JP5402189B2 - 焦点調節装置およびそれを備えた撮像装置 - Google Patents

Description

この発明は、焦点調節装置およびそれを備えた撮像装置に関するものである。

従来より、光学系による画面内に設定された複数の焦点検出位置に対する焦点状態を検出し、検出した焦点状態から、焦点調節に用いるための焦点状態を自動で選択する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００７−１９９２６１号公報

しかしながら、従来技術においては、焦点調節に用いるための焦点状態として、焦点調節状態が光学系の焦点調節範囲外にあるものが選択されることがあり、この場合には、焦点調節を適切に行うことができないという問題があった。

この発明が解決しようとする課題は、光学系の焦点調節範囲に応じて、焦点調節に用いるための焦点状態を適切に選択することができる焦点調節装置を提供することである。

この発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。

[１]発明に係る第１の観点の焦点調節装置は、光学系による画面内に設定された複数の焦点検出位置に対する焦点状態を検出する焦点検出手段（１６１）と、前記複数の焦点検出位置に対する焦点状態から、第１の焦点状態を選択する選択手段（１７０）と、選択された前記第１の焦点状態に応じた前記光学系の焦点調節状態が、前記光学系の焦点調節範囲外となる場合に、前記複数の焦点状態のうち、前記第１の焦点状態以外の第２の焦点状態を選択する制御手段（１７０）とを備え、前記制御手段は、前記複数の焦点状態について、所定の条件に基づいて優先順位を設定し、前記第２の焦点状態として、前記第１の焦点状態の次に優先順位の高いものを選択し、前記所定の条件は、焦点状態が至近側にある場合、焦点状態が中央の焦点検出位置に対応するものである場合、および焦点状態が特定被写体に基づくものである場合のいずれか一つを含むものであることを特徴とする。

[２]上記焦点調節装置に係る発明において、前記第２の焦点状態が選択されたことをユーザに報知する報知手段（１３２）をさらに備えるように構成することができる。

[３]発明に係る第２の観点の焦点調節装置は、光学系による画面内に設定された複数の焦点検出位置に対する焦点状態を検出する焦点検出手段（１６１）と、前記複数の焦点検出位置に対する焦点状態から、第１の焦点状態を選択する選択手段（１７０）と、選択された前記第１の焦点状態に応じた前記光学系の焦点調節状態が、前記光学系の焦点調節範囲外となる場合に、前記複数の焦点状態のうち、前記第１の焦点状態以外の第２の焦点状態を選択する制御手段（１７０）と、前記複数の焦点状態の全ての焦点状態について対応する前記光学系の焦点調節状態が、前記光学系の焦点調節範囲外となる場合に、警告を発する警告手段（１３２）と、を備えることを特徴とする。

[４]発明に係る第３の観点の焦点調節装置は、光学系による画面内に設定された複数の焦点検出位置に対する焦点状態を検出する焦点検出手段（１６１）と、前記複数の焦点検出位置に対する焦点状態から、第１の焦点状態を選択する選択手段（１７０）と、選択された前記第１の焦点状態に応じた前記光学系の焦点調節状態が、前記光学系の焦点調節範囲外となる場合に、前記複数の焦点状態のうち、前記第１の焦点状態以外の第２の焦点状態を選択する制御手段（１７０）とを備え、前記制御手段は、前記第１の焦点状態が、前記光学系による画面の中央部に設定された焦点検出位置に対する焦点状態である場合には、前記第２の焦点状態を選択しないことを特徴とする。

[５]発明に係る第１の観点の撮像装置は、上記発明に係る焦点調節装置を備えたことを特徴とする。

[６]発明に係る第２の観点の撮像装置は、光学系による画面内に設定された複数の焦点検出位置に対する焦点状態を検出する焦点検出手段（１６１）と、前記複数の焦点検出位置に対する焦点状態から、第１の焦点状態を選択する選択手段（１７０）と、選択された前記第１の焦点状態に応じた前記光学系の焦点調節状態が、前記光学系の焦点調節範囲外となる場合に、前記複数の焦点状態のうち、前記第１の焦点状態以外の第２の焦点状態を選択する制御手段（１７０）とを備える焦点調節装置を備える撮像装置であって、前記制御手段は、前記光学系を備えるレンズ鏡筒（２００）が撮影距離指標を有しているか否かを判定し、前記レンズ鏡筒が撮影距離指標を有していない場合に、前記第２の焦点状態を選択することを特徴とする。

この発明によれば、光学系の焦点調節範囲に応じて、焦点調節に用いるための焦点状態を適切に選択することができる焦点調節装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ１を示すブロック図である。 図２は、図１に示す焦点検出モジュールを示す図である。 図３は、撮影光学系の撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアの配置例を示す図である。 図４は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。 図５は、他の実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。

以下においては、本発明を一眼レフデジタルカメラに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。ただし本発明は、銀塩フィルムカメラなどのその他の撮像装置にも適用することができる。

図１は、本実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ１を示すブロック図であり、上記発明の焦点検出装置、焦点調節装置および撮像装置に関する構成以外のカメラの一般的構成については、その図示と説明を一部省略する。

本実施形態の一眼レフデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とを備え、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とは着脱可能に結合されている。本実施形態のカメラ１においては、レンズ鏡筒２００は、撮影目的などに応じて、交換可能となっている。

レンズ鏡筒２００には、レンズ２１１，２１２，２１３、および絞り２２０を含む撮影光学系が内蔵されている。

フォーカスレンズ２１２は、レンズ鏡筒２００の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ２６０によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ２３０によってその位置が調節される。

このフォーカスレンズ２１２の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒２００に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ２１２を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ２３０によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。なお、レンズ鏡筒２００にはフォーカスレンズ２１２以外のレンズ２１１，２１３が設けられているが、ここではフォーカスレンズ２１２を例に挙げて本実施形態を説明する。

上述したようにレンズ鏡筒２００に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ２３０がレンズ鏡筒２００に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ２３０と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ２３０の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ２３０の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ２１２は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。

フォーカスレンズ２１２の位置はエンコーダ２６０によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ２１２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒２００に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。

本実施形態のエンコーダ２６０としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。

フォーカスレンズ２１２は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ１００側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、エンコーダ２６０で検出されたフォーカスレンズ２１２の現在位置情報は、レンズ制御部２５０を介して後述するカメラ制御部１７０へ送出される。そして、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ２１２の駆動量Δｄが、レンズ駆動制御部１６５からレンズ制御部２５０を介して送出され、これに基づいて、フォーカスレンズ駆動モータ２３０は駆動する。

絞り２２０は、上記撮影光学系を通過して、カメラボディ１００に備えられた撮像素子１１０に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り２２０による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０を介して送出されることにより行われる。また、カメラボディ１００に設けられた操作部１５０によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０に入力される。絞り２２０の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部２５０で現在の開口径が認識される。

一方、カメラボディ１００は、被写体からの光束を撮像素子１１０、ファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導くためのミラー系１２０を備える。このミラー系１２０は、回転軸１２３を中心にして被写体の観察位置と撮影位置との間で所定角度だけ回転するクイックリターンミラー１２１と、このクイックリターンミラー１２１に軸支されてクイックリターンミラー１２１の回動に合わせて回転するサブミラー１２２とを備える。図１においては、ミラー系１２０が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮影位置にある状態を二点鎖線で示す。

ミラー系１２０は、被写体の観察位置にある状態では光軸Ｌ１の光路上に挿入される一方で、被写体の撮影位置にある状態では光軸Ｌ１の光路から退避するように回転する。

クイックリターンミラー１２１はハーフミラーで構成され、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束（光軸Ｌ１）の一部の光束（光軸Ｌ２，Ｌ３）を当該クイックリターンミラー１２１で反射してファインダ１３５および測光センサ１３７へ導き、一部の光束（光軸Ｌ４）を透過させてサブミラー１２２へ導く。これに対して、サブミラー１２２は全反射ミラーで構成され、クイックリターンミラー１２１を透過した光束（光軸Ｌ４）を焦点検出モジュール１６１へ導く。

したがって、ミラー系１２０が観察位置にある場合は、被写体からの光束（光軸Ｌ１）はファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導かれ、撮影者により被写体が観察されるとともに、露出演算やフォーカスレンズ２１２の焦点調節状態の検出が実行される。そして、撮影者がレリーズボタン（不図示）を全押しするとミラー系１２０が撮影位置に回動し、被写体からの光束（光軸Ｌ１）は全て撮像素子１１０へ導かれ、撮影した画像データを図示しないメモリに保存する。

クイックリターンミラー１２０で反射された被写体からの光束は、撮像素子１１０と光学的に等価な面に配置された焦点板１３１に結像し、ペンタプリズム１３３と接眼レンズ１３４とを介して観察可能になっている。このとき、透過型液晶表示器１３２は、焦点板１３１上の被写体像に焦点検出エリアマークなどを重畳して表示するとともに、被写体像外のエリアにシャッター速度、絞り値、撮影枚数などの撮影に関する情報を表示する。これにより、撮影者は、撮影準備状態において、ファインダ１３５を通して被写体およびその背景ならびに撮影関連情報などを観察することができる。

測光センサ１３７は、二次元カラーＣＣＤイメージセンサなどで構成され、撮影の際の露出値を演算するため、撮影画面を複数の領域に分割して領域ごとの輝度に応じた測光信号を出力する。また、測光センサ１３７は、被写体認識用の撮像素子も兼ねており、撮影光学系により焦点板１３１上に結像された被写体像を電気信号に変換して画像信号を出力する。測光センサ１３７で検出された信号はカメラ制御部１７０へ出力され、自動露出制御および被写体認識処理に用いられる。

焦点検出モジュール１６１は、被写体光を用いた位相差検出方式による自動合焦制御を実行するための焦点検出素子であり、サブミラー１２２で反射した光束（光軸Ｌ４）の撮像素子１１０の撮像面と光学的に等価な位置に固定されている。

図２は、図１に示す焦点検出モジュール１６１の構成例を示す図である。本実施形態の焦点検出モジュール１６１は、コンデンサレンズ１６１ａ、一対の開口が形成された絞りマスク１６１ｂ、一対の再結像レンズ１６１ｃおよび一対のラインセンサ１６１ｄを有し、フォーカスレンズ２１２の射出瞳の異なる一対の領域を通る一対の光束をラインセンサ１６１ｄで受光して得られる一対の像信号の位相ずれを周知の相関演算によって求めることにより焦点調節状態を検出する。

そして、図２に示すように被写体Ｐが撮像素子１１０の等価面（予定結像面）１６１ｅで結像すると合焦状態となるが、フォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１方向に移動することで、結像点が等価面１６１ｅより被写体側にずれたり（前ピンと称される）、カメラボディ１００側にずれたりすると（後ピンと称される）、ピントずれの状態となる。

なお、被写体Ｐの結像点が等価面１６１ｅより被写体側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｄで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗに比べて短くなり、逆に被写体像Ｐの結像点がカメラボディ１００側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｄで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗに比べて長くなる。

すなわち、合焦状態では一対のラインセンサ１６１ｄで検出される像信号がラインセンサの中心に対して重なるが、非合焦状態ではラインセンサの中心に対して各像信号がずれる、すなわち位相差が生じるので、この位相差（ずれ量）に応じた量だけフォーカスレンズ２１２を移動させることでピントを合わせる。

ここで、撮影光学系の撮影画面５０内に設定された複数の焦点検出エリアの配置例を図３に示す。図３に示すように、撮影光学系の撮影画面５０内には複数の焦点検出エリアＡＦＰが設定されており、本実施形態においては、焦点検出モジュール１６１は、各焦点検出エリアＡＦＰに対応して、一対のラインセンサ１６１ｄが複数備えられており、これにより、各焦点検出エリアＡＦＰにおける像信号を取得できるようになっている。本実施形態では、図３にＡＦＰ１〜ＡＦＰ５１で示すように、５１点の焦点検出エリアＡＦＰが設けられ、それぞれの位置が撮像素子１１０の撮像範囲の所定位置に対応している。なお、焦点検出エリアＡＦＰの個数および配置は、図３に示す態様に限定されるものではない。

図１に戻り、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、オートフォーカスモードにおいて、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｄのゲインや蓄積時間を制御するもので、焦点検出モジュール１６１に備えられた複数対のラインセンサ１６１ｄにて検出された像信号を、各焦点検出エリアＡＦＰに対応させて読み出し、デフォーカス演算部１６３へ出力する。

デフォーカス演算部１６３は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２から送られてきた各焦点検出エリア５１に対応した像信号のずれ量をデフォーカス量に変換し、これをレンズ駆動量演算部１６４へ出力する。

レンズ駆動量演算部１６４は、デフォーカス演算部１６３から送られてきたデフォーカス量に基づいて、当該デフォーカス量に応じたレンズ駆動量Δｄを演算し、これをレンズ駆動制御部１６５へ出力する。

レンズ駆動制御部１６５は、レンズ駆動量演算部１６４から送られてきたレンズ駆動量Δｄに基づいて、レンズ制御部２５０を介して、フォーカスレンズ駆動モータ２３０へ駆動指令を送出し、レンズ駆動量Δｄだけフォーカスレンズ２１２を移動させる。

撮像素子１１０は、カメラボディ１００の、被写体からの光束の光軸Ｌ１上であって、レンズ２１１，２１２，２１３を含む撮影光学系の予定焦点面となる位置に設けられ、その前面にシャッター１１１が設けられている。この撮像素子１１０は、複数の光電変換素子が二次元に配列されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどで構成することができる。この撮像素子１１０で光電変換された電気画像信号は、カメラ制御部１７０で画像処理されたのち図示しないメモリに保存される。なお、撮影画像を格納するメモリは内蔵型メモリやカード型メモリなどで構成することができる。

操作部１５０は、シャッターレリーズボタン、ズームボタン、および撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、自動露出モード／マニュアル露出モード、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、また、オートフォーカスモードの中でも、焦点調節に用いるための焦点検出エリアを自動で選択する自動選択モードや、焦点調節に用いるための焦点検出エリアとして、焦点状態が至近側に位置する焦点検出エリアを優先して選択する至近優先モードなどの設定が行えるようになっている。また、シャッターレリーズボタンのスイッチは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。

カメラボディ１００にはカメラ制御部１７０が設けられている。カメラ制御部１７０はマイクロプロセッサとメモリなどの周辺部品から構成され、レンズ制御部２５０と電気的に接続され、このレンズ制御部２５０から、レンズ鏡筒２００の焦点調節範囲の情報などを含むレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部２５０へデフォーカス量や絞り制御信号などの情報を送信する。また、カメラ制御部１７０は、上述したように撮像素子１１０から画像情報を読み出すとともに、必要に応じて所定の情報処理を施し、図示しないメモリに出力する。さらに、カメラ制御部１７０は、デフォーカス演算部１６３から送られた各焦点検出エリアＡＦＰのデフォーカス量に基づき、焦点調節に用いるための焦点検出エリアＡＦＰの選択や、選択した焦点検出エリアＡＦＰのデフォーカス量に応じたフォーカスレンズ２１２の合焦位置が、フォーカスレンズ２１２により焦点調節可能な範囲である焦点調節範囲内にあるか否かの判定を行う。また、カメラ制御部１７０は、これらに加えて、撮影画像情報の補正やレンズ鏡筒２００の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。

次に、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図４は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。以下においては、操作部１５０により、自動選択モードが選択されている場合における、焦点調節動作について説明する。

まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部１７０が、撮影者によりシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたかどうかを判断し、第１スイッチＳＷ１がオンした場合はステップＳ１０２へ進み、第１スイッチＳＷ１がオンしていない場合はステップＳ１０１で待機する。

ステップＳ１０２では、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｅによる電荷の蓄積が行われ、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、ラインセンサ１６１ｅで蓄積された信号情報を、各焦点検出エリアＡＦＰに対応させて読み出し、デフォーカス演算部１６３へ出力する。

ステップＳ１０３では、デフォーカス演算部１６３により、撮影画面５０中に設定された各焦点検出エリア（ＡＦエリア）ＡＦＰについて、位相差検出方式による像ズレ量の演算が行われ、各焦点検出エリアＡＦＰのデフォーカス量が算出される。算出されたデフォーカス量は、カメラ制御部１７０およびレンズ駆動量演算部１６４に出力される。

ステップＳ１０４では、カメラ制御部１７０により、全ての焦点検出エリアについて、デフォーカス量の演算が終了したか否かの判断がされ、全ての焦点検出エリアＡＦＰについて、デフォーカス量の演算が終了している場合には、ステップＳ１０５に進む。一方、終了していない場合には、ステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０２〜Ｓ１０３において、全ての焦点検出エリアＡＦＰについて、デフォーカス量の演算が終了するまで、ラインセンサ１６１ｅで蓄積された信号情報の読み出し、およびデフォーカス量の演算が繰り返される。

ステップＳ１０５では、カメラ制御部１７０により、デフォーカス演算部１６３にて算出された各焦点検出エリアＡＦＰのデフォーカス量のグループ分けが行われる。以下に、デフォーカス量のグループ分けの具体的な方法について説明する。

すなわち、まず、カメラ制御部１７０は、デフォーカス演算部１６３にて算出された各焦点検出エリアＡＦＰのデフォーカス量Ｘｉ（ｉ＝１〜Ｎ）から、デフォーカス量の集合の分散ｖを下記式（１）に従って、算出する。
ｖ＝Σ（Ｘｉ−Ｘ_ａｖｅ）^２／Ｎ …（１）
上記式（１）において、Ｘ_ａｖｅはＮ個のデフォーカス量の平均値であり、Σはｉ＝１〜Ｎの総和を表す。また、撮影画面５０内の５１個全ての焦点検出エリアＡＦＰで、デフォーカス量が検出されるとは限らず、焦点状態の検出が不能な焦点検出エリアがあったり、デフォーカス量が得られても信頼性判定の結果、信頼性なしとされる場合もある。そのため、本実施形態では、デフォーカス量の集合の分散ｖは、これらを除いたＮ個の焦点検出エリアＡＦＰのデフォーカス量に基づき、上記式（１）に従って算出する。

次いで、Ｎ個のデフォーカス量の集合のバラツキ度合いを表す量としての標準偏差σを下記式（２）に従って、算出する。
σ＝√（ｖ） …（２）

そして、この集合のバラツキ度合いを表す標準偏差σを用いて、Ｎ個のデフォーカス量Ｘｉ（ｉ＝１〜Ｎ）をグループ分けするためのデフォーカス幅Ｈを下記式（３）により決定する。
Ｈ＝α・σ …（３）
上記式（３）において、αは係数であり、通常は０．４〜０．６程度が適当である。

次いで、上記にて得られたグループ分け用のデフォーカス幅Ｈを用いて次の手順で、デフォーカス量のグループ分けが行われる。まず、デフォーカス量の検出されたＮ個の焦点検出エリアＡＦＰのデフォーカス量Ｘｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を、値が小さい順、すなわち、至近側のデフォーカス量から順に並べる。そして、順に並べたデフォーカス量について、相前後するデフォーカス量の差が、グループ分け用のデフォーカス幅Ｈ以下である場合に、相前後するデフォーカス量は互いに同じデフォーカス量グループに属するものとし、その一方で、相前後するデフォーカス量の差が、グループ分け用のデフォーカス幅Ｈよりも大きい場合に、相前後するデフォーカス量は互いに別のデフォーカス量グループに属するものと判断する。

たとえば、焦点検出エリアＡＦＰ１、ＡＦＰ２、ＡＦＰ３、ＡＦＰ４のデフォーカス量がこの順で、並べられており、ＡＦＰ１とＡＦＰ２との間のデフォーカス量の差、およびＡＦＰ３とＡＦＰ４との間のデフォーカス量の差が、グループ分け用のデフォーカス幅Ｈ以下であり、ＡＦＰ２とＡＦＰ３との間のデフォーカス量の差が、グループ分け用のデフォーカス幅Ｈより大きい場合には、ＡＦＰ１およびＡＦＰ２のデフォーカス量を同じデフォーカス量グループに属するものとし、ＡＦＰ３およびＡＦＰ４のデフォーカス量を同じデフォーカス量グループに属するものとする。

次いで、ステップＳ１０６では、カメラ制御部１７０により、ステップＳ１０５によるグループ分けされた複数のデフォーカス量グループのうちから、デフォーカス量グループの選択が行われる。デフォーカス量グループの選択方法としては、特に限定されず、周知の方法を適用することができるが、主要被写体を捕捉している可能性の高いデフォーカス量グループを選択するような方法が好ましく、たとえば、最も至近側のデフォーカス量グループを選択する方法や、撮影画面５０内において、中央部分に位置する焦点検出エリアＡＦＰ（たとえば、焦点検出エリアＡＦＰ１〜ＡＦＰ３、ＡＦＰ６〜ＡＦＰ８、ＡＦＰ１１〜ＡＦＰ１３）を含むデフォーカス量グループを選択する方法などが挙げられる。

ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６で選択されたデフォーカス量グループに属する焦点検出エリアＡＦＰから、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの選択が行われる。なお、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの選択方法としては、特に限定されないが、選択されたデフォーカス量グループに属する複数の焦点検出エリアＡＦＰのうち、最も至近側にある焦点検出エリアを選択する方法や、選択されたデフォーカス量グループに属する複数の焦点検出エリアＡＦＰのうち、撮影画面５０内において、中央部分に位置する焦点検出エリアを選択する方法（たとえば、選択されたデフォーカス量グループに属する焦点検出エリアが、ＡＦＰ１６〜ＡＦＰ１８、ＡＦＰ２６〜ＡＦＰ２８、ＡＦＰ３６〜ＡＦＰ３８である場合に、これらのうち中央部分に位置するＡＦＰ２６を選択する方法）などが挙げられる。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７にて焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定したか否かの判定が行われる。焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定した場合には、ステップＳ１０９に進み、焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定しなかった場合には、ステップＳ１１６に進む。なお、焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定しなかった場合としては、たとえば、全ての焦点検出エリアＡＦＰについて焦点状態の検出が不能であった場合や、デフォーカス量が得られた焦点検出エリアＡＦＰがあった場合でも、信頼性判定の結果、信頼性なしとされた場合などが挙げられる。

ステップＳ１０９では、レンズ駆動量演算部１６４により、ステップＳ１０７にて選択された焦点調節に用いるための焦点検出エリアのデフォーカス量に応じたレンズ駆動量Δｄを演算し、これをレンズ駆動制御部１６５へ出力する。

ステップＳ１１０では、レンズ制御部１７０により、ステップＳ１０７にて選択された焦点調節に用いるための焦点検出エリアのデフォーカス量に応じたフォーカスレンズ２１２の合焦位置（ステップＳ１０７にて選択された焦点調節に用いるための焦点検出エリアで捕捉している被写体にピントの合う焦点調節位置）が、フォーカスレンズ２１２により焦点調節可能な範囲である焦点調節範囲内にあるか否かの判定が行われる。フォーカスレンズ２１２の合焦位置が、焦点調節範囲内にある場合には、ステップＳ１１１に進み、フォーカスレンズ２１２の合焦位置が、焦点調節範囲外の場合には、ステップＳ１１３に進む。なお、焦点調節に用いるための焦点検出エリアのデフォーカス量に応じたフォーカスレンズ２１２の合焦位置が、フォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲外となる場合としては、たとえば、該合焦位置が、レンズ鏡筒２００に備えられたフォーカスレンズ２１２により焦点調節可能な焦点距離よりも至近側にある場合などが挙げられる。

ステップＳ１１１では、レンズ駆動制御部１６５により、ステップＳ１０９にて算出されたレンズ駆動量Δｄに基づいて、レンズ制御部２５０を介して、フォーカスレンズ駆動モータ２３０へ駆動指令が送出され、フォーカスレンズ２１２の移動が行われる。

ステップＳ１１２では、合焦判定が行われる。具体的には、フォーカスレンズ２１２が目標位置まで移動し、ステップＳ１０７にて選択された焦点調節に用いるための焦点検出エリアの焦点調節状態が合焦となったか否かの判定が行われる。合焦と判定された場合には、本実施形態の焦点調節動作を終了する。そして、この場合においては、ファインダ光学系に設けられた透過型液晶表示器１３２により、焦点板１３１上の被写体像に重畳して表示されている焦点検出エリアマークのうち、焦点調節に用いた焦点検出エリアのエリアマークの点灯表示が行われ、撮影者は、ファインダ１３５を通して、エリアマークの点灯表示を視認することで、合焦状態となったことを確認することができる。一方、合焦と判定されなかった場合には、ステップＳ１０１に戻り、再度、焦点調節動作が行われる。

一方、ステップＳ１１０において、焦点調節に用いるための焦点検出エリアのデフォーカス量に応じたフォーカスレンズ２１２の合焦位置が、フォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲外にあると判断された場合には、ステップＳ１１３に進み、ステップＳ１１３〜Ｓ１１４にて、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの再設定処理が行われる。

本実施形態においては、まず、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの再設定処理を行う前に、ステップＳ１１３において、デフォーカス量の検出された全ての焦点検出エリアＡＦＰについて、ステップＳ１１０の判定（すなわち、各焦点検出エリアのデフォーカス量に応じたフォーカスレンズ２１２の合焦位置が、フォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲内にあるか否かの判定）が行われたか否かの判定が行われる。その結果、ステップＳ１１０の判定が行われていない焦点検出エリアが存在する場合には、ステップＳ１１４に進み、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの再設定処理が行われる。

ステップＳ１１４では、ステップＳ１１０において、焦点調節に用いるための焦点検出エリアのデフォーカス量に応じたフォーカスレンズ２１２の合焦位置が、フォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲外であり、そのため、フォーカスレンズ２１２を合焦位置まで駆動できないため、カメラ制御部１７０により、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの再設定が行われる。

具体的には、ステップＳ１１４においては、カメラ制御部１７０により、既に焦点調節に用いるための焦点検出エリアとして選択された焦点検出エリア以外の、別の焦点検出エリアを、焦点調節に用いるための焦点検出エリアとして選択される。ここで、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの再設定を行う方法としては、特に限定されないが、ステップＳ１０３においてデフォーカス量が検出された全ての焦点検出エリアＡＦＰについて、優先順位を設定しておき、設定した優先順位に基づいて、選択する方法などが挙げられる。なお、この場合における優先順位としては、たとえば、焦点調節位置が至近側にある焦点検出エリアから順に優先順位を設定する方法や、撮影画面５０内における位置が中央位置に対応する焦点検出エリアを優先順位の高いものとして設定する方法や、人物などの特定被写体を捕捉している焦点検出エリアを優先順位の高いものとして設定する方法などが挙げられる。また、これらは適宜組み合わせたものであってもよい。なお、この場合においては、既に焦点調節に用いるための焦点検出エリアとして選択された焦点検出エリアと近いデフォーカス量が検出された焦点検出エリアがある場合には、その合焦位置は、フォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲外である可能性が高いと考えられる。そのため、本実施形態では、これらを除外して、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの再設定を行うような態様としてもよい。

そして、ステップＳ１１４において、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの再設定が行われると、ステップＳ１０９に戻り、再設定された焦点検出エリアのデフォーカス量に応じたレンズ駆動量Δｄの演算が行われ、ステップＳ１１０にて、再設定された焦点検出エリアのデフォーカス量に応じたフォーカスレンズ２１２の合焦位置が、フォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲内にあるか否かの判定が行われる。その結果、合焦位置が、フォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲内にある場合には、ステップＳ１１１に進み、フォーカスレンズ２１２の駆動が行われ、ステップＳ１１２において、合焦したと判定された場合には、本実施形態の焦点調節動作を終了する。そして、この場合においては、ファインダ光学系に設けられた透過型液晶表示器１３２により、焦点板１３１上の被写体像に重畳して表示されている焦点検出エリアマークのうち、焦点調節に用いた焦点検出エリアのエリアマークの点灯表示を行うとともに、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの再設定が行われた旨の表示が行われる。これにより、撮影者は、ファインダ１３５を通して、合焦状態となったこと、および焦点検出エリアの再設定処理が行われたことを確認することができる。

一方で、合焦位置が、フォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲外である場合には、再度ステップＳ１１３〜Ｓ１１４にて、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの再設定が行われる。

また、上述したステップＳ１１３において、デフォーカス量の検出された全ての焦点検出エリアＡＦＰについて、ステップＳ１１０の判定が既に行われていると判定された場合には、焦点調節に用いるための焦点検出エリアが存在しないこととなるため、ステップＳ１１５に進み、焦点調節動作の終了処理がなされる。具体的には、ステップＳ１１５では、再設定するための焦点検出エリアが既に存在していないため、ファインダ光学系に設けられた透過型液晶表示器１３２に非合焦である旨の表示が行われ、撮影者に対して、ファインダ１３５を通して非合焦である旨を報知して、焦点調節動作を終了する。なお、ステップＳ１１５にて、非合焦である旨の表示が行われる場合としては、たとえば、デフォーカス量の検出された全ての焦点検出エリアＡＦＰにおける合焦位置が、フォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲外である場合などが挙げられる。また、非合焦である旨の表示に代えて、対応する焦点検出エリアのエリアマークを点滅表示させ、これにより、撮影者に対して、ファインダ１３５を通して非合焦である旨を報知する構成としてもよい。

さらに、上述したステップＳ１０８において、焦点調節に用いるための焦点検出エリアが決定されなかったと判断された場合には、ステップＳ１１６に進み、スキャン動作が行われる。具体的には、ステップＳ１１６におけるスキャン動作においては、レンズ駆動制御部２５０により、フォーカスレンズ駆動モータ２３０へレンズ駆動信号の送出が行われ、これにより、フォーカスレンズ２１２を所定方向へ駆動させながら、各焦点検出エリアＡＦＰについてデフォーカス量の演算を行うことにより、焦点状態の探索が行われる。そして、ステップＳ１１６のスキャン動作が終了すると、ステップＳ１１２に進み、合焦判定が行われ、合焦と判定された場合には、本実施形態の焦点調節動作を終了する。一方、合焦と判定されなかった場合には、ステップＳ１０１に戻り、再度、焦点調節動作が行われる。

本実施形態においては、以上のようにして、焦点調節動作が行われる。

本実施形態においては、焦点調節に用いるための焦点検出エリアのデフォーカス量に応じたフォーカスレンズ２１２の合焦位置が、フォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲内にあるか否かの判断を行い、焦点調節範囲外にある場合には、別の焦点検出エリアを、焦点調節を行うための焦点検出エリアとして再設定し、再設定された焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、焦点調節を行う。そのため、本実施形態によれば、自動選択モードや至近優先モードなどの焦点調節に用いるための焦点検出エリアを自動で決定する場合において、合焦位置がフォーカスレンズ２１２の焦点調節範囲内にある焦点検出エリアを適切に選択することができ、これにより、良好に焦点調節を行うことができる。特に本実施形態によれば、焦点調節に用いるための焦点検出エリアを自動で決定する場合において、合焦位置がフォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲外にある焦点検出エリアが選択され、これにより、フォーカスレンズ２１２が合焦位置まで移動できないため、合焦位置まで移動する代わりに、最至近側の位置に移動することで、焦点調節動作が完了してしまうことを有効に防止することができる。

さらに、本実施形態によれば、デフォーカス量の検出された全ての焦点検出エリアＡＦＰについて、フォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲外である旨の判定が既に行われていると判定された場合に、非合焦表示を行うことで、撮影者に対して、フォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲外となっていることを適切に報知することができる。そのため、特に、本実施形態によれば、レンズ鏡筒２００が撮影距離指標を有していない場合に、好適に適用可能である。

なお、以上説明した実施形態は、上記発明の理解を容易にするために記載されたものであって、上記発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、上記発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、上述した実施形態では、操作部１５０により、自動選択モードが選択されている場合における、焦点調節動作について説明したが、至近優先モードが選択されている場合においても、同様にして、焦点調節動作が行われる。図５に、至近優先モードが選択されている場合における焦点調節動作を説明するためのフローチャートを示す。

図５に示すように、至近優先モードが選択されている場合においても、図４に示す場合と同様に、撮影者によりシャッターレリーズボタンの半押しがされると（ステップＳ２０１）、各焦点検出エリアＡＦＰについて、デフォーカス量の算出が行われる（ステップＳ２０２〜Ｓ２０４）。そして、図４に示す場合（図４に示すステップＳ１０５〜Ｓ１０７）とは異なり、ステップＳ２０５において、カメラ制御部１７０により、最も至近側のデフォーカス量を有する焦点検出エリアが、焦点調節に用いるための焦点検出エリアとして選択される。

そして、図５に示すように、焦点調節に用いるための焦点検出エリアの再設定に際し、次に至近側のデフォーカス量を有する焦点検出エリアを選択する（ステップＳ２１２）以外は、図４に示す場合（図４に示すステップＳ１０８〜Ｓ１１６）と同様に処理が行われる。

また、上述した実施形態においては、焦点検出エリアを選択する際に（ステップＳ１０７）、デフォーカス量グループに属する焦点検出エリアＡＦＰから、焦点調節に用いるための焦点検出エリアを１つ選択し、選択した焦点検出エリアのデフォーカス量に基づいて、焦点調節を行う例を示したが、デフォーカス量グループに属する全ての焦点検出エリアＡＦＰのデフォーカス量の平均値を求め、求めた平均デフォーカス量を用いて、焦点調節を行う構成としてもよい。この場合において、焦点検出エリアの再設定を行う際には（ステップＳ１１４）、ステップＳ１０６にて選択したデフォーカス量グループと別のデフォーカス量グループを再選択し、再選択したデフォーカス量グループに属する全ての焦点検出エリアのデフォーカス量の平均値を求め、求めた平均デフォーカス量を用いて、焦点調節を行えばよい。あるいは、デフォーカス量グループに属する焦点検出エリアＡＦＰのうち、一部の焦点検出エリアを選択し、選択した焦点検出エリアのデフォーカス量の平均値を求め、求めた平均デフォーカス量を用いて、焦点調節を行う構成としてもよい。

さらに、上述の実施形態において、ステップＳ１０７で選択された、またはステップＳ１１４で再設定された焦点検出エリアが、撮影画面５０内の中央部分に位置するエリアである場合（たとえば、ＡＦＰ１である場合、またはＡＦＰ１〜ＡＦＰ３、ＡＦＰ６〜ＡＦＰ８、およびＡＦＰ１１〜ＡＦＰ１３のいずれかである場合）であって、ステップＳ１１０にて、該焦点検出エリアのデフォーカス量に応じたフォーカスレンズ２１２の合焦位置が、フォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲外であると判定された場合には、別の焦点検出エリアを選択しても、撮影者が意図した焦点調節状態が得られない可能性が高いと判断し、焦点検出エリアの再設定（ステップＳ１１４）を行わずに、ステップＳ１１５に進み、非合焦である旨の表示を行うような構成としてもよい。

あるいは、ステップＳ１１４における焦点調節に用いる焦点検出エリアの再設定処理を、所定回数以上行った後に、再度、ステップＳ１１０にて、焦点検出エリアのデフォーカス量に応じたフォーカスレンズ２１２の合焦位置が、フォーカスレンズ２１２による焦点調節範囲外であると判定された場合にも、これ以上他の焦点検出エリアを選択しても、撮影者が意図した焦点調節状態が得られない可能性が高いと判断し、焦点検出エリアの再設定（ステップＳ１１４）を行わずに、ステップＳ１１５に進み、非合焦である旨の表示を行うような構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、デフォーカス量の検出された全ての焦点検出エリアＡＦＰについて、ステップＳ１１０の判定が既に行われていると判定された場合に（ステップＳ１１３）、ステップＳ１１５において、ファインダ光学系に設けられた透過型液晶表示器１３２に非合焦である旨の表示を行うことで、撮影者に対して、非合焦である旨を報知する構成を例示したが、非合焦である旨の表示を行う代わりに、警告音（警告音としては、合焦時に発する合焦音と異なる音とする。）を発することで、非合焦である旨の報知を行うような構成としてもよい。あるいは、非合焦である旨の表示とともに、警告音を発する構成としてもよい。

加えて、上述の実施形態において、カメラ制御部１７０は、レンズ鏡筒２００に備えられたレンズ制御部２５０と通信を行い、レンズ制御部２５０から撮影距離情報を取得できなかった場合においてのみ、本実施形態に係る焦点調節動作を行うような構成としてもよい。

１…一眼レフデジタルカメラ
１００…カメラボディ
１１０…撮像素子
１５０…操作部
１６１…焦点検出モジュール
１６２…ＡＦ−ＣＣＤ制御部
１６３…デフォーカス演算部
１６４…レンズ駆動量演算部
１６５…レンズ駆動量制御部
１７０…カメラ制御部
２００…レンズ鏡筒
２１２…フォーカスレンズ
２３０…フォーカスレンズ駆動モータ
２５０…レンズ制御部

Claims (6)

1. 光学系による画面内に設定された複数の焦点検出位置に対する焦点状態を検出する焦点検出手段と、
   前記複数の焦点検出位置に対する焦点状態から、第１の焦点状態を選択する選択手段と、
   選択された前記第１の焦点状態に応じた前記光学系の焦点調節状態が、前記光学系の焦点調節範囲外となる場合に、前記複数の焦点状態のうち、前記第１の焦点状態以外の第２の焦点状態を選択する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記複数の焦点状態について、所定の条件に基づいて優先順位を設定し、前記第２の焦点状態として、前記第１の焦点状態の次に優先順位の高いものを選択し、
   前記所定の条件は、焦点状態が至近側にある場合、焦点状態が中央の焦点検出位置に対応するものである場合、および焦点状態が特定被写体に基づくものである場合のいずれか一つを含むものであることを特徴とする焦点調節装置。
2. 請求項１に記載の焦点調節装置において、
   前記第２の焦点状態が選択されたことをユーザに報知する報知手段をさらに備えることを特徴とする焦点調節装置。
3. 光学系による画面内に設定された複数の焦点検出位置に対する焦点状態を検出する焦点検出手段と、
   前記複数の焦点検出位置に対する焦点状態から、第１の焦点状態を選択する選択手段と、
   選択された前記第１の焦点状態に応じた前記光学系の焦点調節状態が、前記光学系の焦点調節範囲外となる場合に、前記複数の焦点状態のうち、前記第１の焦点状態以外の第２の焦点状態を選択する制御手段と、
   前記複数の焦点状態の全ての焦点状態について対応する前記光学系の焦点調節状態が、前記光学系の焦点調節範囲外となる場合に、警告を発する警告手段と、を備えることを特徴とする焦点調節装置。
4. 光学系による画面内に設定された複数の焦点検出位置に対する焦点状態を検出する焦点検出手段と、
   前記複数の焦点検出位置に対する焦点状態から、第１の焦点状態を選択する選択手段と、
   選択された前記第１の焦点状態に応じた前記光学系の焦点調節状態が、前記光学系の焦点調節範囲外となる場合に、前記複数の焦点状態のうち、前記第１の焦点状態以外の第２の焦点状態を選択する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記第１の焦点状態が、前記光学系による画面の中央部に設定された焦点検出位置に対する焦点状態である場合には、前記第２の焦点状態を選択しないことを特徴とする焦点調節装置。
5. 請求項１から４までの何れか１項に記載の焦点調節装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
6. 光学系による画面内に設定された複数の焦点検出位置に対する焦点状態を検出する焦点検出手段と、
   前記複数の焦点検出位置に対する焦点状態から、第１の焦点状態を選択する選択手段と、
   選択された前記第１の焦点状態に応じた前記光学系の焦点調節状態が、前記光学系の焦点調節範囲外となる場合に、前記複数の焦点状態のうち、前記第１の焦点状態以外の第２の焦点状態を選択する制御手段とを備える焦点調節装置を備える撮像装置であって、
   前記制御手段は、前記光学系を備えるレンズ鏡筒が撮影距離指標を有しているか否かを判定し、前記レンズ鏡筒が撮影距離指標を有していない場合に、前記第２の焦点状態を選択することを特徴とする撮像装置。

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