JP2012181448A - 焦点調節装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系の焦点状態を適切に検出することができる焦点調節装置を提供する。
【解決手段】焦点調節光学系を有する光学系による像を撮像しその画像信号を出力する撮像部と、撮像部の受光面に備えられた位相差検出部と、撮像部により出力された画像信号に基づいて光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出部と、焦点調節光学系のスキャン駆動を行って位相差検出およびコントラスト検出を可能な状態とする制御部とを備え、制御部は、予め定められた第１スキャン範囲の端部に向かって焦点調節光学系を駆動させた際に、コントラスト検出部による評価値が端部近傍において低下傾向にないと判断された場合に、第１スキャン範囲よりも広い第２スキャン範囲に切り替えて焦点調節光学系の駆動を行なわせる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、焦点調節装置および撮像装置に関する。

従来より、位相差検出方式により光学系の焦点状態を検出することができない場合に、コントラスト検出方式による焦点状態の検出を行う技術が知られている（たとえば、特許文献１）。

特開２００８−２７５８９０号公報

しかしながら、従来技術では、コントラスト検出方式によって得られる焦点評価値が低下傾向にあるかに否かに関係なく、コントラスト検出方式における焦点調節光学系の駆動可能範囲を、位相差検出方式における焦点調節光学系の駆動可能範囲よりも拡大するものであるため、焦点検出に要する時間が長くなる場合があった。

本発明が解決しようとする課題は、光学系の焦点状態を適切に検出することができる焦点調節装置を提供することである。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下においては、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。

［１］本発明に係る焦点調節装置は、焦点調節光学系（３２）を有する光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部（２２）と、前記撮像部の受光面に備えられ、前記撮像部による前記像の撮像中に、位相差を用いて前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出部（２１）と、前記撮像部により出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出することで、前記光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出部（２１）と、前記焦点調節光学系の光軸方向に、前記焦点調節光学系を駆動させて、前記光学系の焦点状態を調節する焦点調節部（３６）と、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系のスキャン駆動を行なわせることにより、前記位相差検出部による焦点状態の検出および前記コントラスト検出部による焦点状態の検出を可能な状態とする制御部（２１）と、を備え、前記制御部は、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系のスキャン駆動を行なわせながら、前記コントラスト検出部に前記評価値の算出を行わせた場合において、予め定められた第１スキャン範囲の端部に向かって、前記焦点調節光学系を駆動させた際に、前記評価値が前記端部近傍において、低下傾向にないと判断された場合に、前記第１スキャン範囲よりも広い第２スキャン範囲に切り替えて、前記焦点調節光学系の駆動を行なわせることを特徴とする。

［２］上記焦点調節装置に係る発明において、前記第１スキャン範囲は、無限遠位置から前記無限遠位置よりも至近側にある第１至近位置の範囲であり、前記制御部（２１）は、前記無限遠位置に対応する無限遠端に向かって、前記焦点調節光学系（３２）を駆動させた際に、前記評価値が前記無限遠端近傍において、低下傾向にないと判断された場合には、前記焦点調節光学系を、前記無限遠端を超えた所定の位置まで駆動させるように構成することができる。

［３］上記焦点調節装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、前記第１至近位置に対応する第１至近端に向かって、前記焦点調節光学系（３２）を駆動させた際に、前記評価値が前記第１至近端近傍において、低下傾向にないと判断された場合には、前記焦点調節光学系を、前記第１至近端を超えた所定の第２至近位置まで駆動させるように構成することができる。

［４］上記焦点調節装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、前記コントラスト検出部（２１）による焦点状態の検出が行われていない場合には、前記焦点調節光学系（３２）のスキャン範囲を切り替える処理を禁止するように構成することができる。

［５］上記焦点調節装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、前記位相差検出部（２１）および前記コントラスト検出部（２１）のうち、先に前記光学系の焦点状態の検出が行われた方の検出結果を用いて、前記焦点調節部（３６）に前記焦点調節光学系（３２）の合焦位置への駆動を行なわせるように構成することができる。

［６］上記焦点調節装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、前記位相差検出部（２１）により、前記光学系の焦点状態の検出ができない場合に、前記コントラスト検出部（２１）に前記光学系の焦点状態の検出を行わせるように構成することができる。

［７］上記焦点調節装置に係る発明において、前記制御部（２１）は、前記位相差検出部（２１）により、前記光学系の焦点状態の検出ができなかった場合には、前記焦点調節部（３６）に前記焦点調節光学系（３２）のスキャン駆動を行なわせながら、前記位相差検出部による焦点状態の検出および前記コントラスト検出部（２１）による焦点状態の検出を行なわせるように構成することができる。

［８］本発明に係る撮像装置は、上記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、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。

図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。 図２は、図１に示す撮像素子の撮像面における焦点検出位置を示す正面図である。 図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。 図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図である。 図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図である。 図６は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図である。 図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。 図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図である。 図９は、第１実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図１０は、第１実施形態に係るカメラの動作例を説明するためのグラフである。 図１１は、第２実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 図１２は、第２実施形態に係るカメラの動作例を説明するためのグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。

レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３、および絞り３４を含む撮影光学系が内蔵されている。

レンズ３２は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３２は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ３５によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３６によってその位置が調節される。

このフォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。

上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３６がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３６と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３６の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。

フォーカスレンズ３２の位置はエンコーダ３５によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。

本実施形態のエンコーダ３５としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。

フォーカスレンズ３２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限遠端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。

絞り３４は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３４による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３７に入力される。絞り３４の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３７で現在の開口径が認識される。

一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるメモリ２４に記録される。メモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。なお、撮像素子２２の撮像面の前方には、赤外光をカットするための赤外線カットフィルタ、および画像の折り返しノイズを防止するための光学的ローパスフィルタが配置されている。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。

カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３７と電気的に接続され、このレンズ制御部３７からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３７へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。

また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。

操作部２８は、シャッターレリーズボタンや撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オートフォーカスモードの中でも、ワンショットモード／コンティニュアスモードの切換が行えるようになっている。ここで、ワンショットモードとは、一度調節したフォーカスレンズ３２の位置を固定し、そのフォーカスレンズ位置で撮影するモードであるのに対し、コンティニュアスモードとは、フォーカスレンズ３２の位置を固定することなく被写体に応じてフォーカスレンズ位置を調節するモードである。また、操作部２８は、スキャン動作を許可する許可モードと、スキャン動作を禁止する禁止モードとの切換も行えるようになっている。なお、スキャン動作については後述する。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。

次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。

図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。

本実施形態の撮像素子２２は、図３に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。

なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。

図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図６は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図６の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。

また、撮像素子２２の撮像面の中心、ならびに中心から左右対称位置の３箇所には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。そして、図３に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列（２２ａ，２２ｃ，２２ｃ）に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。

なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの中から、撮影者が操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出位置として選択することもできる。

図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、半円形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図７（Ａ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、焦点検出画素２２２ｂは、図５（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図７（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図３に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する。

なお、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。

また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは半円形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。

ここで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。

図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３４の測距瞳３４１，３４２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図８においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図８に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３４１，３４２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。

ここで、射出瞳３４とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３４１，３４２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。

なお、図８において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３４１，３４２の並び方向と一致している。

また、図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３４上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。

すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３４上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３４１，３４２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。

図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３４１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３４１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３４２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３４２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

そして、上述した２種類の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを、図３に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３４１と測距瞳３４２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３４１と測距瞳３４２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。そして、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。

そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。

なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。

また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出し、それぞれを積算して焦点電圧を検出することでも求めることができる。

そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に制御信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。

次いで、第１実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図９は、第１実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。なお、以下の動作は、カメラ１の電源がオンされることにより開始される。また、以下においては、後述するスキャン動作を許可する許可モードが選択されており、さらに、ワンショットモード、すなわち、一度調節したフォーカスレンズ３２の位置を固定し、そのフォーカスレンズ位置で撮影するモードが選択されている場面を例示して説明を行なう。

まず、ステップＳ１では、カメラ制御部２１による、スルー画像の生成、および観察光学系の電子ビューファインダ２６による、スルー画像の表示が開始される。具体的には、撮像素子２２により露光動作が行なわれ、カメラ制御部２１により、撮像画素２２１の画素データの読み出しが行なわれる。そして、カメラ制御部２１は、読み出したデータに基づきスルー画像を生成し、生成されたスルー画像は液晶駆動回路２５に送出され、観察光学系の電子ビューファインダ２６に表示される。そして、これにより、接眼レンズ２７を介して、ユーザは被写体の動画を視認することが可能となる。なお、スルー画像の生成、およびスルー画像の表示は、所定の間隔で繰り返し実行される。

次いで、ステップＳ２では、カメラ制御部２１により、スキャン動作許可指令が、レンズ制御部３７に送出され、スキャン動作が許可状態とされる。

ステップＳ３では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理が開始される。本実施形態では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、次のように行われる。すなわち、まず、撮像素子２２により、撮影光学系からの光束の受光が行われ、カメラ制御部２１により、撮像素子２２の３つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しが行われる。この場合、撮影者の手動操作により、特定の焦点検出位置が選択されているときは、その焦点検出位置に対応する焦点検出画素からのデータのみを読み出すような構成としてもよい。そして、カメラ制御部２１は、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、３つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃに対応する焦点検出位置における像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。また、カメラ制御部２１は、算出したデフォーカス量の信頼性の評価を行う。なお、デフォーカス量の信頼性の評価は、たとえば、一対の像データの一致度やコントラストなどに基づいて行なわれる。

そして、このような位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、後述するステップＳ１５、Ｓ１８の合焦動作が終了するまで、あるいは、後述するステップＳ１９のスキャン動作が終了するまで、所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ４では、カメラ制御部２１により、焦点評価値の算出処理が開始される。本実施形態では、焦点評価値の算出処理は、撮像素子２２の撮像画素２２１の画素出力を読み出し、読み出した画素出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することにより行われる。焦点評価値の算出は、使用者の手動操作により、あるいは、被写体認識モードなどにより、特定の焦点検出位置が選択されているときには、選択された焦点検出位置に対応する撮像画素２２１の画素出力のみを読み出すような構成としてもよい。なお、焦点評価値の算出処理は、ステップＳ１５、Ｓ１８の合焦動作が終了するまで、あるいは、後述するステップＳ１９のスキャン動作が終了するまで、所定の間隔で繰り返し実行される。また、ステップＳ４の焦点評価値の算出処理の開始は、後述するステップＳ７でスキャン動作が開始された後に行う構成としてもよい。

ステップＳ５では、カメラ制御部２１により、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたかどうかの判断が行なわれる。シャッターレリーズボタンが半押しされた場合は、ステップＳ６に進む。一方、シャッターレリーズボタンが半押しされていない場合は、シャッターレリーズボタンの半押しされるまで、ステップＳ５を繰り返す。すなわち、シャッターレリーズボタンが半押しされるまで、スルー画像の生成・表示、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理、および焦点評価値の算出処理が繰り返し実行される。

ステップＳ６では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１５に進む。一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ７に進む。なお、本実施形態においては、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合にも、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ７に進むこととする。本実施形態においては、たとえば、被写体のコントラストが低い場合、被写体が超低輝度被写体である場合、あるいは被写体が超高輝度被写体である場合などにおいて、デフォーカス量の信頼性が低いと判断される。

なお、ステップＳ６においては、直近の一回のデフォーカス量算出処理の結果を用いて、上記判定を行なってもよいが、直近数回のデフォーカス量算出処理において、連続して、デフォーカス量が算出できなかった場合、あるいは、連続して、デフォーカス量の信頼性が低かった場合に、測距不能と判断して、ステップＳ７に進み、逆に、直近数回のデフォーカス量算出処理において、一度でもデフォーカス量が算出された場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１５に進むような構成としてもよい。

ステップＳ６において、デフォーカス量が算出できたと判定され、測距可能と判断された場合には、ステップＳ１５に進み、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が行なわれる。

すなわち、カメラ制御部２１により、まず、スキャン動作が禁止される。そして、カメラ制御部２１により、ステップＳ３において位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２のレンズ駆動量の算出が行なわれ、算出されたレンズ駆動量が、レンズ制御部３７を介して、レンズ駆動モータ３６に送出される。これにより、レンズ駆動モータ３６により、カメラ制御部２１により算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２が合焦位置まで駆動される。そして、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了すると、合焦表示が行なわれ、フォーカスレンズ３２の駆動が禁止される。

なお、本実施形態においては、レンズ駆動モータ３６を駆動させ、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させている間においても、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出が繰り返し行われ、その結果、新たなデフォーカス量が算出された場合には、新たなデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２が駆動される。また、上述した合焦表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行うことができ、この際、位相差検出方式により合焦動作が行われた旨をユーザに報知するための表示を併せて行なってもよい。

一方、ステップＳ６において、デフォーカス量が算出できなかったと判定された場合、または、算出されたデフォーカス量の信頼性が低いと判定された場合には、ステップＳ７に進み、ステップＳ７では、カメラ制御部２１により、スキャン動作の開始処理が行なわれる。本実施形態のスキャン動作は、フォーカスレンズ駆動モータ３６により、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、および焦点評価値の算出を、所定の間隔で同時に行い、これにより、位相差検出方式による合焦位置の検出と、コントラスト検出方式による合焦位置の検出とを、所定の間隔で、同時に実行する動作である。

具体的には、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７にスキャン駆動開始指令を送出し、レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１からの指令に基づき、フォーカスレンズ駆動モータ３６を駆動させ、フォーカスレンズ３２を光軸Ｌ１に沿ってスキャン駆動させる。なお、本実施形態においては、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動を、至近端から無限遠端に向かって行うものとするが、これに限定されるものではなく、無限遠端から至近端に向かって行なってもよいし、あるいは、至近端から無限遠端に向かって行なってもよい。

そして、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しを行い、これに基づき、位相差検出方式により、デフォーカス量の算出および算出されたデフォーカス量の信頼性の評価を行うとともに、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の撮像画素２２１から画素出力の読み出しを行い、これに基づき、焦点評価値を算出し、これにより、異なるフォーカスレンズ位置における焦点評価値を取得することで、コントラスト検出方式により合焦位置の検出を行う。

ステップＳ８では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１６に進み、一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ９に進む。なお、ステップＳ８においては、上述したステップＳ６と同様に、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合には、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ９に進むこととする。

ステップＳ９では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができたか否かの判定が行なわれる。コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができた場合には、ステップＳ１７に進み、一方、合焦位置の検出ができなかった場合には、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２が、無限遠位置に対応する無限遠端まで駆動されたか否かの判断が行われる。フォーカスレンズ３２が無限遠端まで駆動された場合はステップＳ１１に進み、一方、フォーカスレンズ３２が無限遠端まで駆動されていない場合はステップＳ１４に進む。

ステップＳ１１では、カメラ制御部２１により、無限遠端近傍において焦点評価値が上昇傾向にあるか否かの判断が行われる。たとえば、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２が無限遠端位置に駆動されるまでに算出された直近数回の焦点評価値が、無限遠端位置に近い位置で算出された焦点評価値ほど大きく、無限遠端位置に向かって連続して上昇している場合に、無限遠端位置近傍において焦点評価値が上昇傾向にあると判断することができる。無限遠端位置近傍において焦点評価値が上昇傾向にあると判断された場合は、ステップＳ１２に進み、一方、無限遠端位置近傍において焦点評価値が上昇傾向にないと判断された場合は、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１２では、無限遠端位置近傍において焦点評価値が上昇傾向にないと判断されているため、カメラ制御部２１により、無限遠位置に対応する無限遠端位置に合焦位置が存在しないものと判断され、スキャン駆動の駆動方向を逆方向に反転させるための処理が行われる。たとえば、カメラ制御部２１は、スキャン駆動の駆動方向を逆方向に反転させるための指令を、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６に送出し、これにより、フォーカスレンズ３２の駆動方向を反転させることができる。これにより、たとえば、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動が、至近端から無限遠端位置に向かって行われていた場合には、無限遠端位置においてスキャン駆動の駆動方向が反転され、無限遠端から至近端に向かって、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動が行われる。

一方、ステップＳ１１で、無限遠端位置近傍において焦点評価値が上昇傾向にあると判断された場合は、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２を、オーバー無限遠位置まで駆動可能とするための処理が行われる。たとえば、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を、オーバー無限遠位置まで駆動させるように、レンズ制御部３７を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３６に駆動指令を送出することで、フォーカスレンズ３２をオーバー無限遠位置まで駆動可能とすることができる。ここで、本実施形態においては、オーバー無限遠位置を、次のように設定することができる。すなわち、無限遠端位置に焦点評価値のピーク位置（合焦位置）がある場合に、無限遠端位置にある焦点評価値のピーク位置（合焦位置）を、コントラスト検出方式により検出することができるような位置に、オーバー無限遠位置を設定することができる。たとえば、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて焦点評価値のピーク位置（合焦位置）を求めるような場合には、無限遠端位置を超えて、２以上の焦点評価値を得られる位置に、オーバー無限遠位置を設定することができる。また、オーバー無限遠位置は、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動速度やフレームレートに応じて設定することもできる。なお、オーバー無限遠位置は、レンズ鏡筒３の構造によって決められる機械的なリミット位置よりも至近側となる位置に設定される。このように、フォーカスレンズ３２を、無限遠端位置を超えたオーバー無限遠位置まで駆動可能とすることで、スキャン駆動の駆動範囲を、遠景側に広い範囲とすることができ、その結果、無限遠端位置を遠景側に超えた範囲で、焦点評価値を算出することができるため、コントラスト検出方式により、無限遠端位置において、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）を検出することができるようになる。

ステップＳ１４では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について行なったか否かの判定が行なわれる。ここで、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲は、無限遠位置に対応する無限遠端位置から、該無限遠端位置よりも至近側にある所定の至近端位置までの範囲とすることができるが、上述したステップＳ１３において、フォーカスレンズ３２をオーバー無限位置まで駆動可能とした場合には、オーバー無限遠位置から所定の至近端位置までの範囲とされる。なお、所定の至近端位置は、光学系の特性に応じて決定することができる。フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作を行なっていない場合には、ステップＳ８に戻り、ステップＳ８〜Ｓ１４を繰り返すことにより、スキャン動作、すなわち、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を、所定の間隔で同時に実行する動作を継続して行なう。一方、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行を完了している場合には、ステップＳ１９に進む。

そして、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ８において、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたと判定された場合には、ステップＳ１６に進み、スキャン動作の停止処理が行なわれた後、ステップＳ１５において、上記と同様に、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、合焦動作が行なわれる。

また、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ９において、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定された場合には、ステップＳ１７に進み、スキャン動作の停止処理が行なわれ、次いで、ステップＳ１８において、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づく、合焦動作が行なわれる。具体的には、ステップＳ１８においては、スキャン動作禁止処理が行なわれた後、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させる合焦駆動処理が行なわれる。そして、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了すると、合焦表示が行われるとともに、フォーカスレンズ３２の駆動が禁止する処理が行われる。

なお、本実施形態においては、ステップＳ９において、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定され、コントラスト検出方式による検出結果に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置への駆動を行なう際には、フォーカスレンズ３２の合焦位置への駆動が完了するまでは、位相差検出方式による焦点検出結果に基づく、フォーカスレンズ３２の駆動を禁止する。すなわち、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定された後においては、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できた場合でも、位相差検出方式の結果に基づいたフォーカスレンズ３２の駆動を禁止する。これにより、フォーカスレンズ３２のハンチング現象を抑制することができる。

また、本実施形態のスキャン動作においては、上述したステップＳ８〜Ｓ１４を繰り返し実行することで、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を所定の間隔で同時に実行する。そして、上述したステップＳ８〜Ｓ１４を繰り返し実行した結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のうち、先にデフォーカス量の算出、または合焦位置の検出ができた検出方式による、焦点検出結果を用いて、フォーカスレンズ３２を、合焦位置まで駆動させる処理を行なう。また、上述したように、本実施形態のスキャン動作においては、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できたか否かを判断した（ステップＳ８）後に、コントラスト検出方式により合焦位置の検出ができたか否かの判断を行う（ステップＳ９）ことで、位相差検出方式とコントラスト検出方式とで同時期にデフォーカス量の算出および合焦位置の検出ができた場合に、位相差検出方式による焦点検出結果を、コントラスト検出方式による焦点検出結果よりも優先して、採用するものである。

一方、ステップＳ１４において、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行が完了していると判定された場合には、ステップＳ１９に進む。ステップＳ１９では、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれの方式によっても、焦点検出を行うことができなかったため、スキャン動作の終了処理が行なわれた後に、合焦不能表示が行なわれる。なお、合焦不能表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。

第１実施形態に係るカメラ１は、以上のように動作する。ここで、図１０は、第１実施形態に係るカメラ１の動作を説明するためのグラフであり、無限遠位置に対応する無限遠端位置が合焦位置である場面を例示している。以下、図１０を参照して、本実施形態に係るカメラ１の動作を説明する。

図１０に示すように、スキャン動作開始時には、フォーカスレンズ３２は、図１０に示すＰ０に位置しており、Ｐ０から、至近側から無限遠端側に向けてフォーカスレンズ３２を駆動させながら、焦点評価値の取得を行う。フォーカスレンズ３２を、図１０に示すＰ０の位置から無限遠端位置であるＰ１の位置まで駆動させている間は、フォーカスレンズ３２が無限遠端位置まで駆動されたものとは判断されないため（ステップＳ１０＝Ｎｏ）、スキャン動作が継続して実行される（ステップＳ８〜Ｓ１４）。そして、フォーカスレンズ３２を、図１０に示す無限遠端位置（Ｐ１の位置）まで駆動させた時点で、フォーカスレンズ３２が無限遠端位置まで駆動されたものと判断され（ステップＳ１０＝Ｙｅｓ）、次いで、焦点評価値が上昇傾向ではないか否かの判断が行われる（ステップＳ１１）。

ここで、図１０に示す例では、無限遠端位置近傍で算出された焦点評価値は、無限遠端位置の近くで算出された焦点評価値ほど大きく、無限遠端に向かって上昇しているため、焦点評価値は上昇傾向にあるものと判断される（ステップＳ１１＝Ｙｅｓ）。そのため、フォーカスレンズ３２が、無限遠端位置を超えて、オーバー無限遠位置（図１０に示すＰ２の位置）まで駆動される（ステップＳ１３）。そして、フォーカスレンズ３２を、オーバー無限遠位置（図１０に示すＰ２の位置）まで駆動させた時点で、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）が検出され（ステップＳ９＝Ｙｅｓ）、フォーカスレンズ３２を、無限遠端位置にある合焦位置（図１０中、Ｐ１の位置）に駆動するための合焦駆動（ステップＳ１８）が行なわれる。

このように、第１実施形態では、フォーカスレンズ３２を、無限遠位置に対応する無限遠端位置まで駆動させた際に、無限遠端位置近傍において焦点評価値が上昇傾向であるか否かを判断し、無限遠端位置近傍において焦点評価値が上昇傾向にある場合には、図１０に示すように、無限遠端位置を超えたオーバー無限遠位置まで、フォーカスレンズ３２を駆動可能とすることで、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲を、遠景側に広い範囲に切り替えることができる。これにより、本実施形態によれば、無限遠端位置近傍において焦点評価値が上昇傾向にあり、無限遠端位置に合焦位置が存在すると判断される場合に、無限遠端位置を超えて焦点評価値を算出することで、無限遠端位置近傍にある合焦位置を、コントラスト検出方式で適切に検出することができる。また、本実施形態では、無限遠端位置近傍における焦点評価値が上昇傾向にない場合には、無限遠端位置に合焦位置が存在しないものと判断し、無限遠位置に対応する無限遠端位置において、フォーカスレンズ３２の駆動方向を逆方向に反転させる。これにより、本実施形態では、無限遠端位置に合焦位置が存在しない場合には、無限遠端位置を超えてフォーカスレンズ３２のスキャン駆動が行われないため、フォーカスレンズ３２のスキャン範囲を小さくすることができ、スキャン動作に要する時間を短縮することができる。このように、第１実施形態に係るカメラ１では、焦点評価値が上昇傾向にあるか否かに基づいて、フォーカスレンズ３２のスキャン範囲を適切に制御することで、焦点状態の検出を適切に行うことができる。

≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。第２実施形態では、図１に示すカメラ１において、図１１に示すように、第１実施形態のステップＳ１１の処理に代えて、ステップＳ１１’の処理を行うこと以外は、第１実施形態と同様である。以下において、図１１を参照して、第１実施形態と異なるステップＳ１１’について説明する。なお、図１１は第２実施形態におけるカメラ１の動作を示すフローチャートである。

第２実施形態では、スキャン動作が開始された後に（ステップＳ７）、フォーカスレンズ３２が無限遠端位置まで駆動されたか否かの判断が行われ、フォーカスレンズ３２が無限遠端位置まで駆動された場合に（ステップＳ１０＝Ｙｅｓ）、ステップＳ１１’に進む。

ステップＳ１１’では、カメラ制御部２１により、無限遠端位置近傍において算出された焦点評価値が低下傾向にあるか否かの判断が行われる。カメラ制御部２１は、たとえば、フォーカスレンズ３２が無限遠端位置に駆動されるまでに算出された直近数回の焦点評価値が、無限遠端位置の近くで算出された焦点評価値ほど小さく、無限遠端位置に向かって連続して低下している場合には、無限遠端位置近傍において焦点評価値が低下傾向にあると判断することができる。無限遠端位置近傍において焦点評価値が低下傾向にないと判断された場合は、フォーカスレンズ３２をオーバー無限遠位置まで駆動可能とするために、ステップＳ１３に進み、一方、無限遠端位置近傍において焦点評価値が低下傾向にあると判断された場合は、フォーカスレンズ３２の駆動方向を逆方向に反転させるために、ステップＳ１２に進む。

ここで、図１２は、第２実施形態に係るカメラ１の動作例を示すグラフである。図１２に示す例では、スキャン動作開始時に、フォーカスレンズ３２が、図１２に示すＰ１０に位置しており、至近側から無限遠端側に向けてフォーカスレンズ３２を駆動させながら、焦点評価値の取得が行われる。そして、フォーカスレンズ３２が、無限遠端位置（図１２に示すＰ１１の位置）まで駆動されると（ステップＳ１０＝Ｙｅｓ）、焦点評価値が低下傾向であるか否かの判断が行われる（ステップＳ１１’）。ここで、図１２に示す例では、無限遠端位置近傍における焦点評価値が連続して低下しているため、焦点評価値は低下傾向にあるものと判断される（ステップＳ１１’＝Ｙｅｓ）。そのため、フォーカスレンズ３２の駆動方向が逆方向に反転され（ステップＳ１２）、フォーカスレンズ３２が、無限遠側から至近側へと駆動される。そして、フォーカスレンズ３２が、図１２に示すＰ１３の位置まで駆動された時点で、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）が検出され（ステップＳ９＝Ｙｅｓ）、フォーカスレンズ３２を合焦位置（図１２に示すＰ１２の位置）まで駆動するための合焦駆動（ステップＳ１８）が行なわれる。

以上のように、第２実施形態では、フォーカスレンズ３２を、無限遠位置に対応する無限遠端位置まで駆動させた際に、無限遠端位置近傍における焦点評価値が低下傾向にあるか否かを判断し、無限遠端位置近傍における焦点評価値が低下傾向にある場合には、無限遠端位置において、フォーカスレンズ３２の駆動方向を逆方向に反転させ、無限遠端位置近傍における焦点評価値が低下傾向にない場合には、無限遠端位置を超えたオーバー無限遠位置まで、フォーカスレンズ３２を駆動可能とするで、スキャン範囲を適切なものとすることができ、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。また、第２実施形態では、たとえば、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）を求めるような場合において、フォーカスレンズ３２を無限遠端位置に駆動させるまでに、焦点評価値が、２回上昇した後に、１回だけ下降しているような場合であっても、無限遠端位置近傍における焦点評価値が低下傾向にないものと判断され、オーバー無限遠位置までフォーカスレンズ３２を駆動可能とすることができる。これにより、第２実施形態では、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）が無限遠端位置よりも至近側に存在するが、フォーカスレンズ３２を無限遠位置に対応する無限遠端位置に駆動させただけでは、得られた焦点評価値に基づいて、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）を検出することができない場合であっても、オーバー無限遠位置までフォーカスレンズ３２を駆動可能とすることで、このような焦点評価値のピーク位置（合焦位置）を検出することができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上述した実施形態では、無限遠端位置における焦点評価値の傾向に基づいて、フォーカスレンズ３２の駆動可能範囲を切り替える構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、フォーカスレンズ３２を無限遠側から至近側に向かってスキャン駆動する場合に、フォーカスレンズ３２が、無限遠端位置よりも至近側の所定の第１の至近端位置まで駆動された際に、焦点評価値が上昇傾向ではないか否かを判断し、焦点評価値が上昇傾向にない場合には、フォーカスレンズ３２を第１の至近端位置で反転させ、焦点評価値が上昇傾向にある場合には、フォーカスレンズ３２を、第１の至近端位置を近景側に超えた第２の至近端位置まで駆動させる構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、フォーカスレンズ３２を無限遠端位置まで駆動させた時点で、焦点評価値が上昇傾向であるか否かを判断する構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、たとえば、フォーカスレンズ３２を無限遠端位置まで駆動させる前に、焦点評価値が上昇傾向であるか否かを判断する構成としてもよい。

さらに、上述した実施形態では、スキャン動作を許可する許可モードが選択されている場合のカメラ１の動作を例示したが、スキャン動作を禁止する禁止モードが選択されている場合には、フォーカスレンズ３２を、無限遠端位置を超えたオーバー無限遠位置まで駆動させない（フォーカスレンズ３２のスキャン範囲を切り替える処理を禁止する）ようにすることができる。位相差検出方式による焦点状態の検出では、無限遠端位置を超えて焦点状態の検出を行う必要がないため、フォーカスレンズ３２のスキャン範囲を、無限遠端位置を超えた範囲とすることを禁止することで、位相差検出方式による焦点検出に要する時間を短縮することができる。

なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、一眼レフデジタルカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。

１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
２２１…撮像画素
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
２８…操作部
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部

Claims (8)

1. 焦点調節光学系を有する光学系による像を撮像し、撮像した像に対応する画像信号を出力する撮像部と、
   前記撮像部の受光面に備えられ、前記撮像部による前記像の撮像中に、位相差を用いて前記光学系の焦点状態を検出する位相差検出部と、
   前記撮像部により出力された前記画像信号に基づいて、前記光学系による像のコントラストに関する評価値を算出することで、前記光学系の焦点状態を検出するコントラスト検出部と、
   前記焦点調節光学系の光軸方向に、前記焦点調節光学系を駆動させて、前記光学系の焦点状態を調節する焦点調節部と、
   前記焦点調節部に前記焦点調節光学系のスキャン駆動を行なわせることにより、前記位相差検出部による焦点状態の検出および前記コントラスト検出部による焦点状態の検出を可能な状態とする制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系のスキャン駆動を行なわせながら、前記コントラスト検出部に前記評価値の算出を行わせた場合において、予め定められた第１スキャン範囲の端部に向かって、前記焦点調節光学系を駆動させた際に、前記評価値が前記端部近傍において、低下傾向にないと判断された場合に、前記第１スキャン範囲よりも広い第２スキャン範囲に切り替えて、前記焦点調節光学系の駆動を行なわせ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、
   前記第１スキャン範囲は、無限遠位置から前記無限遠位置よりも至近側にある第１至近位置の範囲であり、
   前記制御部は、前記無限遠位置に対応する無限遠端に向かって、前記焦点調節光学系を駆動させた際に、前記評価値が前記無限遠端近傍において、低下傾向にないと判断された場合には、前記焦点調節光学系を、前記無限遠端を超えた所定の位置まで駆動させ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、
   前記制御部は、前記第１至近位置に対応する第１至近端に向かって、前記焦点調節光学系を駆動させた際に、前記評価値が前記第１至近端近傍において、低下傾向にないと判断された場合には、前記焦点調節光学系を、前記第１至近端を超えた所定の第２至近位置まで駆動させることを特徴とする焦点調節装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の焦点調節装置において、
   前記制御部は、前記コントラスト検出部による焦点状態の検出が行われていない場合には、前記焦点調節光学系のスキャン範囲を切り替える処理を禁止することを特徴とする焦点調節装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の焦点調節装置において、
   前記制御部は、前記位相差検出部および前記コントラスト検出部のうち、先に前記光学系の焦点状態の検出が行われた方の検出結果を用いて、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系の合焦位置への駆動を行なわせることを特徴とする焦点調節装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の焦点調節装置において、
   前記制御部は、前記位相差検出部により、前記光学系の焦点状態の検出ができない場合に、前記コントラスト検出部に前記光学系の焦点状態の検出を行わせることを特徴とする焦点調節装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の焦点調節装置において、
   前記制御部は、前記位相差検出部により、前記光学系の焦点状態の検出ができなかった場合には、前記焦点調節部に前記焦点調節光学系のスキャン駆動を行なわせながら、前記位相差検出部による焦点状態の検出および前記コントラスト検出部による焦点状態の検出を行なわせることを特徴とする焦点調節装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の焦点調節装置を備える撮像装置。

Images