JP5402053B2

JP5402053B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP5402053B2
Application number: JP2009031411A
Authority: JP
Inventors: 博之富田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-02-13
Also published as: JP2010186138A

Description

本発明は撮像装置に関する。

風景、ポートレート、クローズアップなどの各種撮影シーンに応じたシーンモードが設定されると、設定されたシーンモードに応じてコントラストＡＦ（自動焦点調節）におけるレンズ駆動を最適化するようにした撮像装置が知られている。例えば、風景モードが設定されると、至近から無限までのレンズ駆動範囲の内、遠くの被写体にピントが合うレンズ位置付近を優先的にサーチすることによって、焦点調節時間を短縮できる可能性が高くなる。

特開２００８−０４６３４２号公報

しかし、上述した従来の撮像装置では、大まかに合焦させてからコントラストＡＦで精密に焦点調節したい場合であってもシーンモードに応じて最適化されたレンズ駆動を行うため、前もって大まかに合焦させたことが無駄になり、合焦時間が長くなるという問題がある。

請求項１の撮像装置は、結像光学系により結像された像を撮像する撮像素子と、結像光学系に含まれる焦点調節光学系を所定位置に駆動する初期駆動制御、焦点調節光学系を探索駆動させる探索駆動制御、及び、焦点調節光学系を合焦位置に駆動させる合焦駆動制御が可能な制御手段と、制御手段が探索駆動制御をしているときに撮像素子から出力された画像信号に基づいて評価値を算出しコントラスト検出方式で結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、シーンモードを判断する第１判断手段と、マニュアルフォーカス操作がされたか否かを判断する第２判断手段とを含み、制御手段は、第２判断手段によりマニュアルフォーカス操作がされていないと判断したとき、第１判断手段により判断されたシーンモードに対応する位置について焦点調節光学系を探索駆動制御し、第２判断手段によりマニュアルフォーカス操作がされたと判断したとき、制御手段が初期駆動制御をする前の結像光学系の位置に対応する位置について焦点調節光学系を探索駆動制御することを特徴とする。
請求項２の撮像装置は、結像光学系により結像された像を撮像する撮像素子と、結像光学系に含まれる焦点調節光学系を所定位置に駆動する初期駆動制御、焦点調節光学系を探索駆動させる探索駆動制御、及び、焦点調節光学系を合焦位置に駆動させる合焦駆動制御が可能な制御手段と、制御手段が探索駆動制御をしているときに撮像素子から出力された画像信号に基づいて評価値を算出しコントラスト検出方式で結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、シーンモードを判断する第１判断手段と、ＡＦロック操作がされたか否かを判断する第２判断手段とを含み、制御手段は、第２判断手段によりＡＦロック操作がされていないと判断したとき、第１判断手段により判断されたシーンモードに対応する位置について焦点調節光学系を探索駆動制御し、第２判断手段によりＡＦロック操作がされたと判断したとき、制御手段が初期駆動制御をする前の結像光学系の位置に対応する位置について焦点調節光学系を探索駆動制御することを特徴とする。
請求項３の撮像装置は、結像光学系により結像された像を撮像する撮像素子と、結像光学系に含まれる焦点調節光学系を所定位置に駆動する初期駆動制御、焦点調節光学系を探索駆動させる探索駆動制御、及び、焦点調節光学系を合焦位置に駆動させる合焦駆動制御が可能な制御手段と、制御手段が探索駆動制御をしているときに撮像素子から出力された画像信号に基づいて評価値を算出しコントラスト検出方式で結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、シーンモードを判断する第１判断手段と、結像光学系を記憶手段に記憶された位置に駆動させるフォーカスプリセット操作がされたか否かを判断する第２判断手段とを含み、制御手段は、第２判断手段によりフォーカスプリセット操作がされていないと判断したとき、第１判断手段により判断されたシーンモードに対応する位置について焦点調節光学系を探索駆動制御し、第２判断手段によりフォーカスプリセット操作がされたと判断したとき、制御手段が初期駆動制御をする前の結像光学系の位置に対応する位置について焦点調節光学系を探索駆動制御することを特徴とする。
請求項４の撮像装置は、結像光学系により結像された像を撮像する撮像素子と、結像光学系に含まれる焦点調節光学系を所定位置に駆動する初期駆動制御、焦点調節光学系を探索駆動させる探索駆動制御、及び、焦点調節光学系を合焦位置に駆動させる合焦駆動制御が可能な制御手段と、制御手段が探索駆動制御をしているときに撮像素子から出力された画像信号に基づいて評価値を算出しコントラスト検出方式で結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、シーンモードを判断する第１判断手段と、制御手段により前回の合焦駆動制御がされているか否かを判断する第２判断手段とを含み、制御手段は、第２判断手段により前回の合焦駆動制御がされていないと判断したとき、第１判断手段により判断されたシーンモードに対応する位置について焦点調節光学系を探索駆動制御し、第２判断手段により前回の合焦駆動制御がされたと判断したとき、制御手段が初期駆動制御をする前の結像光学系の位置に対応する位置について焦点調節光学系を探索駆動制御することを特徴とする。

本発明によれば、無駄な焦点調節駆動を防止して合焦に要する時間を短縮することができる。

一実施の形態のカメラの構成を示す横断面図コントラストＡＦによる現在地付近のサーチ動作を示すタイミングチャートコントラストＡＦによる遠距離サーチ動作を示すタイミングチャートコントラストＡＦによる中距離サーチ動作を示すタイミングチャートコントラストＡＦによる近距離サーチ動作を示すタイミングチャート一実施の形態の焦点調節動作を示すフローチャート所定の動作状態とリセット条件のモニタータイミングを示すタイミングチャート一実施の形態のコントラストＡＦによるサーチ動作の要点を示すフローチャート

本発明を一眼レフデジタルカメラに適用した一実施の形態を説明する。なお、本発明は一眼レフデジタルカメラに限定されず、あらゆる種類のカメラに適用することができる。一実施の形態の一眼レフデジタルカメラは、コントラストＡＦ（自動焦点調節）機能と位相差ＡＦ機能とを備えている。コントラストＡＦは、焦点調節レンズを一方向に駆動しながら所定間隔で画像の焦点評価値を演算し、焦点評価値が最大となるレンズ位置を合焦位置として検出し、合焦位置に焦点調節レンズを駆動して焦点調節を行う方式である。一方、位相差ＡＦは、撮影レンズの射出瞳上の対の領域を通過した対の焦点検出用光束を焦点検出用光学系を介して光電変換センサーで受光し、対の焦点検出用光束によりセンサーの受光面上に結像された対の被写体像の相対的な位置関係に基づいて撮影レンズの焦点調節状態、すなわちデフォーカス量を検出し、デフォーカス量に基づいて焦点調節レンズを駆動して焦点調節を行う方式である。

図１は一実施の形態のカメラの構成を示す横断面図である。カメラボディ１０には交換レンズ鏡筒２００が着脱可能に装着されている。カメラボディ１０は、撮像素子２０、ファインダースクリーン２５、ペンタプリズム３０、測光素子４０、リレーレンズ５０、接眼部６０、メインミラー７０、サブミラー８０、固定ミラー９０、位相差式ＡＦ検出素子１００、操作部材１２１〜１２７、制御装置３００などを備えている。また、レンズ鏡筒２００は、撮影レンズ２１０ａ〜２１０ｄ、ズームエンコーダー２２０、焦点調節レンズ位置エンコーダー２３０、焦点調節レンズ駆動モーター２４０、絞り２５０などを備えている。

撮像素子２０は、撮影レンズ２１０ａ〜２１０ｄにより撮像面に結像された被写体像を電気信号に変換して出力する。図示を省略するが、撮像素子２０の撮像面の前には赤外光をカットするための赤外カットフィルターや画像の折り返しノイズを防止するための光学的ローパスフィルターが配置されている。撮影時またはライブビュー（以下、ＬＶと略す）時には、メインミラー７０とサブミラー８０が図１に示す撮影光路中からファインダースクリーン２５の下まで退避され（ミラーアップ）、撮影レンズ２１０ａ〜２１０ｄを通過した被写体光は撮像素子２０の撮像面へ導かれ、撮像面上に被写体像が結像される。ライブビュー時には撮像素子２０から画像データが連続的に読み出され、カメラ背面に配置されるモニター(不図示)に表示される。

測光素子４０は、撮影レンズ２１０ａ〜２１０ｄによりファインダースクリーン２５上に結像された被写体像をペンタプリズム３０と測光用レンズ(不図示)を介して受光し、被写体の明るさを測定する。この測定データに基づいて露出演算が行われ、シャッタースピードや絞り値が決定される。メインミラー７０の中央部はハーフミラーになっており、メインミラー７０とサブミラー８０が撮影光路中にあるとき（ミラーダウン時）にメインミラー７０のハーフミラー部を透過した被写体からの光はサブミラー８０と固定ミラー９０を反射して位相差式ＡＦ検出素子１００へ導かれる。位相差式ＡＦ検出素子１００は焦点検出用光学系(不図示)を備えており、撮影レンズ２１０ａ〜２１０ｄの射出瞳上の対の領域を通過した対の焦点検出用光束を焦点検出用光学系を介して受光し、対の焦点検出用光束により受光面上に結像された対の被写体像の相対的な位置を検出して撮影レンズ２１０ａ〜２１０ｄの焦点調節状態を示す焦点検出用信号を出力する。

操作部材１２１〜１２７は撮影者がカメラを操作するための操作スイッチ（ＳＷ）類であり、この一実施の形態では位相差ＡＦＳＷ１２１、コントラストＡＦＳＷ１２２、シーンモード切替えＳＷ１２３、ライブビューＳＷ１２４、ＡＦエリア切替ＳＷ１２５、フォーカスプリセットＳＷ１２６、ＡＦロックＳＷ１２７を例に挙げて説明する。メインミラー７０とサブミラー８０が撮影光路中にあるとき（ミラーダウン時）に位相差ＡＦＳＷ１２１が操作されてオンすると、オンしている間だけ位相差式ＡＦ検出素子１００からの焦点検出信号に基づいて位相差式ＡＦ（自動焦点調節）が実行される。また、メインミラー７０とサブミラー８０が撮影光路から退避されているとき（ミラーアップ時）にコントラストＡＦＳＷ１２２が操作されてオンすると、オンしている間だけコントラストＡＦが実行される。

シーンモード切替えＳＷ１２３は、撮影するシーンに応じてシーンモードを切り替えるためのスイッチである。シーンモードには例えばAUTO、風景、夜景、ポートレート、クローズアップなどがある。AUTOモードは、特定ジャンルのシーンに限定されずあらゆる撮影シーンで使用できるモードである。また、風景モードは風景撮影に最適化したモード、夜景モードは夜景撮影に最適化したモードである。さらに、ポートレートモードは人物ポートレートの撮影に最適化したモード、クローズアップモードはマクロ撮影に最適化したモードである。なお、シーンモードはこの一実施の形態で例示したモードに限定されるものではない。それぞれのシーンモードでは、撮影した画像に対する処理を最適化する他、コントラストＡＦの動作もシーンモードに応じて最適化している。

ライブビューＳＷ１２４は、ライブビューを開始させるためのスイッチである。ライブビューＳＷ１２４が操作されてオンすると、メインミラー７０とサブミラー８０が撮影光路から退避されて（ミラーアップ）、撮像素子２０により繰り返し撮像が行われ、画像が背面モニター(不図示)に表示される。ＡＦエリア切替ＳＷ１２５は、コントラストＡＦエリアの位置や大きさを切り替えるための操作部材である。コントラストＡＦエリアの大きさはエリアモードにより区別され、狭い領域のノーマルエリアモード、ノーマルエリアの４倍の広さのワイドエリアモード、周知の顔認識アルゴリズムにより検出した人物の顔の領域を示す顔認識エリアモードなどがある。

フォーカスプリセットＳＷ１２６は、フォーカシングレンズ２１０ｃをプリセット位置へ移動するためのスイッチである。フォーカスプリセットＳＷ１２６が操作されてオンすると、フォーカシングレンズ２１０ｃがメモリ(不図示)に予め記憶した位置（プリセット位置）へ駆動される。撮影者は、例えば所望の位置にフォーカシングレンズ２１０ｃが位置するようにしておき（特定の被写体にピントを合わせる）、メモリスイッチ(不図示)を操作してレンズ位置をプリセット位置としてメモリに記憶させる。

ＡＦロックＳＷ１２７は、フォーカシングレンズ２１０ｃの駆動を禁止するためのスイッチである。ＡＦロックＳＷ１２６が操作されてオンすると、オンしている間だけコントラストＡＦからどのようなレンズ駆動指令が出されてもフォーカシングレンズ２１０ｃの動きを禁止する。

撮影レンズ２１０ａ〜２１０ｄは、撮像素子２０の撮像面に被写体像を結像させる結像光学系である。ズーミングレンズ２１０ｂは光軸方向に移動して焦点距離を可変にする。撮影者がズームリング(不図示)を手動で回転させるとズーミングレンズ２１０ｂの位置が変化し、それに応じて光学系全体の焦点距離が変化する。ズームエンコーダー２２０はズーミングレンズ２１０ｂの位置すなわち焦点距離を検出する。フォーカシングレンズ２１０ｃは光軸方向に移動して光学系全体の焦点調節を可能にする。焦点調節レンズ駆動モーター２４０はフォーカシングレンズ２１０ｃを光軸方向に駆動して焦点調節を行い、焦点調節レンズ位置エンコーダー２３０はフォーカシングレンズ２１０ｃの位置を検出する。

絞り２５０は撮像素子２０に届く光の量を調節する開口絞りである。絞りの設定はカメラが自動的に行う場合と、撮影者が任意に設定する場合とがある。露出モードがプログラムモードやシャッタースピード優先モードの場合には、測光素子４０により検出された被写体輝度などに基づいて絞り値を決定する。一方、絞り優先モードやマニュアルモードの場合には、撮影者が任意の絞り値を設定する。絞り２５０は、カメラもしくは撮影者が設定した値に応じて絞り制御モーター(不図示)により駆動される。

制御装置３００はマイクロコンピューター、メモリ、Ａ／Ｄコンバーター、アクチュエーター駆動回路などを備え、カメラの各種演算制御とシーケンス制御を行う。制御装置３００は、マイクロコンピューターのソフトウエア形態によりデフォーカス量演算部３１０、コントラストＡＦエリア設定部３２０、焦点評価値算出部３３０、焦点距離変更検出部３４０、ＭＦ割り込み検出部３５０、レンズ駆動量設定部３６０、レンズ駆動部３７０などを備えている。デフォーカス量演算部３１０は、位相差式ＡＦ検出素子１００から出力される焦点検出信号に基づいて撮影レンズ２１０ａ〜２０１ｄの焦点調節状態を示すデフォーカス量を演算する。コントラストＡＦエリア設定部３２０は、撮影者がＡＦエリア切替ＳＷ１２５を操作して切り替えたコントラストＡＦエリアの位置と大きさ（上述したエリアモード）を設定する。

焦点評価値算出部３３０は、撮像素子２０から出力された画像信号からコントラストＡＦエリア設定部３２０により設定されたコントラストＡＦエリアの画像信号を抽出し、このエリアの画像信号に基づいて焦点評価値を算出する。この一実施の形態では、画像信号に対して高周波成分強調フィルター処理を施し、その結果を積算して焦点評価値を算出するが、焦点評価値の算出方法はこの一実施の形態の方法に限定されず、他の周知の方法を用いても構わない。焦点距離変更検出部３４０は、ズームエンコーダー２２０により検出されるズーミングレンズ２１０ｂの位置、すなわち焦点距離の変更を検出する。

ＭＦ割り込み検出部３５０は、距離エンコーダー２３０により検出されるフォーカシングレンズ２１０ｃの位置とレンズ駆動部３７０からのレンズ駆動量とに基づいて、撮影者による焦点調節操作、つまりマニュアルフォーカス（ＭＦ）の割り込みがあったか否かを検出する。例えば、レンズ駆動部３７０からフォーカス駆動モーター２４０を駆動する信号が出力されていないのに焦点調節レンズ位置エンコーダー２３０による検出位置に変化があった場合や、レンズ駆動部３７０のレンズ駆動量と焦点調節レンズ位置エンコーダー２３０による検出位置の変化量との間に所定値以上の差があった場合に、ＭＦ割り込みがあったと判定する。

レンズ駆動量設定部３６０は、位相差ＡＦ実行時はデフォーカス量演算部３１０からのデフォーカス量に基づいてフォーカシングレンズ２１０ｃの駆動量と駆動方向を設定し、コントラストＡＦ実行時には焦点評価値と所定のプログラムによりフォーカシングレンズ２１０ｃの駆動量と駆動方向を設定する。具体的には、位相差式ＡＦではデフォーカス量が０となる位置から現在のレンズ位置を減算した値が駆動量となる。現在のレンズ位置は、焦点調節レンズ位置エンコーダー２３０により検出される位置である。

一方、コントラストＡＦでは、図２に示すように初期駆動、探索駆動および合焦駆動の３段階によりレンズ駆動が行われる。初期駆動では、フォーカシングレンズ２１０ｃをコントラストＡＦ開始時の位置から所定量離れた位置へ駆動する。次に、探索駆動では、予め決められた駆動位置間隔で焦点評価値を演算し、最大となる位置すなわち合焦位置が見つかったか否かを判定する。このような探索駆動が合焦位置が決定するか、または合焦位置の検出が不可能という判定がでるまで繰り返し行われる。そして、合焦駆動では合焦位置へフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動する。

ここで、コントラストＡＦでは、上述したシーンモードに応じてフォーカシングレンズ２１０ｃの駆動量と駆動方向を変更する。AUTOモードでは、図２に示すように、コントラストＡＦＳＷ１２２がオンになったときのフォーカシングレンズ２１０ｃの現在位置付近をサーチする。この明細書ではこのようなサーチを現在位置サーチという。また、風景モードや夜景モードでは、図３に示すように、コントラストＡＦＳＷ１２２がオンとなったときに無限端までフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動し、無限端付近をサーチする。この明細書ではこのようなサーチを遠距離サーチという。風景モードや夜景モードでは遠景を撮影することが多いため、無限端付近をサーチした方が合焦位置が早く見つかり、合焦時間が短くなる可能性が高い。

ポートレートモードでは、図４に示すように、コントラストＡＦＳＷ１２２がオンになったときに所定の撮影距離（図中の所定距離）の位置までフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動し、所定距離付近をサーチする。この明細書ではこのようなサーチを中距離サーチという。人物撮影時には撮影倍率が１／４０〜１／５０であることが多いため、その撮影倍率になる付近をサーチした方が合焦位置が早く見つかり、合焦時間が短くなる可能性が高い。なお、撮影する倍率で制御するため、焦点距離に応じて上記所定距離を変える、例えば所定距離を焦点距離に比例して変化させる。また、図４に斜線で示すように、所定距離の少し手前から探索駆動を開始するようにしてもよい。

クローズアップモードでは、図５に示すように、コントラストＡＦＳＷ１２２がオンになったときに至近端までフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動し、至近短付近をサーチする。この明細書ではこのようなサーチを近距離サーチという。クローズアップモードでは、至近距離の被写体を撮影することが多いため、至近端付近をサーチした方が合焦位置が早く見つかり、合焦時間が短くなる可能性が高い。

図６は一実施の形態のカメラの焦点調節動作を示すフローチャートである。制御装置３００はメイン電源がオンになっている間、この焦点調節動作を繰り返し実行する。ステップ１００において所定の動作状態のモニターを開始または継続する。所定の動作状態は、(a1)ＭＦ割り込み検出部３５０によって撮影者による焦点調節操作、つまりマニュアルフォーカス（ＭＦ）の割り込みが検出された状態、(a2)撮影者によりＡＦロックＳＷ１２７が操作された状態、(a3)撮影者によりフォーカスプリセットＳＷ１２６が操作された状態、(a4)前回のＡＦではコントラストＡＦＳＷ１２２が操作されてコントラストＡＦが行われ合焦状態となった状態である。上述したように、通常はシーンモードが設定されると、上述したようにシーンモードに応じたサーチ（遠距離サーチ、中距離サーチ、近距離サーチ）を行うが、上述した所定の動作状態が検出された場合には現在位置サーチとする。

続くステップ２００でリセット条件のモニターを開始または継続する。リセット条件は、(b1)シーンモード切替えＳＷ１２３によりシーンモードが切り替えられた場合、(b2)被写体の変更が検出された場合、(b3)前回のＡＦでコントラストＡＦが行われ非合焦で終わっている場合、(b4)今回は電源オン後、初めてのＡＦである場合である。上述したように所定の動作状態があるとシーンモードに拘わらず現在位置サーチとするが、リセット条件が満たされた場合にはシーンモードに応じたサーチを行う。なお、リセット条件(b2)は、例えば焦点評価値の変化が所定量を超えた場合に被写体が変更されたとする。

図７は、所定の動作状態とリセット条件のモニターのタイミングを表すタイミングチャートである。図に示すように基本的には電源がオンの間はこれらのモニターを継続するが、電源オン後の初回のＡＦでは電源オンからＡＦ開始までの期間Ａがモニターの対象になり、２回目以降のＡＦでは前回のＡＦ開始から今回のＡＦ開始までの期間Ｂがモニターの対象になる。

ステップ３００においてライブビューＳＷ１２４がオンになっているか否かを判別し、オンになっていればステップ４００へ進み、そうでなければステップ１００へ戻る。続くステップ４００ではコントラストＡＦＳＷ１２２がオンになっているか否かを判別し、オンになっていればステップ５００へ進み、そうでなければステップ１００へ戻る。

ステップ５００において、上述した所定の動作(a1)〜(a4)のいずれかが行われたか否かを判別し、いずれかの所定の動作が行われた場合はステップ６００へ進む。いずれかの所定の動作が行われた場合は、基本的にはフォーカシングレンズ２１０ｃの現在位置付近をサーチするが、上述したリセット条件(b1)〜(b4)を満たす場合には現在位置付近のサーチを行わず、シーンモードに応じたサーチ（遠距離サーチ、中距離サーチ、近距離サーチ）を行う。なお、所定の動作(a1)〜(a4）のいずれも行われなかった場合はステップ７００以降へ進み、シーンモードに応じてまず狭い範囲でサーチを行い、合焦しなければ前記狭い範囲よりも広い範囲でサーチを行う。

ステップ６００で上述したリセット条件(b1)〜(b4)を満たしているか否かを判別する。ここでは、４つのリセット条件(b1)〜(b4)を２つのリセット条件、条件１と条件２に分けて考える。条件１は、前回のＡＦでコントラストＡＦが行われ合焦状態で終わっていて、かつ、リセット条件(b1)またはリセット条件(b2)を満たす場合である。上述したように、リセット条件(b1)はシーンモード切替えＳＷ１２３によりシーンモードが切り替えられた場合であり、リセット条件(b2)は被写体の変更が検出された場合である。一方、条件２はリセット条件(b3)前回のＡＦでコントラストＡＦが行われ非合焦で終わっている場合か、または(b4)今回は電源オン後、初めてのＡＦである場合である。なお、ＡＦエリア切替ＳＷ１２５とコントラストＡＦエリア設定部３３０により上述したエリアモード（ノーマルモード、ワイドモード、顔認識モード）が切り替えられた場合、というリセット条件を上記条件１に加えてもよい。

条件１または条件２が成立した場合にはステップ７００以降へ進み、シーンモードに応じてまず狭い範囲のサーチを行い、合焦しなければさらに前記狭い範囲よりの広い範囲のサーチを行う。一方、条件１および条件２のいずれも成立しなかった場合にはステップ１０００へ進み、図２に示すようにフォーカシングレンズ２１０ｃの現在位置付近をサーチする。現在位置付近をサーチした後のステップ１０５０で合焦したか否かを判別し、合焦した場合はステップ１００へ戻る。一方、現在位置付近のサーチで合焦しなかった場合はステップ７００以降へ進み、シーンモードに応じてまず狭い範囲のサーチを行い、合焦しなければさらに広い範囲のサーチを行う。

ステップ５００で所定の動作(a1)〜(a4)のいずれも行われなかったと判別された場合、またはステップ６００で条件１または条件２が成立した場合、またはステップ１０５０で合焦しなかった場合には、ステップ７００以降でシーンモードを判別し、シーンモードに応じたレンズ位置からまず狭い範囲のサーチを行い、合焦がなければ引き続いて前記狭い範囲よりも広い範囲でサーチを行う。なお、狭い範囲と広い範囲のサーチを行う代わりに、シーンモードに応じたレンズ位置から全域サーチを行うようにしてもよい。あるいはまた、狭い範囲のサーチで合焦がなければ直ちに全域サーチを行ってもよい。さらに、ステップ１０５０で合焦しなかった場合に、シーンオードに応じたサーチを行わず、直ちに全域サーチを行ってもよい。

ステップ７００において遠距離の被写体を想定したシーンモード、例えば風景モードや夜景モードなどが設定されているか否かを判別する。遠距離の被写体を想定したシーンモードが設定されている場合はステップ１１００へ進み、図３に示すように無限端までフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動し、無限端付近の狭い範囲をサーチする。狭い範囲で合焦が得られなかった場合は引き続き広い範囲でサーチを行う。

ステップ７００で遠距離の被写体を想定したシーンモードが設定されていない場合はステップ８００へ進み、中距離の被写体を想定したシーンモード、例えばポートレートモードなどが設定されているか否かを判別する。中距離の被写体を想定したシーンモードが設定されている場合はステップ１２００へ進み、図４に示すように所定の撮影距離（図中の所定距離）の位置までフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動し、所定距離付近の狭い範囲でサーチする。狭い範囲で合焦が得られなかった場合は引き続き広い範囲でサーチを行う。

ステップ８００で中距離の被写体を想定したシーンモードが設定されていない場合はステップ９００へ進み、近距離の被写体を想定したシーンモード、例えばクローズアップモードなどが設定されているか否かを判別する。近距離の被写体を想定したシーンモードが設定されている場合はステップ１３００へ進み、図５に示すように至近端までフォーカシングレンズ２１０ｃを駆動し、至近短付近のまず狭い範囲をサーチする。狭い範囲で合焦が得られなかった場合は引き続き広い範囲でサーチを行う。なお、ステップ９００で近距離の被写体を想定したシーンモードが設定されていないと判別された場合はステップ１０００へ進み、フォーカシングレンズ２１０ｃの現在位置付近をサーチする。

以上のコントラストＡＦにおけるサーチ動作を要約すると図８に示すようになる。ステップ１において、コントラストＡＦが実行された場合には基本的にはシーンモードに応じたサーチを行う。しかし、ステップ２の所定の動作およびステップ３の条件１，２の成立または不成立によってはシーンモードに応じたサーチを行わず、現在位置付近のサーチを行う。ステップ２で所定の動作(a1)〜(a4)の実行を確認する。(a1)ＭＦ割り込み、(a2)ＡＦロック、(a3)フォーカスプリセット、(a4)前回コントラストＡＦで合焦の動作の内、いずれも不実行の場合はステップ５へ進み、シーンモードに応じたサーチを行う。

一方、所定の動作(a1)〜(a4)の内のいずれかが実行された場合には直ちに現在位置付近のサーチを決定せず、ステップ３へ進んでリセット条件１または２の成立、不成立の確認を行う。前回コントラストＡＦで合焦した後、シーンモードの切り替えまたは被写体の変更があった場合（条件１）、前回のコントラストＡＦで非合焦または今回が初回のＡＦの場合（条件２）のどちらも成立しない場合にはステップ４へ進み、現在位置付近のサーチを行う。しかし、条件１と２のいずれかが成立していればステップ５へ進み、シーンモードに応じたサーチを行う。

このように、一実施の形態ではＭＦ割り込み、ＡＦロック、フォーカスプリセットのいずれかの動作が行われた場合には、撮影者が手動で注目する被写体にピントを合わせたか、あるいは注目する被写体にすでにピントが合っていると考えることができる。したがって、これらの動作後にコントラストＡＦを行う場合には、所望の被写体にほぼピントが合っている可能性が高いので、現在のレンズ位置付近をサーチすれば合焦位置がすぐに見つかり、合焦時間が短くなる。仮にこれらの動作後にシーンモードに応じたサーチを行うと、撮影者が手動でピントを合わせた被写体の撮影距離と異なる距離の位置へレンズ駆動した後にその付近をサーチする、シーンモードに応じたサーチが行われることになり、撮影者の手動によるピント合わせがまったく無駄になり、もちろん合焦時間が長くなる。

また、一実施の形態では前回のＡＦ時にコントラストＡＦを行って合焦した場合にも、今回のコントラストＡＦで現在位置付近のサーチとしている。例えば風景モードは遠景を撮ることを前提としているが、風景モードで近くの被写体に合焦させたときに、再度コントラストＡＦを行う場合に無限端からサーチするよりも現在のレンズ位置付近をサーチする方が効率がよい。ただし、シーンモードが変更された場合、あるいは被写体が変更された場合には、撮影対象の被写体が別の被写体に変更された可能性が高いので、シーンモードに応じたサーチとした方がよい。

上述した一実施の形態では、コントラストＡＦに用いる撮像素子とは別に位相差式ＡＦ検出素子を設ける構成としたが、撮像素子の画素配列中に位相差検出式のＡＦ用画素を混在させて設けるようにしてもよい。このＡＦ用画素は撮影レンズを通る一対の光束を受光する一対の光電変換部を有し、この一対の受光信号に基づいて瞳分割式の焦点検出を行うものである。また、一対の光電変換部は異なるＡＦ用画素に分割して設ける構成としてもよい。この場合、撮像素子の撮像用画素による信号でコントラストＡＦを行い、ＡＦ用画素により信号で位相差式ＡＦを行うことができる。

なお、上述した実施の形態とそれらの変形例において、実施の形態と変形例とのあらゆる組み合わせが可能である。

２０；撮像素子、１００；位相差式ＡＦ検出素子、１２１〜１２７；操作部材、２１０ａ〜２１０ｄ；撮影レンズ、２４０；焦点調節レンズ駆動モータ、３００；制御装置

Claims

結像光学系により結像された像を撮像する撮像素子と、
前記結像光学系に含まれる焦点調節光学系を所定位置に駆動する初期駆動制御、前記焦点調節光学系を探索駆動させる探索駆動制御、及び、前記焦点調節光学系を合焦位置に駆動させる合焦駆動制御が可能な制御手段と、
前記制御手段が探索駆動制御をしているときに前記撮像素子から出力された画像信号に基づいて評価値を算出しコントラスト検出方式で前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
シーンモードを判断する第１判断手段と、
マニュアルフォーカス操作がされたか否かを判断する第２判断手段とを含み、
前記制御手段は、前記第２判断手段により前記マニュアルフォーカス操作がされていないと判断したとき、前記第１判断手段により判断された前記シーンモードに対応する位置について前記焦点調節光学系を探索駆動制御し、
前記第２判断手段により前記マニュアルフォーカス操作がされたと判断したとき、前記制御手段が前記初期駆動制御をする前の前記結像光学系の位置に対応する位置について前記焦点調節光学系を探索駆動制御することを特徴とする撮像装置。
結像光学系により結像された像を撮像する撮像素子と、
前記結像光学系に含まれる焦点調節光学系を所定位置に駆動する初期駆動制御、前記焦点調節光学系を探索駆動させる探索駆動制御、及び、前記焦点調節光学系を合焦位置に駆動させる合焦駆動制御が可能な制御手段と、
前記制御手段が探索駆動制御をしているときに前記撮像素子から出力された画像信号に基づいて評価値を算出しコントラスト検出方式で前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
シーンモードを判断する第１判断手段と、
ＡＦロック操作がされたか否かを判断する第２判断手段とを含み、
前記制御手段は、前記第２判断手段により前記ＡＦロック操作がされていないと判断したとき、前記第１判断手段により判断された前記シーンモードに対応する位置について前記焦点調節光学系を探索駆動制御し、
前記第２判断手段により前記ＡＦロック操作がされたと判断したとき、前記制御手段が前記初期駆動制御をする前の前記結像光学系の位置に対応する位置について前記焦点調節光学系を探索駆動制御することを特徴とする撮像装置。
結像光学系により結像された像を撮像する撮像素子と、
前記結像光学系に含まれる焦点調節光学系を所定位置に駆動する初期駆動制御、前記焦点調節光学系を探索駆動させる探索駆動制御、及び、前記焦点調節光学系を合焦位置に駆動させる合焦駆動制御が可能な制御手段と、
前記制御手段が探索駆動制御をしているときに前記撮像素子から出力された画像信号に基づいて評価値を算出しコントラスト検出方式で前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
シーンモードを判断する第１判断手段と、
前記結像光学系を記憶手段に記憶された位置に駆動させるフォーカスプリセット操作がされたか否かを判断する第２判断手段とを含み、
前記制御手段は、前記第２判断手段により前記フォーカスプリセット操作がされていないと判断したとき、前記第１判断手段により判断された前記シーンモードに対応する位置について前記焦点調節光学系を探索駆動制御し、
前記第２判断手段により前記フォーカスプリセット操作がされたと判断したとき、前記制御手段が前記初期駆動制御をする前の前記結像光学系の位置に対応する位置について前記焦点調節光学系を探索駆動制御することを特徴とする撮像装置。
結像光学系により結像された像を撮像する撮像素子と、
前記結像光学系に含まれる焦点調節光学系を所定位置に駆動する初期駆動制御、前記焦点調節光学系を探索駆動させる探索駆動制御、及び、前記焦点調節光学系を合焦位置に駆動させる合焦駆動制御が可能な制御手段と、
前記制御手段が探索駆動制御をしているときに前記撮像素子から出力された画像信号に基づいて評価値を算出しコントラスト検出方式で前記結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
シーンモードを判断する第１判断手段と、
前記制御手段により前回の合焦駆動制御がされているか否かを判断する第２判断手段とを含み、
前記制御手段は、前記第２判断手段により前記前回の合焦駆動制御がされていないと判断したとき、前記第１判断手段により判断された前記シーンモードに対応する位置について前記焦点調節光学系を探索駆動制御し、
前記第２判断手段により前記前回の合焦駆動制御がされたと判断したとき、前記制御手段が前記初期駆動制御をする前の前記結像光学系の位置に対応する位置について前記焦点調節光学系を探索駆動制御することを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記制御手段により前回の合焦駆動制御がされており、かつ、前記シーンモードが切替えられている場合、又は、前記制御手段により前回の合焦駆動制御がされており、かつ、前記焦点検出手段が算出した前記評価値の変化が所定量を超えている場合に第１条件が満たされていると判断し、
前記制御手段により前回の合焦駆動制御がされていない場合に第２条件が満たされていると判断する第３判断手段を有し、
前記制御手段は、前記第２判断手段により撮影者が前記マニュアルフォーカス操作をしたと判断され、かつ、前記第３判断手段により前記第１条件が満たされていないと判断され、かつ、前記第２条件が満たされていないと判断されたとき、前記制御手段が前記初期駆動制御をする前の前記結像光学系の位置に対応する位置について前記焦点調節光学系を探索駆動制御することを特徴とする撮像装置。
請求項２に記載の撮像装置において、
前記制御手段により前回の合焦駆動制御がされており、かつ、前記シーンモードが切替えられている場合、又は、前記制御手段により前回の合焦駆動制御がされており、かつ、前記焦点検出手段が算出した前記評価値の変化が所定量を超えている場合に第１条件が満たされていると判断し、
前記制御手段により前回の合焦駆動制御がされていない場合に第２条件が満たされていると判断する第３判断手段を有し、
前記制御手段は、前記第２判断手段により撮影者が前記ＡＦロック操作をしたと判断され、かつ、前記第３判断手段により前記第１条件が満たされていないと判断され、かつ、前記第２条件が満たされていないと判断されたとき、前記制御手段が前記初期駆動制御をする前の前記結像光学系の位置に対応する位置について前記焦点調節光学系を探索駆動制御することを特徴とする撮像装置。
請求項３に記載の撮像装置において、
前記制御手段により前回の合焦駆動制御がされており、かつ、前記シーンモードが切替えられている場合、又は、前記制御手段により前回の合焦駆動制御がされており、かつ、前記焦点検出手段が算出した前記評価値の変化が所定量を超えている場合に第１条件が満たされていると判断し、
前記制御手段により前回の合焦駆動制御がされていない場合に第２条件が満たされていると判断する第３判断手段を有し、
前記制御手段は、前記第２判断手段により撮影者が前記フォーカスプリセット操作をしたと判断され、かつ、前記第３判断手段により前記第１条件が満たされていないと判断され、かつ、前記第２条件が満たされていないと判断されたとき、前記制御手段が前記初期駆動制御をする前の前記結像光学系の位置に対応する位置について前記焦点調節光学系を探索駆動制御することを特徴とする撮像装置。
請求項４に記載の撮像装置において、
前記制御手段により前回の合焦駆動制御がされており、かつ、前記シーンモードが切替えられている場合、又は、前記制御手段により前回の合焦駆動制御がされており、かつ、前記焦点検出手段が算出した前記評価値の変化が所定量を超えている場合に第１条件が満たされていると判断し、
前記制御手段により前回の合焦駆動制御がされていない場合に第２条件が満たされていると判断する第３判断手段を有し、
前記制御手段は、前記第２判断手段により前回の合焦駆動制御がされたと判断され、かつ、前記第３判断手段により前記第１条件が満たされていないと判断され、かつ、前記第２条件が満たされていないと判断されたとき、前記制御手段が前記初期駆動制御をする前の前記結像光学系の位置に対応する位置について前記焦点調節光学系を探索駆動制御することを特徴とする撮像装置。
請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の撮像装置において、
前記制御手段は、前記シーンモードに対応する位置について、又は、前記初期駆動制御をする前の前記結像光学系の位置に対応する位置について前記焦点調節光学系を探索駆動制御しても前記合焦位置を検出できないとき、更に広い範囲について探索駆動制御をすることを特徴とする撮像装置。