JP2018151659A - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】山登りコントラスト方式の焦点検出処理中におけるフォーカスレンズの駆動により発生する駆動音や振動の発生を抑制する。【解決手段】フォーカスレンズ２１０を所定方向に駆動させてコントラストＡＦの焦点評価値の山登り動作を行う。焦点評価値のピークが検出されたらフォーカスレンズ２１０がオーバーシュートしたことによる像面位置変化を、ウォブリングレンズ２２０や撮像素子を光軸方向に駆動することで補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、焦点検出装置および撮像装置に関する。

一般的な山登りコントラスト方式の焦点検出処理では、山登り動作中に焦点調節用の光学系を小刻みに前後移動させる、いわゆるウォブリング動作を行いながら、撮像素子の撮像画像の高周波成分を鮮鋭度に置き換えた焦点評価値を逐次取得する。そして、その焦点評価値の変化から焦点調節用の光学系の駆動方向および合焦位置を決定する。

デジタル一眼レフの交換レンズは、焦点調節用の光学系にあたるフォーカスレンズの質量が大きい。そのため、フォーカスレンズを用いてウォブリング動作を行うとウォブリング動作が高速に行えない点と、山登り動作時のフォーカスレンズの駆動音や振動が発生する点とが課題となっている。フォーカスレンズの駆動音や振動はフォーカスレンズの加減速時が特に顕著に表れる。

特許文献１には、ウォブリング動作速度の課題については、フォーカスレンズよりも質量が小さい光学系や撮像素子を光軸方向に微小駆動することで、高速にウォブリング動作を行わせる方法が開示されている。

特許４４３７２４４号

従来の技術では、フォーカスレンズが合焦位置を過ぎて停止してしまうことがあった。

本発明の第１の態様による焦点検出装置は、第１フォーカスレンズと第２フォーカスレンズとを有する光学系による像を撮像し、信号を出力する撮像部と、前記撮像部から出力された信号により前記光学系による像のコントラストに関する評価値を演算する評価値演算部と、前記第１フォーカスレンズの駆動を指示する第１駆動指示部と、前記第２フォーカスレンズの駆動を指示する第２駆動指示部と、前記第２駆動指示部により前記第２フォーカスレンズの駆動を指示し、前記第２フォーカスレンズの駆動による前記評価値の変化に基づいて前記第１フォーカスレンズを駆動させる第１フォーカスレンズの駆動方向を決定し、前記第１駆動指示部により、決定した前記第１フォーカスレンズの駆動方向に前記第１フォーカスレンズの駆動を指示する制御部と、を有する。

本発明の第２の態様による撮像装置は、上記第１の態様による焦点検出装置を備える。

本発明によれば、適切に合焦させることができる。

本発明の第１の実施の形態によるデジタルカメラのブロック構成図である。 フォーカスレンズとウォブリングレンズの駆動について説明する図である。 本発明の第１の実施の形態における焦点検出処理のフローチャートである。 焦点評価値のピーク検出について説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態における焦点検出処理における各光学系の動作を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態における焦点検出処理のフローチャートの変形例である。 本発明の第２の実施の形態における焦点検出処理における各光学系の動作を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態における焦点検出処理のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における焦点検出処理のフローチャートの変形例である。 本発明の第３の実施の形態における焦点検出処理における各光学系の動作を説明する図である。 本発明の第３の実施の形態における焦点検出処理のフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態によるデジタルカメラのブロック構成図である。 フォーカスレンズと撮像素子の駆動について説明する図である。 本発明の第４の実施の形態における焦点検出処理のフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態における焦点検出処理における各光学系の動作を説明する図である。 本発明の第４の実施の形態における焦点検出処理のフローチャートの変形例である。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態による焦点調節装置を搭載したレンズ交換式デジタルカメラのブロック図である。図１のレンズ交換式デジタルカメラは、カメラボディ１００と撮影レンズ２００とを備える。撮影レンズ２００は、カメラボディ１００に着脱可能に装着される。

撮影レンズ２００は、焦点調節を行うためのフォーカスレンズ２１０と、それを駆動するためのモータおよび駆動回路で構成されるフォーカスレンズ駆動部２１１と、フォーカスレンズ２１０の光軸方向の位置を検出する位置検出部２１２とを有する。また、撮影レンズ２００は、ウォブリング動作を行うためのウォブリングレンズ２２０と、それを駆動するためのモータおよび駆動回路で構成されるウォブリングレンズ駆動部２２１と、ウォブリングレンズ２２０の光軸方向の位置を検出する位置検出部２２２とを有する。なお、フォーカスレンズ２１０のパワーの正負（フォーカスレンズ２１０が凸レンズであるか凹レンズであるか）とウォブリングレンズ２２０のパワーの正負（ウォブリングレンズ２２０が凸レンズであるか凹レンズであるか）とは一致するものとする。

さらに、撮影レンズ２００は、レンズコントローラ２５０を有する。レンズコントローラ２５０は、カメラボディ１００からの指示に従って、撮影レンズ２００内のフォーカスレンズ２１０およびウォブリングレンズ２２０の目標位置または駆動速度を算出し、各レンズの位置検出部２１２および２２２より出力されるレンズの位置情報をフィードバックしながらフォーカスレンズ２１０およびウォブリングレンズ２２０の位置決め制御を実行する。

レンズコントローラ２５０は、フォーカスレンズ駆動部２１１でフォーカスレンズ２１０を駆動するか、もしくはウォブリングレンズ駆動部２２１でウォブリングレンズ２２０を駆動することにより焦点調節を行う。

カメラボディ１００は、撮像素子１０１とアナログ信号処理部１０２とＡ／Ｄ変換器１０３とデジタル信号処理部１１１とバッファメモリ１１２とＥｎｃ／Ｄｅｃ処理部１１３と外部記憶媒体１１５とＶＲＡＭ１２０とＬＣＤモニタ１２１とボディコントローラ１５０と操作部１８０とを有する。

撮像素子１０１は、ＣＣＤ撮像素子やＭＯＳ型撮像素子などによって構成される。撮影レンズ２００により結像される被写体像は撮像素子１０１の撮像面上に投影される。撮像素子１０１は撮像面上に結像された被写体像の光強度に応じた電気信号（撮像信号）をアナログ信号処理部１０２へ出力する。

アナログ信号処理部１０２は、ＣＤＳ回路、ＡＧＣ回路および色分離回路などを備えており、撮像素子１０１から出力された撮像信号に対して各種アナログ信号処理を行う。アナログ信号処理部１０２で処理された撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器１０３へ出力される。Ａ／Ｄ変換器１０３は、アナログ信号処理部１０２で処理された撮像信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１０３によりＡ／Ｄ変換された撮像信号は、デジタル信号処理部１１１およびボディコントローラ１５０に入力される。

デジタル信号処理部１１１は、ゲイン制御回路、輝度信号生成回路、および色差信号生成回路などの信号処理回路を備えている。デジタル信号処理部１１１は、Ａ／Ｄ変換器１０３によりＡ／Ｄ変換された撮像信号に対して輪郭強調やガンマ補正やホワイトバランス調整などの種々の画像処理を行う。

バッファメモリ１１２は、撮像素子１０１で撮像された複数フレーム分のデータを記憶することができるフレームメモリである。デジタル信号処理部１１１は、輪郭強調やガンマ補正やホワイトバランス調整などの種々の画像処理を実行する際にバッファメモリ１１２を作業領域として用いる。デジタル信号処理部１１１に入力された撮像信号は、バッファメモリ１１２に記憶される。そして、バッファメモリ１１２に記憶された撮像信号は、輪郭強調やガンマ補正やホワイトバランス調整などの種々の画像処理を行うたびに読み出され、処理後の撮像信号はバッファメモリ１１２に格納される。デジタル信号処理回部１１１による一連の処理が施されてバッファメモリ１１２に格納された撮像信号は、Ｅｎｃ／Ｄｅｃ処理部１１３に出力される。

Ｅｎｃ／Ｄｅｃ処理部１１３は、デジタル信号処理回部１１１による一連の処理が施されてバッファメモリ１１２に格納された撮像信号を所定のデータ形式にデータエンコード処理し、画像データとしてメモリカード等の外部記憶媒体１１５に記録する。Ｅｎｃ／Ｄｅｃ処理部１１３がエンコードするデータ形式は、例えば、静止画ではＪＰＥＧ形式であり、動画ではＭＰＥＧ２やＨ２６４／ＡＶＣ等の形式である。また、Ｅｎｃ／Ｄｅｃ処理部１１３は、外部記憶媒体１１５からエンコード処理済の画像データを読み込む際にデータデコード処理を行う。Ｅｎｃ／Ｄｅｃ処理部１１３には、外部記憶媒体１１５とデータ通信を行うためのインタフェースも含まれている。

撮像素子１０１により所定時間間隔毎に撮像された撮像信号は、アナログ信号処理回路１０２、Ａ／Ｄ変換器１０３、デジタル信号処理回路１１１により信号処理された後、ＶＲＡＭ１２０にも転送される。転送された画像データは、ＶＲＡＭ１２０に記憶される。ＬＣＤモニタ１２１は、撮影時にＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ）として機能し、ＶＲＡＭ１２０に記憶された画像データがスルー画像と呼ばれる画像として表示される。また、ＬＣＤモニタ１２１は、外部記憶媒体１１５に記憶された画像データを画像表示することができる。ＬＣＤモニタ１２１は、外部記憶媒体１１５から読み出された画像データがＶＲＡＭ１２０に転送され、ＬＣＤモニタ１２１に再生表示される。

ボディコントローラ１５０は、焦点評価演算部１５１とＡＥ演算部１５２とＡＷＢ演算部１５３とその他の演算部とを備えており、カメラ全体の制御を行う。ボディコントローラ１５０は、レンズコントローラ２５０を介してフォーカスレンズ２１０およびウォブリングレンズ２２０の駆動指示を行うことができる。

焦点評価値演算部１５１は、撮像画面上に予め設定されたＡＦエリアの画像データの空間周波数から所定の高周波成分を抽出し、抽出された高周波成分の絶対値を積算することにより、焦点評価値を算出する。撮像画面内の所定位置に所定の大きさのＡＦエリアが複数配置されている場合、これらの複数のＡＦエリアの積算値が焦点評価値であり、ＡＦエリアまたはＡＦエリアとして設定された特定被写体エリア内の画像のコントラストを表している。

ＡＥ演算部１５２は、Ａ／Ｄ変換器１０３からの撮像信号に基づき、被写体を適正露出で撮影するための自動露出演算を行う。ＡＷＢ演算部１５３は、Ａ／Ｄ変換器１０３からの画像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂの各信号）に基づいてホワイトバランス調整用ゲインの設定を行う。

操作部１８０は、ユーザによる動作指示や各種設定を行うための操作部材であって、例えばレリーズボタンや動画記録開始・停止ボタン、各種設定等を行うための設定ボタン等である。

図２は、第１の実施の形態におけるフォーカスレンズ２１０およびウォブリングレンズ２２０の駆動について説明するための図である。図２（ａ）には、フォーカスレンズ２１０の駆動範囲２１と、ウォブリングレンズ２２０の駆動範囲２２とが示されている。駆動範囲２１は、被写体側に無限遠側端２１ｂを有し、撮像素子側に至近端２１ａを有する。駆動範囲２２は、被写体側に無限遠側端２２ｂを有し、撮像素子側に至近端２２ａを有する。

フォーカスレンズ２１０は、光軸２０に沿って撮像素子１０１側に駆動すると至近側の被写体に合焦し、反対に光軸２０に沿って被写体側に駆動すると無限遠側の被写体に合焦するものとする。撮影レンズ２００の合焦位置は、フォーカスレンズ２１０の駆動によって単純に移動するものとする。同様に、ウォブリングレンズ２２０も光軸２０に沿って撮像素子１０１側に駆動すると至近側の被写体に合焦し、光軸２０に沿って被写体側に駆動すると無限遠側の被写体に合焦するものとする。以降、フォーカスレンズ２１０やウォブリングレンズ２２０が光軸２０に沿って撮像素子１０１側に駆動する方向を至近方向と称する。また、フォーカスレンズ２１０やウォブリングレンズ２２０が光軸２０に沿って被写体側に駆動する方向を無限遠方向と称する。

図２（ａ）では、ウォブリングレンズ２２０は、ウォブリングレンズ２２０の駆動範囲２２の中心位置に位置決めされている。以降、ウォブリングレンズ２２０の駆動範囲２２の中心位置を、ウォブリングレンズ２２０の基準位置２３と称する。撮影レンズ２００の光学特性（収差特性等）は、ウォブリングレンズ２２０が基準位置２３にあるとき最適となるように設計されている。

ウォブリングレンズ２２０は、フォーカシングレンズ２１０が駆動を開始するとき、基準位置２３からオフセットする。図２（ｂ）に示すように、フォーカシングレンズ２１０が撮像素子側（至近方向）に駆動を開始するときは、ウォブリングレンズ２２０は基準位置２３よりも所定のオフセット量Ｄ_ＯＦＳだけ至近方向に駆動して、合焦動作検出位置２４ａに位置付ける。図２（ｃ）に示すように、フォーカシングレンズ２１０が被写体側（無限遠方向）に駆動を開始するときは、ウォブリングレンズ２２０は基準位置２３よりも所定のオフセット量Ｄ_ＯＦＳだけ無限遠方向に駆動して、合焦動作位置２４ｂに位置付ける。

図３を用いて、第１の実施の形態によるレンズ交換式デジタルカメラの焦点検出処理について説明する。図３は山登りコントラスト方式の焦点検出処理のフローチャートである。図３の処理は、ユーザがレリーズボタンを半押しするなどの焦点検出動作に対応する操作を行うと開始される。ステップＳ１０１では、ボディコントローラ１５０は、フォーカスレンズ２１０の駆動方向を決定する。ステップＳ１０１では、フォーカスレンズ２１０の駆動方向を、たとえば「駆動しない」と「無限遠方向」と「至近方向」とのいずれかに決定する。

ステップＳ１０１におけるフォーカスレンズ２１０の駆動方向の決定は、たとえば次の方法で決定することができる。まず、ボディコントローラ１５０がレンズコントローラ２５０を経由してウォブリングレンズ２２０を基準位置２３に位置決めする。次に、ボディコントローラ１５０がウォブリングレンズ２２０を往復駆動（ウォブリング動作）させながら焦点評価値演算部１５１より焦点評価値を取得する。ボディコントローラ１５０は、ウォブリングレンズ２２０が基準位置２３より被写体側にあるときの焦点評価値と、基準位置２３より撮像素子側にあるときの焦点評価値とを比較する。ウォブリングレンズ２２０の往復駆動により焦点評価値が変化しない場合、ボディコントローラ１５０はフォーカスレンズ２１０の駆動方向を「駆動しない」に決定する。ウォブリングレンズ２２０が撮像素子側より被写体側にあるときの焦点評価値が大きい場合、ボディコントローラ１５０はフォーカスレンズ２１０の駆動方向を「無限遠方向」に決定する。ウォブリングレンズ２２０が被写体側より撮像素子側にあるときの焦点評価値が大きい場合、ボディコントローラ１５０はフォーカスレンズ２１０の駆動方向を「至近方向」に決定する。

ステップＳ１０２では、ボディコントローラ１５０は、ステップＳ１０１で決定されたフォーカスレンズ２１０の駆動方向が「駆動しない」と「無限遠方向」と「至近方向」のいずれであるかを判断する。ボディコントローラ１５０は、ステップＳ１０１でフォーカスレンズ２１０を駆動しないことに決定された場合は、図３の焦点検出処理をステップＳ１０１からステップＳ１１０に処理を進める。ボディコントローラ１５０は、フォーカスレンズ２１０の駆動方向が「無限遠方向」に決定された場合は、図３の焦点検出処理をステップＳ１０１からステップＳ１０３ｂに処理を進める。ボディコントローラ１５０は、フォーカスレンズ２１０の駆動方向が「至近方向」に決定された場合は、図３の焦点検出処理をステップＳ１０１からステップＳ１０３ａに処理を進める。

ステップＳ１０３ａでは、ボディコントローラ１５０は、下式（１）によりオフセット量Ｄ_ＯＦＳを算出し、算出したオフセット量Ｄ_ＯＦＳを基準位置２３に加算することで、合焦動作位置２４ａの位置を算出する。式（１）中のＬ_ＯＶＳは、焦点検出処理の山登り動作により焦点評価値のピークが検出されたときにフォーカスレンズ２１０がピーク位置をオーバーシュート（オーバーラン）した量の推定値であり、下式（２）により算出できる。αはフォーカスレンズ２１０の像面移動係数であり、下式（３）で表されるような像面位置の移動量に対するフォーカスレンズ２１０の移動量の比である。βはウォブリングレンズ２２０の像面移動係数、下式（４）で表されるような像面位置の移動量に対するウォブリングレンズ２２０の移動量の比である。下式（１）では、オフセット量Ｄ_ＯＦＳは、フォーカスレンズ２１０のオーバーシュート量の推定値を、ウォブリングレンズ２２０による移動量に換算している。式（２）のＴ_Ｓは、ボディコントローラ１５０が焦点評価値演算部１５１より焦点評価値を取得するサンプリング周期である。ｎは、焦点評価値がピークか否かを判断するためにサンプリングする後続サンプル数である。Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}は、焦点評価値のピークを検出したときのフォーカスレンズ２１０の駆動速度であり、予め定められている。Ｌ_０は、焦点評価値のピークを検出した際、レンズコントローラ２５０が駆動速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}のフォーカスレンズ２１０を減速させて停止させるまでの間にフォーカスレンズ２１０が駆動してしまう推定距離である。
Ｄ_ＯＦＳ＝Ｌ_ＯＶＳ／α×β ・・・（１）
Ｌ_ＯＶＳ＝（Ｔ_Ｓ×ｎ×Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}＋Ｌ_０) ・・・（２）
α＝フォーカスレンズの移動量／フォーカスレンズの移動に伴う像面位置の移動量 ・・・（３）
β＝ウォブリングレンズの移動量／ウォブリングレンズの移動に伴う像面位置の移動量 ・・・（４）

ステップＳ１０３ｂでは、ボディコントローラ１５０は、上式（１）によりオフセット量Ｄ_ＯＦＳを算出し、算出したオフセット量Ｄ_ＯＦＳを基準位置２３から減ずることで、合焦動作位置２４ｂの位置を算出する。

ステップＳ１０４では、ボディコントローラ１５０は、レンズコントローラ２５０を経由してウォブリングレンズ２２０の位置を合焦動作位置に駆動する。ボディコントローラ１５０は、フォーカスレンズ２１０の駆動方向が至近方向のときはステップＳ１０３ａで算出した合焦動作位置２４ａの位置に駆動し、フォーカスレンズ２１０の駆動方向が無限遠方向のときはステップＳ１０３ｂで算出した合焦動作位置２４ｂの位置に駆動する。

ステップＳ１０５では、ボディコントローラ１５０は、レンズコントローラ２５０を経由して、ステップＳ１０１で決定した駆動方向へのフォーカスレンズ２１０の駆動を開始する。ステップＳ１０５で駆動を開始したフォーカスレンズ２１０は、ピーク時のＶ_{ＦＯＣＵＳ}よりも速い駆動速度に設定される。フォーカスレンズ２１０の駆動を開始したボディコントローラ１５０は、ステップＳ１０６に進み、焦点評価値演算部１５１から焦点評価値を取得する。ステップＳ１０６での焦点評価値の取得は、上式（２）のサンプリング周期Ｔ_Ｓで行われる。ステップＳ１０５にてフォーカスレンズ２１０の駆動が開始し、ステップＳ１０６での焦点評価値の取得が行われることにより、山登りコントラスト方式のピーク検出動作が開始される。

図４を用いて、ボディコントローラ１５０が実行するピーク検出動作について説明する。図４は、焦点評価値の時間変化を例示した図である。図４の横軸は時間であり、縦軸は焦点評価値である。図４には、焦点評価値演算部１５１から取得された焦点評価値Ｘ_ｐ―１〜Ｘ_ｐ＋４が図示されている。焦点評価値Ｘ_ｐ―１〜Ｘ_ｐ＋４は、サンプリング周期Ｔ_Ｓごとに取得されている。図４では、Ｘ_ｐがピークの焦点評価値である。ボディコントローラ１５０は、焦点評価値Ｘ_ｐの後に取得されたｎ個（ｎは式（２）の後続サンプル数）の焦点評価値Ｘ_ｐ＋１〜Ｘ_ｐ＋ｎが焦点評価値Ｘ_ｐよりも小さいとき、焦点評価値Ｘ_ｐを焦点評価値のピーク値として検出する。図４の例においてｎ＝１とすると、焦点評価値Ｘ_ｐ―１は焦点評価値Ｘ_ｐと比較されて、Ｘ_ｐ―１＜Ｘ_ｐであるため焦点評価値Ｘ_ｐ−１はピークとして検出されず、焦点評価値Ｘ_ｐは焦点評価値Ｘ_ｐ＋１と比較されて、Ｘ_ｐ＞Ｘ_ｐ＋１であるためピークとして検出される。なお、後続サンプル数ｎは、ノイズの影響を考慮してｎ＞１としてもよい。たとえば、後続サンプル数ｎ＝４のとき、焦点評価値Ｘ_ｐは、後続の４個の焦点評価値Ｘ_ｐ＋１〜Ｘ_ｐ＋４より大きい場合にピークとして検出される。

図５は、ピーク検出動作時のフォーカスレンズ２１０やウォブリングレンズ２２０の動作を説明するための図である。図５（ａ）は、ピーク検出動作における焦点評価値の時間変化の一例を表すグラフである。図５（ｂ）は、ピーク検出動作におけるフォーカスレンズ２１０の駆動速度の時間変化の一例を表す。図５（ｃ）は、ピーク検出動作におけるフォーカスレンズ２１０の位置の時間変化の一例を表す。図５（ｄ）は、ピーク検出動作におけるウォブリングレンズの位置の時間変化の一例を表す。図５（ａ）〜図５（ｄ）は、ステップＳ１０１でフォーカスレンズ２１０を至近方向に駆動させると決定された場合のピーク検出動作例を示している。

時間Ｔ０は、ステップＳ１０５にてフォーカスレンズ２１０の駆動を開始した時間である。フォーカスレンズ２１０の駆動速度は、図５（ｂ）に示されるように、時間Ｔ０から徐々に加速される。そして、図５（ｃ）に示されるように、時間Ｔ０からフォーカスレンズの位置が徐々に至近方向に駆動される。図５（ｄ）に示されるように、ウォブリングレンズ２２０の位置は、時間Ｔ０の時点ですでに基準位置２３からオフセット量Ｄ_ＯＦＳだけ至近方向に駆動した合焦動作位置２４ａに位置付けられている。

時間Ｔ１は、焦点評価値がピークとなる時間である。時間Ｔ２は、ピークの焦点評価値がピーク値として検出される時間である。ピークの焦点評価値が実際にピーク値であったと検出されるまでには、後続サンプル数ｎ個の焦点評価値をサンプリング周期Ｔ_Ｓで取得する。すなわち、時間Ｔ１と時間Ｔ２との差は、後続サンプル数ｎとサンプリング周期Ｔ_Ｓとに基づいた値となる。フォーカスレンズ２１０は、時間Ｔ１のように焦点評価値がピークとなる時間に所定速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}になるように速度制御される。図５（ｂ）に示されるように、フォーカスレンズ２１０は、時間Ｔ２でピーク値が検出されると減速を開始し、時間Ｔ３はで停止する。

図５（ｂ）のグラフには、時間Ｔ１で焦点評価値がピーク値となってから時間Ｔ３でフォーカスレンズ２１０が停止するまでの範囲に網掛けが施されている。図５（ｂ）に示されるこの網掛け部を積算すると、フォーカスレンズ２１０が実際にオーバーシュートしたオーバーシュート量Ｌ_１となる。

時間Ｔ４は、フォーカスレンズ２１０の駆動速度を、ピーク検出時の所定の駆動速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}に向けて減速を開始する時間である。時間Ｔ４のとき、フォーカスレンズ２１０は位置Ｐ４の位置にある。位置Ｐ４は、フォーカスレンズ２１０がピークとなる位置Ｐ１よりもフォーカスレンズ２１０の駆動方向の反対方向側に所定量離れた位置にある。図５（ｃ）の例では、フォーカスレンズ２１０の駆動方向が至近方向であるため、位置Ｐ４は位置Ｐ１よりも被写体側にある。

図３のステップＳ１０７では、ボディコントローラ１５０は、フォーカスレンズ２１０の駆動速度を所定の駆動速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}に減速するか否かを判定する。すなわち、フォーカスレンズ２１０の位置が図５（ｃ）の位置Ｐ４に至ったか否かを判定する。ボディコントローラ１５０は、時間Ｔ０からサンプリング周期Ｔ_Ｓで繰り返し取得している焦点評価値およびその変化量（微分値）から総合的に位置Ｐ４を推定する。たとえば、焦点評価値の変化量が減少を始めた位置を位置Ｐ４と推定する。

ステップＳ１０７でボディコントローラ１５０がフォーカスレンズ２１０の駆動速度を減速すると判定したときはステップＳ１０８に進み、フォーカスレンズ２１０の駆動速度を減速しないと判定したときはステップＳ１０６に進んで次の焦点評価値を取得する。ステップＳ１０８では、ボディコントローラ１５０は、レンズコントローラ２５０を経由してフォーカスレンズ２１０の駆動速度を駆動速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}に減速する。以降、時間Ｔ２で焦点評価値のピーク値が検出されるまでフォーカスレンズ２１０の駆動速度は駆動速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}に維持される。

ステップＳ１０９では、ボディコントローラ１５０は、焦点評価値のピーク値が検出されたか否かを判定する。すなわち、図４の焦点評価値Ｘ_ｐのように、後続のｎ個の焦点評価値Ｘ_ｐ＋１〜Ｘ_ｐ＋ｎが焦点評価値Ｘ_ｐよりも小さいか否かを判定する。ステップＳ１０９でボディコントローラ１５０が焦点評価値のピーク値が検出されたと判定した場合はステップＳ１１０に進み、焦点評価値のピーク値が検出されなかったと判定した場合はステップＳ１０６に進んで次の焦点評価値を取得する。

ステップＳ１１０では、ボディコントローラ１５０は、レンズコントローラ２５０を経由してフォーカスレンズ２１０を停止させる（図５（ｂ）の時間Ｔ２から時間Ｔ３まで）。このとき、フォーカスレンズ２１０は、レンズコントローラ２５０により精度よく速度制御されて減速し、最終的に停止する。

ステップＳ１１１では、ボディコントローラ１５０は、レンズコントローラ２５０を経由してウォブリングレンズ２２０を駆動し、ウォブリングレンズ２２０を基準位置２３まで駆動させる（図５（ｄ）の時間Ｔ２から時間Ｔ５まで）。

ステップＳ１１２では、ボディコントローラ１５０は、レンズコントローラ２５０を経由してフォーカスレンズ２１０とウォブリングレンズ２２０とが停止していることを確認する。フォーカスレンズ２１０の停止は、レンズコントローラ２５０がフォーカスレンズ位置検出部２１２から取得したフォーカスレンズ２１０の位置の変化に基づいて確認する。ウォブリングレンズ２２０の停止は、レンズコントローラ２５０がウォブリングレンズ位置検出部２２２から取得したウォブリングレンズ２２０の位置の変化に基づいて確認する。

ステップＳ１１３では、ボディコントローラ１５０は、レンズコントローラ２５０を経由してウォブリングレンズ２２０によるウォブリング動作を行い、合焦位置の微調整を行う。そして、合焦位置の微調整が完了したら図３の処理を終了する。

図３の焦点検出処理では、時間Ｔ３でフォーカスレンズ２１０はオーバーシュート量Ｌ_１だけオーバーシュートした状態で停止している。そのオーバーシュートに起因する合焦ずれは、ステップＳ１１１でのウォブリングレンズ２２０の駆動により補正される。フォーカスレンズ２１０がオーバーシュート量Ｌ_１だけ移動すると、像面位置はＬ_１／αだけ移動する。ステップＳ１１１のように、ウォブリングレンズ２２０がフォーカスレンズ２１０の駆動方向とは反対方向にオフセット量Ｄ_ＯＦＳだけ駆動すると、像面位置はＤ_ＯＦＳ／β＝Ｌ_ＯＶＳ／αだけ移動する。フォーカスレンズ２１０のオーバーシュートに起因する像面位置のずれと、ステップＳ１１１でのウォブリングレンズ２２０の駆動に起因する像面位置のずれが略一致すれば合焦ずれが補正されていると言える。

フォーカスレンズ２１０がオーバーシュートしている時間Ｔ１から時間Ｔ３までの期間を、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの期間と時間Ｔ２から時間Ｔ３までの期間とに分けて考える。ステップＳ１０８において、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間のフォーカスレンズ２１０の駆動速度は所定の駆動速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}に維持されている。そのため、実際にフォーカスレンズ２１０が時間Ｔ１から時間Ｔ２までの間にオーバーシュートした距離は、後続サンプル数ｎ個の焦点評価値がサンプリング周期Ｔ_Ｓで取得されるまでの時間に所定の駆動速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}でフォーカスレンズ２１０が駆動した距離であるため、上式（２）中のＴ_Ｓ×ｎ×Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}で精度よく推定される。

時間Ｔ２から時間Ｔ３までの間、フォーカスレンズ２１０は、レンズコントローラ２５０により所定の駆動速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}から停止（駆動速度が零）するまで減速されている。レンズコントローラ２５０が常に一定の速度遷移で減速するようにフォーカスレンズ２１０を速度制御ができる場合、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの間のオーバーシュート量は、撮影レンズ２００の設計段階において測定できる。前述の推定距離Ｌ_０をそのように測定した値とすれば、時間Ｔ２から時間Ｔ３までのフォーカスレンズ２１０のオーバーシュート量を精度よく推定できる。

したがって、時間Ｔ１から時間Ｔ３までの期間にフォーカスレンズ２１０が実際にオーバーシュートしたオーバーシュート量Ｌ_１は、上式（２）で算出されるオーバーシュート量の推定値Ｌ_ＯＶＳで精度よく推定される（Ｌ_ＯＶＳ＝Ｌ_１）。そのため、ウォブリングレンズ２２０を合焦検出動作位置から基準位置２３に駆動することにより像面位置が移動する移動量Ｄ_ＯＦＳ／βの大きさと、フォーカスレンズ２１０の実際のオーバーシュートにより移動する像面位置の移動量Ｌ_１／αの大きさとは一致する（Ｄ_ＯＦＳ／β＝Ｌ_ＯＶＳ／α＝Ｌ_１／α）。

したがって、ステップＳ１１１においてウォブリングレンズ２２０をフォーカスレンズ２１０の駆動方向とは反対方向に所定のオフセット量Ｄ_ＯＦＳだけ駆動させることによって、フォーカスレンズ２１０のオーバーシュートに起因する合焦ずれを補正することができる。

以上で説明した第１の実施の形態によれば、次の作用効果を奏する。
図１のカメラは、フォーカスレンズ２１０と、フォーカスレンズ２１０より質量の小さいウォブリングレンズ２２０とを有する撮影レンズ２００を備える。カメラボディ１００は、ボディコントローラ１５０が撮影レンズ２００のレンズコントローラ２５０を介してフォーカスレンズ駆動部２１１を制御し、フォーカスレンズ２１０を駆動している。さらに、カメラボディ１００は、ボディコントローラ１５０がレンズコントローラ２５０を介してウォブリングレンズ駆動部２２１を制御し、ウォブリングレンズ２２０を駆動している。ボディコントローラ１５０は、図３のステップＳ１０１において、フォーカスレンズ２１０の駆動方向を決定する。カメラボディ１００は、撮影レンズ２００により結像した被写体像を受光して画像信号を出力する撮像素子１０１を備える。また、カメラボディ１００は、撮像素子１０１から出力された画像信号に基づいて撮影レンズ２００の焦点調節状態を表す焦点評価値を検出する焦点評価値演算部１５１を備える。ボディコントローラ１５０は、ウォブリングレンズ２２０を合焦動作検出位置に停止させた（図３のステップＳ１０４）後に、フォーカスレンズ２１０を駆動方向に駆動させて（図３のステップＳ１０５）、焦点評価値がピーク値となったとき（時間Ｔ１）のフォーカスレンズ２１０の位置より所定量（Ｌ_１）離れた位置にフォーカスレンズ２１０を停止させる（図３のステップＳ１１０）。その後、ボディコントローラ１５０は、フォーカスレンズ２１０が停止した状態で、ウォブリングレンズ２２０を駆動方向の反対方向に駆動して基準位置２３まで駆動させる（図３のステップＳ１１１）。本発明によれば、焦点評価値のピーク検出後はフォーカスレンズ２１０を駆動させず、フォーカスレンズ２１０よりも質量の小さいウォブリングレンズ２２０を駆動させて合焦ずれを補正するため、駆動音や振動の発生を抑制することができる。

以上で説明した第１の実施の形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例１−１） 図３のフローチャートを用いた説明では、ステップＳ１０４でウォブリングレンズ２２０を合焦検出動作位置に駆動して、ステップＳ１０５でフォーカスレンズ２１０による山登り動作を開始し、ステップＳ１１１でウォブリングレンズ２２０を基準位置３２に戻した。しかし、ウォブリングレンズ２２０を、焦点評価値のピーク値が検出されたときの位置から、フォーカスレンズ２１０の駆動方向とは反対方向に所定のオフセット量Ｄ_ＯＦＳだけ駆動させる処理を有すれば、山登り動作を開始するときのウォブリングレンズ２２０の位置は基準位置のままでよい。

図６は、図３に示される山登りコントラスト方式の焦点検出処理の変形例である。図６の例では、フォーカスレンズ２１０による山登り動作を開始するとき（ステップＳ１０５）、ウォブリングレンズ２２０は基準位置２３の位置にある。図６の各フローのうち、図３と同様のフローについてはその説明を省略する。

図６のステップＳ１２１では、ボディコントローラ１５０は、ウォブリングレンズ２２０のウォブリング動作によりフォーカスレンズ２１０を駆動させる必要があるか否かを判定する。すなわち、すでに合焦状態にあるか否かを判定する。ステップＳ１２１では、ステップＳ１０１でフォーカスレンズ２１０の駆動方向が「駆動しない」に決定された場合はフォーカスレンズ２１０を駆動する必要がないとして図６のステップＳ１１０に進む。一方、ステップＳ１０１でフォーカスレンズ２１０の駆動方向が「無限遠方向」または「至近方向」に決定された場合はフォーカスレンズ２１０を駆動する必要があるとして図６のステップＳ１０５に進み、山登り処理を開始する。図６のステップＳ１２２では、ボディコントローラ１５０は、レンズコントローラ２５０を経由して、ステップＳ１０１で決定されたフォーカスレンズ２１０の駆動方向とは反対方向に、所定のオフセット量Ｄ_ＯＦＳだけウォブリングレンズ２２０を駆動する。

なお、図６のフローチャートに従って山登りコントラスト方式の焦点検出処理を行う場合は、ウォブリングレンズ２２０が基準位置２３から所定のオフセット量Ｄ_ＯＦＳだけずれた位置であっても、撮影レンズ２００の光学特性（収差特性等）が良好となるように設計することが望ましい。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態による焦点調節装置は、山登りコントラスト方式の焦点検出処理が第１の実施の形態と異なる。本発明の第２の実施の形態での焦点検出処理は、図１のレンズ交換式デジタルカメラを用いて実施できる。

本発明の第２の実施の形態での焦点検出処理では、フォーカスレンズ位置検出部２１２からフォーカスレンズ２１０の光軸方向の位置を検出し、フォーカスレンズ２１０が実際にオーバーシュートした距離、すなわちオーバーシュート量Ｌ_１を検出する。そして、検出されたオーバーシュート量Ｌ_１を下式（５）に代入して、合焦ずれ補正のためにウォブリングレンズ２２０を駆動する合焦位置補正量Ｄ_ＡＲを算出する。そして、フォーカスレンズ２１０が停止した後に、フォーカスレンズ２１０の駆動方向とは反対方向にウォブリングレンズ２２０を合焦位置補正量Ｄ_ＡＲだけ駆動する。ウォブリングレンズ２２０を合焦検出動作位置から合焦位置補正量Ｄ_ＡＲだけ駆動すると、像面位置はＤ_ＡＲ／βだけ移動する。この移動量は、フォーカスレンズ２１０の実際のオーバーシュートにより移動する像面位置の移動量Ｌ_１／αの大きさと一致する（Ｄ_ＡＲ／β＝（Ｌ_１／α×β）／β＝Ｌ_１／α）。したがって、このウォブリングレンズ２２０の駆動により、フォーカスレンズ２１０のオーバーシュートに起因する合焦ずれを補正することができる。
Ｄ_ＡＲ＝Ｌ_１／α×β ・・・（５）

図７は、第２の実施の形態において、ピーク検出動作時のフォーカスレンズ２１０やウォブリングレンズ２２０の動作を説明するための図である。図７（ａ）は、ピーク検出動作における焦点評価値の時間変化の一例を表すグラフであり、図５（ａ）と同一の例を示している。図７（ｂ）は、ピーク検出動作におけるフォーカスレンズ２１０の駆動速度の時間変化の一例を表し、図５（ｂ）と同一の例を示している。図７（ｃ）は、ピーク検出動作におけるフォーカスレンズ２１０の位置の時間変化の一例を表し、図５（ｃ）と同一の例を示している。図７（ｄ）は、ピーク検出動作におけるウォブリングレンズ２２０の位置の時間変化の一例を表す。図７（ｄ）は、時間Ｔ３以降にウォブリングレンズ２２０をオフセット量Ｄ_ＯＦＳではなく合焦位置補正量Ｄ_ＡＲだけ駆動させている点だけが図５（ｄ）と異なる。

第２の実施の形態における山登りコントラスト方式の焦点検出処理のフローチャートを図８に示す。図８の各フローのうち、図３と同様のステップについてはその説明を省略する。

ステップＳ２０１では、ボディコントローラ１５０は、ステップＳ１０１で決定されたフォーカスレンズ２１０の駆動方向が「駆動しない」と「無限遠方向」と「至近方向」のいずれであるかを判断する。ボディコントローラ１５０は、ステップＳ１０１でフォーカスレンズ２１０を駆動しないことに決定された場合は、図８の焦点検出処理をステップＳ１０１からステップＳ１１３に処理を進める。ボディコントローラ１５０は、フォーカスレンズ２１０の駆動方向が「無限遠方向」に決定された場合は、図８の焦点検出処理をステップＳ１０１からステップＳ１０３ｂに処理を進める。ボディコントローラ１５０は、フォーカスレンズ２１０の駆動方向が「至近方向」に決定された場合は、図８の焦点検出処理をステップＳ１０１からステップＳ１０３ａに処理を進める。

ステップＳ２０２では、ボディコントローラ１５０は、レンズコントローラ２５０を介してフォーカスレンズ位置検出部２１２により検出されたフォーカスレンズ２１０の位置に関する情報を取得する。

ステップＳ２０３では、ボディコントローラ１５０は、合焦位置補正量Ｄ_ＡＲを算出する。まずボディコントローラ１５０は、ステップＳ１１０でフォーカスレンズ２１０が停止した後のフォーカスレンズ２１０の位置に関する情報をレンズコントローラ２５０から取得する。次に、ボディコントローラ１５０は、焦点評価値がピークとなったときにステップＳ２０２で取得したフォーカスレンズ２１０の位置と、フォーカスレンズ２１０が停止した後に取得したフォーカスレンズ２１０の位置とに基づいて、オーバーシュート量Ｌ_１を取得する。そして、ボディコントローラ１５０は上式（５）により合焦位置補正量Ｄ_ＡＲを算出する。ステップＳ２０４では、ボディコントローラ１５０は、レンズコントローラ２５０を経由してウォブリングレンズ２２０をステップＳ２０３で算出した合焦位置補正量Ｄ_ＡＲだけ駆動させる。

以上で説明した第２の実施の形態によれば、次の作用効果を奏する。
第２の実施の形態の焦点調節装置を備えたカメラは、フォーカスレンズ２１０と、フォーカスレンズ２１０より質量の小さいウォブリングレンズ２２０とを有する撮影レンズ２００を備える。カメラボディ１００は、ボディコントローラ１５０が撮影レンズ２００のレンズコントローラ２５０を介してフォーカスレンズ駆動部２１１を制御し、フォーカスレンズ２１０を駆動している。さらに、カメラボディ１００は、ボディコントローラ１５０がレンズコントローラ２５０を介してウォブリングレンズ駆動部２２１を制御し、ウォブリングレンズ２２０を駆動している。ボディコントローラ１５０は、図８のステップＳ１０１において、フォーカスレンズ２１０の駆動方向を決定する。カメラボディ１００は、撮影レンズ２００により結像した被写体像を受光して画像信号を出力する撮像素子１０１を備える。また、カメラボディ１００は、撮像素子１０１から出力された画像信号に基づいて撮影レンズ２００の焦点調節状態を表す焦点評価値を検出する焦点評価値演算部１５１を備える。ボディコントローラ１５０は、ウォブリングレンズ２２０を合焦動作検出位置に停止させた（図８のステップＳ１０４）後に、フォーカスレンズ２１０を駆動方向に駆動させて（図８のステップＳ１０５）、焦点評価値がピーク値となったとき（時間Ｔ１）のフォーカスレンズ２１０の位置より所定量（Ｌ１）離れた位置にフォーカスレンズ２１０を停止させる（図８のステップＳ１１０）。その後、ボディコントローラ１５０は、フォーカスレンズ２１０が停止した状態で、ウォブリングレンズ２２０を駆動方向の反対方向に合焦位置補正量Ｄ_ＡＲだけ駆動させる（図８のステップＳ２０４）。本発明によれば、焦点評価値のピーク検出後はフォーカスレンズ２１０を駆動させず、フォーカスレンズ２１０よりも質量の小さいウォブリングレンズ２２０を駆動させて合焦ずれを補正するため、駆動音や振動の発生を抑制することができる。また、合焦位置補正量Ｄ_ＡＲは、実際に測定したオーバーシュート量Ｌ_１に基づいて算出されているため、第１の実施の形態よりさらに精度よくフォーカスレンズ２１０のオーバーシュートによる合焦ずれを補正することができる。第２の実施の形態は、レンズコントローラ２５０がフォーカスレンズ２１０の駆動速度を精度よく制御できない場合にも利用できる。

以上で説明した第２の実施の形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例２−１） 図８のフローチャートを用いた説明では、ステップＳ１０４でウォブリングレンズ２２０を合焦検出動作位置に駆動した後にステップＳ１０５でフォーカスレンズ２１０による山登り動作を開始して、ステップＳ１１０でフォーカスレンズ２１０が停止した後にステップＳ２０４でウォブリングレンズ２２０を合焦位置補正量Ｄ_ＡＲだけ駆動した。しかし、ウォブリングレンズ２２０を、焦点評価値のピーク値が検出されたときの位置から、フォーカスレンズ２１０の駆動方向とは反対方向に合焦位置補正量Ｄ_ＡＲだけ駆動させる処理を有すれば、山登り動作を開始するときのウォブリングレンズ２２０の位置は基準位置のままでよい。

図９は、図８に示される山登りコントラスト方式の焦点検出処理の変形例である。図９の例では、フォーカスレンズ２１０による山登り動作を開始するとき（ステップＳ１０５）、ウォブリングレンズ２２０は基準位置２３の位置にある。図９の各フローは、図６および図８のフローと同様であるため説明を省略する。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態について説明する。本発明の第３の実施の形態による焦点調節装置は、山登りコントラスト方式の焦点検出処理が第１の実施の形態と異なる。本発明の第３の実施の形態での焦点検出処理は、図１のレンズ交換式デジタルカメラを用いて実施できる。本発明の第３の実施の形態では、駆動速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}（＞０）へのフォーカスレンズ２１０の減速を開始した後、フォーカスレンズ２１０を駆動しながら焦点評価値のピーク値が検出されるまでウォブリングレンズ２２０によるウォブリング動作を行う。

図１０は、第３の実施の形態において、ピーク検出動作時のフォーカスレンズ２１０やウォブリングレンズ２２０の動作を説明するための図である。図１０（ｄ）は、ピーク検出動作におけるウォブリングレンズ２２０の位置の時間変化の一例を表す。図１０（ｄ）では、所定の駆動速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}（＞０）へのフォーカスレンズ２１０の減速を開始する時間Ｔ４からフォーカスレンズ２１０が停止する時間Ｔ３までの間、ウォブリングレンズ２２０によるウォブリング動作が行われている。図１０（ａ）は、ピーク検出動作における焦点評価値の時間変化の一例を表すグラフであり、ウォブリングレンズ２２０がウォブリング動作をしている時間Ｔ４から時間Ｔ３までの部分が図５（ａ）と異なる。

第３の実施の形態における山登りコントラスト方式の焦点検出処理のフローチャートを図１１に示す。図１の各フローのうち、図３および図８と同様のステップについてはその説明を省略する。

ステップＳ３０１では、ボディコントローラ１５０は、ウォブリングレンズ２２０によるウォブリング動作がまだ開始していない場合は、レンズコントローラ２５０へウォブリング動作の開始指示を行う。

ステップＳ３０２では、ボディコントローラ１５０は、焦点評価値のピーク値が検出されたか否かを判定する。焦点評価値のピーク値が検出された場合はステップＳ３０３に進み、焦点評価値のピーク値が検出されなかった場合はステップＳ１０６に進み、次の焦点評価値を取得する。ステップＳ３０３では、ボディコントローラ１５０は、レンズコントローラ２５０へウォブリング動作の停止指示を行う。

以上で説明した第３の実施の形態によれば、次の作用効果を奏する。
第３の実施の形態の焦点調節装置を備えたカメラは、フォーカスレンズ２１０と、フォーカスレンズ２１０より質量の小さいウォブリングレンズ２２０とを有する撮影レンズ２００を備える。カメラボディ１００は、ボディコントローラ１５０が撮影レンズ２００のレンズコントローラ２５０を介してフォーカスレンズ駆動部２１１を制御し、フォーカスレンズ２１０を駆動している。さらに、カメラボディ１００は、ボディコントローラ１５０がレンズコントローラ２５０を介してウォブリングレンズ駆動部２２１を制御し、ウォブリングレンズ２２０を駆動している。ボディコントローラ１５０は、図１１のステップＳ１０１において、フォーカスレンズ２１０の駆動方向を決定する。カメラボディ１００は、撮影レンズ２００により結像した被写体像を受光して画像信号を出力する撮像素子１０１を備える。また、カメラボディ１００は、撮像素子１０１から出力された画像信号に基づいて撮影レンズ２００の焦点調節状態を表す焦点評価値を検出する焦点評価値演算部１５１を備える。ボディコントローラ１５０は、ウォブリングレンズ２２０を合焦動作検出位置に停止させた（図１１のステップＳ１０４）後に、フォーカスレンズ２１０を駆動方向に駆動させて（図１１のステップＳ１０５）、焦点評価値がピーク値となったとき（時間Ｔ１）のフォーカスレンズ２１０の位置より所定量（Ｌ１）離れた位置にフォーカスレンズ２１０を停止させる（図１１のステップＳ１１０）。その後、ボディコントローラ１５０は、フォーカスレンズ２１０が停止した状態で、ウォブリングレンズ２２０を駆動方向の反対方向に合焦位置補正量Ｄ_ＡＲだけ駆動させる（図１１のステップＳ２０４）。本発明によれば、焦点評価値のピーク検出後はフォーカスレンズ２１０を駆動させず、フォーカスレンズ２１０よりも質量の小さいウォブリングレンズ２２０を駆動させて合焦ずれを補正するため、駆動音や振動の発生を抑制することができる。

また、第３の実施の形態では、駆動速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}（＞０）へのフォーカスレンズ２１０の減速を開始した後、フォーカスレンズ２１０を駆動しながら焦点評価値のピーク値が検出されるまでの間、ウォブリングレンズ２０２によりウォブリング動作を行う。これにより、山登り動作中により精度よく早く焦点評価値のピーク値を検出することができる。

以上で説明した第３の実施の形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例３−１） 第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様に、山登り動作を開始するときのウォブリングレンズ２２０の位置は合焦検出動作位置だけに限定しない。たとえば、山登り動作を開始するときのウォブリングレンズ２２０の位置は基準位置２３であってもよい。

（変形例３−２） 図１１に示した焦点検出処理は、実質上図８に示した焦点検出処理にステップＳ３０１とステップＳ３０３とを追加した処理である。図３のステップＳ１０８とステップＳ１０９との間にステップＳ３０１を挿入し、図３のステップＳ１１０の直前にステップＳ３０３を挿入し、図３のステップＳ１０９をステップＳ３０２に置換した処理も第３の実施の形態の範囲内である。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態について説明する。図１２は、第４の実施の形態による焦点調節装置を搭載したレンズ交換式デジタルカメラのブロック図である。図１２のレンズ交換式デジタルカメラは、カメラボディ３００と撮影レンズ４００とを備える。撮影レンズ４００は、カメラボディ３００に着脱可能に装着される。図１２に含まれる各部位のうち、図１と同様の部位についてはその説明を省略する。

撮影レンズ４００は、焦点調節を行うためのフォーカスレンズ２１０と、それを駆動するためのモータおよび駆動回路で構成されるフォーカスレンズ駆動部２１１と、フォーカスレンズ２１０の光軸方向の位置を検出する位置検出部２１２と、レンズコントローラ４５０とを有する。ウォブリングレンズ２２０が存在しない点が第１の実施の形態での撮影レンズ２００との相違点である。

カメラボディ３００は、カメラボディ１００に含まれていたアナログ信号処理部１０２とＡ／Ｄ変換器１０３とデジタル信号処理部１１１とバッファメモリ１１２とＥｎｃ／Ｄｅｃ処理部１１３と外部記憶媒体１１５とＶＲＡＭ１２０とＬＣＤモニタ１２１と操作部１８０とを有する。また、カメラボディ３００は、撮像素子３０１と、撮像素子駆動部３０２と、撮像素子位置検出部３０３とを備える。

撮像素子３０１は、ＣＣＤ撮像素子やＭＯＳ型撮像素子などによって構成される。撮像素子３０１はその撮像面上に結像された被写体像の光強度に応じた電気信号（撮像信号）をアナログ信号処理部１０２へ出力する。撮像素子３０１は、撮像素子１０１と異なり、撮像素子駆動部３０２により光軸方向に駆動される。また、撮像素子３０１は、撮像素子位置検出部３０３により光軸方向の位置を検出される。撮像素子駆動部３０２は、モータおよび駆動回路で構成される。

ボディコントローラ３５０は、焦点評価演算部１５１とＡＥ演算部１５２とＡＷＢ演算部１５３と、その他の演算部とを備えており、カメラ全体の制御を行う。ボディコントローラ３５０は、レンズコントローラ２５０を介してフォーカスレンズ２１０の駆動指示を行うことができる。また、ボディコントローラ３５０は、撮像素子３０１の駆動を制御することができる。

図１３は、第４の実施の形態におけるフォーカスレンズ２１０および撮像素子３０１の駆動について説明するための図である。図１３（ａ）には、フォーカスレンズ２１０の駆動範囲２１と、撮像素子３０１の駆動範囲３２とが示されている。駆動範囲２１は、図２と同様に被写体側に無限遠側端２１ｂを有し、撮影者側に至近端２１ａを有する。駆動範囲３２は、被写体側に至近端３２ｂを有し、撮影者側に無限遠側端３２ａを有する。

フォーカスレンズ２１０は、光軸４０に沿って撮影者側に駆動すると至近側の被写体に合焦し、反対に光軸４０に沿って被写体側に駆動すると無限遠側の被写体に合焦するものとする。撮影レンズ２００の合焦位置は、フォーカスレンズ２１０の駆動によって単純に移動するものとする。一方、撮像素子３０１は、反対に光軸４０に沿って被写体側に駆動すると至近側の被写体に合焦し、反対に光軸４０に沿って撮影者側に駆動すると無限遠側の被写体に合焦するものとする。

図１３（ａ）では、撮像素子３０１は、その駆動範囲３２の中心位置に位置決めされている。以降、撮像素子３０１の駆動範囲３２の中心位置を、撮像素子３０１の基準位置３３と称する。

撮像素子３０１は、フォーカシングレンズ２１０が駆動を開始するとき、基準位置３３からオフセットする。図１３（ｂ）に示すように、フォーカシングレンズ２１０が撮像素子側（撮像素子３０１における至近方向）に駆動を開始するときは、撮像素子３０１は基準位置３３よりも所定の第２オフセット量Ｄ_ＯＦＳ２だけ至近端３２ｂ側（至近方向）に駆動して、合焦動作検出位置３４ｂに位置付ける。一方、図１３（ｃ）に示すように、フォーカシングレンズ２１０が被写体側（撮像素子３０１における無限遠方向）に駆動を開始するときは、撮像素子３０１は基準位置３３よりも所定の第２オフセット量Ｄ_ＯＦＳ２だけ無限遠側端３２ａ側（無限遠方向）に駆動して、合焦動作位置３４ａに位置付ける。

図１４を用いて、第４の実施の形態によるレンズ交換式デジタルカメラの焦点検出処理について説明する。図１４は山登りコントラスト方式の焦点検出処理のフローチャートである。図１４の処理は、ユーザがレリーズボタンを半押しするなどの焦点検出動作に対応する操作を行うと開始される。図１４の各フローのうち、図３と同様のステップについてはその説明を省略する。

ステップＳ４０１では、ボディコントローラ３５０は、フォーカスレンズ２１０の駆動方向を決定する。ステップＳ４０１では、フォーカスレンズ２１０の駆動方向を、たとえば「駆動しない」と「無限遠方向」と「至近方向」とのいずれかに決定する。

ステップＳ４０１におけるフォーカスレンズ２１０の駆動方向の決定は、たとえば次の方法で決定することができる。まず、ボディコントローラ３５０が撮像素子３０１を基準位置３３に位置決めする。次に、ボディコントローラ３５０が撮像素子３０１を往復駆動させながら焦点評価値演算部１５１より焦点評価値を取得する。ボディコントローラ３５０は、撮像素子３０１が基準位置３３より被写体側にあるときの焦点評価値と、基準位置３３より撮影者側にあるときの焦点評価値とを比較する。撮像素子３０１の往復駆動により焦点評価値が変化しない場合、ボディコントローラ３５０はフォーカスレンズ２１０の駆動方向を「駆動しない」に決定する。撮像素子３０１が撮影者側より被写体側にあるときの焦点評価値が大きい場合、ボディコントローラ３５０はフォーカスレンズ２１０の駆動方向を「至近方向」に決定する。撮像素子３０１が被写体側より撮影者側にあるときの焦点評価値が大きい場合、ボディコントローラ３５０はフォーカスレンズ２１０の駆動方向を「無限遠方向」に決定する。

ステップＳ４０２では、ボディコントローラ３５０は、ステップＳ４０１で決定されたフォーカスレンズ２１０の駆動方向が「駆動しない」と「無限遠方向」と「至近方向」のいずれであるかを判断する。ボディコントローラ３５０は、ステップＳ４０１でフォーカスレンズ２１０を駆動しないことに決定された場合は、図１４の焦点検出処理をステップＳ４０１からステップＳ１１０に処理を進める。ボディコントローラ３５０は、フォーカスレンズ２１０の駆動方向が「無限遠方向」に決定された場合は、図１４の焦点検出処理をステップＳ４０１からステップＳ４０３ｂに処理を進める。ボディコントローラ３５０は、フォーカスレンズ２１０の駆動方向が「至近方向」に決定された場合は、図１４の焦点検出処理をステップＳ４０１からステップＳ４０３ａに処理を進める。

ステップＳ４０３ａでは、ボディコントローラ３５０は、下式（６）により第２オフセット量Ｄ_ＯＦＳ２を算出し、算出した第２オフセット量Ｄ_ＯＦＳ２を撮像素子３０１の基準位置３３から減ずることで、合焦動作位置３４ｂの位置を算出する。式（６）中のＬ_ＯＶＳは、焦点検出処理の山登り動作により焦点評価値のピークが検出されたときにフォーカスレンズ２１０がピーク位置をオーバーシュート（オーバーラン）した量の推定値であり、上式（１）により算出できる。αはフォーカスレンズ２１０の像面移動係数であり、上式（３）で表されるような像面位置の移動量に対するフォーカスレンズ２１０の移動量の比である。
Ｄ_ＯＦＳ２＝Ｌ_ＯＶＳ／α ・・・（６）

ステップＳ４０３ｂでは、ボディコントローラ３５０は、上式（６）により第２オフセット量Ｄ_ＯＦＳ２を算出し、算出した第２オフセット量Ｄ_ＯＦＳ２を撮像素子３０１の基準位置３３に加算することで、合焦動作位置３４ａの位置を算出する。

ステップＳ４０４では、ボディコントローラ３５０は、撮像素子駆動部３０２により撮像素子３０１の位置を合焦動作位置に駆動する。ボディコントローラ３５０は、フォーカスレンズ２１０の駆動方向が至近方向のときはステップＳ３０３ａで算出した合焦動作位置３４ｂの位置に駆動し、フォーカスレンズ２１０の駆動方向が無限遠方向のときはステップＳ３０３ｂで算出した合焦動作位置３４ａの位置に駆動する。ボディコントローラ３５０は、撮像素子３０１を合焦動作検出位置に駆動させると、図１４のステップＳ１０５にてフォーカスレンズ２１０の駆動を開始し、ステップＳ１０６での焦点評価値の取得を開始することにより、山登りコントラスト方式のピーク検出動作が開始される。

図１５は、ピーク検出動作時のフォーカスレンズ２１０や撮像素子３０１の動作を説明するための図である。図１５（ａ）は、ピーク検出動作における焦点評価値の時間変化の一例を表すグラフであり、図５（ａ）と同一の例を示している。図１５（ｂ）は、ピーク検出動作におけるフォーカスレンズ２１０の駆動速度の時間変化の一例を表し、図５（ｂ）と同一の例を示している。図１５（ｃ）は、ピーク検出動作におけるフォーカスレンズ２１０の位置の時間変化の一例を表し、図５（ｃ）と同一の例を示している。図１５（ｄ）は、ピーク検出動作における撮像素子３０１の位置の時間変化の一例を表す。図１５（ａ）〜図１５（ｄ）の例では、ステップＳ４０１でフォーカスレンズ２１０を至近方向に駆動させると決定された場合のピーク検出動作を表す。

図１５（ｄ）に示されるように、撮像素子３０１の位置は、時間Ｔ０の時点ですでに基準位置３３から第２オフセット量Ｄ_ＯＦＳ２だけ至近端３２ｂ側に駆動した合焦動作位置３４ｂに位置付けられている。時間Ｔ２において、焦点評価値のピーク値が検出されると（図１４のステップＳ１０９ ＹＥＳ）、図１４のステップＳ４０５で撮像素子３０１は無限遠側端３２ａ側に第２オフセット量Ｄ_ＯＦＳ２だけ駆動されて基準位置３３まで駆動される。

図１４のステップＳ４０６では、ボディコントローラ３５０は、フォーカスレンズ２１０と撮像素子３０１とが共に停止していることを確認する。フォーカスレンズ２１０の停止は、レンズコントローラ４５０がフォーカスレンズ位置検出部２１２から取得したフォーカスレンズ２１０の位置の変化に基づいて確認する。撮像素子３０１の停止は、撮像素子位置検出部３０３から取得した撮像素子３０１の位置の変化に基づいて確認する。

ステップＳ４０７では、ボディコントローラ３５０は、撮像素子３０１によるウォブリング動作を行い、合焦位置の微調整を行う。そして、合焦位置の微調整が完了したら図１４の処理を終了する。

第４の実施の形態では、撮像素子３０１を、フォーカスレンズ２１０の駆動方向に第２オフセット量Ｄ_ＯＦＳ２だけ駆動させ、撮影レンズ４００の像面位置に撮像素子３０１を移動させる。第１の実施の形態でも説明したように、オーバーシュート量の推定値Ｌ_ＯＶＳは、実際のフォーカスレンズ２１０のオーバーシュート量Ｌ_１を精度よく推定している。そのため、第２オフセット量Ｄ_ＯＦＳ２は、Ｄ_ＯＦＳ２＝Ｌ_ＯＶＳ／α＝Ｌ_１／αが成立する。したがって、撮像素子３０１をフォーカスレンズ２１０の駆動方向に第２オフセット量Ｄ_ＯＦＳ２だけ駆動させることによって、フォーカスレンズ２１０のオーバーシュートに起因する合焦ずれを補正することができる。

以上で説明した第４の実施の形態によれば、次の作用効果を奏する。
図１２のカメラは、フォーカスレンズ２１０を有する撮影レンズ４００を備える。カメラボディ３００は、ボディコントローラ３５０が撮影レンズ４００のレンズコントローラ４５０を介してフォーカスレンズ駆動部２１１を制御し、フォーカスレンズ２１０を駆動している。カメラボディ３００は、撮影レンズ４００により結像した被写体像を受光して画像信号を出力する撮像素子３０１を備える。カメラボディ３００は、ボディコントローラ３５０が撮像素子駆動部３０２を制御し、撮像素子３０１を光軸方向に駆動している。ボディコントローラ３５０は、図１４のステップＳ４０１において、撮像素子３０１のウォブリング動作によりフォーカスレンズ２１０の駆動方向を決定する。また、カメラボディ３００は、撮像素子３０１から出力された画像信号に基づいて撮影レンズ４００の焦点調節状態を表す焦点評価値を検出する焦点評価値演算部１５１を備える。ボディコントローラ３５０は、撮像素子３０１を合焦動作検出位置に停止させた（図１４のステップＳ４０４）後に、フォーカスレンズ２１０を駆動方向に駆動させて（図１４のステップＳ１０５）、焦点評価値がピーク値となったとき（時間Ｔ１）のフォーカスレンズ２１０の位置より所定量（Ｌ_１）離れた位置にフォーカスレンズ２１０を停止させる（図１４のステップＳ１１０）。その後、ボディコントローラ３５０は、フォーカスレンズ２１０が停止した状態で、撮像素子３０１を駆動方向に駆動して基準位置３３まで駆動させる（図１４のステップＳ４０５）。本発明によれば、焦点評価値のピーク検出後はフォーカスレンズ２１０を駆動させず、撮像素子３０１を駆動させて合焦ずれを補正するため、駆動音や振動の発生を抑制することができる。

以上で説明した第４の実施の形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例４−１） 図１４のフローチャートを用いた説明では、ステップＳ４０３で撮像素子３０１を合焦検出動作位置に駆動した後にステップＳ１０５でフォーカスレンズ２１０による山登り動作を開始して、ステップＳ１１０でフォーカスレンズ２１０が停止した後にステップＳ４０４でウォブリングレンズ２２０を基準位置３３に駆動した。しかし、撮像素子３０１を、焦点評価値のピーク値が検出されたときの位置から、フォーカスレンズ２１０の駆動方向に対応した方向に第２オフセット量Ｄ_ＯＦＳ２だけ駆動させる処理を有すれば、山登り動作を開始するときの撮像素子３０１の位置は基準位置３３のままでよい。

図１６は、図１４に示される山登りコントラスト方式の焦点検出処理の変形例である。図１６の例では、フォーカスレンズ２１０による山登り動作を開始するとき（ステップＳ１０５）、撮像素子３０１は基準位置３３の位置にある。図１６の各フローは、図６および図１４のフローと同様であるため説明を省略する。

（変形例４−２） 図１４のステップＳ４０５では、撮像素子３０１を第２オフセット量Ｄ_ＯＦＳ２だけ駆動して基準位置３３まで移動させた。しかし、第２の実施の形態のように、フォーカスレンズ２１０の実際のオーバーシュート量Ｌ_１を検出して、そのオーバーシュート量Ｌ_１に基づいた合焦位置補正量（第２の実施の形態の合焦位置補正量Ｄ_ＡＲに対応）だけ駆動するようにしてもよい。

（変形例４−３） 第３の実施の形態のように、フォーカスレンズ２１０が駆動速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}への減速を開始して後、フォーカスレンズ２１０を駆動しながら焦点評価値のピーク値が検出されるまでの間、ボディコントローラ３５０は撮像素子３０１によるウォブリング動作を行うことにしてもよい。

以上で説明した実施の形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例５−１）第１〜第３の実施の形態におけるステップＳ１０１、第４の実施の形態におけるステップＳ４０１において、ウォブリングレンズ２２０や撮像素子３０１によるウォブリング動作によって、フォーカスレンズ２１０の駆動方向を決定した。しかし、フォーカスレンズ２１０の駆動方向を決定する方法は、ウォブリング動作に基づく方法だけに限定しない。たとえば、位相差検出方式の焦点検出処理を行うための焦点検出素子をカメラボディ１００や３００にさらに設けて、その焦点検出素子から出力される焦点検出信号に基づいて算出されるデフォーカス量の正負からフォーカスレンズ２１０の駆動方向を決定してもよい。この焦点検出素子を用いる駆動方向の決定方法は、ステップＳ１０１やステップＳ４０１において、ウォブリング動作により焦点評価値が変化しないときにフォーカスレンズ２１０を駆動しなくてもよいことを確認するために補助的に実施することにしてもよい。

（変形例５−２） 第１〜第４の実施の形態では、ステップＳ１０５において、フォーカシングレンズ２１０を所定の駆動速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}よりも速い速度に設定することにしたが、所定の駆動速度Ｖ_{ＦＯＣＵＳ}に設定することにしてもよい。これにより、ステップＳ１０７やステップＳ１０８を省略することができ、フォーカスレンズ２１０を加減速する回数をさらに低減することができ、駆動音や振動の発生をさらに抑制することができる。

（変形例５−３） 第１〜第４の実施の形態では、フォーカスレンズ２１０やウォブリングレンズ２２０の像面移動係数は一定値であるとしたが、撮影距離や焦点距離によって像面移動係数が変化する場合も考えられる。この場合は、像面移動係数をボディコントローラ１５０で演算し、その像面移動係数に基づいてオフセット量Ｄ_ＯＦＳや合焦位置補正量Ｄ_ＡＲや第２オフセット量Ｄ_ＯＦＳ２を算出することにしてもよい。

（変形例５−４） 第１〜第４の実施の形態では、ボディコントローラ１５０または３５０とレンズコントローラ２５０または４５０とが個々に存在する場合を示したが、ボディコントローラ１５０または３５０がフォーカスレンズ駆動部２１１、フォーカスレンズ位置検出部２１２、ウォブリングレンズ駆動部２２１、ウォブリングレンズ位置検出部２２２を直接制御することにしてもよい。

（変形例５−５） 第１〜第３の実施の形態では、フォーカスレンズ２１０のパワーの正負とウォブリングレンズ２２０のパワーの正負とが一致するものとした。しかし、フォーカスレンズ２１０のパワーの正負とウォブリングレンズ２２０のパワーの正負とは、必ずしも一致しなくてもよい。なお、フォーカスレンズ２１０とウォブリングレンズ２２０のパワーの正負が一致しないときは、図２（ｂ）、図２（ｃ）、図３、図６、図８、図９、図１１においてウォブリングレンズ２２０を駆動させる方向は、反転する。

上記の実施の形態は、発明の特徴が損なわれない限り、組み合わせて実行してよい。また、上記の実施の形態はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されない。

２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ 合焦動作検出位置
２３，３３ 基準位置
１００，３００ カメラボディ
１０１，３０１ 撮像素子
１５０，３５０ ボディコントローラ
２００，４００ 撮影レンズ
２１０ フォーカスレンズ
２１１ フォーカスレンズ駆動部
２１２ フォーカスレンズ位置検出部
２２０ ウォブリングレンズ
２２１ ウォブリングレンズ駆動部
２２２ ウォブリングレンズ位置検出部
３０２ 撮像素子駆動部
３０３ 撮像素子位置検出部

Claims (6)

1. 第１フォーカスレンズと第２フォーカスレンズとを有する光学系による像を撮像し、信号を出力する撮像部と、
   前記撮像部から出力された信号により前記光学系による像のコントラストに関する評価値を演算する評価値演算部と、
   前記第１フォーカスレンズの駆動を指示する第１駆動指示部と、
   前記第２フォーカスレンズの駆動を指示する第２駆動指示部と、
   前記第２駆動指示部により前記第２フォーカスレンズの駆動を指示し、前記第２フォーカスレンズの駆動による前記評価値の変化に基づいて前記第１フォーカスレンズを駆動させる第１フォーカスレンズの駆動方向を決定し、前記第１駆動指示部により、決定した前記第１フォーカスレンズの駆動方向に前記第１フォーカスレンズの駆動を指示する制御部と、を有する焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置において、
   前記第１フォーカスレンズ及び前記第２フォーカスレンズの位置を取得する位置取得部を有し、
   前記制御部は、前記評価値が大きくなるように前記第１フォーカスレンズを駆動させ前記評価値が減少を始める位置を超えて停止させ、前記評価値が減少する直前の前記第１フォーカスレンズの位置と前記第１フォーカスレンズが停止した位置とを前記位置取得部から取得し、前記第２駆動指示部により前記第２フォーカスレンズの駆動を指示する、焦点検出装置。
3. 請求項２記載の焦点検出装置において、
   前記制御部は、前記第１フォーカスレンズの駆動の指示をすることなく、前記評価値がピークとなる位置へ前記第２フォーカスレンズの駆動を指示する、焦点検出装置。
4. 請求項３に記載の焦点検出装置において、
   前記制御部は、前記第１フォーカスレンズを駆動させる前記第１フォーカスレンズの駆動方向を決定すると、前記第１フォーカスレンズが停止した後に前記第２フォーカスレンズを駆動させる第２フォーカスレンズの駆動方向を、前記第１フォーカスレンズを駆動する前に決定する、焦点検出装置。
5. 請求項４に記載の焦点検出装置において、
   前記制御部は、前記第１フォーカスレンズの駆動方向への前記第１フォーカスレンズの駆動を指示すると、前記第１フォーカスレンズが停止した後に前記第２フォーカスレンズを駆動させる第２フォーカスレンズの駆動方向と逆方向に、前記第２フォーカスレンズの駆動を指示する、焦点検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の焦点検出装置を備える撮像装置。

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