JP4437244B2

JP4437244B2 - 撮像装置

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Publication number: JP4437244B2
Application number: JP2003389205A
Authority: JP
Inventors: 慎一長谷野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2023-11-19
Also published as: JP2005148610A

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。詳細は、山登り法によって合焦制御を行う撮像装置に関するものである。

オートフォーカス機能を備えた撮像装置では、焦点を合わせるときに移動させる撮像レンズの動作を素早く行うために、移動させる撮像レンズの質量はなるべく小さく設計することが望ましい。そのため、撮像レンズ全体を移動させる繰り出し式に代わって、撮像レンズを構成するレンズの一部を移動させる後玉繰り出し式やインナーフォーカス式の撮像レンズが開発されている。

また、焦点を合わせのときの合焦制御方法には、センサなどで被写体との距離を検出して撮像レンズを最適な位置に移動させて焦点を合わせる方法などもあるが、高い合焦精度を得るために山登り法と呼ばれる合焦制御方法が用いられる。

この山登り法による合焦制御方法では、撮像レンズを光軸方向に小刻みに前後移動させる、いわゆる、ウォブリング（wobbling）動作を行い、被写体からの光（の信号）をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子で検出し、検出した信号をそのまま使って鮮鋭度（画像のぼやけ度合）を判定することで高い合焦精度を得ることができる。

このような山登り法による合焦制御方法を用いた装置は種々考案されており、例えば、映像信号から鮮鋭度信号を抽出し、また、このときのフォーカスレンズ（撮像レンズ）の位置情報を検出し、この鮮鋭度信号及び位置情報と、鮮鋭度信号を抽出するまでの処理時間の遅延情報及び位置情報を検出するまでの処理時間の遅延情報とに基づいてフォーカスレンズ（撮像レンズ）の駆動を制御して正確な合焦点を得る装置などが考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−６２３０４号公報（第２−３頁、第１、２図）

しかしながら、山登り法による合焦制御を行う場合、撮像レンズを小刻みに動かしていなければならないが、撮像レンズは、所定の移動距離のなかで光学的特性を維持し、至近距離から無限遠までの距離の被写体を撮影するため複数個の撮像レンズを組み合わせて構成されており、ある程度の質量もあるため、ウォブリング（wobbling）動作の速度に限界があり、合焦点を決定するまでに時間がかかってしまうという問題がある。

そのため、特に、撮像レンズが大きい撮像装置（例えば、一眼レフカメラなど）で合焦制御を行う場合、撮像レンズの質量も大きく、ウォブリング（wobbling）動作が低速になるため、合焦位置の決定を素早く行うことができないという問題がある。

従って、山登り法により合焦制御する撮像装置における合焦動作の速度を向上させることに解決しなければならない課題を有する。

前記課題を解決するため、本発明に係る撮像装置は次のような構成にすることである。

（１）撮像レンズと、前記撮像レンズの光軸上に配置し、前記撮像レンズの合焦位置を探査するためのウォブリングレンズと、前記撮像レンズ及び前記ウォブリングレンズを介して投影される画像を画像信号として検出する撮像素子を備えた画像検出手段と、前記画像検出手段で検出した画像信号の鮮鋭度を判定する画像判定手段と、前記ウォブリングレンズが所定の動作範囲における基準位置にあるときに前記画像判定手段で判定した画像信号の鮮鋭度をもとにして前記撮像レンズの移動方向を判定し、該判定した移動方向に応じて前記撮像レンズの移動方向を制御する第１の制御信号及び前記ウォブリングレンズの移動方向を制御する第２の制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記制御信号生成手段で生成された第１の制御信号に基づいて前記撮像レンズを駆動させる撮像レンズ駆動手段と、前記制御信号生成手段で生成された第２の制御信号に基づき、所定の動作範囲内で前記ウォブリングレンズを移動させるウォブリングレンズ駆動手段と、を具備した撮像装置。
（２）前記ウォブリングレンズ駆動手段は、合焦位置が決定された後、前記ウォブリングレンズを前記所定の動作範囲内における基準位置に移動させることを特徴とする（１）に記載の撮像装置。

このように、撮像レンズの光軸上に配置したウォブリングレンズであるスキャンレンズ、又は撮像素子を所定の動作範囲内で移動させ、このときに撮像素子で検出される画像の鮮鋭度に基づいて生成される制御信号で撮像レンズの駆動を制御することにより、撮像レンズを小刻みに動かさずに合焦点を得ることが可能となり、山登り法による合焦動作の速度が向上する。

本発明の撮像装置は、合焦位置を探査するため、撮像レンズより小さく軽量なウォブリングレンズであるスキャンレンズを撮像レンズの光軸上に配置し、合焦動作のときにウォブリングレンズであるスキャンレンズだけを限定された動作範囲内で移動させ、そのときの画像の鮮鋭度（ぼやけ度合）に基づいて撮像レンズの動作を制御するので、従来のように撮像レンズ全体を移動させるよりも動作速度が向上し、山登り法によって素早い合焦動作を行うことができるという優れた効果を奏するものである。

また、スキャンレンズを駆動するためのモータが小さくて良いため、合焦動作のときの消費電力や振動、音を低減することができるというメリットもある。

また、スキャンレンズではなく、撮像素子を撮像レンズの光軸方向に移動させる構成した場合も同様の効果を得ることができ、従来のオートフォーカス用の撮像レンズを流用することも可能となる。

次に、本発明の撮像装置による実施の形態について図面を参照して説明する。但し、図面は専ら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

まず、本発明の撮像装置による合焦動作の概要について図１を参照しながら説明する。

図１は、合焦動作時における撮像装置の撮像部と鮮鋭度（画像のぼやけ度合）の変化の様子を簡略化して例示した図であり、撮像部は、撮像レンズ１０ａ、撮像レンズ１０ｂ、ウォブリングレンズであるスキャンレンズ１５、イメージャ２０、撮像レンズ駆動モータ６１などから構成される。

撮像レンズ１０ａ及び撮像レンズ１０ｂは、撮像レンズ駆動モータ６１に従って連動し、合焦位置を得るために所定の可動範囲内において光軸上を移動する。

ウォブリングレンズであるスキャンレンズ１５は、撮像レンズの光軸上に配置し、光軸上に前後移動（ウォブリング（wobbling）動作）させて合焦位置を探査するためのレンズであり、撮像レンズと比べ、小さくて軽く、高速に動作させることが可能で、撮像レンズの可動範囲に対してごく狭い所定の範囲内を動作範囲（以下、スキャン範囲）とするレンズである。

具体的には、次に示す条件に基づいた光学的な設計位置を中心にした範囲がスキャン範囲となる。

１．スキャンレンズの移動によって、撮像面に投影される画像の鮮鋭度（ぼやけ度合）が容易に検出できる程度に変化すること。
２．スキャンレンズの移動によって、撮影レンズ全体の光学特性が著しくは変化しないこと。特に、各種の収差に大きく影響しないこと。
３．スキャンレンズの移動方向に対応する撮影レンズの動作方向が単調で、途中で向きが変わったりしないこと。

そして、合焦制御を行うとき、上述した条件に基づいて決定されたスキャン範囲内において、スキャンレンズを光軸上に前後移動（ウォブリング（wobbling）動作）させることによって撮像レンズの合焦位置を探査する。

なお、撮像レンズは、図示した形状、数、構成、配置に限定されるものではなく、スキャンレンズの位置も、撮像レンズの光軸上に配置するのであれば図示した位置に限定されるものではなく、レンズの形状も限定されるものではない。

イメージャ２０は、撮像レンズ１０ａ／１０ｂ及びスキャンレンズ１５を介して投影される被写体の画像（光の信号）をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子で検出してプロセッサに送る。

そして、プロセッサがイメージャ２０で検出した画像の鮮鋭度（ぼやけ度合）が判定し、撮像レンズ１０ａ／１０ｂやスキャンレンズ１５の動作を制御して焦点を合わせる。

続いて、このような構成の撮像装置の合焦動作時における鮮鋭度の変化状態について説明する。

図１（ａ）に示すように、撮像レンズ１０ａ／１０ｂの位置が焦点の合致する位置より被写体側にある場合、スキャンレンズ１５だけを光軸上で前後に移動させると、スキャンレンズ１５が被写体側に近づくほど鮮鋭度が大きく（画像のぼやけ度合が小さく）なり、イメージャ２０側（以下、撮像面側）に近づくほど鮮鋭度が小さく（画像のぼやけ度合が大きく）なる。

つまり、撮像レンズ１０ａ／１０ｂの位置を撮像面側に動かすことにより、合焦点の位置に近づくことになる。

一方、図１（ｃ）に示すように、撮像レンズ１０ａ／１０ｂの位置が焦点の合致する位置より撮像面側にある場合、スキャンレンズ１５だけを光軸上で前後に移動させると、スキャンレンズ１５が撮像面側に近づくほど鮮鋭度が小さく（画像のぼやけ度合が大きく）なり、撮像面側に近づくほど鮮鋭度が大きく（画像のぼやけ度合が小さく）なる。

つまり、撮像レンズ１０ａ／１０ｂの位置を被写体側に動かすことにより、合焦点の位置に近づくことになる

また、図１（ｂ）のように、撮像レンズ１０ａ／１０ｂの位置が焦点の合致する位置にある場合、スキャンレンズ１５だけを光軸上で前後に移動させると、スキャンレンズ１５が被写体側又は撮像面側の何れの方向に偏っている場合、鮮鋭度が小さくなり（画像のぼやけ度合が大きくなり）、移動範囲の中心位置で焦点が合致することになる。

このように、合焦点の位置を検出するとき、撮像レンズ全体を小刻みに前後させて合焦点の位置を得るのではなく、小さくて軽いスキャンレンズのみを光軸上で前後移動させる。そして、このときの鮮鋭度に基づいて移動方向（被写体側又は撮像面側）を判定してから撮像レンズの動作を制御することにより山登り法による合焦動作の速度を向上させることができる。

次に、本発明の撮像装置の具体的な構成や処理・動作について説明する。

[第１実施例]
図２は、本発明の第１実施例となる撮像装置の撮像部及び制御部を簡略化して例示したブロック図であり、撮像レンズ１０ａ、撮像レンズ１０ｂ、ウォブリングレンズであるスキャンレンズ１５、イメージャ２０、フロントエンド処理回路３０、プロセッサ４０、ドライブ回路５０、駆動モータ５１、ドライブ回路６０、撮像レンズ駆動モータ６１などを備えた構成となっている。

撮像レンズ１０ａ及び撮像レンズ１０ｂは、撮像レンズ駆動モータ６１の制御により連動し、合焦位置を得るために光軸上を所定の可動範囲内で前後移動する。

ウォブリングレンズであるスキャンレンズ１５は、撮像レンズ１０ａ／１０ｂの光軸上に配置され、駆動モータ５１の制御により光軸上を移動させて合焦位置を探査するためのレンズであり、撮像レンズと比べ、小さくて軽く、高速に動作させることが可能で、撮像レンズの可動範囲に対してごく狭い所定の範囲内を動作範囲（以下、スキャン範囲）とするレンズである。

なお、撮像レンズは、図示した形状、数、構成、配置に限定されるものではなく、また、スキャンレンズの位置も同様に、撮像レンズの光軸上に配置するのであれば図示した位置に限定されるものではなく、レンズの形状も限定されるものではない。

イメージャ２０は、撮像レンズ１０ａ／１０ｂ及びスキャンレンズ１５を介して投影される被写体の画像（光の信号）をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子で検出して電気信号（以下、画像信号）に変換し、フロントエンド処理回路３０に出力する。

フロントエンド処理回路３０は、イメージャ２０から送られてくる画像信号の帯域を補正したり、信号レベルを調整するなど、所定の信号処理を行ってプロセッサ４０に出力する。

プロセッサ４０は、フロントエンド処理回路３０からの画像信号の周波数分布を分析処理し、イメージャ２０で検出した画像信号の鮮鋭度（ぼやけ度合）を判定処理（評価）し、スキャンレンズ１５を駆動させるための制御信号をドライブ回路５０、撮像レンズ１０ａ／１０ｂを駆動させるための制御信号をドライブ回路６０に送出する。また、フロントエンド処理回路３０で処理した画像信号を次段の画像処理回路に出力する。

ドライブ回路５０は、プロセッサ４０からの制御信号に基づいて駆動モータ５１を制御する。

駆動モータ５１は、ドライブ回路５０の制御に従って駆動し、スキャンレンズ１５を光軸上で前後に移動させる。

ドライブ回路６０は、プロセッサ４０からの制御信号に従い、撮像レンズ駆動モータ６１を制御する。

撮像レンズ駆動モータ６１は、ドライブ回路６０の制御信号に従い、撮像レンズ１０ａ及び撮像レンズ１０ｂを光軸上で前後に移動させる。

続いて、図２の撮像装置による合焦動作について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。

ここで、スキャンレンズ１５は、スキャン範囲において、撮像面側の位置ａ、被写体側の位置ｂ、位置ａと位置ｂの中間の位置ｃ（基準位置）の何れかの位置に移動するものとする。また、焦点が合っていない状態では撮影できない、すなわち、撮影を実行するための操作スイッチ（以下、シャッターボタン）を操作（押下）できないものとする。

まず、合焦動作が開始されると、プロセッサ４０は、ドライブ回路５０に制御信号を送って駆動モータ５１を制御し、スキャンレンズ１５をスキャン範囲の位置ａ（撮像面側）に移動させる（ＳＴ１０１）。

そして、このときにイメージャ２０は、撮像レンズ１０ａ／１０ｂ及びスキャンレンズ１５を介して投影される被写体の画像を検出して電気信号（画像信号）に変換し、フロントエンド処理回路３０に出力する。

フロントエンド処理回路３０では、この出力信号の帯域を補正したり、信号レベルを調整するなど、所定の信号処理を行ってプロセッサ４０に出力する。

プロセッサ４０では、フロントエンド処理回路３０の出力信号の周波数分布を分析処理し、イメージャ２０で検出した画像信号の鮮鋭度を判定（評価）する。また、この判定処理結果を評価値Ｆとして記憶する（ＳＴ１０２）。

次に、プロセッサ４０は、ドライブ回路５０に制御信号を送って駆動モータ５１を制御し、スキャンレンズ１５をスキャン範囲の位置ｃ（中間点）に移動させる（ＳＴ１０３）。

そして、プロセッサ４０は、上述したステップＳＴ１０２の処理と同様に、イメージャ２０で検出した画像信号の鮮鋭度を判定（評価）する。また、このときの判定処理結果を評価値Ｍとして記憶する（ＳＴ１０４）。

次に、プロセッサ４０は、評価値Ｆと評価値Ｍとを比較する。なお、鮮鋭度が大きいほど評価値は高く、ぼやけ度合が小さいことを示している（ＳＴ１０５）。

評価値Ｆの方が大きい（評価値Ｆ＞評価値Ｍ）場合、撮像レンズの合焦位置が被写体側にあることになり、プロセッサ４０は、ドライブ回路６０に制御信号を送って撮像レンズ駆動モータ６１を制御し、撮像レンズ１０ａ／１０ｂを現在の位置より被写体側に所定の距離だけ移動させる（ＳＴ１０５→ＳＴ１０６）。

そして、評価値Ｍの方が大きくなる（評価値Ｆ＜評価値Ｍ）まで、上述したステップＳＴ１０１〜ＳＴ１０５の処理を繰り返し実行する（ＳＴ１０６→ＳＴ１０１→・・・）。

一方、評価値Ｍの方が大きい（評価値Ｆ＜評価値Ｍ）場合、撮像レンズの合焦位置が撮像面側にあることになり、プロセッサ４０は、ドライブ回路５０に制御信号を送って駆動モータ５１を制御し、スキャンレンズ１５をスキャン範囲の位置ｂ（被写体側）に移動させる（ＳＴ１０５→ＳＴ１０７）。

そして、プロセッサ４０は、上述したステップＳＴ１０２の処理と同様に、イメージャ２０で検出した画像信号の鮮鋭度を判定（評価）する。また、このときの判定処理結果を評価値Ｎとして記憶する（ＳＴ１０８）。

次に、プロセッサ４０は、評価値Ｍと評価値Ｎとを比較する。なお、上述と同様に鮮鋭度が大きいほど焦点が合致しており、評価値が高くなる（ＳＴ１０９）。

評価値Ｎの方が大きい（評価値Ｍ＜評価値Ｎ）場合、撮像レンズの合焦位置が更に撮像面側にあることになり、プロセッサ４０は、ドライブ回路６０に制御信号を送って撮像レンズ駆動モータ６１を制御し、撮像レンズ１０ａ／１０ｂを現在の位置より撮像面側に所定の距離だけ移動させる（ＳＴ１０９→ＳＴ１１０）。

そして、上述したステップＳＴ１０１の処理から再開する（ＳＴ１１０→ＳＴ１０１→・・・）。

一方、評価値Ｍの方が大きい（評価値Ｍ＞評価値Ｎ）場合、プロセッサ４０は、評価値Ｆと評価値Ｎの差分の絶対値（｜評価値Ｆ−評価値Ｎ｜）を算出して所定の許容値と比較する（ＳＴ１０９→ＳＴ１１１）。

所定の許容値より大きい（｜評価値Ｆ−評価値Ｎ｜＞許容値）場合、撮像レンズ１０ａ／１０ｂは合焦位置と判定し、引き続いて、評価値Ｆと評価値Ｎとを比較を行う（ＳＴ１１１→ＳＴ１１５）。

評価値Ｆの方が大きい（評価値Ｆ＞評価値Ｎ）とき、合焦位置は、現在の位置より被写体側にあることになり、プロセッサ４０は、ドライブ回路６０に制御信号を送って撮像レンズ駆動モータ６１を制御し、撮像レンズ１０ａ／１０ｂを現在の位置より被写体側に所定の距離だけ移動させる（ＳＴ１１５→ＳＴ１１６）。

そして、上述したステップＳＴ１０１の処理から再開する（ＳＴ１１６→ＳＴ１０１→・・・）。

評価値Ｎの方が大きい（評価値Ｆ＜評価値Ｎ）とき、撮像レンズの合焦位置は、現在の位置より撮像面側にあることになり、プロセッサ４０は、ドライブ回路６０に制御信号を送って撮像レンズ駆動モータ６１を制御し、撮像レンズ１０ａ／１０ｂを現在の位置より撮像面側に所定の距離だけ移動させる（ＳＴ１１５→ＳＴ１１７）。

そして、上述したステップＳＴ１０１の処理から再開する（ＳＴ１１７→ＳＴ１０１→・・・）。

一方、上述したステップＳＴ１１１の処理において、所定の許容値以下（｜評価値Ｆ−評価値Ｎ｜≦許容値）である場合、撮像レンズの位置が合焦位置であると判定し、引き続いて、シャッターボタン操作の検出状態となる（ＳＴ１１１→ＳＴ１１２）。

所定の時間内にシャッターボタンの操作が検出されないと、上述したステップＳＴ１０１からの処理が再開される（ＳＴ１１２→ＳＴ１０１→・・・）。

シャッターボタンの操作を検出すると、プロセッサ４０は、ドライブ回路５０に制御信号を送って駆動モータ５１を制御し、スキャンレンズ１５を中間の位置ｃに移動させ、イメージャ２０で検出した画像信号をプロセッサ４０を介して次段の画像処理回路へ送出し、画像データとして取り込む、すなわち、撮影動作が実行されることになる（ＳＴ１１２→ＳＴ１１３、ＳＴ１１４→終了）。

第１実施例では、スキャンレンズがスキャン範囲の中心位置にあるときを基準位置とし、撮像面側又は被写体側の位置に動かしたときの鮮鋭度を比較しながら合焦動作を行うものであり、プロセッサによって撮像レンズ、スキャンレンズそれぞれの駆動を制御し、撮影動作の直前にスキャンレンズをスキャン範囲の中心位置に移動するので、スキャンレンズの移動する範囲を光学的な設計中心のごく近傍に抑え、撮影画像の画質を劣化させることが少ないという特徴がある。

また、第１実施例の変形例として、図４に示すように、スキャンレンズ１５ではなく、駆動モータ５１によりイメージャ２０を光軸方向に移動させる構成とすることによっても、図１の撮像装置と同様の合焦動作を行うことが可能であり、スキャンレンズ１５が不要となるため、従来のオートフォーカス用の撮影レンズを流用することができるという利点がある。

なお、図４の撮像装置は、イメージャ２０が駆動モータ５１の制御により所定のスキャン範囲において光軸上を移動する点、駆動モータ５１がイメージャ２０を光軸上で前後に移動させる点を除いては、図１の撮像装置と同じであり、動作フローチャートは図３の説明におけるスキャンレンズの箇所をイメージャに置き換えたフローチャートと同じであるので、その説明は省略する。

[第２実施例]
図５は、本発明の第２実施例の撮像装置における撮像部及びその制御部を簡略化して示したブロック図であり、撮像レンズ１０ａ、撮像レンズ１０ｂ、スキャンレンズ１５、イメージャ２０、フロントエンド処理回路３０、プロセッサ４０、ドライブ回路５０、駆動モータ５１、ドライブ回路６０、撮像レンズ駆動モータ６１、ＬＰＦ（Low Pass Filter）回路７０などを備えた構成となっている。

スキャンレンズ１５は、撮像レンズ１０ａ／１０ｂの光軸上に配置され、駆動モータ５１の制御により光軸上を「所定の距離（１ステップ）」ずつ移動させて合焦位置を探査するためのレンズであり、撮像レンズと比べ、小さくて軽く、高速に動作させることが可能で、撮像レンズの可動範囲に対してごく狭い所定の範囲内を動作範囲（以下、スキャン範囲）とするレンズである。

また、第１実施例の説明と同様、撮像レンズは、図示した形状、数、構成、配置に限定されるものではなく、また、スキャンレンズの位置も同様に、撮像レンズの光軸上に配置するのであれば図示した位置に限定されるものではなく、レンズの形状も限定されるものではない。

なお、スキャンレンズ１５は、スプリングで撮像レンズ内の所定位置に保持されており、合焦動作により所定位置から移動するに従ってこのスプリングに力が加わり、スキャンレンズの制御信号には、この力に応じた直流分の信号が含まれる。

プロセッサ４０は、フロントエンド処理回路３０からの画像信号の周波数分布を分析処理し、イメージャ２０で検出した画像信号の鮮鋭度（ぼやけ度合）を判定処理（評価）し、スキャンレンズ１５を駆動させるための制御信号（以下、スキャンレンズ制御信号）をドライブ回路５０及びＬＰＦ回路７０に送出する。また、フロントエンド処理回路３０で処理した画像信号を次段の画像処理回路に出力する。

なお、合焦動作によりスキャンレンズが所定位置から移動するに従い、スキャンレンズを保持しているスプリングに力が加わり、この力に応じた所定の信号成分（直流成分の信号）が発生する。スキャンレンズ制御信号には、この所定の信号成分（直流成分の信号）が含まれる。

ドライブ回路５０は、スキャンレンズの駆動電圧を発生させるＤＡコンバータ（digital-to-analog converter）が備えられており、プロセッサ４０からのスキャンレンズ制御信号に基づいて駆動モータ５１を制御する。

ＤＡコンバータは、プロセッサ４０からのスキャンレンズ制御信号（デジタル信号の１ビット分）に対応した電圧をステップ状に発生する。このＤＡコンバータが発生するスキャンレンズの駆動電圧の大きさとスキャンレンズ１５の位置は対応しており、スキャンレンズ１５は、駆動電圧が高くなるに従って被写体側へ移動し、駆動電圧が低くなるに従って撮像面側へ移動する。

上述したスキャンレンズ１５における「所定の距離（１ステップ）」とは、ＤＡコンバータが発生するステップ状の駆動電圧「１ステップ」分の電圧でスキャンレンズが移動する距離のことである。

駆動モータ５１は、ドライブ回路５０の制御に従い、スキャンレンズを「所定の距離（１ステップ）」ずつ光軸上で前後に移動させる。

ＬＰＦ（Low Pass Filter）回路７０は、プロセッサ４０から送られてくるスキャンレンズ制御信号から所定の信号（直流成分の信号）のみを通過させてドライブ回路６０に送出する。

ドライブ回路６０は、ＬＰＦ回路７０から送られてくる所定の信号（スキャンレンズ制御信号に含まれる直流成分）を打ち消す方向の駆動電圧を発生させて撮像レンズ駆動モータ６１を制御することにより、撮像レンズ１０ａ／１０ｂをスキャンレンズ制御信号に応じた適当な距離だけ移動させる。

撮像レンズ駆動モータ６１は、ドライブ回路６０の制御に従い、撮像レンズ１０ａ及び撮像レンズ１０ｂをスキャンレンズの制御信号に応じた適当な距離だけ移動させる。

続いて、図５の撮像装置による合焦動作について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。

ここで、焦点が合っていない状態では撮影できない、すなわち、シャッターボタンを操作できないものとする。

まず、合焦動作が開始されると、イメージャ２０が撮像レンズ１０ａ／１０ｂ及びスキャンレンズ１５を介して投影される被写体の画像を検出して電気信号（画像信号）に変換し、フロントエンド処理回路３０で帯域を補正したり、信号レベルを調整するなど、所定の信号処理が施され、プロセッサに４０に出力される。

そして、プロセッサ４０が、フロントエンド処理回路３０からの出力信号の周波数分布を分析処理し、イメージャ２０で検出した画像信号の鮮鋭度を判定（評価）する。また、この判定処理結果を評価基準とし、評価値Ｒとして記憶する（ＳＴ２０１）。

次に、プロセッサ４０は、ドライブ回路５０にスキャンレンズ制御信号を送って駆動モータ５１を制御し、スキャンレンズ１５を所定の距離（１ステップ）だけ被写体側に移動させる（ＳＴ２０２）。

そして、このときに撮像レンズ１０ａ／１０ｂ及びスキャンレンズ１５を介して投影される被写体の画像をイメージャ２０で検出して電気信号（画像信号）に変換し、フロントエンド処理回路３０に出力する。

プロセッサ４０では、上述のステップＳＴ２０１の処理と同様に、フロントエンド処理回路３０の出力信号の周波数分布を分析処理し、イメージャ２０で検出した画像信号の鮮鋭度を判定（評価）する。また、この判定処理結果を評価値Ｓとして記憶する（ＳＴ２０３）。

次に、プロセッサ４０は、評価値Ｒと評価値Ｓとを比較する。なお、鮮鋭度が大きいほど評価値は高く、ぼやけ度合が小さいことを示している（ＳＴ２０４）。

まず、ステップＳＴ２０４において、評価値Ｓの方が大きい（評価値Ｓ＞評価値Ｒ）場合の動作について説明する。

このとき、撮像レンズの合焦位置が撮像面側にあることになり、プロセッサ４０では、この評価値Ｓの値を新たな評価基準とするため、評価値Ｒを評価値Ｓの値に書き換えて記憶する（ＳＴ２０５）。

次に、プロセッサ４０は、ドライブ回路５０にスキャンレンズ制御信号を送って駆動モータ５１を制御し、スキャンレンズ１５を更に所定の距離（１ステップ）だけ被写体側に移動させる（ＳＴ２０６）。

そして、プロセッサ４０は、上述したステップＳＴ２０３の処理と同様に、イメージャ２０で検出した画像信号の鮮鋭度を判定（評価）する。また、このときの判定処理結果を新たに評価値Ｓとして記憶する（ＳＴ２０７）。

次に、プロセッサ４０は、この評価値Ｓと評価値Ｒの差分の絶対値（｜評価値Ｆ−評価値Ｎ｜）を算出して所定の許容値と比較する（ＳＴ２０８）。

許容値の方が小さい（｜評価値Ｆ−評価値Ｎ｜＞許容値）場合、引き続いて、評価値Ｓと評価値Ｒとの比較を行う（ＳＴ２０８→ＳＴ２０９）。

評価値Ｓの方が大きい（評価値Ｓ＞評価値Ｒ）とき、撮像レンズの合焦位置は、更に撮像面側にあることになり、プロセッサ４０は、上述したステップＳＴ２０５の処理から再開する（ＳＴ２０９→ＳＴ２０５→・・・）。

評価値Ｒの方が大きい（評価値Ｓ＜評価値Ｒ）とき、撮像レンズの合焦位置は、被写体側にあることになり、プロセッサ４０は、ドライブ回路５０にスキャンレンズ制御信号を送って駆動モータ５１を制御し、スキャンレンズ１５を所定の距離（１ステップ）だけ撮像面側に移動させる（ＳＴ２０９→ＳＴ２１０）。

また、プロセッサ４０からのスキャンレンズ制御信号はＬＰＦ回路７０にも送られており、ドライブ回路６０が、ＬＰＦ回路７０から送られてくる所定の信号（スキャンレンズ制御信号に含まれる直流成分）を打ち消す方向の駆動電圧を発生させて撮像レンズ駆動モータ６１を制御し、撮像レンズ１０ａ／１０ｂを現在の位置より被写体側に適当な距離だけ移動させる（ＳＴ２１０→ＳＴ２１１）。

そして、被写体側に適当な距離だけ移動させた撮像レンズ１０ａ／１０ｂの位置において、後述するステップＳＴ２１３以降の処理を実行する（ＳＴ２１１→（※２）ＳＴ２１３→・・・）。

また、上述したステップＳＴ２０８の処理において、許容値以上である（｜評価値Ｆ−評価値Ｎ｜≦許容値）場合、撮像レンズ１０ａ／１０ｂの位置が合焦位置であると判定し、続いて、シャッターボタン操作の検出状態となる（ＳＴ２０８→ＳＴ２２０）。

所定の時間内にシャッターボタンの操作が検出されないと、現在の評価値Ｒを評価基準として、上述したステップＳＴ２０２からの処理が再開される（ＳＴ２２０→ＳＴ２０２→・・・）。

シャッターボタンの操作を検出すると、プロセッサ４０は、イメージャ２０で検出してフロントエンド処理回路３０で処理した画像信号を次段の画像処理回路へ送出し、画像データとして取り込む、すなわち、撮影動作が実行されることになる（ＳＴ２２０→ＳＴ２２１→終了）。

一方、上述したステップＳＴ２０４において、評価値Ｒの方が大きい（評価値Ｓ＜評価値Ｒ）場合の動作について説明する。

このとき、撮像レンズの合焦位置が被写体側にあることになり、プロセッサ４０は、ドライブ回路５０にスキャンレンズ制御信号を送って駆動モータ５１を制御し、スキャンレンズ１５を所定の距離（１ステップ）撮像面側に戻し、更に、所定の距離（１ステップ）だけ撮像面側に移動させる（ＳＴ２０４→ＳＴ２１２、ＳＴ２１３）。

そして、このときにイメージャ２０で検出した画像信号の鮮鋭度を判定（評価）する。また、このときの判定処理結果を新たな評価値Ｓとして記憶する（ＳＴ２１４）。

次に、プロセッサ４０は、新たな評価値Ｓと評価値Ｒとの差分の絶対値（｜評価値Ｆ−評価値Ｎ｜）を算出して所定の許容値と比較する（ＳＴ２１５）。

許容値の方が大きい（｜評価値Ｆ−評価値Ｎ｜＜許容値）場合、引き続いて、評価値Ｓと評価値Ｒとの比較を行う（ＳＴ２１５→ＳＴ２１６）。

評価値Ｓの方が大きい（評価値Ｓ＞評価値Ｒ）とき、撮像レンズの合焦位置は、更に被写体側にあることになり、プロセッサ４０では、この評価値Ｓの値を新たな評価基準とするため、評価値Ｒを評価値Ｓの値に書き換えて記憶する（ＳＴ２１７）。

そして、上述したステップＳＴ２１３の処理から再開する（ＳＴ２１７→ＳＴ２１３→・・・）。

評価値Ｒの方が大きい（評価値Ｓ＜評価値Ｒ）とき、撮像レンズの合焦位置は、撮像面側にあることになり、プロセッサ４０は、ドライブ回路５０にスキャンレンズ制御信号を送って駆動モータ５１を制御し、スキャンレンズ１５を所定の距離（１ステップ）だけ被写体側に移動させる（ＳＴ２１６→ＳＴ２１８）。

また、プロセッサ４０からのスキャンレンズ制御信号はＬＰＦ回路７０にも送られており、ドライブ回路６０が、ＬＰＦ回路７０から送られてくる所定の信号（スキャンレンズ制御信号に含まれる直流成分）を打ち消す方向の駆動電圧を発生させて撮像レンズ駆動モータ６１を制御し、撮像レンズ１０ａ／１０ｂを現在の位置より撮像面側に適当な距離だけ移動させる（ＳＴ２１８→ＳＴ２１９）。

そして、撮像面側に適当な距離だけ移動させた撮像レンズ１０ａ／１０ｂの位置において、上述したステップＳＴ２０５以降の処理を実行する（ＳＴ２１９→（※１）ＳＴ２０５→・・・）。

また、上述したステップＳＴ２１５の処理において、所定の許容値以下（｜評価値Ｆ−評価値Ｎ｜≦許容値）である場合、撮像レンズ１０ａ／１０ｂの位置が合焦位置であると判定し、続いて、シャッターボタン操作の検出状態となる（ＳＴ２１５→ＳＴ２２０）。

第２実施例では、スキャンレンズが移動する前に判定した鮮鋭度と、移動した後に判定した鮮鋭度とを比較することによって合焦動作を行い、プロセッサが直接制御するのはスキャンレンズだけである。また、撮像レンズは、ドライブ回路の制御によりスキャンレンズ制御信号に応じた適当な距離だけ移動し、撮影動作のときは、スキャンレンズを所定位置に戻さないためプロセッサの処理負荷が軽く、山登り法を用いた従来のオートフォーカスシステムに適用することも容易である。

本願発明に係る撮像装置の合焦動作の概要を説明するため説明図である。本願発明に係る第１実施例の撮像装置において、主要となる箇所を簡略化して示したブロック図である。図２の撮像装置における合焦動作のフローチャートである。図２に示す撮像装置の変形例を示したブロック図である。本願発明に係る第２実施例の撮像装置において、主要となる箇所を簡略化して示したブロック図である。図５の撮像装置における合焦動作のフローチャートである。

符号の説明

１０ａ；撮像レンズ
１０ｂ；撮像レンズ
１５；スキャンレンズ
２０；イメージャ
３０；フロントエンド処理回路
４０；プロセッサ
５０；ドライブ回路
５１；駆動モータ
６０；ドライブ回路
６１；撮像レンズ駆動モータ
７０；ＬＰＦ（Low Pass Filter）回路

Claims

撮像レンズと、
前記撮像レンズの光軸上に配置し、前記撮像レンズの合焦位置を探査するためのウォブリングレンズと、
前記撮像レンズ及び前記ウォブリングレンズを介して投影される画像を画像信号として検出する撮像素子を備えた画像検出手段と、
前記画像検出手段で検出した画像信号の鮮鋭度を判定する画像判定手段と、
前記ウォブリングレンズが所定の動作範囲における基準位置にあるときに前記画像判定手段で判定した画像信号の鮮鋭度をもとにして前記撮像レンズの移動方向を判定し、該判定した移動方向に応じて前記撮像レンズの移動方向を制御する第１の制御信号及び前記ウォブリングレンズの移動方向を制御する第２の制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記制御信号生成手段で生成された第１の制御信号に基づいて前記撮像レンズを駆動させる撮像レンズ駆動手段と、
前記制御信号生成手段で生成された第２の制御信号に基づき、所定の動作範囲内で前記ウォブリングレンズを移動させるウォブリングレンズ駆動手段と、
を具備した撮像装置。
前記ウォブリングレンズ駆動手段は、合焦位置が決定された後、前記ウォブリングレンズを前記所定の動作範囲内における基準位置に移動させること
を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。