JP2008083455A - 焦点調節装置およびカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】コントラストＡＦによる焦点調節において、レンズの反転駆動時にカメラの姿勢や傾きによりガタ量が変動する場合、固定値の加算では補償精度が劣るので、ガタを完全に補正できないという問題を解決する。
【解決手段】レンズ鏡筒１１０がＡＦ駆動モータ１３０を内蔵していない場合のコントラストＡＦによる焦点調節において、算出された焦点評価値の最大値（ピーク）Ｐｍａｘに所定値ｐ（ｐ＜１）を乗じた値が閾値αとして設定される。焦点調節レンズ１２０ｂが算出された合焦レンズ位置ＬＥｍａｘまで駆動すると、再度焦点評価値を演算して、焦点評価値が閾値αを越えているか否かを判定し、閾値αを超えるまで焦点調節レンズ１２０ｂの駆動と焦点評価値の演算とを継続するものである。なお、算出された合焦レンズ位置ＬＥｍａｘに達してからの焦点調節レンズ１２０ｂの駆動量は、反転駆動を行なう前までの駆動量よりも小さいものとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、焦点調節装置およびこれを有するカメラに関する。

従来から、レンズ交換式カメラにおいて、レンズの反転駆動時に発生するレンズ位置ずれ（ガタ）を補正するものが知られている。下記特許文献１では、コントラストＡＦ時におけるレンズ駆動のガタ対策として、反転駆動時に所定の付加移動量をレンズ駆動量に加算するものが開示されている。
特開平８−２６５６２０号公報

しかし、カメラの姿勢や傾きによりガタ量が変動する場合においては、固定値の加算では補償精度が劣るので、ガタ量を完全に打ち消すことができないという問題がある。

請求項１の発明による焦点調節装置は、焦点調節レンズを介して結像された被写体像を撮像し、撮像信号を出力する撮像手段と、撮像信号に基づいて被写体像の焦点評価値を演算する焦点評価値演算手段と、焦点評価値がピークを越えたことを検出する検出手段と、検出手段による検出に応じて、複数の焦点評価値に基づいて焦点調節レンズの合焦目標位置を設定する目標位置設定手段と、焦点評価値について信頼性があるか否かを判定する判定手段と、焦点調節レンズを一の方向に駆動して検出手段による検出を行い、検出手段による検出に応じて、焦点調節レンズを合焦目標位置まで一の方向とは逆の他の方向へ反転駆動し、合焦目標位置において焦点評価値演算手段による焦点評価値の演算、および演算された焦点評価値に基づいて判定手段による信頼性判定を行い、焦点評価値演算手段による焦点評価値演算、および判定手段による信頼性判定を繰り返し行う制御手段とを備えることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項1に記載の焦点調節装置において、目標位置設定手段は、複数の焦点評価値に基づいてそのピークを算出するピーク算出手段を含み、判定手段は、ピークに基づいて基準値を算出する基準値算出手段を含み、合焦目標位置における焦点評価値が基準値算出手段で算出した基準値以上のときに信頼性があると判定することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の焦点調節装置において、基準値算出手段は、ピーク算出手段で算出されたピーク値に１未満の係数を乗じて基準値を算出することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の焦点調節装置において、ピーク算出手段は、複数の焦点評価値を内装演算することによりピークを算出し、基準値算出手段は、ピーク算出手段が内挿演算時に使用した近似式と、ピーク算出手段で算出されたピークに対応するレンズ位置から所定量離れたレンズ位置とを用いて基準値を算出することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、焦点調節レンズが目標位置に到達してから判定手段により焦点評価値が信頼性ありと判定されるまでの他の方向への駆動量は、合焦目標位置が決定されるまでの一の方向への駆動量よりも小さい量であることを特徴とする。
請求項６の発明による焦点調節装置は、焦点調節レンズを介して結像された被写体像を撮像し、撮像信号を出力する撮像手段と、撮像信号に基づいて被写体像の焦点評価値を演算する焦点評価値演算手段と、焦点評価値がピークを越えたことを検出する検出手段と、焦点評価値に基づいて、焦点調節レンズの駆動方向を変更した際のレンズ位置ずれ（ガタ）の有無を判定する判定手段と、焦点調節レンズを一の方向に駆動して検出手段による検出を行い、検出手段による検出に応じて焦点調節レンズを一の方向とは逆の他の方向へ反転駆動し、他の方向への駆動の間に得られる焦点評価値に基づいて判定手段による判定を行い、判定手段がレンズ位置ずれ無しと判定するのに応じて、反転駆動開始時の焦点調節レンズ位置とレンズ位置ずれ無し判定時の焦点調節レンズ位置とに基づいて決定される目標位置へ焦点調節レンズを駆動する制御手段とを備えることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の焦点調節装置において、焦点調節レンズの反転駆動を開始してから判定手段によりレンズ位置ずれ無しと判定されるまでの他の方向への駆動量は、検出手段により焦点評価値がピークを越えたことを検出されるまでの一の方向への駆動量よりも小さい量であることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の焦点調節装置において、制御手段は、判定手段がレンズ位置ずれ無しと判定した後、反転駆動開始時における焦点調節レンズの位置から目標位置までの距離に基づいた駆動量で焦点調節レンズを他の方向へ駆動することを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の焦点調節装置において、距離に基づいた駆動量は、その距離から反転駆動時の駆動量を減算して算出される駆動量であることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、レンズの種類もしくは特性を判別するレンズ判別手段をさらに備え、制御手段は、レンズ判別手段の判別結果に基づいて、焦点調節レンズの他の方向への駆動、焦点評価値演算手段による焦点評価値演算、および判定手段による信頼性判定を繰り返し行うことを決定することを特徴とする。
請求項１１の発明によるカメラは、請求項1乃至１０のいずれか一項に記載の焦点調節装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、焦点評価値の信頼性が判定されるまで焦点調節レンズの反転駆動と、目標位置での焦点評価値演算と、信頼性判定とを繰り返すので、カメラの姿勢や傾きにより変動するガタ量にも対応することができる。また、本発明によれば、焦点評価値に基づいて焦点調節レンズの駆動方向を変更した際のレンズ位置ずれ有無を判定し、レンズ位置ずれを考慮して焦点調節レンズ位置の補正を行なうので、カメラの姿勢や傾きにより変動するガタ量にも対応することができる。

―第一の実施形態―
以下、図面に基づき、焦点調節装置付きカメラの第一の実施形態を説明する。この実施の形態のカメラは、位相差ＡＦと、コントラストＡＦと、これら両ＡＦを併用するハイブリッドＡＦのいずれかを選択して焦点検出／調節を行うものである。

図１は、本発明によるカメラの要部構成を説明するブロック図である。カメラボディ１０には、撮影レンズ１２０を備えるレンズ鏡筒１１０が交換可能に装着されている。レンズ鏡筒１１０内には、レンズ群１２０ａ〜１２０ｃから成る撮影レンズ１２０、絞り部材１４０、レンズ情報出力部１５０が設けられている。１２０ｂは、後述のＡＦ駆動モータ１３０で駆動される焦点調節レンズである。レンズ情報出力部１５０は、レンズ種類、焦点距離、レンズ位置(撮影距離)などのレンズ情報を後述の制御回路３００へ出力する。

カメラボディ１０の外部には、ＡＦモード切替スイッチ２００と、ＡＦスイッチ２１０とが設けられている。ＡＦモード切替スイッチ２００がオンされるとＡＦ選択信号が後述の制御回路３００へ送信され、ＡＦモードを「位相差ＡＦ」、「コントラストＡＦ」、「ハイブリッドＡＦ」のいずれかを設定することができる。ＡＦスイッチ２１０がオンされると後述の制御回路３００へ信号が送信され、焦点調節を開始する。また、全押しスイッチ２８０は、レリーズボタンの全ストローク押下操作に対応してオンし、全押し操作信号を後述の制御回路３００へ出力して、撮影動作を指示する。

カメラボディ１０の内部には、被写体を撮像するための撮像素子２０が設けられている。撮像素子２０はＣＣＤやＣＭＯＳ等が使用される。撮影レンズ１２０と撮像素子２０との間には、撮影レンズ１２０を通過した被写体光をファインダ光学系へと反射するクイックリターンミラー７０が配設されている。被写体光の一部はクイックリターンミラー７０の半透過領域を透過し、サブミラー８０にて下方に反射され、さらにミラー８１で反射された後に位相差式ＡＦ検出素子１００へ入射される。

位相差式ＡＦ検出素子１００は、たとえば、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３００に入力され、後述するように、制御回路３００は、焦点調節レンズ１２０ｂを合焦位置まで駆動させるレンズ駆動信号を後述のＡＦ駆動モータ１３０へ出力する。

クイックリターンミラー７０で反射された被写体光は、撮像素子２０と光学的に等価な位置に設けられたファインダスクリーン９０上に結像する。ファインダスクリーン９０上に結像された被写体像は、ペンタプリズム３０からリレーレンズ５０を通って接眼部６０に導かれるとともに、ペンタプリズム３０から測光素子４０の受光面上に結像する。なお、撮影の際にはクイックリターンミラー７０が被写体光の光路上から光路外へと移動され、撮像素子２０上に被写体像が結像される。

制御回路３００はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび各種周辺回路から構成されている。図１に示すように、機能的には、位相差式ＡＦ検出素子１００を制御するＣＣＤ制御部２２０と、予定焦点面に対する結像面の像面ずれ量（以下、デフォーカス量と呼ぶ）を演算するデフォーカス量演算部２４０と、撮像素子２０から出力される撮像信号に基づいて焦点評価値を演算するコントラスト演算部２３０と、コントラスト演算部２０の演算結果に基づいて焦点評価値の最大値（ピーク値）を算出するピーク算出部２７０と、デフォーカス量に基づいて焦点調節レンズ１２０ｂの駆動量を演算するレンズ駆動量演算部２５０と、レンズ駆動量演算部２５０での演算結果に基づいて焦点調節レンズ１２０ｂを駆動するレンズ駆動制御部２６０とを備えている。

また、制御回路３００は判定部２９０を有する。判定部２９０は、レンズの種類とＡＦ駆動モータ１３０内蔵の有無との対応関係をテーブルなどの形式で所定の記憶領域内に保持し、レンズ情報出力部１５０から入力されるレンズ情報に基づいてテーブルを参照し、レンズ鏡筒１１０がＡＦ駆動モータ１３０を内蔵するか否かを判定する。

デフォーカス量演算部２４０は、ＣＣＤ制御部２２０から出力される蓄積信号に基づいて周知のデフォーカス量演算を行う。すなわち、撮影レンズ１２０の異なる領域を通過する一対のデフォーカス量検出用光束による被写体像は、それぞれがＣＣＤラインセンサに入射する。一対のＣＣＤラインセンサから出力される信号を相関演算することにより、２つの像の相対位置ずれ量（相対間隔）が算出される。この一対のＣＣＤラインセンサ上の一対の被写体像は、撮影レンズ１２０が予定焦点面よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆に予定焦点面より後ろに被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。予定焦点面において被写体の鮮鋭像を結ぶ合焦状態では、一対の被写体像が相対的に一致する。このように、一対の被写体像の相対位置ずれ量を求めることにより、撮影レンズ１２０のフォーカス調節状態、すなわちデフォーカス量が得られる。

コントラスト演算部２３０は、撮像素子２０から出力される撮像信号から高周波成分を抽出して周知の焦点評価値演算を行う。撮影レンズ１２０が撮像素子２０上に尖鋭像を結ぶ合焦状態では、被写体像のエッジのボケが最小となりコントラストは最大になるので、焦点評価値も最大となる。ピーク算出部２７０は、上述の焦点評価値の最大値（ピーク値）を内挿演算などの方法を用いて算出する。

レンズ駆動量演算部２５０は、デフォーカス量演算部２４０によって算出されたデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出する。レンズ駆動量演算部２５０で演算されたレンズ駆動量に基づいて、レンズ駆動制御部２６０は、ＡＦ駆動モータ１３０に対してレンズ駆動量信号をパルス信号として送出する。ＡＦ駆動モータ１３０は、レンズ駆動量信号に応じて焦点調節レンズ１２０ｂを光軸方向に移動させ、これにより、焦点調節状態が調節される。また、レンズ駆動量演算部２５０は、山登り方式におけるレンズ駆動ステップを決定してレンズ駆動制御部２６０へ出力する。レンズ駆動制御部２６０は、ＡＦ駆動モータ１３０を制御して焦点調節レンズ１２０ｂを駆動し、ピーク算出部２７０により焦点評価値の最大値が算出されると、焦点調節レンズ１２０ｂをそれまでの駆動方向から反転駆動させて、焦点評価値が最大になる位置にレンズを駆動する。

図２を参照して、第一の実施の形態におけるコントラストＡＦを説明する。図２には、焦点評価値とレンズ駆動量との関係を示す。第一の実施の形態は、レンズ鏡筒１１０がＡＦ駆動モータ１３０を内蔵していない場合のコントラストＡＦによる焦点調節に関するものである。

焦点評価値は、焦点調節レンズ１２０ｂを至近側から無限側へ所定の駆動量移動するごとに、コントラスト演算部２３０により算出される。図２の位置Ｐ１から位置Ｐ４までは焦点評価値は焦点調節レンズ１２０ｂに対して増加傾向にあるので、焦点調節レンズ１２０ｂの無限側への駆動が継続される。位置Ｐ５における焦点評価値は位置Ｐ４での焦点評価値よりも減少しているので、ピーク算出部２７０により位置Ｐ４と位置Ｐ５との間に焦点評価値のピークがあると判定されて、内挿演算などにより焦点評価値の最大値Ｐｍａｘが算出される。さらに、焦点評価値の最大値Ｐｍａｘに所定値ｐを乗じて閾値αが設定される。所定値ｐは、たとえば、０．９５などのように１より小さい値とする。

焦点評価値の最大値Ｐｍａｘが算出されると、レンズ駆動量演算部２５０により焦点評価値が最大となる焦点調節レンズ１２０ｂの位置、すなわち合焦レンズ位置ＬＥｍａｘが算出される。合焦レンズ位置ＬＥｍａｘが算出されると、位置Ｐ５におけるレンズ位置ＬＥｌａｓｔから合焦レンズ位置ＬＥｍａｘまでの駆動量Ｌ＝ＬＥｌａｓｔ−ＬＥｍａｘが演算される。レンズ駆動制御部２６０により、駆動量Ｌに基づいた駆動量信号がパルス信号としてＡＦ駆動モータ１３０へ出力され、焦点調節レンズ１２０ｂが合焦レンズ位置ＬＥｍａｘまで、至近側へ反転駆動される。焦点調節レンズ１２０ｂが合焦レンズ位置ＬＥｍａｘまで駆動すると、コントラスト演算部２３０により、再度、焦点評価値が算出される。このとき、焦点調節レンズ１２０ｂの反転駆動時のガタにより、焦点調節レンズ１２０ｂは合焦レンズ位置ＬＥｍａｘまでの駆動量Ｌに相当する移動を行なうことができず、図２の合焦レンズ位置ＬＥｍａｘに到達することができない。したがって、焦点評価値はＰｍａｘよりも小さな位置Ｐ６に対応した値となる。

合焦レンズ位置ＬＥｍａｘにおける焦点評価値が前述の閾値αを超えていない場合、すなわち図２に示す位置Ｐ６の場合には、閾値αを超える焦点評価値が得られるまで焦点調節レンズ１２０ｂの至近側への所定量の駆動と焦点評価値の算出とが繰り返し行われ、閾値αを超えると焦点調節レンズ１２０ｂの駆動が終了される。図２においては、位置Ｐ７、Ｐ８、Ｐ９のように駆動し、位置Ｐ９における焦点評価値が閾値αを越えているので、この時点で焦点調節を終了する。なお、位置Ｐ６→Ｐ７→Ｐ８→Ｐ９へレンズ移動するときの焦点調節レンズ１２０ｂの駆動量（駆動ピッチ）は、位置Ｐ１から位置Ｐ５まで駆動する場合の所定の駆動量よりも小さいものとする。

以上で説明した焦点調節装置付きカメラにおける動作について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３の各処理を行なうプログラムは制御回路３００内のＲＯＭ（不図示）に格納されており、カメラの電源からオン信号が制御回路３００に入力されると起動される。
ステップＳ１０１において、ＡＦスイッチ２１０がオンされたか否かを判定する。ＡＦスイッチ２１０がオンされた場合はステップＳ１０１が肯定判定されてステップＳ１０２へ進み、ＡＦスイッチ２１０がオンされていない場合はステップＳ１０１が否定判定され、ＡＦスイッチ２１０がオンされるまでステップＳ１０１で待機する。

ステップＳ１０２において、コントラストＡＦによる焦点調節が選択されているか否かを判定する。コントラストＡＦが選択されている場合はステップＳ１０２が肯定判定されてステップＳ１０３へ進み、コントラストＡＦが選択されていない場合はステップＳ１０２が否定判定されてステップＳ１１７へ進む。ステップＳ１０３において、レンズ鏡筒１１０がＡＦ駆動モータ内蔵型か否かを判定する。レンズ鏡筒１１０がＡＦ駆動モータ内蔵型の場合はステップＳ１０３が肯定判定されてステップＳ１１６へ進み、ＡＦ駆動モータ内蔵型でない場合はステップＳ１０３が否定判定されてステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０４において、クイックリターンミラー７０をアップし、ステップＳ１０５で、焦点評価値を算出してステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０６において、焦点調節レンズ１２０ｂを所定量駆動してステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７においては、ステップＳ１０５と同様に焦点評価値を算出してステップＳ１０８へ進む。ステップＳ１０８において、算出された焦点評価値がピーク値を超えたか否かを判定する。焦点評価値がピーク値（焦点評価値の最大値）を超えた場合は、ステップＳ１０８が肯定判定されてステップＳ１０９へ進む。焦点評価値がピーク値を超えない場合は、ステップＳ１０８が否定判定されてステップＳ１０６へ戻る。

ステップＳ１０９において、内挿演算により焦点評価値の最大値を算出してステップＳ１１０へ進む。ステップＳ１１０において、焦点評価値の最大値に対する信頼性を評価する。この最大値に信頼性があると評価されると合焦レンズ位置ＬＥｍａｘが決定されてステップＳ１１１へ進み、信頼性がない場合はステップＳ１１０が否定判定されてステップＳ１０６へ戻る。なお、焦点評価値の最大値の信頼性は次のようにして行うことができる。信頼性判定用閾値ε（図２）を予め設定し、算出した最大評価値がこの閾値を越えている場合に最大値の信頼性が有ると判定する。

ステップＳ１１１において、ステップＳ１０９で算出された焦点評価値の最大値に基づいて、上述のように閾値αを決定して、ステップＳ１１２へ進む。ステップＳ１１２において、ステップＳ１１０で決定された合焦レンズ位置ＬＥｍａｘへ焦点調節レンズ１２０ｂを駆動して、ステップＳ１１３へ進む。ステップＳ１１３において、合焦レンズ位置ＬＥｍａｘにおける焦点評価値を算出してステップＳ１１４へ進む。

ステップＳ１１４において、ステップＳ１１３で算出された焦点評価値がステップＳ１１１で決定された閾値αを超えたか否かを判定する。閾値αを超えた場合はステップＳ１１４が肯定判定されて焦点調節レンズ１２０ｂが合焦位置にあるとみなし、ステップＳ１２０へ進む。すなわち、閾値αは、再演算評価値に対する信頼性判定用閾値であり、再演算後の焦点評価値が閾値αを越えると再演算後の信頼性が有ると判定する。閾値α以下の場合はステップＳ１１４が否定判定されて、ステップＳ１１５へ進む。ステップＳ１１５において、焦点調節レンズ１２０ｂを所定量駆動して、ステップＳ１１３へ戻る。上述した通り、このときの焦点調節レンズ１２０ｂの駆動量は、ステップＳ１０６における焦点調節レンズ１２０ｂの駆動量よりも小さいものとする。

一方、ステップＳ１０３が肯定判定されて進んだステップＳ１１６においては、焦点調節レンズ１２０ｂの反転駆動時のガタを打ち消すための閾値αを設定することなくコントラストＡＦによる焦点調節を行い、ステップＳ１２０へ進む。すなわち、ステップＳ１０４からステップＳ１１０の処理を実行して、焦点調節レンズ１２０ｂを合焦レンズ位置ＬＥｍａｘへ移動する。モータ内蔵レンズの場合、反転駆動時のガタにかかわらず焦点調節レンズ１２０ｂを合焦レンズ位置ＬＥｍａｘへ位置決めできるからである。

また、ステップＳ１０２が否定判定されて進んだステップＳ１１７においては、位相差ＡＦモードが選択されているか否かを判定する。位相差ＡＦモードが選択されている場合はステップＳ１１７が肯定判定されてステップＳ１１８へ進み、ハイブリッドＡＦが選択されている場合はステップＳ１１７が否定判定されてステップＳ１１９へ進む。ステップＳ１１８において、前述の位相差ＡＦによる焦点調節を行いステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１１９においては、位相差ＡＦとコントラストＡＦの組み合わせによるハイブリッドＡＦにより焦点調節を行う。たとえば、位相差ＡＦによりデフォーカス量を算出後、レンズ駆動方向のみを決めてコントラストＡＦを行なう。あるいは、位相差ＡＦでデフォーカス量を算出して、焦点調節レンズ１２０ｂを合焦位置の近傍まで駆動し、その後、コントラスト式によってレンズを駆動してから焦点評価値を算出し、コントラスト値が最大となる合焦レンズ位置ＬＥｍａｘにレンズ位置決めする。

ステップＳ１２０において、レリーズボタンが全押しか否かを判定する。全押しスイッチ２８０からオン信号が入力された場合はステップＳ１２０が肯定判定されステップＳ１２１へ進み、撮影処理を行ない一連の動作を終了する。全押しスイッチ２８０からオン信号が入力されない場合はステップＳ１２０が否定判定されてステップＳ１０５へ戻る。

以上で説明した第一の実施の形態のカメラによると、以下の作用効果が得られる。
（１）コントラストＡＦにおいて、焦点評価値が最大となる目標位置における焦点評価値に基づいて、焦点調節レンズ１２０ｂの反転駆動時のレンズ位置ずれ（ガタ）を打ち消すための閾値αを再演算信頼性判定用基準値として算出して焦点調節レンズ１２０ｂを反転駆動するようにした。さらに、焦点調節レンズ１２０ｂが目標位置に到達してから演算された焦点評価値が閾値α以上のときに再演算評価値の信頼性ありと判定し、信頼性がないと判定された場合は信頼性ありと判定されるまで焦点調節レンズ１２０ｂの駆動と、焦点評価値の演算と、信頼性判定を繰り返すようにした。したがって、焦点評価値がピークとなる目標位置まで焦点調節レンズ１２０ｂを駆動して焦点評価値に基づいた信頼性判定を行うので、カメラの姿勢や傾きによるガタ量の変動の影響を受けずに精度良く焦点調節を行うことができる。

（２）焦点調節レンズ１２０ｂが反転駆動を開始するまでの一の方向への駆動量よりも、目標位置に到達してからの焦点調節レンズ１２０ｂの他の方向への駆動量を、小さい量とした。したがって、微少量ごとの駆動と焦点評価値の演算を繰り返すことができるので、閾値αを満たすレンズ位置の領域を通過し、焦点調節ができなくなるという事態を防ぐことができる。

（３）レンズ鏡筒１１０がＡＦ駆動モータ１３０を内蔵していない場合には、レンズ駆動信号演算部２６０から出力された駆動パルスに対する焦点調節レンズ１２０ｂの実際の駆動量が把握できないので、閾値αの設定を行って焦点調節レンズ１２０ｂの反転駆動時のガタ量の変動を補正するようにした。したがって、レンズ鏡筒１１０の種類や特性に基づいて焦点調節レンズ１２０ｂの反転駆動時におけるガタ量を打ち消し、精度良く焦点調節を行うことができる。すなわち、ＡＦ駆動モータ内蔵式のレンズ鏡筒１１０では、焦点調節レンズ１２０ｂの位置を検出できるので、反転時のガタに関わらず、目標とする合焦レンズ位置ＬＥｍａｘへ確実に位置決めすることができる。したがって、ガタ取り補償を必要としないレンズでは、図３のステップＳ１０３からステップＳ１１３の処理を省略することができ、高速処理が可能となる。

―第二の実施の形態―
図４を参照して、第二の実施の形態のカメラによるコントラストＡＦを説明する。
図４においても図２と同様に、焦点調節レンズ１２０ｂは無限側へ位置Ｐ５まで駆動される。位置Ｐ５における焦点評価値は、位置Ｐ４での焦点評価値よりも減少しているので、ピーク算出部２７０により位置Ｐ４と位置Ｐ５との間に焦点評価値のピークがあると判定されて、内挿演算などにより焦点評価値の最大値Ｐｍａｘが算出されるとともに、図４の破線で示す内挿演算に用いた曲線式（近似式）Ｌ１、Ｌ２が算出される。次いで、焦点評価値が最大値Ｐｍａｘとなる合焦レンズ位置ＬＥｍａｘを基準として、前後にレンズ駆動幅ΔＬＥを設定し、上記近似式Ｌ１の（ＬＥｍａｘ−ΔＬＥ）上の焦点評価値を閾値βとして設定する。以後の焦点調節レンズ１２０ｂの駆動については、上述の第一の実施の形態におけるものと同様であるので説明を省略する。

以下で、第二の実施形態の焦点調節装置付きカメラについて、図５のフローチャートを用いて説明する。なお、図５のフローチャートにおいて、図３に示すフローチャートでの処理と同一内容の処理については同一の処理番号を付し、図３における処理と相違する処理について主に説明する。
図５のステップＳ１１０が肯定判定されて進んだステップＳ２０１において、ステップＳ１０９において内挿演算を行なったときの近似式Ｌ１、Ｌ２を算出して、ステップＳ２０２へ進む。

ステップＳ２０２において、ステップＳ２０１で算出した近似式Ｌ１、Ｌ２を用いて、上述したように焦点評価値を算出する。ステップＳ２０３においては、ステップＳ２０２で算出した焦点評価値を閾値βとして設定してステップＳ１１２へ進む。以後、図３のフローチャートに示す処理と同様の処理を行なう。

以上で説明した第二の実施の形態のカメラによると、第一の実施の形態で得られる効果と同様の作用効果が得られる。

―第三の実施の形態―
図６を参照して、第三の実施の形態のカメラによるコントラストＡＦを説明する。
図６においても図２と同様に、焦点調節レンズ１２０ｂが無限側へ位置Ｐ５まで駆動される。位置Ｐ５における焦点評価値は位置Ｐ４での焦点評価値よりも減少しているので、ピーク算出部２７０により位置Ｐ４と位置Ｐ５との間に焦点評価値のピーク位置があると判定されて、内挿演算などにより焦点評価値の最大値Ｐｍａｘが算出される。さらに、位置Ｐ５における焦点評価値に所定値ｑを乗じて閾値γが設定される。なお、この所定値ｑは、たとえば１．０５などのように１より大きな値とする。

閾値γが設定されると、レンズ駆動量演算部２５０により焦点評価値が最大値Ｐｍａｘとなる焦点調節レンズ１２０ｂの位置、すなわち合焦レンズ位置ＬＥｍａｘが算出される。合焦レンズ位置ＬＥｍａｘが算出されると、焦点調節レンズ１２０ｂが至近側へ反転駆動される。レンズ駆動制御部２６０からは、焦点調節レンズ１２０ｂを所定の微少量だけ駆動させる駆動パルスが出力され、焦点調節レンズ１２０ｂが所定量駆動する。

コントラスト演算部２３０は、焦点調節レンズ１２０ｂが所定量駆動するごとに焦点評価値を演算し、閾値γとの比較を行なう。図６の位置Ｐ８に示すように、焦点評価値が閾値γを超えるまで、所定量駆動と焦点評価値の演算とが繰り返し行われる。焦点評価値が閾値γを超えると、位置Ｐ５におけるレンズ位置ＬＥｌａｓｔと合焦レンズ位置ＬＥｍａｘとの間のレンズ駆動量Ｌから、位置Ｐ７から位置Ｐ８までのレンズ駆動量ΔＬを減じたレンズ駆動量（Ｌ−ΔＬ）がレンズ駆動量演算部２５０により算出される。算出されたレンズ駆動量（Ｌ−ΔＬ）に相当する駆動パルスがレンズ駆動制御部２６０より出力されて、焦点調節レンズ１２０ｂが合焦位置へ駆動される。すなわち、（Ｌ−ΔＬ）は、焦点調節レンズ１２０ｂが位置Ｐ５から位置Ｐ７まで移動した場合の実駆動量であるが、図６から判るように、位置Ｐ５から位置Ｐ７までの間は焦点調節レンズ１２０ｂを移動しても焦点評価値はほとんど変化していないので、この（Ｌ−ΔＬ）は反転ガタにより消費されたレンズ駆動量である。したがって、位置Ｐ７から真にＬだけ離れた位置Ｐ９へ焦点調節レンズ１２０ｂを駆動する。

以下で、第三の実施形態の焦点調節装置付きカメラについて、図７のフローチャートを用いて説明する。なお、図７のフローチャートにおいて、図３に示すフローチャートでの処理と同一内容の処理については同一の処理番号を付し、図３における処理と相違する処理について主に説明する。また、構成要素については、第一の実施形態による焦点調節装置付きカメラと同一とする。
図７のステップＳ１１０が肯定判定されて進んだステップＳ３０１において、焦点評価値を算出して、ステップＳ３０２へ進む。ステップＳ３０２において、ステップＳ３０１で算出した焦点評価値に基づいて閾値γを決定してステップＳ３０３へ進む。

ステップＳ３０３において、焦点調節レンズ１２０ｂを所定量駆動してステップＳ３０４へ進む。なお、焦点調節レンズ１２０ｂの駆動量は、ステップＳ１０６における焦点調節レンズ１２０ｂの駆動量よりも小さいものとする。ステップＳ３０４において、焦点評価値を算出してステップＳ３０５へ進む。

ステップＳ３０５において、ステップＳ３０４で算出した焦点評価値が閾値γを超えたか否かを判定する。焦点評価値が閾値γを超えている場合はステップＳ３０５が肯定判定されて、ステップＳ３０６へ進む。焦点評価値が閾値γ以下の場合はステップＳ３０５が否定判定されて、ステップＳ３０３へ戻る。ステップＳ３０６において、焦点調節レンズ１２０ｂを合焦位置まで駆動させて、ステップＳ１２０へ進む。

以上で説明した第三の実施の形態のカメラによると、以下の作用効果が得られる。
（１）焦点調節レンズ１２０ｂが反転駆動を開始するときの焦点評価値に基づいて閾値γを算出し、閾値γを満たしてからピーク位置まで焦点調節レンズ１２０ｂを駆動するようにした。したがって、焦点調節レンズ１２０ｂの反転時におけるガタ取りが完了した後、合焦レンズ位置まで焦点調節レンズ１２０ｂが駆動されるので、カメラの姿勢や傾きによるガタ量の変動の影響を受けずに精度良く焦点調節を行うことができる。

（２）焦点調節レンズ１２０ｂの反転開始時までの一の方向への駆動量よりも、反転駆動後から閾値γを満たすまでの他の方向への駆動量を、小さい幅（ΔＬ）とした。したがって、微少量ごとの駆動と焦点評価値の演算を繰り返し、閾値γを満たす焦点調節レンズ１２０ｂの位置を細かく判定することができるので、反転駆動時におけるガタ量の補正精度が向上する。

（３）焦点調節レンズ１２０ｂの反転開始時におけるレンズ位置ＬＥｌａｓｔから焦点評価値が最大となる目標位置までの距離Ｌと、焦点調節レンズ１２０ｂの反転駆動開始後の微少反転駆動量（ΔＬ）とに基づいて、閾値γを満たしてからの焦点調節レンズ１２０ｂの駆動量を、距離Ｌから微少反転駆動量（ΔＬ）を減算した（Ｌ−ΔＬ）により算出するようにした。したがって、反転駆動時のガタ取りが完了した後の焦点調節レンズ１２０ｂの駆動量を正確に算出することができるので、焦点調節精度が向上する。

なお、レンズの種別判定は、レンズ鏡筒１１０がＡＦ駆動モータ１３０を内蔵するか否かに基づいて行なったが、これに限定されるものではなく、ＡＦ駆動モータ１３０の種別に基づくものであってもよい。

また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

本発明の実施の形態における焦点調節装置付きカメラの要部構成を説明する図である。 第一の実施の形態における焦点調節方法を説明する図である。 第一の実施の形態におけるカメラの焦点調節動作を説明するフローチャートである。 第二の実施の形態における焦点調節方法を説明する図である。 第二の実施の形態におけるカメラの焦点調節動作を説明するフローチャートである。 第三の実施の形態における焦点調節方法を説明する図である。 第三の実施の形態におけるカメラの焦点調節動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

２３０ コントラスト演算部 ２５０ レンズ駆動量演算部
２６０ レンズ駆動制御部 ２７０ ピーク算出部

Claims (11)

1. 焦点調節レンズを介して結像された被写体像を撮像し、撮像信号を出力する撮像手段と、
   前記撮像信号に基づいて被写体像の焦点評価値を演算する焦点評価値演算手段と、
   前記焦点評価値がピークを越えたことを検出する検出手段と、
   前記検出手段による検出に応じて、複数の前記焦点評価値に基づいて前記焦点調節レンズの合焦目標位置を設定する目標位置設定手段と、
   前記焦点評価値について信頼性があるか否かを判定する判定手段と、
   前記焦点調節レンズを一の方向に駆動して前記検出手段による検出を行い、前記検出手段による検出に応じて、前記焦点調節レンズを前記合焦目標位置まで前記一の方向とは逆の他の方向へ反転駆動し、前記合焦目標位置において前記焦点評価値演算手段による焦点評価値の演算、および演算された前記焦点評価値に基づいて前記判定手段による信頼性判定を行い、前記焦点評価値演算手段による焦点評価値演算、および前記判定手段による信頼性判定を繰り返し行う制御手段とを備えることを特徴とする焦点調節装置。
2. 請求項1に記載の焦点調節装置において、
   前記目標位置設定手段は、前記複数の焦点評価値に基づいてそのピークを算出するピーク算出手段を含み、
   前記判定手段は、前記ピークに基づいて基準値を算出する基準値算出手段を含み、前記合焦目標位置における焦点評価値が前記基準値算出手段で算出した基準値以上のときに前記信頼性があると判定することを特徴とする焦点調節装置。
3. 請求項２に記載の焦点調節装置において、
   前記基準値算出手段は、前記ピーク算出手段で算出されたピーク値に１未満の係数を乗じて前記基準値を算出することを特徴とする焦点調節装置。
4. 請求項２に記載の焦点調節装置において、
   前記ピーク算出手段は、前記複数の焦点評価値を内装演算することにより前記ピークを算出し、
   前記基準値算出手段は、前記ピーク算出手段が内挿演算時に使用した近似式と、前記ピーク算出手段で算出された前記ピークに対応するレンズ位置から所定量離れたレンズ位置とを用いて前記基準値を算出することを特徴とする焦点調節装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、
   前記焦点調節レンズが前記合焦目標位置に到達してから前記判定手段により前記焦点評価値が信頼性ありと判定されるまでの前記他の方向への駆動量は、前記合焦目標位置が決定されるまでの前記一の方向への駆動量よりも小さい量であることを特徴とする焦点調節装置。
6. 焦点調節レンズを介して結像された被写体像を撮像し、撮像信号を出力する撮像手段と、
   前記撮像信号に基づいて被写体像の焦点評価値を演算する焦点評価値演算手段と、
   前記焦点評価値がピークを越えたことを検出する検出手段と、
   前記焦点評価値に基づいて、前記焦点調節レンズの駆動方向を変更した際のレンズ位置ずれ（ガタ）の有無を判定する判定手段と、
   前記焦点調節レンズを一の方向に駆動して前記検出手段による検出を行い、前記検出手段による検出に応じて前記焦点調節レンズを前記一の方向とは逆の他の方向へ反転駆動し、前記他の方向への駆動の間に得られる前記焦点評価値に基づいて前記判定手段による判定を行い、前記判定手段がレンズ位置ずれ無しと判定するのに応じて、反転駆動開始時の焦点調節レンズ位置とレンズ位置ずれ無し判定時の焦点調節レンズ位置とに基づいて決定される目標位置へ前記焦点調節レンズを駆動する制御手段とを備えることを特徴とする焦点調節装置。
7. 請求項６に記載の焦点調節装置において、
   前記焦点調節レンズの反転駆動を開始してから前記判定手段により前記レンズ位置ずれ無しと判定されるまでの前記他の方向への駆動量は、前記検出手段により前記焦点評価値がピークを越えたことを検出されるまでの前記一の方向への駆動量よりも小さい量であることを特徴とする焦点調節装置。
8. 請求項６に記載の焦点調節装置において、
   前記制御手段は、前記判定手段が前記レンズ位置ずれ無しと判定した後、前記反転駆動開始時における前記焦点調節レンズの位置から前記目標位置までの距離に基づいた駆動量で前記焦点調節レンズを前記他の方向へ駆動することを特徴とする焦点調節装置。
9. 請求項８に記載の焦点調節装置において、
   前記距離に基づいた駆動量は、その距離から前記反転駆動時の駆動量を減算して算出される駆動量であることを特徴とする焦点調節装置。
10. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、
    レンズの種類もしくは特性を判別するレンズ判別手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記レンズ判別手段の判別結果に基づいて、前記焦点調節レンズの前記他の方向への駆動、前記焦点評価値演算手段による焦点評価値演算、および前記判定手段による信頼性判定を繰り返し行うことを決定することを特徴とする焦点調節装置。
11. 請求項1乃至１０のいずれか一項に記載の焦点調節装置を備えることを特徴とするカメラ。

Images