JP2013218063A - カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】動画撮影中でも高速にかつ滑らかに焦点調節動作を行うことを可能にしたカメラの提供。
【解決手段】本発明のカメラは、撮影光学系と撮影光学系の予定結像面に配設される撮像素子と撮像素子を撮影光学系の光軸方向に移動する撮像素子移動手段と撮影光学系を構成するフォーカスレンズを動かすフォーカスレンズ移動手段と制御手段とから構成され、さらに撮像素子移動手段は撮像素子を基準位置に対して第１の周期でまたぐように光軸方向に移動する第１の移動動作と第１の周期より長い第２の周期で基準位置に対して光軸方向の所定方向に移動し反転して基準位置に復帰する第２の移動動作との合成移動を行い、フォーカスレンズ移動手段はフォーカスレンズを第２の周期で階段状に移動を行い、制御手段は撮像素子移動手段による撮像素子の第２の移動動作の周期とフォーカスレンズ移動手段によるフォーカスレンズの階段状の移動の周期を同期させるように構成した。
【選択図】 図３（ａ）

Description

本発明は、デジタルカメラに関し、特に撮影レンズのフォーカスレンズ及び撮像素子を撮影レンズの光軸方向に移動させて焦点調節を行う一眼レフデジタルカメラに関するものである。

従来デジタルカメラに用いられる焦点検出方式には、ビデオカメラあるいはコンパクトカメラに用いられているコントラスト検出方式、一眼レフカメラに用いられている位相差検出方式等がある。

一眼レフカメラに用いられる位相差検出方式の焦点検出方法は、例えば特許文献１に開示されている。一眼レフカメラでは、撮影者が撮影レンズを通して被写体を観察するために被写体光をファインダー光学系に導くための跳ね上げミラーを有している。跳ね上げミラーは一部の光を透過するハーフミラーで構成され、跳ね上げミラーを透過した光は位相差検出方式の焦点検出装置に導かれ、焦点検出を行うことを可能としている。記録媒体での撮影を行う場合は、跳ね上げミラーは撮影光路から退避する。そのため、フィルムや撮像素子等の記録媒体での撮影を実行中は、従来の位相差検出方式の焦点検出を行うことはできない。

撮像素子を記録媒体とするカメラにおいて動画画像を観察したり記録したりする場合、コントラスト検出方式の焦点調節方法が用いられるのが一般的で、例えば特許文献２に開示されている。コントラスト検出方式の焦点調節方法は、撮影レンズを光軸方向に移動し撮像素子で撮像された画像の高周波成分を抽出し、コントラストの変化を検出して焦点調節を行うものである。合焦点近傍では、撮影レンズの移動による像面移動量を撮影レンズの焦点深度以下で制御する必要があるが、撮影レンズのイナーシャが大きい場合は像面移動量を正確に制御することが難しい。

そこで本出願人は、撮影レンズ移動機構と撮像素子を撮影レンズの光軸方向に移動する撮像手段移動機構を組み合わせて焦点調節を行う装置を特許文献３に開示している。特許文献２の自動合焦装置は、合焦点近傍ではイナーシャの小さい撮像手段移動機構を移動して焦点調節を行っている。

特開平２−１２０７１２号公報 特開昭６３−１２７２１７号公報 特開昭６３−０９３２７７号公報

しかしながら、被写体によって得られるコントラストが大きく異なるため、コントラスト検出方式の焦点調節方法では合焦点近傍か否かを判定することが難しい。そのため合焦させるために、撮影レンズ移動機構で合焦点を過ぎるまで像面を移動した後、撮像手段移動機構を用いて像面の移動方向を反転させるように動作させる。

また近年では一眼レフカメラにおいても動画撮影が可能となり、動画撮影中はコントラスト検出方式の焦点調節が行われるようになっている。

元来一眼レフカメラに装着される撮影レンズによっては像のボケ量が大きく、予定結像面に対する像面のずれ（いわゆるデフォーカス量）も大きい。そこで一眼レフカメラの撮影レンズでは、デフォーカス量が大きくても焦点調節のための時間を短くするため、フォーカスレンズの移動による像面移動速度が速くなるように移動機構は構成されている。

そのため、一眼レフカメラにおいてコントラスト検出方式の焦点調節を行う場合、フォーカスレンズを移動して合焦点を過ぎたことを判定し、その後フォーカスレンズを停止させても、像面移動速度が速いために合焦点から大きく過ぎた位置に像面が移動してしまうという問題があった。

そのため、撮像手段移動機構を用いて像面の移動方向を反転して移動させる場合、合焦点に到達するための時間がかかり、合焦までの時間が長くなるという問題があった。

さらには、一眼レフカメラに装着されるフォーカスレンズを合焦させるために短い周期で連続的に微小移動させると、振動や駆動音が連続的に発生してカメラとしての品位を損ねるという問題があった。

そこで、本発明の目的は、動画撮影中でも高速にかつ滑らかに焦点調節動作を行うことを可能にしたカメラを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るカメラの構成は、撮影光学系と撮影光学系の予定結像面に配設される撮像素子と撮像素子を撮影光学系の光軸方向に移動する撮像素子移動手段と撮影光学系を構成するフォーカスレンズを動かすフォーカスレンズ移動手段と制御手段とから構成されたカメラにおいて、撮像素子移動手段は撮像素子を基準位置に対して第１の周期でまたぐように光軸方向に移動する第１の移動動作と第１の周期より長い第２の周期で基準位置に対して光軸方向の所定方向に移動し反転して基準位置に復帰する第２の移動動作との合成移動を行い、フォーカスレンズ移動手段はフォーカスレンズを第２の周期で階段状に移動を行い、制御手段は撮像素子移動手段による撮像素子の第２の移動動作の周期とフォーカスレンズ移動手段によるフォーカスレンズの階段状の移動の周期を同期させるように構成することを特徴とする。

本発明によれば、動画撮影中でも高速にかつ滑らかに焦点調節動作を行うことを可能にしたカメラを提供することができる。

カメラの構成図 フローチャート（その１） フローチャート（その２） フローチャート（その３） 像面移動量説明図（その１） 像面移動量説明図（その２） 像面移動量説明図（その３） 像面移動量説明図（その４） 像面移動量説明図（その５） タイミングチャート説明図 像面移動量説明図（その１） 像面移動量説明図（その２） 像面移動量説明図（その３） 像面移動量説明図（その４） 像面移動量説明図（その５） タイミングチャート説明図 焦点調節動作説明図

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

［実施例１］
図１〜図６は本発明を実施するための第１の実施例で、図１はカメラの構成図、図２はカメラ動作のフローチャート、図３は像面移動量説明図、図４はタイミングチャート説明図、図５は像面移動量説明図、図６はタイミングチャート説明図である。

図１のカメラの構成図において、カメラ本体１には着脱可能な撮影レンズ５０が装着されている。

カメラ１の撮影レンズ５０の予定結像面に撮像素子１０が配置されている。８はフォーカルプレーンシャッターで撮像素子１０への露出を制御している。

カメラ１には、カメラ及びレンズを制御する制御手段であるところのＣＰＵ２０、撮像素子１０を駆動制御する撮像素子制御回路２１、撮像素子１０にて撮像した画像信号を画像処理する画像処理回路２４、画像処理された画像を表示する液晶表示素子９とそれを駆動する液晶表示素子駆動回路２５，撮像素子１０にて撮像された画像を記録するメモリ回路２２、画像処理回路２４にて画像処理された画像をカメラ外部に出力するためのインターフェース回路２３とから構成されている。また２６は、撮像素子１０を撮影レンズ５０の光軸方向に移動する撮像素子移動手段である。

撮像素子移動手段２６による撮像素子１０の移動周期と撮像素子制御回路２１により制御される撮像素子１０の蓄積、読み出しの周期は同期している。

撮影レンズ５０はカメラ本体１に対して着脱可能で、便宜上２枚のレンズ５０ａ、５０ｂで図示しているが、実際は多数枚のレンズで構成されている。本実施例では、レンズ５０ｂが焦点調節を行うフォーカスレンズを構成している。

撮影レンズ５０は、カメラ１のＣＰＵ２０から送られてくる焦点調節情報を電気接点３０を介してレンズＣＰＵ５１にて受信し、その焦点調節情報に基づいてフォーカスレンズ移動手段５２によって合焦状態に調節される。また５４は撮影レンズ５０の瞳近傍に配設された絞り装置で、絞り駆動手段５３によって所定の絞り値に絞り込まれるようになっている。

撮影レンズ５０を透過した被写体光の一部は跳ね上げミラー２で反射して、ピント板３近傍に収斂し被写体像を形成する。撮影者は、ピント板３で拡散した光をペンタダハプリズム４及び接眼レンズ５を介してを観察することにより、被写体像を観察可能になっている。ここで、跳ね上げミラー２、ピント板３、ペンタダハプリズム４及び接眼レンズ５はファインダー光学系を構成している。

また、跳ね上げミラー２を透過した一部の被写体光は、サブミラー６で反射して位相差方式の焦点検出装置７に導かれる。焦点検出装置７の構成は特許文献１にて公知である。

静止画撮影等のために、撮影者がファインダーをのぞいているときは、焦点検出装置７で得られた焦点検出情報に基づいて撮影レンズ５０の焦点調節が行われる。

以下、図２のカメラ動作のフローチャート、図３及び図５の像面移動量説明図、図４及び図６のタイミングチャート説明図に基づいて本発明のカメラの焦点調節動作を説明する。

図２(a)のカメラ動作のメインのフローチャートにおいて、不図示の電源がＯＮされカメラ１が起動されると（ｓ１００）、制御手段であるＣＰＵ２０は撮影モードの設定状態を確認する（ｓ１０１）。撮影モードは不図示のモード設定手段により設定可能となっている。撮影モードが動画撮影モードに設定されていることをＣＰＵ２０が確認すると、カメラ１及びレンズ５０はコントラスト検出方式の焦点調節方法で制御される（ｓ１２０）。ここで、動画モードとは動画を撮影するモードを意味し、動画画像を表示するモード、動画画像を記録するモードを含んでいる。

図２(ｂ)はコントラスト検出方式の焦点調節動作を示したフローチャートである。

カメラ１の撮影モードが動画撮影モードに設定されていることをＣＰＵ２０が確認すると、ＣＰＵ２０は撮像素子制御回路２１を介して撮像素子１０での動画撮影を開始する。

まずＣＰＵ２０は跳ね上げミラー２を撮影光路から退避するとともに、フォーカルプレーンシャッター８を開放状態にして、撮像素子１０での撮影が可能な状態に設定する（ｓ１２１）。

一方ＣＰＵ２０は、撮影レンズ５０の合焦状態を確認するために、撮像素子１０の位置を光軸方向に微小量移動するように、撮像素子移動手段２６を制御する（ｓ１２２）。

ここで撮像素子移動手段２６は、撮像素子１０を第１の周期、例えば３０Hzで光軸方向の基準位置に対して被写体方向及びそれと反対の方向とに交互に移動する矩形波状の第１の移動動作を行えるようになっている。撮像素子移動手段２６は、図４のタイミングチャートに示した撮像素子矩形波状移動信号に基づいて撮像素子１０の移動を制御する。撮像素子矩形波状移動信号は、ＣＰＵ２０から送られる基準信号に同期している。

このとき撮像素子１０は、フォーカルプレーンシャッター８と液晶表示素子９との間の所定の空間を撮影レンズ５０の光軸方向に往復移動する。

図３(a)は撮像素子１０の像面移動量説明図で、撮像素子移動手段２６により第１の周期で第１の移動動作を制御されたときの、撮像素子１０の光軸方向の位置の時間的な変化を示している。撮像素子１０は矩形波状の第１の移動動作を行うように制御されるが、実際の動きは慣性のためになまった動きとなる場合がある。ここで撮像素子１０の光軸方向の移動振幅aは、撮影レンズ５０の絞り値Ｆと最小錯乱円径δの積Ｆδの約１／２である。

また撮像素子１０が光軸方向の所定の位置にいるタイミングで、撮像素子１０は撮像素子制御回路２１により蓄積が実行される（ｓ１２３）。図３(a)の撮像素子１０の像面移動量説明図において、撮像素子１０の移動速度が零となる時間に撮像素子１０の蓄積時間の中心が略一致するように撮像素子制御回路２１は撮像素子１０を制御する。

撮像素子１０での蓄積が終了すると、撮像素子制御回路２１は撮像素子１０から撮影画像を読み出す（ｓ１２４）。さらに、画像処理回路２４は撮像素子１０から読み出された撮影画像を画像処理する。ＣＰＵ２０は、画像処理された画像を液晶表示素子駆動回路２５を介して液晶表示素子９に表示する（ｓ１２５）。さらに、カメラ１が動画画像を記録するモードに設定されていれば、メモリ回路２２に画像を記録する（ｓ１２６）。

さらに、画像処理回路２４は撮影画像のコントラストを算出する（ｓ１２７）。ＣＰＵ２０は、それ以前に算出された２回分のコントラスト情報と、今回算出されたコントラスト情報とを比較する。ＣＰＵ２０は３回分のコントラスト情報を比較し、撮影レンズ５０が合焦状態でなく（ｓ１２８）、また撮影画像のコントラストがピークとなる合焦点をまだ過ぎていないと判定したら（ｓ１２９）、ＣＰＵ２０はフォーカスレンズ５０ｂを合焦方向に移動するためにレンズＣＰＵ５１にレンズ移動信号を送信する。レンズＣＰＵ５１は、フォーカスレンズ移動手段５２を介してフォーカスレンズ５０ｂを合焦方向に微小移動させる。図３(ｄ)はフォーカスレンズ５０ｂの移動に伴う像面移動量説明図で、フォーカスレンズ移動手段５２により撮像素子１０の移動周期より長い第２の周期、例えば第１の周期より４倍長い７.５Ｈｚの周期で階段状に像面が移動するように制御される（ｓ１３０）。フォーカスレンズ移動手段５２は、図４のタイミングチャートに示したレンズ移動信号に基づいてフォーカスレンズ５０ｂの移動を制御する。レンズ移動信号は、ＣＰＵ２０から送られる基準信号に同期している。

ここで、フォーカスレンズ５０ｂの微小移動に伴う階段状の像面移動量ｂは、撮像素子移動手段２６による撮像素子１０の光軸方向の移動振幅aと所定の関係を満足する。本実施例では、フォーカスレンズ５０ｂの微小移動に伴う階段状の像面移動量ｂは、
ｂ＝８／３a
を満足するように設定されている。その結果、フォーカスレンズ５０ｂの微小移動に伴う階段状の像面移動量ｂは、撮影レンズ５０の絞り値Ｆと最小錯乱円径δの積Ｆδの約４／３となり、微小なフォーカス制御を可能としている。

本発明では、フォーカスレンズ５０ｂを長い周期で微小に移動させているので、フォーカスレンズ５０ｂの移動回数を少なくして、さらに駆動音も小さくなるようにしている。

ところで、フォーカスレンズ５０ｂは第２の周期で階段状に微小移動するように制御されるため、ファーカスレンズ５０ｂによる像面移動は、図３(ｄ)のフォーカスレンズ５０ｂの移動に伴う像面移動量説明図に示すように不連続となる。像面が不連続的に移動すると、その移動量によっては液晶表示素子９に表示される動画像を観察する観察者に不快感を与える。

そこでＣＰＵ２０は像面移動の不連続性をなくすために、撮像素子１０をフォーカスレンズ５０ｂの移動周期と同等の第２の周期で基準位置に対して光軸方向の所定方向に移動し反転して基準位置に復帰する第２の移動動作、いわゆるのこぎり波状の動作を行えるように、撮像素子制御手段を制御させる（ｓ１３１）。撮像素子移動手段２６は、図４のタイミングチャートに示した撮像素子のこぎり波状移動信号に基づいて撮像素子１０の移動を制御する。撮像素子のこぎり波状移動信号は、ＣＰＵ２０から送られる基準信号に同期している。

図３(ｂ)は撮像素子１０の像面移動量説明図で、撮像素子移動手段２６により第２の周期でのこぎり波状の第２の移動動作で制御されたときの、撮像素子１０の光軸方向の位置の時間的な変化を示している。このとき、撮像素子１０の移動振幅ｃは、フォーカルプレーンシャッター８と液晶表示素子９との間隔より小さくなるように、撮像素子移動手段２６により制御される。

さらには、撮像素子移動手段２６は矩形波状の第１の移動動作とのこぎり波状の第２の移動動作を同時に行うことができるようになっている。図３(ｃ)は撮像素子１０の像面移動量説明図で、撮像素子移動手段２６により撮像素子１０が第１及びで第２の移動動作で制御されたときの、撮像素子１０の光軸方向の位置の時間的な変化を示している。

さらに図３(e)は、撮像素子１０の移動とフォーカスレンズ５０ｂの移動に伴う像面移動量説明図である。同図に示すように本実施例のカメラでは、像面が光軸方向に短い周期で前後しながら、全体としては合焦方向に滑らかに移動している。

図２（ｂ）のカメラ動作のフローチャートにおいて、カメラが動画モードに設定され続けていたら（ｓ１３２）、ＣＰＵ２０は引き続きコントラスト検出方式の焦点調節動作を続行する。

引き続きＣＰＵ２０は、撮影レンズ５０の合焦状態を確認するために、撮像素子１０の位置を光軸方向に微小量移動するように、撮像素子移動手段２６を制御する（ｓ１２２）。

さらに撮像素子１０が光軸方向の所定の位置にいるタイミングで、撮像素子１０は撮像素子制御回路２１により蓄積が実行される（ｓ１２３）。

撮像素子１０での蓄積が終了すると、撮像素子制御回路２１は撮像素子１０から撮影画像を読み出す（ｓ１２４）。さらに、画像処理回路２４は撮像素子１０から読み出された撮影画像を画像処理する。ＣＰＵ２０は、画像処理された画像を液晶表示素子駆動回路２５を介して液晶表示素子９に表示する（ｓ１２５）。さらに、カメラ１が動画画像を記録するモードに設定されていれば、メモリ回路２２に画像を記録する（ｓ１２６）。

さらに、画像処理回路２４は撮影画像のコントラストを算出する（ｓ１２７）。ＣＰＵ２０は、それ以前に算出された２回分のコントラスト情報と、今回算出されたコントラスト情報とを比較する。ＣＰＵ２０は３回分のコントラスト情報を比較し、撮影レンズ５０が合焦状態でなく（ｓ１２８）、また撮影画像のコントラストがピークとなる合焦点を過ぎたと判定したら（ｓ１２９）、ＣＰＵ２０はフォーカスレンズ５０ｂを合焦方向に反転移動するためにレンズＣＰＵ５１にレンズ移動信号を送信する。このとき、一度合焦点を過ぎているため、ＣＰＵ２０は像面移動速度が小さくなるようにフォーカスレンズ移動手段５２及び撮像素子移動手段２６を制御する。

レンズＣＰＵ５１は、フォーカスレンズ移動手段５２を介してフォーカスレンズ５０ｂを合焦方向に微小移動させる。図５(ｄ)はフォーカスレンズ５０ｂの移動に伴う像面移動量説明図で、フォーカスレンズ移動手段５２により撮像素子１０の第１の移動周期より長い第３の周期、例えば第１の周期より８倍長い３.７５Ｈｚの周期で階段状に像面が移動するように制御される（ｓ１３３）。フォーカスレンズ移動手段５２は、図６のタイミングチャートに示したレンズ移動信号に基づいてフォーカスレンズ５０ｂの移動を制御する。レンズ移動信号は、ＣＰＵ２０から送られる基準信号に同期している。

ところで、フォーカスレンズ５０ｂは第２の周期で階段状に微小移動するように制御されるため、フォーカスレンズ５０ｂによる像面移動は、図５(ｄ)のフォーカスレンズ５０ｂの移動に伴う像面移動量説明図に示すように不連続となる。

そこでＣＰＵ２０は像面移動の不連続性をなくすために、撮像素子１０をフォーカスレンズ５０ｂの移動周期と同等の第３の周期で基準位置に対して光軸方向の所定方向に移動し反転して基準位置に復帰する第２の移動動作、いわゆるのこぎり波状の動作を行えるように、撮像素子移動手段２６を制御させる（ｓ１３４）。撮像素子移動手段２６は、図６のタイミングチャートに示した撮像素子のこぎり波状移動信号に基づいて撮像素子１０の移動を制御する。撮像素子のこぎり波状移動信号は、ＣＰＵ２０から送られる基準信号に同期している。

図５(ｂ)は撮像素子１０の像面移動量説明図で、撮像素子移動手段２６により第３の周期でのこぎり波状の第２の移動動作で制御されたときの、撮像素子１０の光軸方向の位置の時間的な変化を示している。このとき、撮像素子１０の移動振幅は、フォーカルプレーンシャッター８と液晶表示素子９との間隔より小さくなるように、撮像素子移動手段２６により制御される。

さらには、撮像素子移動手段２６は矩形波状の第１の移動動作とのこぎり波状の第２の移動動作を同時に行うことができるようになっている。図５(ｃ)は撮像素子１０の像面移動量説明図で、撮像素子移動手段２６により撮像素子１０が第１及びで第２の移動動作で制御されたときの、撮像素子１０の光軸方向の位置の時間的な変化を示している。

さらに図５(e)は、撮像素子１０の移動とフォーカスレンズ５０ｂの移動に伴う像面移動量説明図である。同図に示すように、撮影画像のコントラストピークを通り過ぎてレンズ移動方向を反転した場合は、合焦方向への移動速度を小さくすることにより焦点調節の制御性を向上させている。また同図に示すように本実施例のカメラでは、像面が光軸方向に短い周期で前後しながら、全体としては合焦方向に滑らかに移動している。

図２（ｂ）のカメラ動作のフローチャートにおいて、カメラが引き続き動画モードに設定されていたら（ｓ１３２）、ＣＰＵ２０は引き続きコントラスト検出方式の焦点調節動作を続行する。

ＣＰＵ２０は、撮影レンズ５０の合焦状態を確認するために、撮像素子１０の位置を光軸方向に微小量移動するように、撮像素子移動手段２６を制御する（ｓ１２２）。

さらに撮像素子１０が光軸方向の所定の位置にいるタイミングで、撮像素子１０は撮像素子制御回路２１により蓄積が実行される（ｓ１２３）。

撮像素子１０での蓄積が終了すると、撮像素子制御回路２１は撮像素子１０から撮影画像を読み出す（ｓ１２４）。さらに、画像処理回路２４は撮像素子１０から読み出された撮影画像を画像処理する。ＣＰＵ２０は、画像処理された画像を液晶表示素子駆動回路２５を介して液晶表示素子９に表示する（ｓ１２５）。さらに、カメラ１が動画画像を記録するモードに設定されていれば、メモリ回路２２に画像を記録する（ｓ１２６）。

さらに、画像処理回路２４は撮影画像のコントラストを算出する（ｓ１２７）。ＣＰＵ２０は、それ以前に算出された２回分のコントラスト情報と、今回算出されたコントラスト情報とを比較する。ＣＰＵ２０は３回分のコントラスト情報を比較し、撮影レンズ５０が合焦状態であると判定すると（ｓ１２８）、ＣＰＵ２０はフォーカスレンズ５０ｂの階段状の移動を停止する（ｓ１３５）。さらにＣＰＵ２０は、撮像素子１０ののこぎり波状の移動を停止する（ｓ１３６）。

ＣＰＵ２０はカメラの撮影モードの設定状態を確認し、動画モードに設定されていなければ（ｓ１３２）、コントラスト検出方式の焦点調節を終了する。

まずＣＰＵ２０は、撮像素子１０の矩形波状の移動を中止し初期位置に停止する（ｓ１３７）。さらに、ＣＰＵ２０はフォーカルプレーンシャッター８を閉じて撮像素子１０への露光を中止し、跳ね上げミラー２を撮影光路に進入させて、撮影者がファインダー光学系を介して被写体を観察可能な状態に設定する（ｓ１３８）。

コントラスト検出方式の焦点調節を終了すると（ｓ１３９）、図２(a)に示したカメラ動作のフローチャートのメインルーチンに復帰する。

ＣＰＵ２０は不図示の電源の状態を確認し、電源が引き続きＯＮ状態であれば（ｓ１０２）、カメラ動作を続行する。

撮影モードが動画撮影モードに設定されていることをＣＰＵ２０が確認すると（ｓ１０１）、カメラ１及びレンズ５０は位相差検出方式の焦点調節方法で制御される（ｓ１４０）。

図２(ｃ)は位相差検出方式の焦点調節動作を示したフローチャートである。

ＣＰＵ２０は、不図示のシャッターレリーズスイッチの前段操作であるＳＷ−１の状態を確認する（ｓ１４１）。シャッターレリーズスイッチの前段操作であるＳＷ−１がＯＮされると（ｓ１４１）、位相差検出方式による焦点調節を実行する。

ＣＰＵ２０は、焦点検出装置７で得られるＡＦ像信号を読み出し（ｓ１４２）、撮影レンズ５０の焦点状態を演算する（ｓ１４３）。撮影レンズ５０が合焦状態でなければ（ｓ１４４）、ＣＰＵ２０にて演算されたデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ移動手段５２によりフォーカスレンズ５０ｂを所定量移動する（ｓ１４５）。引き続きシャッターレリーズスイッチの前段操作であるＳＷ−１がＯＮ状態であると（ｓ１４１）、ＣＰＵ２０は再度焦点検出装置７で得られるＡＦ像信号を読み出し（ｓ１４２）、撮影レンズ５０の焦点状態を演算する（ｓ１４３）。

撮影レンズ５０が合焦状態であれば（ｓ１４４）、ＣＰＵ２０はシャッターレリーズスイッチの後段操作であるＳＷ−２の状態を確認する（ｓ１４６）。シャッターレリーズスイッチの後段操作であるＳＷ−２がＯＦＦの状態であれば（ｓ１４６）、引き続きシャッターレリーズスイッチの前段操作であるＳＷ−１の状態を確認する（ｓ１４１）。

一方、シャッターレリーズスイッチの後段操作であるＳＷ−２がＯＮされていれば（ｓ１４６）、ＣＰＵ２０は跳ね上げミラー２を撮影光路から退避するとともに、フォーカルプレーンシャッター８を開放状態にして、撮像素子１０での撮影が可能な状態に設定する（ｓ１４７）。さらに、撮像素子制御回路２１により撮像素子１０による撮像が実行される（ｓ１４８）。

撮像素子１０での蓄積が終了すると、ＣＰＵ２０はフォーカルプレーンシャッター８を閉じて、跳ね上げミラー２を撮影光路に進入させて、撮影者がファインダー光学系を介して被写体を観察可能な状態に設定する（ｓ１４９）。

さらに、撮像素子制御回路２１は撮像素子１０から撮影画像を読み出し、画像処理回路２４にて画像処理を行った撮影画像を液晶表示素子駆動回路２５を介して液晶表示素子９に表示する（ｓ１５０）。さらに、カメラ１が動画画像を記録するモードに設定されていれば、メモリ回路２２に画像を記録する（ｓ１５１）。

位相差検出方式の焦点調節を終了すると（ｓ１５２）、図２(a)に示したカメラ動作のフローチャートのメインルーチンに復帰する。

ＣＰＵ２０は不図示の電源の状態を確認し、電源がＯＦＦ状態であれば（ｓ１０２）、カメラ動作を停止する。

本実施例のコントラスト検出方式の焦点調節方法では、撮像素子１０の第２の移動動作の第２の移動周期が第１の移動動作の第１の移動周期の半分の偶数倍に設定されているため、第２の移動動作の初期移動方向と第１の移動動作の初期移動方向とは異なるように制御されている。

例えば、図３(ｂ)の撮像素子１０の像面移動量説明図で示されるように、撮像素子１０がまず＋方向にのこぎり波状の第２の移動動作で制御されるとき、矩形波状の第１の移動動作は図３(a)の撮像素子１０の像面移動量説明図で示すようにまず−方向に移動するよう制御される。その結果、図３(e)の合成像面移動量説明図で示すように、第１の周期と第２の周期の一致するところでも、ほぼ滑らかな像面移動が行えるようになっている。

本実施例のカメラはコントラスト検出方式の焦点調節方法において、フォーカスレンズの移動と撮像素子移動手段による撮像素子の移動を同期させて制御することにより、像面を微小に制御することが可能となり、合焦点を大きく行きすぎることを防止している。その結果、動画撮影中でも高速に焦点調節を行うことを可能としている。

［実施例２］
図７は本発明を実施するための第２の実施例で、コントラスト検出方式の焦点調節動作説明図である。本実施例のカメラの構成及びカメラ動作のフローチャートは第１の実施例と同じなので省略する。

以下、図７を用いてコントラスト検出方式の焦点調節時の撮像素子１０及びフォーカスレンズ５０ｂの移動制御を説明する。

カメラ１の撮影モードが動画撮影モードに設定されると、撮影レンズ５０の合焦状態を確認するために、撮像素子１０の位置を光軸方向に微小量移動するように、撮像素子移動手段２６を制御される。

本実施例の撮像素子移動手段２６は、撮像素子１０が光軸方向の基準位置に対して被写体方向及びそれと反対の方向とに第１の周期で交互に移動する矩形波状の第１の移動動作と、基準位置に対して光軸方向の所定方向に移動し反転して基準位置に復帰するのこぎり波状の第２の移動動作を同時に行うように制御する。このとき撮像素子移動手段２６は、図７の焦点調節動作説明図に示した撮像素子移動信号を出力し撮像素子１０の移動を制御する。本実施例では、光軸方向の基準位置に対して被写体方向及びそれと反対の方向とに交互に移動する矩形波状の第１の移動動作の一方の方向の振幅を大きくすることにより基準位置に対して光軸方向の所定方向に移動するようにしている。また、撮像素子１０は第１の周期より長い第２の周期で基準位置に復帰する。撮像素子移動信号は、ＣＰＵ２０から送られる基準信号に同期している。

撮像素子移動手段２６により撮像素子１０が第１及びで第２の移動動作で制御されたときの撮像素子１０の光軸方向の位置の時間的な変化は、図７の焦点調節動作説明図の撮像素子移動量のグラフに示している。

一方、ＣＰＵ２０はフォーカスレンズ５０ｂを合焦方向に移動するためにレンズＣＰＵ５１にレンズ移動信号を送信する。レンズＣＰＵ５１は、フォーカスレンズ移動手段５２を介してフォーカスレンズ５０ｂを合焦方向に微小移動させる。フォーカスレンズ移動手段５２は、図７の焦点調節動作説明図に示したレンズ移動信号に基づいてフォーカスレンズ５０ｂの移動を制御する。レンズ移動信号は、ＣＰＵ２０から送られる基準信号に同期している。

図７の焦点調節動作説明図のレンズ像面移動量のグラフはフォーカスレンズ５０ｂの移動に伴う像面の時間的な変化を示しており、フォーカスレンズ５０ｂはフォーカスレンズ移動手段５２により撮像素子１０の移動周期より長い第２の周期で階段状に像面が移動するように制御される。

本実施例では、フォーカスレンズ５０ｂを長い周期で微小に移動させているので、フォーカスレンズ５０ｂの移動回数を少なくして、さらに駆動音も小さくなるようにしている。

さらに図７の焦点調節動作説明図の合成移動量のグラフは、撮像素子１０の移動とフォーカスレンズ５０ｂの移動に伴う像面の移動量を説明した図である。同図に示すように本発明のカメラでは、像面が光軸方向に短い周期で前後しながら、全体としては合焦方向に滑らかに移動している。

また、撮像素子制御回路２１は図７の焦点調節動作説明図の読み出し信号を出力し、撮像素子１０が光軸方向の所定の位置にいるタイミングで蓄積された画像情報を読み出すように制御している。本実施例では、フォーカスレンズ５０ｂが移動中に撮像素子１０に蓄積された画像情報は読み出さないように制御される。その結果、像面が急に変化している状態に蓄積された画像情報は焦点状態の検出には使用しないようにしている。

撮像素子制御回路２１から出力される読み出し信号と撮像素子移動信号とは同期している。さらに撮像素子１０が光軸方向の所定の位置にいるタイミングに蓄積された撮影画像を読み出して、撮影レンズ５０の焦点状態が検出される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ カメラ
２ 跳ね上げミラー
３ ピント板
４ ペンタダハプリズム
５ 接眼レンズ
６ サブミラー
７ 焦点検出装置
８ フォーカルプレーンシャッター
９ 液晶表示素子
１０ 撮像素子
５０ 撮影レンズ

Claims (4)

1. 被写体を撮影する撮影光学系と該撮影光学系の予定結像面に配設される撮像素子と該撮像素子を前記撮影光学系の光軸方向に移動する撮像素子移動手段と前記撮影光学系を構成するフォーカスレンズを動かすフォーカスレンズ移動手段と制御手段とから構成されたカメラにおいて、
   前記撮像素子移動手段は撮像素子を第１の周期で光軸方向の基準位置に対して被写体方向及びそれと反対の方向とに交互に移動する第１の移動動作と第１の周期より長い第２の周期で基準位置に対して光軸方向の所定方向に移動し反転して基準位置に復帰する第２の移動動作との合成移動を行い、前記フォーカスレンズ移動手段はフォーカスレンズを前記第２の周期で階段状に移動を行い、前記制御手段は撮像素子移動手段による撮像素子の第２の移動動作の周期とフォーカスレンズ移動手段によるフォーカスレンズの階段状の移動の周期を同期させることを特徴とするカメラ。
2. 前記制御手段は、撮像素子移動手段による撮像素子の第１の移動動作と第２の移動動作とを同期させることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
3. 前記第２の周期が前記第１の周期の半分の偶数倍の場合、前記撮像素子移動手段は前記第２の移動動作の初期移動方向と前記第１の移動動作の初期移動方向は異なるように制御することを特徴とする請求項２に記載のカメラ。
4. 前記演算手段は、前記フォーカスレンズ移動手段によりフォーカスレンズが移動中は、画像のコントラストに関する情報を算出しないことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。