JP2008249826A - 撮影装置及び焦点調節方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成によってフォーカスレンズの焦点位置のズレを補正する。
【解決手段】デジタルカメラ１０の電源がＯＮにされた後、シャッタボタン２１が操作される前に、ＡＦ制御部３３は、フォーカスレンズ２７ｄを移動させながら、対物レンズ１９の対物面に形成されたチャート２８を撮像して得られる画像のコントラスト（ＡＦ評価値）が最大となる合焦位置を検出する。シフト量算出部３４は、ＡＦ制御部３３から取得した合焦位置と合焦基準位置との差であるシフト量Ｓを算出する。サーチ範囲補正部３５は、このシフト量Ｓに基づいて基準サーチ範囲を補正する。
【選択図】図９

Description

本発明は、オートフォーカス機能を備えた撮影装置、及びこれに用いられる焦点調節方法に関する。

従来、デジタルカメラ等の撮影装置は、オートフォーカス（ＡＦ：自動焦点調節）機能を備えている。このＡＦとしては、フォーカスレンズを光軸に沿って移動させながら被写体の撮像を行い、画像のコントラストが最大となる位置を合焦位置に決定する方式（いわゆるコントラストＡＦ方式）が一般的である。

このような撮影装置は、例えば、図２３に示すように、撮影レンズ１００と、ＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子で構成される撮像部１１０とを備えて構成されており、撮影レンズ１００は、例えば、４群のレンズで構成され、第１レンズ（対物レンズ）１０１と、第２レンズ（ズームレンズ）１０２と、絞り１０３と、第３レンズ１０４と、第４レンズ（フォーカスレンズ）１０５とを備えている。

コントラストＡＦ方式でＡＦ動作を行う場合、フォーカスレンズ１０５を予め設定されたサーチ範囲内で光軸に沿って移動させ、画像のコントラストが最大となる位置を検出して、この位置にフォーカスレンズ１０５を停止させてＡＦ動作を終了する。このＡＦ動作は、シャッタボタンが操作されてから撮影動作を実行するまでの間に行われるので、シャッタラグを短縮するには、ＡＦ動作時のサーチ範囲をできるだけ短く設定することが好ましい。

しかしながら、フォーカスレンズを含む撮影レンズやそれを保持する保持枠等の物理的性質は、温度や湿度等の環境変化や経時変化によって変化し、合焦距離とフォーカスレンズの基準位置との関係は一定ではない。このため、サーチ範囲を広めに設定する必要がある。

例えば、図２４に示すように、製造環境下でのフォーカスレンズのピント移動量を求め、この時のＦＡＲ（ＩＮＦ）〜ＮＥＡＲ（ＭＯＤ：最短撮影距離）のフォーカス位置を基準に使用温度範囲におけるピント移動量（設計値）を足し合わせたものをサーチ範囲に設定している。特に、撮影レンズにプラスチックレンズが含まれる場合には、環境変化に対する物理的性質の変化が大きいため、サーチ範囲をさらに広く設定せざるを得ない。このため、ＡＦ動作に要する時間が長くなるという問題があった。

前述の問題を解決するために、温度センサによって検出された温度に基づいてレンズの焦点位置の補正を行う補正方法が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。しかし、温度センサを用いて補正を行う場合、レンズ自体の温度を測定することは難しく、また、湿度等のほかの環境条件や経時変化を検出することができないため、ズレ量の推測値と実際のズレ量との間に差が生じて十分な補正精度が得られない。

また、上記問題に関連し、撮像素子（例えば、ＣＣＤイメージセンサ）の撮像光学系に対する相対的位置（角度）を補正するために、テストチャートを付したパネルを撮影レンズの前面に挿脱自在に設け、撮像素子によってテストチャートを撮像しながらコントラストが最大となるように撮像レンズと撮像素子との相対位置関係を補正する補正方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。この補正方法によれば、所定位置に配置されたテストチャートを実際に撮像した結果に基づき、直接的に補正を行うものであるから、前述の問題点を解決することができる。
特開平９−３０４６７８号公報 特開２００５−１９６１７３号公報 特開２００２−２７３０９号公報

しかしながら、上記特許文献３の補正方法では、撮像素子の位置を調節するための駆動手段が必要であり、撮影装置が大型化するという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成によってレンズの焦点位置の補正を行うことが可能な撮影装置、及びこれに用いられる焦点位置補正方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の撮影装置は、フォーカスレンズを有する撮影レンズと、前記撮影レンズを透過した被写体光を光電変換によって撮像する撮像素子とを備え、前記フォーカスレンズを光軸方向に所定サーチ範囲内で移動させ、前記撮像素子によって得られる画像のコントラストに基づいて焦点調節を行う撮影装置であり、前記撮影レンズを構成する対物レンズの前面、または前記対物レンズを覆うカバーガラスに形成されたテストパターンを前記撮像素子によって撮像した結果得られる画像のコントラストから前記フォーカスレンズの合焦位置を検出し、この合焦位置の基準位置からの変位量を算出する変位量算出手段と、前記変位量に基づいて前記所定サーチ範囲を補正するサーチ範囲補正手段とを備えていることを特徴とするものである。

また、前記テストパターンは、前記対物レンズの前面または前記カバーガラスに印刷されて形成されていることが好ましい。さらに、前記テストパターンは、前記対物レンズの前面または前記カバーガラスに形成された溝部に墨入れを施して形成されても良い。

また、前記撮影レンズの周囲温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段からの温度情報に基づいて所定温度以上の温度変化があったか否かを判定する判定手段とを備え、前記判定手段によって前記所定温度以上の温度変化があったと判定された場合、前記変位量算出手段は、前記変位量の算出を再度実行して、前記変位量を更新することが好ましい。

本発明の焦点調節方法は、撮影レンズを構成するフォーカスレンズを光軸方向に所定サーチ範囲内で移動させ、撮像素子によって前記撮影レンズを介して撮像された画像のコントラストに基づいて焦点調節を行う焦点調節方法であり、前記撮影レンズを構成する対物レンズの前面または前記対物レンズを覆うカバーガラスに配置されたテストパターンを撮像した結果得られる画像のコントラストに基づいて前記フォーカスレンズの合焦位置を検出し、前記合焦位置の基準位置からの変位量を算出し、前記変位量に基づいて前記所定サーチ範囲を補正し、補正後のサーチ範囲内で前記フォーカスレンズを移動させて焦点調節を行うことを特徴とするものである。

また、前記撮影レンズの周囲温度に所定温度以上の温度変化があったか否かを判定し、前記所定温度以上の温度変化があった場合、前記合焦位置を再検出して前記変位量を更新することが好ましい。

本発明によれば、撮像素子によって、対物レンズの前面、または対物レンズを覆うカバーガラスに形成されたテストパターンを撮像した結果得られる画像のコントラストからフォーカスレンズの合焦位置を検出し、この合焦位置の基準位置からの変位量に基づいて所定サーチ範囲を補正するので、特殊な機構を設けずに、簡単な構成で温度や湿度等の環境変化や経時変化によって変化するフォーカスレンズのピントのズレを補正することができる。このため、撮影装置の小型化や製造コストの低減を実現できる。

また、所定温度以上の温度変化があった場合、変位量が自動的に更新されるので、急激な温度変化があっても、更新された変位量に基づいてサーチ範囲が補正されるので、常に最適なサーチ範囲でＡＦ動作を実行することができる。

最初に、図１を参照して、第１の実施形態であるデジタルカメラ（撮影装置）１０について説明する。デジタルカメラ１０は、カメラ本体１１の前面に、レンズ鏡筒１２と、ストロボ発光部１３と、ファインダ対物窓１４と、補助光発光部１５と、インジケータ発光部１６と、電源操作部１７とが設けられている。電源操作部１７は、撮影者によって把持される位置に配置されており、グリップ部としても機能する。

電源操作部１７は、図１（Ａ）に示す位置と図１（Ｂ）に示す位置との間でスライド自在にされており、図１（Ａ）に示す位置ではデジタルカメラ１０の電源がＯＦＦ、図１（Ｂ）に示す位置では電源がＯＮになる。また、レンズ鏡筒１２は、電源がＯＦＦの場合、図１（Ａ）に示すように、カメラ本体１１内に沈胴され、電源がＯＮの場合、図１（Ｂ）に示すように、カメラ本体１１の前面から繰り出される。

また、レンズ鏡筒１２の前面には、レンズバリア１８が設けられている。このレンズバリア１８は、後述する撮影レンズ（図３参照）２７を構成する第１レンズ（対物レンズ）１９を露呈させる露呈位置（図１（Ｂ）に示す位置）と、対物レンズ１９を覆い隠す遮蔽位置（図１（Ａ）に示す位置）との間で移動自在にされている。このレンズバリア１８は、レンズ鏡筒１２がカメラ本体１１の前面から繰り出された時に、遮蔽位置から露呈位置に移動する。

また、カメラ本体１１の上面には、シャッタボタン２１が設けられており、側面には、記録メディアスロット２２が設けられている。記録メディアスロット２２には、画像データが記憶される記録メディア（例えば、メモリカード）２３が着脱自在に装填される。

また、図２に示すように、カメラ本体１１の背面には、ファインダ接眼窓２４と、複数の操作ボタンで構成される操作部２５と、画像を表示する表示手段であるＬＣＤ２６とが設けられている。操作部２５は、例えば、撮影モードと再生モードとを切り替えるモード切替ボタンや、ズーム倍率を変更するズーム操作ボタンや、カーソル操作ボタンや、各種設定ボタン等で構成されている。

また、レンズ鏡筒１２には、図３に示す撮影レンズ２７が組み込まれている。この撮影レンズ２７は、前述の撮影レンズ１００と同様に４群のレンズで構成され、前述の第１レンズ（対物レンズ）１９と、第２レンズ（ズームレンズ）２７ａと、絞り２７ｂと、第３レンズ２７ｃと、第４レンズ（フォーカスレンズ）２７ｄとを備えている。また、この撮影レンズ２７の背後には、後述するように、撮像素子であるＣＣＤイメージセンサ（以下、単にＣＣＤと称する）４２が配置されている。

また、図４に示すように、対物レンズ１９の対物面（前面）１９ａには、チャート２８が直接印刷されている。このチャート２８は、フォーカスレンズ２７ｄの合焦基準位置からのピントシフト量（変位量）を検出するためのテストパターンであり、３本の等間隔に配置されたチャート線２８ａ〜２８ｃで構成されている。このチャート２８は、裏面ではピントが合わないため、必ず対物面１９ａに形成する。また、このチャート２８の印刷が剥がれないように、コーティングを施しても良い。

なお、本実施形態では、このチャート２８を３本の平行なチャート線２８ａ〜２８ｃで構成する場合を例に説明するが、本数は３本に限るものではなく、例えば、１本でも良い。また、チャート２８は、格子やその他のパターンで構成されても良く、画像のコントラストによって焦点調節が可能なものであれば良い。

上記説明において、対物レンズ１９の対物面１９ａにチャート２８を印刷する場合について説明したが、図５に示すように、対物面１９ａに溝加工を施して溝２９を形成することによって、各チャート線２８ａ〜２８ｃを構成しても良い。この場合、入射光が溝２９の内面によって拡散されて、被写体像の光線を遮ったり、他のレンズ面やレンズ鏡筒１２の内面へ反射したりしてフレア、ゴーストなどの画像劣化となる。このため、図６に示すように、溝２９に墨入れを施して散乱光の発生を無くすことが好ましい。

次に、図７を参照して、撮影レンズ２７の作用を説明する。チャート２８にピントを合わせる場合、図７（Ａ）に示すように、通常撮影時のフォーカスレンズ２７ｄの駆動範囲（図７（Ｂ）に示す範囲）を越えた位置（駆動範囲よりも前方の位置）に駆動する。また、図７（Ｂ）に示すように、チャート２８によって遮光される光束によって、ＣＣＤ４２の受光面４２ａに結像される光束のうち範囲Ａ１に入射する光束の光量が、チャート２８のケラレによってダウンする。

この範囲Ａ１は、図８に示す撮影範囲Ａ２の略中央にあり、範囲Ａ１の中心部において、対物レンズ１９にチャート２８が無い場合の光量ＬＡから、チャート２８が有る場合の光量ＬＢに光量ＬＣ（ＬＡ−ＬＢ）分ダウンする。また、範囲Ａ１の全体において、光量の低下率（（チャート２８の遮蔽面積／光束面積）×１００）が数％未満となるように、各チャート線２８ａ〜２８ｃ線幅が設定されている。このため、通常撮影時の画像への影響は少ない。なお、図７において、図面の煩雑化を避けるため、絞り２７ｂ、及び第３レンズ２７ｃの図示を省略した。

次に、図９を参照して、上記構成のデジタルカメラ１０の電気的構成について説明する。デジタルカメラ１０は、カメラ本体２１内の各部を制御する制御手段であるシステムコントローラ３０を備えている。

システムコントローラ３０内には、ＲＯＭ３１、ＲＡＭ３２、ＡＦ制御部３３、シフト量算出部３４、及びサーチ範囲補正部３５が設けられている。ＲＯＭ３１には、カメラ本体１１内の各部を制御するための制御プログラムや、各種制御データ（例えば、サーチ範囲に関する情報や、製造調整時のレンズシフト量等の情報）が記憶されている。また、ＲＡＭ３２には、作業用データや各種設定値（例えば、現在のズーム位置、フォーカス位置等）等が一時的に記憶される。システムコントローラ３０は、これらの制御プログラムや各種制御データに基づいて各部を制御することによって各種処理を実行する。また、ＡＦ制御部３３、シフト量算出部３４、及びサーチ範囲補正部３５については後述する。

また、システムコントローラ３０には、電源操作部１７、シャッタボタン２１、及び操作部２５が接続されている。システムコントローラ３０は、これらから各種操作信号を取得して、各操作信号に対応する処理を実行する。

シャッタボタン２１は、２段階押圧式のボタンであり、このシャッタボタン２１が半押しされて１段目の第１スイッチからＯＮ信号を取得すると、システムコントローラ３０が、後述するＡＦ処理及びＡＥ処理等の撮影準備処理を実行する。また、シャッタボタン２１が全押しされて２段目の第２スイッチからＯＮ信号を取得すると、システムコントローラ３０が、各部を制御して撮影処理を実行する。

さらに、システムコントローラ３０には、補助光発光部１５、インジケータ発光部１６、各部に電源電圧を供給する電源部３６、及びストロボ発光部１３を駆動するストロボ駆動部３７が接続されており、これらは、システムコントローラ３０によって制御される。

補助光発光部１５は、被写体輝度がＡＦ動作に必要な輝度未満の場合に、ＡＦ補助光を被写体に照射する。また、インジケータ発光部１６は、セルフタイマ撮影時に点滅して、撮影タイミングを撮影者に通知する。また、システムコントローラ３０は、電源操作部１７からＯＮ信号を取得した時に、電源部３６を制御して各部に電源電圧を供給する。

レンズ鏡筒１２内の各部は、レンズ駆動部４０によって駆動される。このレンズ駆動部４０は、例えば、レンズバリア１８を駆動するバリアモータや、レンズ鏡筒１２の繰り出し及び繰り込み用のモータや、ズームレンズ２７ａを光軸方向に駆動するズームモータや、絞り２７ｂを駆動するアイリスモータや、フォーカスレンズ２７ｄを光軸方向に駆動するフォーカスモータや、各モータのモータドライバ等を備えて構成されている。これらのモータは、例えば、ステッピングモータで構成されており、モータドライバから入力されるパルスによって駆動する。

このレンズ駆動部４０は、システムコントローラ３０に接続されており、システムコントローラ３０からの指示に基づいて、これらのモータを駆動する。また、システムコントローラ３０は、フォーカスモータがホームポジション（ＨＰ）から何パルス分駆動されたかによって、フォーカスレンズ２７ｄの位置を検出する。

撮影レンズ２７の背後には、ＣＣＤ４２が設けられており、撮影レンズ２７を透過した被写体光が、ＣＣＤ４２の受光面４２ａに入射する。このＣＣＤ４２は、ＣＣＤドライバ４３を介してシステムコントローラ３０に接続されている。システムコントローラ３０は、ＣＣＤドライバ４３を制御してＣＣＤ４２を駆動するための駆動信号を生成させる。ＣＣＤ４２は、この駆動信号によって駆動されて、被写体像を撮像してアナログ信号である撮像信号を出力する。

ＣＣＤ４２には、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）４４が接続されており、撮像信号が入力される。ＣＤＳ４４は、撮像信号のノイズを除去して、この撮像信号をＡＭＰ４５に出力する。ＡＭＰ４５は、撮影感度に応じたゲインで撮像信号を増幅した後、撮像信号をＡ／Ｄ変換器４６に出力する。

Ａ／Ｄ変換器４６は、撮像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して、画像データとして出力する。このＡ／Ｄ変換器４６には、画像入力コントローラ４７が接続されており、画像データが画像入力コントローラ４７に出力される。画像入力コントローラ４７は、データバス４８を介してＳＤＲＡＭ４９が接続されており、ＳＤＲＡＭ４９に画像データを記憶させる。なお、ＳＤＲＡＭ４９には、撮影処理が実行される前に、スルー画用の低解像度の画像データが記憶され、撮影処理時に、スルー画の画像データよりも高解像度の画像データが記憶される。

データバス４８には、画像入力コントローラ４７及びＳＤＲＡＭ４９の他に、システムコントローラ３０、画像信号処理部５０、圧縮伸長処理部５１、ＬＣＤドライバ５２、メディアコントローラ５３、ＡＥ検出部５４、及びＡＦ検出部５５が接続されている。システムコントローラ３０は、データバス４８を介してこれらを制御するとともに、相互間でデータの授受が可能である。

画像信号処理部５０は、画像データがＳＤＲＡＭ４９に一時的に記憶されている時に、画像データに対して、ホワイトバランス補正処理や、階調変換処理や、ＹＣ変換処理等の各種画像処理を施す。

シャッタボタン２１が操作される前に、システムコントローラ３０は、ＬＣＤドライバ５２を制御して、各種画像処理が施された画像データをスルー画としてＬＣＤ２６に表示させる。また、シャッタボタン２１が全押しされて撮影指示を取得すると、システムコントローラ３０は、圧縮伸長処理部５１を制御して、各種画像処理が施された画像データに対して、ＪＰＥＧ等の圧縮形式にて圧縮処理を施し、さらに、メディアコントローラ５３を制御して、圧縮後の画像データを記録メディア２３に記録する。

また、記録メディア２３に記録された画像データを再生する場合、システムコントローラ３０は、メディアコントローラ５３を制御して、記録メディア２３から画像データを読み出し、さらに、圧縮伸長処理部５１を制御して、画像データに対して伸長処理を実行させる。その後、システムコントローラ３０は、ＬＣＤドライバ５２を制御して、伸長処理後の画像データを再生画像としてＬＣＤ２６に表示させる。

ＡＥ検出部５４は、シャッタボタン２１が半押しされた時に、ＳＤＲＡＭ４９に記憶された画像データに基づいて、被写体輝度を測光して露出値が最適となるＡＥ評価値を検出して、このＡＥ評価値をシステムコントローラ３０に出力する。システムコントローラ３０は、このＡＥ評価値に基づいて、絞り１０３の開口径、及びＣＣＤ４２の電子シャッタ速度を設定する。

ＡＦ検出部５５は、撮影モードでのシャッタボタン２１の半押し時や、後述するサーチ範囲補正動作時に、ＳＤＲＡＭ４９に記憶される画像データを取得し、画像データの高周波成分を抽出し、これを絶対値化して積算することにより積算値を算出する。この積算値は、画像のコントラストの度合を表すＡＦ評価値であり、ＡＦ検出部５５は、このＡＦ評価値をシステムコントローラ３０に出力する。

前述のＡＦ制御部３３は、撮影モードでのシャッタボタン２１の半押し時に、レンズ駆動部４０を制御して、フォーカスレンズ２７ｄを移動させ（いわゆるＡＦサーチ）、ＡＦ評価値が最大（つまり、画像のコントラストが最大）となる合焦位置にフォーカスレンズ２７ｄを停止させる。

また、ＡＦ制御部３３は、サーチ範囲補正動作時も同様に、レンズ駆動部４０を制御してフォーカスレンズ２７ｄを移動させ、チャート２８を撮像した画像のＡＦ評価値が最大となる合焦位置にフォーカスレンズ２７ｄを停止させ、この合焦位置をシフト量算出部３４に出力する。

シフト量算出部３４は、ＡＦ制御部３３から取得した合焦位置と、予め設定された合焦基準位置とを比較して変位量であるシフト量（フォーカスレンズ１０５のピントシフト量）Ｓを算出する。シフト量算出部３４は、このシフト量ＳをＲＡＭ３２に記憶させる。このシフト量Ｓは、例えば、フォーカスモータを駆動するためのパルス数で規定される。

サーチ範囲補正部３５には、ズーム位置毎のフォーカスレンズ２７ｄの基準サーチ範囲を示す参照用テーブルが記憶されている。この基準サーチ範囲は、例えば、フォーカスレンズ２７ｄのＦＡＲ端位置Ｆｎ、及びＮＥＡＲ端位置ＮｎをＨＰからのパルス数で規定することによって設定される。このサーチ範囲補正部３５は、ＲＡＭ３２からズーム位置を取得した後、この参照用テーブルを参照してズーム位置に対応する基準サーチ範囲を取得する。さらに、サーチ範囲補正部３５は、ＡＦ動作前にシフト量ＳをＲＡＭ３２から取得して、このシフト量Ｓに基づいて、基準サーチ範囲を補正する。

次に、図１０のフローチャートを参照して、上記構成のデジタルカメラ１０の撮影処理を説明する。デジタルカメラ１０の電源がＯＮにされると、システムコントローラ３０は、シフト量設定処理を実行する。

図１１のフローチャートを参照して、このシフト量設定処理について説明する。最初に、システムコントローラ３０は、レンズ駆動部４０を制御して、レンズ鏡筒１２をカメラ本体１１の前面から繰り出し、さらに、レンズバリア１８を露呈位置に移動する（図１（Ｂ）に示す状態）。

その後、サーチ範囲補正部３５は、ＲＡＭ３２から現在のズーム位置を取得し、さらに、ＲＯＭ３１から各ズーム位置に対応するレンズシフト量を取得する。なお、このレンズシフト量は、製造調整時のレンズシフト量である。

サーチ範囲補正部３５は、ズーム位置に基づいて、チャート２８までの距離でのフォーカスレンズ位置を基準として使用温度範囲におけるピント移動量分をカバーした範囲をチャート用の基準サーチ範囲として設定する。さらに、サーチ範囲補正部３５は、製造調整時のレンズシフト量に基づいてチャート用の基準サーチ範囲を補正する。

その後、ＡＦ制御部３３は、サーチ範囲補正部３５によって補正されたチャート用のサーチ範囲内でフォーカスレンズ２７ｄを移動させながら、チャート２８を撮像した画像のＡＦ評価値が最大となる合焦位置にフォーカスレンズ２７ｄを停止させ、この合焦位置をシフト量算出部３４に出力する。

シフト量算出部３４は、ＡＦ制御部３３から取得した合焦位置、及び合焦基準位置に基づいてシフト量Ｓを算出して、このシフト量ＳをＲＡＭ３２に記憶させて、シフト量設定処理を終了する。シフト量設定処理の終了後、撮影モードに設定されると、システムコントローラ３０は、サーチ範囲補正処理を実行する。

次に、図１２のフローチャートを参照して、サーチ範囲補正処理について説明する。サーチ範囲補正部３５は、ＲＡＭ３２からズーム位置を取得した後、例えば、ＲＯＭ３１に記憶された参照用テーブルを参照して、各ズーム位置に対応する基準サーチ範囲（ＦＡＲ端位置Ｆｎ、及びＮＥＡＲ端位置Ｎｎ）を設定する。

さらに、サーチ範囲補正部３５は、シフト量ＳをＲＡＭ３２から取得して、基準サーチ範囲をシフト量Ｓ分補正（すなわち、Ｆｎ＝Ｆｎ＋Ｓ，Ｎｎ＝Ｎｎ＋Ｓを算出）して、サーチ範囲補正処理を終了する。

サーチ範囲補正処理終了後、システムコントローラ３０は、シャッタボタン２１が半押しされたか否かを判定する。なお、この判定は、シャッタボタン２１の第１スイッチからＯＮ信号が取得されたか否かに基づいて行われる。シャッタボタン２１が半押しされていないと判定された場合、この判定処理を繰り返し実行する。

また、シャッタボタン２１が半押しされたと判定された場合、システムコントローラ３０は、ＡＥ検出部５４を制御してＡＥ処理を実行する。さらに、ＡＦ制御部３３は、レンズ駆動部４０及びＡＦ検出部５５を制御して、サーチ範囲補正処理にて補正されたサーチ範囲内でフォーカスレンズ２７ｄを光軸方向に移動させて、ＡＦ評価値が最大となる合焦位置にフォーカスレンズ２７ｄを停止させる。

フォーカスサーチ終了後、システムコントローラ３０は、フォーカスレンズ２７ｄの合焦位置に基づいて被写体距離を算出し、ＡＥ評価値及び被写体距離に基づいてストロボ発光量を設定する。

その後、システムコントローラ３０は、シャッタボタン２１が全押しされたか否かを判定する。なお、この判定は、シャッタボタン２１の第２スイッチからＯＮ信号を取得したか否かに基づいて行われる。シャッタボタン２１が全押しされていないと判定された場合、この判定処理を繰り返し実行する。

また、シャッタボタン２１が全押しされたと判定された場合、システムコントローラ３０は、各部を制御して撮像処理及び記録処理を実行して撮影処理を終了する。このように、シフト量Ｓを算出してサーチ範囲を補正することによって、図１３に示すように、温度変化に伴うフォーカスレンズ２７ｄのピントシフト量を考慮してサーチ範囲を広めに設定した場合と比べて、フォーカスレンズ２７ｄのサーチ範囲を狭くすることができる。このため、ＡＦ動作に要する時間を短縮できる。また、ＡＦ動作完了時のフォーカスレンズ２７ｄの位置によって、正確な被写体距離情報への変換も可能である。

なお、上記撮影処理の説明において、デジタルカメラ１０の電源がＯＮになった後に、シフト量設定処理を実行する場合を例に説明したが、これに限るものではなく、電源ＯＮ後に、シャッタボタン２１が操作される前であればいつでも良く、例えば、再生モードから撮影モードに切り替えられた時に実行しても良い。

また、上記撮影処理の説明において、撮影モードに設定された後、サーチ範囲補正処理を実行する場合を例に説明したが、これに限るものではなく、ズーム位置が変更された場合、サーチ範囲補正処理を必ず実行する。

上記デジタルカメラ１０の説明において、対物レンズ１９の対物面１９ａにチャート２８を設けた場合を例に説明を行ったが、図１４に示すように、撮影レンズ２７の前方に、対物レンズ１９を覆うようにカバーガラス５７が配置されている場合、図１５に示すように、カバーガラス５７の前面５７ａに、チャート５８を直接印刷しても良い。

なお、カバーガラス５７の場合は、チャート５８を前面５７ａではなく、背面５７ｂに設けても良い。また、このチャート５８も印刷ではなく、前述のチャート２８のように、溝に墨入れを行って形成しても良い。

次に、図１６を参照して、屈曲光学系のレンズ装置を備えたデジタルカメラ６０について説明する。デジタルカメラ６０は、カメラ本体６１の前面に、対物レンズ６２と、補助光発光部６３と、インジケータ発光部６４と、レンズバリア６５とが設けられている。対物レンズ６２は、カメラ本体６１内に組み込まれたレンズ装置６６を構成し、カメラ本体６１の前面から露呈されている。

レンズバリア６５は、対物レンズ６２を露呈させる露呈位置（図１６（Ａ）に示す位置）と、対物レンズ６２を覆い隠す遮蔽位置（図１６（Ｂ）に示す位置）との間でスライド自在に設けられている。また、このレンズバリア６５には、ストロボ発光部６７が設けられている。また、カメラ本体６１の上面には、電源操作部６８と、シャッタボタン６９とが設けられている。また、図１７に示すように、カメラ本体６１の背面には、複数の操作ボタンで構成される操作部７０と、ＬＣＤ７１とが設けられている。

次に、図１８を参照して、レンズ装置６６について説明する。レンズ装置６６は、第１レンズ群７２と、第２レンズ群（ズームレンズ）７３と、第３レンズ群７４と、絞り機能を有するシャッタ装置７５と、第４レンズ群（フォーカスレンズ）７６と、ＣＣＤ７７とを備えて構成されている。

第１レンズ群７２は、前述の対物レンズ６２、直角プリズム７２ａ、及び後レンズ群７２ｂを備えて構成されている。対物レンズ６２の光軸Ｌ１は、直角プリズム７２ａによって略直角の光軸Ｌ２に屈曲される。この光軸Ｌ２上に、後レンズ群７２ｂ、第２レンズ群７３、第３レンズ群７４、シャッタ装置７５、第４レンズ群７６、及びＣＣＤ７７が順に配置されている。また、ズームレンズ７３及びフォーカスレンズ７６は、光軸Ｌ２に沿って移動自在にされている。

また、対物レンズ６２の対物面（前面）６２ａには、チャート８０が設けられている。このチャート８０は、前述のチャート２８と同様のものであり、詳しい説明を省略する。さらに、デジタルカメラ６０の電気的構成は、デジタルカメラ１０と同様であるので、詳しい説明を省略する。

また、このデジタルカメラ６０は、デジタルカメラ１０と異なり、レンズ鏡筒がカメラ本体６１から繰り出されることはないので、シフト量設定処理においてレンズ鏡筒の繰り出し動作は必要ない。なお、その他の作用は、前述のデジタルカメラ１０と同様であるので説明を省略する。

上記デジタルカメラ６０の説明において、対物レンズ６２の対物面６２ａにチャート８０を設けた場合を例に説明を行ったが、図１９に示すように、対物レンズ６２を覆うようにカバーガラス８１が配置されている場合、このカバーガラス８１の前面８１ａに、チャート８２を直接印刷しても良い。また、このカバーガラス８１の場合も、チャート８２を前面８１ａではなく、背面８１ｂに設けても良い。さらに、このチャート８２も印刷ではなく、前述のチャート２８のように、溝に墨入れを行って形成しても良い。

次に、レンズ装置６６の周囲温度に、所定温度以上の温度変化があった時に、前述のサーチ範囲補正処理を行う場合について説明する。図２０に示すデジタルカメラ９０は、カメラ本体９１の前面に、レンズバリア６５を備えている。

また、カメラ本体９１内には、システムコントローラ３０が実装された基板９２や、電池９３が収納されている。さらに、カメラ本体９１内には、環境温度（レンズ装置６６の周囲温度）を検出する温度検出手段である温度センサ９４が、レンズ装置６６の近傍に配置されている。なお、その他の構成は、前述のデジタルカメラ６０と同様の構成であり、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。

次に、上記構成のデジタルカメラ９０の電気的構成について説明する。システムコントローラ３０には、前述の温度センサ９４が接続されており、温度センサ９４は、温度情報をシステムコントローラ３０に逐次出力する。また、システムコントローラ３０は、判定部９５を備えている。

この判定部９５は、温度センサ９４からの温度情報を取得して、所定温度以上の温度変化があったか否かを判定する。シフト量算出部３４は、判定部９５によって所定温度以上の温度変化があったと判定された場合、シフト量算出処理を実行して、ＲＡＭ３２に記憶されたシフト量Ｓを更新する。サーチ範囲補正部３５は、更新後のシフト量Ｓに基づいてサーチ範囲を補正する。以上、デジタルカメラ９０の電気的構成について説明したが、その他の構成は、前述のデジタルカメラ１０，６０と同様であるので、詳しい説明を省略する。

次に、図２２のフローチャートを参照して、シフト量更新処理について説明する。デジタルカメラ９０の電源がＯＮにされ、且つ撮影モードに設定されている時に、判定部９５は、温度センサ９４からの温度情報に基づいて、所定温度以上の温度変化があるか否かを判定する。所定温度以上の温度変化がないと判定された場合、シフト量Ｓを更新せずにシフト量更新処理を終了する。

また、所定温度以上の温度変化があったと判定された場合、ＡＦ制御部３３は、サーチ範囲補正部３５からチャート用のサーチ範囲を取得する。その後、ＡＦ制御部３３は、このチャート用のサーチ範囲内でフォーカスレンズ７６を移動させながら、チャート８０を撮像した画像のＡＦ評価値が最大となる合焦位置にフォーカスレンズ７６を停止させ、この合焦位置をシフト量算出部３４に出力する。

シフト量算出部３４は、ＡＦ制御部３３から取得した合焦位置、及び合焦基準位置に基づいてシフト量Ｓを算出して、ＲＡＭ３２に記憶されたシフト量Ｓを更新して、シフト量更新処理を終了する。

このように、所定温度以上の温度変化があった場合、シフト量Ｓが自動的に更新されるので、急激な温度変化があった場合に、更新されたシフト量Ｓに基づいてサーチ範囲が補正されるので、最適なサーチ範囲でＡＦ動作が常に実行される。このため、急激な温度変化があった場合でも、常に最適なサーチ範囲でＡＦ動作を迅速に行うことが可能である。ＡＦ動作完了時のフォーカスレンズ７６の位置によって、正確な被写体距離情報への変換も可能である。

なお、上記実施形態において、システムコントローラ内に、ＡＦ制御部、シフト量算出部、サーチ範囲補正部、及び判定部を設けた場合を例に説明を行ったが、ＲＯＭ内に記憶されたプログラムでこれらの処理を実行する場合は、これらを設けなくても良い。

また、上記実施形態において、本発明をデジタルカメラに適用した場合を例に説明したが、これに限るものではなく、例えば、カメラ付き携帯電話やデジタルビデオカメラに本発明を適用しても良い。

デジタルカメラの前面側の構成を示す斜視図であり、レンズ鏡筒の沈胴状態と繰り出し状態とを示している。 デジタルカメラの背面側の構成を示す背面図である。 撮影レンズの構成を示す側面概略図である。 チャートが配置された対物レンズの構成を示す斜視図である。 対物レンズの対物面に形成された溝を示す概略図である。 チャートの構成を示す対物レンズの断面図である。 撮影レンズの作用を示す側面外略図であり、チャートにピントを合わせた状態と、通常撮影時のフォーカスレンズの駆動範囲を示している。 チャートよる光量低下範囲を示す説明図である。 デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。 デジタルカメラの撮影処理を説明するフローチャートである。 シフト量設定処理を説明するフローチャートである。 サーチ範囲補正処理を説明するフローチャートである。 補正後のサーチ範囲を説明する説明図である。 撮影レンズの側面概略図であり、カバーガラスにチャートを配置した場合を示している。 カバーガラスの構成を示す斜視図である。 屈曲光学系を有するデジタルカメラの前面側の構成を示す斜視図である。 屈曲光学系を有するデジタルカメラの背面側の構成を示す斜視図である。 屈曲光学系であるレンズ装置の構成を示す側面概略図である。 レンズ装置の側面概略図であり、カバーガラスにチャートを配置した場合を示している。 デジタルカメラの構成を示す断面図であり、レンズ装置の周囲温度を検出する温度センサを設けた場合を示している。 デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図であり、レンズ装置の周囲温度を検出する温度センサを設けた場合を示している。 シフト量更新処理を説明するフローチャートである。 従来の撮影レンズの構成を示す側面概略図である。 従来のフォーカスレンズのサーチ範囲を説明する説明図である。

符号の説明

１０，６０，９０ デジタルカメラ
１９，６２ 対物レンズ
２７，１００ 撮影レンズ
２７ｄ，７６，１０５ フォーカスレンズ
２８，５８，８０，８２ チャート
２９ 溝
３０ システムコントローラ
３３ ＡＦ制御部
３４ シフト量算出部
３５ サーチ範囲補正部
４２，７７ ＣＣＤ
５７，８１ カバーガラス
６６ レンズ装置
９４ 温度センサ
９５ 判定部

Claims (6)

1. フォーカスレンズを有する撮影レンズと、前記撮影レンズを透過した被写体光を光電変換によって撮像する撮像素子とを備え、前記フォーカスレンズを光軸方向に所定サーチ範囲内で移動させ、前記撮像素子によって得られる画像のコントラストに基づいて焦点調節を行う撮影装置において、
   前記撮影レンズを構成する対物レンズの前面、または前記対物レンズを覆うカバーガラスに形成されたテストパターンを前記撮像素子によって撮像した結果得られる画像のコントラストから前記フォーカスレンズの合焦位置を検出し、この合焦位置の基準位置からの変位量を算出する変位量算出手段と、
   前記変位量に基づいて前記所定サーチ範囲を補正するサーチ範囲補正手段とを備えていることを特徴とする撮影装置。
2. 前記テストパターンは、前記対物レンズの前面または前記カバーガラスに印刷されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
3. 前記テストパターンは、前記対物レンズの前面または前記カバーガラスに形成された溝部に墨入れを施して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
4. 前記撮影レンズの周囲温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段からの温度情報に基づいて所定温度以上の温度変化があったか否かを判定する判定手段とを備え、
   前記判定手段によって前記所定温度以上の温度変化があったと判定された場合、前記変位量算出手段は、前記変位量の算出を再度実行して、前記変位量を更新することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮影装置。
5. 撮影レンズを構成するフォーカスレンズを光軸方向に所定サーチ範囲内で移動させ、撮像素子によって前記撮影レンズを介して撮像された画像のコントラストに基づいて焦点調節を行う焦点調節方法において、
   前記撮影レンズを構成する対物レンズの前面または前記対物レンズを覆うカバーガラスに配置されたテストパターンを撮像した結果得られる画像のコントラストに基づいて前記フォーカスレンズの合焦位置を検出し、
   前記合焦位置の基準位置からの変位量を算出し、
   前記変位量に基づいて前記所定サーチ範囲を補正し、
   補正後のサーチ範囲内で前記フォーカスレンズを移動させて焦点調節を行うことを特徴とする焦点調節方法。
6. 前記撮影レンズの周囲温度に所定温度以上の温度変化があったか否かを判定し、前記所定温度以上の温度変化があった場合、前記合焦位置を再検出して前記変位量を更新することを特徴とする請求項５に記載の焦点調節方法。

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