JP2008020528A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】起動時のレンズ鏡胴のがたつきなどに起因する合焦位置のずれを補正し、最適な合焦制御を行うことが可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】被写体像を所定の結像面に結像する合焦用レンズ系を含むレンズ系１０１と、レンズ系１０１を介して入力される被写体像を撮像して画像データを出力するＣＣＤ１０３と、被写体との距離を計測する外部ＡＦセンサ１３６と、被写体距離に応じて設定されている第１の合焦位置に合焦用レンズを移動させて自動合焦動作を行うフォーカスドライバ１３１と、前記第１の合焦位置付近で合焦用レンズを微少量ずつ動かしながら、ＣＣＤ１０３から出力される画像信号に基づいて最適な第２の合焦位置を特定し、該第２の合焦位置に合焦用レンズを移動させて自動合焦動作を行うズームドライバ１３３とを備え、前記第１の合焦位置と前記第２の合焦位置が異なる場合に、第１の合焦位置と第２の合焦位置との差分情報に基づいて第１の合焦位置を補正する補正手段（ＣＰＵ１２１）を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明はデジタルカメラなどの撮像装置に関し、特に、起動時のレンズ鏡胴のがたつきなどに起因する合焦位置のずれを補正し、最適な合焦制御を行うことが可能な撮像装置に関するものである。

撮影レンズの透過光を撮像するＣＣＤなどの個体撮像素子を有する電子カメラには、ＣＣＤ−ＡＦ（もしくはコントラストＡＦ）と呼ばれる焦点調節方式を採用するものがある。ＣＣＤ−ＡＦは山登りＡＦとも呼ばれ、フォーカスレンズを微少量ずつ動かしながら、その都度撮像素子の出力を処理し、その処理値（この処理値はコントラストに応じて変わる）が極大値に達した位置を合焦位置と判断して、フォーカスレンズをその位置に設定するものである。

一方、いわゆるパッシブ方式やアクティブ方式のように、撮影レンズの透過光以外の被写体光束を用いて被写体距離を計測し、その計測結果である被写体距離Ｌに基づいて、たとえば下記（式１）に示される関係式により算出される合焦位置Ｆｐにフォーカスレンズを駆動して、合焦制御を行う外光式ＡＦ（以下、外部ＡＦと呼ぶ）も周知である。
Ｆｐ＝Ａ×（１／Ｌ）²＋Ｂ×（１／Ｌ）＋Ｃ ・・・・・・（式１）

ここで、（式１）における係数Ａ，Ｂ，Ｃは撮像装置のレンズ系に固有のフォーカス係数であり、合焦位置Ｆｐは外部ＡＦ測距による被写体距離Ｌの逆数（１／Ｌ）に対する２次式により求まる。一般には、表１に示すようにフォーカス２次係数Ａは１次係数Ｂ、０次係数Ｃに比べて非常に小さい。

このため、合焦位置Ｆｐは下記（式２）に示されるような（１／Ｌ）に対する１次式で近似される場合が多い。
Ｆｐ＝Ｂ×（１／Ｌ）＋Ｃ ・・・・・・（式２）

このように、外部ＡＦ方式の合焦制御は被写体距離に応じた合焦位置へダイレクトに合焦レンズを移動する合焦制御方式であり、フォーカスレンズを微少量ずつ動かす必要がないため、ＣＣＤ−ＡＦに比べて高速な合焦制御を行うことが可能である。

なお、（式１）もしくは（式２）におけるフォーカス係数Ａ，Ｂ，Ｃはレンズ系固有の値であるが、レンズ鏡胴ごとのばらつきに対応するため撮像装置の調整工程において、所定の距離に配置された被写体に対して外部ＡＦによる測距とＣＣＤ−ＡＦによる合焦制御を行い、このときに得られた被写体距離Ｌと合焦位置Ｆｐとの関係からフォーカス係数Ａ，Ｂ，Ｃを微調整する従来装置が知られている。

また、他の合焦制御方式としてハイブリットＡＦ方式がある。ハイブリットＡＦ方式は外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦとを組み合わせた合焦制御方式であり、外部ＡＦにより得られた合焦位置の付近を対象にＣＣＤ−ＡＦを行う。ハイブリットＡＦ方式はＣＣＤ−ＡＦ動作が行われるため外部ＡＦ単独による合焦制御よりも処理時間がかかるが、通常のＣＣＤ−ＡＦよりもフォーカスレンズの移動量が少ないためＣＣＤ−ＡＦ方式よりも処理時間が短いという利点がある。

このようなハイブリットＡＦ方式の従来例として、通常の撮影操作・動作の範囲内で、２種類のＡＦ動作を、撮影状況に応じてＡＦ動作を適切に切り換えるようにした撮像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この撮像装置は、ＡＦ制御部が、シャッタレリーズボタンの半押しで外部ＡＦによる外光ＡＦ動作を開始させ、この外光ＡＦ動作開始からの経過時間と、その後のシャッタレリーズボタンの押下状況（半押し検出部による半押し、全押し検出部による全押し、または押し込み解除）に応じて、外光ＡＦ動作とＣＣＤ−ＡＦによるＣＣＤ−ＡＦ動作との切換えを制御する。

また、撮像素子ユニット交換により生じる誤合焦を防止する従来例であるが、ＣＣＤユニットをカメラ本体から着脱可能に構成する電子カメラにおいて、ＣＣＤユニットが交換されたとき、メインＣＰＵは、ＣＣＤを使用して得られる合焦情報（合焦位置）と、ラインセンサを使用して得られる合焦情報（合焦位置）に基づき合焦補正値を算出するようにした撮像装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この撮像装置では、以後、ラインセンサを使用して焦点調節を行うときは、得られる合焦情報を、先の合焦補正値により補正し、この補正した合焦情報に基づいてフォーカスレンズを合焦位置へ駆動させる。これにより、補正された合焦情報は、真の合焦情報であるＣＣＤを使用して得られる合焦情報と一致するようになり、誤合焦を防止することができる。
特開２００４−７０１１３号公報 特開２００２−１１６３７０号公報

外部ＡＦによる合焦制御では、被写体距離に対する合焦位置は調整時に設定された（もしくはレンズ系固有の）フォーカス係数Ａ，Ｂ，Ｃを元に決定されるため、撮像装置の起動時においてフォーカスレンズ系を除く各レンズ系が調整時と同一の位置にある必要がある。これは、各レンズ系の位置関係が異なると最適な合焦位置を得るフォーカスレンズ位置も異なるからである。

しかしながら、調整工程においてフォーカス係数の設定を行う上記従来の方法では、レンズ鏡胴ごとのばらつきには対応できても、レンズ鏡胴のがたつきなどに起因した起動ごとのばらつきに対応することができない。したがって、起動時に各レンズ系が調整時と異なる位置にある場合は、外部ＡＦによる合焦では最適な合焦制御が行われないという不具合があった。

本発明の課題は、起動時のレンズ鏡胴のがたつきなどに起因する合焦位置のずれを補正し、最適な合焦制御を行うことが可能な撮像装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、被写体像を所定の結像面に結像する合焦用レンズ系を含むレンズ系と、前記レンズ系を介して入力される被写体像を撮像して画像データを出力する撮像手段と、被写体との距離を計測する測距手段と、被写体距離に応じてあらかじめ設定されている第１の合焦位置に合焦用レンズを移動させて自動合焦動作を行う第１の合焦制御手段と、前記第１の合焦位置付近で前記合焦用レンズを微少量ずつ動かしながら、撮像素子から出力される画像信号に基づいて最適な第２の合焦位置を特定し、その第２の合焦位置に前記合焦用レンズを移動させて自動合焦動作を行う第２の合焦制御手段とを備えた撮像装置であって、前記第１の合焦位置と前記第２の合焦位置が異なる場合に、第１の合焦位置と第２の合焦位置との差分情報に基づいて第１の合焦位置を補正する補正手段を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、ハイブリットＡＦの結果（外部ＡＦ測距とＣＣＤ−ＡＦによる合焦位置の取得）に基づいて外部ＡＦ合焦制御に対する補正を行うため、起動時のレンズ鏡胴のがたつきなどに起因する外部ＡＦ合焦位置のずれを補正して、最適な合焦制御を行うことが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記補正手段は、前記第１の合焦位置と前記第２の合焦位置が等しくなるよう第１の合焦位置のシフトを行うことを特徴としている。

上記構成によれば、請求項１と同様、起動時のレンズ鏡胴のがたつきなどに起因する外部ＡＦ合焦位置のずれを補正して、最適な合焦制御を行うことが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記第２の合焦制御手段による合焦制御を行った場合、前記補正手段は、前記第２の合焦制御を行った第１の被写体距離とは異なる第２の被写体距離における補正として、前記第１の被写体距離で得られた前記差分情報に基づいて、前記第２の被写体距離における前記第１の合焦位置の補正を行うことを特徴としている。

上記構成によれば、ハイブリットＡＦが行われていない被写体距離に対しても外部ＡＦによる合焦位置の補正が可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１において、前記補正手段は、少なくとも異なる２点の被写体距離において前記第２の合焦制御を行った場合に、前記２点における前記第２の合焦位置を直線補完することにより、他の被写体距離における前記第１の合焦位置の補正を行うことを特徴としている。

上記構成によれば、ハイブリットＡＦが行われていない被写体距離に対しても外部ＡＦによる合焦位置の補正が可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記補正手段は、前記第２の合焦制御を行うたびに補正情報を再設定することを特徴としている。

上記構成によれば、ハイブリットＡＦを行うごとに補正量を再設定するため、起動中のレンズ鏡胴のがたつきなどに起因する合焦位置のずれを補正して、最適な合焦制御を行うことが可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項において、前記レンズ系はズーム用レンズ系を含み、前記補正手段は、ズーム位置が切り替わる場合に前記補正情報をクリアすることを特徴としている。

上記構成によれば、ズーム位置が変わった場合に補正情報をクリアするため、ズーム切り替り時のレンズ鏡胴のがたつきなどに起因する合焦位置のずれを補正し、最適な合焦制御を行うことが可能となる。

本発明によれば、起動時のレンズ鏡胴のがたつきなどに起因する合焦位置のずれを補正して、最適な合焦制御を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

図１は、本発明に係る撮像装置としてのデジタルカメラの構成図である。同図において、１００はデジタルカメラであり、このデジタルカメラ１００は、レンズ系１０１、メカ機構１０２、ＣＣＤ（電荷結合素子）１０３、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路１０４、ＡＧＣアンプ（可変利得増幅器）１０５、Ａ／Ｄ変換器１０６、ＩＰＰ１０７、ＤＣＴ１０８、コーダ１０９、ＭＣＣ１１０、ＳＤＲＡＭ１１１、ＰＣカードインターフェース１１２、ＣＰＵ１２１、表示部１２２、操作部１２３、ＳＧ（制御信号生成）部１２６、ストロボ装置１２７、バッテリ１２８、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２９、ＥＥＰＲＯＭ１３０、フォーカスドライバ１３１、パルスモータ１３２、ズームドライバ１３３、パルスモータ１３４、モータドライバ１３５、および外部ＡＦセンサ１３６を具備している。また、ＰＣカードインターフェース１１２を介してＰＣカード１５０が着脱可能に接続されている。

レンズユニットは、レンズ系１０１、絞り・フィルタ部等を含むメカ機構１０２からなり、メカ機構１０２のメカニカルシャッタは２つのフィールドの同時露光を行う。レンズ系１０１は、例えば、バリフォーカルレンズからなり、合焦用レンズであるフォーカスレンズ系１０１ａとズームレンズ系１０１ｂとで構成されている。

フォーカスドライバ１３１は、ＣＰＵ１２１から供給される制御信号に従って、パルスモータ１３２を駆動して、フォーカスレンズ系１０１ａを光軸方向に移動させる。ズームドライバ１３３は、ＣＰＵ１２１から供給される制御信号に従って、パルスモータ１３４を駆動して、ズームレンズ系１０１ｂを光軸方向に移動させる。また、モータドライバ１３５は、ＣＰＵ１２１から供給される制御信号に従ってメカ機構１０２を駆動し、例えば、絞りの絞り値を設定する。

ＣＣＤ１０３は、レンズユニットを介して入力した映像を電気信号（アナログ画像データ）に変換する。ＣＤＳ回路１０４は、ＣＣＤ型撮像素子に対する低雑音化のための回路である。

また、ＡＧＣアンプ１０５は、ＣＤＳ回路１０４で相関２重サンプリングされた信号のレベルを補正する。なお、ＡＧＣアンプ１０５のゲインは、ＣＰＵ１２１により、ＣＰＵ１２１が内蔵するＤ／Ａ変換器を介して設定データ（コントロール電圧）がＡＧＣアンプ１０５に設定されることにより設定される。さらにＡ／Ｄ変換器１０６は、ＡＧＣアンプ１０５を介して入力したＣＣＤ１０３からのアナログ画像データをデジタル画像データに変換する。すなわち、ＣＣＤ１０３の出力信号は、ＣＤＳ回路１０４およびＡＧＣアンプ１０５を介し、またＡ／Ｄ変換器１０６により、最適なサンプリング周波数（例えば、ＮＴＳＣ信号のサブキャリア周波数の整数倍）にてデジタル信号に変換される。

また、デジタル信号処理部であるＩＰＰ（Image Pre-Processor)１０７、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform)１０８、およびコーダ（Huffman Encoder/Decoder)１０９は、Ａ／Ｄ変換器１０６から入力したデジタル画像データについて、色差（Ｃｂ，Ｃｒ）と輝度（Ｙ）に分けて各種処理、補正および画像圧縮／伸長のためのデータ処理を施す。ＤＣＴ１０８およびコーダ１０９は、例えばＪＰＥＧ準拠の画像圧縮・伸長の一過程である直交変換・逆直交変換、並びに、ＪＰＥＧ準拠の画像圧縮・伸長の一過程であるハフマン符号化・復号化等を行う。

さらに、ＭＣＣ（Memory Card Controller）１１０は、圧縮処理された画像を一旦蓄えてＰＣカードインターフェース１１２を介してＰＣカード１５０への記録、もしくはＰＣカード１５０からの読み出しを行う。

ＣＰＵ１２１は、ＲＯＭに格納されたプログラムに従ってＲＡＭを作業領域として使用して、操作部１２３からの指示、もしくは図示しないリモコン等の外部動作指示に従い、上記デジタルカメラ内部の全動作を制御する。具体的には、ＣＰＵ１２１は、撮像動作、自動露出（ＡＥ）動作、自動ホワイトバランス（ＡＷＢ）調整動作や、ＡＦ動作等の制御を行う。上述の操作部１２３は、操作者が撮影を指示するレリーズキーを備えている。

また、カメラ電源はバッテリ１２８、例えば、ＮｉＣｄ、ニッケル水素、リチウム電池等から、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２９に入力され、当該デジタルカメラ内部に供給される。

表示部１２２は、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＥＬ等で実現されており、撮影したデジタル画像データや、伸長処理された記録画像データ等の表示を行う。操作部１２３は、撮影指示を行うためのレリーズキー、機能選択およびその他の各種設定を外部から行うためのボタン等を備えている。ＣＰＵ１２１は、レリーズキーが半押しされてＲＬ−１がＯＮとなるとＡＦ動作等を実行し、また、レリーズキーが全押しされてＲＬ−２がＯＮとなると撮影動作を実行する。ＥＥＰＲＯＭ１３０には、ＣＰＵ１２１がデジタルカメラの動作を制御する際に使用する調整データ等が書き込まれている。

上記したデジタルカメラ１００（ＣＰＵ１２１）は、被写体を撮像して得られる画像データをＰＣカード１５０に記録する記録モードと、ＰＣカード１５０に記録された画像データを表示する表示モードと、撮像した画像データを表示部１２２に直接表示するモニタリングモード等を備えている。

図１の外部ＡＦセンサ１３６は、パッシブ方式の測距センサからなり、被写体の距離を測距するためのものである。図２は、外部ＡＦセンサの概略構成を示す図である。外部ＡＦセンサ１３６は、レンズ１５１と、フォトセンサアレイ１５２ａ（左センサ），１５２ｂ（右センサ）と、演算回路（不図示）を備えている。

図２および図３を参照して外部ＡＦセンサ１３６の測距原理を説明する。図２において、被写体までの距離をｄ、レンズ１５１とフォトセンサアレイ１５２ａ，１５２ｂとの距離をｆ、フォトセンサアレイ１５２ａ，１５２ｂに入力する光の幅をそれぞれ、Ｘ１，Ｘ２、光の入射されるフォトセンサアレイ１５２ａ，１５２ｂ間の距離をＢとすると、外部ＡＦセンサ１３６の前面から被写体までの距離ｄは、三角測量により、ｄ＝Ｂ・ｆ／（Ｘ１＋Ｘ２）で算出できる。

図３は、左右のフォトセンサアレイ１５２ａ，１５２ｂの被写体像を示しており、演算回路は、各フォトセンサアレイ１５２ａ，１５２ｂの被写体像の光量を積分し、左右センサデータのずれを演算することで、被写体の距離ｄを算出し、ＣＰＵ１２１に出力する。

ここで、表１、図４および図５を用いて外部ＡＦの計測距離Ｌと合焦位置Ｆｐの関係について説明する。

表１は（式１）におけるフォーカス係数Ａ，Ｂ，Ｃの例である。これらのフォーカス係数はレンズ系固有の値であり、ズームレンズ系の繰り出し位置ごとにフォーカス係数も異なる値を示す。表１に示されるように２次係数Ａは１次係数Ｂ、０次係数Ｃに比べて非常に小さな値であるため、合焦位置Ｆｐは距離Ｌの逆数（１／Ｌ）の２次の項を除いた（式２）で近似することが可能である。

表２は被写体距離Ｌと合焦位置Ｆｐの関係を示す一例であり、表１におけるズーム位置Ｚｐ＝１６の場合の例である。

そして、図４は表２をグラフとして示したもので、このグラフはフォーカスレンズの繰り出し曲線と呼ばれている。図中の「設計値」は距離Ｌ＝１ｍおよび２.５ｍでの合焦位置Ｆｐを、表１に示すフォーカス係数Ａ，Ｂ，Ｃを用いて（式１）により算出してプロットしたものである。図４に示されるように、合焦位置Ｆｐは被写体距離Ｌの逆数（１／Ｌ）の１次式で近似されることが分かる。すなわち、繰り出し曲線の傾きがフォーカス係数Ｂであり、（１／Ｌ）＝０、つまり距離Ｌ＝∞位置での合焦位置がフォーカス係数Ｃである。

一方、図４中の「調整値」は調整工程における繰り出し曲線であり、被写体距離ＬとＣＣＤ−ＡＦ結果である合焦位置Ｆｐとの関係をプロットしたものである。

ここで、図５を参照して調整工程の内容について説明する。

この調整工程においては、被写体距離ＬとＣＣＤ−ＡＦの合焦位置Ｆｐから逆算し、フォーカス係数Ｂ，Ｃを算出する。本実施例では被写体距離Ｌ＝１ｍおよび２.５ｍの２点でＣＣＤ−ＡＦを行うものとする。

図５において、まず被写体距離Ｌ＿１＝１ｍ位置にＣＣＤ−ＡＦ用の平面被写体をセットして（ステップＳ１０）、ＣＣＤ−ＡＦを実行し（ステップＳ１１）、合焦位置Ｆｐ＿１を取得する（ステップＳ１２）。次に被写体距離Ｌ＿２.５＝２.５ｍ位置にＣＣＤ−ＡＦ用の平面被写体をセットして（ステップＳ１３）、ＣＣＤ−ＡＦを実行し（ステップＳ１４）、合焦位置Ｆｐ＿２.５を取得する（ステップＳ１５）。以上の２点におけるＣＣＤ−ＡＦ結果から図４の繰り出し曲線の傾き、すなわちフォーカス係数Ｂを算出する（ステップＳ１６）。ここで、フォーカス係数Ｂの算出式は下記（式３）で与えられる。
Ｂ＝（Ｆｐ＿１−Ｆｐ＿２.５）／（１／Ｌ＿１−１／Ｌ＿２.５）・・・・・・（式３）

さらに、（１／Ｌ）＝０位置における合焦位置すなわちフォーカス係数Ｃを算出する（ステップＳ１７）。ここで、フォーカス係数Ｃの算出式は下記（式４）で与えられる。
Ｃ＝Ｆｐ＿１−Ｂ×（１／Ｌ＿１） ・・・・・・（式４）

本調整工程においては、以上の処理（ステップＳ１０〜ステップＳ１７）を各ズーム位置ごとに行う。

図４に示されるように、「調整値」と「設計値」の繰り出し曲線は必ずしも同一にはならない。これは、たとえば、ズームレンズ系の繰り出し位置がレンズ鏡胴ごとに異なるなどの原因によるものであり、本調整工程ではこのようなレンズ鏡胴のばらつきを補正することを目的とする。

次に、本発明に係る撮像装置における外部ＡＦ合焦位置の補正について、図６を用いて説明する。

同図中の繰り出し曲線Ａは調整工程において得られたフォーカス係数Ｂ［Ｚｐ］、Ｃ［Ｚｐ］（ズーム位置Ｚｐにおけるフォーカス係数Ｂ，Ｃ）により算出されるフォーカスレンズの繰り出し量を示すものである。従来装置における外部ＡＦ合焦制御では、この繰り出し曲線Ａに基づいて、外部ＡＦの計測距離Ｌから合焦位置Ｆｐを算出している。

ここで、被写体距離Ｌ＝２.５ｍ（１／Ｌ＝０.４）位置でハイブリットＡＦによる合焦制御が行われ、図中のＦｐ´が合焦位置となり、繰り出し曲線Ａからのずれ量がΔＦｐ
であったとする。通常、レンズ鏡胴のがたつきがなく、各レンズ系が調整時と同じ位置に繰り出している場合であれば、このずれ量ΔＦｐは１〜２パルス程度である。しかしなが
ら、レンズ鏡胴のがたつきなどにより、起動時に各レンズ系の繰り出し位置が調整時と異なってしまった場合、ハイブリットＡＦでの合焦位置Ｆｐ´は繰り出し曲線Ａから大きく外れてしまう。すなわち、この各レンズ系の位置関係が調整時と異なった状態における被写体距離Ｌ＝２.５ｍでの最適な合焦位置はＦｐ´であり、調整時の繰り出し曲線Ａをもとに合焦位置を決定する外部ＡＦ合焦制御では最適な合焦が得られないという不具合が発生する。

そこで、本発明に係る撮像装置は繰り出し曲線Ａからのずれ量ΔＦｐを用いて外部ＡＦ
繰り出し曲線の補正を行う。本実施例ではハイブリットＡＦ結果Ｆｐ´とこの被写体距離における繰り出し曲線Ａから算出された合焦位置との差分（すなわちΔＦｐ）だけ繰り出
し曲線Ａをシフトするというものである。すなわち、（式２）における０次フォーカス係数Ｃ［Ｚｐ］に、下記（式５）に示されるようにΔＦｐ分加算される。
Ｃ´［Ｚｐ］＝Ｃ［Ｚｐ］＋ΔＦｐ ・・・・・・（式５）

この補正を行ったものが図６中の繰り出し曲線Ｂである。

以上の動作を図７のフローチャートを参照して説明する。

撮像装置の電源がＯＮされると、ＣＰＵ１２１は、レンズ鏡胴を初期位置（Ｚｐ＝０）に移動し（ステップＳ２０）、その後、外部ＡＦ合焦制御で参照するフォーカス係数Ｂ´［Ｚｐ］，Ｃ´［Ｚｐ］を初期設定する（ステップＳ２１）。ここでは、フォーカス係数Ｂ´［Ｚｐ］，Ｃ´［Ｚｐ］の初期値として調整工程にて得られたフォーカス係数Ｂ［Ｚｐ］，Ｃ［Ｚｐ］を使用する。次にＣＰＵ１２１は、外部ＡＦ実行タイミングであるか否かを判断する（ステップＳ２２）。この判断の結果、外部ＡＦの実行タイミングでない場合には、ステップＳ２４に移行する。他方、外部ＡＦ実行タイミングであれば、外部ＡＦによる測距処理を実行して（ステップＳ２３）、外部ＡＦセンサ１３６は被写体との距離を測距して、ステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４では、ＣＰＵ１２１は、レリーズスイッチが押されたかどうかを判定する（ステップＳ２４）。レリーズスイッチが押されている場合は、ＣＰＵ１２１は、合焦制御モードがハイブリットＡＦ合焦制御であるか外部ＡＦ合焦制御であるかを判定する（ステップＳ２５）。この判定では、たとえばレリーズスイッチが半押しされている状態であれば、合焦制御モードがハイブリットＡＦ合焦制御であり、レリーズスイッチが全押しされている場合は外部ＡＦ合焦制御であるとする。この判定の結果、合焦制御モードがハイブリットＡＦ合焦制御であった場合はステップＳ２６へ移行する。

そして、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦ測距により得られた合焦位置Ｌから、フォーカス係数Ｂ［Ｚｐ］およびＣ［Ｚｐ］を用いて仮の合焦位置Ｆｐを算出する（ステップＳ２６）。ここで、仮の合焦位置Ｆｐは（式２）により算出される。次に、ＣＰＵ１２１は、仮の合焦位置Ｆｐの付近をＣＣＤ−ＡＦの実行範囲として設定し（ステップＳ２７）、ＣＣＤ−ＡＦを行う（ステップＳ２８）。ＣＣＤ−ＡＦが終了した場合には、ＣＰＵ１２１は、ＣＣＤ−ＡＦの合焦位置Ｆｐ´を取得し（ステップＳ２９）、合焦位置Ｆｐ´にフォーカスレンズ系１０１ａを移動させる（ステップＳ３０）。

次に、ＣＰＵ１２１は、仮の合焦位置ＦｐとＣＣＤ−ＡＦの合焦位置Ｆｐ´の差分ΔＦ
ｐを算出し（ステップＳ３１）、（式５）を用いてフォーカス係数Ｃ［Ｚｐ］の補正を行う（ステップＳ３２）。すなわち、図６における繰り出し曲線ＡをΔＦｐだけシフトさせ
繰り出し曲線Ｂに変換する。

その後、ＣＰＵ１２１は、ズームレンズ位置の変更が要求されているかどうかを確認する（ステップＳ３３）。ズームレンズ位置の変更が要求されていない場合は、ＣＰＵ１２１は、ステップＳ２２へ移行し外部ＡＦ実行タイミングであるか否かを判断する。他方、ズームレンズ位置の変更が要求されている場合は、ＣＰＵ１２１は、ズームレンズ１０１ｂを所定のズーム位置へ移動させる（ステップＳ３４）。そして、ＣＰＵ１２１はステップＳ２１へ移行してフォーカス係数Ｂ´［Ｚｐ］，Ｃ´［Ｚｐ］を初期設定する（ステップＳ２１）。すなわち、ズーム位置が変わった場合はステップＳ３２により補正されたフォーカス係数Ｃ´［Ｚｐ］が調整工程で設定されるフォーカス係数Ｃ［Ｚｐ］に初期設定される。

一方、ステップＳ２５において、合焦制御モードが外部ＡＦ合焦制御であった場合はステップＳ３５へ移行する。ここでは、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦ測距により得られた合焦位置Ｌから、フォーカス係数Ｂ［Ｚｐ］およびＣ´［Ｚｐ］を用いて合焦位置Ｆｐを算出する（ステップＳ３５）。ＣＣＤ−ＡＦの場合と同様、合焦位置Ｆｐは（式２）により算出されるが、ステップＳ３６ではフォーカス係数ＣとしてステップＳ３２で補正されたフォーカス係数Ｃ´［Ｚｐ］を用いて合焦位置を算出する。そして、ＣＰＵ１２１は、合焦位置Ｆｐにフォーカスレンズ系１０１ａを移動させる（ステップＳ３６）。

このように、本実施例では所定のズーム位置でハイブリットＡＦ合焦制御を行った以降は、ハイブリットＡＦ結果である合焦位置をもとに繰り出し曲線の補正を行い、この補正された繰り出し曲線（図６における繰り出し曲線Ｂ）に基づいて外部ＡＦ合焦位置を決定する。したがって、レンズ鏡胴のがたつきなどに起因して起動時に各レンズ系の繰り出し位置が調整時と異なってしまった場合であっても最適な外部ＡＦ合焦制御を行うことが可能となる。

なお、本実施例ではハイブリットＡＦ合焦制御が行われるごとに、調整工程で得られた繰り出し曲線からの差分ΔＦｐが算出され、この差分情報に基づいてフォーカス係数Ｃ［
Ｚｐ］の補正が行われるが、一旦フォーカス係数Ｃ［Ｚｐ］の補正が行われた以降は、この補正されたフォーカス係数Ｃ´［Ｚｐ］を用いて合焦制御を行ってもよい。

また、本実施例ではハイブリットＡＦにおいて、外部ＡＦ測距結果から仮の合焦位置を算出する際のフォーカス係数として工程調整で得られたフォーカス係数Ｃ［Ｚｐ］を使用したが（ステップＳ２６）、この場合もステップＳ３２で補正されたフォーカス係数Ｃ´［Ｚｐ］を使用してもよい。

次に、図８を用いて外部ＡＦ合焦位置の補正に関する他の実施例を説明する。

本実施例では、複数の被写体距離（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）でハイブリットＡＦが行われた場合に、それぞれ得られた合焦位置（Ｆｐ＿Ｌ１，Ｆｐ＿Ｌ２，Ｆｐ＿Ｌ３）を直線近似することで新たな繰り出し曲線Ｂを算出するというものである。ここでは、直線近似された繰り出し曲線Ｂの傾きからフォーカス係数Ｂ´［Ｚｐ］を、また、距離Ｌ＝∞（１／Ｌ＝０）位置における合焦位置からフォーカス係数Ｃ´［Ｚｐ］の算出を行う。

この動作を図９のフローチャートを参照して説明する。なお、本実施例におけるステップＳ４０〜ステップＳ４８は、図７に示したステップＳ２０〜ステップＳ２８と同様であるため説明を省略する。

ステップＳ４８においてＣＣＤ−ＡＦが終了した場合には、ＣＰＵ１２１は、ＣＣＤ−ＡＦの合焦位置Ｆｐ＿Ｌｎを取得し（ステップＳ４９）、合焦位置Ｆｐ＿Ｌｎにフォーカスレンズ系１０１ａを移動させる（ステップＳ５０）。ここで、Ｆｐ＿Ｌｎは外部ＡＦの計測距離ＬｎにおけるハイブリットＡＦ合焦位置であることを示す。

次に、ＣＰＵ１２１は、合焦位置Ｆｐ＿Ｌｎを保存する（ステップＳ５１）。そして、ＣＰＵ１２１は、同一のズームレンズ位置で過去に行ったハイブリットＡＦの合焦位置（Ｆｐ＿Ｌ１，Ｆｐ＿Ｌ２，・・・，Ｆｐ＿Ｌｎ）を直線近似することにより、新たな繰り出し曲線（図８中の繰り出し曲線Ｂ）を算出し、その傾きからフォーカス係数Ｂ´［Ｚｐ］を算出する（ステップＳ５２）。また、ＣＰＵ１２１は、繰り出し曲線Ｂから距離Ｌ＝∞（１／Ｌ＝０）位置における合焦位置からフォーカス係数Ｃ´［Ｚｐ］の算出を行う（ステップＳ５３）。

次のステップＳ５４およびステップＳ５５は、図７に示したステップＳ３３およびステップＳ３４と同様であるため説明を省略する。

一方、ステップＳ４５において、合焦制御モードが外部ＡＦ合焦制御であった場合はステップＳ５６へ移行する。ここで、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦ測距により得られた合焦位置Ｌから、フォーカス係数Ｂ´［Ｚｐ］およびＣ´［Ｚｐ］を用いて合焦位置Ｆｐを算出する（ステップＳ５６）。ＣＣＤ−ＡＦの場合と同様、合焦位置Ｆｐは（式２）により算出されるが、ステップＳ５６ではステップＳ５２およびステップＳ５３で補正されたフォーカス係数Ｂ´［Ｚｐ］，Ｃ´［Ｚｐ］を用いて合焦位置を算出する。そして、ＣＰＵ１２１は、合焦位置Ｆｐにフォーカスレンズ系１０１ａを移動させる（ステップＳ５７）。

このように、本実施例では所定のズーム位置でハイブリットＡＦ合焦制御を行った以降は、ハイブリットＡＦ結果である合焦位置をもとに繰り出し曲線の補正を行い、この補正された繰り出し曲線（図８における繰り出し曲線Ｂ）に基づいて外部ＡＦ合焦位置を決定する。したがって、レンズ鏡胴のがたつきなどに起因して起動時に各レンズ系の繰り出し位置が調整時と異なってしまった場合であっても最適な外部ＡＦ合焦制御を行うことが可能となる。

なお、本実施例ではハイブリットＡＦ合焦制御が行われるごとに、このときの合焦位置Ｆｐ＿Ｌｎおよび過去の合焦位置（Ｆｐ＿Ｌ１からＦｐ＿Ｌｎ−１）を直線近似することにより新たな繰り出し曲線を算出するが、少なくとも被写体距離の異なる２点における合焦位置Ｆｐ＿Ｌ１，Ｆｐ＿Ｌ２により新たな繰り出し曲線が算出された以降は、この新たな繰り出し曲線から得られたフォーカス係数Ｂ´［Ｚｐ］，Ｃ´［Ｚｐ］を用いて外部ＡＦ合焦制御を行ってもよい。

また、本実施例ではハイブリットＡＦにおいて、外部ＡＦ測距結果から仮の合焦位置を算出する際のフォーカス係数として工程調整で得られたフォーカス係数Ｂ［Ｚｐ］およびＣ［Ｚｐ］を使用したが（ステップＳ４６）、この場合もステップＳ５２およびステップＳ５３で補正されたフォーカス係数Ｂ´［Ｚｐ］，Ｃ´［Ｚｐ］を使用してもよい。

また、本実施例では、図７の場合と同様、ズーム位置が変わった場合はフォーカス係数Ｂ´［Ｚｐ］，Ｃ´［Ｚｐ］が調整工程で設定されるフォーカス係数Ｂ［Ｚｐ］，Ｃ［Ｚｐ］に初期設定される。

本発明に係る撮像装置としてのデジタルカメラの構成図である。 外部ＡＦセンサの概略構成を示す図である。 左右のフォトセンサアレイの被写体像を示す図である。 被写体距離と合焦位置との関係を示す図である。 ＡＦ調整の手順を示すフローチャートである。 実施例１による外部ＡＦ合焦位置の補正について説明する図である。 実施例１による外部ＡＦ合焦位置の補正の手順を示すフローチャートである。 実施例２による外部ＡＦ合焦位置の補正について説明する図である。 実施例２による外部ＡＦ合焦位置の補正の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ デジタルカメラ（撮像装置）
１０１ レンズ系
１０３ ＣＣＤ（撮像手段）
１２１ ＣＰＵ（補正手段）
１３１ フォーカスドライバ（第１の合焦制御手段）
１３３ ズームドライバ（第２の合焦制御手段）
１３６ 外部ＡＦセンサ（測距手段）

Claims (6)

1. 被写体像を所定の結像面に結像する合焦用レンズ系を含むレンズ系と、
   前記レンズ系を介して入力される被写体像を撮像して画像データを出力する撮像手段と、
   被写体との距離を計測する測距手段と、
   被写体距離に応じてあらかじめ設定されている第１の合焦位置に合焦用レンズを移動させて自動合焦動作を行う第１の合焦制御手段と、
   前記第１の合焦位置付近で前記合焦用レンズを微少量ずつ動かしながら、撮像素子から出力される画像信号に基づいて最適な第２の合焦位置を特定し、その第２の合焦位置に前記合焦用レンズを移動させて自動合焦動作を行う第２の合焦制御手段とを備えた撮像装置であって、
   前記第１の合焦位置と前記第２の合焦位置が異なる場合に、第１の合焦位置と第２の合焦位置との差分情報に基づいて第１の合焦位置を補正する補正手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記補正手段は、前記第１の合焦位置と前記第２の合焦位置が等しくなるよう第１の合焦位置のシフトを行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第２の合焦制御手段による合焦制御を行った場合、
   前記補正手段は、前記第２の合焦制御を行った第１の被写体距離とは異なる第２の被写体距離における補正として、
   前記第１の被写体距離で得られた前記差分情報に基づいて、前記第２の被写体距離における前記第１の合焦位置の補正を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記補正手段は、少なくとも異なる２点の被写体距離において前記第２の合焦制御を行った場合に、
   前記２点における前記第２の合焦位置を直線補完することにより、他の被写体距離における前記第１の合焦位置の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記補正手段は、前記第２の合焦制御を行うたびに補正情報を再設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記レンズ系はズーム用レンズ系を含み、
   前記補正手段は、ズーム位置が切り替わる場合に前記補正情報をクリアすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置。
   
   

Images