JP2011013645A5 - - Google Patents

Description

撮像装置

本発明は、フォーカスレンズと撮像素子とを移動させて焦点調節を行う撮像装置に関する。

デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置では、位相差検出方式やコントラスト検出方式等の焦点検出方式により撮影光学系の焦点状態を検出し、該検出結果に基づいて撮影光学系に含まれるフォーカスレンズを移動させることで焦点調節を行うことが多い。

また、特許文献１には、フォーカスレンズの移動に加えて、被写体像を光電変換する撮像素子を移動させることで焦点調節を行う撮像装置が開示されている。この撮像装置では、まずコントラスト検出方式の焦点評価値を得るためにフォーカスレンズを高速移動（粗ピッチ移動）させる。次に、撮像素子を焦点評価値のピーク位置に移動させるように微小移動（細ピッチ移動）させる。これにより、高速かつ高精度な焦点調節を可能としている。

特開２００８−０４６４１７号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された撮像装置では、撮像素子の可動範囲がフォーカスレンズの可動範囲に対して狭いために十分に焦点調節を行えない場合が生じる。例えば、動きのある被写体に対して連続的に撮影を行う場合、被写体の動きに追従するようにフォーカスレンズの移動と撮像素子の移動による焦点調節を繰り返しながら各撮影を行う。このとき、撮像素子はその可動範囲の様々な位置への移動と撮影のための停止とを繰り返すことになる。

しかし、撮像素子がその可動範囲の一端の近傍に停止して撮影が行われた場合、次の撮影のための焦点調節に必要な可動量をその停止位置から他端の方向には確保できるものの、該一端の方向には確保できない。これにより、次の撮影のために焦点調節を行う際に、撮像素子の移動を用いることができなくおそれがある。

本発明は、フォーカスレンズと撮像素子を移動させて焦点調節を行う場合に、焦点調節ごとの撮像素子の可動範囲を十分に確保することができるようにした撮像装置を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、フォーカスレンズを移動させるとともに、撮像素子を所定の可動範囲内で移動させて焦点調節を行う。該撮像装置は、焦点調節のために移動した撮像素子の位置を検出する位置検出手段と、焦点調節後に、撮像素子を、位置検出手段により検出された位置よりも可動範囲における中央に近い所定位置に移動させ、かつ該撮像素子の所定位置への移動によって生じるピントずれを低減するようにフォーカスレンズを移動させる制御手段とを有することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての撮像装置の制御方法は、フォーカスレンズを移動させるとともに、撮像素子を所定の可動範囲内で移動させて焦点調節を行う撮像装置に適用される。該制御方法は、焦点調節のために移動した撮像素子の位置を検出するステップと、焦点調節後に、撮像素子を、検出された位置よりも可動範囲における中央に近い所定位置に移動させ、かつ該撮像素子の所定位置への移動によって生じるピントずれを低減するようにフォーカスレンズを移動させるステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、焦点調節後の撮像素子の所定位置への移動によって、次の焦点調節を行うための撮像素子の可動量を十分に確保することができる。しかも、該撮像素子の所定位置への移動によって生じるピントずれをフォーカスレンズの移動により低減することで、撮像素子の所定位置への移動によってピントが大きくずれた状態になることを回避できる。

本発明の実施例１である一眼レフデジタルカメラを含むカメラシステムの構成を示すブロック図。 実施例１のカメラにおけるＡＦ処理及び撮像処理の流れを示すフローチャート。 実施例１のカメラにおけるＡＦ処理の流れを示すフローチャート。 実施例１のカメラにおけるフォーカスレンズ及び撮像素子の位置とＡＦ評価値との関係を示す図。 実施例１のカメラにおける撮像素子及びフォーカスレンズの位置修正処理の流れを示すフローチャート。 実施例１におけるフォーカスレンズと撮像素子の位置関係を示す図。 本発明の実施例２であるカメラにおける撮像素子及びフォーカスレンズの位置修正処理の流れを示すフローチャート。 本発明の実施例３であるカメラにおける撮像素子及びフォーカスレンズの位置修正処理の流れを示すフローチャート。

以下、本発明の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である一眼レフデジタルカメラ（撮像装置）１００と、該カメラ１００に取り外し可能に装着される交換レンズ３００とにより構成されるカメラシステムの構成を示す。なお、本実施例では、レンズ交換式の一眼レフデジタルカメラについて説明するが、本発明は、レンズ一体型のデジタルカメラやビデオカメラ等の他の撮像装置にも適用することができる。

一眼レフデジタルカメラ（以下、カメラという）１００において、２は交換レンズ３００内の不図示の撮影光学系により形成された被写体像を光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。１は撮像素子２の露光量を制御するためのシャッターである。３は撮像素子２からのアナログ出力信号をデジタル信号（画像データ）に変換するＡ／Ｄ変換器である。

４は画像処理部であり、Ａ／Ｄ変換器３からの画像データに対して、画素補間処理、色変換処理、ホワイトバランス処理、ガンマ処理、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理等の画像処理を行って、表示用画像及び記録用画像を生成する。また、画像処理部４は、画像データから高周波成分であるコントラスト情報を取り出す。

カメラシステム制御部（制御手段）２０は、ＡＦ（オートフォーカス）処理やＡＥ（自動露出）処理等の各種処理及びカメラ１００内の各種動作の制御を行う。

ＡＦ処理において、カメラシステム制御部２０は、後述する焦点検出部９で検出された焦点状態に基づいて、交換レンズ３００内のレンズシステム制御部３０１及びレンズ駆動部３０２を通じて、撮影光学系内のフォーカスレンズ３０３を光軸方向に移動させる。また、同じＡＦ処理において、カメラシステム制御部２０は、焦点検出部９で検出された焦点状態に基づいて、後述する撮像素子駆動部１２を通じて、撮像素子２を光軸方向に移動させる。

ＡＥ処理において、カメラシステム制御部２０は、不図示の測光部からの測光情報に基づいて、シャッター制御部１１を通じてシャッター１を制御したり、レンズシステム制御部３０１を通じて撮影光学系３０３内に設けられた不図示の絞りを制御したりする。

メモリ制御部５は、Ａ／Ｄ変換器３、画像処理部４、画像表示メモリ６、Ｄ／Ａ変換器７及びメモリ８を制御する。画像処理部４にて生成された表示用画像や記録用画像はそれぞれ、メモリ制御部５を介して画像表示メモリ６及びメモリ８に書き込まれる。

焦点検出部９は、画像処理部４により取り出されたコントラスト情報を用いて、コントラスト検出方式により、撮影光学系の焦点状態を検出する。焦点状態の検出方法については後述する。

１０は液晶モニタ等により構成される画像表示部である。画像表示メモリ６に書き込まれた表示用画像は、Ｄ／Ａ変換器７を介して画像表示部１０に表示される。画像処理部４にて順次生成される表示用画像（ここでは動画を構成するフレーム画像）を画像表示部１０に所定周期で表示することで、電子ファインダ（ライブビュー画像表示）機能を実現できる。

メモリ８には、記録用画像（静止画及び動画）が記憶される。また、メモリ８は、カメラシステム制御部２０の作業領域としても使用される。

撮像素子駆動部１２は、カメラシステム制御部２０からの制御信号に応じて、ステッピングモータやボイスコイルモータ等のアクチュエータにより撮像素子２を所定の可動範囲内で光軸方向に移動させる。

１３は位置検出手段としての位置情報算出部であり、撮像素子駆動部１２によって移動される撮像素子２の位置情報を算出する。具体的には、位置情報算出部１３は、撮像素子２が撮像素子駆動部１２によって移動されるごとにその移動量を不図示のメモリに蓄積し、該移動量の合計に基づいて撮像素子２の位置情報を算出する。

１５はシャッタースイッチＳＷ１であり、不図示のシャッターボタンが半押し操作されるとＯＮとなる。カメラシステム制御部２０は、シャッタースイッチＳＷ１のＯＮに応じて、ＡＦ処理、ＡＥ処理及びＡＷＢ処理等を開始する。

１６はシャッタースイッチＳＷ２であり、シャッターボタンが全押し操作されるとＯＮとなる。カメラシステム制御部２０は、シャッタースイッチＳＷ２のＯＮに応じて、記録用画像を取得するための撮像素子２の露光、画像処理部４による記録用画像の生成、及び生成された記録用画像のメモリ８への記録を含む撮像処理を行う。

交換レンズ３００において、レンズ駆動部３０２は、ステッピングモータやボイスコイルモータ等のアクチュエータにより撮影光学系内のフォーカスレンズ３０３を光軸方向に移動させる。

レンズシステム制御部３０１は、カメラシステム制御部２０からの制御信号に応じて、レンズ駆動部３０２にフォーカスレンズ３０３を光軸方向に移動させたり、絞りを動作させたりする。

次に、カメラ１００（主として、カメラシステム制御部２０）の動作について説明する。まず、ＡＦ処理及び撮像処理に関する動作を、図２のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ１では、カメラシステム制御部２０は、不図示の電源スイッチのＯＮに応じてライブビュー画像の表示を開始する。

次に、ステップＳ２では、カメラシステム制御部２０は、シャッタースイッチＳＷ１がＯＮになったか否かを判別する。シャッタースイッチＳＷ１がＯＮになった場合にのみステップＳ３に進み、ＡＦ処理を行う。ＡＦ処理の詳細については後述する。シャッタースイッチＳＷ１がＯＮではない場合には、ステップＳ２を繰り返す。

ステップＳ４では、カメラシステム制御部２０は、ＡＥ処理を行うとともに、画像処理部４にＡＷＢ処理を行わせる。

次に、ステップＳ５では、カメラシステム制御部２０は、シャッタースイッチＳＷ２がＯＮになったか否かを判別する。シャッタースイッチＳＷ２がＯＮになった場合にのみステップＳ６に進む。シャッタースイッチＳＷ２がＯＮではない場合には、ステップＳ２〜Ｓ５を繰り返す。

ステップＳ６では、カメラシステム制御部２０は、ライブビュー画像の表示を停止させる。そして、ステップＳ７では、カメラシステム制御部２０は、シャッター制御部１１を通じてシャッター１を開け、撮像素子２の露光を開始する。所定時間の露光を終えた後、ステップＳ８では、カメラシステム制御部２０は、シャッター制御部１１を通じてシャッター１を閉じる。

ステップＳ８でシャッター１が閉じられた後、カメラシステム制御部２０は、ステップＳ９にてＡ／Ｄ変換器３に撮像素子２のアナログ出力信号から画像データを作成させ、さらにステップＳ１０にて画像処理部４に記録用画像を生成させる。また、ステップＳ１１にて、カメラシステム制御部２０は、画像処理部４からメモリ制御部５への記録用画像の転送と、該記録用画像のメモリ８への記録を行わせる。

また、ステップＳ９〜Ｓ１１と並行して、カメラシステム制御部２０は、ステップＳ１０１にて、フォーカスレンズ３０３と撮像素子２の光軸方向の位置を修正する処理（以下、位置修正処理という）を行う。この位置修正処理の詳細については後述する。

ステップ１１及びステップＳ１０１の終了後、カメラシステム制御部２０は、ステップＳ１に戻ってライブビュー画像の表示を再開させる。

なお、図２のフローチャートは、連続撮影ではなく単枚撮影を行う場合の処理の流れを説明したものであるため、ステップＳ１１及びステップＳ１０からステップＳ１に戻ってライブビュー画像の表示を再開する。ただし、連続撮影を行う場合には、ステップＳ１１及びステップＳ１０からステップＳ３に戻って、次の撮影のためのＡＦ処理を行う。

このように、本実施例では、撮像素子２の露光後、画像データの作成、記録用画像の生成、記録用画像の転送及び記録（ステップＳ９〜Ｓ１１）を行っている間に、位置修正処理を行う（ステップＳ１０１）。このため、撮像処理に影響を与えることなく、位置修正処理を行うことができる。

次に、図２のステップＳ３にて行われるＡＦ処理の詳細について、図３のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ２０１では、カメラシステム制御部２０は、コントラスト検出方式による焦点検出を行うために必要な情報を取得するために、撮像素子２の露光を開始する。

次にステップＳ２０２では、カメラシステム制御部２０は、レンズシステム制御部３０１を通じてフォーカスレンズ３０３を無限端から至近側に向かって第１の所定量だけ移動させる。ただし、フォーカスレンズ３０３を至近端から無限側に向かって移動させるようにしてもよい。

ステップＳ２０３では、カメラシステム制御部２０は、フォーカスレンズ３０３の第１の所定量の移動後において、画像処理部４に、画像データからコントラスト情報を取り出させる。

そして、ステップＳ２０４では、カメラシステム制御部２０は、焦点検出部９に、コントラスト情報からＡＦ評価値を算出させ、該ＡＦ評価値のピークを検出できたか否かを判定する。ピークを検出できない場合は、ステップＳ２０２に戻り、再度フォーカスレンズ３０３を第１の所定量だけ移動させ、ステップＳ２０３及びＳ２０４にて、画像処理部４及び焦点検出部９にコントラスト情報の取り出しとＡＦ評価値の算出とを行わせる。

ここで、図４（ａ）を用いて、フォーカスレンズ３０３の移動によるＡＦ評価値のピーク検出について説明する。図４（ａ）は、フォーカスレンズの位置（横軸）とＡＦ評価値（縦軸）との関係を示している。この図では、フォーカスレンズを無限端側から至近端側に第１の所定量ずつ移動させ、該移動ごとに算出されたＡＦ評価値４０１〜４０６の変化を示している。

フォーカスレンズの移動に伴って画像データのコントラストが増加するほどＡＦ評価値も増加する（４０１〜４０４）。フォーカスレンズが最大（ピーク）のＡＦ評価値（以下、ピークＡＦ評価値という）４０７に対応する位置を過ぎて移動すると、ＡＦ評価値は減少に転じる（４０５，４０６）。したがって、ＡＦ評価値が増加から減少に転じる間にピークＡＦ評価値４０７が存在することが分かる。そして、ピークＡＦ評価値４０７に対応するフォーカスレンズの位置が、合焦状態に近い状態が得られるフォーカスレンズの位置となる。

ただし、このＡＦ評価値のピーク検出では、ピーク位置をできるだけ短時間で検出することを優先するために、アクチュエータによるフォーカスレンズの単位移動量である上記第１の所定量がある程度大きく設定される。このため、ＡＦ評価値４０４，４０５が算出された２箇所のフォーカスレンズ位置の間のどこがピークＡＦ評価値４０７に対応するフォーカスレンズ位置（合焦位置）なのかを正確に判定することができない。

このため、ステップＳ２０４においてＡＦ評価値のピークを検出できた場合は、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、カメラシステム制御部２０は、撮像素子駆動部１２を通じて、ＡＦ評価値がステップＳ２０４で検出されたピークＡＦ評価値４０７に近づく方向に、撮像素子２の移動を開始する。

撮像素子２の移動は、フォーカスレンズ３０３の単位移動量である第１の所定量に比べて小さい第２の所定量ずつ行う。撮像素子２の移動を第２の所定量ずつ行うことで、フォーカスレンズ３０３を第１の所定量ずつ移動させる場合に比べて、より高い精度で合焦状態を得ることが可能となる。このことについては、後述する。

撮像素子２は、その移動前は該撮像素子２の可動範囲の中央部に位置する。移動開始後の撮像素子２の移動量は、位置情報算出部１３にて蓄積される。

なお、ここにいう可動範囲の「中央部」とは、厳密な中央位置だけでなく、該中央位置の近傍の位置を含む意味である。言い換えれば、「中央部」とは、撮像素子２の移動によるＡＦ評価値のピーク検出を行うための十分な撮像素子２の可動量を、該撮像素子２の前後方向（被写体側及びその反対側）にほぼ同量ずつ確保することができる位置であればよい。このことは、以下の説明でも同じである。

ステップＳ２０６では、カメラシステム制御部２０は、撮像素子２の第２の所定量の移動後に撮像素子２を停止させ、撮像素子２の露光を行う。そして、画像処理部４に、該露光によって得られた画像データのコントラスト情報を取り出させる。

そして、ステップＳ２０７では、カメラシステム制御部２０は、焦点検出部９に、コントラスト情報からＡＦ評価値を算出させ、該ＡＦ評価値のピークを検出できたか否かを判定する。ピークを検出できない場合は、ステップＳ２０５に戻り、再度、撮像素子２を第２の所定量だけ移動させ、ステップＳ２０６及びＳ２０７にて、画像処理部４及び焦点検出部９にコントラスト情報の取り出しとＡＦ評価値の算出を行わせる。

ここで、図４（ｂ）を用いて、撮像素子２の移動によるＡＦ評価値のピーク検出について説明する。図４（ｂ）は、撮像素子の位置（横軸）とＡＦ評価値（縦軸）との関係を示している。この図では、撮像素子を、図４（ａ）に示したピークＡＦ評価値４０７よりも至近端側から無限端側に第２の所定量ずつ移動させ、該移動ごとに算出されたＡＦ評価値４０９〜４１４の変化を示している。可動範囲の中央部に位置する撮像素子の移動開始時のＡＦ評価値４０８として、図４（ａ）に示したＡＦ評価値４０６を用いることで、次に算出されるＡＦ評価値４０９が撮像素子の移動開始時のＡＦ評価値４０８に対して増加したか否かを判別することができる。

撮像素子の移動に伴って画像データのコントラストが増加するほどＡＦ評価値も増加し（４０９〜４１２）、撮像素子がピークＡＦ評価値４１３に対応する位置を過ぎて移動すると、ＡＦ評価値は減少に転じる（４１４）。したがって、ＡＦ評価値が増加から減少に転じる間にピークＡＦ評価値４１３が存在することが分かる。このとき、前述したように、撮像素子の単位移動量である第２の所定量がフォーカスレンズの単位移動量である第１の所定量よりも小さいので、算出されたピークＡＦ評価値４１３は、実際の合焦状態を示すＡＦ評価値にほぼ等しい。このため、ピークＡＦ評価値４１３に対応する撮像素子の位置がほぼ正確な合焦位置となり、前述したフォーカスレンズの移動によるＡＦ評価値のピーク検出による場合に比べて高い精度で合焦状態を得ることができる。

ステップＳ２０７においてＡＦ評価値のピークを検出できた場合は、ステップＳ２０８に進む。ステップＳ２０８では、カメラシステム制御部２０は、撮像素子２を、増加から減少に転じたＡＦ評価値４１４が算出された位置から第２の所定量だけこれまでの移動方向とは反対方向に移動させる。これにより、撮像素子２をピークＡＦ評価値４１３に対応する位置に移動させることができる。

次に、ステップＳ２０９では、カメラシステム制御部２０は、位置情報算出部１３に、蓄積した撮像素子２の移動量から現在の撮像素子２の位置を示す位置情報を算出させる。カメラシステム制御部２０は、位置情報算出部１３により算出された位置情報を、第１の位置情報として記憶する。以上により、ＡＦ処理を終了する。

次に、上記ＡＦ処理後（焦点調節後）に、図２のステップＳ１０１にて行われる撮像素子２及びフォーカスレンズ３０３の位置修正処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ３０１では、カメラシステム制御部２０は、位置情報算出部１３にて算出された撮像素子２の位置情報を取得する。そして、カメラシステム制御部２０は、該位置情報に基づいて、撮像素子２をその可動範囲の中央部（所定位置）に戻す、言い換えれば、撮像素子２をＡＦ処理において移動した位置よりも可動範囲の中央に近い所定位置に戻すための撮像素子２の移動量を算出する。以下の説明において、撮像素子２を可動範囲の中央部に戻すための移動量を戻し量といい、撮像素子２を可動範囲の中央部に戻すための移動を、戻し移動という。

さらに、カメラシステム制御部２０は、撮像素子２を戻し量だけ戻し移動させて可動範囲の中央部に戻した場合に生じるピントずれの量を算出する。そして、該ピントずれを低減（補正）して合焦状態を得るためのフォーカスレンズ３０３の移動量（以下、フォーカス補正量という）を算出する。以下の説明において、フォーカスレンズ３０３のこの移動を、フォーカスレンズ３０３の補正移動という。

次に、ステップＳ３０２では、カメラシステム制御部２０は、撮像素子駆動部１２を通じて、撮像素子２をステップＳ３０１で算出した戻し量だけ戻し移動させ、その可動範囲の中央部に戻す。

さらに、ステップＳ３０３では、カメラシステム制御部２０は、レンズシステム制御部３０１を通じて、フォーカスレンズ３０３をステップＳ３０１で算出したフォーカス補正量だけ補正移動させる。このとき、フォーカスレンズ３０３を、ＡＦ処理におけるフォーカスレンズ３０３の単位移動量（第１の所定量）よりも小さな単位移動量（第３の所定量）で移動させる。これにより、ステップＳ３０２で撮像素子２を移動させることで生じたピントずれが良好に補正（低減）され、再び合焦状態が得られる。このため、撮像処理の終了後にライブビュー画像の表示を再開する際に、ライブビュー画像が大きくぼけた状態で表示されることを回避できる。

最後に、ステップＳ３０４では、カメラシステム制御部２０は、位置情報算出部１３から取得した撮像素子２の位置情報を０にリセットする。これにより、次の撮影のためのＡＦ処理における撮像素子２の移動量の蓄積を０から開始することができる。以上により、撮像素子２及びフォーカスレンズ３０３の位置修正処理を終了する。

次に、図６を用いて、撮像素子２及びフォーカスレンズの位置修正処理を行う理由について説明する。図６において、５０２は撮像素子駆動部１２によって移動される撮像素子２の光軸方向における可動範囲を示している。

図６（ａ）には、図２のステップＳ３でＡＦ処理を開始する前の状態（図４（ａ）に示したＡＦ評価値４０１が得られる状態）を示している。フォーカスレンズ３０３によって得られる撮影光学系の焦点位置５０１は、可動範囲５０２の中央部に位置する撮像素子２の撮像面２ａよりも前側に位置し、撮像面上には、ぼけた被写体像が形成されている。

図６（ｂ）には、ＡＦ処理が開始され、フォーカスレンズ３０３が図４（ａ）に示したピークＡＦ評価値４０７に対応する位置に移動した状態である。撮影光学系の焦点位置５０１は、可動範囲５０２の中央部に位置する撮像素子２の撮像面２ａよりも若干後側に位置し、撮像面上には、おおむね合焦状態であるが、厳密にはぼけた被写体像が形成されている。

図６（ｃ）には、撮像素子２を合焦位置に移動させた状態（図２のステップＳ３のＡＦ処理を終了した状態）を示している。撮影光学系の焦点位置５０１は、可動範囲５０２の後端近傍に移動した撮像素子２の撮像面と一致している。つまり、高精度な合焦状態が得られている。

図６（ｃ）の状態で撮像処理を開始することも可能である。しかし、すぐに次の撮影のためのＡＦ処理を行う場合には、後端方向への撮像素子２の可動量を十分に確保することができない。このため、前述した撮像素子２及びフォーカスレンズの位置修正処理を行う。

図６（ｄ）には、撮像素子２の戻し移動（図５のステップＳ３０２）を行った後の状態を示している。撮像素子２は、図６（ｃ）に示した位置から可動範囲５０２の中央部に戻されている。これにより、すぐに次の撮影のためのＡＦ処理を行う場合でも、撮像素子２の前後方向への可動量を十分に確保することができる。ただし、撮像素子２が可動範囲５０２の中央部に戻った結果、撮影光学系の焦点位置５０１は撮像素子２の撮像面よりも後方に位置し、撮像面上の被写体像にぼけが生ずる。

図６（ｅ）には、フォーカスレンズの補正移動（図５のステップＳ３０３）を行った後の状態を示している。この補正移動によって、撮影光学系の焦点位置５０１は、可動範囲５０２の中央部に位置する撮像素子２の撮像面とほぼ一致し、再び合焦状態が得られる。このときのフォーカスレンズ３０３の移動は、前述したように、ＡＦ処理よりも小さな単位移動量（第３の所定量）で行われるので、焦点位置５０１の撮像面に対する一致度を高めることができる。

なお、前述したステップＳ３０１において、撮像素子２の戻し量を算出する際に、フォーカスレンズ３０３の最小単位移動量に合わせて戻し量を算出することで、さらに精度良く焦点位置５０１を撮像面に一致させることができる。

以上説明したように、本実施例では、ＡＦ処理におけるフォーカスレンズ３０３と撮像素子２の移動後に、撮像素子２をその可動範囲の中央部（位置情報算出部１３により算出された位置よりも可動範囲の中央に近い位置）に移動させる。したがって、次の撮影のためのＡＦ処理における撮像素子２の前後方向への可動量を十分に確保することができ、該ＡＦ処理において高精度に合焦状態を得ることができる。

しかも、この撮像素子２の移動により生じたピントずれを補正（低減）するようにフォーカスレンズ３０３も補正移動させる。このため、撮像素子２の戻し移動によってピントが大きくずれた状態になることを回避できる。したがって、ライブビュー画像の表示を停止した後に再開したときに、ライブビュー画像が大きくぼけた状態で表示されることを回避することができる。

なお、本実施例では、撮像処理を行うごとに撮像素子及びフォーカスレンズの位置修正処理を行う場合について説明したが、必ずしもその必要はない。例えば、ＡＦ処理を複数回行うごとに、撮像素子及びフォーカスレンズの位置修正処理を行ってもよい。これにより、撮像処理とは関係なく、常に高精度な焦点調節を行うことができる。

また、本実施例では、ＡＦ処理において、フォーカスレンズを移動させてＡＦ評価値のピーク検出を行った後に、撮像素子を移動させる場合について説明したが、必ずしもその必要はない。例えば、フォーカスレンズの移動ごとにＡＦ評価値の変化量が所定値より小さくなった場合には、ＡＦ評価値がピークとなる位置が近いと判定し、撮像素子の移動に移行するようにしてもよい。これにより、より高速に合焦状態を得ることができる。

また、本実施例では、焦点検出方式としてコントラスト検出方式を用いる場合について説明したが、焦点検出方式はこれに限らず、例えば、位相差検出方式を使用してもよい。この場合、撮影光学系を透過した光束を、ペリクルミラー等の光学素子で分割し、これらの分割光束を撮像素子と該撮像素子とは別に設けた位相差焦点検出用のセンサに導くように構成すればよい。また、撮像素子を用いた焦点検出を、該撮像素子の画素を用いた位相差検出方式で行ってもよい。さらに、撮像素子を用いたコントラスト検出方式と撮像素子とは別に設けた位相差焦点検出用のセンサを用いた位相差検出方式とを組み合わせて焦点検出を行うようにしてもよい。

図７には、本発明の実施例２である一眼レフデジタルカメラにおける撮像素子及びフォーカスレンズの位置修正処理の流れを示している。本実施例は、実施例１に対して、不必要な撮像素子の戻し移動及びフォーカスレンズの補正移動を行わないようにすることで、より高速にＡＦ処理を繰り返し行うことができるようにするものである。

なお、本実施例におけるカメラシステムの構成（図１）や、ＡＦ処理及び撮像処理に関する動作（図２及び図３）は、実施例１にて説明したものと同じである。

図７に示す撮像素子及びフォーカスレンズの位置修正処理も、図２のステップＳ１０１にて行われる。

ステップＳ３０１では、実施例１でも説明したように、カメラシステム制御部２０は、位置情報算出部１３にて算出された撮像素子２の位置情報を取得する。そして、カメラシステム制御部２０は、撮像素子２の位置情報に基づいて撮像素子２の戻し量を算出するとともにフォーカス補正量を算出する。

次に、Ｓ３００１では、カメラシステム制御部２０は、ステップＳ３０１で算出された撮像素子２の戻し量が所定の閾値（第１の所定値）Ａ以下であるか否かを判定する。戻し量が閾値Ａ以下である場合には、撮像素子２の戻し移動を行わずにステップＳ３０４に進む。一方、戻し量が閾値Ａより大きい場合はステップＳ３０２に進み、撮像素子２の戻し移動を行わせる。

このように、本実施例では、算出された撮像素子２の戻し量が閾値Ａ以下である（閾値Ａより小さい）ときには、撮像素子２の戻し移動を制限する。戻し量が小さい場合は、撮像素子２の可動範囲において、次の撮影のためのＡＦ処理における撮像素子２の前後方向への可動量を十分に確保できているためである。これにより、必要のない撮像素子２の戻し移動、さらにはこれに伴うフォーカスレンズ３０３の補正移動を排除して、素早く次の撮影のためのＡＦ処理を開始することができるようにしている。また、これにより、カメラシステムにおける省電力化も図ることができる。

ステップＳ３０２及びステップＳ３０３では、実施例１で説明したように、カメラシステム制御部２０は、ステップＳ３０１で算出した戻し量だけ撮像素子２を戻し移動させ、さらにフォーカスレンズ３０３をフォーカス補正量だけ補正移動させる。

ステップＳ３０４では、実施例１で説明したように、カメラシステム制御部２０は、位置情報算出部１３から取得した撮像素子２の位置情報を０にリセットする。

図８には、本発明の実施例３である一眼レフデジタルカメラにおける撮像素子及びフォーカスレンズの位置修正処理の流れを示している。本実施例は、実施例２に対して、さらに高速にＡＦ処理を繰り返し行うことができるようにするものである。

なお、本実施例におけるカメラシステムの構成（図１）や、ＡＦ処理及び撮像処理に関する動作（図２及び図３）は、実施例１にて説明したものと同じである。

図８に示す撮像素子及びフォーカスレンズの位置修正処理も、図２のステップＳ１０１にて行われる。

ステップＳ３０１では、実施例１でも説明したように、カメラシステム制御部２０は、位置情報算出部１３にて算出された撮像素子２の位置情報を取得する。そして、カメラシステム制御部２０は、撮像素子２の位置情報に基づいて撮像素子２の戻し量を算出するとともにフォーカス補正量を算出する。

次に、Ｓ３００１では、実施例２と同様に、カメラシステム制御部２０は、ステップＳ３０１で算出された撮像素子２の戻し量が閾値Ａ以下であるか否かを判定する。戻し量が閾値Ａ以下である場合には、撮像素子２の戻し移動を行わずにステップＳ３０４に進む。一方、戻し量が閾値Ａより大きい場合はステップＳ３０２に進み、撮像素子２の戻し移動を行わせる。

ステップＳ３０２では、実施例１で説明したように、カメラシステム制御部２０は、ステップＳ３０１で算出した戻し量だけ撮像素子２を戻し移動させる。

次に、ステップＳ３００２では、カメラシステム制御部２０は、ステップＳ３０１で算出されたフォーカス補正量が、所定の閾値（第２の所定値）Ｂ以下であるか否かを判定する。フォーカス補正量が閾値Ｂ以下である場合には、フォーカスレンズ３０３の補正移動を行わずにステップＳ３０４に進む。一方、フォーカス補正量が閾値Ｂより大きい場合には、ステップＳ３０３に進む。

ここで、閾値Ｂについて説明する。フォーカス補正量がフォーカスレンズ３０３の最小単位移動量より大きい場合は、フォーカスレンズ３０３の補正移動によって、撮像素子２の戻し移動により生じたピントずれを良好に補正することができる。

一方、フォーカス補正量がフォーカスレンズ３０３の最小単位移動量より小さい場合は、フォーカスレンズ３０３を最小単位移動量だけ補正移動させても、撮像素子２の戻し移動により生じたピントずれを最も良好に補正できる位置を通り過ぎる。以下、このピントずれを最も良好に補正できる位置を最良補正位置という。

補正移動後のフォーカスレンズ３０３の位置と最良補正位置との差が、フォーカスレンズ３０３の補正移動前の位置と最良補正位置との差よりも小さくなる場合には、フォーカスレンズ３０３の補正移動によりピントずれを少なくすることができる。

このことから、フォーカスレンズ３０３の最小単位移動量がフォーカス補正量の２倍より小さければ、フォーカスレンズ３０３の補正移動によるピントずれの低減効果が得られる。したがって、閾値Ｂは、フォーカスレンズ３０３の最小単位移動量の２倍に設定するとよい。ただし、これは例であり、閾値Ｂは任意に設定することができる。

このように、本実施例では、撮像素子２の戻し移動を行った場合でも、フォーカス補正量が閾値Ｂ以下である（閾値Ｂより小さい）ときには、フォーカスレンズ３０３の補正移動を制限する。これにより、無用なフォーカスレンズ３０３の補正移動を排除して、素早く次の撮影のためのＡＦ処理を開始することができるようにしている。また、これにより、カメラシステムにおける省電力化も図ることができる。

ステップＳ３０３では、実施例１で説明したように、カメラシステム制御部２０は、ステップＳ３０１で算出したフォーカス補正量だけフォーカスレンズ３０３を補正移動させる。

ステップＳ３０４では、実施例１で説明したように、カメラシステム制御部２０は、位置情報算出部１３から取得した撮像素子２の位置情報を０にリセットする。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

本発明によれば、フォーカスレンズの移動と撮像素子の移動による焦点調節を行う場合に、焦点調節ごとの撮像素子の可動範囲を十分に確保できる撮像装置を実現できる。

２ 撮像素子
４ 画像処理部
９ 焦点検出部
１０ 画像表示部
１２ 撮像素子駆動部
１３ 位置情報算出部
２０ カメラシステム制御部
１００ カメラ
３００ 交換レンズ
３０２ レンズ駆動部
３０３ フォーカスレンズ