JP2008257004A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】検出領域の選択操作における操作者の負担を軽減し、かつ素早く意図した検出領域を選択できるようにした光学機器を提供する。
【解決手段】光学機器３０は、撮像範囲内に設けられた複数の検出領域のそれぞれにおいてフォーカス制御に用いる情報を出力する検出手段６と、該複数の検出領域のうち選択する領域（選択領域）を変更するために操作される選択操作手段１６と、該選択領域における上記情報に基づいてフォーカス制御を行う制御手段１５とを有する。制御手段は、各検出領域における情報に基づいて複数の検出領域のうち選択可能な検出領域を決定し、選択操作手段の操作に応じて該選択可能な検出領域間で選択領域を変更する。
【選択図】図１１Ｂ

Description

本発明は、撮像範囲（画面）内に設けられた複数の検出領域のうち選択された検出領域でのフォーカス制御に関する情報に基づいてフォーカス制御を行う光学機器に関する。

カメラや撮像レンズを用いた撮像システムでは、画面内に複数の検出領域を設け、操作者によって選択された検出領域（選択領域）で得られた位相差情報や距離情報等のフォーカス制御に関する情報に基づいてオートフォーカス（ＡＦ）を行うことが多い。

このようないわゆる多点ＡＦにおいて、操作者がピントを合わせたい検出領域を選択する方法としては、いわゆる視線入力方式（特許文献１参照）や、映像ディスプレイ上にて選択したい領域を指でタッチするタッチパネル方式（特許文献２参照）等がある。ただし、選択操作のし易さ（使い易さ）や構成の簡単さ等の観点から、十字キースイッチ等の操作部材を用いて選択領域を１つずつ上下左右に移動させる方法（特許文献３参照）が採用される場合が多い。
特開平５−２９７２６６号公報 特開２００１−１５９７３０号公報 特開平４−１１４１３５号公報

しかし、操作部材を用いて１つずつ選択領域を移動させる方法では、ピントを合わせる対象ではない検出領域を選択した状態を経てピントを合わせたい検出領域を選択する必要がある場合が多く生じる。特にピントを合わせたい検出領域と現在選択されている検出領域との間にピントを合わせる対象ではない検出領域が多数存在すると、操作に時間がかかったり、素早く操作して選択したい検出領域を通り過ぎてしまったりする等、操作者の負担が大きい。

本発明は、検出領域の選択操作における操作者の負担を軽減し、かつ素早く意図した検出領域を選択できるようにした光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学機器は、撮像範囲内に設けられた複数の検出領域のそれぞれにおいてフォーカス制御に用いる情報を出力する検出手段と、該複数の検出領域のうち選択する領域（選択領域）を変更するために操作される選択操作手段と、該選択領域における上記情報に基づいてフォーカス制御を行う制御手段とを有する。そして、制御手段は、各検出領域における情報に基づいて複数の検出領域のうち選択可能な検出領域を決定し、選択操作手段の操作に応じて該選択可能な検出領域間で選択領域を変更することを特徴とする。

本発明によれば、複数の検出領域のうち、フォーカス制御に関する情報に基づいて選択可能な領域として決定された領域以外の検出領域は、選択操作手段を操作しても選択されなくなる。つまり、現在選択されている検出領域と他の選択可能な検出領域との間に選択不可な検出領域が存在する場合には、その選択不可な検出領域を飛び越えて選択領域が移動することになる。したがって、検出領域の選択に要する選択操作手段の操作回数を減らすことができ、操作者の負担を軽減し、かつピントを合わせたい検出領域を素早く選択することが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である撮像システムの構成を示している。４０はテレビカメラやビデオカメラ等のカメラであり、内蔵されたＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子７により撮像を行う。

３０はテレビカメラ４０に対して着脱可能な光学機器としてのズームレンズ装置である。ズームレンズ装置３０において、１は光軸方向に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズであり、２は光軸方向に移動して焦点距離を変更する変倍レンズである。

被写体からの光束であってこれらのフォーカスレンズ１及び変倍レンズ２を通過した光束は、分光プリズム３にて２つの光束に分離される。分光プリズム３を透過した一方の光束は、リレーレンズ４を通過してカメラ４０内の撮像素子７に到達する。撮像素子７は、その受光面上に形成された被写体像を光電変換する。カメラ４０内の不図示の画像処理回路は、撮像素子７からの出力信号を用いて映像信号を生成する。該映像信号は、カメラ４０に設けられた液晶ディスプレイ等の電子ビューファインダ（表示手段）８に表示される。

また、分光プリズム３で反射された他方の光束は、位相差検出レンズ５を通過して位相差検出センサ（検出手段）６に到達する。位相差検出レンズ５は、分光プリズム３からの光束を複数対の光束に分離する。該複数対の光束はそれぞれ、エリアセンサとしての位相差検出センサ６上の異なるセンサ領域に一対の像（以下、２像という）を形成する。位相差検出センサ６は、各センサ領域に形成された２像を光電変換し、該２像の光量に応じた対の電気信号（以下、位相差信号という）を出力する。位相差信号は、請求項にいうフォーカス制御に用いる情報及び位相差に関する情報に相当する。

なお、フォーカスレンズ１、変倍レンズ２及びリレーレンズ４により撮像光学系が構成される。

１１はフォーカス駆動部であり、制御手段としてのＣＰＵ１５からのＭＦ又はＡＦ制御信号に基づいてフォーカスレンズ１を駆動する。１９はオートフォーカス（ＡＦ）とマニュアルフォーカス（ＭＦ）とを選択するために操作されるＡＦスイッチである。

ＣＰＵ１５は、ＡＦスイッチ１９がＯＦＦ（ＭＦ）の場合は、フォーカス位置検出部１４からのフォーカスレンズ１の位置の情報（以下、フォーカス位置という）とフォーカス操作部材１８の操作量及び操作方向の情報とに基づいてＭＦ制御信号を生成する。そして、該ＭＦ制御信号をフォーカス駆動部１１に出力する。

ＡＦスイッチ１９がＯＮ（ＡＦ）の場合は、ＣＰＵ１５は、上記フォーカス位置と後述する複数の焦点検出領域のうち選択ＡＦ領域（選択領域）での位相差信号とに基づいてフォーカス位置差（フォーカスレンズ１の駆動量及び駆動方向）を算出する。そして、この算出されたフォーカス位置差に対応する合焦位置にフォーカスレンズ１を移動させるように、フォーカス駆動部１１にＡＦ制御信号を出力する。

より具体的に説明すると、ＣＰＵ１５は、位相差信号のずれ量である位相差量を算出し、該位相差量から撮像光学系のデフォーカス量を算出する。

図４には、位相差信号の例を示している。信号Ａが２像のうち一方の像の光量に対応した信号であり、信号Ｂが他方の像の光量に対応した信号である。信号Ｂをセンサ領域の画素（光電変換素子）の配列方向にシフトさせながら、相関演算手法を用いて信号Ａとの一致度を求め、信号Ａと一致した位置までのシフト量を位相差量Ｘとする。ＣＰＵ１５は、この位相差量Ｘと合焦状態にて得られる所定の位相差量との差、フォーカス位置及びズームから、撮像光学系の結像面と撮像素子７の受光面との差であるデフォーカス量（方向を含む）を求める。

また、ＣＰＵ１５は、該デフォーカス量と現在のフォーカス位置とフォーカスレンズ１の位置敏感度等から、前述したフォーカス位置差、つまりは合焦を得るためのフォーカスレンズ１の駆動量及び駆動方向を算出する。そして、ＣＰＵ１５は、算出された駆動方向に算出された駆動量だけフォーカスレンズ１を移動させるように、フォーカス駆動部１１にＡＦ制御信号を送る。これにより、選択ＡＦ領域内の被写体に対する位相差検出方式でのフォーカス制御（合焦動作ともいう）を行うことができる。

なお、ＣＰＵ１５は、２５個の焦点検出領域の中から後述するＡＦ領域候補を決定するために、各焦点検出領域（各検出領域）で得られた位相差信号を用いて各焦点検出領域での合焦位置を算出する機能も有する。

１２はズーム駆動部であり、ＣＰＵ１５からのズーム制御信号に基づいて変倍レンズ２を駆動する。ＣＰＵ１５は、ズーム位置検出部１３から得られる変倍レンズ２の位置の情報（以下、ズーム位置という）とズーム操作部材１７の操作量及び操作方向の情報に基づいて、ズーム駆動部１２にズーム制御信号を出力する。

２０はＡＦによる合焦動作を行わせるフォーカス許容範囲（第１の特定範囲）を可変設定するために操作されるフォーカス許容範囲設定ボリュームである。フォーカス許容範囲については後述する。

２１は合焦動作をフォーカス許容範囲設定ボリューム（第１の変更操作手段）２０によって設定されたフォーカス許容範囲内に制限する（ＯＮ）か否（ＯＦＦ）かを切り替えるための合焦動作制限スイッチである。

１６はＡＦ領域選択スイッチ（選択操作手段）である。ここで、前述した位相差検出センサ６上の複数のセンサ領域は、撮像範囲内での複数の焦点検出領域（検出領域）に対応して設けられている。

図５には、撮像範囲内の複数の焦点検出領域を示す。太線の矩形枠は撮像範囲の外縁を示し、その内側の点線で仕切られた複数の小領域が焦点検出領域である。図５では、撮像素子７（及び位相差検出センサ６）の短辺方向に対応する垂直方向に５つ（Ｎ＝０〜４）と同長辺方向に対応する水平方向に５つ（Ｍ＝０〜４）の計２５個の焦点検出領域を有する場合を示している。位相差検出センサ６には、該２５個の焦点検出領域に対応する２５個の被写体領域のそれぞれからの光束により形成された２像を受光するセンサ領域が２５個形成されている。

ＡＦ領域選択スイッチ１６は、図８に示すように、十字キースイッチにより構成され、その上下左右のボタン部１６ａを押すことで、２５個の焦点検出領域のうち、合焦動作を行うよう選択される１又は複数の領域、すなわち選択ＡＦ領域が上下左右に移動する。言い換えれば、ＡＦ領域選択スイッチ１６は、焦点検出領域間で選択ＡＦ領域を変更するために操作される。

ただし、合焦動作制限スイッチ２１がＯＮの場合にＡＦ領域選択スイッチ１６の操作により選択可能な焦点検出領域（ＡＦ領域候補）は、例えばその焦点検出領域での合焦位置が上述したフォーカス許容範囲内にあるものに制限される。

図２には、ＣＰＵ１５が行うレンズ制御処理のフローチャートを示す。この処理は、ＣＰＵ１５内に格納されたコンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って実行される。

ステップ（図にはＳと略記する）１０１では、ＣＰＵ１５は、合焦位置算出処理を行う。この処理の詳細については後述する。

また、ステップ１０２では、ＡＦ領域制御処理を行う。この処理の詳細についても後述する。

さらに、ステップ１０３では、フォーカス制御処理を行う。この処理の詳細についても後述する。

その後、ステップ１０４では、ズーム制御処理を行う。ここでは、ＣＰＵ１５は、ズーム操作部材１７の操作方向に対応する方向（テレ方向又はワイド方向）に、操作量に応じた速度で変倍レンズ２を移動させる。

図３を用いて、上記合焦位置算出処理（ステップ１０１）について詳しく説明する。

まず、ステップ２０１では、ＣＰＵ１５は、上述した２５個のうち１個の焦点検出領域を選択する。

ステップ２０２では、ＣＰＵ１５は、選択した焦点検出領域に対応するセンサ領域から位相差信号（２像の光量に応じた対の電気信号）を取得する。

次に、ステップ２０３では、ＣＰＵ１５は、取得した位相差信号から位相差検出センサ６上での２像のずれ量に対応した位相差量Ｘを算出する。

次に、ステップ２０４では、ＣＰＵ１５は、ズーム位置検出部１３とフォーカス位置検出部１４から得られるズーム位置Ｚ及びフォーカス位置Ｆを取得する。

ステップ２０５では、ＣＰＵ１５は、ここまでの処理で得られた位相差量Ｘ、ズーム位置Ｚ及びフォーカス位置Ｆを用いて、デフォーカス量Ｄを算出する。

そして、ステップ２０６では、ＣＰＵ１５は、デフォーカス量Ｄ、ズーム位置Ｚ及びフォーカス位置Ｆ、フォーカスレンズ１の位置敏感度等からフォーカス位置差ΔＦを算出する。

次に、ステップ２０７では、ＣＰＵ１５は、フォーカス位置Ｆとフォーカス位置差ΔＦとを加算して合焦位置Ｆｘを算出する。

ステップ２０８では、ＣＰＵ１５は、ステップ２０１〜ステップ２０７までの処理を２５個全ての焦点検出領域について行ったか否かを判別する。まだ全ての焦点検出領域について行って以内場合は、ステップ２０１に戻り、次の焦点検出領域を選択してステップ２０２以降の処理を行う。全ての焦点検出領域について行った場合は、本処理を終了する。

ここで、２５個の焦点検出領域の合焦位置Ｆｘ［Ｎ］［Ｍ］（Ｆｘ［０］［０］，Ｆｘ［０］［１］，…，Ｆｘ［４］［４］）は、不図示のメモリに保存される。

なお、本実施例では、図５に示した２５個の焦点検出領域を設ける場合について説明するが、これは例であり、本発明での焦点検出領域の数が２５個に限定されるわけではない。また、各焦点検出領域の形状や大きさもどのようなものでもよく、これらを焦点距離（ズーム位置）に応じて変更するようにしてもよい。

図６を用いて、上記ＡＦ領域制御処理（ステップ１０２）について詳しく説明する。

まず、ステップ３０１及びステップ３０２では、ＣＰＵ１５は、焦点検出領域の位置を表すＮ０，Ｍ０を初期化する。初期化されたＮ０，Ｍ０に対応する焦点検出領域は、Ｎ＝２，Ｍ＝２の中央の焦点検出領域である。

次に、ステップ３０３では、ＣＰＵ１５は、合焦動作制限スイッチ２１がＯＮか否かを判別する。ＯＦＦである場合は、ステップ３１０にジャンプする。また、ＯＮであると判別した場合は、ステップ３０４に進む。

ステップ３０４では、ＣＰＵ１５は、フォーカス許容範囲設定ボリューム２０により設定されたフォーカス許容範囲の両端値を、フォーカス位置に変換した値であるＦｍａｘ，Ｆｍｉｎとして取得する。

ここでは、フォーカス許容範囲を絶対的な範囲としているが、現在のフォーカス位置又は目標合焦位置（フォーカス制御で目標としている位置）を基準とした所定の幅（フォーカス許容幅）を持った相対的な範囲としてもよい。

相対的なフォーカス許容範囲を用いる場合は、ステップ３０４での処理を、例えば図７に示す５つのステップに置き換える。

図７の例では、目標合焦位置を中心とした相対的なフォーカス許容範囲を使用する。この場合、ステップ４０１で、ＣＰＵ１５は、フォーカス許容範囲設定ボリューム２０の操作に応じて、フォーカス許容範囲幅をデフォーカス量に換算した値であるデフォーカス許容範囲幅Ｄｗを取得する。

続いて、ステップ４０２では、ＣＰＵ１５は、フォーカス位置Ｆ及びズーム位置Ｚを取得する。

次に、ステップ４０３では、ＣＰＵ１５は、デフォーカス許容範囲幅Ｄｗをフォーカス許容範囲幅ΔＦｗに変換する。

次に、ステップ４０４では、ＣＰＵ１５は、後述するフォーカス制御処理で生成される目標合焦位置Ｆｇを取得する。

さらに、ステップ４０５では、ＣＰＵ１５は、フォーカス許容範囲の両端値Ｆｍａｘ，Ｆｍｉｎをそれぞれ、Ｆｇ＋ΔＦｗ、Ｆｇ−ΔＦｗと設定する。

このように、相対的なフォーカス許容範囲を設定することで、被写体の距離が大きく変化する場合に対して柔軟にフォーカス許容範囲を設定することができる。また、相対フォーカス許容範囲の基準（例えば、中心）を目標合焦位置とすることで、フォーカス制御目標に対してフォーカス制御の追従性が遅い場合でも、適切なフォーカス許容範囲の設定が可能になる。なお、相対フォーカス許容範囲の基準とは、該範囲の中心に限られない。

図６に戻り、ステップ３０５では、ＣＰＵ１５は、全ての焦点検出領域から１つの焦点検出領域を選択し、ステップ３０６において、該焦点検出領域に関して上述した合焦位置算出処理において算出された合焦位置Ｆｘ［Ｎ１］［Ｍ１］を取得する。

ステップ３０７では、ＣＰＵ１５は、ステップ３０４で取得したフォーカス許容範囲Ｆｍａｘ，Ｆｍｉｎとステップ３０６で取得したＦｘ［Ｎ１］［Ｍ１］とを比較する。Ｆｘ［Ｎ１］［Ｍ１］がフォーカス許容範囲内と判断した場合は、ステップ３０８に進む。

ステップ３０８では、ＣＰＵ１５は、現在選択されている焦点検出領域をＡＦ領域候補、すなわち合焦動作を行うためにＡＦ領域選択スイッチ１６の操作によって選択可能なＡＦ領域として決定する。

ステップ３０９では、ＣＰＵ１５は、全焦点検出領域においてステップ３０５〜３０８の処理が完了したか否かを判断する。完了していない場合Ｓ３０５に戻り、完了した場合はステップ３１０に進む。

ステップ３１０では、ＣＰＵ１５は、ＡＦ領域選択スイッチ１６からの操作信号を取得し、ステップ３１１で、ＡＦ領域選択スイッチ１６が操作されているか否かを判断する。ＡＦ領域選択スイッチ１６が操作されていない場合は、ステップ３１７にジャンプする。ＡＦ領域選択スイッチ１６が操作された場合は、ステップ３１２に進む。

ステップ３１２では、ＣＰＵ１５は、現在選択されているＡＦ領域（ＡＦ領域候補）の位置及びＡＦ領域選択スイッチ１６からの信号に基づいて、次のＡＦ領域候補を選択し、さらにその中から優先度の高い次ＡＦ領域Ｎ２，Ｍ２を選択する。ここでの次ＡＦ領域とは、ＡＦ領域選択スイッチ１６が操作されることに応じて選択可能なＡＦ領域（ＡＦ領域候補）とするか否かが判断される焦点検出領域である。

図９には、ＡＦ領域候補とその優先順位の例を示す。図９Ａは、現在選択されているＡＦ領域を中央の領域として、ＡＦ領域選択スイッチ１６の左ボタン部が操作された場合のＡＦ領域候補とその優先順位（丸囲み１〜４の順）を示す。また、図９Ｂは、現在選択されているＡＦ領域を中央の領域として、ＡＦ領域選択スイッチ１６の上ボタン部が操作された場合のＡＦ領域候補とその優先順位（丸囲み１〜４の順）を示す。図９Ｃは、現在選択されているＡＦ領域を中央の領域として、ＡＦ領域選択スイッチ１６の左ボタン部と上ボタン部が操作された場合のＡＦ領域候補とその優先順位（丸囲み１〜４の順）を示す。

いずれの場合も、ボタン部の方向において現在選択されているＡＦ領域に隣接するＡＦ領域候補を優先順位１とする。また、現在選択されているＡＦ領域から見て優先順位１のＡＦ領域にボタン部の方向にて隣接するＡＦ領域候補を優先順位２とする。さらに、該優先順位２のＡＦ領域候補に対してボタン部の方向に交差する方向にて隣接するＡＦ領域候補を優先順位３，４とする。

ステップ３１３では、ＣＰＵ１５は、合焦動作制限スイッチ２１がＯＮか否かを判断する。ＯＦＦである場合はステップ３１６に進み、そのまま次ＡＦ領域Ｎ２，Ｍ２を選択ＡＦ領域Ｎ０，Ｍ０に設定する。一方、合焦動作制限スイッチ２１がＯＮであると判断した場合は、ステップ３１４に進む。

ステップ３１４では、ＣＰＵ１５は、次ＡＦ領域Ｎ２，Ｍ２がＡＦ領域候補であるか否かを判断する。ＡＦ領域候補である場合は、ステップ３１６に進み、次ＡＦ領域Ｎ２，Ｍ２を選択ＡＦ領域Ｎ０，Ｍ０に設定する。ＡＦ領域候補でない場合は、ステップ３１５に進み、他に次ＡＦ領域があるかどうかを判断する。次ＡＦ領域がある限り、ステップ３１２〜３１４の処理を繰り返し、次ＡＦ領域がなくなった場合は、ステップ３１７に進む。

ステップ３１７では、ＣＰＵ１５は、現在の選択ＡＦ領域の輪郭を白い枠で囲み、他の複数のＡＦ領域候補を半透明の灰色で塗りつぶして電子ビューファインダ８上に表示するように、カメラ４０に対して命令を送信する。電子ビューファインダ８上では、撮像中の映像に重畳されて、選択ＡＦ領域を示す白い枠とＡＦ領域候補を示す半透明の灰色の領域とが表示される。

以上のＡＦ領域制御処理により、複数（本実施例では２５個）の焦点検出領域のうち選択可能な領域として決定されたＡＦ領域候補以外の焦点検出領域は、ＡＦ領域選択スイッチ１６を操作しても選択されなくなる。つまり、現在の選択ＡＦ領域と他の選択可能なＡＦ領域候補（未選択領域）との間に選択不可な焦点検出領域が存在する場合に、ＡＦ領域選択スイッチ１６を操作すると、選択不可な焦点検出領域を飛び越えて選択ＡＦ領域が他のＡＦ領域候補に移動する。しかも、ＡＦ領域候補は、操作者がフォーカス許容範囲設定ボリューム２０を通じて任意に設定した、つまりは操作者の意図を反映したフォーカス許容範囲に基づいて決定される。このため、選択ＡＦ領域の変更に際してＡＦ領域選択スイッチ１６の無駄な操作回数を減らすことができ、操作者の負担を軽減することができるとともに、ピントを合わせたいＡＦ領域を素早く選択することができる。

ここで、図１１Ａには、従来のズームレンズ装置において、選択ＡＦ領域を被写体Ａに対応する位置から被写体Ｂに対応する位置へと移動させる場合のＡＦ領域の選択操作例を示す。被写体Ａと被写体Ｂとの距離差は小さく、合焦位置としては本実施例にいうフォーカス許容範囲内に存在する。一方、被写体Ｃは、被写体Ａに対して、合焦位置がフォーカス許容範囲外となる遠方に位置する。なお、位置Ｎ＝ｎ，Ｍ＝ｍの焦点検出領域を、以下、焦点検出領域ｎ＿ｍと示す。

従来は、ＡＦ領域選択スイッチの１回の操作で１つ隣の焦点検出領域がＡＦ領域として選択されるようになっている。このため、被写体Ａに対応する焦点検出領域１＿０から被写体Ｂに対応する焦点検出領域１＿３まで選択ＡＦ領域を移動させるには、必ず焦点検出領域１＿０と１＿３との間に位置する焦点検出領域１＿１と１＿２が選択された状態を経ることになる。したがって、ＡＦ領域選択スイッチを操作する回数が増えてしまい、操作者にとって負担となる。また、ＡＦ領域選択スイッチを素早く繰り返し操作すると、選択ＡＦ領域が焦点検出領域１＿３を行き過ぎてしまう可能性がある。

これに対し、図１１Ｂには、本実施例のズームレンズ装置３０において、選択ＡＦ領域を被写体Ａに対応する位置から被写体Ｂに対応する位置へと移動させる場合のＡＦ領域の選択操作例を示す。この場合、フォーカス許容範囲内のＡＦ領域候補（未選択領域）としては、現在の選択ＡＦ領域１＿０にも含まれる被写体Ａが存在する焦点検出領域２＿０，３＿０と、被写体Ｂが存在する焦点検出領域１＿３，２＿３である。つまり、現在の選択ＡＦ領域１＿０とＡＦ領域候補１＿３との間に位置する焦点検出領域１＿１，１＿２はＡＦ領域候補とはならない。

このため、ＡＦ領域選択スイッチ１６を１回操作するだけで、選択ＡＦ領域は、現在の焦点検出領域１＿０から一気に焦点検出領域１＿３に移動する。したがって、操作者の負担も少なく、また行き過ぎの可能性も低くすることができる。

次に、図１０を用いて、上記フォーカス制御処理（ステップ１０３）について詳しく説明する。

ステップ５０１では、ＣＰＵ１５は、ＡＦスイッチ１９の状態を判別する。ＡＦスイッチ１９がＯＦＦであれば、ステップ５０７に進み、フォーカス操作部材１８からその操作量を取得する。そして、ステップ５０８に進み、ＭＦ制御信号を生成及び更新する。一方、ステップ５０１でＡＦスイッチ１９がＯＮである場合は、ステップ５０２に進む。

ステップ５０２では、ＣＰＵ１５は、ＡＦ領域制御処理によって得られた選択ＡＦ領域の位置Ｎ０，Ｍ０を取得し、さらにステップ５０３において、その選択ＡＦ領域の合焦位置Ｆｘ［Ｎ０］［Ｍ０］を取得する。

続いて、ステップ５０４では、ＣＰＵ１５は、合焦動作制限スイッチ２１の状態を判別し、ＯＦＦである場合はステップ５０８にジャンプする。一方、合焦動作制限スイッチ２１がＯＮである場合は、ステップ５０５に進む。

ステップ５０５では、ＣＰＵ１５は、フォーカス許容範囲設定ボリューム２０によって設定されたフォーカス許容範囲Ｆｍａｘ，Ｆｍｉｎを取得する。そして、ステップ５０６では、このフォーカス許容範囲Ｆｍａｘ，Ｆｍｉｎ内に合焦位置Ｆｘ［Ｎ０］［Ｍ０］が入っているか否かを判断する。なお、前述したように、フォーカス許容範囲を目標合焦位置を基準とする相対範囲とする場合は、ＡＦ領域制御処理と同様に、ステップ５０５を図７に示す５つのステップに置き換える。

フォーカス許容範囲Ｆｍａｘ，Ｆｍｉｎ内に合焦位置Ｆｘ［Ｎ０］［Ｍ０］が入っている場合は、ステップ５０８に進み、この選択ＡＦ領域でのフォーカス位置差ΔＦ（又は合焦位置Ｆｘ［Ｎ０］［Ｍ０］）に基づいてＡＦ制御信号を生成し、更新する。一方、フォーカス許容範囲Ｆｍａｘ，Ｆｍｉｎ内に合焦位置Ｆｘ［Ｎ０］［Ｍ０］が入っていない場合は、そのままＡＦ制御信号を生成せずに本処理を終了する。

図１２には、本発明の実施例２である撮像システムの構成を示す。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同符号を付して説明に代える。

本実施例の撮像システムでは、実施例１と同じカメラ４０に、ズームレンズ装置３０′を装着して使用する。

ズームレンズ装置３０′には、実施例１と同じ構成要素に、以下の構成要素が追加されている。

９は撮像光学系の一部を構成するアイリス（絞り）である。２２は該アイリス９の開口径を変化させるように駆動するアイリス駆動部である。２３はアイリス９の開口径（絞り値：以下、アイリス位置という）を検出するアイリス位置検出部である。

２４は同一合焦範囲設定ボリューム（第２の変更操作手段）である。同一合焦範囲設定ボリューム２４は、ＣＰＵ１５が互いに隣接する複数の焦点検出領域での合焦位置が互いに等しいか近接していると判断する最大の合焦位置の差（範囲）、すなわち同一合焦位置幅（第２の特定範囲）を可変設定するために操作者により操作される。

ＣＰＵ１５で行うレンズ制御処理のうち合焦位置算出処理（図２のステップ１０１）とフォーカス制御処理（ステップ１０３）とズーム制御処理（ステップ１０４）は、実施例１と基本的に同じである。本実施例のＡＦ領域制御処理は、実施例１のそれとは異なるので、ここでは該ＡＦ領域制御処理について説明する。

図１３には、本実施例におけるＡＦ領域制御処理のフローチャートを示す。

まず、ステップ６０１及びステップ６０２において、ＣＰＵ１５は、焦点検出領域の位置を表すＮ０，Ｍ０を初期化する。初期化されたＮ０，Ｍ０に対応する焦点検出領域は、Ｎ＝２，Ｍ＝２の中央の焦点検出領域である。

次に、ステップ６０３では、ＣＰＵ１５は、合焦動作制限スイッチ２１がＯＮか否かを判別する。ＯＦＦである場合は、ステップ６２２にジャンプする。また、ＯＮであると判別した場合は、ステップ６０４に進む。

ステップ６０４では、ＣＰＵ１５は、フォーカス許容範囲設定ボリューム２０により設定されたフォーカス許容範囲の両端値を、フォーカス位置に変換した値であるＦｍａｘ，Ｆｍｉｎとして取得する。ここでのフォーカス許容範囲は、実施例１と同様に、現在のフォーカス位置又は目標合焦位置を基準とした所定の幅を持った相対的な範囲としてもよい。

続いて、ステップ６０５では、ＣＰＵ１５は、チェック領域Ｎ３，Ｍ３を現在選択されている焦点検出領域Ｎ０，Ｍ０に設定する。チェック領域とは、ＡＦ領域候補を決定するための基準となる領域である。ＡＦ領域候補とは、実施例１と同様に、合焦動作を行うためにＡＦ領域選択スイッチ１６の操作によって選択可能な焦点検出領域である。

次に、ステップ６０６では、ＣＰＵ１５は、合焦位置算出処理によって得られたチェック領域での合焦位置Ｆｘ［Ｎ３］［Ｍ３］を取得する。

次に、ステップ６０７では、ＣＰＵ１５は、ステップ６０４で取得したフォーカス許容範囲Ｆｍａｘ，Ｆｍｉｎと、ステップ６０６で取得した合焦位置Ｆｘ［Ｎ３］［Ｍ３］とを比較する。合焦位置Ｆｘ［Ｎ３］［Ｍ３］がフォーカス許容範囲Ｆｍａｘ，Ｆｍｉｎ外である場合は、このチェック領域をＡＦ領域候補には設定せず、ステップ６２１にジャンプする。一方、合焦位置Ｆｘ［Ｎ３］［Ｍ３］がフォーカス許容範囲Ｆｍａｘ，Ｆｍｉｎ内である場合は、ステップ６０８に進む。

ステップ６０８では、ＣＰＵ１５は、チェック領域での合焦位置Ｆｘ［Ｎ３］［Ｍ３］を基準合焦位置Ｆｂとして設定する。

次に、ステップ６０９では、ＣＰＵ１５は、同一合焦範囲設定ボリューム２４から、同一合焦位置幅Ｆｋ’を取得する。

続いて、ステップ６１０では、ＣＰＵ１５は、アイリス位置検出部２３からのアイリス位置Ｉとズーム位置検出器１３からのズーム位置Ｚとを取得する。

ステップ６１１では、ＣＰＵ１５は、アイリス位置Ｉ、ズーム位置Ｚ及びステップ６０８で設定した基準合焦位置Ｆｂの３つのパラメータから、被写界深度に相当する深度データＫをＣＰＵ１５内に記憶しているデータテーブルから読み出す。なお、深度データＫを、データテーブルからの読み出しではなく、上記３つのパラメータと演算式を用いて算出してもよい。

続いて、ステップ６１２では、ＣＰＵ１５は、被写界深度データＫと、同一合焦位置幅Ｆｋ’と乗算して同一合焦位置幅Ｆｋとして設定する。同一合焦位置幅Ｆｋは、同一合焦位置幅Ｆｋ’をアイリス位置Ｉ及びズーム位置Ｚに応じた幅に換算したものである。すなわち、同一合焦位置幅Ｆｋは、被写体距離が一致又は近接していると判断できる合焦位置差の幅を示す。同一合焦位置幅Ｆｋが、被写界深度に比例するように設定することによって、被写体距離が一致又は近接しているというソフトウェアでの判断が、操作者の感覚に近づく。

ステップ６１３では、ＣＰＵ１５は、チェック領域の位置を基準としてサーチ領域候補を選択する。サーチ領域候補とは、チェック領域に対して同一合焦位置幅Ｆｋ内の合焦位置を有するＡＦ領域候補であるか否かを判別する、チェック領域に隣接する焦点検出領域である。

ステップ６１４では、ＣＰＵ１５は、サーチ領域候補の中から同一合焦位置幅Ｆｋ内の合焦位置を有するＡＦ領域候補か否かを判断する１つのサーチ領域（図には、サーチ領域と記す）Ｎ４，Ｍ４を設定する。

そして、ステップ６１５では、ＣＰＵ１５は、該サーチ領域Ｎ４，Ｍ４の合焦位置Ｆｘ［Ｎ４］［Ｍ４］を取得する。

さらに、ステップ６１６では、ＣＰＵ１５は、ステップ６０８で設定された基準合焦位置Ｆｂを基準（中心）とした同一合焦位置幅Ｆｋの範囲内に、Ｆｘ［Ｎ４］［Ｍ４］が入っているか否かを判別する。Ｆｘ［Ｎ４］［Ｍ４］が該範囲内にある場合は、ステップ６１７に進む。

ステップ６１７では、現在のサーチ領域Ｎ４，Ｍ４を、チェック領域と同一合焦位置を有するとみなすＡＦ領域候補（同一合焦位置ＡＦ領域候補）に追加する。さらに、ステップ６１８では、現在のサーチ領域に隣接するＡＦ領域候補をサーチ領域候補に追加する。そして、ステップ６１９進む。

一方、ステップ６１７にて、Ｆｘ［Ｎ４］［Ｍ４］が上記範囲内にないと判別した場合は、そのままステップ６１９に進む。ステップ６１９では、ＣＰＵ１５は、サーチ領域候補が存在するか否かを判別し、存在する場合にはステップ６１４に戻る。そして、該ステップ６１４では、サーチ領域候補の中から、別の領域をサーチ領域N４、M４として選択する。

一方、ステップ６１９で、サーチ領域候補が存在しないと判別した場合は、ステップＳ６２０に進む。

ステップ６２０では、チェック領域と、該チェック領域に対する同一合焦位置ＡＦ領域候補とを一組（ひとまとまり）のＡＦ領域候補として設定する。なお、ここでは、チェック領域を該１組のＡＦ領域候補における合焦位置を決める基準領域に設定する。

ここで、ステップ６０４〜６１７までの処理について、図１４Ａ〜図１４Ｄを用いて具体的に説明する。

被写体Ａは、現在選択されている焦点検出領域１＿１（チェック領域）に対してフォーカス許容範囲設定ボリューム２０によって設定されるフォーカス許容範囲内に存在する。また、焦点検出領域１＿１，２＿１での合焦位置は等しいとする。

ステップ６０４でフォーカス範囲Ｆｍａｘ，Ｆｍｉｎを取得すると、ステップ６０５にて、図１４Ａに示すように、現在選択されている焦点検出領域１＿１をチェック領域とする。次に、ステップ６０６では、チェック領域１＿１の合焦位置Ｆｘ［１］［１］を取得し、ステップ６０７では、その合焦位置Ｆｘ［１］［１］が、ステップ６０４で取得したフォーカス許容範囲内にあるか否かを判断する。

この例では、フォーカス許容範囲内にあるので、ステップ６０８に進み、基準合焦位置ＦｂをＦｘ［１］［１］とする。さらに、ステップ６０９〜６１２では、アイリス位置Ｉ、ズーム位置Ｚ、基準合焦位置Ｆｂ及び同一合焦位置幅Ｆｋ’から、同一合焦位置幅Ｆｋを算出する。

ステップ６１３では、図１４Ｂに示すように、チェック領域に隣接する４つの焦点検出領域（０＿１，１＿０，１＿２，２＿１）をサーチ領域候補として設定する。

次に、ステップ６１３〜６１９では、この４つのサーチ領域候補からチェック領域１＿１の合焦位置に対して同一合焦位置幅Ｆｋ’内の合焦位置を有するサーチ候補を探す。この例では、焦点検出領域２＿１がチェック領域１＿１に対して合焦位置が等しいので、焦点検出領域２＿１がサーチ領域として選択される。そして、ステップ６１７に進む。

ステップ６１７では、サーチ領域２＿１をＡＦ領域候補として追加し、ステップ６１８では、図１４Ｃに示すように、サーチ領域２＿１に隣接する３つの焦点検出領域（領域２＿０，２＿２，３＿１）がサーチ領域候補に追加される。この例では、追加された３つの焦点検出領域の中には、チェック領域１＿１の合焦位置に対して同一合焦位置幅Ｆｋ’内の合焦位置を有する領域はないため、再びステップ６１７に進むことなく、ステップ６２０に進む。

ステップ６２０では、図１４Ｄに示すように、チェック領域１＿１を基準領域として、該領域１＿１とステップ６１７で追加された領域２＿１の２つの領域からなる一組のＡＦ領域候補を決定する。以上のようにして、ＡＦ領域候補を設定していく。

ステップ６２１では、ＣＰＵ１５は、チェック未完了のチェック領域が存在するか否かを判断し、チェック未完了の場合は、ステップ６２３に進み、チェック領域を再度選択してステップ６０５〜６２０の処理を繰り返す。

チェック領域は全ての焦点検出領域から選択されるが、一度ＡＦ領域候補となった焦点検出領域は、チェック領域として選択しない。

全ての焦点検出領域に対して上記チェックが完了すると、ステップ６２２に進み、ＣＰＵ１５は、ＡＦ領域選択スイッチ１６からの操作信号を取得する。

そして、ステップ６２４で、ＣＰＵ１５は、ＡＦ領域選択スイッチ１６が操作されたか否かを判断する。操作されていないと判断した場合は、ステップ６３０にジャンプする。一方、ＡＦ領域選択スイッチ１６が操作されたと判別した場合は、ステップ６２５に進む。

ステップ６２５では、ＣＰＵ１５は、現在の選択ＡＦ領域の位置とＡＦ領域選択スイッチ１６の操作信号に対応した方向とから、次ＡＦ領域候補及び次ＡＦ領域を選択する。次ＡＦ領域候補とその優先順位及び次ＡＦ領域は、図９Ａ〜９Ｃに示した通りである。

ステップ６２６では、ＣＰＵ１５は、合焦動作制限スイッチ２１がＯＮか否かを判別し、ＯＦＦであればステップ６２９に進み、次ＡＦ領域を選択ＡＦ領域として設定する。一方、合焦動作制限スイッチ２１がＯＮである場合はステップ６２７に進む。

ステップ６２７では、ＣＰＵ１５は、選択された次ＡＦ領域がＡＦ領域候補の基準領域であるか否かを判断する。基準領域である場合は、ステップ６２９に進み、基準領域を含む一組のＡＦ領域候補を選択ＡＦ領域として設定する。ステップ６２７で基準領域ではないと判断した場合は、ステップ６２８に進む。

ステップ６２８では、ＣＰＵ１５は、次ＡＦ領域があるか否かを判別し、あればステップ６２５に戻り、ステップ６２５〜６２８の処理を繰り返す。一方、次ＡＦ領域がなくなれば、ステップ６３０に進む。

ステップ６３０では、ＣＰＵ１５は、現在の選択ＡＦ領域とこれ以外のＡＦ領域候補とを電子ビューファインダ８に表示するようにカメラ４０に命令を送信する。こうして、ＡＦ領域制御処理を終了する。

ただし、本実施例では、選択ＡＦ領域をＡＦ領域候補よりも強調して表示するために、選択ＡＦ領域の外枠を示す線を太く表示するように命令する。

なお、フォーカス制御処理では、実施例１と同様に、図９にて示される処理を行う。ただし、ステップ５０３で取得する合焦位置は、基準領域Ｎ０’、Ｍ０’での合焦位置Ｆｘ［Ｎ０’］［Ｍ０’］を使用する。

上記の処理を行うことで、実施例１と同様に、ＡＦ領域制御処理により、複数の焦点検出領域のうち選択可能な領域として決定されたＡＦ領域候補以外の焦点検出領域は、ＡＦ領域選択スイッチ１６を操作しても選択されなくなる。しかも、ＡＦ領域候補は、操作者がフォーカス許容範囲設定ボリューム２０を通じて任意に設定した、つまりは操作者の意図を反映したフォーカス許容範囲に基づいて決定される。このため、選択ＡＦ領域の変更に際してＡＦ領域選択スイッチ１６の無駄な操作回数を減らすことができ、操作者の負担を軽減することができるとともに、ピントを合わせたいＡＦ領域を素早く選択することができる。

しかも、同一の被写体の複数の部位を含む２以上のＡＦ領域では、同一又は近い合焦位置が得られる可能性が高いため、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、該２以上のＡＦ領域をひとまとまり（１組）のＡＦ領域として選択することができる。したがって、その２以上のＡＦ領域間で選択ＡＦ領域を移動させる必要がなく、ＡＦ領域の選択操作の負担をより軽減することができる。

図１５Ａ及び図１５Ｂでは、いずれもフォーカス許容範囲内に入っている３つの被写体Ａ，Ｂ，Ｃが撮像範囲内に存在する。中央付近の被写体Ｂの左右に、被写体Ａと被写体Ｃが存在する。被写体Ｂは、本来（つまりは実施例１では）、２５個の焦点検出領域のうち６個（水平方向では２個）の焦点検出領域（ＡＦ領域候補）に含まれるが、本実施例によれば、該６個のＡＦ領域候補は１組のＡＦ候補領域として選択可能となる。このため、被写体Ａに対応するＡＦ領域候補から被写体Ｃに対応するＡＦ領域候補に選択ＡＦ領域を移動させるときは、ＡＦ領域選択スイッチ１６を、本来であれば３回操作する必要があるのに対し、本実施例では２回の操作で済む。図１５Ａ及び図１５Ｂの例では、焦点検出領域の最小単位が２５個であるが、さらに最小単位数が増えると、操作負担の軽減効果がより高まる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上記各実施例では、フォーカス制御に用いる情報として、いわゆる内測位相差信号を用いる場合について説明したが、被写体距離に対応する測距信号（例えば、三角測距法における外測位相差信号）をフォーカス制御に関する情報として用いてもよい。

また、撮像素子を用いて得られた映像信号の高周波成分を抽出することで生成されるコントラスト信号（ＡＦ評価値信号）又はこれから得られる情報をフォーカス制御に用いる情報として用いてもよい。

さらに、上記各実施例では、カメラに対して着脱可能なズームレンズ装置について説明したが、本発明は、レンズ一体型カメラ（光学機器）にも適用することができる。

本発明の実施例１であるズームレンズ装置を含む撮像システムの構成を示すブロック図。 実施例１におけるレンズ制御処理を示すフローチャート。 実施例１における合焦位置算出処理を示すフローチャート。 位相差量の説明図。 実施例１における焦点検出領域を示す図。 実施例１におけるＡＦ領域制御処理を示すフローチャート。 実施例１におけるＡＦ領域制御処理の変形例を示すフローチャート。 実施例１におけるＡＦ領域選択スイッチを示す図。 実施例１におけるチェック領域とＡＦ候補領域の一例を示した図。 実施例１におけるチェック領域とＡＦ候補領域の他の例を示した図。 実施例１におけるチェック領域とＡＦ候補領域のさらに別の例を示した図。 実施例１におけるフォーカス制御処理を示すフローチャート。 従来のＡＦ領域選択手順を示す図。 実施例１によるＡＦ領域選択手順を示す図。 本発明の実施例２であるズームレンズ装置を含む撮像システムの構成を示すブロック図。 実施例２におけるＡＦ領域制御処理を示すフローチャート。 実施例２におけるチェック候補の例を示す図。 実施例２におけるサーチ候補の例を示す図。 実施例２におけるＡＦ候補領域及びサーチ領域候補の追加例を示す図。 実施例２におけるＡＦ候補領域の例を示す図。 実施例２の効果を説明する図。 実施例２の効果を説明する図。

符号の説明

１ フォーカスレンズ
２ 変倍レンズ
３ 分光プリズム
４ リレーレンズ
５ 位相差検出レンズ
６ 位相差検出センサ
７ 撮像素子
８ 電子ビューファインダ
９ アイリス
１１ フォーカス駆動部
１２ ズーム駆動部
１３ ズーム位置検出部
１４ フォーカス位置検出部
１５ ＣＰＵ
１６ ＡＦ領域選択スイッチ
１７ ズーム操作部材
１８ フォーカス操作部材
１９ ＡＦスイッチ
２０ フォーカス許容範囲設定ボリューム
２１ 合焦動作制限スイッチ
２２ アイリス駆動部
２３ アイリス位置検出部
２４ 同一合焦範囲設定ボリューム
３０、３０′ ズームレンズ装置
４０ カメラ

Claims (10)

1. 撮像範囲内に設定された複数の検出領域のそれぞれにおいてフォーカス制御に用いる情報を出力する検出手段と、
   前記複数の検出領域のうち選択する領域である選択領域を変更するために操作される選択操作手段と、
   前記選択領域における前記情報を用いてフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記各検出領域における前記情報に基づいて前記複数の検出領域のうち選択可能な検出領域を決定し、前記選択操作手段の操作に応じて該選択可能な検出領域間で前記選択領域を変更することを特徴とする光学機器。
2. 前記制御手段は、前記複数の検出領域のうち前記情報が第１の特定範囲にある検出領域を前記選択可能な検出領域として決定することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記第１の特定範囲を変更するために操作される第１の変更操作手段を有することを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
4. 前記制御手段は、前記第１の特定範囲を現在のフォーカス位置を基準として設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学機器。
5. 前記制御手段は、前記第１の特定範囲を目標合焦位置を基準として設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学機器。
6. 前記制御手段は、前記複数の検出領域のうち前記選択領域と選択可能な未選択領域とを表示手段に表示させることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光学機器。
7. 前記制御手段は、前記複数の検出領域のうち互いに隣接した２以上の検出領域における前記情報が第２の特定範囲にある場合に、該隣接した２以上の検出領域を１組の検出領域として選択可能とすることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光学機器。
8. 前記第２の特定範囲を変更するために操作される第２の変更操作手段を有することを特徴とする請求項７に記載の光学機器。
9. 前記制御手段は、撮像光学系に関する情報に応じて前記第２の特定範囲を可変設定することを特徴とする請求項７に記載の光学機器。
10. 前記情報は、撮像光学系からの光束により形成された複数の像の位相差に関する情報であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の光学機器。