JP2018197871A - 撮像装置および交換レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】焦点検出に要する時間を短縮することが可能な焦点検出装置を提供する。【解決手段】焦点検出装置は、フォーカシングレンズと絞りとを有する光学系を介して入射した光を撮像する撮像部と、前記撮像部の撮像面と前記光学系による像面とのずれ量を検出する検出部と、前記検出部によりずれ量が検出できなかった場合、前記絞りの開口径をより小さい開口径に変更し、前記光学系の至近端および無限遠端の一方に前記光学系を移動させる制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置および交換レンズに関する。

光学系の焦点状態を検出する焦点検出装置において、フォーカシングレンズの現在位置から焦点検出可能範囲を算出可能であることが知られている。例えば特許文献１には、無限遠位置が焦点検出可能範囲に含まれている場合、焦点検出不能であればレンズを繰り出す方向のスキャンのみを行う焦点検出装置が記載されている。

特開平１−１８７５２１号公報

特許文献１に記載の焦点検出装置は、焦点検出可能範囲に無限遠位置が含まれていない場合には通常のスキャン動作を行わなければならず、焦点検出に要する時間が長くなってしまう。

本発明の第１の態様による撮像装置は、フォーカシングレンズを有する光学系による像を撮像して信号を出力する撮像部と、前記撮像部の撮像面と前記光学系による像面とのずれ量を検出する検出部と、前記光学系の至近端またな無限端の方向へ前記フォーカシングレンズを移動させながら前記検出部により前記ずれ量を検出させ、前記検出部により前記ずれ量が検出可能な範囲に前記光学系の至近端または無限端が含まれると前記フォーカシングレンズを前記光学系の無限遠端または至近端の方向へ反転して移動させる制御を行う制御部とを備える。
本発明の第２の態様による交換レンズは、第１の態様による撮像装置に着脱可能な交換レンズであって、前記制御部の制御に基づいて前記フォーカシングレンズを移動させるレンズ移動部と、前記制御部の制御に基づいて前記絞りの開口径を制御する絞り制御部とを備える。

本発明によれば、焦点検出に要する時間を短縮することが可能となる。

本発明を適用したレンズ交換式のカメラシステムを示した斜視図である。 本発明を適用したレンズ交換式のカメラシステムを示した断面図である。 保持部１０２，２０２の詳細を示す模式図である。 コマンドデータ通信の例を示すタイミングチャートである。 ホットライン通信の例を示すタイミングチャートである。 撮像素子１０４の撮像面を模式的に示した拡大図である。 焦点検出用画素３２０の断面図である。 撮影用画素３１０、３１１、３１２の断面図である。 マイクロレンズを用いた瞳分割方式による焦点検出の説明図である。 焦点検出部１０３ａによる焦点検出演算の詳細を説明するための図である。 絞り値と焦点検出可能範囲とを模式的に示す図である。 合焦制御部１０３ｅによる自動焦点調節処理のフローチャートである。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明を適用したレンズ交換式のカメラシステムを示した斜視図である。なお、図１では本発明に係わる機器および装置のみを示し、それ以外の機器および装置については図示と説明を省略する。カメラ１は、カメラボディ１００と、カメラボディ１００に着脱可能な交換レンズ２００とから構成される。

カメラボディ１００には交換レンズ２００が着脱可能に取り付けられるレンズマウント１０１が設けられている。カメラボディ１００のレンズマウント１０１の近傍（レンズマウント１０１の内周側）の位置には、レンズマウント１０１の内周側に部分的に突出する状態で、接点を保持する保持部（電気的な接続部）１０２が設けられている。この保持部１０２には複数の接点が設けられている。

また交換レンズ２００には、ボディ側のレンズマウント１０１に対応する、カメラボディ１００が着脱可能に取り付けられるレンズマウント２０１が設けられている。交換レンズ２００のレンズマウント２０１の近傍（レンズマウント２０１の内周側）の位置には、レンズマウント２０１の内周側に部分的に突出する状態で、接点を保持する保持部（電気的な接続部）２０２が設けられている。この保持部２０２には複数の接点が設けられている。

カメラボディ１００に交換レンズ２００が装着されると、複数の接点が設けられた保持部１０２が、複数の接点が設けられた保持部２０２に電気的に且つ物理的に接続される。両保持部１０２，２０２は、カメラボディ１００から交換レンズ２００への電力供給、および、カメラボディ１００と交換レンズ２００との信号の送受信に利用される。

カメラボディ１００内のレンズマウント１０１後方には、例えばＣＭＯＳやＣＣＤなどの撮像素子１０４が設けられる。本実施形態の撮像素子１０４の撮像面には、撮像用画素と共に焦点検出用画素が組み込まれている。撮像素子１０４の撮像面については後に詳述する。

カメラボディ１００の上方には、入力装置たるボタン１０７が設けられている。カメラボディ１００が電源オフ状態のとき、ユーザによりボタン１０７が押下されると、カメラボディ１００は電源オン状態になる。また、交換レンズ２００の鏡筒側面にも、ボタン１０７と同様のボタン２０７が設けられている。カメラボディ１００が電源オフ状態のとき、カメラボディ１００に取り付けられている交換レンズ２００のボタン２０７がユーザにより押下されると、カメラボディ１００は電源オン状態になる。

図２は、本発明を適用したレンズ交換式のカメラシステムを示した断面図である。交換レンズ２００は、被写体像を結像させる結像光学系２１０を備える。結像光学系２１０は複数のレンズ２１０ａ〜２１０ｃおよび絞り２１１により構成されている。これら複数のレンズ２１０ａ〜２１０ｃには、被写体像のピント位置を制御するためのフォーカシングレンズ２１０ｂが含まれている。

交換レンズ２００はいわゆるズームレンズである。すなわち、結像光学系２１０は焦点距離が可変に構成されており、ユーザは例えば交換レンズ２００に設けられた操作環を回転させる、あるいはカメラボディ１００に設けられたボタン等の操作部材を操作する、等の所定の操作によって結像光学系２１０の焦点距離を変化させることができる。

交換レンズ２００内部には、交換レンズ２００の各部の制御を司るレンズ制御部２０３が設けられている。レンズ制御部２０３は不図示のマイクロコンピュータおよびその周辺回路等から構成される。レンズ制御部２０３には、レンズ側第１通信部２１７、レンズ側第２通信部２１８、レンズ駆動部２１２、レンズ位置検出部２１３、ズーム位置検出部２１４、ＲＯＭ２１５、およびＲＡＭ２１６が接続されている。

レンズ側第１通信部２１７およびレンズ側第２通信部２１８は、保持部１０２、２０２の各通信接点を介して、カメラボディ１００との間で信号の授受が可能に構成されている。このレンズ側第１通信部２１７とレンズ側第２通信部２１８はそれぞれ、交換レンズ２００側の通信インターフェースである。レンズ制御部２０３はこれら通信インターフェースを使って、カメラボディ１００（後述するボディ制御部１０３）との間で後述する各データ通信（ホットライン通信、コマンドデータ通信）を行う。受電部２３０は、カメラボディ１００から保持部１０２、２０２の電力供給接点を介して、カメラボディ１００からレンズ制御部２０３を含む各部の動作電流を受電する。

レンズ駆動部２１２は例えばステッピングモータ等のアクチュエータを有し、レンズ駆動部２１２に入力された信号に応じてフォーカシングレンズ２１０ｂを駆動する。フォーカシングレンズ２１０ｂは、レンズ駆動部２１２により光軸方向に駆動される。レンズ位置検出部２１３は、例えばフォーカシングレンズ２１０ｂに接続されたエンコーダ等により構成され、フォーカシングレンズ２１０ｂの光軸方向の位置を検出する。同様に、ズーム位置検出部２１４は、例えば結像光学系２１０に含まれるズーミングレンズに接続されたエンコーダ等により構成され、現在のズーム位置を検出する。

ＲＯＭ２１５は不揮発性の記憶媒体であり、レンズ制御部２０３が実行する所定の制御プログラムや、後述する各種テーブル等が予め記憶される。ＲＡＭ２１６は揮発性の記憶媒体であり、レンズ制御部２０３により各種データの記憶領域として利用される。

撮像素子１０４の前面には、撮像素子１０４の露光状態を制御するためのシャッター１１５と、光学的ローパスフィルターや赤外線カットフィルターを組み合わせた光学フィルター１１６とが設けられている。結像光学系２１０を透過した被写体光は、シャッター１１５およびフィルター１１６を介して撮像素子１０４に入射する。

カメラボディ１００内部には、カメラボディ１００の各部の制御を司るボディ制御部１０３が設けられている。ボディ制御部１０３は不図示のマイクロコンピュータ、ＲＡＭおよびその周辺回路等から構成される。ボディ制御部１０３には図１に示したボタン１０７が接続されており、ボタン１０７の押下操作を検知することが可能である。

ボディ制御部１０３には、ボディ側第１通信部１１７およびボディ側第２通信部１１８が接続されている。ボディ側第１通信部１１７およびボディ側第２通信部１１８は共に保持部１０２に接続されており、交換レンズ２００との間で信号の授受が可能である。ボディ側第１通信部１１７は、保持部１０２に設けられた複数の通信接点を介して、レンズ側第１通信部２１７とデータの授受を行うことができる。同様に、ボディ側第２通信部１１８はレンズ側第２通信部２１８とデータの授受を行うことができる。換言すれば、ボディ側第１通信部１１７とボディ側第２通信部１１８はそれぞれ、ボディ側の通信インターフェースである。ボディ制御部１０３はこれら通信インターフェースを使って、交換レンズ２００（レンズ制御部２０３）との間で、後述する各通信（ホットライン通信、コマンドデータ通信）を行う。

カメラボディ１００の背面には、ＬＣＤパネル等により構成される表示装置１１１が配置される。ボディ制御部１０３はこの表示装置１１１に対し、撮像素子１０４の出力に基づく被写体の画像（いわゆるスルー画）や、撮影条件等を設定するための各種のメニュー画面を表示する。

図２の下部に示すように、ボディ制御部１０３はソフトウェア形態により、焦点検出部１０３ａ、範囲演算部１０３ｂ、端部判定部１０３ｃ、駆動指示送出部１０３ｄ、および合焦制御部１０３ｅを備える。これらの各部は、ボディ制御部１０３が不図示のＲＯＭ等に格納された所定の制御プログラムを実行することにより、ソフトウェア的に実装されるが、これらの各部を専用の電子回路として構成してもよい。

焦点検出部１０３ａは、撮像素子１０４の焦点検出用画素列の出力から被写体像の位相差を検出することにより、結像光学系２１０の焦点状態を検出する。範囲演算部１０３ｂは、絞り２１１の開口径とフォーカシングレンズ２１０ｂの位置とに基づいて、焦点検出部１０３ａの焦点検出可能範囲を演算する。端部判定部１０３ｃは、範囲演算部１０３ｂにより演算された焦点検出可能範囲に、結像光学系２１０の端部（至近端および無限端の一方）が含まれるか否かを判定する。駆動指示送出部１０３ｄは、ボディ側第１通信部１１７を介して交換レンズ２００に、フォーカシングレンズ２１０ｂの駆動指示を送出する。レンズ制御部２０３はこの駆動指示を受信すると、駆動指示に従ってフォーカシングレンズ２１０ｂを駆動する。合焦制御部１０３ｅは、焦点検出部１０３ａにより検出された焦点状態に基づいて、結像光学系２１０が合焦状態になるように駆動指示送出部１０３ｄを制御する。

（保持部１０２，２０２の説明）
図３は保持部１０２，２０２の詳細を示す模式図である。なお図３において保持部１０２がレンズマウント１０１の右側に配置されているのは、実際のマウント構造に倣ったものである。すなわち、本実施形態の保持部１０２は、カメラボディ１００のレンズマウント１０１のマウント面よりも奥まった場所（図３においてレンズマウント１０１よりも右側の場所）に配置されている。同様に、保持部２０２がレンズマウント２０１の右側に配置されているのは、本実施形態の保持部２０２が交換レンズ２００のレンズマウント２０１のマウント面よりも突出した場所に配置されていることを表している。保持部１０２と保持部２０２がこのように配置されているので、レンズマウント１０１のマウント面とレンズマウント２０１のマウント面とを接触させて、カメラボディ１００と交換レンズ２００とをマウント結合させると、保持部１０２と保持部２０２とが接続され、両保持部に設けられている電気接点同士も接続することになる。このようなマウント構造については周知であるのでこれ以上の説明、図示を省略する。

図３に示すように、保持部１０２にはＢＰ１〜ＢＰ１２の１２個の接点が存在する。また保持部２０２には、上記の１２個の接点にそれぞれ対応する、ＬＰ１〜ＬＰ１２の１２個の接点が存在する。

接点ＢＰ１および接点ＢＰ２は、カメラボディ１００内の送電部１３０に接続されている。送電部１３０は、接点ＢＰ１に、アクチュエータ等の駆動系を有し消費電力が比較的大きい回路（レンズ駆動部２１２等）を除く交換レンズ２００内の各部の動作電圧を供給する。すなわち、接点ＢＰ１および接点ＬＰ１からは、上記の各駆動部を除く交換レンズ２００内の各部の動作電圧が供給される。この接点ＢＰ１に供給可能な電圧値は、最小電圧値〜最大電圧値の範囲（例えば３Ｖ台での電圧幅）をもつが、標準的に供給される電圧値はその最大電圧値と最小電圧値の中間値近傍の電圧値である。そしてこれにより、カメラボディ１００側から交換レンズ２００側に供給される電流値は、電源ＯＮ状態において、約数１０ｍＡ〜数１００ｍＡの範囲内の電流値である。

接点ＢＰ２は、接点ＢＰ１に与えられる上記動作電圧に対応する接地端子である。すなわち、接点ＢＰ２および接点ＬＰ２は、上記の動作電圧に対応する接地端子電圧である。接点ＬＰ１および接点ＬＰ２は、交換レンズ２００内の受電部２３０に接続されている。受電部２３０は、カメラボディ１００から供給された電力を、レンズ制御部２０３を含む交換レンズ２００内の各部に供給する。

以下の説明では、接点ＢＰ１および接点ＬＰ１により構成される信号線を、信号線Ｖ３３と呼ぶ。また、接点ＢＰ２および接点ＬＰ２により構成される信号線を、信号線ＧＮＤと呼ぶ。これらの接点ＬＰ１，ＬＰ２、ＢＰ１，ＢＰ２は、カメラボディ１００側から交換レンズ２００側へ電源供給するための、電源系接点を構成する。

接点ＢＰ３，ＢＰ４，ＢＰ５，およびＢＰ６は、ボディ側第１通信部１１７に接続されている。これらの接点に対応する交換レンズ２００側の接点ＬＰ３，ＬＰ４，ＬＰ５，およびＬＰ６は、レンズ側第１通信部２１７に接続されている。ボディ側第１通信部１１７とレンズ側第１通信部２１７は、これらの接点（通信系接点）を用いて、互いにデータの送受信を行う。ボディ側第１通信部１１７とレンズ側第１通信部２１７が行う通信の内容については、後に詳述する。

なお以下の説明では、接点ＢＰ３および接点ＬＰ３により構成される信号線を、信号線ＣＬＫと呼ぶ。同様に、接点ＢＰ４および接点ＬＰ４により構成される信号線を信号線ＢＤＡＴと、接点ＢＰ５および接点ＬＰ５により構成される信号線を信号線ＬＤＡＴと、接点ＢＰ６および接点ＬＰ６により構成される信号線を信号線ＲＤＹと呼ぶ。

接点ＢＰ７，ＢＰ８，ＢＰ９，およびＢＰ１０は、ボディ側第２通信部１１８に接続されている。これらの接点に対応する交換レンズ２００側の接点ＬＰ７，ＬＰ８，ＬＰ９，およびＬＰ１０は、レンズ側第２通信部２１８に接続されている。レンズ側第２通信部２１８は、これらの接点（通信系接点）を用いて、ボディ側第２通信部１１８にデータの送信を行う。ボディ側第２通信部１１８とレンズ側第２通信部２１８が行う通信の内容については、後に詳述する。

なお以下の説明では、接点ＢＰ７および接点ＬＰ７により構成される信号線を、信号線ＨＲＥＱと呼ぶ。同様に、接点ＢＰ８および接点ＬＰ８により構成される信号線を信号線ＨＡＮＳと、接点ＢＰ９および接点ＬＰ９により構成される信号線を信号線ＨＣＬＫと、接点ＢＰ１０および接点ＬＰ１０により構成される信号線を信号線ＨＤＡＴと呼ぶ。

接点ＢＰ１１および接点ＢＰ１２は、カメラボディ１００内の電源回路１４０に接続されている。電源回路１４０は、接点ＢＰ１２に、アクチュエータ等の駆動系を有し消費電力が比較的大きい回路（レンズ駆動部２１２等）の駆動電圧を供給する。すなわち、接点ＢＰ１２および接点ＬＰ１２からは、上記の各駆動部の駆動電圧が供給される。この接点ＢＰ１２に供給可能な電圧値は、最小電圧値〜最大電圧値の範囲をもつが、その範囲はいずれも、前述した接点ＢＰ１に供給可能な電圧値範囲よりも大きい電圧値である（例えば、接点ＢＰ１２に供給可能な最大電圧値は、接点ＢＰ１に供給可能な最大電圧値の数倍程度）。即ち接点ＢＰ１２に供給される電圧値は、上述の接点ＢＰ１に供給される電圧値とは、その大きさが異なる電圧値である。なお接点ＢＰ１２に標準的に供給される電圧値は、接点ＢＰ１２に供給可能な最大電圧値と最小電圧値の中間値近傍の電圧値である。そしてこれにより、カメラボディ１００側から交換レンズ２００側に供給される電流は、電源ＯＮ状態において、約１０ｍＡ〜数Ａの電流値となる。

接点ＢＰ１１は、接点ＢＰ１２に与えられる上記駆動電圧に対応する接地端子である。すなわち、接点ＢＰ１１および接点ＬＰ１１は、上記駆動電圧に対応する接地端子である。

以下の説明では、接点ＢＰ１１および接点ＬＰ１１により構成される信号線を、信号線ＰＧＮＤと呼ぶ。また、接点ＢＰ１２および接点ＬＰ１２により構成される信号線を、信号線ＢＡＴと呼ぶ。これらの接点ＬＰ１１，ＬＰ１２、ＢＰ１１，ＢＰ１２は、カメラボディ１００側から交換レンズ２００側へ電源供給するための、電源系接点を構成する。

なお、上述の接点ＢＰ１２、接点ＬＰ１２に供給される電圧値（電流値）と、接点ＢＰ１，ＬＰ１に供給される電圧値（電流値）との大小関係から明らかなように、それら各接点に供給される電圧にそれぞれに対する接地端子となる接点ＢＰ１１および接点ＬＰ１１を流れる電流の最大値と最小値との差は、接点ＢＰ２および接点ＬＰ２を流れる電流の最大値と最小値との差よりも大きくなっている。これは、アクチュエータ等の駆動系を有する各駆動部が消費する電力が、交換レンズ２００内のレンズ制御部２０３等の電子回路に比べて大きいこと、ならびに、被駆動部材を駆動する必要がない場合には各駆動部が電力を消費しないことに拠る。

（コマンドデータ通信の説明）
レンズ制御部２０３は、レンズ側第１通信部２１７を制御して、接点ＬＰ３〜ＬＰ６、すなわち信号線ＣＬＫ，ＢＤＡＴ，ＬＤＡＴ，およびＲＤＹを介して、ボディ側第１通信部１１７からの制御データの受信と、ボディ側第１通信部１１７への応答データの送信とを並行して、第１の所定周期（本実施形態では例えば１６ミリ秒）で行う。以下、レンズ側第１通信部２１７とボディ側第１通信部１１７との間で行われる通信の詳細を説明する。

なお、本実施形態において、レンズ制御部２０３およびレンズ側第１通信部２１７と、ボディ制御部１０３およびボディ側第１通信部１１７との間で行われる通信を「コマンドデータ通信」と称する。また、コマンドデータ通信に利用される４つの信号線（信号線ＣＬＫ，ＢＤＡＴ，ＬＤＡＴ，およびＲＤＹ）から成る伝送路を第１伝送路と称する。

図４は、コマンドデータ通信の例を示すタイミングチャートである。ボディ制御部１０３およびボディ側第１通信部１１７は、コマンドデータ通信の開始時（Ｔ１）、まず信号線ＲＤＹの信号レベルを確認する。信号線ＲＤＹの信号レベルはレンズ側第１通信部２１７の通信可否を表している。つまり、信号線ＲＤＹにはレンズ側第１通信部２１７から、データ通信の可否を表す通信可否信号が出力される。レンズ制御部２０３およびレンズ側第１通信部２１７は、通信できない状態である場合には、接点ＬＰ６からＨ（Ｈｉｇｈ）レベルの信号を出力する。すなわち、信号線ＲＤＹの信号レベルをＨレベルにする。ボディ制御部１０３およびボディ側第１通信部１１７は、信号線ＲＤＹがＨレベルである場合、これがＬレベルになるまで通信開始しない。また通信中の次の処理を実行しない。

信号線ＲＤＹがＬ（Ｌｏｗ）レベルであれば、ボディ制御部１０３およびボディ側第１通信部１１７は接点ＢＰ３からクロック信号４０１を出力する。すなわち、信号線ＣＬＫを介してレンズ側第１通信部２１７にクロック信号４０１を伝送する。ボディ制御部１０３およびボディ側第１通信部１１７はこのクロック信号４０１に同期して、接点ＢＰ４から制御データの前半部分であるボディ側コマンドパケット信号４０２を出力する。すなわち、信号線ＢＤＡＴを介してレンズ側第１通信部２１７にボディ側コマンドパケット信号４０２を伝送する。

また、信号線ＣＬＫにクロック信号４０１が出力されると、レンズ制御部２０３およびレンズ側第１通信部２１７は、クロック信号４０１に同期して接点ＬＰ５から応答データの前半部分であるレンズ側コマンドパケット信号４０３を出力する。すなわち、信号線ＬＤＡＴを介してボディ側第１通信部１１７にレンズ側コマンドパケット信号４０３を伝送する。

レンズ制御部２０３およびレンズ側第１通信部２１７は、レンズ側コマンドパケット信号４０３の送信完了に応じて、信号線ＲＤＹの信号レベルをＨレベルにする（Ｔ２）。レンズ制御部２０３は、受信したボディ側コマンドパケット信号４０２の内容に応じた処理である第１制御処理４０４（後述）を開始する。

レンズ制御部２０３は第１制御処理４０４が完了すると、レンズ側第１通信部２１７に第１制御処理４０４の完了を通知する。レンズ側第１通信部２１７はこの通知に応じて、接点ＬＰ６からＬレベルの信号を出力する。すなわち、信号線ＲＤＹの信号レベルをＬレベルにする（Ｔ３）。ボディ制御部１０３およびボディ側第１通信部１１７はこの信号レベルの変化に応じて、接点ＢＰ３からクロック信号４０５を出力する。すなわち、信号線ＣＬＫを介してレンズ側第１通信部２１７にクロック信号４０５を伝送する。

ボディ制御部１０３およびボディ側第１通信部１１７はこのクロック信号４０５に同期して、接点ＢＰ４から制御データの後半部分であるボディ側データパケット信号４０６を出力する。すなわち、信号線ＢＤＡＴを介してレンズ側第１通信部２１７にボディ側データパケット信号４０６を伝送する。

また、信号線ＣＬＫにクロック信号４０５が出力されると、レンズ制御部２０３およびレンズ側第１通信部２１７はクロック信号４０５に同期して接点ＬＰ５から応答データの後半部分であるレンズがデータパケット信号４０７を出力する。すなわち、信号線ＬＤＡＴを介してボディ側第１通信部１１７にレンズ側データパケット信号４０７を伝送する。

レンズ制御部２０３およびレンズ側第１通信部２１７は、レンズ側データパケット信号４０７の送信完了に応じて、信号線ＲＤＹの信号レベルを再びＨレベルにする（Ｔ４）。レンズ制御部２０３は、受信したボディ側データパケット信号４０６の内容に応じた処理である第２制御処理４０８（後述）を開始する。

以上のように、レンズ側第１通信部２１７は、カメラボディ１００からクロック信号が出力される信号線ＣＬＫと、カメラボディ１００からクロック信号に同期してデータ信号が出力される信号線ＢＤＡＴと、レンズ側第１通信部２１７からクロック信号に同期してデータ信号が出力される信号線ＬＤＡＴと、レンズ側第１通信部２１７からレンズ側第１通信部２１７のデータ通信の可否を表す通信可否信号が出力される信号線ＲＤＹと、を用いてカメラボディ１００とのデータ通信を行う。

ここで、レンズ制御部２０３が行う第１制御処理４０４、および第２制御処理４０８について述べる。

例えば、受信したボディ側コマンドパケット信号４０２が、交換レンズ側の特定のデータを要求する内容であった場合について述べる。レンズ制御部２０３は、第１制御処理４０４として、コマンドパケット信号４０２の内容を解析処理すると共に、当該要求されている特定データを生成する処理を実行する。更にレンズ制御部２０３は、第１制御処理４０４として、コマンドパケット信号４０２に含まれているチェックサムデータを用いて、コマンドパケット信号４０２の通信にエラーがないか否かをデータバイト数から簡易的にチェックする通信エラーチェック処理をも実行する。この第１制御処理４０４で生成された特定データの信号は、レンズ側データパケット信号４０７としてボディ側に出力される。なお、この場合においてコマンドパケット信号４０２の後でボディ側から出力されるボディ側データパケット信号４０６は、レンズ側にとっては特に意味をなさないダミーデータ信号（チェックサムデータは含む）となっている。この場合にはレンズ制御部２０３は、第２制御処理４０８として、ボディ側データパケット信号４０６に含まれるチェックサムデータを用いた、上述の如き通信エラーチェック処理を実行する。

また例えば、受信したボディ側コマンドパケット信号４０２が、レンズ側の被駆動部材を駆動する指示であった場合について述べる。例えば、コマンドパケット信号４０２がフォーカシングレンズ２１０ｂの駆動指示であり、受信したボディ側データパケット信号４０６がフォーカシングレンズ２１０ｂの駆動量であった場合について述べる。レンズ制御部２０３は、第１制御処理４０４として、コマンドパケット信号４０２の内容を解析処理すると共に、その内容を理解したことを表す了解信号を生成する。更にレンズ制御部２０３は、第１制御処理４０４として、コマンドパケット信号４０２に含まれているチェックサムデータを用いて、上述の如き通信エラーチェック処理をも実行する。この第１制御処理４０４で生成された了解信号は、レンズ側データパケット信号４０７としてボディ側に出力される。またレンズ制御部２０３は、第２制御処理４０８として、ボディ側データパケット信号４０６の内容の解析処理を実行すると共に、ボディ側データパケット信号４０６に含まれるチェックサムデータを用いた上述の如き通信エラーチェック処理を実行する。

レンズ制御部２０３は第２制御処理４０８が完了すると、レンズ側第１通信部２１７に第２制御処理４０８の完了を通知する。これによってレンズ制御部２０３は、レンズ側第１通信部２１７に、接点ＬＰ６からＬレベルの信号を出力させる。すなわち、信号線ＲＤＹの信号レベルをＬレベルにする（Ｔ５）。

なお受信したボディ側コマンドパケット信号４０２が、上述のようなレンズ側の被駆動部材（たとえばフォーカシングレンズ２１０ｂ）を駆動する指示であった場合、レンズ制御部２０３は、レンズ側第１通信部２１７に信号線ＲＤＹの信号レベルをＬレベルにさせつつ、レンズ駆動部２１２に対して、フォーカシングレンズ２１０ｂを当該駆動量だけ駆動する処理を実行させる。

上述した時刻Ｔ１〜時刻Ｔ５に行われた通信が、１回のコマンドデータ通信である。上述のように、１回のコマンドデータ通信では、ボディ制御部１０３およびボディ側第１通信部１１７により、ボディ側コマンドパケット信号４０２およびボディ側データパケット信号４０６がそれぞれ１つずつ送信される。すなわち、処理の都合上２つに分割されて送信されるものの、ボディ側コマンドパケット信号４０２およびボディ側データパケット信号４０６は２つ合わせて１つの制御データを構成する。

同様に、１回のコマンドデータ通信では、レンズ制御部２０３およびレンズ側第１通信部２１７によりレンズ側コマンドパケット信号４０３およびレンズ側データパケット信号４０７がそれぞれ１つずつ送信される。すなわち、レンズ側コマンドパケット信号４０３およびレンズ側データパケット信号４０７は２つ合わせて１つの応答データを構成する。

以上のように、レンズ制御部２０３およびレンズ側第１通信部２１７は、ボディ側第１通信部１１７からの制御データの受信と、ボディ側第１通信部１１７への応答データの送信とを並行して行う。コマンドデータ通信に利用される接点ＬＰ６および接点ＢＰ６は、他のクロック信号に同期しない非同期信号（信号線ＲＤＹの信号レベル／Ｈ（Ｈｉｇｈ）レベル、またはＬ（Ｌｏｗ）レベル）が伝送される接点である。

（ホットライン通信の説明）
レンズ制御部２０３は、レンズ側第２通信部２１８を制御して、接点ＬＰ７〜ＬＰ１０、すなわち信号線ＨＲＥＱ，ＨＡＮＳ，ＨＣＬＫ，およびＨＤＡＴを介して、ボディ側第２通信部１１８へレンズ位置データを送信する。以下、レンズ側第２通信部２１８とボディ側第２通信部１１８との間で行われる通信の詳細を説明する。

なお、本実施形態において、レンズ制御部２０３およびレンズ側第２通信部２１８と、ボディ制御部１０３およびボディ側第２通信部１１８との間で行われる通信を「ホットライン通信」と称する。また、ホットライン通信に利用される４つの信号線（信号線ＨＲＥＱ，ＨＡＮＳ，ＨＣＬＫ，およびＨＤＡＴ）から成る伝送路を第２伝送路と称する。

図５は、ホットライン通信の例を示すタイミングチャートである。本実施形態のボディ制御部１０３は、ホットライン通信を第２の所定周期（本実施形態では例えば１ミリ秒）毎に開始するように構成されている。この周期は、コマンドデータ通信を行う周期よりも短い。図５（ａ）は、ホットライン通信が所定周期Ｔｎ毎に繰り返し実行されている様子を示す図である。繰り返し実行されるホットライン通信のうち、ある１回の通信の期間Ｔｘを拡大した様子が図５（ｂ）に示されている。以下、図５（ｂ）のタイミングチャートに基づいて、ホットライン通信の手順を説明する。

ボディ制御部１０３およびボディ側第２通信部１１８は、ホットライン通信の開始時（Ｔ６）、まず接点ＢＰ７からＬレベルの信号を出力する。すなわち、信号線ＨＲＥＱの信号レベルをＬレベルにする。レンズ側第２通信部２１８は、この信号が接点ＬＰ７に入力されたことをレンズ制御部２０３に通知する。レンズ制御部２０３はこの通知に応じて、レンズ位置データを生成する生成処理５０１の実行を開始する。生成処理５０１とは、レンズ制御部２０３がレンズ位置検出部２１３にフォーカシングレンズ２１０ｂの位置を検出させ、検出結果を表すレンズ位置データを生成する処理である。

レンズ制御部２０３が生成処理５０１を実行完了すると、レンズ制御部２０３およびレンズ側第２通信部２１８は接点ＬＰ８からＬレベルの信号を出力する（Ｔ７）。すなわち、信号線ＨＡＮＳの信号レベルをＬレベルにする。ボディ制御部１０３およびボディ側第２通信部１１８は、この信号が接点ＢＰ８に入力されたことに応じて、接点ＢＰ９からクロック信号５０２を出力する。すなわち、信号線ＨＣＬＫを介してレンズ側第２通信部２１８にクロック信号を伝送する。

レンズ制御部２０３およびレンズ側第２通信部２１８は、このクロック信号５０２に同期して、接点ＬＰ１０からレンズ位置データを表すレンズ位置データ信号５０３を出力する。すなわち、信号線ＨＤＡＴを介してボディ側第２通信部１１８にレンズ位置データ信号５０３を伝送する。

レンズ位置データ信号５０３の送信が完了すると、レンズ制御部２０３およびレンズ側第２通信部２１８は接点ＬＰ８からＨレベルの信号を出力する。すなわち、信号線ＨＡＮＳの信号レベルをＨレベルにする（Ｔ８）。ボディ側第２通信部１１８は、この信号が接点ＢＰ８に入力されたことに応じて、接点ＬＰ７からＨレベルの信号を出力する。すなわち、信号線ＨＲＥＱの信号レベルをＨレベルにする（Ｔ９）。

上述した時刻Ｔ６〜時刻Ｔ９に行われた通信が、１回のホットライン通信である。上述のように、１回のホットライン通信では、レンズ制御部２０３およびレンズ側第２通信部２１８により、レンズ位置データ信号５０３が１つ送信される。ホットライン通信に利用される接点ＬＰ７、ＬＰ８、ＢＰ７、およびＢＰ８は、他のクロック信号に同期しない非同期信号が伝送される接点である。つまり接点ＬＰ７およびＢＰ７は、非同期信号（信号線ＨＲＥＱの信号レベル／Ｈ（Ｈｉｇｈ）レベル、またはＬ（Ｌｏｗ）レベル）が伝送される接点であり、接点ＬＰ８およびＢＰ８は、非同期信号（信号線ＨＡＮＳの信号レベル／Ｈ（Ｈｉｇｈ）レベル、またはＬ（Ｌｏｗ）レベル）が伝送される接点である。

なお、コマンドデータ通信とホットライン通信は、同時にも或いは一部並行的にも実行することが可能である。すなわち、レンズ側第１通信部２１７とレンズ側第２通信部２１８との一方は、その他方がカメラボディ１００と通信を行っている場合であってもカメラボディ１００と通信を行うことが可能である。

（焦点検出用画素の説明）
図６は、撮像素子１０４の撮像面を模式的に示した拡大図である。撮像用画素は緑画素３１０、赤画素３１１、青画素３１２の３種類の画素からなり、これらの画素がベイヤー配列で２次元配列されている。撮像用画素（緑画素３１０、赤画素３１１、青画素３１２）はそれぞれ、マイクロレンズと、光電変換部と、不図示の色フィルタ（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類）とからなる。

図６において、焦点検出用画素３２０は行方向（図６の横方向）に連続的に配列され、焦点検出領域を形成する。焦点検出用画素３２０の配列は撮像用画素により取り囲まれている。撮像素子１０４の撮像面には、このように形成された焦点検出領域が複数存在する。つまり、行方向に連続的に配列された焦点検出用画素３２０が複数組存在する。なお、焦点検出用画素３２０が列方向（図６の縦方向）に配列された領域も存在するが、このような領域はちょうど図６を時計回りに９０度回転させたものとなるので、図示および説明を省略する。

図７は焦点検出用画素３２０の断面図である。図７（ａ）が被写体光の入射方向側（光学系側）から見た断面図であり、図７（ｂ）が横方向（図２の紙面側）から見た断面図である。焦点検出用画素３２０はそれぞれ、マイクロレンズ１０と一対の光電変換部１２、１３とからなる。焦点検出用画素３２０において、焦点検出用の光電変換部１２、１３の前方にマイクロレンズ１０が配置され、マイクロレンズ１０により光電変換部１２、１３が前方に投影される。光電変換部１２、１３は半導体回路基板２９上に形成される。

図８は撮像用画素３１０、３１１、３１２の断面図である。図８（ａ）が被写体光の入射方向側（光学系側）から見た断面図であり、図８（ｂ）が横方向（図２の紙面側）から見た断面図である。撮影用画素３１０、３１１、３１２はそれぞれ、マイクロレンズ１０と撮像用の光電変換部１１とからなる。撮像用画素３１０、３１１、３１２において、撮像用の光電変換部１１の前方にマイクロレンズ１０が配置され、マイクロレンズ１０により光電変換部１１が前方に投影される。光電変換部１１は半導体回路基板２９上に形成される。不図示の色フィルタはマイクロレンズ１０と光電変換部１１の中間に配置される。

撮像用画素３１０、３１１、３１２の光電変換部１１は、マイクロレンズ１０により所定の絞り開口径（例えばＦ１．０）の光束をすべて受光するような形状に設計される。一方、焦点検出用画素３２０の一対の光電変換部１２、１３は、マイクロレンズ１０により所定の絞り開口径（例えばＦ２．８）の光束をすべて受光するような形状に設計される。

（焦点検出部１０３ａによる焦点状態の検出処理の説明）
図９はマイクロレンズを用いた瞳分割方式による焦点検出の説明図である。焦点検出用画素のマイクロレンズ５０、６０は結像光学系２１０の予定結像面近傍に配置されている。マイクロレンズ５０は、その背後に配置された一対の光電変換部５２、５３の形状をマイクロレンズ５０、６０から投影距離ｄ０だけ離間した射出瞳９０上に投影し、その投影形状は測距瞳９２、９３を形成する。なお、投影距離ｄ０はマイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部の間の距離などに応じて決まる距離であって、以下では測距瞳距離という。マイクロレンズ６０は、その背後に配置された一対の光電変換部６２、６３の形状を投影距離（測距瞳距離）ｄ０だけ離間した射出瞳９０上に投影し、その投影形状は測距瞳９２、９３を形成する。すなわち、投影距離ｄ０にある射出瞳９０上で各焦点検出用画素の光電変換部の投影形状（測距瞳９２、９３）が一致するように、各画素の投影方向が決定されている。つまり、一対の測距瞳９２、９３と、一対の光電変換部５２、５３および一対の光電変換部６２、６３は、マイクロレンズ５０、６０を介して共役な関係となっている。

なお、図９では便宜的に、光軸上にある焦点検出用画素（マイクロレンズ５０と一対の光電変換部５２、５３からなる）と、隣接する焦点検出用画素（マイクロレンズ６０と一対の光電変換部６２、６３からなる）を模式的に例示しているが、焦点検出用画素が画面周辺の光軸から離れた位置にあった場合においても、一対の光電変換部はそれぞれ一対の測距瞳から各マイクロレンズに到来する光束を受光する。焦点検出用画素３２０の配列方向は、一対の測距瞳の並び方向すなわち一対の光電変換部の並び方向と一致させる。

光電変換部５２は、測距瞳９２を通過しマイクロレンズ５０に向う焦点検出光束７２によりマイクロレンズ５０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。光電変換部５３は測距瞳９３を通過し、マイクロレンズ５０に向う焦点検出光束７３によりマイクロレンズ５０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部６２は測距瞳９２を通過し、マイクロレンズ６０に向う焦点検出光束８２によりマイクロレンズ６０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。光電変換部６３は測距瞳９３を通過し、マイクロレンズ６０に向う焦点検出光束８３によりマイクロレンズ６０上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。

上記のような焦点検出用画素を直線状に複数個配置し、各画素の一対の光電変換部の出力を測距瞳９２および測距瞳９３に対応した出力グループにまとめることによって、測距瞳９２と測距瞳９３を各々通過する焦点検出光束（結像光学系２１０の異なる領域を通過した一対の光束）が焦点検出用画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。これらの情報に対して後述する像ズレ検出演算処理（相関演算処理、位相差検出処理）を施すことにより、いわゆる瞳分割型位相差検出方式で一対の像の像ズレ量が検出される。さらに、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行うことにより、予定結像面に対する現在の結像面（予定結像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位置における結像面）の偏差（デフォーカス量）が算出される。焦点検出部１０３ａは以上のような演算を行うことにより、結像光学系２１０の焦点状態を検出する。

なお、上記説明では測距瞳は交換レンズの開口制限要素（絞り開口、レンズ外形、フードなど）によって制限されていない（けられていない）状態として説明を行ったが、交換レンズの開口制限要素によって測距瞳が制限される場合には、焦点検出用画素の光電変換部は制限を受けた測距瞳を通過する光束を焦点検出光束として受光することになる。

図１０は、焦点検出部１０３ａによる焦点検出演算の詳細を説明するための図である。焦点検出用画素列から出力される一対のデータ列（α１〜αＭ、β１〜βＭ：Ｍはデータ数）に対し、下記（１）式に示すような高周波カットフィルター処理を施し、第１データ列（Ａ１〜ＡＮ）、第２データ列（Ｂ１〜ＢＮ）を生成することによって、データ列から相関処理に悪影響を及ぼすノイズ成分や高周波成分を除去する。
Ａｎ＝αｎ＋２ ×α（ｎ＋１）＋α（ｎ＋２），
Ｂｎ＝βｎ＋２ ×β（ｎ＋１）＋β（ｎ＋２） ・・・（１）

上述した（１）式において、ｎ＝１〜Ｎである。また、α１〜αＭは図９において測距瞳９２を通る焦点検出光束により形成された像の画像データに相当し、β１〜βＭは測距瞳９３を通る焦点検出光束により形成された像の画像データに相当する。なお、演算時間の短縮を図る場合や、すでに大きくデフォーカスしていて高周波成分が少ないことがわかっている場合などには、この処理を省略することもできる。

次にデータ列Ａｎ、Ｂｎに対し下記（２）式に示す相関演算を行い、相関量Ｃ（ｋ）を演算する。
Ｃ（ｋ）＝Σ｜Ａｎ−Ｂ（ｎ＋ｋ）｜ ・・・（２）

上述した（２）式において、Σ演算はｎについて累積される総和演算である。ｎのとる範囲は、ずらし量ｋに応じてＡｎ、Ｂｎ＋ｋのデータが存在する範囲に限定される。ずらし量ｋは整数であり、データ列のデータ間隔（画素ピッチ）を単位とした相対的シフト量である。（２）式の演算結果は、図１０（ａ）に示すように、一対のデータの相関が高いシフト量（図１０（ａ）ではｋ＝ｋ j ＝２）において相関量Ｃ（ｋ）が極小（小さいほど相関度が高い）になる。

次に、下記（３）〜（６）式による３点内挿の手法を用いて連続的な相関量に対する極小値Ｃ（ｘ）を与えるシフト量ｘを求める。
ｘ＝ｋ j ＋Ｄ／ＳＬＯＰ ・・・（３），
Ｃ（ｘ）＝ Ｃ（ｋj）- ｜Ｄ｜ ・・・（４），
Ｄ＝｛Ｃ ( ｋ j- １ ) −Ｃ ( ｋ j ＋１ )｝／２ ・・・（５），
ＳＬＯＰ＝ＭＡＸ｛Ｃ( ｋ j ＋１ ) −Ｃ ( ｋ j)，Ｃ ( ｋ j- １ ) −Ｃ ( ｋ j)｝ ・・・（６）

上述の（３）式で算出されたずらし量ｘの信頼性があるかどうかは、以下のようにして判定される。図１０（ｂ）に示すように、一対のデータの相関度が低い場合は内挿された相関量の極小値Ｃ（ｘ）の値が大きくなる。したがって、Ｃ（ｘ）が所定のしきい値以上の場合は算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ｘをキャンセルする。あるいは、Ｃ（ｘ）をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰでＣ（ｘ）を除した値が所定値以上の場合は、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ｘをキャンセルする。さらにはまた、コントラストに比例した値となるＳＬＯＰが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量ｘをキャンセルする。図１０（ｃ）に示すように、一対のデータの相関度が低く、シフト範囲ｋｍｉｎ〜ｋｍａｘの間で相関量Ｃ（ｘ）の落ち込みがない場合は、極小値Ｃ（ｘ）を求めることができず、このような場合は焦点検出不能と判定する。

算出されたずらし量ｘの信頼性があると判定された場合は、被写体像面の予定結像面に対するデフォーカス量ＤＥＦを下記（７）式で求めることができる。
ＤＥＦ＝ＫＸ・ＰＹ・ｘ ・・・（７）

上述の（７）式において、ＰＹは検出ピッチ（焦点検出用画素のピッチ）であり、ＫＸは一対の測距瞳を通過する光束の重心の開き角の大きさ（測距瞳重心間隔と測距瞳距離によって決まる）によって決まる変換係数である。

（自動焦点調節動作の説明）
カメラ１においては、ボディ制御部１０３内の合焦制御部１０３ｅにより自動焦点調節が行われる。例えばユーザによる操作やボディ制御部１０３による自動制御等により、自動焦点調節が開始される。自動焦点調節は、表示装置１１１にいわゆるスルー画を表示しているときに実行されてもよいし、動画を撮影している場合や静止画の撮影直前に実行されてもよい。

本実施形態のカメラ１は、撮影絞りで自動焦点調節を行う。例えば絞り優先オートモードにおいて、ユーザが撮影絞りをＦ４と設定していれば、自動焦点調節を行う際、合焦制御部１０３ｅはまず絞り２１１の開口径をＦ４に相当する径に制御してから、焦点検出部１０３ａに焦点検出を行わせる。ただし、あまり開口径を小さくしてしまうと焦点検出を行うために必要な光量が得られなくなってしまうため、所定の下限値（例えばＦ５．６）が設定されている。撮影絞り値がこの下限値より大きければ（すなわち開口径が所定の径よりも小さければ）、合焦制御部１０３ｅはこの下限値まで絞り２１１を駆動させてから焦点検出部１０３ａに焦点状態を検出させる。以下、ここで設定された開口径を第１開口径と称する。

絞り２１１が第１開口径に設定されたとき、被写体のコントラストやフォーカシングレンズ２１０ｂの現在位置によっては、焦点検出部１０３ａが焦点状態を検出不能であることがある。これはすなわち、前述したずらし量ｘの信頼性が低いと判定されたため、デフォーカス量ＤＥＦが算出されないことを意味している。合焦制御部１０３ｅは、デフォーカス量ＤＥＦが算出されていれば、算出されたデフォーカス量ＤＥＦに基づいてフォーカシングレンズ２１０ｂを合焦位置まで駆動させる。これにより結像光学系２１０は合焦状態になり、自動焦点調節が完了する。他方、焦点状態が検出不能である場合、合焦制御部１０３ｅはまず、絞り２１１を前述の第１開口径より大きい（開口径が小さい）第２開口径に駆動させる。つまり、絞り２１１がより絞り込まれた状態とする。

なお、本実施形態においてこの第２開口径は、焦点検出が可能な最も小さい開口径（最も大きい絞り値）とする。第２開口径は、焦点調節の対象とする（焦点検出を行う）焦点検出領域の撮影範囲における相対位置により異なる径としてもよい。例えば、光軸付近（撮影範囲の中央付近）に位置する焦点検出領域において焦点検出を行う場合であれば、撮影範囲の端部付近に位置する焦点検出領域よりも第２開口径を小さく（絞り値を大きく）することが可能である。また、特定の焦点検出領域を対象に焦点調節を行うのではなく、多数の焦点検出領域から適切な領域を自動的に選択する場合には、それら多数の焦点検出領域のうち最も開口径の制限が厳しいものに合わせることになる。

ここで合焦制御部１０３ｅは、再度焦点検出部１０３ａに焦点状態を検出させ、デフォーカス量ＤＥＦが算出されているか否かを確認する。第２開口径に設定後、再度焦点状態の検出を試みるのは、前回焦点検出時に焦点状態が検出不能であっても、今回は焦点状態を検出可能である可能性があるためである。これは、前回焦点検出時の第１開口径よりも絞り２１１が絞られた状態であるため、前回焦点検出時よりもデフォーカス量ＤＥＦの検出可能範囲が広くなっていることに拠る。

図１１は、絞り２１１の開口径と焦点検出可能範囲とを模式的に示す図である。図１１に示した範囲９０Ａは、絞り２１１が第１開口径に設定されている場合の焦点検出可能範囲であり、範囲９０Ｂは第１開口径より小さく第２開口径より大きい開口径に設定されている場合の焦点検出範囲、範囲９０Ｃは第２開口径に設定されている場合の焦点検出可能範囲である。このように、焦点検出可能な範囲は絞り２１１が絞られるほど（絞り２１１の開口径が小さくなるほど）大きくなる。

なお、範囲演算部１０３ｂは、焦点検出可能範囲を、絞り２１１の開口径とフォーカシングレンズ２１０ｂの現在位置とに基づいて演算する。これらの情報は、コマンドデータ通信やホットライン通信等により、必要に応じてレンズ制御部２０３から取得される。

この２回目の焦点検出において、焦点状態が検出できたのであれば（デフォーカス量ＤＥＦが算出されたのであれば）、合焦制御部１０３ｅは当該デフォーカス量ＤＥＦに基づいてフォーカシングレンズ２１０ｂを合焦位置まで駆動させる。これにより結像光学系２１０は合焦状態になり、自動焦点調節が完了する。もし、この２回目の焦点検出においてもデフォーカス量ＤＥＦが算出されなかった場合、合焦制御部１０３ｅは、フォーカシングレンズ２１０ｂを一定範囲（例えば至近端から無限遠端まで）で駆動させながら焦点検出を繰り返し行う、いわゆるスキャン動作を行う必要がある。

合焦制御部１０３ｅはこのスキャン動作を開始するにあたり、まず範囲演算部１０３ｂに、現在の開口径（第２開口径）における焦点検出部１０３ａの焦点検出可能範囲を演算させる。そして端部判定部１０３ｃに、演算された焦点検出可能範囲に結像光学系２１０の至近端および無限遠端の一方が含まれるか否かを判定する。

図１１の範囲９０Ｃに示すように、仮にここで演算された焦点検出可能範囲に無限遠端が含まれているとすれば、この時点において焦点検出部１０３ａは、無限遠端からフォーカシングレンズ２１０ｂの現在位置までの範囲について焦点状態を検出することが可能なはずである。それにも関わらず、ここではデフォーカス量ＤＥＦが算出されていない。そこで合焦制御部１０３ｅは、無限遠端から現在位置までの範囲には合焦位置（合焦状態となるようなフォーカシングレンズ２１０ｂの位置）が存在しないと見なし、スキャン動作を至近端に向けて行う。つまり、フォーカシングレンズ２１０ｂが至近端の方向に駆動されるよう駆動指示送出部１０３ｄを制御する。

換言すると、合焦制御部１０３ｅは、端部判定部１０３ｃにより焦点検出可能範囲に至近端が含まれていると判定された場合にはフォーカシングレンズ２１０ｂを無限遠端の方向に駆動させ、無限遠端が含まれていると判定された場合にはフォーカシングレンズ２１０ｂを至近端の方向に駆動させる。なお、演算された焦点検出可能範囲に至近端も無限遠端も含まれていない場合、合焦制御部１０３ｅは、予め決められた方向（例えば至近端の方向）に対してスキャン動作を行う。

図１２は、合焦制御部１０３ｅによる自動焦点調節処理のフローチャートである。この処理は、ボディ制御部１０３が不図示の記憶媒体（例えばフラッシュメモリ等のＲＯＭ）に格納されている制御プログラムを実行することにより行われる処理である。なお、本処理と同様の処理を実行するよう構成された電子回路等により自動焦点調節が行われるようにしてもよい。

まずステップＳ１００では、合焦制御部１０３ｅが、絞り２１１の開口径が撮影絞りに対応する径（第１開口径）になるようレンズ制御部２０３に指示を送信する。この指示はコマンドデータ通信により送信される。ステップＳ１１０では、焦点検出部１０３ａが結像光学系２１０の焦点状態を検出する。ステップＳ１２０では合焦制御部１０３ｅが、十分な信頼性のある焦点状態を検出できたか否かを判定する。焦点状態を検出できた場合、処理はステップＳ２２０に進み、駆動指示送出部１０３ｄにより検出された焦点状態（デフォーカス量ＤＥＦ）に基づいてフォーカシングレンズ２１０ｂが駆動され、自動焦点調節処理は終了する。他方、焦点状態を検出できなかった場合、処理はステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では合焦制御部１０３ｅが、ステップＳ１００と同様に、絞り２１１の開口径が焦点調節対象の焦点検出領域に応じた開口径（第２開口径）になるようレンズ制御部２０３に指示を送信する。ステップＳ１４０では焦点検出部１０３ａが再度結像光学系２１０の焦点状態を検出する。

ステップＳ１５０では合焦制御部１０３ｅが、十分な信頼性のある焦点状態を検出できたか否かを判定する。焦点状態を検出できた場合、処理はステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では合焦制御部１０３ｅが、レンズ制御部２０３に絞り２１１を撮影絞り（第１開口径）に戻すよう絞り２１１の駆動指示を送信する。そしてステップＳ２２０においてフォーカシングレンズ２１０ｂが駆動され、自動焦点調節処理は終了する。他方、ステップＳ１５０においてもやはり焦点状態を検出できなかった場合、処理はステップＳ１６０に進む。

ステップＳ１６０では範囲演算部１０３ｂが焦点検出部１０３ａの焦点検出可能範囲を演算する。ステップＳ１７０ではステップＳ２１０と同様に、合焦制御部１０３ｅが、レンズ制御部２０３に絞り２１１を撮影絞り（第１開口径）に戻すよう絞り２１１の駆動指示を送信する。ステップＳ１８０では端部判定部１０３ｃが、ステップＳ１６０において演算された焦点検出可能範囲にフォーカシング範囲の端部（至近端または無限遠端）が含まれるか否かを判定する。至近端または無限遠端が含まれていた場合、処理はステップＳ１９０に進む。ステップＳ１９０では駆動指示送出部１０３ｄが、焦点検出可能範囲に含まれていた端部とは逆の方向にフォーカシングレンズ２１０ｂが駆動されるよう駆動指示を送出する。

他方、焦点検出可能範囲に端部が含まれていなかった場合、処理はステップＳ２００に進み、フォーカシングレンズ２１０ｂが所定方向（本実施形態では至近端方向）に駆動されるよう、駆動指示送出部１０３ｄが駆動指示を送出する。

上述した第１の実施の形態によるカメラシステムによれば、次の作用効果が得られる。
（１）合焦制御部１０３ｅは、絞り２１１の開口径を第１開口径に設定して焦点検出部１０３ａに焦点状態を検出させ、焦点状態を検出不能であれば、絞り２１１の開口径を第１開口径より小さい第２開口径に設定し、焦点検出可能範囲に端部が含まれるか否かを端部判定部１０３ｃに判定させる。そして、焦点検出可能範囲に至近端が含まれていれば無限遠端の方向に、無限遠端が含まれていれば至近端の方向に、それぞれフォーカシングレンズ２１０ｂが駆動されるよう駆動指示送出部１０３ｄを制御する。このようにしたので、焦点検出に要する時間を短縮することができる。

（２）合焦制御部１０３ｅは、絞り２１１の開口径を第２開口径に設定した後、焦点検出部１０３ａに焦点状態を検出させる。そして、焦点状態が検出可能であった場合には当該焦点状態に基づいて結像光学系２１０が合焦状態になるように駆動指示送出部１０３ｄを制御し、焦点状態が検出不能であった場合には端部判定部１０３ｃに判定を行わせる。このようにしたので、スキャン動作を行う頻度が減少し、速やかな合焦動作が可能となる。

（３）合焦制御部１０３ｅは、絞り２１１の開口径を第２開口径に設定した後、必要がなくなった時点で絞り２１１の開口径を速やかに第１開口径に戻す。このようにしたので、表示装置１１１に表示されるスルー画の見え方がごく短時間しか変化することがなく、ユーザに違和感を抱かせない。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。

（変形例１）
図１２に示す自動焦点調節処理において、合焦制御部１０３ｅは、第２開口径にした後に焦点検出が可能であった場合、絞り２１１の絞り径を第１開口径に戻し（ステップＳ２１０）、その後フォーカシングレンズ２１０ｂを駆動させている（ステップＳ２２０）。この絞り２１１の駆動とフォーカシングレンズ２１０ｂの駆動は並行して行ってもよい。つまり、合焦制御部１０３ｅによる絞り２１１の駆動指示の送信と、駆動指示送出部１０３ｄによるフォーカシングレンズ２１０ｂの駆動指示の送信とを相前後して行い、絞り２１１およびフォーカシングレンズ２１０ｂの駆動が並行して行われるようにしてもよい。このようにすることで、合焦までの所要時間を更に短縮することが可能となる。ステップＳ１７０における絞り２１１の駆動とステップＳ１９０およびステップＳ２００におけるフォーカシングレンズ２１０ｂの駆動についても同様である。

また、絞り２１１の駆動とフォーカシングレンズ２１０ｂの駆動とを並行して行う場合に、絞り２１１の駆動が完了した時点で（フォーカシングレンズ２１０ｂが駆動されている状態のまま）、焦点検出部１０３ａに再度焦点状態を検出させるようにしてもよい。この場合、合焦制御部１０３ｅは、デフォーカス量ＤＥＦが演算された時点で、駆動指示送出部１０３ｄにこの新たなデフォーカス量ＤＥＦに基づくフォーカシングレンズ２１０ｂの駆動指示を送信させる。一般に、絞り２１１の開口径が大きい方が演算されるデフォーカス量ＤＥＦの精度が高いため、このようにすることで、最終的な合焦までの所要時間を減少させることができる。

（変形例２）
第２開口径を、予め決めておいた開口径とするのではなく、適切な開口径を都度演算により求めるようにしてもよい。例えば、焦点検出可能範囲にフォーカス可能範囲の端部が含まれる最も大きな開口径を第２開口径とし、そのような開口径を図１２のステップＳ１３０の段階で演算により求めるようにしてもよい。

（変形例３）
上述した実施形態では、まず焦点検出を行い、焦点検出不能であれば絞り２１１を絞り込み、その後更に焦点検出を行った後に端部の判定を行っていた。これらの、「（Ａ）焦点検出を行う」という動作と、「（Ｂ）第２開口径まで絞り込む」という動作と、「（Ｃ）端部の判定を行う」という動作とは、さまざまな順序で組み合わせることが可能である。

上述の実施形態では（Ａ）、（Ｂ）、（Ａ）、（Ｃ）、という順序で処理を行っていたが、これを例えば（Ａ）、（Ｃ）、（Ｂ）、（Ａ）、（Ｃ）、とすることもできる。つまり、最初に焦点検出不能であった場合に、第２開口径まで絞り込む前に端部判定部１０３ｃによる端部の判定を行う。そして、もし焦点検出可能範囲に端部が含まれているようであれば、一旦その端部とは反対の方向にフォーカシングレンズ２１０ｂを所定距離だけ駆動させ、再度焦点検出を行う。他方、端部が含まれていなければ絞り２１１を第２開口径まで絞り込み、第１の実施形態と同様の流れで処理を進める。

あるいは、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、という順序で処理を行うことも可能である。つまり、絞り２１１を第２開口径まで絞り込んだ後、すぐに端部の判定を開始してスキャン動作を行う。このように、第２開口径まで絞り込む動作の前後における処理の流れは、種々の組み合わせが考えられる。

（変形例４）
上述した実施形態では、焦点検出方式として、撮像面に設けられた焦点検出用画素を用いた瞳分割方式を用いていた。本発明はこのような焦点検出方式に限定されない。例えば、撮像用の撮像素子とは別に焦点検出用の光電変換素子を設け、ハーフミラー等により被写体光の一部をこの光電変換素子に導くようにし、この光電変換素子の出力に基づいて焦点検出を行う方式であってもよい。

（変形例５）
上述した実施形態では、レンズ交換式のカメラシステムに本発明を適用していたが、本発明はこのような実施形態に限定されない。例えば、本発明を適用した焦点検出装置をレンズ一体型のカメラに搭載することも、いわゆる一眼レフレックス方式のカメラに本発明を適用することも可能である。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

１…カメラ、１００…カメラボディ、１０３…ボディ制御部、１０３ａ…焦点検出部、１０３ｂ…範囲演算部、１０３ｃ…端部判定部、１０３ｄ…駆動指示送出部、１０３ｅ…合焦制御部、１０４…撮像素子、１１７…ボディ側第１通信部、１１８…ボディ側第２通信部、２００…交換レンズ、２０３…レンズ制御部、２１０…結像光学系、２１０ｂ…フォーカシングレンズ、２１７…レンズ側第１通信部、２１８…レンズ側第２通信部

Claims (7)

1. フォーカシングレンズを有する光学系による像を撮像して信号を出力する撮像部と、
   前記撮像部の撮像面と前記光学系による像面とのずれ量を検出する検出部と、
   前記光学系の至近端またな無限端の方向へ前記フォーカシングレンズを移動させながら前記検出部により前記ずれ量を検出させ、前記検出部により前記ずれ量が検出可能な範囲に前記光学系の至近端または無限端が含まれると前記フォーカシングレンズを前記光学系の無限遠端または至近端の方向へ反転して移動させる制御を行う制御部とを備える撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記検出部は、前記ずれ量が検出できなかった場合、前記フォーカシングレンズを移動しながら前記ずれ量を検出する撮像装置。
3. 請求項１または２に記載の撮像装置において、
   前記光学系は絞りを有し、
   前記制御部は、前記検出部により前記ずれ量が検出できなかった場合、前記絞りの開口径をより小さい開口径に変更し、前記絞りの開口径の変更後に前記検出部によりずれ量が検出できなかった場合、前記フォーカシングレンズを移動させる撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記絞りの開口径の変更後に、前記検出部により前記ずれ量が検出できた場合、前記フォーカシングレンズを移動させながら、前記絞りの開口径をより大きい開口径に変更する撮像装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置において、
   前記ずれ量が検出可能な範囲は、前記フォーカシングレンズの位置によるものである撮像装置。
6. 請求項３または４に従属する請求項５に記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記絞りの開口径と前記フォーカシングレンズの位置とに基づいて、前記ずれ量が検出可能な範囲を求める撮像装置。
7. 請求項３、請求項４、請求項３または４に従属する請求項５、および請求項６のいずれか一項に記載の撮像装置に着脱可能な交換レンズであって、
   前記制御部の制御に基づいて前記フォーカシングレンズを移動させるレンズ移動部と、
   前記制御部の制御に基づいて前記絞りの開口径を制御する絞り制御部とを備える交換レンズ。

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