JP2013160959A - 焦点調節装置およびカメラシステムならびに焦点調節方法 - Google Patents
焦点調節装置およびカメラシステムならびに焦点調節方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】連写動作中の動体への追従性能を向上させ、高速かつ正確な焦点調節を可能とする。
【解決手段】被写体の像面移動量Ｌｈ、スキャン駆動範囲Ｌｓ、ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲Ｌｐｓ、初期位置駆動量Ｌｉについて、Ｌｈ＜（Ｌｓ−Ｌｐｓ＋Ｌｉ）の関係を満たすように、カメラの本体制御部は、被写体速度検出部の検出する被写体速度（被写体移動量プロファイルＨの傾き）の大小に基づいて、初期位置駆動の駆動量と駆動方向をＬｉに設定してフォーカスレンズを移動させる初期位置駆動を実行し、被写体移動量プロファイルＨと、フォーカスレンズのスキャン駆動量プロファイルＳが、コントラストＡＦが実施される区間ｋ４内で交差するようにし、その後、区間ｋ４内でスキャン駆動動作を実行して、被写体の像面移動速度（被写体移動量プロファイルＨの傾き）の大小に関わらず、合焦位置を確実に検出する。
【選択図】図８
【解決手段】被写体の像面移動量Ｌｈ、スキャン駆動範囲Ｌｓ、ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲Ｌｐｓ、初期位置駆動量Ｌｉについて、Ｌｈ＜（Ｌｓ−Ｌｐｓ＋Ｌｉ）の関係を満たすように、カメラの本体制御部は、被写体速度検出部の検出する被写体速度（被写体移動量プロファイルＨの傾き）の大小に基づいて、初期位置駆動の駆動量と駆動方向をＬｉに設定してフォーカスレンズを移動させる初期位置駆動を実行し、被写体移動量プロファイルＨと、フォーカスレンズのスキャン駆動量プロファイルＳが、コントラストＡＦが実施される区間ｋ４内で交差するようにし、その後、区間ｋ４内でスキャン駆動動作を実行して、被写体の像面移動速度（被写体移動量プロファイルＨの傾き）の大小に関わらず、合焦位置を確実に検出する。
【選択図】図８
Description
本発明は、焦点調節装置およびカメラシステムならびに焦点調節方法に関する。
例えば、撮影光学系と撮像素子から構成される撮像システムとしてのカメラ等では、撮像素子により取得した画像をもとに、フォーカスレンズを動かしながら明暗差（コントラスト）が最大となる位置を探してピントを合わせるコントラストＡＦにより動体追従を可能とする焦点調節機能を有するものが知られている。
特許文献１には、動体に追従させて焦点調節を行うコントラストＡＦ方式を採用した焦点調節装置が開示されている。特許文献１の開示する方法によれば、本露光開始の前に、動体予測によって絞りとフォーカスレンズの両者を同時に駆動することで、本露光時に対応するピント合わせを行うことが開示されている。また、本露光を行った後に、次のＡＦ動作を行う際のスキャン駆動動作の準備としてフォーカスレンズを駆動することが開示されている。
特許文献１には、動体に追従させて焦点調節を行うコントラストＡＦ方式を採用した焦点調節装置が開示されている。特許文献１の開示する方法によれば、本露光開始の前に、動体予測によって絞りとフォーカスレンズの両者を同時に駆動することで、本露光時に対応するピント合わせを行うことが開示されている。また、本露光を行った後に、次のＡＦ動作を行う際のスキャン駆動動作の準備としてフォーカスレンズを駆動することが開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示の方法には、本露光の直前のフォーカスレンズ駆動動作時に合焦位置を予測する際に、フォーカスレンズの駆動動作を実行するタイミングについては開示されているが、光軸方向におけるフォーカスレンズの駆動量や駆動方向については開示されていない。そのため、被写体の移動速度に対応したＡＦ動作を行うことはできず、精度の高いピント合わせを行うことができないという技術的課題がある。
本発明の目的は、連写動作中の動体への追従性能を向上させ、高速かつ正確な焦点調節が可能な焦点調節技術を提供することにある。
本発明の目的は、連写動作中の動体への追従性能を向上させ、高速かつ正確な焦点調節が可能な焦点調節技術を提供することにある。
本発明の第１の観点は、レンズ駆動部によって光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含み被写体からの光を結像させる撮影光学系を制御する焦点調節装置において、
前記撮影光学系により結像される前記被写体の像を得る撮像素子と、
前記フォーカスレンズを移動させて前記撮像素子による撮像動作を実行し、前記撮像素子の出力する複数の撮像データに基づいて画像のコントラストのピークとなる前記フォーカスレンズの位置を検出するスキャン動作を行う制御部と、
を具備し、
前記制御部は、
前記被写体の移動速度を検出する被写体速度検出手段と、
前記被写体速度検出手段の検出する前記被写体の移動速度に基づいて、前記スキャン動作を行う前に前記フォーカスレンズを移動させる初期位置駆動の駆動量と駆動方向を設定するスキャン制御手段と、
を含む、焦点調節装置を提供する。
本発明の第２の観点は、レンズ駆動部によって光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含み被写体からの光を結像させる撮影光学系としての交換レンズが装着されるカメラ本体を具備したカメラシステムにおいて、
前記カメラ本体は、
前記撮影光学系により結像される前記被写体の像を得る撮像素子と、
前記フォーカスレンズを移動させるように前記交換レンズに指示して前記撮像素子による撮像動作を実行し、前記撮像素子の出力する複数の撮像データに基づいて画像のコントラストのピークとなる前記フォーカスレンズの位置を検出するスキャン動作を行う制御部とを具備し、
前記制御部は、
前記被写体の移動速度を検出する被写体速度検出手段と、
前記被写体速度検出手段の検出する前記被写体の移動速度に基づいて、前記スキャン動作を行う前に前記フォーカスレンズを移動させる初期位置駆動の駆動量と駆動方向を設定して前記交換レンズに指示するスキャン制御手段と、
を含むカメラシステムを提供する。
本発明の第３の観点は、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含み被写体からの光を結像させる撮影光学系が装着されるカメラ本体を具備したカメラシステムの焦点調節方法において、
時系列に記録された前記被写体に対する過去の複数の合焦位置から、前記被写体の移動速度を算出するステップと、
前記フォーカスレンズの一定速度かつ一定量のスキャン駆動を行うことで前記被写体に対する合焦位置を決定するとき、前記被写体の移動速度に基づいて、前記スキャン駆動に先立つ前記フォーカスレンズの初期位置駆動を行うか否かを判別するステップと、
前記スキャン駆動によって決定された合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させるステップと、
前記被写体を撮像するステップと、
を含む焦点調節方法を提供する。
前記撮影光学系により結像される前記被写体の像を得る撮像素子と、
前記フォーカスレンズを移動させて前記撮像素子による撮像動作を実行し、前記撮像素子の出力する複数の撮像データに基づいて画像のコントラストのピークとなる前記フォーカスレンズの位置を検出するスキャン動作を行う制御部と、
を具備し、
前記制御部は、
前記被写体の移動速度を検出する被写体速度検出手段と、
前記被写体速度検出手段の検出する前記被写体の移動速度に基づいて、前記スキャン動作を行う前に前記フォーカスレンズを移動させる初期位置駆動の駆動量と駆動方向を設定するスキャン制御手段と、
を含む、焦点調節装置を提供する。
本発明の第２の観点は、レンズ駆動部によって光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含み被写体からの光を結像させる撮影光学系としての交換レンズが装着されるカメラ本体を具備したカメラシステムにおいて、
前記カメラ本体は、
前記撮影光学系により結像される前記被写体の像を得る撮像素子と、
前記フォーカスレンズを移動させるように前記交換レンズに指示して前記撮像素子による撮像動作を実行し、前記撮像素子の出力する複数の撮像データに基づいて画像のコントラストのピークとなる前記フォーカスレンズの位置を検出するスキャン動作を行う制御部とを具備し、
前記制御部は、
前記被写体の移動速度を検出する被写体速度検出手段と、
前記被写体速度検出手段の検出する前記被写体の移動速度に基づいて、前記スキャン動作を行う前に前記フォーカスレンズを移動させる初期位置駆動の駆動量と駆動方向を設定して前記交換レンズに指示するスキャン制御手段と、
を含むカメラシステムを提供する。
本発明の第３の観点は、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含み被写体からの光を結像させる撮影光学系が装着されるカメラ本体を具備したカメラシステムの焦点調節方法において、
時系列に記録された前記被写体に対する過去の複数の合焦位置から、前記被写体の移動速度を算出するステップと、
前記フォーカスレンズの一定速度かつ一定量のスキャン駆動を行うことで前記被写体に対する合焦位置を決定するとき、前記被写体の移動速度に基づいて、前記スキャン駆動に先立つ前記フォーカスレンズの初期位置駆動を行うか否かを判別するステップと、
前記スキャン駆動によって決定された合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させるステップと、
前記被写体を撮像するステップと、
を含む焦点調節方法を提供する。
本発明によれば、連写動作中の動体への追従性能を向上させ、高速かつ正確な焦点調節が可能な焦点調節技術を提供することができる。
本実施の形態では、例えば、第１態様として、レンズの種類や焦点距離によらずに、像面換算で一定速度かつ一定量のフォーカスレンズのスキャン駆動を行って焦点調節を実現する自動焦点調節技術を開示する。
第２態様として、前記第１態様の自動焦点調節技術において、被写体の移動速度に応じてスキャン駆動に先立ってフォーカスレンズの初期駆動を行うか否かを判断する技術を開示する。
第３態様として、前記第２態様の自動焦点調節技術において、被写体の移動速度に応じてフォーカスレンズの初期駆動の方向を判断する技術を開示する。
第４態様として、前記第２態様または第３態様の自動焦点調節技術において、レンズの種類や焦点距離によらずに、像面換算で一定量のフォーカスレンズの初期駆動を行う技術を開示する。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
第２態様として、前記第１態様の自動焦点調節技術において、被写体の移動速度に応じてスキャン駆動に先立ってフォーカスレンズの初期駆動を行うか否かを判断する技術を開示する。
第３態様として、前記第２態様の自動焦点調節技術において、被写体の移動速度に応じてフォーカスレンズの初期駆動の方向を判断する技術を開示する。
第４態様として、前記第２態様または第３態様の自動焦点調節技術において、レンズの種類や焦点距離によらずに、像面換算で一定量のフォーカスレンズの初期駆動を行う技術を開示する。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態であるカメラシステムの構成図である。本実施の形態のカメラシステムは、交換レンズ１００とカメラ本体２００（焦点調節装置）とから構成され、交換レンズ１００はカメラ本体２００におけるマウント接点２０４を具備した不図示のレンズマウント部に着脱可能である。
カメラ本体２００は、撮像素子２０１、本体制御部２０３、液晶表示部２０２を有する。本体制御部２０３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大規模集積回路（ＬＳＩ）である。
本実施の形態の本体制御部２０３は、交換レンズ１００を制御して、例えば、コントラストＡＦによる合焦制御を行う焦点調節装置として機能する。
本体制御部２０３は、カメラ本体２００における各種の動作シーケンスを制御する。本体制御部２０３は、カメラ本体２００内の各部を動作制御するとともに、レンズ制御部１０３に対してコマンド等の制御信号を出力する。本体制御部２０３は、撮像素子２０１の動作を制御することができる。本体制御部２０３は、撮像素子２０１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とともに、ホワイトバランス制御などの各種信号処理を行うことができる。本体制御部２０３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２０２に出力することができる。本体制御部２０３は、レンズ制御部１０３に対して、撮像素子２０１の撮像動作と後述するフォーカスレンズ１０１の駆動動作との同期を取るための同期信号を出力する。
本実施の形態の場合、本体制御部２０３は、後述の図２、図７、図１２のフローチャート等に例示されるスキャン制御動作を行うためのスキャン制御論理２０３ａ（スキャン制御手段）と、このスキャン制御論理２０３ａが必要とする被写体の移動速度を後述のように検出する被写体速度検出論理２０３ｂ（被写体速度検出手段）を備えている。
なお、本体制御部２０３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であるとしたが、複数のＬＳＩで構成されていてもよい。
本体制御部２０３、スキャン制御論理２０３ａ、被写体速度検出論理２０３ｂは、ソフトウェア、ファームウェア、あるいはハードウェア回路等で実現することができる。また、スキャン制御論理２０３ａおよび被写体速度検出論理２０３ｂは、説明の便宜上、別個に図示しているが、一つのソフトウェアやハードウェア回路の機能ブロックとして実現してもよい。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有するが、図１では省略している。
図１は、本発明の一実施の形態であるカメラシステムの構成図である。本実施の形態のカメラシステムは、交換レンズ１００とカメラ本体２００（焦点調節装置）とから構成され、交換レンズ１００はカメラ本体２００におけるマウント接点２０４を具備した不図示のレンズマウント部に着脱可能である。
カメラ本体２００は、撮像素子２０１、本体制御部２０３、液晶表示部２０２を有する。本体制御部２０３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大規模集積回路（ＬＳＩ）である。
本実施の形態の本体制御部２０３は、交換レンズ１００を制御して、例えば、コントラストＡＦによる合焦制御を行う焦点調節装置として機能する。
本体制御部２０３は、カメラ本体２００における各種の動作シーケンスを制御する。本体制御部２０３は、カメラ本体２００内の各部を動作制御するとともに、レンズ制御部１０３に対してコマンド等の制御信号を出力する。本体制御部２０３は、撮像素子２０１の動作を制御することができる。本体制御部２０３は、撮像素子２０１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とともに、ホワイトバランス制御などの各種信号処理を行うことができる。本体制御部２０３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２０２に出力することができる。本体制御部２０３は、レンズ制御部１０３に対して、撮像素子２０１の撮像動作と後述するフォーカスレンズ１０１の駆動動作との同期を取るための同期信号を出力する。
本実施の形態の場合、本体制御部２０３は、後述の図２、図７、図１２のフローチャート等に例示されるスキャン制御動作を行うためのスキャン制御論理２０３ａ（スキャン制御手段）と、このスキャン制御論理２０３ａが必要とする被写体の移動速度を後述のように検出する被写体速度検出論理２０３ｂ（被写体速度検出手段）を備えている。
なお、本体制御部２０３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であるとしたが、複数のＬＳＩで構成されていてもよい。
本体制御部２０３、スキャン制御論理２０３ａ、被写体速度検出論理２０３ｂは、ソフトウェア、ファームウェア、あるいはハードウェア回路等で実現することができる。また、スキャン制御論理２０３ａおよび被写体速度検出論理２０３ｂは、説明の便宜上、別個に図示しているが、一つのソフトウェアやハードウェア回路の機能ブロックとして実現してもよい。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有するが、図１では省略している。
液晶表示部２０２は、本体制御部２０３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ことができる。
撮像素子２０１は、交換レンズ１００を介して入射する光学像を画像信号に変換して出力することができる。撮像素子２０１は、ＣＣＤイメージセンサやＭＯＳイメージセンサで構成することができる。
本体制御部２０３は、撮像素子２０１の出力する画像信号のコントラストに基づいて合焦状態を検出することが可能である。本体制御部２０３は、後述するフォーカスレンズを移動させながら撮像素子２０１による撮像動作を行い、フォーカスレンズの位置に応じた複数の画像信号を取得する。そして、本体制御部２０３は、複数の画像信号より所定のＡＦ領域に対応する画像信号のコントラストがピークとなるフォーカスレンズの位置を検出し、フォーカスレンズをその位置に駆動して合焦状態とする。以上のような山登りＡＦ動作を行うことが可能である。
交換レンズ１００は、フォーカスレンズ１０１（撮影光学系）、レンズ駆動部１０２（撮影光学系）、レンズ制御部１０３、記憶部１０４を有する。
撮像素子２０１は、交換レンズ１００を介して入射する光学像を画像信号に変換して出力することができる。撮像素子２０１は、ＣＣＤイメージセンサやＭＯＳイメージセンサで構成することができる。
本体制御部２０３は、撮像素子２０１の出力する画像信号のコントラストに基づいて合焦状態を検出することが可能である。本体制御部２０３は、後述するフォーカスレンズを移動させながら撮像素子２０１による撮像動作を行い、フォーカスレンズの位置に応じた複数の画像信号を取得する。そして、本体制御部２０３は、複数の画像信号より所定のＡＦ領域に対応する画像信号のコントラストがピークとなるフォーカスレンズの位置を検出し、フォーカスレンズをその位置に駆動して合焦状態とする。以上のような山登りＡＦ動作を行うことが可能である。
交換レンズ１００は、フォーカスレンズ１０１（撮影光学系）、レンズ駆動部１０２（撮影光学系）、レンズ制御部１０３、記憶部１０４を有する。
レンズ制御部１０３は、ＣＰＵと交換レンズ１００内の各部を制御する制御回路を一体化したＬＳＩである。レンズ制御部１０３は、本体制御部２０３から出力された制御信号に基づき、レンズ駆動部１０２に制御信号を送ることで、フォーカスレンズ１０１を駆動制御することができる。レンズ制御部１０３は、本体制御部２０３から出力された制御信号に基づき、フォーカスレンズ１０１を光軸方向へ移動させる。
また、交換レンズ１００は、交換レンズ１００の固有の情報を記憶した記憶部１０４を有し、本体制御部２０３の要求に応じて、レンズ制御部１０３は、記憶部１０４の情報を本体制御部２０３に送信する。
なお、レンズ制御部１０３は、ＣＰＵ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であるとしたが、複数のＬＳＩで構成されていてもよい。交換レンズ１００は、絞り制御機構やズーム機能等を有するが、図１では省略している。
また、交換レンズ１００は、交換レンズ１００の固有の情報を記憶した記憶部１０４を有し、本体制御部２０３の要求に応じて、レンズ制御部１０３は、記憶部１０４の情報を本体制御部２０３に送信する。
なお、レンズ制御部１０３は、ＣＰＵ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であるとしたが、複数のＬＳＩで構成されていてもよい。交換レンズ１００は、絞り制御機構やズーム機能等を有するが、図１では省略している。
まず、図２を参照して、本実施の形態のカメラ本体２００の基本動作の一例を説明する。図２は、本体制御部２０３により実行されるＡＦ動作を含む連写動作のフローチャートを示す図である。
ステップＳ１０１にて、本体制御部２０３は、フォーカスレンズ１０１を移動しながら撮像動作を行って所定のＡＦ領域の画像信号のコントラストがピークとなるフォーカスレンズ位置を探索するスキャン駆動動作を行う。
連写動作中においては、連写コマ速を一定値に保つため、即ち撮影コマの間隔を一定値とするために、スキャン駆動動作において使用する撮像フレーム数を一定とする。
具体的なスキャン駆動動作としては、本体制御部２０３がレンズ制御部１０３に対して、スキャン駆動動作を実行するように、コマンドと付随する動作パラメータを、レンズマウントを介して送信する。この動作パラメータは、スキャン駆動動作としてフォーカスレンズ１０１を駆動する方向や駆動速度、駆動量等である。そして、レンズ制御部１０３は、このコマンドと動作パラメータを受信してこの動作パラメータに応じた設定にてフォーカスレンズ１０１を駆動する。
また、スキャン駆動動作中に、本体制御部２０３からレンズ制御部１０３に対して、レンズマウントを介して撮像動作に関連する同期信号が送信される。レンズ制御部１０３はこの同期信号に応じてフォーカスレンズ１０１の位置を取得して記憶する。レンズ制御部１０３は、スキャン駆動動作が終了した後に、記憶しているフォーカスレンズ１０１の位置情報を、レンズマウントを介して本体制御部２０３に送信する。本体制御部２０３は、スキャン駆動動作中に取得した複数の撮像フレームの画像データよりそれぞれＡＦ評価値を算出してＡＦ評価値のピークを求めるとともに、このＡＦ評価値に対応するフォーカスレンズ１０１の位置情報を用いてＡＦ評価値のピークに対応するフォーカスレンズ１０１の合焦位置を算出する。
ステップＳ１０２にて、本体制御部２０３はフォーカスレンズ１０１を合焦位置に駆動する合焦駆動を実行する。合焦駆動においては、スキャン駆動動作の終了後、今回のスキャン駆動動作により検出した合焦位置と、過去のスキャン駆動動作により検出した合焦位置の履歴情報を用いて、次回の本露光時の合焦位置を予測演算して求める。そして、予測演算して算出した合焦位置に、フォーカスレンズ１０１を駆動する。
具体的な合焦駆動動作としては、本体制御部２０３は、レンズ制御部１０３に対して、合焦駆動動作を実行するようにコマンドと予測演算した合焦位置を送信する。レンズ制御部１０３はこのコマンドと合焦位置を受信すると、この予測演算した合焦位置へフォーカスレンズ１０１を駆動する。
ステップＳ１０３にて、本体制御部２０３は、撮像素子２０１による静止画撮影を行う本露光動作を実行する。
ステップＳ１０４にて、本体制御部２０３は初期位置駆動制御を実行する。初期位置駆動制御は、被写体が静止しているか、移動しているかに関わらず、次回のスキャン動作中にコントラストのピークを検出できるようにするために、フォーカスレンズ１０１を最適な位置に駆動する動作を行う。本体制御部２０３は、レンズ制御部１０３に対して初期位置駆動動作を実行するようにコマンドと駆動方向、駆動量、駆動速度等の動作パラメータを送信する。レンズ制御部１０３は、このコマンドと動作パラメータに基づいて、フォーカスレンズ１０１を指定される位置へ駆動する。
ステップＳ１０５では、本体制御部２０３はレリーズ釦等の操作入力を検出し、連写動作を継続させるか判定し、連写動作を継続する場合はステップＳ１０１に戻り、繰り返し動作を行う。また、連写動作を終了すると判定した場合は、本フローチャートの処理を終了する。
ステップＳ１０１にて、本体制御部２０３は、フォーカスレンズ１０１を移動しながら撮像動作を行って所定のＡＦ領域の画像信号のコントラストがピークとなるフォーカスレンズ位置を探索するスキャン駆動動作を行う。
連写動作中においては、連写コマ速を一定値に保つため、即ち撮影コマの間隔を一定値とするために、スキャン駆動動作において使用する撮像フレーム数を一定とする。
具体的なスキャン駆動動作としては、本体制御部２０３がレンズ制御部１０３に対して、スキャン駆動動作を実行するように、コマンドと付随する動作パラメータを、レンズマウントを介して送信する。この動作パラメータは、スキャン駆動動作としてフォーカスレンズ１０１を駆動する方向や駆動速度、駆動量等である。そして、レンズ制御部１０３は、このコマンドと動作パラメータを受信してこの動作パラメータに応じた設定にてフォーカスレンズ１０１を駆動する。
また、スキャン駆動動作中に、本体制御部２０３からレンズ制御部１０３に対して、レンズマウントを介して撮像動作に関連する同期信号が送信される。レンズ制御部１０３はこの同期信号に応じてフォーカスレンズ１０１の位置を取得して記憶する。レンズ制御部１０３は、スキャン駆動動作が終了した後に、記憶しているフォーカスレンズ１０１の位置情報を、レンズマウントを介して本体制御部２０３に送信する。本体制御部２０３は、スキャン駆動動作中に取得した複数の撮像フレームの画像データよりそれぞれＡＦ評価値を算出してＡＦ評価値のピークを求めるとともに、このＡＦ評価値に対応するフォーカスレンズ１０１の位置情報を用いてＡＦ評価値のピークに対応するフォーカスレンズ１０１の合焦位置を算出する。
ステップＳ１０２にて、本体制御部２０３はフォーカスレンズ１０１を合焦位置に駆動する合焦駆動を実行する。合焦駆動においては、スキャン駆動動作の終了後、今回のスキャン駆動動作により検出した合焦位置と、過去のスキャン駆動動作により検出した合焦位置の履歴情報を用いて、次回の本露光時の合焦位置を予測演算して求める。そして、予測演算して算出した合焦位置に、フォーカスレンズ１０１を駆動する。
具体的な合焦駆動動作としては、本体制御部２０３は、レンズ制御部１０３に対して、合焦駆動動作を実行するようにコマンドと予測演算した合焦位置を送信する。レンズ制御部１０３はこのコマンドと合焦位置を受信すると、この予測演算した合焦位置へフォーカスレンズ１０１を駆動する。
ステップＳ１０３にて、本体制御部２０３は、撮像素子２０１による静止画撮影を行う本露光動作を実行する。
ステップＳ１０４にて、本体制御部２０３は初期位置駆動制御を実行する。初期位置駆動制御は、被写体が静止しているか、移動しているかに関わらず、次回のスキャン動作中にコントラストのピークを検出できるようにするために、フォーカスレンズ１０１を最適な位置に駆動する動作を行う。本体制御部２０３は、レンズ制御部１０３に対して初期位置駆動動作を実行するようにコマンドと駆動方向、駆動量、駆動速度等の動作パラメータを送信する。レンズ制御部１０３は、このコマンドと動作パラメータに基づいて、フォーカスレンズ１０１を指定される位置へ駆動する。
ステップＳ１０５では、本体制御部２０３はレリーズ釦等の操作入力を検出し、連写動作を継続させるか判定し、連写動作を継続する場合はステップＳ１０１に戻り、繰り返し動作を行う。また、連写動作を終了すると判定した場合は、本フローチャートの処理を終了する。
次に、図３を参照して、本実施の形態のカメラ本体２００による交換レンズ１００におけるスキャン駆動を含むレンズ制御動作の一例を説明する。
図３はレンズ制御部１０３の制御を示すフローチャートである。交換レンズ１００を装着した状態でカメラ本体２００の電源がオンされると、カメラ本体２００から交換レンズ１００に電源が供給され、レンズ制御部１０３は本フローチャートの処理を開始する。
ステップＳ３０１にて、レンズ制御部１０３は、交換レンズ１００内の各部の初期化動作を行う。
ステップＳ３０２にて、レンズ制御部１０３は、本体制御部２０３と通信を行い、交換レンズ１００内の記憶部（メモリ）に記憶された各種レンズデータを本体制御部２０３へ送信する。
ステップＳ３０３にて、レンズ制御部１０３は、本体制御部２０３よりコマンドを受信したか否か判別し、受信していない場合はステップＳ３０３を繰り返し実行して受信待ちの状態となる。一方、コマンドを受信した場合はステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３０４にて、レンズ制御部１０３は、受信したコマンドが「スキャン駆動」であるか否かを判別する。「スキャン駆動」である場合はステップＳ３０５に進み、レンズ制御部１０３はコマンドに付随するパラメータに基づきスキャン駆動動作を実行する。
図３はレンズ制御部１０３の制御を示すフローチャートである。交換レンズ１００を装着した状態でカメラ本体２００の電源がオンされると、カメラ本体２００から交換レンズ１００に電源が供給され、レンズ制御部１０３は本フローチャートの処理を開始する。
ステップＳ３０１にて、レンズ制御部１０３は、交換レンズ１００内の各部の初期化動作を行う。
ステップＳ３０２にて、レンズ制御部１０３は、本体制御部２０３と通信を行い、交換レンズ１００内の記憶部（メモリ）に記憶された各種レンズデータを本体制御部２０３へ送信する。
ステップＳ３０３にて、レンズ制御部１０３は、本体制御部２０３よりコマンドを受信したか否か判別し、受信していない場合はステップＳ３０３を繰り返し実行して受信待ちの状態となる。一方、コマンドを受信した場合はステップＳ３０４に進む。
ステップＳ３０４にて、レンズ制御部１０３は、受信したコマンドが「スキャン駆動」であるか否かを判別する。「スキャン駆動」である場合はステップＳ３０５に進み、レンズ制御部１０３はコマンドに付随するパラメータに基づきスキャン駆動動作を実行する。
一方、受信したコマンドが「スキャン動作」ではない場合はステップＳ３０６に進み、レンズ制御部１０３は受信したコマンドが「合焦駆動」であるか否かを判別する。「合焦駆動」である場合はステップＳ３０７に進み、レンズ制御部１０３はコマンドに付随したパラメータに基づいて合焦駆動動作を実行する。
一方、受信したコマンドが「合焦駆動」ではない場合はステップＳ３０８に進み、レンズ制御部１０３は受信したコマンドが「初期位置駆動」であるか否かを判別する。「初期位置駆動」である場合はステップＳ３０９に進み、レンズ制御部１０３はコマンドに付随するパラメータに基づいて初期位置駆動動作を実行する。
一方、受信したコマンドが「初期位置駆動」ではない場合はステップＳ３１０に進み、レンズ制御部１０３はその他のコマンドに対応した処理を実行する。そして、ステップＳ３０２に戻り上記処理を繰り返し実行する。
一方、受信したコマンドが「合焦駆動」ではない場合はステップＳ３０８に進み、レンズ制御部１０３は受信したコマンドが「初期位置駆動」であるか否かを判別する。「初期位置駆動」である場合はステップＳ３０９に進み、レンズ制御部１０３はコマンドに付随するパラメータに基づいて初期位置駆動動作を実行する。
一方、受信したコマンドが「初期位置駆動」ではない場合はステップＳ３１０に進み、レンズ制御部１０３はその他のコマンドに対応した処理を実行する。そして、ステップＳ３０２に戻り上記処理を繰り返し実行する。
次に、図４を参照して、本実施の形態のカメラ本体２００における連写中のオートフォーカス（ＡＦ）動作の一例を説明する。
図４は、連写動作中のＡＦ動作を示す図であり、横軸を時間として撮像素子２０１の動作とフォーカスレンズ１０１の動作を示す。また、縦軸は像面位置に換算した量であり、被写体の移動、およびフォーカスレンズ１０１の移動による像面移動量を示す。
「撮像素子 露光＋読出し」に示すように、撮像素子２０１はｔ＝０から４ｍｓ（区間ｋ１）まで、連写動作中の所定のコマの静止画の本露光動作（撮影）を行い、ｔ＝４ｍｓから６７ｍｓ（区間ｋ２）までは露光した撮像データの読出し動作を行う。以上は、図２のフローチャートのステップＳ１０３「本露光動作」に対応する動作である。
本露光動作に対応する読出し動作が終了すると、図２のフローチャートのステップＳ１０１に対応する「スキャン駆動制御」を行う。なお、図４ではステップＳ１０４の「初期位置駆動制御」を実行しない場合を示している。
本体制御部２０３は、スキャン駆動動作の最初にｔ＝６７ｍｓから７１ｍｓ（区間ｋ３）の間にスキャン駆動動作に対応する撮像素子２０１のリセット動作を行う。そして、ｔ＝７１ｍｓからスキャン駆動動作に対応する２４０ｆｐｓの露光・読出し動作を行う（区間ｋ４）。前述のようにスキャン駆動動作に対応して５フレーム分の露光・読出し動作を行う（Ｅ１〜Ｅ５、Ｒ１〜Ｒ５）。
また、本体制御部２０３は、レンズ制御部１０３に対してスキャン駆動動作を実行するコマンドを、駆動パラメータとともに送信し、レンズ制御部１０３はフォーカスレンズ１０１を指定された方向と速度で所定時間(または所定駆動量)の駆動を開始する。
「２４０ｆｐｓ露光」は撮像素子２０１の露光動作を示し、「２４０ｆｐｓ読出し」は撮像素子２０１の読出し動作を示す。１回目の露光動作（Ｅ１）の後、２回目の露光動作（Ｅ２）と１回目の露光動作の撮像データの読出し動作(Ｒ１)を並行して実行する。以後同様に処理が行われ、５回目の露光動作（Ｅ５）、５回目の読出し動作（Ｒ５）が実行される。５フレーム分の露光時間は約２１ｍである。
本体制御部２０３は、スキャン駆動動作中にレンズ制御部１０３に対して撮像動作と同期する同期信号を送信し、レンズ制御部１０３は、この同期信号に応じてフォーカスレンズ１０１のレンズ位置を取得して記憶する。
図４は、連写動作中のＡＦ動作を示す図であり、横軸を時間として撮像素子２０１の動作とフォーカスレンズ１０１の動作を示す。また、縦軸は像面位置に換算した量であり、被写体の移動、およびフォーカスレンズ１０１の移動による像面移動量を示す。
「撮像素子 露光＋読出し」に示すように、撮像素子２０１はｔ＝０から４ｍｓ（区間ｋ１）まで、連写動作中の所定のコマの静止画の本露光動作（撮影）を行い、ｔ＝４ｍｓから６７ｍｓ（区間ｋ２）までは露光した撮像データの読出し動作を行う。以上は、図２のフローチャートのステップＳ１０３「本露光動作」に対応する動作である。
本露光動作に対応する読出し動作が終了すると、図２のフローチャートのステップＳ１０１に対応する「スキャン駆動制御」を行う。なお、図４ではステップＳ１０４の「初期位置駆動制御」を実行しない場合を示している。
本体制御部２０３は、スキャン駆動動作の最初にｔ＝６７ｍｓから７１ｍｓ（区間ｋ３）の間にスキャン駆動動作に対応する撮像素子２０１のリセット動作を行う。そして、ｔ＝７１ｍｓからスキャン駆動動作に対応する２４０ｆｐｓの露光・読出し動作を行う（区間ｋ４）。前述のようにスキャン駆動動作に対応して５フレーム分の露光・読出し動作を行う（Ｅ１〜Ｅ５、Ｒ１〜Ｒ５）。
また、本体制御部２０３は、レンズ制御部１０３に対してスキャン駆動動作を実行するコマンドを、駆動パラメータとともに送信し、レンズ制御部１０３はフォーカスレンズ１０１を指定された方向と速度で所定時間(または所定駆動量)の駆動を開始する。
「２４０ｆｐｓ露光」は撮像素子２０１の露光動作を示し、「２４０ｆｐｓ読出し」は撮像素子２０１の読出し動作を示す。１回目の露光動作（Ｅ１）の後、２回目の露光動作（Ｅ２）と１回目の露光動作の撮像データの読出し動作(Ｒ１)を並行して実行する。以後同様に処理が行われ、５回目の露光動作（Ｅ５）、５回目の読出し動作（Ｒ５）が実行される。５フレーム分の露光時間は約２１ｍである。
本体制御部２０３は、スキャン駆動動作中にレンズ制御部１０３に対して撮像動作と同期する同期信号を送信し、レンズ制御部１０３は、この同期信号に応じてフォーカスレンズ１０１のレンズ位置を取得して記憶する。
図５および図６を参照して、本実施の形態のカメラ本体２００における上述の図２のフローチャートのステップＳ１０２に対応する「合焦駆動動作」の一例について説明する。
なお、この合焦駆動動作により、図４の区間ｋ５の撮像素子２０１のリセット動作の後の静止画の本露光動作（撮影）（区間ｋ６）の開始時点（ｔ＝１００ｍｓ）において、被写体に対するフォーカスレンズ１０１の合焦が完了し、被写体移動量プロファイルＨにクロスする位置でスキャン駆動量プロファイルＳ（スキャン動作）が一定となる。また、区間ｋ７では、区間ｋ６での本露光動作（撮影）の撮像データの読み出しが行われる。
本体制御部２０３は、スキャン駆動動作が完了すると、レンズ制御部１０３と通信を行い、スキャン駆動動作中の５フレーム分のフォーカスレンズ１０１の位置情報を取得する。そして、スキャン駆動動作によって得られた５フレーム分のＡＦ評価値とフォーカスレンズ１０１の位置の関係から、最小二乗法を用いて二次式による近似曲線を求める。このように求めた近似曲線の近似式が示す最大値を、スキャン駆動動作時の合焦位置とする。
図５は、本体制御部２０３に内蔵されている本体記憶部２０５（メモリ）における合焦位置に関する合焦位置データ２０６の記憶フォーマット例を示す。合焦位置ｐｏｓ［ ］及び合焦時刻ｔｉｍｅ［ ］のペアは、配列要素数が４個の配列データで、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）形式で更新される。
上記にて算出された合焦位置を最新の合焦位置データとしてｐｏｓ［０］に代入し、合焦検出時の時刻を最新の合焦時刻としてｔｉｍｅ［０］に代入する。
このように、スキャン駆動動作により合焦位置を検出すると、上記配列要素数が４個のデータの過去の合焦位置履歴情報を１個ずらしてｐｏｓ［０］とｔｉｍｅ［０］に最新の合焦位置情報を代入する。すなわち、ｐｏｓ［ｉ＋１］= ｐｏｓ［ｉ］、ｔｉｍｅ［ｉ＋１］＝ｔｉｍｅ［ｉ］（ｉ＝０〜３）と設定してから最新の合焦位置情報をｐｏｓ［０］とｔｉｍｅ［０］に代入する。したがって最新の情報を含む４個の合焦位置、合焦時刻が記憶されている。
なお、この合焦駆動動作により、図４の区間ｋ５の撮像素子２０１のリセット動作の後の静止画の本露光動作（撮影）（区間ｋ６）の開始時点（ｔ＝１００ｍｓ）において、被写体に対するフォーカスレンズ１０１の合焦が完了し、被写体移動量プロファイルＨにクロスする位置でスキャン駆動量プロファイルＳ（スキャン動作）が一定となる。また、区間ｋ７では、区間ｋ６での本露光動作（撮影）の撮像データの読み出しが行われる。
本体制御部２０３は、スキャン駆動動作が完了すると、レンズ制御部１０３と通信を行い、スキャン駆動動作中の５フレーム分のフォーカスレンズ１０１の位置情報を取得する。そして、スキャン駆動動作によって得られた５フレーム分のＡＦ評価値とフォーカスレンズ１０１の位置の関係から、最小二乗法を用いて二次式による近似曲線を求める。このように求めた近似曲線の近似式が示す最大値を、スキャン駆動動作時の合焦位置とする。
図５は、本体制御部２０３に内蔵されている本体記憶部２０５（メモリ）における合焦位置に関する合焦位置データ２０６の記憶フォーマット例を示す。合焦位置ｐｏｓ［ ］及び合焦時刻ｔｉｍｅ［ ］のペアは、配列要素数が４個の配列データで、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）形式で更新される。
上記にて算出された合焦位置を最新の合焦位置データとしてｐｏｓ［０］に代入し、合焦検出時の時刻を最新の合焦時刻としてｔｉｍｅ［０］に代入する。
このように、スキャン駆動動作により合焦位置を検出すると、上記配列要素数が４個のデータの過去の合焦位置履歴情報を１個ずらしてｐｏｓ［０］とｔｉｍｅ［０］に最新の合焦位置情報を代入する。すなわち、ｐｏｓ［ｉ＋１］= ｐｏｓ［ｉ］、ｔｉｍｅ［ｉ＋１］＝ｔｉｍｅ［ｉ］（ｉ＝０〜３）と設定してから最新の合焦位置情報をｐｏｓ［０］とｔｉｍｅ［０］に代入する。したがって最新の情報を含む４個の合焦位置、合焦時刻が記憶されている。
次に、本体制御部２０３は、スキャン駆動動作にて算出した合焦位置に関する連写動作中の撮影コマに対応する履歴情報を用いて、最小二乗法により合焦位置と合焦時刻の直線近似式（合焦位置＝ａ×合焦時刻＋ｂ）を求める。被写体の移動速度が一定であると仮定すれば直線近似が適用可能である。
図６は、合焦位置と合焦時刻の関係を示す図である。合焦時刻Ｆｔ、合焦位置Ｆｐの対である３個のデータ対（ｔｉｍｅ[０]、ｐｏｓ[０]）、（ｔｉｍｅ[１]、ｐｏｓ[１]）、（ｔｉｍｅ[２]、ｐｏｓ[２]）について最小二乗法を適用して上記直線近似式を求める。そして、求められた直線近似式のパラメータ（ａ、ｂ）と、今回の本露光の時刻（ｔｐｄ）から、下記式（１）に基づいて今回の本露光時の合焦位置（ｌｄｄｐ）を予測して算出する。
ｌｄｄｐ＝ ａ×ｔｐｄ ＋ ｂ ・・・ 式（１）
上記合焦位置ｌｄｄｐが、本露光直前にフォーカスレンズ１０１を駆動する目標位置となる合焦駆動目標位置である。
また、上記パラメータａを被写体の移動速度として不図示の記憶部に記憶する。
本体制御部２０３は、レンズ制御部１０３に対して、合焦駆動動作を実行するコマンドとともに上記合焦駆動目標位置としての合焦位置ｌｄｄｐをレンズ制御部１０３に送信する。レンズ制御部１０３は、上記コマンドを受信すると上記合焦駆動目標位置へフォーカスレンズ１０１を駆動する。
図６は、合焦位置と合焦時刻の関係を示す図である。合焦時刻Ｆｔ、合焦位置Ｆｐの対である３個のデータ対（ｔｉｍｅ[０]、ｐｏｓ[０]）、（ｔｉｍｅ[１]、ｐｏｓ[１]）、（ｔｉｍｅ[２]、ｐｏｓ[２]）について最小二乗法を適用して上記直線近似式を求める。そして、求められた直線近似式のパラメータ（ａ、ｂ）と、今回の本露光の時刻（ｔｐｄ）から、下記式（１）に基づいて今回の本露光時の合焦位置（ｌｄｄｐ）を予測して算出する。
ｌｄｄｐ＝ ａ×ｔｐｄ ＋ ｂ ・・・ 式（１）
上記合焦位置ｌｄｄｐが、本露光直前にフォーカスレンズ１０１を駆動する目標位置となる合焦駆動目標位置である。
また、上記パラメータａを被写体の移動速度として不図示の記憶部に記憶する。
本体制御部２０３は、レンズ制御部１０３に対して、合焦駆動動作を実行するコマンドとともに上記合焦駆動目標位置としての合焦位置ｌｄｄｐをレンズ制御部１０３に送信する。レンズ制御部１０３は、上記コマンドを受信すると上記合焦駆動目標位置へフォーカスレンズ１０１を駆動する。
次に、初期位置駆動制御について説明する前に、式（２）−（５）を参照して、連写動作中に移動する被写体に追従するように実行されるＡＦ動作に関して詳細に説明する。
本実施の形態のカメラ本体２００における焦点調節装置においては、被写体の像面移動速度に関わらずコントラスト（ＡＦ評価値）のピークを検出することを可能とするために、以下の式（２）を満足する条件にてＡＦ動作を行う。
すなわち、
被写体の像面移動量Ｌｈ［ｍｍ］、
スキャン駆動範囲Ｌｓ［ｍｍ］、
ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲Ｌｐｓ［ｍｍ］、
初期位置駆動量Ｌｉ［ｍｍ］、
とすると、
（Ｌｈ）≦（Ｌｓ）−（Ｌｐｓ）＋（Ｌｉ）・・・式（２）
上記駆動範囲（Ｌｓ，Ｌｐｓ）、移動量（Ｌｈ）および駆動量（Ｌｉ）は、像面での像移動量に換算した値であり、その符号は、フォーカスレンズ１０１の駆動方向に対応し、＋が至近方向、−が∞方向にフォーカスレンズを駆動する方向を示す。
ここで、スキャン駆動動作中においても、被写体は前回の本露光開始から今回のスキャン駆動開始までの間に移動する像面移動速度を維持して移動し続けていると仮定する。
本体制御部２０３は、後述するように被写体が本露光開始からスキャン駆動開始までの間に移動する量を実際に検出しており、式（２）の（被写体の像面移動量Ｌｈ）としてこの検出した量を採用する。式（２）の（被写体の像面移動量Ｌｈ）は、スキャン駆動開始前（本露光開始〜スキャン駆動開始）に移動する被写体の像面移動量であり、以下の式（３）で示される。
すなわち、連写間隔Ｔｃ[ｍｓ]、
スキャン動作時間Ｔｓ[ｍｓ]、
被写体の像面移動速度Ｖｈ[ｍｍ/ｓ]、
とすると、被写体の像面移動量Ｌｈ[ｍｍ]は、
（Ｌｈ）＝（Ｔｃ−Ｔｓ）×（Ｖｈ）・・・式（３）
次に、式（２）の（スキャン駆動範囲Ｌｓ）は、コントラストＡＦ動作によりコントラスト（ＡＦ評価値）のピークを検出するために所定のスキャン駆動速度で所定数のフレームを撮像する際のフォーカスレンズ１０１の移動量である。
スキャン駆動速度Ｖｓ[ｍｍ/ｓ]、
フレーム数Ｎ、
１フレームあたりの駆動時間Ｔｆ[ｍｓ]、
とすると、スキャン駆動範囲Ｌｓ[ｍｍ]は、
（Ｌｓ）＝（Ｖｓ）×（Ｎ）×（Ｔｆ） ・・・式（４）
連写動作における撮影動作の間においてスキャン駆動動作を１回行い、連写速度を安定化させるため、常に同一フレーム数分に対応するスキャン駆動動作を行い、具体的には後述するように、例えばＮ＝５フレームに設定される。
本実施の形態のカメラ本体２００における焦点調節装置においては、被写体の像面移動速度に関わらずコントラスト（ＡＦ評価値）のピークを検出することを可能とするために、以下の式（２）を満足する条件にてＡＦ動作を行う。
すなわち、
被写体の像面移動量Ｌｈ［ｍｍ］、
スキャン駆動範囲Ｌｓ［ｍｍ］、
ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲Ｌｐｓ［ｍｍ］、
初期位置駆動量Ｌｉ［ｍｍ］、
とすると、
（Ｌｈ）≦（Ｌｓ）−（Ｌｐｓ）＋（Ｌｉ）・・・式（２）
上記駆動範囲（Ｌｓ，Ｌｐｓ）、移動量（Ｌｈ）および駆動量（Ｌｉ）は、像面での像移動量に換算した値であり、その符号は、フォーカスレンズ１０１の駆動方向に対応し、＋が至近方向、−が∞方向にフォーカスレンズを駆動する方向を示す。
ここで、スキャン駆動動作中においても、被写体は前回の本露光開始から今回のスキャン駆動開始までの間に移動する像面移動速度を維持して移動し続けていると仮定する。
本体制御部２０３は、後述するように被写体が本露光開始からスキャン駆動開始までの間に移動する量を実際に検出しており、式（２）の（被写体の像面移動量Ｌｈ）としてこの検出した量を採用する。式（２）の（被写体の像面移動量Ｌｈ）は、スキャン駆動開始前（本露光開始〜スキャン駆動開始）に移動する被写体の像面移動量であり、以下の式（３）で示される。
すなわち、連写間隔Ｔｃ[ｍｓ]、
スキャン動作時間Ｔｓ[ｍｓ]、
被写体の像面移動速度Ｖｈ[ｍｍ/ｓ]、
とすると、被写体の像面移動量Ｌｈ[ｍｍ]は、
（Ｌｈ）＝（Ｔｃ−Ｔｓ）×（Ｖｈ）・・・式（３）
次に、式（２）の（スキャン駆動範囲Ｌｓ）は、コントラストＡＦ動作によりコントラスト（ＡＦ評価値）のピークを検出するために所定のスキャン駆動速度で所定数のフレームを撮像する際のフォーカスレンズ１０１の移動量である。
スキャン駆動速度Ｖｓ[ｍｍ/ｓ]、
フレーム数Ｎ、
１フレームあたりの駆動時間Ｔｆ[ｍｓ]、
とすると、スキャン駆動範囲Ｌｓ[ｍｍ]は、
（Ｌｓ）＝（Ｖｓ）×（Ｎ）×（Ｔｆ） ・・・式（４）
連写動作における撮影動作の間においてスキャン駆動動作を１回行い、連写速度を安定化させるため、常に同一フレーム数分に対応するスキャン駆動動作を行い、具体的には後述するように、例えばＮ＝５フレームに設定される。
次に、式（２）の（ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲Ｌｐｓ）は、コントラストＡＦ動作によりコントラスト（ＡＦ評価値）のピークを検出するために必要なフレーム数に対応するフォーカスレンズ１０１の移動量である。
コントラストがピークとなる位置を算出するためには補間演算や近似関数演算等の処理が必要となるので、一例としてＡＦ評価値（コントラスト）の最大値（ピーク）とその両側に位置するピークより小さいＡＦ評価値を使用して補間演算を行うものとする。この場合、ＡＦ評価値の最大値を示すフレームと時間的にその前後のフレームの合計で３フレームの画像データが必要である。この３フレームを撮像する間に、フォーカスレンズ１０１を駆動して移動させる量は、例えばＡ、Ｂ、Ｃの３フレームに対してＡ→Ｂ、Ｂ→Ｃの２回の駆動量に相当する。以上より、（ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲Ｌｐｓ）は、式（５）のように示される。
（Ｌｐｓ）＝（２フレーム）×（Ｔｆ）×（Ｖｓ） ・・・式（５）
次に、初期位置駆動は、スキャン駆動動作中に被写体のコントラスト（ＡＦ評価値）のピークを検出可能とするために、スキャン動作開始前に予め最適な位置にフォーカスレンズ１０１を移動する動作である。そして、式（２）の（初期位置駆動量Ｌｉ）は、この初期位置駆動を行う際のフォーカスレンズ１０１の移動量である。
このように、スキャン駆動速度Ｖｓを必要十分な速度に設定した上で、式（２）に基づいて、初期位置駆動量Ｌｉを最適化することで、前後に移動する被写体（動体）に対して、本露光のタイミングで常に合焦した画像を取得することが可能である。
本実施の形態においては、一例として、連写速度：１０コマ/ｓ（連写間隔Ｔｃ＝１００ｍｓ）、自動焦点調節装置にて対応可能な最大像面移動速度Ｈｍａｘ＝５ｍｍ/ｓとする。この場合には、１コマの撮影時間に対応する移動被写体の像面移動量：Ｌｈ＝０．５ｍｍとなる。
コントラストがピークとなる位置を算出するためには補間演算や近似関数演算等の処理が必要となるので、一例としてＡＦ評価値（コントラスト）の最大値（ピーク）とその両側に位置するピークより小さいＡＦ評価値を使用して補間演算を行うものとする。この場合、ＡＦ評価値の最大値を示すフレームと時間的にその前後のフレームの合計で３フレームの画像データが必要である。この３フレームを撮像する間に、フォーカスレンズ１０１を駆動して移動させる量は、例えばＡ、Ｂ、Ｃの３フレームに対してＡ→Ｂ、Ｂ→Ｃの２回の駆動量に相当する。以上より、（ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲Ｌｐｓ）は、式（５）のように示される。
（Ｌｐｓ）＝（２フレーム）×（Ｔｆ）×（Ｖｓ） ・・・式（５）
次に、初期位置駆動は、スキャン駆動動作中に被写体のコントラスト（ＡＦ評価値）のピークを検出可能とするために、スキャン動作開始前に予め最適な位置にフォーカスレンズ１０１を移動する動作である。そして、式（２）の（初期位置駆動量Ｌｉ）は、この初期位置駆動を行う際のフォーカスレンズ１０１の移動量である。
このように、スキャン駆動速度Ｖｓを必要十分な速度に設定した上で、式（２）に基づいて、初期位置駆動量Ｌｉを最適化することで、前後に移動する被写体（動体）に対して、本露光のタイミングで常に合焦した画像を取得することが可能である。
本実施の形態においては、一例として、連写速度：１０コマ/ｓ（連写間隔Ｔｃ＝１００ｍｓ）、自動焦点調節装置にて対応可能な最大像面移動速度Ｈｍａｘ＝５ｍｍ/ｓとする。この場合には、１コマの撮影時間に対応する移動被写体の像面移動量：Ｌｈ＝０．５ｍｍとなる。
また、スキャン駆動動作の条件設定は以下のように設定するものとする。スキャン駆動動作の方向は、移動被写体の移動方向に対応して合焦に近づく方向とする。即ち、移動被写体が近づく場合には、スキャン駆動動作としてフォーカスレンズ１０１を至近方向へ駆動を行う。スキャン駆動動作中のレンズ駆動速度（スキャン駆動速度Ｖｓ）は、一例として４８ｍｍ/ｓ固定とする。
そして、前述のようにスキャン駆動動作中のフレームレートを２４０ｆｐｓ（Ｔｆ＝１／２４０）、スキャン駆動動作に対応するフレーム数Ｎを５フレームとする。従って、スキャン駆動動作中のフォーカスレンズ１０１の移動量（Ｌｓ）は、式（４）に基づいて像面換算でＬｓ＝１ｍｍ（４８[ｍｍ/ｓ]×５[フレーム]/２４０[ｆｐｓ]）である。また、ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲（Ｌｐｓ）は、式（５）に基づいて像面換算でＬｐｓ＝０．４ｍｍ（４８［ｍｍ/ｓ］×２［フレーム］/２４０［ｆｐｓ］）となる。
上記の条件設定は、フォーカスレンズ１０１が実際に動作可能な条件であり、且つ、像面移動速度（Ｖｈ）が５ｍｍ/ｓの移動被写体に対して連写速度が１０コマ/ｓにて焦点調節を追従させることが可能な条件設定としている。
そして、前述のようにスキャン駆動動作中のフレームレートを２４０ｆｐｓ（Ｔｆ＝１／２４０）、スキャン駆動動作に対応するフレーム数Ｎを５フレームとする。従って、スキャン駆動動作中のフォーカスレンズ１０１の移動量（Ｌｓ）は、式（４）に基づいて像面換算でＬｓ＝１ｍｍ（４８[ｍｍ/ｓ]×５[フレーム]/２４０[ｆｐｓ]）である。また、ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲（Ｌｐｓ）は、式（５）に基づいて像面換算でＬｐｓ＝０．４ｍｍ（４８［ｍｍ/ｓ］×２［フレーム］/２４０［ｆｐｓ］）となる。
上記の条件設定は、フォーカスレンズ１０１が実際に動作可能な条件であり、且つ、像面移動速度（Ｖｈ）が５ｍｍ/ｓの移動被写体に対して連写速度が１０コマ/ｓにて焦点調節を追従させることが可能な条件設定としている。
次に、図７に基づいて、図２のフローチャートのステップＳ１０４にて実行される「初期位置駆動制御」について説明する。本体制御部２０３は、被写体の移動速度が所定値以下であるか否かを判定し、判定結果に応じて初期位置駆動を実行するか、または非実行とする。
本体制御部２０３の被写体速度検出論理２０３ｂは、ステップＳ２０１にて、上記記憶部に記憶している被写体の移動速度に関する上述のパラメータａを読み出して像面移動速度に換算する。そして被写体の像面移動速度Ｖｈがしきい値Ｖｔｈ（例えば、Ｖｔｈ＝３ｍｍ/ｓ）以下である場合（Ｖｈ≦Ｖｔｈ）は、ステップＳ２０２に進む。
本体制御部２０３は、ステップＳ２０２にて初期位置駆動を実行する。初期位置駆動におけるフォーカスレンズ１０１の駆動量（Ｌｉ）を、一例として像面換算にて０．２ｍｍとし、駆動方向を次回のスキャン駆動動作の方向とは逆方向とする。
一方、ステップＳ２０１にて被写体の像面移動速度Ｖｈが３ｍｍ/ｓより大きい場合には、初期位置駆動を実行せず（Ｌｉ＝０）に本処理を終了する。
本実施の形態の自動焦点調節装置により焦点調節を追従可能とする移動被写体の最大像面移動速度Ｈｍａｘを前述のように５ｍｍ/ｓとすると、式（２）に示すスキャン駆動動作を行うことにより、初期位置駆動量Ｌｉを実行するか、または実行しないという二者択一で対応することができる。
被写体の像面移動速度Ｖｈが３ｍｍ/ｓより大きい場合には初期位置駆動を実行しないが、この場合について、式（２）における具体的な数値関係を以下に示す。
（初期位置駆動量）Ｌｉ＝０、（スキャン駆動範囲）Ｌｓ＝１ｍｍ、（ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲）Ｌｐｓ＝０．４ｍｍとすると、式（１）の右辺＝０．６ｍｍとなる。一方、被写体の像面移動速度Ｖｈは３〜５ｍｍ/ｓを考慮すればよいので、式（２）の左辺＝（スキャン開始前に移動する被写体の像面移動量Ｌｈ）＝０．２１〜０．３５ｍｍ（３ｍｍ/ｓ×７１ｍｓ〜５ｍｍ/ｓ×７１ｍｓ）であり、式（２）の左辺＜右辺を満足する。
このように、スキャン駆動範囲Ｌｓの方が、被写体の像面移動量Ｌｈより十分に大きいので、式（２）を十分に満たしており、初期位置駆動を行わなくても５フレーム分だけフォーカスレンズ１０１を駆動することにより像面で被写体像に追いつき合焦位置を検出することができる。一方、被写体の像面移動速度Ｖｈが３ｍｍ/ｓより小さい場合、初期位置駆動として、次回のスキャン駆動方向とは逆方向に０．２ｍｍ分だけフォーカスレンズ１０１を駆動する。
この場合について、式（２）における具体的な数値関係を以下に示す。
（初期位置駆動量）Ｌｉ＝−０．２ｍｍ、（スキャン駆動範囲）Ｌｓ＝１ｍｍ、（ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲）Ｌｐｓ＝０．４ｍｍとすると、式（２）の右辺＝０．４ｍｍとなる。一方、被写体の像面移動速度は０〜３ｍｍ/ｓを考慮すればよいので、式（２）の左辺＝（スキャン開始前に移動する被写体の像面移動量Ｌｈ）＝０〜０．２１ｍｍ（０〜３ｍｍ/ｓ×７１ｍｓ）であるので、式（２）の左辺＜右辺の条件を満足する。
このように、初期位置駆動を行うことにより、被写体移動速度が所定値以下の被写体についてもコントラスト（ＡＦ評価値）のピーク位置を検出することが可能である。
図８は、連写動作中のＡＦ動作において、初期位置駆動を実行する場合について示している。本露光動作の後の撮像素子２０１の読出し動作中において、横軸ｔ＝４０〜５０ｍｓの区間にてフォーカスレンズ１０１を無限方向に所定量だけ駆動する。このように上記式（２）を満足するように設定し、ＡＦ評価値のピークを検出することが可能となる。
本体制御部２０３の被写体速度検出論理２０３ｂは、ステップＳ２０１にて、上記記憶部に記憶している被写体の移動速度に関する上述のパラメータａを読み出して像面移動速度に換算する。そして被写体の像面移動速度Ｖｈがしきい値Ｖｔｈ（例えば、Ｖｔｈ＝３ｍｍ/ｓ）以下である場合（Ｖｈ≦Ｖｔｈ）は、ステップＳ２０２に進む。
本体制御部２０３は、ステップＳ２０２にて初期位置駆動を実行する。初期位置駆動におけるフォーカスレンズ１０１の駆動量（Ｌｉ）を、一例として像面換算にて０．２ｍｍとし、駆動方向を次回のスキャン駆動動作の方向とは逆方向とする。
一方、ステップＳ２０１にて被写体の像面移動速度Ｖｈが３ｍｍ/ｓより大きい場合には、初期位置駆動を実行せず（Ｌｉ＝０）に本処理を終了する。
本実施の形態の自動焦点調節装置により焦点調節を追従可能とする移動被写体の最大像面移動速度Ｈｍａｘを前述のように５ｍｍ/ｓとすると、式（２）に示すスキャン駆動動作を行うことにより、初期位置駆動量Ｌｉを実行するか、または実行しないという二者択一で対応することができる。
被写体の像面移動速度Ｖｈが３ｍｍ/ｓより大きい場合には初期位置駆動を実行しないが、この場合について、式（２）における具体的な数値関係を以下に示す。
（初期位置駆動量）Ｌｉ＝０、（スキャン駆動範囲）Ｌｓ＝１ｍｍ、（ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲）Ｌｐｓ＝０．４ｍｍとすると、式（１）の右辺＝０．６ｍｍとなる。一方、被写体の像面移動速度Ｖｈは３〜５ｍｍ/ｓを考慮すればよいので、式（２）の左辺＝（スキャン開始前に移動する被写体の像面移動量Ｌｈ）＝０．２１〜０．３５ｍｍ（３ｍｍ/ｓ×７１ｍｓ〜５ｍｍ/ｓ×７１ｍｓ）であり、式（２）の左辺＜右辺を満足する。
このように、スキャン駆動範囲Ｌｓの方が、被写体の像面移動量Ｌｈより十分に大きいので、式（２）を十分に満たしており、初期位置駆動を行わなくても５フレーム分だけフォーカスレンズ１０１を駆動することにより像面で被写体像に追いつき合焦位置を検出することができる。一方、被写体の像面移動速度Ｖｈが３ｍｍ/ｓより小さい場合、初期位置駆動として、次回のスキャン駆動方向とは逆方向に０．２ｍｍ分だけフォーカスレンズ１０１を駆動する。
この場合について、式（２）における具体的な数値関係を以下に示す。
（初期位置駆動量）Ｌｉ＝−０．２ｍｍ、（スキャン駆動範囲）Ｌｓ＝１ｍｍ、（ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲）Ｌｐｓ＝０．４ｍｍとすると、式（２）の右辺＝０．４ｍｍとなる。一方、被写体の像面移動速度は０〜３ｍｍ/ｓを考慮すればよいので、式（２）の左辺＝（スキャン開始前に移動する被写体の像面移動量Ｌｈ）＝０〜０．２１ｍｍ（０〜３ｍｍ/ｓ×７１ｍｓ）であるので、式（２）の左辺＜右辺の条件を満足する。
このように、初期位置駆動を行うことにより、被写体移動速度が所定値以下の被写体についてもコントラスト（ＡＦ評価値）のピーク位置を検出することが可能である。
図８は、連写動作中のＡＦ動作において、初期位置駆動を実行する場合について示している。本露光動作の後の撮像素子２０１の読出し動作中において、横軸ｔ＝４０〜５０ｍｓの区間にてフォーカスレンズ１０１を無限方向に所定量だけ駆動する。このように上記式（２）を満足するように設定し、ＡＦ評価値のピークを検出することが可能となる。
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、被写体移動速度に応じて初期位置駆動を実行するか否かを設定しているので、被写体移動速度によらず高精度なＡＦ処理を行うことができる。
また、スキャン駆動速度、初期位置駆動の駆動量と駆動方向をそれぞれ固定値として処理しているので、交換レンズ側の処理や交換レンズとカメラ本体の通信処理を簡略化することができる。したがって、交換レンズ側、カメラ本体側の両方の処理時間や通信時間を短縮することができ、ＡＦ制御処理を高速化することができる。
さらに連写動作においても、ＡＦ制御処理を高速に実行することによって被写体のＡＦ追従性を向上させることができる。
なお、本実施の形態においては、スキャン駆動速度、初期位置駆動の駆動量と駆動方向をそれぞれ固定値としているが、被写体移動速度に応じて可変させてもよい。
また、スキャン駆動速度、初期位置駆動の駆動量と駆動方向をそれぞれ固定値として処理しているので、交換レンズ側の処理や交換レンズとカメラ本体の通信処理を簡略化することができる。したがって、交換レンズ側、カメラ本体側の両方の処理時間や通信時間を短縮することができ、ＡＦ制御処理を高速化することができる。
さらに連写動作においても、ＡＦ制御処理を高速に実行することによって被写体のＡＦ追従性を向上させることができる。
なお、本実施の形態においては、スキャン駆動速度、初期位置駆動の駆動量と駆動方向をそれぞれ固定値としているが、被写体移動速度に応じて可変させてもよい。
（実施の形態２）
次に、本発明の他の実施の形態２について説明する。
上述の実施の形態１においては、被写体の移動速度がより小さい場合に、被写体の移動方向と反対側に、初期位置駆動を実行し、被写体の移動速度がより大きい場合には初期位置駆動を実行しないようにしている。
これに対して、この実施の形態２においては、被写体の移動速度がより大きい場合に、被写体の移動方向と同一方向に、初期位置駆動を実行し、より小さい場合に初期位置駆動を実行しないようにする点が異なる。
この実施の形態２のフォーカスレンズ１０１のレンズ駆動速度は、上述の実施の形態１に比較してより小さいという条件になっている。これは例えば、より低価格な交換レンズ１００や、過去に発売された低性能の交換レンズ１００を想定し、フォーカスレンズ１０１のレンズ駆動部１０２がより低速度の仕様になっている場合を想定したものである。
フォーカスレンズ１０１の駆動速度、すなわちスキャン駆動速度Ｖｓがより小さいので、実施の形態１に比較して、より高速に移動する被写体、すなわち被写体の像面移動速度Ｖｈが大きい場合に追従できずＡＦ評価値のピークを検出できないという課題がある。
図９に示す時間範囲Ｓｎは、スキャン駆動動作中の連続した５回の蓄積動作のうちの中央の３回（Ｅ２〜Ｅ４）の電荷蓄積動作の蓄積時間を示すものであり、スキャン駆動動作によりＡＦ評価値のピークを検出するためにＡＦ評価値のピークが位置する必要のある範囲を示している。前述のように、合焦位置に対応するＡＦ評価値のピーク位置を補間演算により算出するので、スキャン駆動動作により求められる５点のＡＦ評価値のうちで両端のＡＦ評価値が最大値となった場合にはＡＦ評価値のピークを検出できないこととなる。あるいは、ＡＦ評価値の最大値ではあるが、ピークであるか否かの判定ができないので採用することができない。
図９に示すように、スキャン駆動動作を示すスキャン駆動量プロファイルＳの場合には、スキャン駆動量プロファイルＳと被写体移動量プロファイルＨとが時間範囲Ｓｎの区間内で交点を有さないので、スキャン駆動動作によりＡＦ評価値のピークを検出することができない。
そこで、本実施の形態２においては上記の技術的課題を解決するために、被写体と同一方向に、初期位置駆動を実行する。
図１０には、図９と同じ像面移動速度の被写体移動量プロファイルＨに対して、初期位置駆動の方向を、無限から至近に移動する方向（図８とは逆方向）とし、被写体移動量プロファイルＨとスキャン駆動量プロファイルＳ′が上記時間範囲Ｓｎの区間で交点を有するように、初期位置駆動の駆動量（Ｌｉ）を設定した場合を示す。
図１０に示すように、被写体の像面移動速度Ｖｈが大きい場合（すなわち、被写体移動量プロファイルＨの傾きが大きい場合）に、初期位置駆動の駆動量（Ｌｉ）を適切に設定し、スキャン駆動量プロファイルＳ′が被写体移動量プロファイルＨに近づく方向に初期位置駆動を実行した後にスキャン駆動動作を実行することにより、スキャン駆動量プロファイルＳ′と被写体移動量プロファイルＨとが交差し、ＡＦ評価値のピークを検出することが可能となる。
図１１に示すように、像面移動速度がより小さい場合（図１０の場合よりも被写体移動量プロファイルＨの傾きが小さい）には、像面移動速度を所定の閾値と比較して判定し、初期位置駆動を実行しないようにしてＡＦ評価値のピークを検出することができる。
以上、説明した初期位置駆動を実行するか否かの判別方法について説明する。
（スキャン駆動動作の開始前に移動する被写体の像面移動量）をＬｈ［ｍｍ］、（スキャン駆動速度）＝Ｖｓ［ｍｍ/ｓ］、また（スキャン駆動動作開始から電荷蓄積Ｅ４の露光の中央までの時間）＝ｔｂ［ｓ］とすると、以下の式（６）を満たす場合には初期位置駆動を実行する。
Ｌｈ/Ｖｓ＞ｔｂ ・・・式（６）
ｔｂは時間範囲Ｓｎの上限に相当し、被写体の像面移動量が大きく、即ち、被写体の像面移動量Ｌｈが大きい数値であり、式（６）を満足して図９に示すように、被写体移動量プロファイルＨとスキャン駆動量プロファイルＳの交点が時間範囲Ｓｎを越えて含まれない場合は、初期位置駆動を実行するものである。
なお、（スキャン駆動動作の開始前に移動する被写体の移動量）は、正確には被写体移動量プロファイルＨとスキャン駆動量プロファイルＳの交点の横軸に相当する位置であるが、（スキャン駆動動作の開始前に移動する被写体の移動量）Ｌｈで代用している。被写体の像面移動速度Ｖｈが大きくなるほど、この代用による誤差が大きくなるので、被写体の像面移動速度Ｖｈが所定値より大きい場合は、（スキャン駆動動作の開始前に移動する被写体の移動量）Ｌｈに代えて被写体移動量プロファイルＨとスキャン駆動量プロファイルＳの交点の時刻（における被写体の移動量）を採用してもよい。
なお、式（６）は被写体移動量プロファイルＨとスキャン駆動量プロファイルＳの交点が時間範囲Ｓｎを越えて含まれない場合を判定するものであるが、交点が時間範囲Ｓｎよりも過去に位置して含まれない場合を判定し、逆方向に初期位置駆動を実行してもよい。
次に、本発明の他の実施の形態２について説明する。
上述の実施の形態１においては、被写体の移動速度がより小さい場合に、被写体の移動方向と反対側に、初期位置駆動を実行し、被写体の移動速度がより大きい場合には初期位置駆動を実行しないようにしている。
これに対して、この実施の形態２においては、被写体の移動速度がより大きい場合に、被写体の移動方向と同一方向に、初期位置駆動を実行し、より小さい場合に初期位置駆動を実行しないようにする点が異なる。
この実施の形態２のフォーカスレンズ１０１のレンズ駆動速度は、上述の実施の形態１に比較してより小さいという条件になっている。これは例えば、より低価格な交換レンズ１００や、過去に発売された低性能の交換レンズ１００を想定し、フォーカスレンズ１０１のレンズ駆動部１０２がより低速度の仕様になっている場合を想定したものである。
フォーカスレンズ１０１の駆動速度、すなわちスキャン駆動速度Ｖｓがより小さいので、実施の形態１に比較して、より高速に移動する被写体、すなわち被写体の像面移動速度Ｖｈが大きい場合に追従できずＡＦ評価値のピークを検出できないという課題がある。
図９に示す時間範囲Ｓｎは、スキャン駆動動作中の連続した５回の蓄積動作のうちの中央の３回（Ｅ２〜Ｅ４）の電荷蓄積動作の蓄積時間を示すものであり、スキャン駆動動作によりＡＦ評価値のピークを検出するためにＡＦ評価値のピークが位置する必要のある範囲を示している。前述のように、合焦位置に対応するＡＦ評価値のピーク位置を補間演算により算出するので、スキャン駆動動作により求められる５点のＡＦ評価値のうちで両端のＡＦ評価値が最大値となった場合にはＡＦ評価値のピークを検出できないこととなる。あるいは、ＡＦ評価値の最大値ではあるが、ピークであるか否かの判定ができないので採用することができない。
図９に示すように、スキャン駆動動作を示すスキャン駆動量プロファイルＳの場合には、スキャン駆動量プロファイルＳと被写体移動量プロファイルＨとが時間範囲Ｓｎの区間内で交点を有さないので、スキャン駆動動作によりＡＦ評価値のピークを検出することができない。
そこで、本実施の形態２においては上記の技術的課題を解決するために、被写体と同一方向に、初期位置駆動を実行する。
図１０には、図９と同じ像面移動速度の被写体移動量プロファイルＨに対して、初期位置駆動の方向を、無限から至近に移動する方向（図８とは逆方向）とし、被写体移動量プロファイルＨとスキャン駆動量プロファイルＳ′が上記時間範囲Ｓｎの区間で交点を有するように、初期位置駆動の駆動量（Ｌｉ）を設定した場合を示す。
図１０に示すように、被写体の像面移動速度Ｖｈが大きい場合（すなわち、被写体移動量プロファイルＨの傾きが大きい場合）に、初期位置駆動の駆動量（Ｌｉ）を適切に設定し、スキャン駆動量プロファイルＳ′が被写体移動量プロファイルＨに近づく方向に初期位置駆動を実行した後にスキャン駆動動作を実行することにより、スキャン駆動量プロファイルＳ′と被写体移動量プロファイルＨとが交差し、ＡＦ評価値のピークを検出することが可能となる。
図１１に示すように、像面移動速度がより小さい場合（図１０の場合よりも被写体移動量プロファイルＨの傾きが小さい）には、像面移動速度を所定の閾値と比較して判定し、初期位置駆動を実行しないようにしてＡＦ評価値のピークを検出することができる。
以上、説明した初期位置駆動を実行するか否かの判別方法について説明する。
（スキャン駆動動作の開始前に移動する被写体の像面移動量）をＬｈ［ｍｍ］、（スキャン駆動速度）＝Ｖｓ［ｍｍ/ｓ］、また（スキャン駆動動作開始から電荷蓄積Ｅ４の露光の中央までの時間）＝ｔｂ［ｓ］とすると、以下の式（６）を満たす場合には初期位置駆動を実行する。
Ｌｈ/Ｖｓ＞ｔｂ ・・・式（６）
ｔｂは時間範囲Ｓｎの上限に相当し、被写体の像面移動量が大きく、即ち、被写体の像面移動量Ｌｈが大きい数値であり、式（６）を満足して図９に示すように、被写体移動量プロファイルＨとスキャン駆動量プロファイルＳの交点が時間範囲Ｓｎを越えて含まれない場合は、初期位置駆動を実行するものである。
なお、（スキャン駆動動作の開始前に移動する被写体の移動量）は、正確には被写体移動量プロファイルＨとスキャン駆動量プロファイルＳの交点の横軸に相当する位置であるが、（スキャン駆動動作の開始前に移動する被写体の移動量）Ｌｈで代用している。被写体の像面移動速度Ｖｈが大きくなるほど、この代用による誤差が大きくなるので、被写体の像面移動速度Ｖｈが所定値より大きい場合は、（スキャン駆動動作の開始前に移動する被写体の移動量）Ｌｈに代えて被写体移動量プロファイルＨとスキャン駆動量プロファイルＳの交点の時刻（における被写体の移動量）を採用してもよい。
なお、式（６）は被写体移動量プロファイルＨとスキャン駆動量プロファイルＳの交点が時間範囲Ｓｎを越えて含まれない場合を判定するものであるが、交点が時間範囲Ｓｎよりも過去に位置して含まれない場合を判定し、逆方向に初期位置駆動を実行してもよい。
図１２は、この実施の形態２における初期位置駆動の要否の総合的な判定処理の一例を示すフローチャートであり、図２のステップＳ１０４にて実行される。
まず、スキャン駆動量プロファイルＳと被写体移動量プロファイルＨの交点が時間範囲Ｓｎの内部にあるか判定する（ステップＳ２１１）。
そして、時間範囲Ｓｎの範囲内に交点が存在する場合には初期位置駆動は行わない。
一方、ステップＳ２１１で、被写体移動量プロファイルＨとスキャン駆動量プロファイルＳの交点が時間範囲Ｓｎにないと判定された場合、時間範囲Ｓｎからの逸脱方向が、時間軸方向の過去側（図８〜図１１の横軸方向の左側）か、将来側（右側）かを判別する（ステップＳ２１２）。
そして、ステップＳ２１２で過去側に逸脱すると判定された場合には、初期位置駆動量Ｌｉを無限（∞）側に設定する（ステップＳ２１３）。このステップＳ２１３の場合は、被写体移動量プロファイルＨの傾き（すなわち、被写体の像面移動速度Ｖｈが、スキャン駆動量プロファイルＳの傾き（すなわちスキャン駆動速度Ｖｓ）よりも相対的に小さい場合である。
一方、ステップＳ２１２で将来側に逸脱すると判定された場合には、初期位置駆動量Ｌｉを至近側に設定する（ステップＳ２１４）。
このステップＳ２１４の場合は、被写体移動量プロファイルＨの傾き（すなわち、被写体の像面移動速度Ｖｈ）が、スキャン駆動量プロファイルＳの傾き（すなわちスキャン駆動速度Ｖｓ）よりも相対的に大きい場合である。
そして、ステップＳ２１３またはステップＳ２１４で設定された方向にフォーカスレンズ１０１の初期位置駆動を実行する（ステップＳ２１５）。
以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、被写体移動速度に応じて初期位置駆動を実行するか否かを設定し、より高速の場合は初期位置駆動を実行する。その際には、相対的に小さいスキャン駆動速度Ｖｓを補うように、フォーカスレンズ１０１の初期位置駆動を無限から至近側へ駆動するので、より高速な被写体に対してもＡＦ評価値のピーク位置を検出することが可能となり、被写体移動速度によらず高精度なＡＦ処理を行うことができる。
また、フォーカスレンズ１０１の駆動速度がより小さい低価格な交換レンズ１００や、過去に発売した低性能の交換レンズ１００等を使用する場合であっても、高速な被写体に追従させて高精度なＡＦ処理を行うことが可能となる。
さらに、本実施の形態では、スキャン駆動動作時の撮像素子２０１のフレームレートを固定値（２４０[ｆｐｓ]）としているが、フレームレートに応じて焦点調節レンズの移動速度や初期位置駆動の方向、駆動量を変更して適切に設定することにより、被写体の像面移動速度Ｖｈに関わらずＡＦ評価値のピークを検出して高精度なＡＦ処理を行うことが可能である。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。また、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で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。
まず、スキャン駆動量プロファイルＳと被写体移動量プロファイルＨの交点が時間範囲Ｓｎの内部にあるか判定する（ステップＳ２１１）。
そして、時間範囲Ｓｎの範囲内に交点が存在する場合には初期位置駆動は行わない。
一方、ステップＳ２１１で、被写体移動量プロファイルＨとスキャン駆動量プロファイルＳの交点が時間範囲Ｓｎにないと判定された場合、時間範囲Ｓｎからの逸脱方向が、時間軸方向の過去側（図８〜図１１の横軸方向の左側）か、将来側（右側）かを判別する（ステップＳ２１２）。
そして、ステップＳ２１２で過去側に逸脱すると判定された場合には、初期位置駆動量Ｌｉを無限（∞）側に設定する（ステップＳ２１３）。このステップＳ２１３の場合は、被写体移動量プロファイルＨの傾き（すなわち、被写体の像面移動速度Ｖｈが、スキャン駆動量プロファイルＳの傾き（すなわちスキャン駆動速度Ｖｓ）よりも相対的に小さい場合である。
一方、ステップＳ２１２で将来側に逸脱すると判定された場合には、初期位置駆動量Ｌｉを至近側に設定する（ステップＳ２１４）。
このステップＳ２１４の場合は、被写体移動量プロファイルＨの傾き（すなわち、被写体の像面移動速度Ｖｈ）が、スキャン駆動量プロファイルＳの傾き（すなわちスキャン駆動速度Ｖｓ）よりも相対的に大きい場合である。
そして、ステップＳ２１３またはステップＳ２１４で設定された方向にフォーカスレンズ１０１の初期位置駆動を実行する（ステップＳ２１５）。
以上説明したように、本発明の実施の形態２によれば、被写体移動速度に応じて初期位置駆動を実行するか否かを設定し、より高速の場合は初期位置駆動を実行する。その際には、相対的に小さいスキャン駆動速度Ｖｓを補うように、フォーカスレンズ１０１の初期位置駆動を無限から至近側へ駆動するので、より高速な被写体に対してもＡＦ評価値のピーク位置を検出することが可能となり、被写体移動速度によらず高精度なＡＦ処理を行うことができる。
また、フォーカスレンズ１０１の駆動速度がより小さい低価格な交換レンズ１００や、過去に発売した低性能の交換レンズ１００等を使用する場合であっても、高速な被写体に追従させて高精度なＡＦ処理を行うことが可能となる。
さらに、本実施の形態では、スキャン駆動動作時の撮像素子２０１のフレームレートを固定値（２４０[ｆｐｓ]）としているが、フレームレートに応じて焦点調節レンズの移動速度や初期位置駆動の方向、駆動量を変更して適切に設定することにより、被写体の像面移動速度Ｖｈに関わらずＡＦ評価値のピークを検出して高精度なＡＦ処理を行うことが可能である。
なお、本発明は、上述の実施の形態に例示した構成に限らず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。また、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で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。
１００ 交換レンズ
１０１ フォーカスレンズ
１０２ レンズ駆動部
１０３ レンズ制御部
１０４ 記憶部
２００ カメラ本体
２０１ 撮像素子
２０２ 液晶表示部
２０３ 本体制御部
２０３ａ スキャン制御論理
２０３ｂ 被写体速度検出論理
２０４ 接点
２０５ 本体記憶部
２０６ 合焦位置データ
Ｆｐ 合焦位置
Ｆｔ 合焦時刻
Ｈ 被写体移動量プロファイル
Ｌｈ 被写体の像面移動量
Ｌｉ 初期位置駆動量
Ｌｐｓ ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲
Ｌｓ スキャン駆動範囲
Ｓ スキャン駆動量プロファイル
Ｓ′ スキャン駆動量プロファイル
Ｓｎ ＡＦ評価値のピークが位置する必要のある時間範囲
ｋ１〜ｋ７ 区間
１０１ フォーカスレンズ
１０２ レンズ駆動部
１０３ レンズ制御部
１０４ 記憶部
２００ カメラ本体
２０１ 撮像素子
２０２ 液晶表示部
２０３ 本体制御部
２０３ａ スキャン制御論理
２０３ｂ 被写体速度検出論理
２０４ 接点
２０５ 本体記憶部
２０６ 合焦位置データ
Ｆｐ 合焦位置
Ｆｔ 合焦時刻
Ｈ 被写体移動量プロファイル
Ｌｈ 被写体の像面移動量
Ｌｉ 初期位置駆動量
Ｌｐｓ ピーク検出に必要なスキャン駆動範囲
Ｌｓ スキャン駆動範囲
Ｓ スキャン駆動量プロファイル
Ｓ′ スキャン駆動量プロファイル
Ｓｎ ＡＦ評価値のピークが位置する必要のある時間範囲
ｋ１〜ｋ７ 区間
Claims (8)
- レンズ駆動部によって光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含み被写体からの光を結像させる撮影光学系を制御する焦点調節装置において、
前記撮影光学系により結像される前記被写体の像を得る撮像素子と、
前記フォーカスレンズを移動させて前記撮像素子による撮像動作を実行し、前記撮像素子の出力する複数の撮像データに基づいて画像のコントラストのピークとなる前記フォーカスレンズの位置を検出するスキャン動作を行う制御部と、
を具備し、
前記制御部は、
前記被写体の移動速度を検出する被写体速度検出手段と、
前記被写体速度検出手段の検出する前記被写体の移動速度に基づいて、前記スキャン動作を行う前に前記フォーカスレンズを移動させる初期位置駆動の駆動量と駆動方向を設定するスキャン制御手段と、
を含む、ことを特徴とする焦点調節装置。 - 前記スキャン制御手段は、前記被写体の移動速度と、前記スキャン動作を行う際の前記フォーカスレンズの移動速度と、前記撮像動作のフレームレートとに基づいて、前記初期位置駆動の前記駆動量と前記駆動方向を設定することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
- 前記スキャン制御手段は、前記スキャン動作における前記フォーカスレンズの移動速度を像面換算で一定値とすることを特徴とする請求項２に記載の焦点調節装置。
- 前記スキャン制御手段は、前記スキャン動作における前記フォーカスレンズの移動範囲を像面換算で一定値とすることを特徴とする請求項２に記載の焦点調節装置。
- 前記スキャン制御手段は、連写撮影において繰り返し実行される前記撮像素子の撮像動作と読出し動作の間に前記スキャン動作を実行し、前記撮像素子の読出し動作中に前記初期位置駆動を実行することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の焦点調節装置。
- レンズ駆動部によって光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含み被写体からの光を結像させる撮影光学系としての交換レンズが装着されるカメラ本体を具備したカメラシステムにおいて、
前記カメラ本体は、
前記撮影光学系により結像される前記被写体の像を得る撮像素子と、
前記フォーカスレンズを移動させるように前記交換レンズに指示して前記撮像素子による撮像動作を実行し、前記撮像素子の出力する複数の撮像データに基づいて画像のコントラストのピークとなる前記フォーカスレンズの位置を検出するスキャン動作を行う制御部とを具備し、
前記制御部は、
前記被写体の移動速度を検出する被写体速度検出手段と、
前記被写体速度検出手段の検出する前記被写体の移動速度に基づいて、前記スキャン動作を行う前に前記フォーカスレンズを移動させる初期位置駆動の駆動量と駆動方向を設定して前記交換レンズに指示するスキャン制御手段と、
を含むことを特徴とするカメラシステム。 - 光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含み被写体からの光を結像させる撮影光学系が装着されるカメラ本体を具備したカメラシステムの焦点調節方法において、
時系列に記録された前記被写体に対する過去の複数の合焦位置から、前記被写体の移動速度を算出するステップと、
前記フォーカスレンズの一定速度かつ一定量のスキャン駆動を行うことで前記被写体に対する合焦位置を決定するとき、前記被写体の移動速度に基づいて、前記スキャン駆動に先立つ前記フォーカスレンズの初期位置駆動を行うか否かを判別するステップと、
前記スキャン駆動によって決定された合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させるステップと、
前記被写体を撮像するステップと、
を含むことを特徴とする焦点調節方法。 - 像面換算での前記被写体の移動速度と、前記スキャン動作を行う際の前記フォーカスレンズの像面換算での移動速度と、前記被写体の撮像動作のフレームレートとに基づいて、像面換算での前記初期位置駆動の前記駆動量と前記駆動方向を設定することを特徴とする請求項７に記載の焦点調節方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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