカス量が第２の合焦判定範囲に入っているか判定する。ステップＳ１１が肯定されるとステップＳ１２に進んでレリーズを許可する。一方、ステップＳ１１が否定されるとステップＳ８〜ステップＳ１１が実行される。なお、第２の合焦判定範囲は、第１の合焦判定範囲よりも狭い範囲として設定される。また、素子駆動モータ１３による移動分解能よりも大きい値として設定するのが好ましい。

以上説明した実施の形態による電子カメラでは次のような作用効果を奏することができる。
（１）焦点検出装置４０で検出された合焦状態に基づいてＡＦレンズ３１ｂを駆動し、ＡＦレンズ３１ｂ駆動後に焦点検出装置４０により検出された合焦状態に基づいて撮像素子１４を駆動するようにした。撮像素子１４の移動量は、ＡＦレンズ３１ｂにより追い込まれた合焦状態に基づいて算出されるので、従来のように、得られたデフォーカス量からＡＦレンズ移動量と撮像素子移動量の合計値を算出して、一度に双方を移動して焦点調節する場合に比べて、精度の良い合焦状態を短時間で実現できる。

（２）ＡＦレンズ３１ｂを駆動した後に検出された合焦状態が第１の合焦判定範囲に入ると撮像素子１４を駆動するようにし、さらに、撮像素子１４を駆動した後に検出された合焦状態が第２の合焦判定範囲（＜第１の合焦判定範囲）に入ると撮像素子の駆動を停止するようにした。ＡＦレンズ移動による像面ズレ量分解能は、撮像素子移動による像面ズレ量分解能よりも大きいので、第１および第２の合焦判定範囲をこれら分解能に応じて適切に定めることができ、これにより、精度の良い合焦状態を実現できる。

（３）ＡＦレンズ３１ｂの最小移動量で修正される像面ずれ補正量を最小ピント精度量と定義した。そして、最小ピント精度量が所定値Ｐｓ以上の場合には、ＡＦレンズ３１ｂの駆動と撮像素子１４の駆動を併用して合焦状態を調節し、最小ピント精度量が所定値Ｐｓ未満の場合には、ＡＦレンズ３１ｂの駆動のみにより合焦状態を調節するようにした。そのため、むやみに撮像素子１４を駆動する必要がなく、合焦時間が長時間化するおそれがない。

以上説明した実施の形態による電子カメラは次のように変形することもできる。
（１）レンズＲＯＭ３５には、最小ピント精度量の大きさと撮影レンズ３１の焦点距離とを対応付けて記憶したテーブルが記録されているものと説明したが、撮影レンズ３１が短焦点レンズの場合には、レンズＲＯＭ３５には、その焦点距離に対応するひとつの最小ピント精度量だけを記憶すればよい。

（２）最小ピント精度量が大きいときには、ＡＦレンズ３１ｂによる焦点調節動作に加えて撮像素子１４による焦点調節動作を行うようにしたが、最小ピント精度量に関わらず、常にＡＦレンズ３１ｂによる焦点調節動作と撮像素子１４による焦点調節動作を併用するようにしてもよい。

（３）ＡＦレンズ３１ｂによる第１の合焦判定範囲と撮像素子１４の移動による第２の合焦判定範囲をそれぞれ設定した場合について説明したが、一つの合焦判定範囲を設定した場合でも本発明は実施可能である。この場合、たとえば、ＡＦレンズ３１ｂによる焦点調節後の合焦状態が合焦判定範囲内に位置することを判定せず、残存するデフォーカス量を修正するために必要な量だけ撮像素子１４を移動させてもよい。この場合、ＡＦレンズ３１ｂよって合焦判定範囲の近傍まで焦点調節した後に合焦状態が合焦判定範囲内に位置するまで撮像素子１４による焦点調節を行うのが好ましい。

（４）一眼レフ電子カメラを一例として説明したが、焦点調節レンズにより焦点調節を行うとともに、撮像素子の撮像面移動により焦点調節を行うことができる電子カメラであれば、撮影光路とは別のファインダ窓から被写体光を観察するタイプのカメラなど各種カメラに本発明を適用できる。

本発明の実施の形態に係る一眼レフ電子カメラシステムの全体を模式的に示す構成図である。 本発明の実施の形態に係る一眼レフ電子カメラシステムの制御回路の詳細を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る一眼レフ電子カメラシステムのＡＦ−Ｓモードにおける撮影処理例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０：カメラ本体 １４：撮像素子１４
１５：素子駆動モータ ２０：ファインダ装置
３０：交換レンズ ３１：撮影レンズ
３１ｂ：ＡＦレンズ ３２：レンズ駆動モータ
３５：レンズＲＯＭ ４０：焦点検出装置
５０：制御回路 ５１：焦点検出／焦点調節演算部
６２：半押しスイッチ ６３：全押しスイッチ

Claims (6)

1. 被写体光を受光して撮像信号に変換する撮像素子と、
   前記撮像素子の撮像面を光軸方向に移動する素子移動手段と、
   前記撮像面に結像する被写体像の合焦状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された合焦状態に基づいてレンズ駆動信号を出力して焦点調節レンズを駆動し、前記焦点調節レンズ駆動後に前記検出手段により検出された合焦状態に基づいて素子駆動信号を出力して前記撮像素子を駆動する調節手段とを備えることを特徴とする電子カメラ。
2. 請求項１に記載の電子カメラにおいて、
   前記調節手段は、前記焦点調節レンズを駆動した後に前記検出手段で検出された合焦状態が第１の合焦判定範囲に入ると前記撮像素子を駆動し、前記撮像素子を駆動した後に前記検出手段で検出された合焦状態が第２の合焦判定範囲（＜第１の合焦判定範囲）に入ると合焦と判定して前記撮像素子の駆動を停止することを特徴とする電子カメラ。
3. 請求項２に記載の電子カメラにおいて、
   前記第２の合焦判定範囲は、前記素子移動手段の移動分解能よりも大きいことを特徴とする電子カメラ。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、
   前記レンズ駆動信号により移動する焦点調節レンズの最小移動量で修正される像面ずれ補正量を表す最小ピント精度量と定義し、
   前記調節手段は、最小ピント精度量が所定値以上の場合には、前記焦点調節レンズの駆動と前記撮像素子の駆動を併用して合焦状態を調節し、前記最小ピント精度量が所定値未満の場合には、前記焦点調節レンズの駆動のみにより合焦状態を調節することを特徴とする電子カメラ。
5. 請求項４に記載の電子カメラと、
   前記焦点調節レンズを含む撮影光学系を有し、前記最小ピント精度量の大きさを記憶する記憶手段を備える交換レンズとを備え、
   前記交換レンズと前記電子カメラとの間で通信を行い、前記記憶手段に記憶されている最小ピント精度量を前記電子カメラに送信する通信手段とを備えることを特徴とする電子カメラシステム。
6. 請求項５に記載の電子カメラシステムにおいて、
   前記記憶手段は、前記最小ピント精度量の大きさと前記撮影光学系の焦点距離とを対応付けて記憶することを特徴とする電子カメラシステム。
   

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