JP2015075539A - カメラボディおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】焦点調節レンズの駆動を適切に制御することが可能なカメラボディを提供する。【解決手段】焦点調節レンズ３２を含む光学系の焦点状態を検出する焦点検出部２１と、焦点調節レンズ３２の駆動可動範囲の制限情報を、レンズ鏡筒３から受信する受信部２１と、制限情報に基づいて、焦点検出時に焦点調節レンズ３２を駆動させる速度を駆動目標速度として決定する決定部２１と、決定部２１により決定された駆動目標速度に基づく情報を、レンズ鏡筒３に送信する送信部２１と、を備えることを特徴とするカメラボディ。【選択図】 図１

Description

本発明は、カメラボディおよび撮像装置に関する。

従来より、焦点調節レンズの駆動可能範囲を制限可能なレンズ鏡筒を用いて、焦点検出時における焦点調節レンズの駆動範囲を制限する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００６−１２６３３０号公報

焦点調節レンズを駆動させながら光学系による像のコントラストに関する評価値を算出し、評価値がピークとなるレンズ位置を合焦位置として検出する、コントラスト検出方式による焦点検出を行う場合には、所定数以上（たとえば５点以上）の評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで、評価値のピークとなるレンズ位置が検出される。しかしながら、従来技術のように、焦点調節レンズの駆動可能範囲を制限してしまうと、カメラボディから指示された焦点調節レンズの駆動速度によっては、焦点調節レンズの駆動速度が速くなり過ぎてしまい、制限した焦点調節レンズの駆動可能範囲において、焦点検出に必要な数（たとえば５点）の評価値を算出することができず、その結果、合焦位置を適切に検出できない場合があった。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。

[１]本発明に係るカメラボディは、焦点調節レンズを含む光学系の焦点状態を検出する焦点検出部と、前記焦点調節レンズの駆動可動範囲の制限情報を、レンズ鏡筒から受信する受信部と、前記制限情報に基づいて、焦点検出時の前記焦点調節レンズを駆動させる速度を、駆動目標速度として決定する決定部と、前記決定部により決定された前記駆動目標速度に基づく情報を、前記レンズ鏡筒に送信する送信部と、を備えることを特徴とする。

[２]上記カメラボディに係る発明において、前記決定部は、前記制限情報に基づいて第２目標速度を決定し、前記第２目標速度が所定の第１目標速度以下である場合には、前記第２目標速度を、前記駆動目標速度として決定するように構成することができる。

[３]上記カメラボディに係る発明において、前記決定部は、撮像素子のフレームレートに基づいて、前記第２目標速度を決定するように構成することができる。

[４]上記カメラボディに係る発明において、前記決定部は、前記光学系の被写界深度に基づいて、前記第１目標速度を決定するように構成することができる。

[５]上記カメラボディに係る発明において、前記第１目標速度を固定値として、または、前記第１目標速度と前記光学系の被写界深度との関係を示すテーブルを記憶している記憶部をさらに備えるように構成することができる。

[６]上記カメラボディに係る発明において、前記第２目標速度を前記駆動目標速度として決定した場合に、前記第２目標速度で前記焦点調節レンズを駆動することを、ユーザに報知する報知手段をさらに備えるように構成することができる。

[７]本発明に係る撮像装置は、上記カメラボディを備えることを特徴とする。

本発明によれば、焦点調節レンズの駆動を適切に制御することができる。

図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。 図２は、本実施形態に係るレンズ鏡筒の外観図である。 図３は、フォーカスレンズの合焦可能範囲の一例を示す図である。 図４は、レンズ鏡筒とカメラ本体との間の情報の授受の一例を説明するための図である。 図５は、コントラスト検出方式による焦点検出方法の一例を説明するための図である。 図６は、本実施形態のカメラの動作を示すフローチャートである。 図７は、サーチ駆動範囲の一例を示す図である。 図８は、他の実施形態に係る撮像素子の撮像面の要部拡大図である。 図９は、サーチ駆動範囲の他の例を示す図である。 図１０は、レンズ鏡筒の外観図の他の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

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

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

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

エンコーダ３５で検出されたフォーカスレンズ３２の現在位置情報は、レンズ制御部３７を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３２の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３７を介して送出されることにより駆動する。

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

また、本実施形態に係るレンズ鏡筒３は、フォーカスレンズ３２の合焦可能範囲が制限可能となっている。合焦可能範囲とは、当該合焦可能範囲内において、合焦位置が検出された場合に、合焦と判定される範囲である。本実施形態では、図１，２に示すように、レンズ鏡筒３に、合焦可能範囲を設定するためのフォーカスリミットスイッチ３８を備えており、ユーザが、フォーカスリミットスイッチ３８を操作して、フォーカスリミットモードを選択することで、合焦可能範囲を選択することができる。なお、図２は、本実施形態に係るレンズ鏡筒３の外観図である。

また、図３は、本実施形態で設定可能な合焦可能範囲の一例を示す図である。本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの範囲を、合焦可能範囲Ｒｆ１として設定する「ＦＵＬＬモード」と、図３（Ｂ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳまでの範囲を、合焦可能範囲Ｒｆ２として設定する「至近側制限モード」と、図３（Ｃ）に示すように、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳから至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの範囲を、合焦可能範囲Ｒｆ３として設定する「無限遠側制限モード」の、３つのフォーカスリミットモードを選択することができる。なお、本実施形態では、フォーカスリミットスイッチ３８を、図２に示す「ＦＵＬＬ」に合わせることで「ＦＵＬＬモード」が設定され、図２に示す「リミット１」に合わせることで「至近側制限モード」が設定され、図２に示す「リミット２」に合わせることで、「無限遠側制限モード」が設定される。

そして、ユーザによりいずれかのフォーカスリミットモードが選択された場合には、図４に示すように、選択されたフォーカスリミットモードに対応するフォーカスリミット情報が、レンズ鏡筒３からカメラ本体２に送信される。なお、フォーカスリミット情報は、フォーカスリミットモードごとに、レンズ制御部３７が備えるＲＯＭに記憶されている。

たとえば、フォーカスリミットスイッチ３８により、図３（Ａ）に示す「ＦＵＬＬモード」が設定された場合には、レンズ制御部３７は、フォーカスリミット情報として、「ＦＵＬＬモード」における合焦可能範囲Ｒｆ１のリミット位置（端部）である無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰと、それに対応する無限遠端設計値ＤＶ_ＩＰおよび至近端設計値ＤＶ_ＮＰとを、カメラ本体２に送信する。

また、フォーカスリミットスイッチ３８により、図３（Ｂ）に示す「至近側制限モード」が設定された場合には、レンズ制御部３７は、フォーカスリミット情報として、「至近側制限モード」における合焦可能範囲Ｒｆ２のリミット位置である、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳと、それに対応する無限遠端設計値ＤＶ_ＩＰおよび至近側設計値ＤＶ_ＮＳとを、カメラ本体２に送信する。

同様に、フォーカスリミットスイッチ３８により、図３（Ｃ）に示す「無限遠側制限モード」が設定された場合には、レンズ制御部３７は、フォーカスリミット情報として、「無限遠側制限モード」における合焦可能範囲Ｒｆ３のリミット位置である無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰと、それに対応する無限遠側設計値ＤＶ_ＩＳおよび至近端設計値ＤＶ_ＮＰとを、カメラ本体２に送信する。

なお、本実施形態において、レンズ鏡筒３は、至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳ、至近側設計値ＤＶ_ＮＳ、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳ、または無限遠側設計値ＤＶ_ＩＳを、ズームレンズ位置ごとに記憶しており、レンズ制御部３７は、ズームレンズ位置に応じた至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳ、至近側設計値ＤＶ_ＮＳ、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳ、または無限遠側設計値ＤＶ_ＩＳをＲＯＭから読み出し、フォーカスリミット情報として、カメラ本体２に送信する。

さらに、本実施形態においては、たとえば、合焦可能範囲Ｒｆ２，Ｒｆ３などのように、レンズ鏡筒３において、合焦可能範囲が合焦可能範囲を制限可能であるか否かを示す情報、および、「ＦＵＬＬモード」や「無限側制限モード」などのように、ユーザに選択されたフォーカスリミットモードの情報が、フォーカスリミット情報として、レンズ制御部３７のＲＯＭに記憶されており、レンズ制御部３７は、フォーカスリミット情報として、レンズ鏡筒３において合焦可能範囲が制限可能であるか否かを示す情報およびユーザに選択されたフォーカスリミットモードの情報をも、レンズ鏡筒３からカメラ本体２に送信することができる。

なお、図３（Ａ）において、無限遠端設計値ＤＶ_ＩＰは、「ＦＵＬＬモード」において、レンズ鏡筒３が、設計上、被写体に合焦することを保証するレンズ位置のうち無限遠側のリミット位置であり、レンズ鏡筒３の設計誤差を考慮して、無限遠端設計値ＤＶ_ＩＰよりも無限遠側に無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰを設け、この無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰまで合焦位置の検出が可能となるように設計されている。同様に、至近端設計値ＤＶ_ＮＰは、レンズ鏡筒３が、設計上、被写体に合焦することを保証するレンズ位置のうち至近側のリミット位置であり、レンズ鏡筒３の設計誤差を考慮して、至近端設計値ＤＶ_ＮＰよりも至近側に至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰを設け、この至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまで合焦位置の検出が可能となるように設計されている。

また、図３（Ｂ）において、至近側設計値ＤＶ_ＮＳは、「至近側制限モード」において、レンズ鏡筒３が、設計上、被写体に合焦することを保証するレンズ位置のうちの至近側のリミット位置であり、レンズ鏡筒３の設計誤差を考慮して、至近側設計値ＤＶ_ＮＳよりも至近側の至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳまで、合焦位置の検出が可能となるように設計されている。同様に、図３（Ｃ）において、無限遠側設計値ＤＶ_ＩＳは、「無限遠側制限モード」において、レンズ鏡筒３が、設計上、被写体に合焦することを保証するレンズ位置のうちの無限遠側のリミット位置であり、レンズ鏡筒３の設計誤差を考慮して、無限遠側設計値ＤＶ_ＩＳよりも無限遠側の無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳまで、合焦位置の検出が可能となるように設計されている。

また、図４に示すように、レンズ鏡筒３からカメラ本体２に対しては、フォーカスリミット情報に加えて、フォーカスレンズ位置の情報も周期的に送信される。そして、カメラ本体２においては、フォーカスリミット情報およびフォーカスレンズ３２の位置情報に基づいて、フォーカスレンズ３２のレンズ駆動量が算出され、算出されたレンズ駆動量がレンズ鏡筒３に送信される。なお、図４は、レンズ鏡筒３とカメラ本体２との情報の授受の一例を説明するための図である。

一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるカメラメモリ２４に記録される。なお、カメラメモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。

カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。

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

また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、コントラスト検出方式による光学系の焦点状態の検出を行う。具体的には、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出することでも求めることができる。

そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に制御信号を送出してフォーカスレンズ３２を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３２の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これら５点の焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。

ここで、図５は、コントラスト検出方式による焦点検出方法の一例を説明するための図である。図５に示す例では、フォーカスレンズ３２が、図５に示すＰ０に位置しており、まず、Ｐ０から、所定のサーチ開始位置（図５中、Ｐ１の位置）まで、フォーカスレンズ３２を駆動させる初期駆動が行われる。そして、フォーカスレンズ３２を、サーチ開始位置から（図５中、Ｐ１の位置）、無限遠側から至近側に向けて駆動させながら、所定間隔で、コントラスト検出方式による焦点評価値の取得を行うサーチ駆動が行われる。そして、フォーカスレンズ３２を、図５に示すＰ２の位置に移動させた時点において、焦点評価値のピーク位置（図５中、Ｐ３の位置）が合焦位置として検出され、検出された合焦位置（図５中、Ｐ３の位置）まで、フォーカスレンズ３２を駆動させる合焦駆動が行われる。

操作部２８は、シャッターレリーズボタンなどのユーザがカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換が行えるようになっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。

次いで、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図６は、カメラ１の動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１により、フォーカスリミット情報の取得が行われる。本実施形態では、レンズ鏡筒３で設定されたフォーカスリミットモードに対応するフォーカスリミット情報が、レンズ制御部３７からカメラ制御部２１に一定間隔で周期的に送信されており、カメラ制御部２１は、現在設定されているフォーカスリミットモードに対応するフォーカスリミット情報を、レンズ制御部３７から取得することができる。

たとえば、図３（Ａ）に示すように、フォーカスリミットスイッチ３８により「ＦＵＬＬモード」が設定されている場合には、レンズ制御部３７は、フォーカスリミット情報として、「ＦＵＬＬモード」における合焦可能範囲Ｒｆ１のリミット位置（端部）である、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰを含む情報を、カメラ本体２に周期的に送信する。これにより、カメラ制御部２１は、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰを含むフォーカスリミット情報を取得することができる。

同様に、カメラ制御部２１は、図３（Ｂ）に示すように、フォーカスリミットスイッチ３８により「至近側制限モード」が設定されている場合には、「至近側制限モード」における合焦可能範囲Ｒｆ２のリミット位置である、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳを含む情報を、フォーカスリミット情報として取得し、また、図３（Ｃ）に示すように、フォーカスリミットスイッチ３８により「無限遠側制限モード」が設定されている場合には、「無限遠側制限モード」における合焦可能範囲Ｒｆ３のリミット位置である、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰを含む情報を、フォーカスリミット情報として取得することができる。

なお、フォーカスリミットモードが同じ場合でも、レンズ鏡筒３の種別によっては、フォーカスレンズ３２の合焦可能範囲Ｒｆ１〜Ｒｆ３が、それぞれ異なる範囲となる場合がある。そのため、カメラ制御部２１は、レンズ鏡筒３から、当該レンズ鏡筒３に固有のフォーカスリミット情報を取得する。

ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０１で取得されたフォーカスリミット情報に基づいて、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、フォーカスレンズ３２の合焦可能範囲の算出が行われる。

たとえば、カメラ制御部２１は、図３（Ａ）に示すように、「ＦＵＬＬモード」が設定されており、フォーカスリミット情報として、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰが取得されている場合には、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの範囲を、合焦可能範囲Ｒｆ１として算出する。

同様に、カメラ制御部２１は、図３（Ｂ）に示すように、「至近側制限モード」が設定されており、フォーカスリミット情報として、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳが取得されている場合には、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳまでの範囲を、合焦可能範囲Ｒｆ２として算出する。また、カメラ制御部２１は、図３（Ｃ）に示すように、「無限遠側制限モード」が設定されており、フォーカスリミット情報として、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰが取得された場合には、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳから至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの範囲を、合焦可能範囲Ｒｆ３として算出する。

なお、レンズ鏡筒３の種別によっては、フォーカスリミット機能を有しておらず、フォーカスリミット情報を、レンズ鏡筒３から取得できない場合もある。このような場合には、カメラ制御部２１は、図３（Ａ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの範囲Ｒｆ１を合焦可能範囲として算出することができる。

ステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、コントラスト検出方式による焦点検出を行うためのフォーカスレンズ３２の駆動範囲が、サーチ駆動範囲として算出される。図７は、サーチ駆動範囲の一例を示す図である。図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、サーチ駆動範囲Ｒｓ１〜Ｒｓ３は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示す合焦可能範囲Ｒｆ１〜Ｒｆ３を含み、かつ、合焦可能範囲Ｒｆ１〜Ｒｆ３よりも広い範囲として算出される。

ここで、コントラスト検出方式による焦点検出において、カメラ制御部２１は、上述したように、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、焦点評価値の算出を所定のサンプリング間隔で行う。そして、コントラスト検出方式により焦点評価値のピーク位置（合焦位置）を検出するためには、図５に示すように、ピーク位置を超えた位置（図５中、Ｐ２）までフォーカスレンズ３２を駆動させて焦点評価値を算出する必要がある。そのため、たとえば、コントラスト検出方式により、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰで焦点評価値のピーク位置（合焦位置）を検出するためには、フォーカスレンズ３２を無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰよりも無限遠側まで駆動して焦点評価値を算出する必要がある。同様に、たとえば、コントラスト検出方式により、至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰで焦点評価値のピーク位置（合焦位置）を検出するためには、フォーカスレンズ３２を至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰよりも至近側まで駆動して焦点評価値を算出する必要がある。

そこで、カメラ制御部２１は、フォーカスリミットモードが「ＦＵＬＬモード」である場合には、図７（Ａ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰよりも無限遠側のレンズ位置から、至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰよりも至近側のレンズ位置までの範囲を、サーチ駆動範囲Ｒｓ１として算出する。たとえば、本実施形態では、図５に示すように、焦点評価値が２回上昇した後、さらに２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて焦点評価値のピークを算出しているため、カメラ制御部２１は、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰよりも無限遠側において焦点評価値を２つ算出することが可能なレンズ位置から、至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰよりも至近側において焦点評価値を２つ算出することが可能なレンズ位置までの範囲を、サーチ駆動範囲Ｒｓ１として算出することができる。

また、カメラ制御部２１は、フォーカスリミットモードが「至近側制限モード」である場合には、図７（Ｂ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰよりも無限遠側のレンズ位置から、至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳよりも至近側のレンズ位置までの範囲を、サーチ駆動範囲Ｒｓ２として算出する。同様に、カメラ制御部２１は、フォーカスリミットモードが「無限遠側制限モード」である場合には、図７（Ｃ）に示すように、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳよりも無限遠側のレンズ位置から、至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰよりも至近側のレンズ位置までの範囲を、サーチ駆動範囲Ｒｓ３として算出する。

ステップＳ１０４では、カメラ制御部２１により、第１目標速度Ｖ１の算出が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、光学系の被写界深度と撮像素子２２のフレームレートとに基づいて、コントラスト検出方式による焦点検出時のフォーカスレンズ３２のレンズ駆動速度を、第１目標速度Ｖ１として算出する。

ここで、コントラスト検出方式による焦点検出を行う場合には、フォーカスレンズ３２を駆動することで、光学系による像面を光軸方向に移動させ、これにより、異なる像面において複数の焦点評価値を算出し、これら焦点評価値がピークとなるレンズ位置を、合焦位置として検出する。しかしながら、像面の移動速度を速くし過ぎてしまうと、焦点評価値を算出する像面の間隔が大きくなり過ぎてしまい、合焦位置を適切に検出することができなくなってしまう。一方、像面の移動速度を遅くし過ぎてしまうと、焦点検出にかかる時間が増大し、また、手ぶれなどの外乱の影響が大きくなる。そのため、本実施形態において、カメラ制御部２１は、たとえば、合焦位置の検出に適した焦点評価値のサンプリング間隔を被写界深度の３倍として設定し、焦点評価値を算出する像面の間隔が被写界深度の３倍となる像面の移動速度を、第１目標速度Ｖ１として算出する。

たとえば、撮像素子２２の一の画素で撮像される一点の像がボケて、当該一の画素の左右両隣の画素において当該一点の像が撮像される場合（すなわち、一の画素で撮像可能な一点の像がボケることで、一点の像が３画素に亘って撮像される場合）でも、人間の目では一点としか判別できない場合がある。この場合、この一点の像は被写界深度内に存在するものと判断することができる。そこで、本実施形態において、カメラ制御部２１は、下記式（１）に示すように、一点の像が３画素の範囲内で撮像される深度を被写界深度Ｄとして定義し、画素の配列方向の幅ＷとＦ値とに基づいて、被写界深度Ｄを求める。
被写界深度Ｄ＝３画素×画素の配列方向の幅Ｗ×Ｆ値 ・・・（１）
たとえば、各画素の配列方向の幅が５μｍであり、Ｆ値が５．６である場合には、カメラ制御部２１は、上記式（１）に基づいて、被写界深度を８４μｍとして算出することができる。

そして、カメラ制御部２１は、下記式（２）に示すように、被写界深度Ｄと、フレームレートｆｐｓとに基づいて、焦点評価値を算出する像面の間隔が、被写界深度の３倍となる像面の移動速度を、第１目標速度Ｖ１として算出する。
第１目標速度Ｖ１＝３×被写界深度Ｄ×フレームレートｆｐｓ ・・・（２）
たとえば、被写界深度が８４μｍであり、フレームレートが２００ｆｐｓである場合には、カメラ制御部２１は、上記式（２）に基づいて、第１目標速度Ｖ１を５０．４ｍｍ／ｓとして求めることができる。

なお、上記式（１）において、一点の像がボケて複数の画素に亘って撮像される場合に、被写界深度内とみなされる画素の数は、３画素に限定されず、撮像素子２２の各撮像画素の構成に基づいて、適宜設定することができる。また、上記式（２）においては、焦点評価値を算出する像面の間隔が被写界深度の３倍となる像面の移動速度を、焦点検出に適した像面の移動速度として算出しているが、この構成に限定されず、たとえば、焦点評価値を算出する像面の間隔が、被写界深度の２倍または４倍などとなる像面の移動速度を、焦点検出に適した像面の移動速度として算出する構成としてもよい。

次いで、ステップＳ１０５では、カメラ制御部２１により、第２目標速度Ｖ２の算出が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、ステップＳ１０３で設定したサーチ駆動範囲内で、焦点検出に必要な所定数以上の焦点評価値を算出することができる像面の移動速度を、第２目標速度Ｖ２として算出する。

ここで、本実施形態では、フォーカスレンズ３２を駆動させながら焦点評価値を算出し、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これら５点の焦点評価値を用いて、焦点評価値のピークを算出している。そのため、本実施形態では、ステップＳ１０３で算出したサーチ駆動範囲において、少なくとも５点以上の焦点評価値が検出できない場合には、焦点評価値のピークを検出することができなくなってしまう。

そこで、本実施形態において、カメラ制御部２１は、下記式（３）に示すように、サーチ駆動範囲の大きさＲ（単位：パルス数）と、焦点検出に必要な最小の焦点評価値の数Ｎと、レンズ分解係数γ（単位：パルス数／ｍｍ）と、フレームレートｆｐｓとに基づいて、合焦可能範囲内で所定数Ｎ以上の焦点評価値を算出することができる像面の移動速度のうち最大の速度を、第２目標速度Ｖ２として算出する。
第２目標速度Ｖ２＝サーチ駆動範囲の大きさＲ／焦点評価値の数Ｎ／レンズ分解係数γ×フレームレートｆｐｓ ・・・（３）
なお、レンズ分解係数γとは、フォーカスレンズ３３の駆動量と像面の移動量との対応関係を示す値であり、例えば、フォーカスレンズ３３の駆動量と像面の移動量との比である。また、レンズ分解係数γは、光学系の設計、レンズ鏡筒３の構造、および、フォーカスレンズ駆動モータ３６の性能などにより決定する係数であり、カメラ制御部２１は、それぞれのレンズ鏡筒３に固有のレンズ分解係数γを、レンズ制御部３７から取得することができる。

たとえば、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの合焦可能範囲の大きさが５０パルスであり、焦点検出に必要な最小の焦点評価値の数Ｎが５点であり、レンズ分解係数γが８０パルス／ｍｍであり、フレームレートが２００ｆｐｓである場合に、カメラ制御部２１は、第２目標速度Ｖ２を、５０／５／８０×２００＝２５ｍｍ／ｓとして算出することができる。

そして、ステップＳ１０６では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０４で算出された第１目標速度Ｖ１およびステップＳ１０５で算出された第２目標速度Ｖ２のうち、遅い方の速度が、コントラスト方式による焦点検出時にフォーカスレンズ３２を駆動させる駆動目標速度として設定される。たとえば、上述した例では、第１目標速度Ｖ１が５０．４ｍｍ／ｓとして算出されており、第２目標速度Ｖ２が２５ｍｍ／ｓとして算出されている。この場合、カメラ制御部２１は、第２目標速度Ｖ２を駆動目標速度として設定することができる。なお、第１目標速度Ｖ１と第２目標速度Ｖ２とが同じ速度である場合、カメラ制御部２１は、第２目標速度Ｖ２を駆動目標速度として設定することができる。

ステップＳ１０７では、カメラ制御部２１により、焦点評価値の算出が開始される。本実施形態では、焦点評価値の算出処理は、撮像素子２２の撮像画素２２１の画素出力を読み出し、読み出した画素出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算することにより行われる。焦点評価値の算出は、使用者の手動操作により、あるいは、被写体認識モードなどにより、特定の焦点検出位置が選択されているときには、選択された焦点検出位置に対応する撮像画素２２１の画素出力のみを読み出すような構成としてもよい。なお、焦点評価値の算出処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１０８では、カメラ制御部２１により、操作部２８に備えられたシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたかどうかの判断が行なわれる。第１スイッチＳＷ１がオンした場合は、ステップＳ１０９に進む。一方、第１スイッチＳＷ１がオンしていない場合は、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、ステップＳ１０８を繰り返す。すなわち、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、フォーカスレンズ３２の駆動を停止したまま、焦点評価値の算出処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１０９では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２の駆動を開始する処理が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を、ステップＳ１０３で算出されたサーチ駆動範囲において、ステップＳ１０６で設定された駆動目標速度で駆動するように、フォーカスレンズ３２の駆動制御を開始する。

具体的には、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を、ステップＳ１０３で算出されたサーチ駆動範囲において、ステップＳ１０６で設定された駆動目標速度で駆動するように、レンズ制御部３７に駆動開始指令を送出する。これにより、レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１からの指令に基づいて、フォーカスレンズ駆動モータ３６を駆動させ、その結果、フォーカスレンズ３２を、サーチ駆動範囲において、駆動目標速度で駆動させることができる。なお、フォーカスレンズ３２のサーチ駆動は、無限遠端から至近端に向かって行なってもよいし、あるいは、至近端から無限遠端に向かって行なってもよい。

ステップＳ１１０では、カメラ制御部２１により、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）を検出できたか否かの判断が行われる。合焦位置を検出できない場合には、ステップＳ１１３に進み、一方、合焦位置を検出できた場合には、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では、合焦位置が検出できたと判断されているため、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させる合焦駆動が行われる。そして、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させた後は、ステップＳ１１２に進み、合焦表示が行われる。なお、合焦表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。

一方、ステップＳ１１０で、合焦位置が検出できなかったと判断された場合には、ステップＳ１１３に進む。ステップＳ１１３では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０３で算出されたサーチ駆動範囲の全域において、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）の検出が行われたか否かの判断が行われる。サーチ駆動範囲の全域において、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）の検出が行われていない場合には、ステップＳ１１０に戻り、サーチ駆動が継続して行われる。一方、サーチ駆動範囲の全域において、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）の検出が行われた場合には、合焦位置を検出できないものと判断して、ステップＳ１１４に進み、非合焦表示が行われる。なお、非合焦表示も、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。

以上のように、本実施形態に係るカメラ１の動作が行われる。

このように、本実施形態では、焦点評価値のサンプリング間隔が焦点検出に適した間隔となる像面の移動速度を、第１目標速度Ｖ１として算出するとともに、サーチ駆動範囲内で焦点検出に必要な数の焦点評価値を算出することができる像面の移動速度を、第２目標速度Ｖ２として算出する。そして、第１目標速度Ｖ１と第２目標速度Ｖ２とを比較し、遅い方の速度を駆動目標速度として設定し、像面の移動速度が駆動目標速度となるように、フォーカスレンズ３２を駆動する。これにより、本実施形態では、フォーカスレンズ３２の駆動に伴う像面の移動速度が、合焦可能範囲内で焦点検出に必要な数の焦点評価値を算出することができる速度ではないために、焦点評価値のピーク（合焦位置）を適切に検出することができなくなってしまうことを有効に防止することができる。また、本実施形態では、フォーカスレンズ３２の駆動に伴う像面の移動速度が、焦点評価値のサンプリング間隔が焦点検出に適した間隔となる速度ではないために、焦点評価値のピーク（合焦位置）を高い精度で掲出できなくなってしまうことも有効に防止することができる。

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

たとえば、上述した実施形態では、上記式（２）に示すように、被写界深度に基づいて、第１目標速度Ｖ１を算出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、光学系の被写界深度（またはＦ値）と第２目標速度Ｖ２との関係を示すテーブルを、カメラ制御部２１のＲＯＭに予め記憶しておき、光学系の被写界深度（またはＦ値）から第１目標速度Ｖ１を算出する構成とすることができる。また、第１目標速度Ｖ１を予め決定した固定値として、カメラ制御部２１のＲＯＭに予め記憶しておく構成としてもよい。

また、上述した実施形態に加えて、フォーカスリミット情報に基づく第２目標速度Ｖ２が、駆動目標速度として設定された場合に、カメラ制御部２１は、カメラ本体２に備えている背面モニターまたは電子ビューファインダ２６を介して、フォーカスレンズ３２を第２目標速度Ｖ２で駆動させている旨を、ユーザに報知する構成としてもよい。これにより、フォーカスレンズ３２の駆動速度を第１目標速度Ｖ１と異なる第２目標速度Ｖ２としたことによる、ユーザの違和感を軽減することができる。

さらに、上述した実施形態では、上記式（３）に示すように、フォーカスレンズ３２のサーチ駆動範囲に基づいて、第２目標速度Ｖ２を算出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、上記式（３）において、フォーカスレンズ３２のサーチ駆動範囲に代えて、図３に示す合焦可能範囲を用いて、第２目標速度Ｖ２を算出する構成としてもよい。

加えて、上述した実施形態では、コントラスト検出方式による焦点検出を行う構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、図８に示す撮像素子２２ａを備え、コントラスト検出方式による焦点検出と、位相差検出方式による焦点検出とを行う構成としてもよい。図８は、他の実施形態に係る撮像素子２２ａの撮像面の要部拡大図である。たとえば、図８に示す撮像素子２２ａは、画像撮像用の撮像素子２２１と、位相差検出用の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂとを有し、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの出力をそれぞれの測距瞳に対応する出力グループにまとめることにより、一対の像の強度分布に関するデータを取得し、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出エリアにおける焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができ、算出したデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させることで、光学系の焦点状態を調節することができる。

また、図８に示す撮像素子２２ａを備えることで、コントラスト検出方式による焦点検出と、位相差検出方式による焦点検出とを同時に行うスキャン動作を行う構成としてもよい。この場合、スキャン動作におけるフォーカスレンズ３２のスキャン駆動範囲を、上述した実施形態のサーチ駆動範囲と同様に設定することができ、スキャン駆動範囲内で、焦点検出に必要な数の焦点評価値が算出できるように、第２目標速度を算出する構成とすることができる。

また、上述した実施形態では、「ＦＵＬＬモード」が設定されている場合には、図７（Ａ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰよりも無限遠側のレンズ位置から、至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰよりも至近側のレンズ位置までの範囲を、サーチ駆動範囲Ｒｓ１として設定する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、図９（Ａ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの範囲を、サーチ駆動範囲Ｒｓ１として設定する構成としてもよい。なお、図９は、サーチ駆動範囲の他の例を示す図である。

同様に、「至近側制限モード」が設定されている場合には、図７（Ｂ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰよりも無限遠側のレンズ位置から、至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳよりも至近側のレンズ位置までの範囲を、サーチ駆動範囲Ｒｓ２として算出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、図９（Ｂ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから、至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳよりも至近側のレンズ位置までの範囲を、サーチ駆動範囲Ｒｓ２として算出する構成としてもよい。また、「無限遠側制限モード」が設定されている場合には、図９（Ｃ）に示すように、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳよりも無限遠側のレンズ位置から、至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの範囲を、サーチ駆動範囲Ｒｓ３として算出する構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、「ＦＵＬＬモード」、「至近側制限モード」、「無限遠側制限モード」の３つのモードが設定可能となっており、予め決められた合焦可能範囲Ｒｆ１，Ｒｆ２，Ｒｆ３をそれぞれ設定することが可能となっているが、この構成に限定されず、たとえば、ユーザが所望する範囲を合焦可能範囲として設定する構成としてもよい。

たとえば、図１０に示すように、カメラ鏡筒３ａに、フォーカスリミットスイッチ３８’とプリセット記憶スイッチ３９とを備え、ユーザが、フォーカスリミットスイッチ３８’を「プリセット」に合わせた状態で、ユーザが所望する合焦可能範囲の無限遠側のリミット位置（端部）および至近側のリミット位置（端部）で、プリセット記憶スイッチ３９を押下することで、レンズ鏡筒３に、ユーザが所望する合焦可能範囲（プリセット範囲）を記憶させることができ、その後、ユーザがフォーカスリミットスイッチ３８’を「プリセット」に合わせた場合に、合焦可能範囲をユーザが設定したプリセット範囲に制限することができる。

また、上述した実施形態では、レンズ分解係数γを、フォーカスレンズ３３の駆動量／像面の移動量（単位：パルス数／ｍｍ）で定義する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、レンズ分解係数γを、像面の移動量／フォーカスレンズ３３の駆動量（ｍｍ／パルス数）で定義する構成としてもよい。この場合、上記式（３）に代えて、下記式（４）に基づいて、第２目標速度Ｖ２を算出することができる。
第２目標速度Ｖ２＝サーチ駆動範囲の大きさＲ／焦点評価値の数Ｎ×レンズ分解係数γ×フレームレートｆｐｓ ・・・（４）

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

１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部

Claims (7)

1. 焦点調節レンズを含む光学系の焦点状態を検出する焦点検出部と、
   前記焦点調節レンズの駆動可動範囲の制限情報を、レンズ鏡筒から受信する受信部と、
   前記制限情報に基づいて、焦点検出時に前記焦点調節レンズを駆動させる速度を駆動目標速度として決定する決定部と、
   前記決定部により決定された前記駆動目標速度に基づく情報を、前記レンズ鏡筒に送信する送信部と、を備えることを特徴とするカメラボディ。
2. 請求項１に記載のカメラボディであって、
   前記決定部は、前記制限情報に基づいて第２目標速度を決定し、前記第２目標速度が所定の第１目標速度以下である場合には、前記第２目標速度を、前記駆動目標速度として決定することを特徴とするカメラボディ。
3. 請求項２に記載のカメラボディであって、
   前記決定部は、撮像素子のフレームレートに基づいて、前記第２目標速度を決定することを特徴とするカメラボディ。
4. 請求項２または３に記載のカメラボディであって、
   前記決定部は、前記光学系の被写界深度に基づいて、前記第１目標速度を決定することを特徴とするカメラボディ。
5. 請求項２または３に記載のカメラボディであって、
   前記第１目標速度を固定値として、または、前記第１目標速度と前記光学系の被写界深度との関係を示すテーブルを記憶している記憶部をさらに備えることを特徴とするカメラボディ。
6. 請求項２〜５のいずれかに記載のカメラボディであって、
   前記第２目標速度を前記駆動目標速度として決定した場合に、前記第２目標速度で前記焦点調節レンズを駆動することを、ユーザに報知する報知手段をさらに備えることを特徴とするカメラボディ。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のカメラボディを備えることを特徴とする撮像装置。

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