JP5183450B2

JP5183450B2 - 撮像装置及びそのフォーカス制御方法

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Description

本発明は、撮像素子をウォブリング動作させて、該撮像素子を用いて得られたコントラスト情報に基づいて合焦方向を判定する撮像装置に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置には、撮像光学系の自動焦点調節（ＡＦ）を行うために、いわゆるコントラストＡＦ方式を採用するものがある。コントラストＡＦ方式では、まず、被写体像を光電変換する撮像素子からの出力信号を用いて生成されたコントラスト情報（焦点評価値）に基づいて、合焦状態を得るためにフォーカスレンズを移動させるべき方向（合焦方向）を判定する。

この際、フォーカスレンズを光軸方向における所定範囲で複数回往復移動させ、コントラスト情報の値が高くなる方向を合焦方向として判定する。

そして、判定された合焦方向にフォーカスレンズを移動させて、コントラスト情報の値がピークとなる合焦位置を検出することで、合焦状態を得る。なお、上述した所定範囲での往復移動動作を、ウォブリング動作ともいう。

また、特許文献１及び特許文献２に開示されているように、合焦方向を判定するために、フォーカスレンズをウォブリング動作させる代わりに、撮像素子を光軸方向にウォブリング動作させる撮像装置もある。特許文献２にて開示された撮像装置では、圧電アクチュエータを用いて撮像素子をウォブリング動作させる。
特開２００５−１４８６１０号公報特開平０５−４８９５７号公報

撮像素子をウォブリング動作させる場合、撮像光学系の絞り値（Ｆ値）によって、合焦方向を判定するために必要なウォブリング動作量（以下、移動ストロークという）が異なる。すなわち、絞り値が小さい場合には、撮像光学系の焦点深度が浅いので、撮像素子の移動ストロークが小さくてもコントラスト情報の値の変化が大きく、該値が高くなる合焦方向を明確に判定できる。これに対し、絞り値が大きい場合には、撮像光学系の焦点深度が深いので、撮像素子の移動ストロークを大きくしなければ、コントラスト情報の値の変化が小さすぎて合焦方向を明確に判定することができない。

しかしながら、ウォブリング動作における撮像素子の移動ストロークを大きくすると、振動や音が発生し易い。

また、特許文献２にて開示された撮像装置のように圧電アクチュエータを用いて撮像素子をウォブリング動作させる場合、一般に圧電アクチュエータの変位量は微小であるため、絞り値が大きい場合に必要な大きな移動ストロークを得ることができない。このため、合焦方向の判定を正確に行えない可能性がある。

本発明は、撮像光学系の絞り値にかかわらず、撮像素子のウォブリング動作量（移動ストローク）を大きくすることなく合焦方向を正確に判定することができるようにした撮像装置及びその制御方法を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、該撮像素子を光軸方向にウォブリング動作させる撮像素子駆動手段と、撮像素子の出力から得られるコントラスト情報に基づいて、フォーカスレンズの光軸方向における合焦方向を判定し、該判定した合焦方向にフォーカスレンズを移動させてコントラスト情報が合焦状態を示す位置を判定する制御手段とを有する。そして、制御手段は、合焦方向の判定において、撮像光学系の絞り値が所定値より小さい場合は、フォーカスレンズを移動させずに撮像素子をウォブリング動作させ、該ウォブリング動作に伴うコントラスト情報の変化に基づいて合焦方向を判定する第１の判定方式を用い、絞り値が該所定値より大きい場合は、フォーカスレンズを移動させ、該フォーカスレンズの移動に伴うコントラスト情報の変化に基づいて合焦方向を判定する第２の判定方式を用いる。さらに、制御手段は、第２の判定方式により合焦方向を判定して該合焦方向にフォーカスレンズを移動させる間も撮像素子のウォブリング動作を行わせ、該フォーカスレンズの移動の間に合焦状態を示す位置を判定できない場合であって絞り値が所定値より小さくなった場合には第１の判定方式による合焦方向の判定を行うことを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としてのフォーカス制御方法は、フォーカスレンズを含む撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子を有する撮像装置に適用される。該フォーカス制御方法は、撮像素子の出力からコントラスト情報を生成するステップと、該コントラスト情報に基づいて、フォーカスレンズの光軸方向における合焦方向を判定する合焦方向判定ステップと、該判定した合焦方向にフォーカスレンズを移動させてコントラスト情報が合焦状態を示す位置を判定する合焦位置判定ステップとを有する。そして、合焦方向判定ステップにおいて、撮像光学系の絞り値が所定値より小さい場合は、フォーカスレンズを移動させずに撮像素子をウォブリング動作させ、該ウォブリング動作に伴うコントラスト情報の変化に基づいて合焦方向を判定する第１の判定方式を用い、絞り値が該所定値より大きい場合は、フォーカスレンズを移動させ、該フォーカスレンズの移動に伴うコントラスト情報の変化に基づいて合焦方向を判定する第２の判定方式を用いる。さらに、合焦方向判定ステップおよび合焦位置判定ステップにおいて、第２の判定方式により合焦方向を判定して該合焦方向にフォーカスレンズを移動させる間も撮像素子のウォブリング動作を行わせ、該フォーカスレンズの移動の間に合焦状態を示す位置を判定できない場合であって絞り値が所定値より小さくなった場合には第１の判定方式による合焦方向の判定を行うことを特徴とする。

本発明では、絞り値が所定値より小さい場合は第１の判定方式により撮像素子のウォブリング動作に伴うコントラスト情報の変化に基づいて合焦方向を判定する。一方、絞り値が該所定値より大きい場合は、第２の判定方式によりフォーカスレンズの移動に伴うコントラスト情報の変化に基づいて合焦方向を判定する。これにより、撮像光学系の絞り値にかかわらず、撮像素子のウォブリング動作量を大きくすることなく合焦方向を正確に判定することができる。しかも、本発明では、第２の判定方式により合焦方向を判定して該合焦方向にフォーカスレンズを移動させる間も撮像素子のウォブリング動作を行わせ、該フォーカスレンズの移動の間に合焦状態を示す位置を判定できない場合であって絞り値が所定値より小さくなった場合には第１の判定方式による合焦方向の判定を行う。これにより、合焦動作中に絞り値が所定値より小さくなった場合に、第１の判定方式に素早く復帰して合焦方向を判定することができる。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である一眼レフデジタルカメラ（撮像装置）の構成を示す。

１はカメラボディ（以下、カメラという）であり、２は該カメラ１に対して交換可能な交換レンズである。

交換レンズ２内には、複数のレンズユニット２ａ，２ｂ及び絞り５を含む撮像光学系が収容されている。レンズユニット２ａは、変倍のために光軸方向に移動可能なズームレンズユニット（以下、単にズームレンズという）である。また、レンズユニット２ｂは、焦点調節のために光軸方向に移動可能なフォーカスレンズユニット（以下、単にフォーカスレンズという）である。

３はフォーカスレンズ駆動部であり、カメラ１内のＣＰＵ２３ａからの指令に応じてフォーカスレンズ２ｂを光軸方向に移動させる。該フォーカスレンズ駆動部３は、ステッピングモータや振動型モータ等のフォーカスアクチュエータと、フォーカスレンズ２ｂの光軸方向での位置を検出し、その位置情報をＣＰＵ２３ａに伝えるフォーカスレンズ位置検出器（いずれも図示せず）とを有する。

４は不図示のズーム操作リングが手動で回転操作されることで、ズームレンズ２ａを光軸方向に移動させるズームレンズ駆動部である。該ズームレンズ駆動部４は、ズームレンズ２ａの光軸方向での位置を検出するズームレンズ位置検出器（いずれも図示せず）を有する。ズームレンズ位置検出器により検出されたズームレンズ２ａの位置情報は、ＣＰＵ２３ａに伝えられる。

５は絞りであり、絞り開口径を増減させることで、撮像光学系を通って撮像素子８に入射する光量、つまりは絞り値（Ｆ値）を段階的又は連続的に変化させることができる。なお、絞り値（Ｆ値）が大きいほど、撮像素子８に入射する光量が小さくなるとともに、焦点深度が深くなる。

６は絞り駆動部であり、絞り５を駆動するためのステッピングモータ等の絞りアクチュエータと、絞り５の絞り値を検出する絞り値検出器（いずれも図示せず）を有する。絞り駆動部６は、ＣＰＵ２３ａからの指令に応じて、絞り径を変化させる。絞り値検出器により検出された絞り値情報は、ＣＰＵ２３ａに伝えられる。

７はカメラ１に設けられたマウント部であり、ここに交換レンズ２が取り外し可能に装着される。

８は撮像素子であり、撮像光学系によって形成された被写体像を光電変換する。撮像素子８としては、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等が用いられる。

９は撮像素子駆動部であり、撮像素子８を光軸方向における所定範囲（微小な範囲）で複数回往復移動させるための撮像素子アクチュエータと、撮像素子８の光軸方向での位置を検出する撮像素子位置検出器（いずれも図示せず）とを有する。以下の説明において、撮像素子８の往復移動動作をウォブリング動作といい、該ウォブリング動作によって撮像素子８が移動する上記所定範囲をウォブリング動作範囲という。

撮像素子８は、ウォブリング動作を行わない場合は、撮像素子ロック部１０によって、ウォブリング動作範囲の中心位置に固定される。撮像素子アクチュエータとしては、ボイスコイルモータやステッピングモータを用いてもよいし、圧電素子を用いてもよい。撮像素子位置検出器としては、フォトセンサやホール素子を用いることができる。また、撮像素子位置検出器として、撮像素子駆動部９内の可動部材と固定部材との間に可変抵抗器を設け、該可変抵抗器からの電流値の変化によって撮像素子８の位置を検出するものを用いてもよい。

撮像素子ロック部１０は、ＣＰＵ２３ａからの指令に応じて、撮像素子８又はこれを保持する部材に機械的に係合して、該撮像素子８の光軸方向での動きを阻止（ロック）する。

１１はメイン電源スイッチやモード切替スイッチを含むスイッチ部である。メイン電源スイッチは、カメラ１の電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるために操作される。また、モード切替スイッチは、撮像及び再生に関するモードの切り替えや設定を行うために操作される。

２１は撮像信号処理回路であり、撮像素子８からの出力信号に対して各種画像処理を行い、映像信号や画像データ（静止画像）を生成する。

１２はレリーズスイッチである。該レリーズスイッチ１２が半押し操作（第１ストローク操作）されると、その内部に設けられたスイッチＳＷ１がＯＮになる。これにより、ＡＥ（自動露出調節）及びＡＦ（自動焦点調節）のための演算や判定処理が行われたり、フォーカスレンズ２ｂの合焦位置への移動が行われたりする。また、交換レンズ２内の絞り５がＡＥ演算により求められた絞り値に駆動される。

レリーズスイッチ１２が全押し操作（第２ストローク操作）されると、その内部に設けられたスイッチＳＷ２がＯＮになる。これにより、撮像信号処理回路２１は、ＣＰＵ２３ａからの指令に応じて、撮像素子８からの出力に基づいて画像データ（静止画像）を生成し、さらにこれを後述する記録部２４を通じて記録媒体に記録する（以下、これらの動作を撮像・記録という）。

１３は映像表示部であり、撮像信号処理回路２１においてスイッチＳＷ２のＯＮに応じて生成された画像データを表示したり、スイッチＳＷ２がＯＦＦの状態で撮像信号処理回路２１にて生成された映像信号を電子ビューファインダ映像として表示したりする。映像表示部１３として、液晶モニタや有機ＥＬモニタ等を用いることができる。

１４は測光部であり、被写体の輝度情報を得る。得られた輝度情報は、ＣＰＵ２３ａに伝えられる。ＣＰＵ２３ａは、この輝度情報と、設定されているＩＳＯ感度及びシャッタ速度の情報から適正な露出が得られる絞り値を演算し、絞り駆動部６を通じて絞り５を駆動する。

１５は撮像条件選択部であり、ユーザーによって操作されることにより、撮像前又は撮像中に絞り値、シャッタ速度、ＩＳＯ感度、ホワイトバランス等の撮像条件を変更することができる。

２２はＡＦ信号処理回路であり、撮像信号処理回路２１により生成された映像信号から所定画面領域の高周波成分を抽出してコントラスト情報としてのＡＦ評価値（焦点評価値）を生成する。ＡＦ評価値は、コントラスト情報の値と言うこともできる。

２３はシステム制御回路であり、ＣＰＵ２３ａ、メモリ２３ｂ及びＡ／Ｄコンバータ２３ｃ等により構成される。制御手段としてのＣＰＵ２３ａは、ＡＦ信号処理回路２２で生成されたＡＦ評価値に基づいてコントラストＡＦを制御する。具体的には、撮像素子８をウォブリング動作させることで変化するＡＦ評価値に基づいて合焦状態を得るためにフォーカスレンズ２ｂを移動させるべき合焦方向を判定したり、ＡＦ評価値のピークを検出することで合焦状態が得られたか否かを判定したりする。また、ＣＰＵ２３ａは、コントラストＡＦ以外のカメラ１の動作の制御や各種演算を行う。

２４は記録部であり、撮像信号処理回路２１にて生成された画像データを記録媒体（半導体メモリ等）に記録させる。

２５は閾値記憶部であり、後述する第１の合焦方向判定方式と第２の合焦方向判定方式とを選択するための絞り値の閾値（所定値）ｆ_ｔを記憶している。ここで、閾値ｆ_ｔは、撮像素子駆動部９による撮像素子８のウォブリング動作において撮像素子８を移動させることが可能な最大移動ストロークＳに応じて設定される。ただし、閾値ｆ_ｔを、撮像素子８がウォブリング動作することによってカメラ１に振動が発生する場合に、ユーザーが許容できる最大の振動を発生させるときの移動ストローク（Ｓ）に応じて設定してもよい。

具体的には、
ｆ_ｔ＝Ｓ／（ｋ×δ）
なる計算式を用いて算出される。ｋは経験的に１／４〜３／４が好適である。また、δは許容錯乱円径であり、撮像素子８の画素ピッチをＰとしたとき、経験的にＰ≦δ≦４×Ｐの値とするとよい。

ここで、図２には、コントラスト情報の値であるＡＦ評価値の変化を模式的に示している。ＣＰＵ２３ａは、ＡＦ評価値がピークとなる合焦位置にフォーカスレンズ２ｂを移動させるために、フォーカスレンズ２ｂを至近方向と無限遠方向のうちどちらに移動させるべきか、すなわち合焦方向を判定する。合焦方向は、ＡＦ評価値が高くなる方向として判定される。本実施例では、どちらの方向にフォーカスレンズ２ｂを移動させるとＡＦ評価値が高くなるかを、撮像素子８をウォブリング動作させたときのＡＦ評価値の変化から判定する。例えば、撮像素子８のウォブリング動作範囲のうちフォーカスレンズ２ｂに遠い側の端からフォーカスレンズ２ｂに近い側の端に向かってＡＦ評価値が高くなったときは、フォーカスレンズ２ｂを撮像素子８に近づける方向が合焦方向である。

ただし、図２に示すように、同じシーンに対してＡＦ評価値を取得する際に、撮像素子８のウォブリング動作範囲が同じであっても、撮像光学系の絞り値によってＡＦ評価値の変化のし方が異なる。絞り値が小さいと、撮像光学系の焦点深度が浅いので、ＡＦ評価値の変化が大きい。このため、ＡＦ評価値が高くなる合焦方向を明確に判定できる。

これに対し、絞り値が大きい場合には、撮像光学系の焦点深度が深いので、ＡＦ評価値の変化が小さく、合焦方向を明確に判定することができない。ＡＦ評価値の変化が小さい場合には、撮像素子８のウォブリング動作範囲（つまりは移動ストローク）を大きくすることも考えられるが、移動ストロークを大きくすると、振動や音が発生し易い。

そこで、本実施例では、絞り値が所定値である閾値ｆ_ｔより小さい場合と大きい場合とで互いに異なる合焦方向判定方式（第１の判定方式及び第２の判定方式：以下、第１の合焦方向判定方式及び第２の合焦方向判定方式という）を用いる。

図３には、本実施例のカメラ（ＣＰＵ２３ａ）におけるコントラストＡＦに関する動作（フォーカス制御方法）の流れを説明する。

メイン電源スイッチがＯＮされ、モード切り換えスイッチ１１によって撮像モードが設定されると、ＣＰＵ２３ａは、撮像素子８からの出力信号が撮像信号処理回路２１に送られ、映像信号が生成される。映像信号は映像表示部１３に表示される。また、ＣＰＵ２３ａは、デフォルトで設定されている又はユーザーが撮影条件選択部１５において選択した絞り値、シャッタ速度、ＩＳＯ感度等の撮像条件を読み込む。

ユーザーがレリーズスイッチ１２を半押し操作してスイッチＳＷ１がＯＮすると、ＣＰＵ２３ａは、ＡＦ動作を開始する（ステップＳ１）。このとき、ＣＰＵ２３ａは、撮像素子固定部１０に撮像素子８のロック保持を解除させる。

次に、ＣＰＵ２３ａは、撮像素子駆動部９に撮像素子８のウォブリング動作を開始させる（ステップＳ２）。

続いて、ＣＰＵ２３ａは、交換レンズ２内の絞り駆動部６から現在の絞り値（絞り情報）ｆを取得する（ステップＳ３）。

次に、ＣＰＵ２３ａは、予め設定された閾値ｆ_ｔを閾値記憶部２５から読み出し、現在の絞り値ｆが閾値ｆ_ｔより小さい（又は閾値ｆ_ｔ以下）か否かを判定する（ステップＳ４）。絞り値ｆが閾値ｆｔより小さい場合は、ＣＰＵ２３ａは、第１の合焦方向判定方式にて合焦方向の判定を行う。すなわち、フォーカスレンズ２ｂを移動させずに撮像素子８をウォブリング動作させることに伴う、ＡＦ信号処理回路２２から得られるＡＦ評価値の変化に基づいて合焦方向の判定を行う（ステップＳ５）。

具体的には、ＣＰＵ２３ａは、ウォブリング動作範囲内での複数の位置にて得られた複数のＡＦ評価値を該位置と対応付けてメモリ２３ｂに記憶し、これらＡＦ評価値が、撮像素子８がどちらの方向に移動するときに増加するかを判定する。そして、ＡＦ評価値が増加する撮像素子８の移動方向に対応するフォーカスレンズ２ｂの移動方向を合焦方向として判定（決定）する。

次に、ＣＰＵ２３ａは、交換レンズ２内のフォーカスレンズ駆動部３に制御信号を送信して、合焦方向にフォーカスレンズ２ｂを駆動させる（ステップＳ６）。

そして、ＣＰＵ２３ａは、合焦状態が得られたか否かを判定する（ステップＳ７）。具体的には、ステップＳ６でのフォーカスレンズ２ｂの駆動が終了した時点で、再度、撮像素子８のウォブリング動作を行わせ、ウォブリング動作範囲内での複数の位置にて得られたＡＦ評価値が、一旦増加してピークを越え、減少に転じたか否かを判定する。このようなＡＦ評価値の変化が得られた場合、ＣＰＵ２３ａは合焦状態が得られたと判定する。合焦状態が得られない場合は、ＣＰＵ２３ａはステップＳ３に戻り、合焦状態が得られた場合は、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、ＣＰＵ２３ａは、撮像素子８のウォブリング動作及びフォーカスレンズ２ｂの移動を停止させ、撮像素子固定部１０に撮像素子８をロック保持させる。また、ステップＳ１３では、ＡＦ評価値のピーク値をメモリ２３ｂに記憶させる。そして、ステップＳ１４に進む。

一方、ステップＳ４にて現在の絞り値ｆが閾値ｆ_ｔよりも大きいと判定した場合は、ＣＰＵ２３ａは、第２の合焦方向判定方式にて合焦方向を判定する（ステップＳ８）。すなわち、ＣＰＵ２３ａは、フォーカスレンズ駆動部３を通じてフォーカスレンズ２ｂを所定の方向に所定量だけ移動させ、その移動の前後で得られたＡＦ評価値を比較して、ＡＦ評価値が増加する方向を合焦方向と判定する。そして、ＣＰＵ２３ａは、フォーカスレンズ２ｂを合焦方向に移動させて、ＡＦ評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置を探す、いわゆる山登りサーチ駆動を行う。

本実施例では、合焦動作中に絞り値ｆが変動して閾値ｆ_ｔよりも小さくなった場合に、第1の合焦方向判定方式に素早く復帰できるよう、撮像素子８のウォブリング動作は移動ストロークＳにて継続して行われる。なお、絞り値が合焦動作中に変動しないような構成であれば、撮像素子８のウォブリング動作を停止させてから、フォーカスレンズの山登りサーチ駆動を開始してもよい。

次に、ＣＰＵ２３ａは、山登りサーチ駆動によってＡＦ評価値がピークを越えたかどうかを判定する（ステップＳ９）。ピークが得られない場合はステップＳ３に戻る。ピークを越えたと判定した場合には、ＣＰＵ２３ａは、フォーカスレンズ２ｂを逆方向に移動させる（ステップＳ１０）。

そして、ステップＳ１１において、ＣＰＵ２３ａは、フォーカスレンズ２ｂが、ＡＦ評価値がピークとなる合焦位置に到達したか否かを判定する。合焦位置に到達しない場合は、ＣＰＵ２３ａは、ステップＳ１０に戻って山登りサーチ駆動を継続する。合焦位置に到達した場合は、ＣＰＵ２３ａは、撮像素子８のウォブリング動作とフォーカスレンズ２ｂの移動を停止させ、撮像素子固定部１０に撮像素子８をロック保持させる（ステップＳ１２）。また、ステップＳ１３では、ＡＦ評価値のピーク値をメモリ２３ｂに記憶させる。そして、ステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、ＣＰＵ２３ａは、ＡＦ評価値の変化を監視し、ＡＦ評価値の変化に応じて、ＡＦ動作を再起動するか否かを判定する。再起動する場合は、ＣＰＵ２３ａはステップＳ２に戻り、撮像素子８のウォブリング動作を開始させる。再起動しない場合には、ＣＰＵ２３ａは、ステップＳ１５にて、レリーズスイッチ１２が全押し操作されてスイッチＳＷ２がＯＮすることに応じて、ステップＳ１６にて撮像信号処理回路２１及び記録部２４に撮像・記録を行わせる。

本実施例では、絞り値ｆが閾値ｆｔより小さく、撮像素子８のウォブリング動作のみによってＡＦ評価値の明確な変化が得られる場合は、フォーカスレンズ２ｂを移動させずに撮像素子８のウォブリング動作に伴うＡＦ評価値の変化に基づいて合焦方向を判定する。一方、絞り値ｆが閾値ｆｔより大きく、撮像素子８のウォブリング動作のみによってはＡＦ評価値の明確な変化が得られない場合は、フォーカスレンズ２ｂの移動に伴うＡＦ評価値の変化に基づいて合焦方向を判定する。

したがって、絞り値が大きい場合でも（言い換えれば、絞り値にかかわらず）、撮像素子８のウォブリング動作における移動ストロークを大きくすることなく、合焦方向を正確に判定することができる。

以下、本発明の実施例２である一眼レフデジタルカメラについて説明する。本実施例のカメラの基本的な構成は、実施例１のカメラと同じであるので、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同じ符号を付す。

図４には、本実施例のカメラ（ＣＰＵ２３ａ）におけるコントラストＡＦに関する動作（フォーカス制御方法）の流れを説明する。

ユーザーがレリーズスイッチ１２を半押し操作してスイッチＳＷ１がＯＮすると、ＣＰＵ２３ａは、ＡＦ動作を開始する（ステップＳ２１）。このとき、ＣＰＵ２３ａは、撮像素子固定部１０に撮像素子８のロック保持を解除させる。

次に、ＣＰＵ２３ａは、変数ｉに０を設定する（ステップＳ２２）。

次に、ＣＰＵ２３ａは、撮像素子駆動部９に撮像素子８のウォブリング動作を開始させる（ステップＳ２３）。

続いて、ＣＰＵ２３ａは、交換レンズ２内の絞り駆動部６から現在の絞り値（絞り情報）ｆを取得する（ステップＳ２４）。

次に、ＣＰＵ２３ａは、予め設定された第１の所定値である第１の閾値ｆ_ａと該第１の閾値ｆ_ａよりも大きい第２の所定値である第２の閾値ｆ_ｂとを閾値記憶部２５から読み出す。第１及び第２の閾値ｆ_ａ，ｆ_ｂは、実施例１で説明した閾値ｆ_ｔに対して、
ｆ_ａ≦ｆ_ｔ＜ｆ_ｂもしくはｆ_ａ＜ｆ_ｔ≦ｆ_ｂ
の関係を満たす。そして、ＣＰＵ２３ａは、現在の絞り値ｆが第１の閾値ｆ_ａより小さい（又は第１の閾値ｆ_ａ以下）か否かを判定する（ステップＳ２５）。絞り値ｆが第１の閾値ｆ_ａより小さい場合は、ＣＰＵ２３ａは、ステップＳ２６に進み、そうでなければステップＳ３０に進む。

ステップＳ２６では、ＣＰＵ２３ａは、変数ｉに１を設定して（ステップＳ２６）、第１の合焦方向判定方式にて合焦方向の判定を行う。すなわち、実施例１のステップＳ５と同様に、フォーカスレンズ２ｂを移動させずに撮像素子８をウォブリング動作させることに伴う、ＡＦ信号処理回路２２から得られるＡＦ評価値の変化に基づいて合焦方向の判定を行う（ステップＳ２７）。

次に、ＣＰＵ２３ａは、交換レンズ２内のフォーカスレンズ駆動部３に制御信号を送信して、合焦方向にフォーカスレンズ２ｂを駆動させる（ステップＳ２８）。

そして、ＣＰＵ２３ａは、実施例１のステップＳ７と同様にして、合焦状態が得られたか否かを判定する（ステップＳ２９）。合焦状態が得られない場合は、ＣＰＵ２３ａはステップＳ２４に戻り、合焦状態が得られた場合は、ステップＳ３７に進む。

ステップＳ３７では、ＣＰＵ２３ａは、撮像素子８のウォブリング動作及びフォーカスレンズ２ｂの移動を停止させ、撮像素子固定部１０に撮像素子８をロック保持させる。また、ステップＳ３８では、ＡＦ評価値のピーク値をメモリ２３ｂに記憶させる。そして、ステップＳ３７に進む。

一方、ステップＳ３０では、ＣＰＵ２３ａは、現在の絞り値ｆが第２の閾値ｆ_ｂより大きい（又は第２の閾値ｆ_ｂ以上）か否かを判定する。絞り値ｆが第２の閾値ｆ_ｂより大きい場合は、ＣＰＵ２３ａは、ステップＳ３２に進み、そうでなければステップＳ３１に進む。

ステップＳ３２では、ＣＰＵ２３ａは、変数ｉに１を設定して、ステップＳ３３にて第２の合焦方向判定方式にて合焦方向の判定を行う。すなわち、実施例１のステップＳ８と同様に、ＣＰＵ２３ａは、フォーカスレンズ駆動部３を通じてフォーカスレンズ２ｂを所定の方向に所定量だけ移動させ、その移動の前後で得られたＡＦ評価値を比較して、ＡＦ評価値が増加する方向を合焦方向と判定する。そして、ＣＰＵ２３ａは、フォーカスレンズ２ｂを合焦方向に移動させて、ＡＦ評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置を探す、いわゆる山登りサーチ駆動を行う。

次に、ＣＰＵ２３ａは、山登りサーチ駆動によってＡＦ評価値がピークを越えたかどうかを判定する（ステップＳ３４）。ピークが得られない場合はステップＳ２４に戻る。ピークを越えたと判定した場合には、ＣＰＵ２３ａは、フォーカスレンズ２ｂを逆方向に移動させる（ステップＳ３５）。

そして、ステップＳ３６において、ＣＰＵ２３ａは、フォーカスレンズ２ｂが、ＡＦ評価値がピークとなる合焦位置に到達したか否かを判定する。合焦位置に到達しない場合は、ＣＰＵ２３ａは、ステップＳ３５に戻って山登りサーチ駆動を継続する。合焦位置に到達した場合は、ＣＰＵ２３ａは、撮像素子８のウォブリング動作とフォーカスレンズ２ｂの移動を停止させ、撮像素子固定部１０に撮像素子８をロック保持させる（ステップＳ３７）。また、ステップＳ３８では、ＡＦ評価値のピーク値をメモリ２３ｂに記憶させる。そして、ステップＳ３９に進む。

また、ステップＳ３０において現在の絞り値ｆが第２の閾値ｆ_ｂよりも小さい場合（絞り値ｆが第１の閾値ｆ_ａより大きく、かつ第２の閾値ｆ_ｂより小さい場合）は、ＣＰＵ２３ａは、変数ｉが１であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。変数ｉが１である場合は、ステップＳ３２，Ｓ３３に進み、変数ｉに１を設定して、第２の合焦方向判定方式（フォーカスレンズ２ｂの移動）による合焦方向の判定及び山登りサーチ駆動を行う。変数ｉが１ではない場合はステップＳ２６，２７に進み、変数ｉに０を設定して、第２の合焦方向判定方式（撮像素子８のウォブリング動作）による合焦方向の判定を行う。

このように、絞り値ｆが第１の閾値ｆ_ａより大きく、かつ第２の閾値ｆ_ｂより小さい場合には、前回のルーチンで第２の合焦方向判定方式を用いた（ｉ＝１）ときには、今回のルーチンでも第２の合焦方向判定方式を用いて合焦方向を判定する。また、前回のルーチンで第１の合焦方向判定方式を用いた（ｉ＝０）ときには、今回のルーチンでも第１の合焦方向判定方式を用いて合焦方向を判定する。すなわち、今回のルーチンでは、前回のルーチンでの合焦方向判定方式に応じて第１及び第２の合焦方向判定方式を選択的に用いる。

ステップＳ３９では、ＣＰＵ２３ａは、ＡＦ評価値の変化を監視し、ＡＦ評価値の変化に応じて、ＡＦ動作を再起動するか否かを判定する。再起動する場合は、ＣＰＵ２３ａはステップＳ２２，Ｓ２３に戻り、変数ｉに０を設定した上で、撮像素子８のウォブリング動作を開始させる。再起動しない場合には、ＣＰＵ２３ａは、ステップＳ４０にて、レリーズスイッチ１２が全押し操作されてスイッチＳＷ２がＯＮすることに応じて、ステップＳ４１にて撮像信号処理回路２１及び記録部２４に撮像・記録を行わせる。

本実施例では、第１の合焦方向判定方式を用いる絞り値ｆの範囲（ｆ＜ｆ_ａ）と第２の合焦方向判定方式を用いる絞り値ｆの範囲（ｆ_ｂ＜ｆ）との間に、第１及び第２の合焦方向判定方式を選択的に用いる絞り値ｆの範囲を設けている。これにより、例えば、１回の撮像・記録が行われる前に撮像光学系の絞り値が多少変動しても、合焦方向判定方式が切り替わらず、スムーズな合焦方向判定及び合焦動作を行うことができる。

なお、上記各実施例では、レンズ交換型の一眼レフデジタルカメラについて説明したが、本発明は、レンズ一体型のコンパクトデジタルカメラにも適用することができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

本発明の実施例１であるカメラの構成を示すブロック図。絞り値とＡＦ評価値との関係を示す図。実施例１のカメラにおけるコントラストＡＦの手順を示すフローチャート。本発明の実施例２であるカメラにおけるコントラストＡＦの手順を示すフローチャート。

符号の説明

１カメラボディ
２撮影レンズ
２ａズームレンズ
２ｂフォーカスレンズ
３フォーカスレンズ駆動部
４ズームレンズ駆動部
５絞り
６絞り駆動部
８撮像素子
９撮像素子駆動部
１０撮像素子固定部
２１撮像信号処理回路
２２ＡＦ信号処理回路
２３システム制御回路
２３ａＣＰＵ
２５閾値記憶部

Claims

フォーカスレンズを含む撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、
該撮像素子を光軸方向にウォブリング動作させる撮像素子駆動手段と、
前記撮像素子の出力から得られるコントラスト情報に基づいて、前記フォーカスレンズの光軸方向における合焦方向を判定し、該判定した合焦方向に前記フォーカスレンズを移動させて前記コントラスト情報が合焦状態を示す位置を判定する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
前記合焦方向の判定において、
前記撮像光学系の絞り値が所定値より小さい場合は、前記フォーカスレンズを移動させずに前記撮像素子をウォブリング動作させ、該ウォブリング動作に伴う前記コントラスト情報の変化に基づいて前記合焦方向を判定する第１の判定方式を用い、
前記絞り値が前記所定値より大きい場合は、前記フォーカスレンズを移動させ、該フォーカスレンズの移動に伴う前記コントラスト情報の変化に基づいて前記合焦方向を判定する第２の判定方式を用い、
前記第２の判定方式により前記合焦方向を判定して該合焦方向に前記フォーカスレンズを移動させる間も前記撮像素子のウォブリング動作を行わせ、該フォーカスレンズの移動の間に前記合焦状態を示す位置を判定できない場合であって前記絞り値が前記所定値より小さくなった場合には前記第１の判定方式による前記合焦方向の判定を行うことを特徴とする撮像装置。
前記制御手段は、
前記絞り値が第１の所定値より小さい場合は前記第１の判定方式を用いて前記合焦方向を判定し、
前記絞り値が前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値より大きい場合は、前記第２の判定方式を用いて前記合焦方向を判定し、
前記絞り値が前記第１の所定値より大きく、かつ前記第２の所定値より小さい場合は、前記第１の判定方式と前記第２の判定方式を選択的に用いて前記合焦方向を判定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
フォーカスレンズを含む撮像光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子を有する撮像装置のフォーカス制御方法であって、
前記撮像素子の出力からコントラスト情報を生成するステップと、
該コントラスト情報に基づいて、前記フォーカスレンズの光軸方向における合焦方向を判定する合焦方向判定ステップと、
該判定した合焦方向に前記フォーカスレンズを移動させて前記コントラスト情報が合焦状態を示す位置を判定する合焦位置判定ステップとを有し、
前記合焦方向判定ステップにおいて、
前記撮像光学系の絞り値が所定値より小さい場合は、前記フォーカスレンズを移動させずに前記撮像素子をウォブリング動作させ、該ウォブリング動作に伴う前記コントラスト情報の変化に基づいて前記合焦方向を判定する第１の判定方式を用い、
前記絞り値が前記所定値より大きい場合は、前記フォーカスレンズを移動させ、該フォーカスレンズの移動に伴う前記コントラスト情報の変化に基づいて前記合焦方向を判定する第２の判定方式を用い、
前記合焦方向判定ステップおよび前記合焦位置判定ステップにおいて、前記第２の判定方式により前記合焦方向を判定して該合焦方向に前記フォーカスレンズを移動させる間も前記撮像素子のウォブリング動作を行わせ、該フォーカスレンズの移動の間に前記合焦状態を示す位置を判定できない場合であって前記絞り値が前記所定値より小さくなった場合には前記第１の判定方式による前記合焦方向の判定を行うことを特徴とする撮像装置のフォーカス制御方法。