JP2013024991A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オートフォーカス制御が可能な撮像装置において、動きのある被写体を撮影する場合であっても、ライブビュー画像の見栄えを劣化させることのないオートフォーカス制御を行う。
【解決手段】 交換レンズ１００と、該交換レンズを装着可能なカメラ本体２００とから構成される撮像装置において、レンズ制御部１０６は、交換レンズ１００の特性に関する情報を記憶する記憶部１０８に記憶された情報を本体制御部２０４に送信する。本体制御部２０４は、レンズ制御部１０６より送信された記憶部１０８に記憶されたバックラッシュに関する情報に基づいて、焦点調節制御を実行する際の焦点調節制御の完了を判定する判定スレッシュを変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、交換レンズとカメラ本体とを有する撮像装置のためのフォーカス制御装置に関し、特にコントラストＡＦ方式を用いてフォーカス制御を行うフォーカス制御装置に関する。

従来、フォーカス駆動系にバックラッシュを有する撮像装置のオートフォーカス制御を行うための技術が提案されている。

特許文献１においては、フォーカスレンズの移動方向が反転する時に生じるバックラッシュ分を不揮発性メモリに記憶させ、フォーカスレンズの移動方向が反転する場合はバックラッシュ分だけフォーカスレンズを移動させてバックラッシュ除去動作を行う技術が記載されている。

特許文献２においては、交換レンズとカメラ本体とを有するカメラ装置であって、交換レンズ内のレンズＣＰＵのＲＯＭにバックラッシュ量をメモリさせ、通信によりカメラ本体側のメインＣＰＵに送信し、メインＣＰＵは受信したバックラッシュ量のデータに基づいてバックラッシュ量の駆動補正を行う技術が記載されている。

また、撮影レンズの光軸方向に移動する被写体にフォーカスを追従するためのオートフォーカス制御であるコンティニュアスＡＦ制御を行う撮像装置が一般的に知られている。

特許文献３においては、コンティニュアスＡＦを実行して被写体に追従させるとともに、本撮影指示がなされるまでの間、所定間隔で撮像素子により撮像したスルー画像を表示部に表示させるライブビュー動作を行うことが開示されている。

特開２００７−２１９１８９号公報 特開平４−３３８７０８号公報 特開２００９−１３３９０３号公報

しかしながら、撮影レンズが光軸方向に交互に移動するような被写体に対してコンティニュアスＡＦ動作を行う場合に、被写体の移動に追従させてフォーカスレンズを移動させる際にフォーカスレンズの駆動方向が反転するたびにバックラッシュ除去駆動を行うこととなり、ライブビュー画像のスルー画表示が頻繁に変動して見栄えが劣化するという問題を有している。

本発明の目的は、動きのある被写体を撮影する場合であっても、ライブビュー画像の見栄えを劣化させることのないフォーカス制御を行うことが可能な撮像装置を提供することにある。

本発明の撮像装置は、交換レンズと、該交換レンズを装着可能なカメラ本体とから構成される撮像装置において、上記交換レンズは、該交換レンズの特性に関する情報を記憶する記憶部と、上記交換レンズに設けられたフォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動部と、上記カメラ本体と通信を行い、上記記憶部に記憶された情報に関して上記カメラ本体に送信し、上記カメラ本体からの焦点調節情報を受信し、該焦点調節情報に基づいて上記フォーカスレンズ駆動部を制御するレンズ制御部と、を有し、上記カメラ本体は、上記交換レンズと通信を行い、上記記憶部に記憶された情報を受信し、該記憶された情報に基づいた焦点調節情報を上記レンズ制御部に送信して、フォーカスレンズを合焦状態に制御する本体制御部と、を有し、上記本体制御部は、上記レンズ制御部より送信される上記記憶部に記憶されたバックラッシュに関する情報に基づいて、焦点調節制御する際の焦点調節制御の完了を判定する判定スレッシュを変更することを特徴とする撮像装置である。

本発明によれば、動きのある被写体を撮影する場合であっても、ライブビュー画像の見栄えを劣化させることのないフォーカス制御を行うことが可能な撮像装置を提供することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係るフォーカス制御装置を有する撮像装置の構成図である。 図２は、図１の撮像装置の状態遷移を示す図である。 図３は、図１の撮像装置の本体制御部が実行する動作を示す図である。 図４は、図１の撮像装置の本体制御部が実行する動作を示すフローチャートである。 図５は、図１の撮像装置の本体制御部が実行する動作を示すフローチャートである。 図６は、図１の撮像装置のレンズ制御部が実行する動作を示すフローチャートである。 図７(a)は、図１の撮像装置のレンズ制御部が実行するヒス取り駆動ありの合焦位置駆動動作を示す図である。 図７(b)は、図１の撮像装置のレンズ制御部が実行するヒス取り駆動なしの合焦位置駆動動作を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るフォーカス制御装置を有する撮像装置の構成図である。図１に示す撮像装置は、交換レンズ１００とカメラ本体２００とを有している。本撮像装置において、交換レンズ１００は、カメラ本体２００に設けられた不図示のレンズマウントを介してカメラ本体２００に着脱自在になされている。

交換レンズ１００は、撮影レンズ１０２と、フォーカスレンズ駆動部１０４と、レンズ制御部１０６と、記憶部１０８と、レンズ側マウント接点１１０とを有している。ここで、実際の交換レンズ１００は、絞り制御機構やズーム機構等をさらに有しているが、図１では図示を省略している。

撮影レンズ１０２は、フォーカスレンズを含む光学系であり、図示しない被写体の光学像を、カメラ本体２００の撮像素子２０２上に生成する。フォーカスレンズ駆動部１０４は、ステッピングモータ等のアクチュエータと駆動機構を有しており、レンズ制御部１０６からの制御信号に従ってフォーカスレンズをその光軸方向（図示Ａ方向）に移動させる。

レンズ制御部１０６は、マイクロコンピュータと、交換レンズ１００内の各部を制御する制御回路とを一体化したＬＳＩである。このレンズ制御部１０６は、カメラ本体２００の本体制御部２０４から出力された制御信号に基づき、フォーカスレンズ駆動部１０４に制御信号を送る。

また、レンズ制御部１０６は、本体制御部２０４から送信される同期信号と、この同期信号に対する位相を示す情報とに基づき、フォーカスレンズのスキャン動作やウォブリング動作を含むフォーカス制御を行う。また、レンズ制御部１０６は、不図示のレンズ位置検出部を介してフォーカスレンズの移動量を取得し、レンズマウント部を介した通信により本体制御部２０４に送信する。このようなフォーカス制御の詳細については後述する。

記憶部１０８は、交換レンズ１００毎に固有の特性情報を記憶している。レンズ制御部１０６は、本体制御部２０４の要求に応じて、記憶部１０８に記憶されている交換レンズの各種特性の情報を本体制御部２０４に送信する。

また、記憶部１０８は、交換レンズ１００のフォーカスレンズ駆動部１０４の駆動機構が有するバックラッシュ量に関する情報を記憶している。このバックラッシュ量は交換レンズ１００の機種によって、また同一機種であっても個体によって異なるものである。

ここで、上述の例において、レンズ制御部１０６は、マイクロコンピュータと、交換レンズ１００内の各部を制御する制御回路とを一体化したＬＳＩであるとしている。しかしながら、マイクロコンピュータと制御回路とは必ずしも一体化する必要はなく、複数のＬＳＩで構成するようにしても良い。

レンズ側マウント接点１１０は、交換レンズ１００のレンズマウント部に設けられており、交換レンズ１００をカメラ本体２００に装着すると、本体側マウント接点２０８と接続されてレンズ制御部１０６と本体制御部２０４とを通信可能に接続するための接点である。

カメラ本体２００は、撮像素子２０２と、本体制御部２０４と、液晶表示部２０６と、本体側マウント接点２０８とを有している。ここで、カメラ本体２００は、使用者が撮影動作を指示するためのレリーズボタンや、撮影動作によって得られた画像データを記憶する記憶部等をさらに有しているが、図１では図示を省略している。

撮像素子２０２は、交換レンズ１００を介して入射する光学像を電気信号（画像信号）に変換する。この撮像素子２０２は、ＣＣＤイメージセンサやＭＯＳイメージセンサ等から構成されている。ここで、撮像素子２０２から出力される画像信号に基づいて、画像のコントラストを示すＡＦ評価値を算出することができる。そして、ＡＦ評価値に基づいて撮影レンズ１０２の合焦状態を検出することができる。

液晶表示部２０６は、例えばカメラ本体２００の背面に設けられた液晶表示部である。この液晶表示部２０６は、撮像素子２０２から出力された画像信号に基づいて本体制御部２０４で生成された表示用の画像データに基づく画像を表示するライブビュー表示動作を行う。

本体制御部２０４は、ＣＰＵと、カメラ本体２００内の各部を制御する制御回路と、各種信号処理を行う信号処理回路とを一体化したＬＳＩである。この本体制御部２０４は、カメラ本体２００における各部を制御して各種動作シーケンスを実行する。また、本体制御部２０４は、制御部としての機能を有し、レンズマウント接点を介してレンズ制御部１０６に対して制御信号や、撮像素子２０２の露光動作とフォーカスレンズの駆動動作との同期を取るための同期信号を出力することも行う。また、本体制御部２０４は、撮像素子２０２の動作を制御し、撮像素子２０２から出力される画像信号をデジタル信号である画像データに変換することも行う。この場合、本体制御部２０４は、画像データに対してホワイトバランス制御等の各種信号処理を行う。さらに、本体制御部２０４は、各種信号処理により得られた画像データを液晶表示部２０６に出力して液晶表示部２０６における画像の表示を制御することも行う。

ここで、上述の例において、本体制御部２０４は、マイクロコンピュータと、カメラ本体２００内の各部を制御する制御回路と、各種信号処理を行う信号処理回路とを一体化したＬＳＩであるとしている。しかしながら、これらを複数のＬＳＩで構成するようにしても良い。

本体側マウント接点２０８は、本体２００のレンズマウント部に設けられており、交換レンズ１００をカメラ本体２００に装着すると、レンズ側マウント接点１１０と接続されてレンズ制御部１０６と本体制御部２０４とを通信可能に接続するための接点である。

本実施例においては、バックラッシュ除去駆動が必要な交換レンズ１００を、フォーカスレンズ移動に関してバックラッシュによるヒステリシスを有する「ヒスありレンズ」、バックラッシュ除去駆動が不要な交換レンズ１００を「ヒスなしレンズ」と称するものとする。

「ヒスありレンズ」は、たとえば、ステッピングモータからギヤボックス機構を介してフォーカスレンズを駆動する構成の場合に、ステッピングモータの制御位置と実際のフォーカスレンズの位置の関係が、フォーカスレンズの駆動方向によって異なる。つまり、フォーカスレンズを無限方向に駆動した場合のステッピングモータの制御位置とフォーカスレンズの位置の関係と、至近方向に駆動した場合のステッピングモータの制御位置とフォーカスレンズの位置の関係とが異なるものである。

一方、「ヒスなしレンズ」は、たとえば、ステッピングモータから送りねじ方式でフォーカスレンズを駆動する構成のように、機構的にバックラッシュが存在しないか、十分に微少な構成を有するものである。この場合、ステッピングモータの制御位置と実際のフォーカスレンズの位置の関係は、フォーカスレンズの駆動方向が異なっても同一となる。

本体制御部２０４は、電源投入時にレンズ制御部１０６と通信を行い、交換レンズ１００内の記憶部１０８に記憶している「ヒスありレンズ」または「ヒスなしレンズ」の情報と、後述するヒス取り駆動量を取得する。そして、カメラ本体制御部２０４は、これらの情報に基づいてオートフォーカス制御を行う。

次に、本実施形態におけるフォーカス（ＡＦ）制御について説明する。

最初に、図２を参照してＡＦ処理の状態遷移について説明する。ＡＦ動作は大きく分けて「スキャン動作」と「待機状態」の２つの状態から構成される。

スキャン動作は、ピントがずれている場合に山登りＡＦ動作を実行するものである。山登りＡＦ動作においては、フォーカスレンズを移動させながら異なるフォーカスレンズ位置でのＡＦ評価値を取得し、ＡＦ評価値のピーク位置を検出する。その後、ＡＦ評価値のピーク位置よりフォーカスレンズの合焦位置を求めた後、フォーカスレンズを合焦位置に駆動して合焦状態とする。そして、山登りＡＦ動作の完了後に待機状態に遷移する。

待機状態においては、ＡＦ評価値を繰り返し取得し続け、待機前の状態でのコントラスト値（ＡＦ評価値）と現在のコントラスト値を比較する。そして、この２者の値の差が一定以上となった場合は、コントラスト値が変化しピント状態が変化したと判定して待機状態を終了し、スキャン動作に遷移する。

光軸方向に移動する被写体に対してＡＦ動作を実行し続けるコンティニュアスＡＦ制御は、上記２つの状態を遷移しながらＡＦ動作を継続することで、被写体にピントを合わせ続ける動作を行う。一般的に、コンティニュアスＡＦ制御は、動画記録中のＡＦ動作や移動する被写体に追従させて静止画撮影の際のＡＦ動作として採用される。

また、カメラ本体２００には、不図示のパンチルト検出部が設けられ、ジャイロセンサによりカメラ本体２００のパンチルト動作を検出する。そして、本体制御部２０４は、パンチルト検出部よりパンチルト動作が検出された信号を受けると、すでに取得している本体２００に装着されている交換レンズ１００の焦点距離情報に応じて制御を変更する。すなわち、焦点距離が所定値よりも小さい場合はスキャン動作を中止して待機状態に遷移する。そして、パンチルト検出部よりパンチルト動作が完了するまで待機状態を維持し、パンチルト動作が終了したことを受けるとスキャン動作状態に遷移してスキャン動作を再度行う。

一方、本体制御部２０４は、焦点距離が所定値以上である場合には、スキャン動作の制御パラメータを変更してスキャン動作を継続する。

次に、図４を参照してコンティニュアスＡＦ時のＡＦ処理について説明する。なお、後述するステップＳ１００からステップＳ１０８までの方向判断処理（ステップＳ１０２）、ピーク検出動作（ステップＳ１０６）を含む処理を「スキャン動作」と称するものとする。

図４に示すコンティニュアスＡＦ処理を開始すると、本体制御部２０４はＡＦ動作の準備動作である各種の制御パラメータを設定する等の前処理を行う（ステップＳ１００）。

次にステップＳ１０２において、方向判断処理を行う。方向判断処理は、フォーカスレンズを所定方向に移動させる動作を行いながら撮像素子２０２より出力されるフレーム毎の画像信号に基づいてＡＦ評価値（コントラスト情報）を取得し、ＡＦ評価値の変化に基づいて合焦位置が存在する方向を判断するものである。つまり現在のフォーカスレンズの位置に対して合焦位置が光軸上のどちらの向きにあるのか、即ちＡＦ評価値が増加する方向が近距離方向と遠距離方向の何れであるかを判定する。

方向判断処理は、スキャン動作開始後の最初のフレームにて取得したＡＦ評価値AFval_base_xに対して、現在のフレームでのＡＦ評価値AFval_x(n)が閾値以上だけ増加した場合、又は、閾値以下に減少した場合に方向判断が確定とする。

具体的には、ＡＦ評価値AFval_x(n)が以下の式（１）または（２）を満たす場合に方向判断が確定とする。

AFval_x(n) − AFval_base_x ≧ 閾値ｄ ・・・（１）
AFval_base_x − AFval_x(n) ≦ 閾値ｄ ・・・（２）
ここで、nは現在のフレーム、n-1はひとつ前のフレームを示す。

式（１）は、図３の３０１に示すように、現在のフォーカスレンズ移動方向が合焦位置の存在する方向に存在する場合の判定方法である。また、式（２）は、図３の３０２に示すように、現在のフォーカスレンズ移動方向とは逆方向に合焦位置が存在する場合の判定方法である。

ＡＦ評価値AFval_x(n)のxは「h1」と「h2」と「h3」と「v」の４種類が存在し、hが水平方向の評価値を示しており、vが垂直方向の評価値を示す。また、ｈ1〜3は本体制御部２０４に含まれるフィルタ回路のカットオフ周波数帯域の種類を示しており、ｈ1が最も低く、ｈ3が最も高いカットオフ周波数を示す。

なお、閾値ｄは以下の式（３）で定義され、Coeff_dirは通常10%〜20%の値に設定される。

閾値ｄ ＝ AFval_base_x×Coeff_dir ・・・（３）
本体制御部２０４は、ステップＳ１０４において方向判断が確定したか判別し、確定した場合はステップＳ１０６に移行してピーク検出動作を行う。一方、本体制御部２０４は、ステップＳ１０４において方向判断が確定しないと判別すると、ステップＳ１０２に戻り、方向判断処理を繰り返し実行する。

ステップＳ１０６にて実行されるピーク検出動作は、方向判断処理により確定した移動方向へフォーカスレンズを移動させながらＡＦ評価値を取得し、ＡＦ評価値がピーク（最大値）を越えることを検出する動作である。

本体制御部２０４は、合焦位置に向けてフォーカスレンズを微小量ずつ移動させるようにレンズ制御部１０６に指示を送信し、フォーカスレンズの移動に同期してＡＦ評価値を取得する。

現在のフレームでのＡＦ評価値AFval_x(n)が、過去のＡＦ評価値より大きいか否かを判定し、大きい場合にＡＦ評価値の最大値peak_AFval_xを更新して記憶する。そして、現在のＡＦ評価値AFval_x(n)が、最大値peak_AFval_xより閾値以上小さくなった場合にピークを越えたと判断する。具体的には、ＡＦ評価値AFval_x(n)が以下の式（４）を満たす場合に、ピークを越えたと判断する。

peak_AFval_x − AFval_x(n) ≧ 閾値ｐ ・・・（４）
なお、閾値ｐは以下の式（５）で定義され、Coeff_peakは通常10%〜20%の値に設定される。

閾値ｐ ＝ AFval_base×Coeff_peak ・・・（５）
一方、本体制御部２０４は、ステップＳ１０８にてピーク検出が完了していないと判定した場合は、ステップＳ１０６に戻りピーク検出動作を継続する。

本体制御部２０４は、ステップＳ１０８においてピーク検出動作が完了したと判定すると、ステップＳ１１０に移行して合焦位置の計算を行う。

ここで、ステップＳ１１０にて実行される合焦位置算出について説明する。ＡＦ評価値のピーク検出されたＡＦ評価値peak_AFval_xとその前後のフォーカスレンズ位置（フレーム）でのＡＦ評価値の複数個のＡＦ評価値、及び複数個のＡＦ評価値を取得したタイミングに対応する各フォーカスレンズ位置とに基づいて、合焦となるフォーカスレンズ位置の算出を行う。これは離散的なＡＦ評価値とフォーカスレンズ位置の複数の対のデータに関する補間演算を行うことにより、真のＡＦ評価値のピーク（最大値）、即ち合焦となるフォーカスレンズ位置を算出するものである。

合焦となるフォーカスレンズの位置（合焦位置）の具体的な算出方法について説明する。本実施例では、ガウス曲線を利用して合焦位置を算出する。

フォーカスレンズのピーク検出動作中に得られたＡＦ評価値をAFval_i、対応するフォーカスレンズ位置をziとすると、複数の点（AFval_i ，zi ）（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）に対して、最も近くを通るガウス曲線を求める処理を行う。このガウス曲線は以下の式（６）ように表わすことができる。

AFval_i＝Nexp[−(zi−zc)^2／2σ^2] ・・・（６）
ただし、N＝１/(√(2πσ^2））、zcは平均、σは分散を示す。また、Ａ^2はＡの２乗を示す。

式（６）のガウス関数の両辺の対数を取ると以下の式（７）が導かれる。

ln(AFval_i) ＝ lnN＋[−(zi−zc)^2／2σ^2] ・・・（７）
式（７）において、ln(AFval_i)＝Fi、a＝−１／2σ^2、ｂ＝2zc／2σ^2、ｃ＝lnN−zc^2／2σ^2とおくと、ガウス曲線を単なる２次式「F ＝ aｚ^2＋ｂｚ＋ｃ」で表すことが可能となる。

このガウス曲線を表わす二次曲線に対して、残差の二乗和が最小になるような各係数ａ、ｂ、ｃを算出する。ＡＦ評価値のピークに対応する合焦位置はガウス曲線の平均zcであると仮定すれば、上記zc＝−ｂ/2aに係数a、ｂを代入して合焦位置を算出することができる。

本実施例では、ガウス曲線を表わす二次曲線に対する残差二乗和を各係数で偏微分した各式の値を０として求めた連立方程式を解いて各係数ａ、ｂ、ｃを求める。

残差二乗和Ｓは、以下の式（８）のように表わすことができる。

Ｓ＝Σ(Ｆi −ａｚi ^2 −ｂｚi −ｃ)^2 ・・・（８）
上記式（８）を各係数ａ、ｂ、ｃで偏微分した結果は以下の式（９）、（１０）、（１１）のように示される。

∂Ｓ／∂ａ＝Σ（−2（Ｆi −ａｚi ^2 −ｂｚi −ｃ））ｚi^ 2 ・・・（９）
∂Ｓ／∂ｂ＝Σ（−2（Ｆi −ａｚi ^2 −ｂｚi −ｃ））ｚi ・・・（１０）
∂Ｓ／∂ｃ＝Σ（−2（Ｆi −ａｚi ^2 −ｂｚi −ｃ）） ・・・（１１）
（ｉ＝１〜ｎ）
各式（９）、（１０）、（１１）において偏微分値を０ とすると、以下の式（１２）、（１３）、（１４）が導かれる。

Σ（ｚi ^2 Ｆi ）＝ａΣ（ｚi ^4 ）＋ｂΣ（ｚi ^3 ）＋ｃΣ（ｚi ^2 ）・・・（１２）
Σ（ｚi Ｆi ）＝ａΣ（ｚi^ 3 ）＋ｂΣ（ｚi^ 2 ）＋ｃΣ（ｚi ） ・・・（１３）
Σ（Ｆi ）＝ａΣ（ｚi^ 2 ）＋ｂΣ（ｚi ）＋ｃｎ ・・・（１４）

上式（１２）、（１３）、（１４）において、Σ（ｚi ）＝Ａ、Σ（Ｆi ）＝Ｂ、Σ（ｚi Ｆi ）＝Ｃ、Σ（ｚi^ 2 ）＝Ｄ、Σ（ｚi^ 3 ）＝Ｅ、Σ（ｚi^ 4 ）＝Ｆ、Σ（ｚi ^2 Ｆi ）＝Ｇとすると、以下の式（１５）、（１６）、（１７）のように表わすことができる。

Ｇ＝ａＦ＋ｂＥ＋ｃＤ ・・・（１５）
Ｃ＝ａＥ＋ｂＤ＋ｃＡ ・・・（１６）
Ｂ＝ａＤ＋ｂＡ＋ｃｎ ・・・（１７）
上記の連立方程式（１５）、（１６）、（１７）をａ、ｂ、ｃについて解くと、以下の式（１８）、（１９）、（２０）のようになる。

ａ＝（（ＡＢ−Ｃｎ）（Ｄ^2 −ＡＥ）−（ＤＣ−ＡＧ）（Ａ^2 −Ｄｎ））／（（ ＡＤ−Ｅｎ）（Ｄ^2 −ＡＥ）−（ＤＥ−ＡＦ）（Ａ^2 −Ｄｎ））・・・（ １８）
ｂ＝（（ＤＣ−ＡＧ）−ａ（ＤＥ−ＡＦ））／（Ｄ^2 −ＡＥ）） ・・・（１９）
ｃ＝（Ｂ−ｂＡ−ａＤ）／ｎ ・・・（２０）
前述のように、ＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ位置（合焦位置）は、ガウス分布の中央値である平均zcで表わされるので、a、b、cを算出してzc＝−ｂ/2aを求めることができる。

本体制御部２０４は、以上のようにして合焦位置の算出をする。

次に、本体制御部２０４は、ステップＳ１１２に移行して、再度スキャン動作を行うか否かを判定する。再度スキャン動作を行うか否かは、以下に説明する処理によって判定される。

まず、過去に待機状態に遷移することなくスキャン動作を行った回数が所定値以上、例えば４回以上であるかを判別する。そして、４回以上である場合は、さらにこの４回のスキャン動作による合焦位置の履歴から、再度スキャン動作を行うか否かを判断する。

一方、４回より小さい場合は、ステップＳ１００に移行して前処理の実行から再度スキャン動作を開始する。

４回以上のスキャン動作を行ったと判定した場合は、さらに以下に説明する判定処理を行う。以下の式（２１）、（２２)の両方を満たす場合に、被写体位置は変化していないと判定して再度スキャン動作を行わずにステップＳ１１４に移行して合焦位置駆動を行い、さらにステップＳ１１６に移行して待機状態に遷移する。

max[i=0〜3[pls(i)]]−min[i=0〜3[pls(i)]] ≦ INFOCUS_PLS1×k_his／100
・・・（２１）
（ただし、max[i=0〜3[pls(i)]]はpls(0)、pls(1)、pls(2)、pls(3)のうちの最大値、min[i=0
〜3[pls(i)]]はpls(0)、pls(1)、pls(2)、pls(3)のうちの最小値を示す）
abs[average[i=0〜1[pls(i)]]−average[i=2〜3[pls(i)]]] ≦ INFOCUS_PLS2×k_his／100 ・・・（２２）
（average [i=0〜1[pls(i)]]はpls(0)、pls(1) の平均値、average [i=2〜3[pls(i)]]はpls(2)、
pls（3）の平均値、abs｛ ｝は絶対値を示す）
ここで、pls(i）は合焦位置の履歴情報を示し、pls(0)は最後のスキャン動作での合焦位置、pls(1)は１回前のスキャン動作での合焦位置、pls(2)は２回前のスキャン動作での合焦位置、pls(3)は３回前のスキャン動作での合焦位置を示すものとする。

また、k_hisは、前述の「ヒスありレンズ」をカメラ本体に装着してＡＦ動作を行う際に、待機状態により遷移しやすい制御とするための係数である。

本体制御部２０４は、「ヒスありレンズ」が装着された状態で、レンズ制御部１０６から通信によって「ヒスありレンズ」である情報を受信している場合は、式（２１）、（２２）による判定の際にk_his＝150%と設定する。また、「ヒスなしレンズ」が装着された状態で、レンズ制御部１０６から通信によって「ヒスなしレンズ」である情報を受信している場合は、式（２１）、（２２）による判定の際にk_his＝100%と設定する。また、INFOCUS_PLS1及びINFOCUS_PLS2は定数であり、許容深度程度に設定する。

一方、本体制御部２０４は、式（２１）、（２２)の少なくとも一方を満たさない場合には、被写体位置が変化していると判定して、被写体移動に追従させるためにステップＳ１００に移行して再度スキャン動作を行なう。

このように、「ヒスありレンズ」が装着されている場合は、「ヒスなしレンズ」が装着されている場合に比較して、より待機状態に遷移しやすく設定している。従って、「ヒスありレンズ」の場合は、スキャン動作を繰り返すことなく待機状態に遷移するので、スキャン動作を繰り返すことによりライブビュー表示中のスルー画の見栄えの悪化させてしまうことを最小限に抑えることが可能となる。

また、スキャン動作を終了しやすくしていることにより、被写体が前後に微小に移動している場合にピントの微小なずれが発生しやすくなるが、これに対してはk_hisの値を適切に設定することによりＡＦ精度の低下を防止することができる。

一方、「ヒスなしレンズ」の場合は、必要なＡＦ精度を満たすように、合焦位置の履歴に基づいてスキャン動作を繰り返す必要性を厳密に判断することで、スルー画の見栄えとＡＦ精度を両立することが可能である。

また、k_hisを以下の式（２３）に基づいて設定してもよい。

k_his＝150%×ヒス取り駆動量／基準ヒス取り駆動量・・・（２３）
ヒス取り駆動量は、交換レンズ１００の記憶部１０８に記憶されているヒス取り駆動量に関する情報であり、基準ヒス取り駆動量は基準とする固定値である。

式（２３）によれば、ヒス取り駆動量に基づいて、交換レンズ１００毎にk_hisを最適に設定することが可能となる。

以上のように、本体制御部２０４は、ステップＳ１１２において再度スキャン動作を行わないと判定した場合は、ステップＳ１１４に移行して前述のステップＳ１１０にて算出した合焦位置にフォーカスレンズを駆動する合焦位置駆動を実行する。一方、ステップＳ１１２において再度スキャン動作を行うと判定した場合は、ステップＳ１００に戻り、再度スキャン動作を実行する。

ステップＳ１１４にて実行される合焦位置駆動の詳細動作について以下に説明する。

合焦位置駆動は、基本的には最終的な合焦位置pls(0)にフォーカスレンズを駆動すればよい。又はpls(0)〜pls(3)のフォーカスレンズの合焦位置の履歴を用いて、本露光時の合焦位置を予測して予測位置を求め、フォーカスレンズを予測位置に駆動してもよい。予測位置を算出し駆動する方法については、特開２０１０−１６９８８２号公報等で公知であるので、ここでは説明を省略する。

次に、詳細な合焦位置駆動の説明に先立ち、前述のバックラッシュ除去駆動に関して説明する。フォーカスレンズを駆動するモータと制御対象となるフォーカスレンズ枠との間で動力を伝達するためのギアに隙間があるため、フォーカスレンズの駆動方向を反転して駆動する場合に、上記隙間の分だけフォーカスレンズが光軸方向に移動しない状態が発生する。この隙間分は一般にバックラッシュと呼ばれ、このバックラッシュを除去するためこの隙間分だけ余計にフォーカスレンズを駆動するバックラッシュ除去駆動動作を「ヒス取り駆動」と称するものとする。

本体制御部２０４は、交換レンズ１００の記憶部１０８に記憶されたヒス取り駆動量を取得してヒス取り駆動を実行するか否かを判断する。

ヒス取り駆動を行わない場合、ヒス取り駆動量分に相当するピント誤差が発生する可能性があるので、上記ピント誤差が許容されるか否かを、許容深度を考慮することによりヒス取り駆動を行うか否かを判断する。

一方、許容深度は、一般に撮影レンズのＦＮＯ×許容錯乱円で決定される。許容錯乱円は撮像素子の１画素の画素サイズに比例する。また、同一の撮像素子により撮影される場合であっても、撮影モードが動画モードまたは静止画モードであるかによって求められる許容深度が異なる。

たとえば、1例として、静止画の画素数が４０００×３０００ピクセルであり、動画の画素数が６４０×４８０ピクセルである場合では、静止画に求められる許容深度は、動画に求められる許容深度に対して画素数の比率と同じく約６倍小さいものとなる。

このように、カメラ本体側の条件や設定状態によって、要求される許容深度、すなわちＡＦ精度が異なるので、このような条件や設定状態に応じてＡＦ精度に影響を及ぼすヒス取り駆動の必要性を判断するものである。

図５は、本体制御部２０４の合焦位置駆動の動作を示すものである。

本体制御部２０４は、ステップＳ２００にてレンズ制御部１０６と通信を行い、ピーク検出動作時のフォーカスレンズ駆動方向と、駆動目標とするフォーカスレンズ位置LDplsの各情報をレンズ制御部１０６に送信する。

また、レンズ制御部１０６から記憶部１０８に記憶されたヒス取り駆動量のデータを受信する。

そして、本体制御部２０４は、ステップＳ２０２にて装着されている交換レンズ１００が「ヒスありレンズ」であるか否かを判定し、「ヒスありレンズ」の場合はステップS２０４へ移行し、「ヒスなしレンズ」の場合はステップＳ２０８へ移行する。

そして、本体制御部２０４は、ステップＳ２０４にてヒス取り駆動量と許容深度とを比較する。本体制御部２０４は、静止画/動画撮影モードやＦＮＯ、その他の現在の撮像条件に応じた許容深度を算出して使用する。

「ヒス取り駆動量 ＞ 現撮像設定での許容深度」の場合は、ヒス取り駆動を行わないと十分なＡＦ精度を満たすことができないのでヒス取り駆動を実行する必要があると判断し、ステップＳ２０６に移行する。ステップＳ２０６にて、合焦位置駆動時にヒス取り駆動＋合焦位置駆動（ヒス取り駆動を行った後に合焦位置駆動を行う）を実行する指示をレンズ制御部１０６に送信する。また、ヒス取り駆動を行う方向とヒス取り駆動量もレンズ制御部１０６に送信する。

一方、ステップＳ２０４にて、「ヒス取り駆動量 ≦ 現撮像設定での許容深度」の場合は、ヒス取り駆動を実行する必要はないと判断し、ステップＳ２０８に移行する。

ステップＳ２０８では、合焦位置駆動時にヒス取り動作を行わずに合焦位置駆動のみを実行する指示をレンズ制御部１０６に送信する。以上により本体制御部２０４の合焦位置駆動の動作を終了する。

図６は、交換レンズ１００の「ヒスありレンズ」のレンズ制御部１０６による動作を示すフローチャートである。また、図７は、合焦位置駆動の全体的な動作を示す図である。

レンズ制御部１０６は、電源投入された後、図６のフローチャートに示す処理を繰り返し実行する。最初にステップＳ３００にて本体制御部２０４と通信を行い、各種情報や指示（コマンド）の授受を行う。

レンズ制御部１０６は、合焦位置駆動を行う際には、ピーク検出動作時のフォーカスレンズ駆動方向と、駆動目標とするフォーカスレンズ位置LDplsの各情報を本体制御部２０４より受信する。

ステップＳ３０２では、本体制御部２０４からの指示（コマンド）が合焦位置駆動を含む指示かを判定し、合焦位置駆動の指示である場合はステップＳ３０４に移行する。一方、合焦位置駆動の指示ではない場合は、ステップＳ３１０に移行して指示に応じたその他の処理を行う。ステップＳ３１０にて、その他の処理を実行した後は、ステップＳ３００に戻って、上記動作を繰り返すように動作し、本体制御部２０４の指示に応じた処理を行う。

ステップＳ３０４では、受信した合焦位置駆動の指示が、ヒス取り駆動＋合焦位置駆動（ヒス取り駆動を行った後に合焦位置駆動を行う）を実行する指示であれば、ステップＳ３０６に移行する。

ステップＳ３０６では、ヒス取り駆動方向とヒス取り駆動量に基づいてヒス取り駆動を実行する（図７（ａ）のヒス取り駆動）。そして引き続きステップＳ３０８にて、駆動目標とするフォーカスレンズ位置LDplsに基づいて合焦位置駆動を実行する（図７（ａ）の合焦位置駆動）。

一方、ステップＳ３０４にて、本体制御部２０４からの合焦位置駆動に関する指示が、ヒス取り動作を行わずに合焦位置駆動のみを実行する指示であれば、ステップＳ３１２に移行する。ステップＳ３１２では、駆動目標とするフォーカスレンズ位置LDplsに基づいて合焦位置駆動を実行する（図７（ｂ）の合焦位置駆動）が、この時にヒス取り駆動量を考慮して合焦位置駆動を実行する。たとえば、駆動目標とするフォーカスレンズ位置LDplsへの駆動量に、ヒス取り駆動量の所定の割合分（たとえば20−100％）を加算する等の補正処理を行う。

以上で、レンズ制御部１０６の合焦位置駆動の動作を終了する。

なお、「ヒスなしレンズ」のレンズ処理は、図６のステップＳ３０４、Ｓ３０６、Ｓ３１２を削除したフローチャートとなり、重ねての説明を省略する。

本体制御部２０４は、ステップＳ１１４における合焦位置駆動が終了すると、ステップＳ１１６に移行して待機状態に遷移する。

本体制御部２０４は、ステップＳ１１６の待機状態において、ＡＦ評価値を繰り返し取得する。そして、ステップＳ１１８においてコントラストが変化したか否かを判定する。即ち、本体制御部２０４は、待機前の状態でのＡＦ評価値と現在のＡＦ評価値とを比較しており、この２者の値の差が一定以上となった場合に、コントラストが変化したと判定する。

ステップＳ１１８の判定において、コントラストが変化していない場合に、本体制御部２０４は、待機状態を継続する。一方、ステップＳ１１８の判定において、コントラストが変化していた場合にはステップＳ１００に戻り、ＡＦ動作（スキャン動作）が再開される。

以上説明したように、本実施形態によれば、交換レンズ内に記憶されている「ヒスありレンズ」であるか否かの情報に応じてフォーカス制御を異ならせるようにしている。

具体的には、「ヒスありレンズ」をカメラ本体に装着してＡＦ動作を行う際には、「ヒスなしレンズ」の場合に比較して、ピーク検出動作の実行後に待機状態により遷移しやすい制御としている。従って、バックラッシュ量の大きい交換レンズ（ヒスありレンズ）であっても、動きのある被写体を撮影する場合のライブビュー画像の見栄えを劣化させることのないフォーカス制御を行うことができる。

また、バックラッシュ量の大きい交換レンズ（ヒスありレンズ）が装着されている場合は、バックラッシュ除去駆動量（ヒス取り駆動量）を現在の撮像条件に基づく許容深度と比較し、バックラッシュ除去駆動量（ヒス取り駆動量）が大きい場合は、バックラッシュ除去駆動動作（ヒス取り駆動動作）を行うようにするので、撮像条件に応じてライブビュー画像の見栄えを劣化させることのないフォーカス制御を行うことができる。

さらに、バックラッシュ除去駆動動作（ヒス取り駆動動作）を行わないと判定した場合には、バックラッシュ除去駆動量（ヒス取り駆動量）を含めた合焦位置駆動を行う。たとえば、合焦位置駆動量にバックラッシュ除去駆動量分を加算して合焦位置駆動を行い、これにより、ライブビュー画像の見栄えを劣化させることなく、ＡＦ精度を適正とするフォーカス制御を行うことができる。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。また、前述の動作の説明において、便宜上「まず」、「次に」等を用いて動作を説明しているが、この順で動作を実施することが必須であることを意味するものではない。

さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

１００ … 交換レンズ
１０２ … 撮影レンズ
１０４ … フォーカスレンズ駆動部
１０６ … レンズ制御部
１０８ … 記憶部
１１０ … レンズ側マウント接点
２００ … カメラ本体
２０２ … 撮像素子
２０４ … 本体制御部
２０６ … 液晶表示部
２０８ … 本体側マウント接点

Claims (3)

1. 交換レンズと、該交換レンズを装着可能なカメラ本体とから構成される撮像装置において、
   上記交換レンズは、該交換レンズの特性に関する情報を記憶する記憶部と、
   上記交換レンズに設けられたフォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動部と、
   上記カメラ本体と通信を行い、上記記憶部に記憶された情報に関して上記カメラ本体に送信し、上記カメラ本体からの焦点調節情報を受信し、該焦点調節情報に基づいて上記フォーカスレンズ駆動部を制御するレンズ制御部と、を有し、
   上記カメラ本体は、上記交換レンズと通信を行い、上記記憶部に記憶された情報を受信し、該記憶された情報に基づいた焦点調節情報を上記レンズ制御部に送信して、フォーカスレンズを合焦状態に制御する本体制御部と、を有し、
   上記本体制御部は、上記レンズ制御部より送信される上記記憶部に記憶されたバックラッシュに関する情報に基づいて、焦点調節制御する際の焦点調節制御の完了を判定する判定スレッシュを変更することを特徴とする撮像装置。
2. 上記本体制御部は、撮像条件に基づいてバックラッシュ駆動除去動作を行うか否かを判定し、判定結果を上記レンズ制御部に送信し、
   上記レンズ制御部は、受信した該判定結果がバックラッシュ除去駆動動作を行う判定の場合はバックラッシュ除去駆動動作をフォーカスレンズ駆動部に指示し、バックラッシュ除去駆動動作を行わない判定の場合は、バックラッシュ除去駆動動作を行わないことをフォーカスレンズ駆動部に指示することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記レンズ制御部は、受信した該判定結果がバックラッシュ除去駆動動作を行わない判定の場合は、バックラッシュ除去駆動動作を行わずバックラッシュ除去駆動量を含む駆動量をフォーカスレンズ駆動部に指示することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。

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