JP2013205788A - 焦点調節装置およびカメラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】コントラストＡＦにおいて連写Ｃ−ＡＦ動作を行う場合、設定連写速度に応じて最適な回数でコントラスト検出を行うことが可能な焦点調節装置およびカメラシステムを提供する。
【解決手段】フォーカスレンズを移動させて撮像素子２０１による撮像動作を実行し、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フォーカスレンズの位置を検出するスキャン動作を行い（Ｓ３１〜Ｓ４３）、このスキャン動作を、連写速度に応じてスキャン動作を行うことが有効な締切時刻に到達し（Ｓ４５）、またスキャン動作によりコントラストのピークを検出するために必要な撮像データのフレーム数に到達するまで（Ｓ４７）、繰り返し行う。
【選択図】 図４

Description

本発明は、焦点調節装置およびカメラシステムに関し、詳しくは、撮像素子から得た撮像データに基づいて画像のコントラスがピークとなる位置にフォーカスレンズを移動させることによりピント合わせを行う焦点調節装置およびカメラシステムに関する。

動きのある被写体の場合には、ピントがあっても、シャッタレリーズ釦が操作されてからシャッタのタイムラグの間に被写体が動き、ピントの合わない写真となってしまう場合がある。そこで、シャッタレリーズ釦が操作されるまでの間に行った複数回の測距結果に基づいて、本露光時におけるピント位置を予測するようにした所謂動体予測ＡＦを有する焦点調節装置が知られている。動体予測ＡＦを行うにあたって、位相差法による焦点調節の場合には、検知された複数のデフォーカス量の履歴に基づいてピント位置を予測し、またコントラスト法による焦点調節の場合には、検知された複数の合焦位置の履歴に基づいてピント位置を予測するのが一般的である（特許文献１参照）。また、シャッタレリーズ釦を半押ししているときにピント合わせを連続して行う所謂Ｃ−ＡＦ（コンティニュアスＡＦ）を行う焦点調節装置についても知られている。

特開２０１０−１０７７１１号公報

上述したような焦点調節装置は、本露光時の合焦位置を予測するので、ピンボケの写真となるおそれを低減することができる。しかし、連写モードが設定されている場合に、本露光前の合焦位置の検出数が少ないと予測した合焦位置の精度が低下してしまう。また、レリーズ釦が押されている間、連続的に撮影を行ういわゆる連写モードが設定されている場合には、設定連写速度（設定撮影コマ数）で決まる間隔で本露光が繰り返される。このため、合焦精度優先とすると設定連写速度で撮影を行うことができず、一方、設定連写速度優先とすると合焦精度を確保することができなくなる場合がある。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、コントラストＡＦにおいて連写Ｃ−ＡＦ動作を行う場合、設定連写速度に応じて最適な回数でコントラスト検出を行うことが可能な焦点調節装置およびカメラシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明に係る焦点調節装置は、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の焦点調節を行う焦点調節装置において、上記撮影光学系により結像される被写体像の撮像データを取得する撮像素子と、上記フォーカスレンズを移動させて上記撮像素子による撮像動作を実行し、上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上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、上記撮像素子による撮影用本露光動作を連続して実行する速度を設定する連写速度設定部と、上記連写速度設定部により設定される連写速度に応じて上記スキャン動作を行うことが有効な限界時刻を設定する限界時刻設定部と、を有し、上記制御部は、上記限界時刻設定部で設定される時刻を越えないようにスキャン動作を制御する。

第２の発明に係る焦点調節装置は、上記第１の発明において、上記限界時刻設定部は、上記スキャン動作によって検出されるコントラストのピークとなるフォーカスレンズの位置へフォーカスレンズを移動させ合焦とするための移動時間だけ、上記撮像素子の撮影用本露光を開始する時刻よりも前の時刻に、限界時刻を設定する。

第３の発明に係る焦点調節装置は、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の焦点調節を行う焦点調節装置において、上記撮影光学系により結像される被写体像の撮像データを取得する撮像素子と、上記フォーカスレンズを移動させて上記撮像素子による撮像動作を実行し、上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上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、を有し、上記制御部は、スキャン動作によりコントラストのピークを検出するために必要な撮像データのフレーム数の最小値を記憶し、該最小値以上のフレーム数に対応するスキャン動作を行う。

第４の発明に係るカメラシステムは、撮像素子を有するカメラ本体と、該カメラ本体に対して交換可能に装着される交換レンズを含むカメラシステムにおいて、上記交換レンズは、光軸方向に移動可能で焦点状態を調節可能なフォーカスレンズを含み、上記撮像素子に被写体光を導く撮影光学系と、上記カメラ本体と通信を行うレンズ通信部と、上記レンズ通信部による上記カメラ本体との通信動作を制御するとともに、上記フォーカスレンズの移動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う本体通信部と、上記レンズ制御部へ上記フォーカスレンズの移動を指示するとともに、上記撮像素子による撮像動作を実行させ上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上記フォーカスレンズの位置を検出するスキャン動作を制御して焦点調節を行う本体制御部と、上記撮像素子による撮影用本露光動作を連続して実行する速度を設定する連写速度設定部と、上記連写速度設定部により設定される連写速度に応じて上記スキャン動作を行うことが有効な限界時刻を設定する限界時刻設定部と、を有し、上記本体制御部は、上記限界時刻設定部で設定される限界時刻を越えないようにスキャン動作を実行する。

第５の発明に係るカメラシステムは、上記第４の発明において、上記限界時刻設定部は、上記スキャン動作によって検出されるコントラストのピークとなるフォーカスレンズの位置へフォーカスレンズ移動させる合焦とするための移動時間だけ、上記撮像素子の撮影用本露光を開始する時刻よりも前の時刻に、限界時刻を設定する。

第６の発明に係るカメラシステムは、上記第５の発明において、上記交換レンズは、上記レンズ制御部により読み出され、該交換レンズに関する情報であるレンズデータを記憶するレンズデータ記憶部を有し、上記限界時刻設定部は、上記本体通信部を介して取得した上記レンズデータ記憶部に記憶されたレンズデータに応じて上記移動時間を設定する。

第７の発明に係るカメラシステムは、上記第４および第５の発明において、上記本体制御部は、スキャン動作によりコントラストのピークを検出するために必要な撮像データのフレーム数の最小値を記憶し、該最小値以上のフレーム数に対応するスキャン動作を行う。

本発明によれば、コントラストＡＦにおいて連写Ｃ−ＡＦ動作を行う場合、設定連写速度に応じて最適な回数でコントラスト検出を行うことが可能な焦点調節装置およびカメラシステムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るカメラの基本動作（単写ＡＦ）を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラの基本動作（連写ＡＦ）を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラのスキャン制御の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラの合焦位置算出の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラの最終合焦位置使用可能判断の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラの合焦駆動実施の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、（ａ）記憶部に記憶される合焦履歴の一例と、（ｂ）撮像素子のフレーム数に応じた合焦必要時間の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、予測実施可能な場合のレンズ位置の制御の一例を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、予測実施不可能な場合のレンズ位置の制御の一例を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、（ａ）は露光時間が１／５０秒の場合におけるカメラの動作を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は露光時間が１／５０秒より短い場合におけるカメラの動作を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラにおいて、露光時間が１／５０秒より長い場合におけるカメラの動作を示すタイミングチャートである。

以下、図面に従って本発明を適用したカメラを用いて好ましい実施形態について説明する。本発明の好ましい一実施形態に係るカメラは、デジタルカメラであり、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撮影光学系の焦点調節を行う。

本実施形態に係るカメラは、撮像部を有し、この撮像部によって被写体像を画像データに変換し、この変換された画像データに基づいて、被写体像を本体の背面に配置した表示部にライブビュー表示する。撮影者はライブビュー表示を観察することにより、構図やシャッタチャンスを決定する。

また、コンティニュアスＡＦが設定されると、撮影レンズをスキャン動作させ、このときの撮像部からの画像データに基づいてコントラスト値を取得し、このコントラスト値がピークとなり、合焦位置に達した時の時刻とフォーカスレンズの合焦位置の履歴を記憶する。レリーズ操作時やこれに続く連写時には、合焦履歴に基づいて、タイムラグを考慮して本露光時の合焦位置を予測する。このときスキャン動作の制御部は、スキャン動作を行うことが有効な限界時刻（締切時刻ともいう）を設定し、この限界時刻を越えないようにスキャン動作を制御する。またスキャン動作の制御部は、コントラストのピークを検出するために必要な撮像データの最低フレーム数に対応するようにスキャン動作を制御する。本露光によって画像データを取得すると、これに画像処理を施し、記録媒体に記録する。記録媒体に記録された画像データは、再生モードを選択すると、表示部に再生表示することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。本実施形態に係るカメラは、撮像素子を有するカメラ本体２００と、このカメラ本体２００に対して交換可能に装着される交換レンズ１００から構成される。なお、本実施形態においては、交換レンズ式としたが、レンズ鏡胴をカメラ本体に固定するようにしても勿論かまわない。

交換レンズ１００内には、撮影レンズ１０１、モータ駆動部１０２、レンズ制御部１０３、記憶部１０４、レンズ通信部１０５を有する。撮影レンズ１０１は、フォーカスレンズやズームレンズ等の光学レンズを含み、これらの光学レンズによって構成される撮影光学系によって被写体像を結像する。モータ駆動部１０２は、モータ等の駆動源を有し、フォーカスレンズを撮影光学系の光軸方向に沿って移動させる。

レンズ制御部１０３は、レンズＣＰＵやその周辺回路から構成される。レンズＣＰＵは、記憶部１０４に記憶されているプログラム、およびカメラ本体２００側の本体制御部２０４内の本体ＣＰＵからの制御命令に従って、交換レンズ１００の制御を行う。制御としては、例えば、本体制御部２０４からの命令に従いモータ駆動部１０２を介して撮影レンズ１０１のフォーカスレンズの移動を制御し、フォーカスレンズのスキャン動作や、合焦位置への駆動等を行う。また、フォーカスレンズやズームレンズの現在位置や、スキャン動作中等のレンズ状態等や、またレンズの固有情報等を、レンズデータとして、レンズ通信部１０５を通じてカメラ本体２００側に送信する。

記憶部１０４は、前述のプログラムの他に、交換レンズ１００の光学情報等の固有情報や、工場出荷段階での調整値等も記憶している。交換レンズ１００の固有情報として、例えば、撮像素子２０１のフレームレートに応じた合焦必要時間を記憶するようにしてもよい。記憶部１０４は、レンズ制御部１０３により読み出され、交換レンズ１００に関する情報であるレンズデータを記憶するレンズデータ記憶部としての機能を有する。

レンズ通信部１０５は、カメラ本体２００と通信を行う。すなわち、交換レンズ１００がカメラ本体２００に装着されると、カメラ本体２００の本体通信部２０６と接続され、レンズ制御部１０３と本体制御部２０４との間で通信が可能となる。

カメラ本体２００内には、撮像素子２０１、液晶表示部２０２、記憶部２０３、本体制御部２０４、操作部２０５、本体通信部２０６を有する。撮像素子２０１は、撮影レンズ１０１の光軸上であって、被写体像の結像位置付近に配置され、二次元配列された複数の画素によって被写体像を光電変換し画像データ（撮像データともいう）を本体制御部２０４に出力する。

本体制御部２０４は、本体ＣＰＵやその周辺回路から構成される。本体ＣＰＵは、記憶部２０３に記憶されているプログラムに従って、カメラ全体の制御を行う。本体制御部２０４内の周辺回路として、画像処理回路、コントラストＡＦ回路、伸張圧縮回路、通信回路等、種々の回路が設けられている。コントラストＡＦ回路は、撮像素子２０１からの画像データを入力し、隣接画素間の差分信号を得ることにより、被写体像のコントラスト値を取得する。

また、本体制御部２０４は、前述のレンズ制御部１０３に対して、本体通信回路２０６、レンズ通信部１０５を介して、スキャン動作命令、合焦位置移動命令、レンズデータ要求命令等の種々の制御命令をレンズ制御部１０３に出力する。本体制御部２０４は、レンズデータ要求命令を出力すると、光学情報、交換レンズ１００の状態等のレンズデータをレンズ制御部１０３から入力する。

また、本体制御部２０４は、撮影レンズ１０１内のフォーカスレンズを移動させて撮像素子２０１による撮像動作を実行し、撮像素子２０１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して機能する。

また、本体制御部２０４は、撮像素子２０１による撮影用本露光動作を連続して実行する速度を設定する連写速度設定部としても機能する。すなわち、後述する操作部２０５によって連写時の撮影コマ数を設定するので、この設定された撮影コマ数に応じて、本露光動作時における連写速度を設定する。例えば、秒１０コマの連写であれば、連写速度は１／１０に設定され、１００ｍｓｅｃに１回、本露光を繰り返す。

また、本体制御部２０４は、連写速度設定部により設定される連写速度に応じてスキャン動作を行うことが有効な限界時刻を設定する限界時刻設定部として機能する。連写速度が決まると、本露光を開始するタイミング（本露光開始時刻）が決まり、この本露光を開始するタイミングまでにフォーカスレンズを予測された合焦位置に移動させるのに要する時間前が、限界時刻となる。言い換えると、限界時刻設定部は、スキャン動作によって検出されるコントラストのピークとなるフォーカスレンズの位置へフォーカスレンズを移動させ合焦とするための移動時間だけ、撮像素子の撮影用本露光を開始する時刻よりも前の時刻に、限界時刻を設定する。本実施形態では、限界時刻をスキャン締切時刻とも称する。また、本体制御部２０４は、本体通信部２０６を介して取得したレンズデータ記憶部（記憶部１０４）に記憶されたレンズデータに応じて上記移動時間を設定する。本体制御部２０４は、限界時刻設定部で設定される時刻を越えないようにスキャン動作を制御する（後述する図４のＳ３５、Ｓ４５参照）。

また、本体制御部２０４は、スキャン動作によりコントラストのピークを検出するために必要な撮像データのフレーム数の最小値を記憶し、この最小値以上のフレーム数に対応するスキャン動作を行う（図４のＳ３７、Ｓ４７参照）。

カメラ本体２００内の記憶部２０３は、ＲＡＭ等の書き換え可能な揮発性メモリ、フラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性メモリ、装填自在な記憶媒体等の種々のメモリを有する。不揮発性メモリには、前述の本体ＣＰＵ用のプログラムの他、調整用の種々のデータが記憶されている。また、記憶媒体には、本体制御部２０４によって画像処理された撮影画像の画像データが記録される。また、記憶部２０３は、スキャン動作を実行して画像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検出する時刻を検出し記憶する。なお、合焦履歴の記憶機能は、本体制御部２０４に内蔵する一時記憶部が果たすようにしても勿論かまわない。

液晶表示部２０２は、カメラ本体２００の背面等に配置された液晶モニタを有する。液晶表示部２０２には、撮像素子２０１からの画像データに基づいてライブビュー表示を行い、また記憶部２０３から読み出された撮影画像データに基づいて再生表示を行い、また種々の撮影モードを設定するためのメニュー画像等を表示する。なお、液晶モニタに限らず、有機ＥＬ等の他のモニタでもよく、また、カメラ本体２００の背面以外に配置するようにしても勿論かまわない。

操作部２０５は、レリーズ釦、電源釦、メニュー釦、ＯＫ釦、十字釦等の種々の操作部材を含み、これらの操作部材の操作状態は、本体制御部２０４に出力される。本体制御部２０４は、操作部２０５からの操作信号に応じて、カメラ制御を実行する。連写モードやコンティニュアスＡＦモード等、種々のモード設定や、また連写モード設定時における連写速度（連写時の撮影コマ数）の設定、レリーズ優先モード等、種々の設定は、メニュー画面等において行う。なお、上述のレリーズ優先モードがオンの場合には、ピントが合わなくても連写速度による連写を優先し、一方、レリーズ優先モードがオフの場合には、合焦状態に達しないと撮影を実行しない。

本体通信部２０６は、交換レンズ１００と通信を行う。すなわち、交換レンズ１００がカメラ本体２００に装着されると、本体通信部２０６は交換レンズ１００内のレンズ通信部１０５と接続され、レンズ制御部１０３と本体制御部２０４との間で通信が可能となる。

次に、本実施形態における動作について、図２ないし図７に示すフローチャートを用いて説明する。これらのフローチャートは、記憶部２０３に記憶されたプログラムに従って本体制御部２０４によって実行される。なお、本実施形態における焦点調節動作は、コンティニュアスＡＦ（Ｃ−ＡＦともいう）およびレリーズ優先がメニュー画面において設定された場合の動作を示す。

本実施形態におけるコンティニュアスＡＦは、単写と連写に適用されている。単写は、操作部２０５の内のレリーズ釦が押下げられると、１回、本露光を行い、画像データを記憶部２０３に記録する。また連写は、レリーズ釦が押下げられている間、所定の時間間隔で、本露光を繰り返し行い、本露光において取得した画像データを順次記憶部２０３に記録する。単写および連写はメニュー画面等において設定される。

単写モードが設定され、レリーズ釦の半押しがなされると、図２に示す単写ＡＦのフローが開始する。単写フローに入ると、まず、スキャン制御を実行する（Ｓ１）。ここでは、交換レンズ１００内のレンズ制御部１０３に対し、モータ駆動部１０２によってフォーカスレンズを至近側または無限遠側に駆動を開始させ、フォーカスレンズの移動中に撮像素子２０１からの画像データ（撮像データ）に基づいて、本体制御部２０４内のコントラストＡＦ回路がコントラスト値を算出する。このコントラスト値がピークとなるときのフォーカスレンズの合焦位置を演算し、合焦位置と合焦時刻のセットからなる合焦履歴を記憶部２０３に記録する。このスキャン制御の詳しい動作については、図４を用いて後述する。

スキャン制御を行うと、２ｎｄレリーズを検出したか否かを判定する（Ｓ３）。操作部２０５の内のレリーズ釦が半押しから全押しに移行すると２ｎｄレリーズスイッチがオンとなるので、このステップでは、２ｎｄレリーズスイッチの状態に基づいて判定する。この判定の結果、２ｎｄレリーズが検出されない場合、すなわち、レリーズ釦の全押しがなされていない場合には、ステップＳ１に戻り、スキャン制御を続行する。

ステップＳ３における判定の結果、２ｎｄレリーズを検出した場合には、合焦駆動を実施する（Ｓ５）。ここでは、ステップＳ１におけるスキャン制御の中で記憶した合焦履歴を用いて、本露光までのタイムラグを考慮し、本露光中（露光開始から露光終了までの時間の１／２が経過した時点）の合焦位置を予測し、レンズ制御部１０３およびモータ駆動部１０２によって予測された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる。なお、予測位置の信頼性が低い場合には、最終の合焦位置にフォーカスレンズを移動させる。

ステップＳ５において合焦駆動を実施すると、次に、本露光を実施する（Ｓ７）。ここでは、適正露光となる絞り値やシャッタ速度値等で露光制御を行い、このとき撮像素子２０１によって得られた画像データに対して画像処理を行い、この画像処理が施された画像データを記憶部２０３に記録する。本露光が終わると、この単写ＡＦのフローを終了する。

次に、連写ＡＦについて、図３に示すフローチャートを用いて説明する。連写モードが設定されている際に、レリーズ釦の全押しがなされると、図３に示す連写ＡＦのフローが開始する。連写フローに入ると、まず、本露光を実施する（Ｓ１１）。ここでは、図２のステップＳ７と同様にして取得した画像データに画像処理を施し、この画像データを記憶部２０３に記録する。

ステップＳ１１において本露光を実施すると、次に、初期位置駆動を実施する（Ｓ１３）。後述するステップＳ１７においてスキャン制御を行うが、このスキャン制御を開始する際にフォーカスレンズ位置が最適となる位置に駆動する。すなわち、コントラストＡＦにおいては、コントラスト値のピークを検出するが、ステップＳ１１における本露光の際にはコントラスト値のピークにフォーカスレンズが移動している。コントラストＡＦにおけるスキャンは、ピーク位置よりも少しずれた位置から始めることが望ましい。そこで、このステップでは、それまでのフォーカスレンズの駆動方向を考慮し、コントラスト値のピーク位置より少しずれた位置が初期位置となるように駆動する。

ステップＳ１３において初期位置駆動を実施すると、次に、スキャン用の露出条件を決定する（Ｓ１５）。ここでは、ステップＳ１７において行うスキャン制御の際の露出条件を決定する。露出条件の決定にあたっては、前回の本露光を行った際の画像データ、またはライブビュー画像の画像データを取り込み、この画像データから輝度情報を算出し、スキャン中の露出条件（例えば、電子シャッタ速度等）を決定する。

ステップＳ１５において、露出条件の決定を行うと、次に、スキャン制御を行う（Ｓ１７）。ここでは、図２のステップＳ１と同様に、フォーカスレンズを移動させながら、コントラスト値の取得を行う。このスキャン制御の詳しい動作については、図４を用いて後述する。なお、連写ＡＦでは、レリーズ釦が全押しされている間、本露光やスキャン制御が繰り返される。連写モード設定の際の連写速度に応じて、所定のフレーム数分、スキャン駆動を行う（すなわち上限を超えない範囲内のフレーム数で行う）。

ステップＳ１７において、スキャン制御を行うと、次に、合焦位置の算出を行う（Ｓ１９）。ここでは、図２のステップＳ５と同様に、ステップＳ１７におけるスキャン制御の中で記憶した合焦履歴を用いて、ステップＳ１１における本露光までの連写間隔を考慮して本露光中の合焦位置を予測し、レンズ制御部１０３およびモータ駆動部１０２によって予測された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる。

ステップＳ１９において合焦位置の算出を行うと、次に、合焦駆動を実施する（Ｓ２１）。ここでは、図２のステップＳ７と同様に、適正露光となる絞り値やシャッタ速度値等で露光制御を行い、このとき撮像素子２０１によって得られた撮像データに対して画像処理を行い、この画像処理が施された画像データを記憶部２０３に記録する。この合焦駆動実施の詳しい動作については、図７を用いて後述する。

ステップＳ２１において、合焦駆動を実施すると、次に、２Ｒ保持継続か否かを判定する（Ｓ２３）。前述したように連写モードにおいては、レリーズ釦が全押し中は連写を継続する。このステップでは、レリーズ釦の全押しに連動する２ｎｄレリーズ（２Ｒ）スイッチがオンのままか否かを判定する。

ステップＳ２３における判定の結果、２Ｒが保持されている場合には、ステップＳ１１に戻り、合焦位置を予測し、本露光を行って、連写を続行する。一方、２Ｒ保持が継続されていなかった場合、すなわち、ユーザの指がレリーズ釦から離れた場合には、連写ＡＦのフローを終了する。

次に、ステップＳ１（図２参照）およびステップＳ１７（図３参照）におけるスキャン制御の詳しい動作について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。スキャン制御のフローに入ると、まず、スキャン駆動を開始する（Ｓ３１）。ここでは、本体制御部２０４は、レンズ制御部１０３に対し、モータ駆動部１０２によってフォーカスレンズの走査（スキャン）を開始するように指示する。また、スキャンを開始すると、本体制御部２０４内のコントラストＡＦ回路は、撮像素子２０１からの画像信号に基づいてコントラスト値を算出する。

スキャン駆動を開始すると、次に、方向判断を実施する（Ｓ３３）。スキャン駆動を開始すると、１フレーム分の画像データが出力されるたびに、前述したようにコントラスＡＦ回路によってコントラスト値が算出されるので、このコントラスト値が１フレームごとに増加しているのか減少しているのか判断する。コントラスト値が所定フレーム数、増加すると、もしくは減少すると、方向判断が確定する。

方向判断を実施すると、次に、スキャン締切時刻に到達したか、または方向が確定したか否かを判定する（Ｓ３５）。ここで、スキャン締切時刻は、
スキャン締切時刻＝次回本露光開始予定時刻−合焦駆動必要時間 ・・・（１）
より算出する。
この式（１）で算出したスキャン締切時刻を用いて、
現在時刻≧スキャン締切時刻の場合には、締切時刻到達と判断し、
現在時刻＜スキャン締切時刻の場合には、締切時刻未達と判断する。

ステップＳ３５において、前述の締め切り時刻に到達したかの判定に加えて、方向確定か否かについても判断する。前述したように、ステップＳ３３において方向判断を実施しており、コントラスト値が増加もしくは減少していることが確定したかを判断する。

ステップＳ３５における判定の結果、締切時刻に到達していた場合、または方向が確定していた場合には、次に、最低フレーム数に到達したか、または方向が確定したか否かを判定する（Ｓ３７）。ここでは、コントラストＡＦによって信頼性のある合焦位置とするために、最低フレーム数、例えば、本実施形態においては７フレームの画像データについてコントラスト検出を行ったか否かを判定する。なお、最低フレーム数は、焦点距離が長い場合や、開放絞り値（ＦＮｏ）が明るいレンズの場合には、更に、例えば、２フレーム加算する。この最低フレーム数は、記憶部２０３に条件に応じて記憶しておくか、または交換レンズ１００からレンズ情報として取得するようにしてもよい。

したがって、本実施形態においては、
スキャンに使用したフレーム数≧７フレーム（+２フレーム）の場合には、最低フレーム数到達と判断し、
スキャンに使用したフレーム数＜７フレーム（＋２フレーム）の場合には、最低フレーム数未達と判断する。
また、本ステップにおいても、ステップＳ３５と同様に、方向確定したか否かについても判定する。

ステップＳ３５およびＳ３７における判定の結果、締切時刻に未到達、かつ方向が確定していなかった場合、または最低フレーム数に未到達、かつ方向が確定していなかった場合には、ステップＳ３３に戻り、方向判断を実施する。一方、ステップＳ３５およびＳ３７における判定の結果、締切時刻に到達し、かつ最低フレーム数に到達していた場合、または方向が確定した場合には、次に、方向判断確定結果について判定する（Ｓ３９）。なお、上述の締切時刻と最低フレーム到達数を使用効果については、図１１および図１２を用いて後述する。

ステップＳ３９においては、ステップＳ３３において実施した方向判断の結果に基づいて判定する。コントラスト値が増加していた場合には、フォーカスレンズの移動している方向にピークがあることから順方向と判断される。一方、コントラスト値が減少していた場合には、フォーカスレンズの移動している方向と逆方向にピークがあることから逆方向と判断される。また、ステップＳ３５、Ｓ３７において、締切時刻に到達し、かつ最低フレーム数に到達した場合には、ステップＳ３９において方向判断結果が未確定と判定される。被写体が高速で動いていたり、低コントラストの場合等には、方向判断が未確定となる。

ステップＳ３９における判定の結果、逆方向と判定された場合には、次に、スキャン方向を逆転する（Ｓ４１）。ここでは、本体制御部２０４は、レンズ制御部１０３に対し、モータ駆動部１０２によるフォーカスレンズのスキャン方向を逆転するように指示する。

ステップＳ４１においてスキャン方向を逆転すると、またはステップＳ３９における判定の結果、順方向であった場合には、次に、ピーク検出を実施する（Ｓ４３）。前述したように、スキャン駆動中にコントラストＡＦ回路は、１フレーム分の画像データが出力されるたびにコントラスト値を算出する。このステップでは、コントラスト値がピークを越えたときに生ずるコントラスト値の増加から減少への変化を検出する。

ステップＳ４３においてピーク検出を実施すると、次に、締切時刻に到達したか、またはピークを検出できた否かの判定を行う（Ｓ４５）。ここでは、ステップＳ３５と同様に、締切時刻に到達したか否かを判定する。またステップＳ４３においてピークを検出できたか否かについても判定する。

ステップＳ４５における判定の結果、締切時刻に到達した場合、またはピークを検出した場合には、次に、最低フレーム数に到達したか、またはピークを検出できたか否かの判定を行う（Ｓ４７）。ここでは、ステップＳ３７と同様に、最低フレーム数に到達したか否かを判定する。また、ステップＳ４３においてピークを検出できたか否かについても判定する。

ステップＳ４５およびＳ４７における判定の結果、ピークを検出せず、かつ締切時刻に到達していなかった場合、またはピークを検出せず、かつ最低フレーム数に到達していなかった場合には、ステップＳ４３に戻り、ピーク検出を実施する。一方、ステップＳ４５およびＳ４７における判定の結果、締切時刻に到達し、かつ最低フレーム数に到達していた場合、またはピークを検出できた場合には、次に、ピーク検出確定結果について判定する（Ｓ４９）。

ステップＳ４９においては、ステップＳ４３におけるピーク検出確定結果に基づいて判定する。ピーク検出ができない場合であって、締切時刻に到達し、かつ最低フレーム数に到達した場合には、検出不可と判定される。被写体が高速で動いていたり、低コントラストの場合等には、ピーク検出不可となる。

ステップＳ４９における判定の結果、ピーク検出済みであった場合には、次に、合焦位置を算出し、合焦履歴を保存する（Ｓ５１）。ここでは、ピーク付近の３点のＡＦ評価値（コントラスト値）と、そのときのフォーカスレンズの位置から、二次曲線の近似式を用いて、ＡＦ評価値のピークの合焦位置（フォーカスレンズ位置）を算出する。この合焦位置と合焦時刻を、セットで合焦履歴として記憶部２０３に保存する。

図８（ａ）に記憶された合焦履歴の一例を示す。この例では、最新の合焦データとして合焦位置ｐｏｓ［０］，合焦時刻ｔｉｍｅ［０］が記憶され、１つ前の合焦データとして合焦位置ｐｏｓ［１］，合焦時刻ｔｉｍｅ［１］、・・・が記憶されている。

ステップＳ５１において、合焦位置を算出し、合焦履歴を保存すると、次に、締切時刻に到達したか否かを判定する（Ｓ５３）。ここでは、ステップＳ３５において説明した締切時刻に到達したか否かを判定する。

ステップＳ５３における判定の結果、締切時刻に到達していた場合には、次に、最低フレーム数に到達したか否かを判定する（Ｓ５５）。ここでは、ステップＳ３７において説明した最低フレーム数に到達したか否かを判定する。

ステップＳ５３における判定の結果、締切時刻に到達していなかった場合、または最低フレーム数に到達していなかった場合には、スキャン方向を反転する（Ｓ５７）。ステップＳ４９における判定の結果、コントラスト値のピークを越えたことが明らであることから、再度、ピークを検出するために、フォーカスレンズの駆動方向を逆転させる。このため、本体制御部２０４は、レンズ制御部１０３に対し、モータ駆動部１０２によるフォーカスレンズのスキャン方向を逆転するように指示する。

ステップＳ５７においてスキャン方向を逆転すると、ステップＳ３３に戻り、ステップＳ３３〜Ｓ４９においてコントラスト値のピークを求め、合焦位置の算出を行う。一方、ステップＳ５３、Ｓ５５における判定の結果、締切時刻に到達し、かつ最低フレーム数に到達した場合、またはステップＳ３９における判定の結果、方向判断確定結果が未確定の場合、またはステップＳ４９における判定の結果、ピーク検出確定結果が検出不可の場合には、スキャン制御のフローを終了し、元のフローに戻る。

なお、図４に示すフローにおいては、ステップＳ３５、Ｓ３７、Ｓ４５、Ｓ４７における締切時刻到達判定や最低フレーム数到達判定等の判定、およびステップＳ４９におけるピーク検出確定結果の判定は、レリーズ優先がオンとなっている場合のみ実施する。レリーズ優先がオフの場合には、合焦検出できるまで、スキャンを繰り返すので、締切時刻に到達しようが、最低フレーム数に到達しようが、ピーク検出するまで、スキャンを続ける。但し、ステップＳ５３、Ｓ５５における合焦検出後の締切時刻到達判定と最低フレーム数到達判定については、レリーズ優先ＯＮ／ＯＦＦ設定に係らず、実施する。

このように、スキャン制御のフローにおいては、コントラストＡＦにて連写Ｃ−ＡＦを行う場合、連写速度設定に応じて、スキャン可能な最大時間（スキャン終了締切時刻を設定し、この時間の範囲内でスキャンを行っている（Ｓ３５、Ｓ４５参照）。また、連写中のスキャン終了締切時刻は、（次回本露光開始したい事項）−（合焦駆動等にかかる時間）より算出している（Ｓ３５、Ｓ４５の判定中で算出）。また、連写速度が決まれば、本露光のタイミングが決まる。

また、スキャン終了条件として、スキャンにてピークを見つけるために必要な最低フレーム数を決め、この最低フレーム数以上のフレーム数を経過していることを条件とする（Ｓ４７参照）。スキャン終了締切時刻を決めるだけでは、本露光時間が長すぎる場合、スキャン可能な時間がゼロとなってしまう場合があることから、通常、合焦可能な、最低フレーム数を確保するようにしている。

次に、ステップＳ１９（図３参照）における合焦位置算出の詳しい動作について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。合焦位置算出のフローに入ると、まず、最終合焦位置使用可能判断を行う（Ｓ６１）。前述したように、コントラストＡＦでは、撮像素子２０１から１フレーム分の画像データが出力される度にコントラスト値が算出される。例えば、６０フレーム／秒の場合には、１／６０秒毎にコントラスト値が算出される。このため、２ｎｄレリーズスイッチがオンとなり、連写が開始されたタイミングによっては、合焦位置（図４のステップＳ５１参照）が算出されてから相当、時間が経ってしまった場合や、また、合焦位置算出後、被写体が急激に移動した場合には、合焦位置の予測演算の信頼性が低い場合がある。そこで、このステップでは、最終合焦位置情報（合焦位置と合焦時刻、図４のステップＳ５１の合焦履歴参照）と現在の情報（現在位置と現在時刻）を用いて最終合焦位置情報が信頼に足るものであるか否かを判定する。この最終合焦位置使用可能判断の詳しい動作については、図６を用いて後述する。

ステップＳ６１において、最終合焦位置使用可能判断を行うと、次に、最終合焦位置が使用可能であるか否かを判定する（Ｓ６３）。ここでは、ステップＳ６１における判断結果に応じて判定する。

ステップＳ６３における判定の結果、最終合焦位置が使用可能であった場合には、動体予測時間算出を行う（Ｓ６５）。ここでは、合焦履歴を用いて合焦位置を予測するにあたって、本露光までの時間を算出する。レリーズ釦が全押しされた場合には、２ｎｄレリーズスイッチオンから本露光までの時間となり、また連写中の場合には、次の本露光までの時間となる。なお、本露光までの時間としては、本露光中の中間点（露光開始から露光終了までの時間の１／２が経過した時点）とする。

動体予測時間を算出すると、次に、予測パルス位置演算を行い、この演算値をｐｏｓに設定する（Ｓ６７）。ここでは、合焦履歴を用いて、ステップＳ６５において算出した動体予測時間後に、被写体の位置の予測演算を行い、この予測演算結果の合焦位置に撮影レンズ１０１のフォーカスレンズを位置させるための駆動パルス位置ＬＤＰの設定を行う。

本実施形態においては、図８（ａ）に示すような合焦履歴で記憶されている合焦位置ｐｏｓ［ ］と合焦時刻ｔｉｍｅ［ ］を用いて、最小二乗法により直線近似で予測演算を行う。勿論、これとは異なる予測演算式を採用しても勿論かまわない。また、予測演算を行うにあたって、次回本露光時刻を算出する。次回本露光時刻は、
次回本露光時刻＝現在時刻＋合焦駆動必要時間＋本露光時間／２・・・（２）
より算出する。合焦駆動必要時間については、図７に示す合焦駆動実施のフローの説明の際に詳述する。

したがって、図８（ａ）に示した合焦履歴に基づいて直線近似し、式（２）で求めた次回本露光時刻における合焦位置を予測演算する。なお、本実施形態においては、予測演算された合焦位置は、フォーカスレンズの駆動位置を示すＬＤＰで表わされる。すなわち、基準位置からのフォトインタラプタ等のパルス数で表わされるものとする。

ステップＳ６３における判定の結果、最終合焦位置の使用が可能でなかった場合には、合焦位置ｐｏｓ＝現ＬＤＰとする（Ｓ６９）。ここでは、ステップ６１において最終合焦位置の使用が可能でないと判断されたことから、最終スキャンで確定した合焦位置ｐｏｓを撮影レンズ１０１のフォーカスレンズの駆動位置（ＬＤＰ）とする。合焦位置予測不可の場合の合焦駆動については、図１０を用いて後述する。

ステップＳ６９において合焦位置ｐｏｓ＝現ＬＤＰとすると、またはステップＳ６７において予測パルス位置演算⇒ｐｏｓに値を設定すると、元のフローに戻る。

このように、最後に実行したスキャン動作（図３のＳ１７参照）の検出結果に応じて、記憶した複数の過去の合焦位置情報（図４のＳ５１参照）に基づいて所定時刻の合焦位置を予測する場合に（図５のＳ６３Ｙｅｓ）、記憶した複数の過去の位置情報に基づいて撮像素子による本撮影時刻の合焦位置を予測している（図５のＳ６７）。この予測演算の結果を用いてフォーカスレンズの移動を行う（図３のＳ２１参照）。

また、最後に実行したスキャン動作（図３のＳ１７参照）の検出結果に応じて、最終合焦位置の使用可能判断の結果、使用不可であった場合には（図５のＳ６３Ｎｏ）、本撮影時のフォーカスレンズの位置を最後に実行したスキャン動作の終了時のフォーカスレンズの位置としている（図５のＳ６９）。

次に、ステップＳ６１（図５参照）における最終合焦位置使用可能判断の詳しい動作について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。最終合焦位置使用可能判断のフローに入ると、まず、｜現ＬＤＰ−最終合焦位置｜≧ＴＨ１か否かの判定を行う（Ｓ７１）。ここでは、最後に実行したスキャン動作により検出したフォーカスレンズの位置（現ＬＤＰ）から、ステップＳ５１（図４参照）において記憶した複数の過去の合焦位置情報のうちの最新の合焦位置情報（最終合焦位置）を減算した値の絶対値が、第１の所定値（ＴＨ１）よりも大きいか否かを判定する。なお、この｜現ＬＤＰ−最終合焦位置｜は、後述する図１０において距離ＬＡに相当する。

ステップＳ７１における判定の結果がＮｏであった場合には、次に、現在時刻−最終合焦時刻≧ＴＨ２か否かを判定する（Ｓ７３）。ここでは、最後に実行したスキャン動作によりフォーカスレンズ位置を検出した時刻から、ステップＳ５１において記憶した複数の過去の合焦位置情報のうちの最新合焦位置情報を検出した時刻を減算した値が、第２の所定値（ＴＨ２）以上か否かを判定する。なお、この「現在時刻−最終合焦時刻」は、後述する図１０において時間ＴＡに相当する。

ステップＳ７３における判定の結果がＮｏであった場合には、最終合焦位置使用可能と判断する（Ｓ７５）。一方、ステップＳ７１における判定の結果がＹｅｓであった場合、またはステップＳ７３における判定の結果がＹｅｓであった場合には、最終合焦位置使用不可と判断する（Ｓ７７）。ステップＳ７５またはＳ７７において判断を行うと元のフローに戻る。

このように、最終合焦位置使用可能判断のフローでは、記憶した複数の過去の位置情報のうちの最新の位置情報と、最後に実行したスキャン動作により検出したフォーカスレンズの位置との差が第１の所定値（ＴＨ１）以上の場合に（Ｓ７１Ｙｅｓ）、過去の位置情報に基づいて所定時刻の合焦位置を予測しないと判定するようにしている（Ｓ７７）。また、記憶部２０３に記憶した複数の過去の位置情報のうちの最新の位置情報を検出した時刻と、最後に実行したスキャン動作により合焦となるフォーカスレンズ位置を検出した時刻との差が第２の所定値以上の場合に（Ｓ７３Ｙｅｓ）、上記過去の位置情報に基づいて所定時刻の合焦位置を予測しないと判定するようにしている（Ｓ７７）。

次に、ステップＳ２１（図３参照）における合焦駆動実施の詳しい動作について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。合焦駆動実施のフローに入ると、まず、合焦位置をレンズに送信する（Ｓ８１）。ここでは、カメラ制御部２０４は、合焦位置算出（図３のＳ１９、図５のＳ６７参照）で予測された合焦位置（フォーカスレンズ位置ＬＤＰで表される）の情報をレンズ制御部１０３に送信する。レンズ制御部１０３は、合焦位置の情報に基づいて、モータ駆動部１０２によってフォーカスレンズを合焦位置に駆動する。

続いて、合焦位置到達を待つ（Ｓ８３）。ステップＳ８１において、フォーカスレンズを駆動し、このときフォーカスレンズの位置を検出し、合焦位置に到達すると、レンズ制御部１０３は、カメラ制御部２０４に合焦到達信号を出力する。

ステップＳ８３において合焦位置に到達したことが判断されると、次に、合焦駆動必要時間の間、待つ（Ｓ８５）。合焦駆動が予定よりも速く完了してしまうと、連写速度が不安定になったり、予測精度が確保できなくなったりする。そのため、合焦駆動が早く終わりすぎた場合には、本露光実施タイミングを遅らせる制御を行う。

合焦駆動必要時間待ちの判定は次のように行う。すなわち、下記式（３）によって判定する。
現在時刻≧合焦位置駆動実施コマンド送信開始時刻＋合焦駆動必要時間 ・・・（３）

合焦駆動必要時間は、例えば、図８（ｂ）に示すようなデータをカメラ本体２００内の記憶部２０３に記憶し、読出して使用すればよい。図８（ｂ）において、同期周波数は、撮像素子２０１のフレーム周波数であり、カメラ本体２００側の条件として決まる。またヒス取り有無は、交換レンズのバックラッシュの影響を考慮する必要がある場合が「ヒス取り有り」であり、バックラッシュの影響を考慮する必要がない場合が「ヒス取り無し」であり、交換レンズ１００側からのレンズ情報として入手する。同期周波数とヒス取り有無が分かれば、合焦駆動必要時間が決まる。

合焦駆動必要時間は、図８（ｂ）の如くカメラ本体２００の記憶部２０３にデータを記憶する以外にも、交換レンズ１００側で持つようにしてもよい。合焦駆動必要時間のデータは、レンズ側に依存した値であることから、レンズ側で持つ方が最適な値となる。

例えば、像面で０．５ｍｍ相当分レンズ駆動する場合のレンズ駆動時間をレンズ側に持たせてもよい。また、精度を向上させるために、実際にレンズ駆動する場合の加速時間と減速時間を持たせてもよい。合焦駆動時の駆動量が０．１ｍｍの場合には、
合焦駆動必要時間＝（０．５ｍｍ駆動時間−加速時間−減速時間）×０．１／０．５＋加速時間＋減速時間 ・・・（４）
により算出することができる。この時間に基づいて、本露光時の予測時間を設定し、かつ本露光開始タイミングを制御することで、連写速度を安定化することができ、且つ、精度よく動体予測ＡＦ制御を行うことができる。

ステップＳ８５における合焦駆動必要時間待ちを実行すると、合焦駆動実施のフローを終了し、元のフローに戻る。

このように、合焦駆動実施のフローにおいては、装着した交換レンズの種類に応じて、合焦駆動等にかかる時間を切り換えている。レンズ側の同期可能周波数やレンズ側のヒス取り駆動の有無に応じて異ならせている。また、合焦駆動等にかかる時間は、変形例として、一定駆動分駆動する場合の駆動量として、レンズ側に記憶し、通信によって取得するようにしてもよい。本露光時の予測合焦位置の演算にあたって、合焦駆動等にかかる時間を用いて本露光実施時刻を算出し、合焦履歴から合焦位置を予測する。

次に、図９および図１０を用いて、コンティニュアスＡＦ時における合焦位置の予測の例を説明する。図９は、予測実施可能な場合のレンズ位置制御を、また図１０は予測実施が不可能な場合のレンズ位置の制御を示す。図９および図１０において、横軸は時間の変化をまた、縦軸にレンズ位置を示す。

図９において、時刻Ｔ１〜Ｔ３の間は、１回目のスキャンＳＣ１が行われており、この間、撮像素子２０１からの画像データが出力される度にコントラスト値（ＡＦ評価値）が繰り返し算出される（図４のＳ３３〜Ｓ５１参照）。このときコントラスト値のピークが検出されると、合焦位置が算出される。図９に示す例では、時刻Ｔ２において合焦位置ｚ１１が算出される。

１回目のスキャンＳＣ１が終わると、フォーカスレンズの駆動方向を逆転し（図４のＳ５７参照）、時刻Ｔ３〜Ｔ５において２回目のスキャンＳＣ２を実行し、時刻Ｔ４において合焦位置ｚ１２を算出する。以後、同様にして、時刻Ｔ５〜Ｔ７の間で３回目のスキャンＳＣ３を実行し、時刻Ｔ６において合焦位置ｚ１３を算出し、時刻Ｔ７〜Ｔ９の間で４回目のスキャンＳＣ４を実行し、時刻Ｔ８において合焦位置ｚ１４を算出し、時刻Ｔ９〜Ｔ１１の間で４回目のスキャンＳＣ５を実行し、時刻Ｔ１０において合焦位置ｚ１５を算出し、時刻Ｔ１１〜Ｔ２１の間で６回目のスキャンＳＣ６を実行し、時刻Ｔ１２において合焦位置ｚ１６を算出する。

合焦位置ｍ１〜ｍ６におけるレンズ位置を結んだ線は、被写体位置の変化の様子を示す被写体移動ラインＰとなる。合焦位置ｍ６は最新の合焦位置を示し、合焦位置ｍ５は１つ前の合焦位置を示し、合焦位置４は２つ前の合焦位置を示し、これらの合焦位置に対応するレンズ位置（ｚ１１〜ｚ１６）とその時の時刻（Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８、Ｔ１０、Ｔ１２）がセットで、合焦履歴として、記憶部２０３に記憶される。

時刻Ｔ２１において、２ｎｄレリーズ押下げによりスキャンが終了すると、または連写時の次の本露光のタイミングになると、図５に示される合焦位置算出中のステップＳ６３における最終合焦位置使用可能判定がなされ、図９に示す例では、最終合焦位置（この例では、合焦位置ｍ６）が使用可能と判断される。

最終合焦位置が使用可能と判定されると、本露光が時刻Ｔ３１に開始し、露光時間の１／２が経過する時刻Ｔ３２における被写体の位置を、時刻Ｔ２１から時刻Ｔ３２までの動体予測時間を算出し（図５のＳ６５参照）、この動体予測時間と被写体移動ラインＰを表す式に基づいて、本露光時における合焦位置を予測演算し（図５のＳ６７参照）、フォーカスレンズの駆動を駆動ラインＡＦＤに沿って行う（図３のＳ２１参照）。

図１０には、前述したように、予測実施が不可能な場合のレンズ位置の制御の例を示す。時刻Ｔ１〜Ｔ１１までは、図９の場合と同様に、スキャンＳＣ１〜ＳＣ５を行う。６回目のスキャンＳＣ６ａを開始時後、時刻Ｔ１３において、スキャン方向の逆転がなされる。これは、ステップＳ５７（図４参照）において方向を反転してフォーカスレンズの移動を開始したものの、ステップＳ３９における判断と判定の結果、コントラスト値が減少したために、スキャン方向を逆転した場合である（図４のＳ４１参照）。

スキャン方向が逆転され、スキャンＳＣ６ｂの実行中の時刻Ｔ２１において、２ｎｄレリーズが押下げられ、または連写の次の本露光のタイミングになる。この場合にも、図５に示される合焦位置算出中のステップＳ６３における最終合焦位置使用可能判定がなされる。図１０に示す例では、最終合焦位置（この例では、合焦位置ｍ５）が使用不可能と判断される。すなわち、ステップＳ７１における判定、｜現ＬＤＰ−最終合焦位置｜≧ＴＨ１となっている。図１０に示す例では、最終合焦位置ｍ５と現ＬＤＰ（ｚ２１）の差分ＬＡが、所定値ＴＨ１よりも大きい。なお、ステップＳ７３における判定を行ったとすると、最終合焦位置ｍ５における時刻Ｔ１０と、現在時刻Ｔ２１との差分時間ＴＡが、所定値ＴＨ２よりも大きい。

このように図１０に示す例では、最終合焦位置（ｍ５）が使用不可能と判断される。このため、現在時刻Ｔ２１に対応する現在位置に対応したレンズ位置ｚ２１で（図５のＳ６９）、合焦駆動を行う。

次に、本実施形態におけるＣ−ＡＦ時の動作について図１１および図１２に示すタイミングチャートを用いて説明する。図１１（ａ）は露光時間が１／５０秒の場合であり、この場合には、シャッタ速度が１／５０秒以下であれば、連写速度を保証できる。図１１（ｂ）は露光時間が１／５０秒より短い場合であり、この場合には、露光時間が短くなった分、連写速度を維持したまま、コントラストＡＦのためのスキャン可能な時間が増える。このため、合焦履歴データが増え、合焦精度、予測精度を向上させることができる。図１２は、露光時間が１／５０秒より長い場合であり、この場合、露光時間が長くなった分、連写速度は遅くなってしまうが、コントラストＡＦのための最低限のフレーム数を確保でき、ＡＦ性能を維持することができる。

図１１（ａ）において、横軸は時間の流れを示す。今、時刻ｔ１において本露光が開始されたとする。本露光開始より２０ｍｓｅｃ（１／５０秒）経過した時刻ｔ２において本露光は終了し、撮像素子２０１から撮像データの読み出しを開始する。撮像データの読み出し中の時刻ｔ３から初期位置駆動を開始し（図３のＳ１３参照）、初期位置駆動量ＩＰＤだけフォーカスレンズの位置を移動させる。

図１１（ａ）において、時刻ｔ５になると、スキャンを開始し、スキャン締切時刻ｔ７までの間、フォーカスレンズを移動させながら、コントラスト値を取得する。スキャン締切時刻は、前述したように、
スキャン締切時刻＝次回本露光開始予定時刻−合焦駆動必要時間 ・・・（１）
によって求める。図１１（ａ）に示す例では、次回本露光開始時刻は時刻ｔ８であり、この時刻は、連写速度に応じて決まる。また、合焦駆動必要時間は、例えば、図８（ｂ）に示したようにカメラ本体２００内の記憶部２０３に記憶しておいてもよく、また交換レンズ１００からレンズ情報として取得してもよい。

スキャン開始時刻ｔ５からスキャン締切時刻ｔ７まで、スキャン駆動量ＳＤだけフォーカスレンズを移動させるスキャンＳＣ１を行いながらコントラスト値を取得する。本実施形態においては、フレームレートが２４０ｆｐｓ（フレーム／秒）であることから、略４ｍｓｅｃ毎にコントラスト値が出力され、図１１（ａ）の例では（１）〜（５）まで計５個のコントラスト値を取得する。これらのコントラスト値に基づいて、合焦位置ｍ１、合焦時刻ｔ６が算出され、合焦履歴として記憶される。

スキャン締切時刻ｔ７が過ぎると、本露光開始予定時刻ｔ８までの間（図中の合焦駆動等にかかる時間ＴＡＦ参照）で、スキャン終了時点のフォーカス位置から予測合焦位置まで合焦駆動を行う（図中の合焦駆動ＡＦＤ参照）。なお、図７のＳ８５において説明したように、合焦予測位置に到達したとしても、合焦駆動必要時間が経過するのを待つ。次回本露光開始時刻ｔ８になると、露光を開始する。

次に、図１１（ｂ）は、前述したように、露光時間が１／５０秒より短い場合を示す。今、時刻ｔ１１において本露光を開始したとすると、時刻ｔ１２（＜時刻ｔ２）において本露光が終了し、撮像データの読み出しを開始する。本露光の露光時間が短いために、時刻ｔ１３（＜時刻ｔ３）に初期位置駆動を開始し、時刻ｔ１５（＜時刻ｔ５）にはスキャンを開始する。スキャン締切時刻ｔ１７は、図１１（ａ）の場合のスキャン締切時刻ｔ７と同じであることから、スキャンＳＣ１に加えてスキャンＳＣ２を実行することができる。この間、（１）〜（１０）まで計１０個のコントラスト値を取得する。このため、合焦精度、予測精度を向上させることができる。

スキャン締切時刻ｔ１７が過ぎると、本露光開始予定時刻ｔ１８までの間で、スキャン終了時点のフォーカス位置から予測合焦位置まで合焦駆動を行う。なお、本例においても合焦予測位置に到達したとしても、合焦駆動必要時間が経過するのを待つ。次回本露光開始時刻ｔ１８になると、露光を開始する。

次に、図１２は、前述したように、露光時間が１／５０秒より長い場合を示す。今、時刻ｔ２１において本露光を開始したとすると、時刻ｔ２２（＞時刻２）において本露光が終了し、撮像データの読み出しを開始する。本露光の露光時間が長いために、時刻ｔ２３（＞時刻ｔ３）になるとようやく初期位置駆動を開始し、時刻ｔ２５（＞時刻ｔ５）になってからスキャンを開始する。スキャン締切時刻は、図１１（ａ）の場合のスキャン締切時刻ｔ７と同じであるが、締切時間およびピーク検出が終了するとスキャンを終了する（図４のＳ４５、Ｓ４７参照）。この間、（１）〜（５）の最低フレーム数について、コントラスト値を取得し、本露光開始時刻ｔ２８までに予測合焦位置にフォーカスレンズを移動する。次回本露光開始時刻ｔ２８になると露光を開始する。

以上説明したように、本発明の一実施形態においては、連写速度設定部により設定される連写速度に応じて上記スキャン動作を行うことが有効な限界時刻を設定し、この設定される限界時刻を越えないようにスキャン動作を制御している。このため、設定連写速度に応じて最適な回数でコントラスト検出を行うことが可能となる。

また、本発明の一実施形態においては、スキャン動作によりコントラストのピークを検出するために必要な撮像データのフレーム数の最小値を記憶し、該最小値以上のフレーム数に対応するスキャン動作を行うようにしている。このため、コントラストＡＦで合焦位置を予測するにあたって、最低フレーム数でピーク検出を行っていることから、合焦精度および予測精度を確保することが可能となる。

なお、本実施形態においては、締切時刻に到達したか、最低フレーム数に到達したか、および方向確定したかの３つについて判定していたが（図４のＳ３５〜Ｓ３７）、いずれかの条件を省略し、また他の条件を付加するようにしてもよい。また締切時刻に到達したか、最低フレーム数に到達したか、およびピーク検出済みかの３つについて判定していたが（図４のＳ４５〜Ｓ４９）、いずれかの条件を省略し、また他の条件を付加するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話、スマートフォーンや携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assist）、ゲーム機器等に内蔵されるカメラでも構わない。いずれにしても、コントラストＡＦによって焦点調節を行う撮影のための機器であれば、本発明を適用することができる。

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」等の順番を表現する言葉を用いて説明したとしても、特に説明していない箇所では、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。

本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００・・・交換レンズ、１０１・・・撮影レンズ、１０２・・・モータ駆動部、１０３・・・レンズ制御部、１０４・・・記憶部、１０５・・・レンズ通信部、２００・・・カメラ本体、２０１・・・撮像装置、２０２・・・液晶表示部、２０３・・・記憶部、２０４・・・本体制御部、２０５・・・操作部、２０６・・・本体通信部

Claims (7)

1. 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の焦点調節を行う焦点調節装置において、
   上記撮影光学系により結像される被写体像の撮像データを取得する撮像素子と、
   上記フォーカスレンズを移動させて上記撮像素子による撮像動作を実行し、上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上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、
   上記撮像素子による撮影用本露光動作を連続して実行する速度を設定する連写速度設定部と、
   上記連写速度設定部により設定される連写速度に応じて上記スキャン動作を行うことが有効な限界時刻を設定する限界時刻設定部と、
   を有し、
   上記制御部は、上記限界時刻設定部で設定される時刻を越えないようにスキャン動作を制御することを特徴とする焦点調節装置。
2. 上記限界時刻設定部は、上記スキャン動作によって検出されるコントラストのピークとなるフォーカスレンズの位置へフォーカスレンズを移動させ合焦とするための移動時間だけ、上記撮像素子の撮影用本露光を開始する時刻よりも前の時刻に、限界時刻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。
3. 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の焦点調節を行う焦点調節装置において、
   上記撮影光学系により結像される被写体像の撮像データを取得する撮像素子と、
   上記フォーカスレンズを移動させて上記撮像素子による撮像動作を実行し、上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上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、
   を有し、
   上記制御部は、スキャン動作によりコントラストのピークを検出するために必要な撮像データのフレーム数の最小値を記憶し、該最小値以上のフレーム数に対応するスキャン動作を行うことを特徴とする焦点調節装置。
4. 撮像素子を有するカメラ本体と、該カメラ本体に対して交換可能に装着される交換レンズを含むカメラシステムにおいて、
   上記交換レンズは、
   光軸方向に移動可能で焦点状態を調節可能なフォーカスレンズを含み、上記撮像素子に被写体光を導く撮影光学系と、
   上記カメラ本体と通信を行うレンズ通信部と、
   上記レンズ通信部による上記カメラ本体との通信動作を制御するとともに、上記フォーカスレンズの移動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う本体通信部と、
   上記レンズ制御部へ上記フォーカスレンズの移動を指示するとともに、上記撮像素子による撮像動作を実行させ上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上記フォーカスレンズの位置を検出するスキャン動作を制御して焦点調節を行う本体制御部と、
   上記撮像素子による撮影用本露光動作を連続して実行する速度を設定する連写速度設定部と、
   上記連写速度設定部により設定される連写速度に応じて上記スキャン動作を行うことが有効な限界時刻を設定する限界時刻設定部と、
   を有し、
   上記本体制御部は、上記限界時刻設定部で設定される限界時刻を越えないようにスキャン動作を実行する、
   ことを特徴とするカメラシステム。
5. 上記限界時刻設定部は、上記スキャン動作によって検出されるコントラストのピークとなるフォーカスレンズの位置へフォーカスレンズ移動させる合焦とするための移動時間だけ、上記撮像素子の撮影用本露光を開始する時刻よりも前の時刻に、限界時刻を設定することを特徴とする請求項４に記載のカメラシステム。
6. 上記交換レンズは、上記レンズ制御部により読み出され、該交換レンズに関する情報であるレンズデータを記憶するレンズデータ記憶部を有し、
   上記限界時刻設定部は、上記本体通信部を介して取得した上記レンズデータ記憶部に記憶されたレンズデータに応じて上記移動時間を設定する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のカメラシステム。
7. 上記本体制御部は、スキャン動作によりコントラストのピークを検出するために必要な撮像データのフレーム数の最小値を記憶し、該最小値以上のフレーム数に対応するスキャン動作を行う、
   ことを特徴とする請求項４または５に記載のカメラシステム。