JP2017191140A - 撮像装置、及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】像ブレ補正装置の性能向上を図りつつ、高画質な画像を撮影することができる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、像ブレ補正するための光学素子１０３を光軸と直交する方向に移動させることにより、撮像素子１０６に結像する被写体像の像ブレを補正する像ブレ補正手段と、光軸方向に移動するフォーカスレンズ１０５の所定の間隔ごとの位置におけるＡＦ評価値を用いてコントラストの形状を算出して、コントラストの形状が最も大きくなるフォーカスレンズ１０５の位置を撮像素子１０６の撮像面上で光束が合焦する位置として合焦制御を行う合焦制御手段１２３，１２４と、前記合焦制御の際に、位置検出手段１１７により検出した光学素子１０３の光軸と直交する方向の位置に応じて、ＡＦ評価値を取得したときのフォーカスレンズ１０５の位置又は取得したＡＦ評価値を補正する補正手段１２６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばデジタルカメラやデジタル一眼レフカメラ、デジタルビデオカメラ、撮像機能を有する携帯端末等の撮像装置、及びその制御方法に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置では、高倍率化が進み、倍率の高い望遠側では手振れなどに起因する像ブレが目立ちやすくなっており、像ブレ補正装置のさらなる性能向上が要求されている。像ブレ補正装置は、撮影者の手振れなどを検知して、像ブレ補正光学系を光軸と略直交する方向に移動させ、撮影者の手振れ等をキャンセルするものである。

ところで、像ブレ補正装置の性能向上の要求を満たそうとすると、像ブレ補正光学系を光軸と直交する方向に大きく動かす必要があるため、像ブレ補正光学系は、光軸からより大きく離れることになる。

一方、近年のデジタルカメラ等の撮像装置は、高画素化により、些細なピントずれでも目立ちやすいため、より高精度な合焦精度が要求されている。合焦動作を行う手段としては、外付け測距センサを搭載することにより被写体までの距離を計測して合焦させる三角測距方式がある。また、合焦動作を行う他の手段として、撮像素子から取得した輝度信号に対して、その特定周波数成分のフィルタ処理により抽出したＡＦ評価値を用いて自動焦点調整を行うコントラストＡＦ方式がある。

更に、手振れに起因する合焦精度への影響を軽減するために、手振れの程度に応じて三角測距方式による第１の合焦位置とコントラストＡＦ方式による第２の合焦位置とのそれぞれの重み付けを変更して第３の合焦位置とする技術が提案されている（特許文献１）。

特開２００９-１４５８５２号公報

しかし、前述したように、像ブレ補正装置の性能向上の要求を満たすため、像ブレ補正光学系を光軸から大きく離れる位置まで移動させると、周辺光量、及び画像中心部の被写体コントラストが低下して光学性能が劣化してしまう。

即ち、コントラストＡＦ方式では、撮像素子の露光開始前にフォーカスレンズを所定区間移動させながら被写体のコントラストの高低について走査（山取りスキャン）を行い、撮影時には、コントラストが最も高くなる位置にフォーカスレンズを移動させる。

これにより、被写体に合焦することになるが、山取りスキャンを行うとき、撮影者の手振れなどによって撮像装置に揺れが加わると、撮像装置で揺れを検出して揺れをキャンセルする方向に像ブレ補正光学系が動くことになる。このとき、像ブレ補正光学系が光軸中心から大きく離れると、山取りスキャンしたときの山の形状は、像ブレ補正光学系が中心にあるときと異なることになる。

ここで、撮影者の手振れは常に発生するため、被写体のコントラストは常に変動することになる。このため、撮影直前の山取りスキャンにより走査されたコントラストが最も高くなる位置にフォーカスレンズを移動させたときに、フォーカスレンズの位置が合焦位置からずれている場合がある。

また、フォーカスレンズは、露光期間中駆動されず固定保持されているが、露光期間中も撮像装置では撮影者の手振れなどの揺れを検出して像ブレ補正光学系を移動させる為、撮影した画像が被写体のコントラストが低下した位置で露光されたものになってしまう。

そこで、本発明は、像ブレ補正機能の性能向上を図りつつ、高画質な画像を撮影することができる撮像装置、及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、像ブレ補正するための光学素子を光軸と異なる方向に移動させることにより、撮像素子に結像する被写体像の像ブレを補正する撮像装置であって、光軸方向に移動するフォーカスレンズの所定の間隔ごとの位置におけるＡＦ評価値を用いてコントラストの形状を算出して、前記コントラストの形状が最も大きくなる前記フォーカスレンズの位置を前記撮像素子の撮像面上で光束が合焦する位置として合焦制御を行う合焦制御手段と、前記合焦制御の際に、位置検出手段により検出した前記光学素子の前記光軸と直交する方向の位置に応じて、前記ＡＦ評価値を取得したときの前記フォーカスレンズの位置又は取得した前記ＡＦ評価値を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、像ブレ補正機能の性能向上を図りつつ、高画質な画像を撮影することができる。

本発明の撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラのシステム構成例を示すブロック図である。 レンズ鏡筒の沈胴位置での断面図である。 レンズ鏡筒の撮影位置での断面図である。 レンズ鏡筒の分解斜視図である。 ズームレンズ駆動部を説明する斜視図である。 （ａ）は２群ユニットの被写体側から見た正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）はフォーカスレンズ駆動部の分解斜視図、（ｂ）はフォーカスレンズ駆動部を光軸方向から見た図である。 （ａ）は像ブレ補正レンズが光軸中心にあるときのフォーカスレンズの山取りスキャンの波形を示すグラフ図、（ｂ）は像ブレ補正レンズの移動量が変化した場合のフォーカスレンズの山取りスキャンの波形を示すグラフ図である。 （ａ）は像ブレ補正レンズの移動量とフォーカスレンズ位置の補正量との関係を示すグラフ図、（ｂ）は像ブレ補正レンズの移動量とＡＦ評価値補正率の関係を示すグラフ図である。 （ａ）は像ブレ補正レンズが光軸中心にあるときのフォーカスレンズの山取りスキャンの波形を示すグラフ図、（ｂ）は像ブレ補正レンズの移動量が変化したときのフォーカスレンズの山取りスキャンの波形を示すグラフ図である。 山取りスキャン時のフォーカスレンズの位置補正を説明するフローチャート図である。 図１１のステップＳ７０６における補正方式の設定処理について説明するフローチャート図である。 フォーカスレンズ位置補正処理及びＡＦ評価値補正処理について説明するフローチャート図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。

図１は、本発明の撮像装置の実施形態の一例であるデジタルカメラのシステム構成例を示すブロック図である。

本実施形態のデジタルカメラ（以下、カメラという。）は、図１に示すように、レンズ鏡筒１０１の撮影光学系として、ズームレンズ１０２、像ブレ補正レンズ１０３、絞り／シャッタ１０４及びフォーカスレンズ１０５を備えている。レンズ鏡筒１０１は、ズーム式とされ、沈胴位置と撮影位置との間を光軸方向に移動して撮影倍率を変更可能である。

レンズ鏡筒１０１の撮影光学系を通過した被写体像は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等で構成される撮像素子１０６に結像して画像信号に光電変換される。画像処理回路１０７は、撮像素子１０６から出力された撮像信号に対して画素補間処理や色変換処理等を施し、画像データとして内部メモリ１０８に出力する。表示部１０９は、ＬＣＤ等により構成され、内部メモリ１０８に保存された撮影した画像データとともに撮影情報などを表示する。

圧縮伸長処理部１１０は、内部メモリ１０８に保存されている画像データを画像フォーマットに応じて圧縮伸長する。記憶メモリ１１１は、パラメータなどの様々なデータを記憶する。操作部１１２は、各種のメニューの選択操作やモードの切り換え操作を行うユーザインタフェースである。振れ検出部１１３は、カメラに加わる揺れ等に起因する振れを検出する。

絞りシャッタ駆動部１１４は、絞り／シャッタ１０４を駆動し、フォーカスレンズ駆動部１１５は、フォーカスレンズ１０５を駆動し、補正レンズ駆動部１１６は、像ブレ補正レンズ１０３を駆動し、ズームレンズ駆動部１１８は、ズームレンズ１０２を駆動する。位置検出部１１７は、像ブレ補正レンズ１０３の現在位置を取得する。

システム制御部１１９は、ＣＰＵ等で構成され、内部メモリ１０８に記憶されている各種の制御プログラム、例えばＡＥ制御、ＡＦ制御、防振制御、ズーム制御等を行うためのプログラムを記憶メモリ１１１に展開して実行する。

システム制御部１１９は、輝度信号算出部１２１、露出制御部１２０、評価値演算部１２２、フォーカス制御部１２３、走査制御部１２４、防振制御部１２５、ピント補正部１２６、及びズーム制御部１２７を備えている。

輝度信号算出部１２１は、撮像素子１０６から出力された画像信号を被写体の輝度として算出する。露出制御部１２０は、輝度信号算出部１２１により算出された被写体の輝度情報に基づいて露出制御値（絞り値及びシャッタ速度）を算出し、その算出結果を絞り／シャッタ駆動部１１４へ出力し、これにより自動露出（ＡＥ）制御が行われる。

評価値演算部１２２は、輝度信号算出部１２１が算出した輝度信号から特定周波数成分を抽出した後、ＡＦ評価値として演算を行う。フォーカス制御部１２３は、フォーカスレンズ１０５の駆動方向及び駆動量を制御する。

走査制御部１２４は、フォーカス制御部１２３に対してフォーカスレンズ１０５の所定範囲の駆動指令を行うと共に、フォーカスレンズ１０５の所定位置における評価値演算部１２２の演算結果であるＡＦ評価値を参照することでコントラストの形状を算出する。そして、コントラストの形状が最も高くなるフォーカスレンズ１０５の位置を撮像素子１０６の撮像面上で光束が合焦する位置として自動合焦制御（ＡＦ制御）が行われる。

防振制御部１２５は、振れ検出部１１３の検出情報を基に振れをキャンセルする像ブレ補正レンズ１０３の移動方向と移動量を算出する。ピント補正部１２６は、像ブレ補正レンズ１０３の位置に応じてフォーカスレンズ１０５の光軸方向の位置、もしくはＡＦ評価値を補正する。ズーム制御部１２７は、操作部１１２によるズーム操作指示に従ってズームレンズ駆動部１１８を介してズームレンズ１０２の光軸方向の位置を制御する。

次に、図２乃至図５を参照して、レンズ鏡筒１０１の構造について説明する。図２は、レンズ鏡筒１０１の沈胴位置での断面図である。図３は、レンズ鏡筒１０１の撮影位置での断面図である。図４は、レンズ鏡筒１０１の分解斜視図である。図５は、ズームレンズ駆動部１１８を説明する斜視図である。

レンズ鏡筒１０１は、図２乃至図４に示すように、１群ユニット１、絞りユニット２１、２群ユニット２、３群レンズ保持枠４１、及び撮像素子１０６を備えている。

１群ユニット１は、第１レンズ群としてのズームレンズ１０２を保持する１群レンズ保持枠１１と、１群レンズ保持枠１１を保持し、ズームレンズ１０２を保護するレンズバリアを具備する１群地板１２とを有する。

２群ユニット２は、第２レンズ群としての像ブレ補正レンズ１０３（以下、補正レンズ１０３という。）を保持する２群レンズ保持枠３１と、不図示のシャッタ部材を具備する２群地板３２とを有する。シャッタ部材と絞りユニット２１により図１の絞り／シャッタ１０４を構成している。３群レンズ保持枠４１は、第３レンズ群としてのフォーカスレンズ１０５を保持する。補正レンズ１０３は、本発明の光学素子の一例に相当する。

１群ユニット１、絞りユニット２１、及び２群ユニット２は、変倍系のレンズ群である。２群ユニット２は、像ブレ補正機構を備え、撮影中に補正レンズ１０３を保持する２群レンズ保持枠３１が光軸と略直交する方向に移動することで、撮影時の手振れなどに起因する像ブレを補正する。

撮像素子１０６は、センサプレート５０５を介してセンサホルダ５０１に支持されており、撮像素子１０６の正面側には、センサホルダ５０１と不図示のセンサゴムとの間に挟まれた状態で光学フィルタ４が設けられている。

図４及び図５に示すように、センサホルダ５０１には、図１のズームレンズ駆動部１１８を構成するズームモータ６０１とギア列６０３〜６０６が設けられている。ズームモータ６０１の出力軸には、ギア部６０２が取り付けられている。

ズームモータ６０１の駆動によりギア部６０２が回転し、ギア部６０２の回転がギア列６０３〜６０６を介して移動カム環５０３のギア部５０３ｅに伝達されることで、移動カム環５０３が回転してレンズ鏡筒１０１が光軸方向に移動することが可能となる。なお、ギア列６０３〜６０５は、歯数の異なる大径ギア部と小径ギア部を同軸上に有する段付きギアで構成され、ギア列６０３〜６０６のギア部６０６も大径ギア部と光軸方向に長い小径ギア部とを同軸上に有する段付きギアで構成されている。

移動カム環５０３の内周部には、図４に示すように、軌跡の異なる３種類のカム溝５０３ａ，５０３ｂ，５０３ｃが形成されている。移動カム環５０３のカム溝５０３ａ，５０３ｂ，５０３ｃには、１群地板１２、絞りユニット２１、２群地板３２のそれぞれの外周部に形成されているフォロアピン１２ａ，２１ａ，３２ａが係合して追従するようになっている。

また、図２及び図３に示すように、移動カム環５０３の内周側には、光軸方向に移動する各レンズ群の回転を規制する直進ガイド筒５０２が設けられている。直進ガイド筒５０２と移動カム環５０３とは、バヨネット結合されて光軸方向で略一体的に移動し、移動カム環５０３は、直進ガイド筒５０２に対して相対的に回転可能となっている。

直進ガイド筒５０２には、図４に示すように、光軸方向に延びる長溝５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃが設けられている。１群地板１２、絞りユニット２１及び２群地板３２は、直進ガイド筒５０２の長溝５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃによって回転規制された状態で光軸方向に直進移動する。

直進ガイド筒５０２の外周側には、固定カム環５０４が設けられている。固定カム環５０４は、図２乃至図４に示すように、センサホルダ５０１にビス等によりで締結されて固定配置されている。固定カム環５０４の内周部には、カム溝５０４ａと光軸方向に延びる直進ガイド溝５０４ｂとが形成されている。カム溝５０４ａには、図４に示すように、移動カム環５０３の外周部に形成されているフォロアピン５０３ｄが係合して追従し、ガイド溝５０４ｂには、直進ガイド筒５０２の直進規制部５０２ｄが光軸方向に摺動可能に係合する。

前述したように、ズームモータ６０１の駆動を開始して、移動カム環５０３が回転することで、移動カム環５０３は、固定カム環５０４の内周部に形成されたカム溝５０４ａに係合して追従して回転しながら光軸方向に移動する。移動カム環５０３のギア部５０３ｅは、ギア列６０３〜６０６のギア部６０６の光軸方向に長い小径ギア部と噛合し、ギア部６０６の大径ギア部は、小径ギア部の光軸方向像面側（撮像素子１０６側）に位置して、ギア部６０５と噛合する。ギア部６０６の小径ギア部は、移動カム環５０３の光軸方向の移動に対応するように、移動カム環５０３の繰り出し量に合わせて光軸方向に長く形成されている。

また、直進ガイド筒５０２は、移動カム環５０３と一体的に光軸方向に移動するが、直進ガイド筒５０２の直進ガイド部５０２ｄが固定カム環５０４の直進ガイド溝５０４ｂに摺動可能に嵌合することによって回転規制されている。このため、直進ガイド筒５０２は、直進移動のみ行う。

このように、移動カム環５０３が回転することで、移動カム環５０３に追従する１群ユニット１、絞りユニット２１、及び２群ユニット２が回転規制された状態で光軸方向に直進移動する。

次に、図６を参照して、像ブレ補正装置について説明する。図６（ａ）は２群ユニット２の被写体側から見た正面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

図６に示すように、２群地板３２の外周側には、マグネット３７とコイル３８とで構成される補正レンズ駆動部１１６（図１参照）が設けられ、補正レンズ駆動部１１６は、補正レンズ１０３を保持する２群レンズ保持枠３１を光軸と直交する方向に移動させる。２群地板３２の補正レンズ１０３の外周側には、図６では図示は省略するが、図１に示す絞り／シャッタ駆動部１１４が設けられ、２群地板３２の像面側には、ＮＤフィルタを駆動する不図示のＮＤ駆動部が設けられている。

また、２群レンズ保持枠３１と２群地板３２とは、２本の引張りスプリング（不図示）によって光軸方向に連結されている。２本の引張りスプリングの付勢力により、光軸方向にボール３５を間に挟んで２群レンズ保持枠３１を２群地板３２側に片寄している。そして、ボール３５の転動により、補正レンズ１０３を保持する２群レンズ保持枠３１が光軸と直交する方向に移動する。

２群地板３２の被写体側には、補正レンズ１０３の位置を検出するホール素子３６を保持するホール素子保持部３４が設けられている。シャッタＦＰＣ３３は、補正レンズ駆動部１１６、絞り／シャッタ駆動部１１４、及びＮＤ駆動部に電気的に接続された状態でホール素子保持部３４上を這い回されて、ホール素子保持部３４の外周部の引き出し面に沿って像面側に引き出される。

また、ホール素子３６は、シャッタＦＰＣ３３に対して周方向に互いに９０°離間して２箇所実装され、シャッタＦＰＣ３３を介して不図示の鏡筒ＦＰＣに接続されている。シャッタＦＰＣ３３は、ホール素子保持部３４に固定され、ホール素子保持部３４は、補正レンズ１０３を間に挟んで２群地板３２にスナップフィット結合で係止されている。

２群レンズ保持枠３１には、ホール素子３６をＮ極とＳ極とで挟むように着磁されたマグネット３７が設けられており、マグネット３７を通過する磁界を２つのホール素子３６の出力として位置検出部１１７が検出する。２群レンズ保持枠３１が光軸と直交する平面内を移動すると、ホール素子３６を通る磁界が変化してホール素子３６の出力が変化するため、位置検出部１１７により２群レンズ保持枠３１の位置を検出することができる。

また、マグネット３７と光軸方向の像面側に対向する位置には、コイル３８が配置され、コイル３８は、２群地板３２に取り付けられている。コイル３８は、シャッタＦＰＣ３３を介して不図示の鏡筒ＦＰＣに接続され、これにより、カメラの電源部から電力が供給される。そして、コイル３８に通電することにより電磁力が発生し、２群レンズ保持枠３１を駆動することができる。

次に、図４及び図７を参照して、フォーカスレンズ駆動部１１５について説明する。図７（ａ）はフォーカスレンズ駆動部１１５の分解斜視図、図７（ｂ）はフォーカスレンズ駆動部１１５を光軸方向から見た図である。

図４及び図７に示すように、センサホルダ５０１の穴部には、光軸と平行なメインガイド軸４２が圧入されて固定されており、回転規制用のサブガイド軸４３もメインガイド軸４２と同様にセンサホルダ５０１の穴部に圧入されて固定されている。

３群レンズ保持枠４１には、メインガイド軸４２と係合するスリーブ４１ａが形成されているとともに、サブガイド軸４３と係合するＵ字溝４１ｂが形成されている。これにより、３群レンズ保持枠４１は、センサホルダ５０１に対して光軸方向に直進移動可能に支持されている。

また、３群レンズ保持枠４１には、ラック４５を支持するための支持穴４１ｃがスリーブ４１ａの近傍に設けられており、センサホルダ５０１には、フォーカス駆動モータ４４がビス等によって締結されて固定されている。

ラック４５は、フォーカス駆動モータ４４の出力軸に一体形成されたねじ軸４４ａに噛合する歯部４５ａと、歯部４５ａに対してねじ軸４４ａの径方向に対向する付勢歯部４５ｂとを備えている。また、ラック４５には、３群レンズ保持枠４１の支持穴４１ｃと係合する支持軸４５ｃが形成されている。

付勢歯部４５ｂは、ねじりコイルバネ４６の腕部によりねじ軸４４ａに噛合する方向に付勢され、ねじりコイルバネ４６の腕部は、ラック４５の背面部に掛止されている。これにより、付勢歯部４５ｂと歯部４５ａでねじ軸４４ａを径方向に挟み込み、付勢歯部４５ｂと歯部４５ａがねじ軸４４ａと常時噛合している状態になっている。

そして、フォーカス駆動モータ４４を駆動してねじ軸４４ａが回転すると、ラック４５とねじ軸４４ａの螺合作用により、３群レンズ保持枠４１が光軸方向に直進移動する。このとき、ねじりコイルバネ４６は、ラック４５を３群レンズ保持枠４１の光軸方向の端面方向にも付勢している。これにより、ラック４５と３群レンズ保持枠４１とのガタ付きを防止し、３群レンズ保持枠４１を光軸方向に安定して高精度に駆動できるようになっている。

ここで、補正レンズ１０３が光軸中心にないとき、コントラストＡＦ方式では、山取りスキャンの波形の形状が変化することから、補正レンズ１０３が光軸中心にあるときに合焦するフォーカスレンズ１０５の位置との間で相違が生じることになる。

以下、図８乃至図１０を参照して、山取りスキャン時のフォーカスレンズ１０５の位置補正について説明する。

図８（ａ）は、補正レンズ１０３の移動量がゼロ、即ち補正レンズ１０３が光軸中心にあるときのフォーカスレンズ１０５の山取りスキャンの波形を示すグラフ図である。図８（ａ）において、Ｘ軸（横軸）は、フォーカスレンズ１０５の位置を示し、Ｙ軸（縦軸）は、ＡＦ評価値を示している。

図８（ａ）では、フォーカスレンズ１０５の位置がPos５とPos６との間でＡＦ評価値の山頂、即ちピークが存在している。ピークの算出としては、高次の曲線に近似する方法もあるが、ここでは説明を分かり易くするため、単調増加と単調減少の切り替わりのそれぞれ２点の直線の交点をピークとする。

単調増加と単調減少の切り替わりは、Pos５とPos６との間にある。このため、Pos４とPos５を結ぶ直線とPos６とPos７を結ぶ直線との交点のＸ軸の位置が最もコントラストが高いフォーカスレンズ１０５の位置、即ち合焦するフォーカスレンズ１０５の位置となる。

図８（ｂ）は、補正レンズ１０３の移動量が変化した場合のフォーカスレンズの山取りスキャンの波形を示すグラフ図である。図８（ａ）と同様に、Ｘ軸（横軸）は、フォーカスレンズ１０５の位置を示し、Ｙ軸（縦軸）は、ＡＦ評価値を示している。

ここでは、山取りスキャンをしている最中にカメラに揺れが加わり、補正レンズ１０３が時々刻々と光軸と直交する方向に移動して像ブレが補正されているとする。また、例えば、Pos４〜Pos７をスキャンしたときには、補正レンズ１０３の移動量はゼロではないものとする。

この場合、図８（ｂ）に示すように、補正レンズ１０３の移動量がゼロであるときには破線の山の波形上に位置するＡＦ評価値が時々刻々と移動する補正レンズ１０３の移動量に応じて破線から乖離することになる。この乖離の程度は、光学系の特性により予め一意に決まる。

補正レンズ１０３の移動量がゼロのときの山からＡＦ評価値が外れているため、Pos４とPos５を結ぶ直線とPos６とPos７を結ぶ直線との交点のＸ軸の位置は、補正レンズ１０３の移動量がゼロのときのＸ軸の位置からずれる場合がある。

ここで、図９（ａ）は、補正レンズ１０３の移動量とフォーカスレンズ位置の補正量との関係を示すグラフ図である。図９（ａ）において、Ｘ軸は、フォーカスレンズ位置の補正量を示し、Ｙ軸は、補正レンズ１０３の移動量を示している。

図９（ａ）では、補正レンズ１０３の移動量がゼロ、即ち光軸中心にあるとき、Mov０で示されている。Mov０のとき、フォーカスレンズ位置の補正量はComp０である。具体的な数値として、Mov０はゼロとなり、Comp０はゼロとなる。

一方、補正レンズ１０３の移動量が最大、即ち、補正レンズ１０３が光軸中心から最も離れているとき、図９（ａ）では、Mov５で示されている。Mov５のときのフォーカスレンズ位置の補正量はComp５である。Mov５とComp５を含めた各数値は、光学系の特性により変化する数値である。また、図９（ａ）では、補正レンズ１０３の移動量とフォーカスレンズ位置の補正量の関係が直線で示されているが、これも光学系の特性により曲線に変わる場合がある。

図８（ｂ）にフォーカスレンズ位置補正を適用すると、Pos４をスキャンしている場合の補正レンズ１０３の移動量がMov５であるとき、フォーカスレンズ位置は、Pos４ではなく、Pos４−Comp５として考える。この場合、フォーカスレンズ位置と補正レンズの移動量と補正後のフォーカスレンズ位置との関係は、次のようになる。

フォーカスレンズ位置 補正レンズの移動量 補正後のフォーカスレンズ位置
Pos４Mov５Pos４−Comp５＝Pos４′
Pos５Mov１Pos５−Comp１＝Pos５′
Pos６Mov２Pos６−Comp２＝Pos６′
Pos７Mov４Pos７−Comp４＝Pos７′
即ち、Pos４〜Pos７の代わりにPos４′〜Pos７′を用いて前述した交点を計算することにより、誤差を軽減したピーク位置を算出することができる。

次に、図９（ｂ）及び図１０を参照して、山取りスキャンしたフォーカスレンズ位置を補正する方法とは別に、ＡＦ評価値自体を補正する方法について説明する。図９（ｂ）は、補正レンズ１０３の移動量とＡＦ評価値補正率の関係を示すグラフ図であり、Ｘ軸は、ＡＦ評価値の補正率を示し、Ｙ軸は、補正レンズ１０３の移動量を示している。

図１０（ａ）は、補正レンズ１０３の移動量がゼロ、即ち補正レンズ１０３が光軸中心にあるときのフォーカスレンズ１０５の山取りスキャンの波形を示すグラフ図である。図１０（ｂ）は、補正レンズ１０３の移動量が変化したときのフォーカスレンズ１０５の山取りスキャンの波形を示すグラフ図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）ともに、Ｘ軸は、フォーカスレンズ１０５の位置を示し、Ｙ軸は、ＡＦ評価値を示している。

図９（ｂ）では、補正レンズ１０３の移動量がゼロ、即ち光軸中心にあるとき、Mov０で示されている。Mov０のときのＡＦ評価値補正率は、Ratio０である。具体的な数値として、Mov０はゼロとなり、Ratio０はゼロ％となる。

一方、補正レンズ１０３の移動量が最大、即ち補正レンズ１０３が光軸中心から最も離れているとき、図９（ｂ）では、Mov５で示されている。Mov５のとき、ＡＦ評価値補正率は、Ratio５である。Mov５とRatio５を含めた各数値は、光学系の特性により変化する数値である。また、図９（ｂ）では、補正レンズ１０３の移動量とＡＦ評価値補正率との関係が直線で示されているが、これも光学系の特性により曲線に変わる場合がある。

図１０（ｂ）にＡＦ評価値の補正を適用すると、Pos４をスキャンしている場合の補正レンズ１０３の移動量がMov５であるとき、ＡＦ評価値は、Val４ではなく、Val４×（Ratio５／１００）として考える。この場合、ＡＦ評価値と補正レンズ１０３の移動量と補正後のＡＦ評価値との関係は、次のようになる。

ＡＦ評価値 補正レンズの移動量 補正後のＡＦ評価値
Val４ Mov５Val４×（Ratio５／１００）＝Val４′
Val５ Mov１Val５×（Ratio１／１００）＝Val５′
Val６ Mov２Val６×（Ratio２／１００）＝Val６′
Val７ Mov４Val７×（Ratio４／１００）＝Val７′
即ち、Val４〜Val７の代わりにVal４′〜Val７′を用いて前述した交点を計算することにより、誤差を軽減したピーク位置を算出することができる。

次に、図１１乃至１３を参照して、カメラの山取りスキャン時の動作を説明する。図１１は、山取りスキャン時のフォーカスレンズ１０５の位置補正を説明するフローチャート図である。図１１の各処理は、内部メモリ１０８等の記憶部に記憶されているプログラムが記憶メモリ１１１に展開されてシステム制御部１１９のＣＰＵ等により実行される。

図１１に示すように、システム制御部１１９は、山取りスキャンが開始されると、ステップＳ７０１で測光処理を行い、ステップＳ７０２では、ステップＳ７０１での測光結果を用いて露出を設定して、ステップＳ７０３に進む。そして、システム制御部１１９は、ステップＳ７０３で撮像素子１０６の読み出しレート（フレームレート）を取得し、ステップＳ７０４及びステップＳ７０５でそれぞれズーム倍率及び撮影モード情報を取得して、ステップＳ７０６に進む。

ステップＳ７０６では、システム制御部１１９は、ステップＳ７０３で取得した撮像素子１０６の読み出しレート、ステップＳ７０４及びステップＳ７０５でそれぞれ取得したズーム倍率及びモード情報を用いて補正方式を設定し、ステップＳ７０７に進む。なお、ここでは、フォーカスレンズ位置補正方式又はＡＦ評価値補正方式に設定されるが、補正方式の設定処理の詳細については、図１２を用いて後述する。

ステップＳ７０７は、システム制御部１１９は、山取りスキャンの開始位置にフォーカスレンズ１０５を移動させる。そして、システム制御部１１９は、ステップＳ７０８でＡＦ評価値の取得ループを開始して、ステップＳ７０９でスキャン範囲内を所定の間隔ごとにフォーカスレンズ１０５を移動させる。また、システム制御部１１９は、ステップＳ７１０及びステップＳ７１１において、ステップＳ７０９で所定の間隔ごとに移動させたフォーカスレンズ１０５のそれぞれの位置でのＡＦ評価値及び補正レンズの移動量を取得し、ステップＳ７１２に進む。

ステップＳ７１２では、システム制御部１１９は、ＡＦ評価値の取得ループが終了したか否かを判定し、終了した場合は、ステップＳ７１３に進み、終了していない場合は、ステップＳ７０８に戻り、ＡＦ評価値の取得ループを継続する。

ステップＳ７１３では、システム制御部１１９は、ステップＳ７０６で設定された補正方式がフォーカスレンズ位置補正方式及びＡＦ評価値補正方式のいずれの補正方式かを判定する。そして、システム制御部１１９は、フォーカスレンズ位置補正方式の場合は、ステップＳ７１４に進み、ＡＦ評価値補正方式の場合は、ステップＳ７１５に進む。

そして、システム制御部１１９は、ステップＳ７０４で山取りスキャンしたときのフォーカスレンズ１０５の位置を補正して、ステップＳ７１６に進み、ステップＳ７１５で山取りスキャンしたときのＡＦ評価値を補正して、ステップＳ７１６に進む。ステップＳ７１６では、システム制御部１１９は、ステップＳ７１４又はステップＳ７１５で補正されたフォーカスレンズ位置又はＡＦ評価値を用いてピーク位置を算出し、山取りスキャンを終了する。

次に、１２（ａ）〜図１２（ｃ）を参照して、図１１のステップＳ７０６における補正方式の設定処理について説明する。

図１２（ａ）は、モード情報による補正方式の設定処理を説明するフローチャート図である。

図１２（ａ）において、ステップＳ８０１では、システム制御部１１９は、図１１のステップＳ７０５で取得したモード情報が明所を前提としたモードか暗所を前提としたモードかを判定する。そして、システム制御部１１９は、モード情報が暗所を前提としたモードである場合は、ステップＳ８０２に進み、モード情報が明所を前提としたモードである場合は、ステップＳ８０３に進む。

そして、システム制御部１１９は、ステップＳ８０２で補正方式としてフォーカスレンズ位置補正方式を選択設定し、ステップＳ８０３で補正方式としてＡＦ評価値補正方式を選択設定し、処理を終了する。

一般的に暗所を前提としたモード、例えば夜景モード等では、撮像素子１０６の出力のＳ／Ｎが悪化するため、ノイズが多くみられる。撮像素子１０６の出力ノイズが多いと、ＡＦ評価値にもノイズが多く乗るようになり、明確な山の形状が現れにくいことがある。

そのため、暗所を前提としたモードの場合は、ＡＦ評価値自体を補正するよりも、フォーカスレンズ位置を補正する方が補正後のピーク位置（合焦位置）の信頼性は高くなる。一方、明所を前提としたモード、例えば風景モードなどでは、明確な山の形状が現れやすいため、ＡＦ評価値自体を補正する方が補正後のピーク位置の信頼性は高くなる。

図１２（ｂ）は、読み出しレートによる補正方式の設定処理を説明するフローチャート図である。

図１２（ｂ）において、ステップＳ８１１では、システム制御部１１９は、図１１のステップＳ７０３で取得した撮像素子１０６の読み出しレートがあらかじめ定めた値以下か否かを判定する。そして、システム制御部１１９は、取得した読み出しレートがあらかじめ定めた値以下の遅い読み出しレートの場合は、ステップＳ８１２に進み、あらかじめ定めた値を超える速い読み出しレートの場合は、ステップＳ８１３に進む。

そして、システム制御部１１９は、ステップＳ８１２で補正方式としてフォーカスレンズ位置補正方式を選択設定し、ステップＳ８１３で補正方式としてＡＦ評価値補正方式を選択設定して、処理を終了する。

一般的に明所では短い露光時間で明確なＡＦ評価値の山の形状が出現することが多いため、読み出しレートは速くなり、暗所では読み出しレートが遅くなる傾向にある。前述したように、読み出しレートが遅くなる暗所では、ＡＦ評価値に多くノイズが乗る傾向にあるため、フォーカスレンズ位置に補正する方が補正後のピーク位置の信頼性は高くなる。一方、読み出しレートが速くなる明所では、ＡＦ評価値の山の形状が明確となるため、ＡＦ評価値を補正する方が補正後のピーク位置の信頼性は高くなる。

図１２（ｃ）は、ズーム倍率による補正方式の設定処理を説明するフローチャート図である。

図１２（ｃ）において、ステップＳ８２１では、システム制御部１１９は、図１１のステップＳ７０４で取得したズーム倍率があらかじめ定めた値以下の広角側のズーム倍率か否かを判定する。そして、システム制御部１１９は、取得したズーム倍率があらかじめ定めた値以下の広角側のズーム倍率の場合は、ステップＳ８２２に進み、あらかじめ定めた値を超える望遠側のズーム倍率の場合は、ステップＳ８２３に進む。

そして、システム制御部１１９は、ステップＳ８２２で補正方式としてフォーカスレンズ位置補正方式を選択設定し、ステップＳ８２３で補正方式としてＡＦ評価値補正方式を選択設定して、処理を終了する。

一般的にズーム倍率が広角側になると、補正レンズ１０３の移動量の幅は小さくなり、望遠側になるほど補正レンズ１０３の移動量の幅は大きくなる。補正レンズ１０３の移動量が大きくなるほど、山取りスキャンをした場合に、フォーカスレンズ１０５の位置を補正すると、スキャン間隔にも依存するが、直前のスキャン位置と逆転してしまうことが起こりえる。この場合、ピーク位置を計算すると、ピーク位置の信頼性が低くなる可能性がある。

次に、図１３を参照して、フォーカスレンズ位置補正処理及びＡＦ評価値補正処理について説明する。図１３（ａ）はフォーカスレンズ位置補正処理を説明するフローチャート図、図１３（ｂ）はＡＦ評価値補正処理を説明するフローチャート図である。

まず、図１３（ａ）を参照して、フォーカスレンズ位置補正処理について説明する。

図１３（ａ）において、ステップＳ９０１では、システム制御部１１９は、山取りスキャン点数をｉとしたときの全点数分のフォーカスレンズ位置補正を開始し、ステップＳ９０２に進む。

ステップＳ９０２では、システム制御部１１９は、ＡＦ評価値の高低に応じたフォーカスレンズ位置の補正係数を設定し、ステップＳ９０３に進む。ここでは、フォーカスレンズ位置補正量は、合焦しているときの位置を基準として、光学的に補正レンズ１０３の位置に応じて一意に決まる値である。このため、合焦していないときは、フォーカスレンズ位置補正量に対して重み付け係数としての補正係数を掛けることにより調整することになる。このときの補正係数は、ＡＦ評価値に依存する値としてCof(Val)とする。

ステップＳ９０３では、システム制御部１１９は、補正レンズ１０３の移動量に応じたフォーカスレンズ位置補正量を設定し、ステップＳ９０４に進む。この補正量は、補正レンズ１０３の移動量に依存する値としてComp(Mov)となる（図９（ａ）参照）。

ステップＳ９０４では、システム制御部１１９は、フォーカスレンズ１０５の各スキャン位置Pos(i)に応じてフォーカスレンズ位置を補正して補正後の位置をPos(i)′＝Pos(i)−Comp(Mov)×Cof(Val)として算出し、ステップＳ９０５に進む。

ステップＳ９０５では、システム制御部１１９は、全点数分のフォーカスレンズ位置補正が終了したか否かを判定し、終了していない場合は、ステップＳ９０１に戻って処理を継続し、終了した場合は、フォーカスレンズ位置補正処理を終了する。

次に、図１３（ｂ）を参照して、ＡＦ評価値補正処理について説明する。

図１３（ｂ）において、ステップＳ９１１では、山取りスキャン点数をｉとしたときの全点数分のＡＦ評価値補正処理を開始し、ステップＳ９１２に進む。

ステップＳ９１２は、システム制御部１１９は、ＡＦ評価値の高低に応じたフォーカスレンズ位置の補正係数を設定し、ステップＳ９１３に進む。このときの補正係数は、図１３（ａ）のフォーカスレンズ位置補正処理と同様に、ＡＦ評価値に依存する値としてCof(Val)とする。

ステップＳ９１３では、システム制御部１１９は、補正レンズ１０３の移動量に応じたいＡＦ評価値補正率を設定し、ステップＳ９１４に進む。この補正率は、補正レンズ１０３の移動量に依存する値としてRatio(Mov)となる（図９（ｂ）参照）。

ステップＳ９１４では、システム制御部１１９は、各スキャン点数ｉ毎のＡＦ評価値Val(i)に応じてＡＦ評価値を補正して補正後のＡＦ評価値をVal(i)′＝Val(i)×（Ratio(Mov)／１００）×Cof(Val)として算出し、ステップＳ９１５に進む。

ステップＳ９１５では、システム制御部１１９は、全点数分のＡＦ評価値の補正が終了したか否かを判定し、終了していない場合は、ステップＳ９１１に戻って処理を継続し、終了した場合は、ＡＦ評価値補正処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態では、補正レンズ１０３の移動量に応じて変化するコントラストが最も高い山のピーク位置の検出誤差を低減することができる。これにより、補正レンズ１０３の移動量を大きくして像ブレ補正機能の性能向上を図りつつ、高精度な合焦精度を可能にして高画質な画像を撮影することができる。

なお、本発明は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、撮像装置としてデジタルカメラを例示したが、デジタル一眼レフカメラ、デジタルビデオカメラや撮像機能を有する携帯端末等の撮像装置に本発明を適用してもよい。

また、上記実施形態では、像ブレ補正するための光学素子として、レンズ鏡筒１０１の補正レンズ１０３を例示したが、一眼レフカメラ等の場合は、カメラ本体側の撮像素子を光軸と異なる方向に移動させて像ブレ補正を行うようにしてもよい。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１０３ 補正レンズ
１０５ フォーカスレンズ
１０６ 撮像素子
１１５ フォーカスレンズ駆動部
１１６ 補正レンズ駆動部
１１７ 位置検出部
１１９ システム制御部

Claims (7)

1. 像ブレ補正するための光学素子を光軸と異なる方向に移動させることにより、撮像素子に結像する被写体像の像ブレを補正する撮像装置であって、
   光軸方向に移動するフォーカスレンズの所定の間隔ごとの位置におけるＡＦ評価値を用いてコントラストの形状を算出して、前記コントラストの形状が最も大きくなる前記フォーカスレンズの位置を前記撮像素子の撮像面上で光束が合焦する位置として合焦制御を行う合焦制御手段と、
   前記合焦制御の際に、位置検出手段により検出した前記光学素子の前記光軸と直交する方向の位置に応じて、前記ＡＦ評価値を取得したときの前記フォーカスレンズの位置又は取得した前記ＡＦ評価値を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子の読み出しレート、ズーム倍率、及び撮影モードの少なくともいずれかの情報を取得する取得手段を備え、
   前記補正手段は、前記取得手段が取得した情報に基づいて、前記ＡＦ評価値を取得したときの前記フォーカスレンズの位置を補正するか、前記取得した前記ＡＦ評価値を補正するかを選択することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記取得手段は、前記撮影モードのモード情報を取得し、
   前記補正手段は、前記モード情報が暗所を前提としたモードの場合は、前記ＡＦ評価値を取得したときの前記フォーカスレンズの位置を補正する補正方式を選択し、前記モード情報が明所を前提としたモードの場合は、前記取得した前記ＡＦ評価値を補正する補正方式を選択することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記取得手段は、前記撮像素子の読み出しレートの情報を取得し、
   前記補正手段は、前記読み出しレートの情報があらかじめ定めた値以下の遅い読み出しレートの場合は、前記ＡＦ評価値を取得したときの前記フォーカスレンズの位置を補正する補正方式を選択し、前記読み出しレートの情報があらかじめ定めた値を超えて速い読み出しレートの場合は、前記取得した前記ＡＦ評価値を補正する補正方式を選択することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
5. 前記取得手段は、前記ズーム倍率の情報を取得し、
   前記補正手段は、前記ズーム倍率の情報があらかじめ定めた値以下の広角側のズーム倍率の場合は、前記ＡＦ評価値を取得したときの前記フォーカスレンズの位置を補正する補正方式を選択し、前記ズーム倍率の情報があらかじめ定めた値を超えた望遠側の場合は、前記取得した前記ＡＦ評価値を補正する補正方式を選択することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
6. 前記補正手段は、前記ＡＦ評価値を取得したときの前記フォーカスレンズの位置を補正する際の補正量、及び前記取得した前記ＡＦ評価値を補正する際の補正量に対して、前記ＡＦ評価値の高低に応じて変化する重み付け係数を掛けて補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 像ブレ補正するための光学素子を光軸と異なる方向に移動させることにより、撮像素子に結像する被写体像の像ブレを補正する撮像装置の制御方法であって、
   光軸方向に移動するフォーカスレンズの所定の間隔ごとの位置におけるＡＦ評価値を用いてコントラストの形状を算出して、前記コントラストの形状が最も大きくなる前記フォーカスレンズの位置を前記撮像素子の撮像面上で光束が合焦する位置として合焦制御を行う合焦制御ステップと、
   前記光学素子の前記光軸と直交する方向の位置を検出する位置検出ステップと、
   前記合焦制御の際に、前記位置検出ステップで検出した前記光学素子の前記光軸と直交する方向の位置に応じて、前記ＡＦ評価値を取得したときの前記フォーカスレンズの位置又は取得した前記ＡＦ評価値を補正する補正ステップと、を備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。