JP5535080B2 - カメラシステム - Google Patents

Description

本発明は、カメラボディと交換レンズとからなるカメラシステムに関し、特に、コントラスト方式のオートフォーカス制御が可能なカメラシステムに関する。

特許文献１は、オートフォーカス制御が可能な自動焦点調節カメラを開示する。この自動焦点調節カメラは、モータの駆動量が予め設定した所定値に達するまでモータを低速駆動する。

特開昭６３−１９７９２５号公報

特許文献１に記載の自動焦点調節カメラは、位相差方式のオートフォーカス制御を前提としており、コントラスト方式のオートフォーカス制御を行うカメラにおいてオートフォーカス制御を高速化しつつ高精度化する技術については開示していない。

本発明は、コントラスト方式のオートフォーカス制御を比較的高速でかつ高精度に行うカメラシステムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様において、交換レンズとカメラボディとを含むカメラシステムが提供される。そのカメラシステムにおいて、交換レンズは、フォーカスレンズと、フォーカスレンズを駆動する駆動手段とを備える。カメラボディは、被写体像を撮像し、画像データを生成する画像データ生成手段と、画像データ生成手段により生成された画像データが示す画像のオートフォーカス評価値を検出する検出手段と、駆動手段を制御する制御信号を生成する信号生成手段とを備える。信号生成手段はオートフォーカス制御において、検出手段が、オートフォーカス評価値のピークを検出するために、画像のオートフォーカス評価値の検出を開始してから所定時間が経過するまでは第１の速度でフォーカスレンズを駆動し、所定時間が経過する前に検出手段が画像のオートフォーカス評価値のピークを検出しなかったときは、所定時間経過後に第１の速度よりも高速な第２の速度で前記フォーカスレンズを駆動するように、駆動手段を制御するための制御信号を生成する。

本発明の第２の態様において、フォーカスレンズとフォーカスレンズを駆動する駆動手段とを備えた交換レンズが装着可能なカメラボディが提供される。カメラボディは、被写体像を撮像し、画像データを生成する画像データ生成手段と、画像データ生成手段により生成された画像データが示す画像のオートフォーカス評価値を検出する検出手段と、駆動手段を制御する制御信号を生成する信号生成手段と、信号生成手段により生成された制御信号を交換レンズに送信する送信手段と、を備える。信号生成手段は、オートフォーカス制御において、検出手段がオートフォーカス評価値のピークを検出するために、画像のオートフォーカス評価値の検出を開始してから所定時間が経過するまでは第１の速度で前記フォーカスレンズを駆動し、所定時間が経過する前に検出手段が画像のオートフォーカス評価値のピークを検出しないときは、所定時間経過後に第１の速度よりも高速な第２の速度でフォーカスレンズを駆動するように、駆動手段を制御するための制御信号を生成する。

本発明の第３の態様において、撮像手段により生成された画像データが示す画像のオートフォーカス評価値に基づきフォーカスレンズの合焦位置を求めるオートフォーカス制御方法が提供される。その制御方法は、フォーカスレンズを駆動しながら、撮像手段により生成された画像データが示す画像のオートフォーカス評価値を検出する。フォーカスレンズの駆動について、オートフォーカス評価値のピークを検出するために、画像のオートフォーカス評価値の検出を開始してから所定時間が経過するまでは、第１の速度でフォーカスレンズを駆動し、所定時間が経過する前に検出手段が画像のオートフォーカス評価値のピークを検出しなかったときは、所定時間経過後に第１の速度よりも高速な第２の速度でフォーカスレンズを駆動する。

本発明によれば、ＡＦ制御開始後、所定時間経過後にフォーカスレンズの駆動速度を高速に切り替えることにより、コントラスト方式のオートフォーカス制御を高速かつ高精度に行うことが可能となる。

本発明の実施形態のカメラシステムのブロック図 撮像準備動作を説明するためのフローチャート コントラストＡＦ動作を説明するためのフローチャート コントラストＡＦ動作を説明するためのタイミングチャート 実施の形態１のコントラストＡＦ動作時のフォーカスレンズの駆動速度の変化を説明するための図 実施の形態２のコントラストＡＦ動作時のフォーカスレンズの駆動速度の変化を説明するための図

１．実施の形態１
１−１．構成
図１に、本実施形態のカメラシステムのブロック図を示す。カメラシステム１は、カメラボディ１００と交換レンズ２００とを備える。カメラシステム１は、ＣＣＤイメージセンサ１１０により撮像した画像データのＡＦ評価値（オートフォーカス動作用の評価値、以下ではコントラスト値を使用）を検知することによりコントラスト方式のオートフォーカス制御を行うことができる。以下では、コントラスト方式のオートフォーカス制御を比較的高速でかつ高精度に実行可能なカメラシステムを説明する。

１−１−１．カメラボディの構成
カメラボディ１００は、ＣＣＤイメージセンサ１１０と、液晶モニタ１２０と、カメラコントローラ１４０と、ボディマウント１５０と、電源１６０と、カードスロット１７０とを備える。

カメラコントローラ１４０は、レリーズ釦１３０等の操作部材からの指示に応じて、ＣＣＤイメージセンサ１１０等の各部の動作を制御することで、カメラシステム１全体の動作を制御する。カメラコントローラ１４０は、垂直同期信号をタイミング発生器１１２に送信する。ＤＲＡＭ１４３は、カメラコントローラ１４０による制御動作や画像処理動作の際に、ワークメモリとして使用される。フラッシュメモリ１４２は、カメラコントローラ１４０の制御の際に使用するプログラムやパラメータを保存する。

ＣＣＤイメージセンサ１１０は、交換レンズ２００を介して入射される被写体像を含む光学信号から画像信号を生成する。生成された画像信号は、ＡＤコンバータ１１１でデジタル信号すなわち画像データに変換される。ＡＤコンバータ１１１で生成された画像データに対して、カメラコントローラ１４０により様々な画像処理が施される。様々な画像処理とは、例えば、ガンマ補正処理、ホワイトバランス補正処理、キズ補正処理、ＹＣ変換処理、電子ズーム処理、ＪＰＥＧ圧縮処理などの画像圧縮処理を含む。

ＣＣＤイメージセンサ１１０は、タイミング発生器１１２で制御されるタイミングで動作する。ＣＣＤイメージセンサ１１０の動作には、静止画像の撮像動作、動画像の撮像動作、スルー画像の撮像動作等が含まれる。スルー画像は、ＣＣＤイメージセンサ１１０により撮像された後、リアルタイムで液晶モニタ１２０に表示されるが、メモリーカード１７１に記録されない画像である。スルー画像は主に動画像であり、使用者が静止画像の撮像時の構図を決めるために液晶モニタ１２０に表示されるものである。このような、リアルタイムで表示される動画（連続した画像）であるスルー画像を液晶モニタ１２０に表示する機能をライブビュー機能という。

液晶モニタ１２０は、カメラコントローラ１４０で画像処理された表示用画像データが示す画像を表示する。液晶モニタ１２０は、動画像及び静止画像を選択的に表示可能である。

カードスロット１７０はメモリーカード１７１を装着可能であり、カメラコントローラ１４０からの制御に基づきメモリーカード１７１に対してデータの書き込み、読み出しを行う。メモリーカード１７１は、カメラコントローラ１４０の画像処理により生成された画像データを格納可能である。例えば、メモリーカード１７１は、ＪＰＥＧ画像ファイルを格納できる。また、メモリーカード１７１に格納された画像データ又は画像ファイルはメモリーカード１７１から読み出し可能である。メモリーカード１７１から読み出された画像データ又は画像ファイルは、カメラコントローラ１４０により画像処理される。例えば、カメラコントローラ１４０は、メモリーカード１７１から取得した画像データ又は画像ファイルを伸張して表示用画像データを生成する。

電源１６０は、カメラシステム１で消費するための電力を供給する。電源１６０は、例えば、乾電池であってもよいし、充電池であってもよいし、または、電源コードにより外部から供給される電力をカメラシステム１に供給するものであってもよい。

ボディマウント１５０は、交換レンズ２００のレンズマウント２５０と機械的及び電気的に接続可能である。ボディマウント１５０は、レンズマウント２５０を介して、交換レンズ２００との間で、コマンドやデータを送受信可能である。ボディマウント１５０は、カメラコントローラ１４０から受信した種々の制御信号を、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラ２４０に送信する。また、ボディマウント１５０は、電源１６０から受けた電力を、レンズマウント２５０を介して交換レンズ２００全体に供給する。

１−１−２．交換レンズの構成
交換レンズ２００は、光学系と、レンズコントローラ２４０と、レンズマウント２５０とを備える。光学系は、ズームレンズ２１０、ＯＩＳレンズ２２０、絞り２６０、及びフォーカスレンズ２３０を含む。

ズームレンズ２１０は、交換レンズ２００の光学系で形成される被写体像の倍率を変化させるためのレンズである。ズームレンズ２１０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。駆動機構２１１は、使用者が操作可能なズームリング等を含み、使用者による回転操作に応じてズームレンズ２１０を光学系の光軸方向に沿って移動させる。検出器２１２は、駆動機構２１１における駆動量を検出する。レンズコントローラ２４０は、この検出器２１２における検出結果を取得することにより、光学系におけるズーム倍率を把握することができる。

ＯＩＳレンズ２２０は、交換レンズ２００の光学系で形成される被写体像のぶれを補正するためのレンズである。ＯＩＳレンズ２２０は、カメラシステム１のぶれを相殺する方向に移動することにより、ＣＣＤイメージセンサ１１０上の被写体像のぶれを小さくする。ＯＩＳレンズ２２０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。アクチュエータ２２１は、ＯＩＳ用ＩＣ２２３からの制御に基づき、光学系の光軸に垂直な面内でＯＩＳレンズ２２０を駆動する。アクチュエータ２２１は、例えば、マグネットと平板コイルとで実現可能である。位置検出センサ２２２は、光学系の光軸に垂直な面内におけるＯＩＳレンズ２２０の位置を検出するセンサである。位置検出センサ２２２は、例えば、マグネットとホール素子で実現可能である。ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、レンズコントローラ２４０から、ジャイロセンサ等のぶれ検出器（図示せず）の検出結果を得る。ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、位置検出センサ２２２の検出結果及びぶれ検出器の検出結果に基づいて、アクチュエータ２２１を制御する。また、ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、レンズコントローラ２４０に対して、光学的像ぶれ補正処理の状態を示す信号を送信する。

絞り２６０は、光学系を通過する光の量を調整するための部材である。絞り２６０は、例えば、複数の絞り羽根からなり、羽根で構成する開口部を開閉することにより、光量を調整可能である。絞りモータ２６１は、絞り２６０の開口部を開閉するための駆動手段である。

フォーカスレンズ２３０は、光学系でＣＣＤイメージセンサ１１０上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させるためのレンズである。フォーカスレンズ２３０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。

フォーカスモータ２３３は、レンズコントローラ２４０の制御に基づいてフォーカスレンズ２３０を駆動し、フォーカスレンズ２３０を光学系の光軸に沿って進退させる。これにより、光学系でＣＣＤイメージセンサ１１０上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させることができる。本実施の形態１では、フォーカスモータ２３３は、ステッピングモータで構成する。しかし、フォーカスモータ２３３はこれに限定されず、例えば、サーボモータ、超音波モータなどによっても実現できる。

レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０からの制御信号に基づいて、ＯＩＳ用ＩＣ２２３やフォーカスモータ２３３の動作を制御して、交換レンズ２００全体の動作を制御する。また、レンズコントローラ２４０は、検出器２１２、ＯＩＳ用ＩＣ２２３などから信号を受信して、カメラコントローラ１４０に送信する。レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０との送受信の際には、レンズマウント２５０及びボディマウント１５０を介して行う。

レンズコントローラ２４０は、制御の際、ＳＲＡＭ２４１をワークメモリとして使用する。また、フラッシュメモリ２４２は、レンズコントローラ２４０の制御の際に使用するプログラムやパラメータを保存する。

１−１−３．用語の対応
交換レンズ２００は交換レンズの一例である。フォーカスモータ２３３は駆動手段の一例である。ＣＣＤイメージセンサ１１０は画像データ生成手段の一例である。カメラコントローラ１４０は検出手段、信号生成手段の一例である。ボディマウント１５０は送信手段の一例である。

１−２．動作
１−２−１．撮像準備動作
まず、撮像準備のためのカメラシステム１の動作を説明する。図２は、カメラシステム１の撮像準備動作を説明するための信号送受信を示す図である。

カメラボディ１００に交換レンズ２００を装着した状態で、使用者が、カメラボディ１００の電源をＯＮすると、電源１６０は、ボディマウント１５０及びレンズマウント２５０を介して、交換レンズ２００に電力を供給する（Ｓ１１）。次に、カメラコントローラ１４０は、レンズコントローラ２４０に対して、交換レンズ２００の認証情報を要求する（Ｓ１２）。ここで、交換レンズ２００の認証情報には、交換レンズ２００が装着されているか否かに関する情報及びアクセサリが装着されているか否かに関する情報が含まれる。レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０からのレンズ認証要求に応答する（Ｓ１３）。

次に、カメラコントローラ１４０は、レンズコントローラ２４０に対して、初期化動作をするよう要求する（Ｓ１４）。これを受けて、レンズコントローラ２４０は、絞りのリセット、ＯＩＳレンズ２２０のリセット等の初期化動作を行う。その後、レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０に対して、レンズ初期化動作が完了した旨を返信する（Ｓ１５）。

次に、カメラコントローラ１４０は、レンズコントローラ２４０に対して、レンズデータを要求する（Ｓ１６）。レンズデータは、フラッシュメモリ２４２に格納されている。レンズコントローラ２４０は、フラッシュメモリ２４２からレンズデータを読み出して、カメラコントローラ１４０に返信する（Ｓ１７）。ここで、レンズデータとは、レンズ名称、Ｆナンバー、焦点距離等の交換レンズ２００特有の特性値である。

カメラコントローラ１４０が、カメラボディ１００に装着されている交換レンズ２００のレンズデータを把握すると、撮像可能な状態になる。この状態では、カメラコントローラ１４０は、レンズコントローラ２４０に対して、交換レンズ２００の状態を示すレンズ状態データを定期的に要求する（Ｓ１８）。レンズ状態データは、例えば、ズームレンズ２１０によるズーム倍率情報、フォーカスレンズ２３０の位置情報、絞り値情報などを含む。この要求に応えて、レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０に対して、要求されたレンズ状態データを返信する（Ｓ１９）。

また、この状態では、カメラシステム１は、ＣＣＤイメージセンサ１１０で生成した画像データが示す画像をスルー画像として液晶モニタ１２０に表示する制御モードで動作し得る。この制御モードを「ライブビューモード」という。ライブビューモードでは、スルー画像が動画で液晶モニタ１２０に表示されるので、使用者は、液晶モニタ１２０を見ながら静止画像を撮像するための構図を決めることができる。ライブビューモードとするか否かは使用者が選択可能である。ライブビューモードの他に、使用者が選択できる制御モードとしては、ＣＣＤイメージセンサ１１０で生成した画像データに基づいて生成された画像を電子式ビューファインダー（図示省略）に表示する制御モードがある。ライブビューモードにおけるオートフォーカス動作の方式としては、コントラスト方式が適している。ライブビューモードでは、定常的に、ＣＣＤイメージセンサ１１０で画像データを生成しているので、その画像データを用いたコントラスト方式のオートフォーカス動作をするのが容易だからである。

コントラスト方式のオートフォーカス動作のために、カメラコントローラ１４０は、レンズコントローラ２４０に対して、コントラストＡＦ用データを要求する（Ｓ２０）。コントラストＡＦ用データは、コントラスト方式のオートフォーカス動作のために必要なデータであり、例えば、フォーカス駆動速度、フォーカスシフト量、像倍率、コントラストＡＦ可否情報の少なくともいずれかを含む。

１−２−２．コントラストＡＦ動作
撮像準備が完了したカメラシステム１におけるオートフォーカス動作について、図３、図４を用いて説明する。ここでは、コントラスト方式のオートフォーカス動作について説明する。図３は、オートフォーカス動作を説明するためのフローチャートである。図４は、オートフォーカス動作の際のタイミングチャートである。

カメラコントローラ１４０は、ライブビューモードで動作しているとする。この状態で、カメラコントローラ１４０は、図４Ａに示すように、垂直同期信号（ＣＣＤＶＤ）を定期的に生成する。カメラコントローラ１４０は、これと並行して、垂直同期信号に基づいて図４Ｃに示すように露光同期信号を生成する。カメラコントローラ１４０は、垂直同期信号（ＣＣＤＶＤ）を基準にして露光開始タイミングと露光終了タイミングとを予め把握していることから、露光同期信号を生成できる。カメラコントローラ１４０は、垂直同期信号をタイミング発生器１１２に出力し、露光同期信号をレンズコントローラ２４０に出力する。レンズコントローラ２４０は、露光同期信号に同期してフォーカスレンズ２３０の位置情報を取得する。この動作の詳細は後述する。

タイミング発生器１１２は、垂直同期信号に基づいて、ＣＣＤイメージセンサ１１０の読み出し信号と、電子シャッタ駆動信号（図４Ｂ参照）とを定期的に生成する。タイミング発生器１１２は、読み出し信号及び電子シャッタ駆動信号に基づいてＣＣＤイメージセンサ１１０を駆動する。

ＣＣＤイメージセンサ１１０は、読み出し信号に応じて、ＣＣＤイメージセンサ１１０内に多数存在する光電変換素子（図示省略）で生成された画素データを垂直転送部（図示省略）に読み出す。本実施の形態１では、読み出し信号と垂直同期信号とは一致しているが、このことは必須事項ではない。つまり、垂直同期信号と読み出し信号とが、ずれていてもよい。要するに、垂直同期信号と読み出し信号との同期がとれていればよい。

また、ＣＣＤイメージセンサ１１０は、電子シャッタ駆動信号に応じて電子シャッタ動作を行う。これにより、ＣＣＤイメージセンサ１１０は、不要電荷を外部に掃き出すことができる。電子シャッタ駆動信号は、図４Ｂに示すように、短時間の間に定期的に発信される複数の信号の群からなる。例えば、１０個の信号を一群として発信する。ＣＣＤイメージセンサ１１０は、一群の電子シャッタ駆動信号が発信されている間、一つの信号に対して、一回の電子シャッタ動作を行う。一群の電子シャッタ駆動信号に含まれる信号数を増やせば、ＣＣＤイメージセンサ１１０内に蓄積した電荷を確実に掃き出すことができるが、ＣＣＤイメージセンサ１１０の駆動方法は煩雑になる。

従って、ＣＣＤイメージセンサ１１０は、電子シャッタ駆動信号により電荷を掃き出し、読み出し信号により画素データを垂直転送部（図示省略）に読み出すので、一群の電子シャッタ駆動信号の最後の信号から垂直同期信号までの期間、スルー画像用の画像データのために露光動作を行うことになる。

以上の状態で、カメラコントローラ１４０は、レリーズ釦１３０が半押しされたか否かを監視している（Ｓ１０１）。今、図４において、時刻ｔ１にレリーズ釦１３０が半押しされたとする。すると、カメラコントローラ１４０は、図４Ｄに示すように、レンズコントローラ２４０に対してＡＦ開始コマンドを送信する。ＡＦ開始コマンドは、コントラスト方式のオートフォーカス動作の開始を指示するコマンドである。

ＡＦ開始コマンドを送信すると、カメラコントローラ１４０は、時刻ｔ２に、レンズコントローラ２４０に対して山登り開始点移動コマンドを送信する。山登り開始点移動コマンドは、コントラスト方式のオートフォーカス動作を開始する際に、フォーカスレンズ２３０をどの位置に移動し、ＡＦ評価値（コントラスト値）を検出中にどの方向にフォーカスレンズ２３０を移動させるかを指示するコマンドである。レンズコントローラ２４０は、これを受けてフォーカスモータ２３３を制御する。フォーカスモータ２３３は、レンズコントローラ２４０の制御により、山登り開始点移動コマンドが示す位置にフォーカスレンズ２３０を移動させる（S１０２）。

次に、カメラコントローラ１４０は、時刻ｔ３に、レンズコントローラ２４０に対して、山登り開始コマンドを送信する（Ｓ１０３）。レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０からの指示に応じて、図４Ｅに示すような制御によって、フォーカスモータ２３３を駆動する。

ここで、山登り開始コマンドは、フォーカスレンズ２３０の駆動速度に関しても交換レンズ２００に対して指示をする。具体的には、山登り開始コマンドは、フォーカスレンズ２３０を速度１で駆動するように交換レンズ２００に対して指示する。ここで、速度１は通常ＡＦ評価値（コントラスト値）のピークをサーチする速度よりも低速な速度である。これは、合焦開始の段階でフォーカスレンズ２３０が合焦位置の近傍にあるような場合もあるからである。

つまり、合焦動作の開始時点でフォーカスレンズ２３０が合焦位置の近傍にあるような場合に、フォーカスレンズ２３０を高速で駆動させると、フォーカスレンズ２３０が合焦位置から大幅に離れてしまう可能性がある。その場合、合焦位置通過後、逆方向に低速でフォーカスレンズ２３０を駆動してピークを検出する必要があり、結果的に合焦位置のサーチに長時間を要してしまう。また、その場合、ライブビューモードにおいて、ＣＣＤイメージセンサ１１０で撮像したピントの合っていない画像を液晶モニタ１２０に表示することとなり、画質が低下する。そこで、本実施の形態のように、合焦動作の開始時点からしばらくは低速（速度１）で合焦位置をサーチすることにより、フォーカスレンズ２３０の近くに合焦位置がある場合は合焦位置を短時間で検出でき、そのような問題を回避することができる。

ここで、図５を用いて、本実施の形態のカメラシステム１において、コントラスト方式のオートフォーカス制御を行う際のフォーカスレンズ２３０の駆動速度の変化について説明する。図５は、本実施の形態におけるフォーカスレンズ２３０の駆動速度変化を説明するための模式図である。本実施の形態では、コントラスト方式のオートフォーカス制御を開始すると、フォーカスレンズ２３０はまず速度１でＡＦ評価値（コントラスト値）のピークのサーチを開始する。開始後、所定時間経過してもＡＦ評価値（コントラスト値）のピークを検出することができなかった場合、フォーカスレンズ２３０の速度を速度１からより高速な速度２に変更して、ＡＦ評価値（コントラスト値）のピークのサーチを継続する。ＡＦ評価値（コントラスト値）のピークが検出されると、フォーカスレンズ２３０の速度を速度２から、より低速な速度３へと変更して、再度、ＡＦ評価値（コントラスト値）のピークの検出を開始する。なお、速度３は、少なくとも速度２より低速な速度であればよく、速度１とは同じであっても異なっていてもよい。速度２より低速な速度３で再度合焦位置を探索することで、より高精度に、ＡＦ評価値（コントラスト値）のピークすなわち合焦位置を探索することができる。再度のＡＦ評価値（コントラスト値）のピークを検出すると、フォーカスレンズ２３０を最速の速度（速度４）で合焦位置へ移動させる。

図４に戻り、山登り開始コマンドを発信した後もカメラコントローラ１４０は、露光同期信号を図４Ｃに示すような所定の周期で、レンズコントローラ２４０に対して送信し続ける（Ｓ１０４）。

また、レンズコントローラ２４０は、露光同期信号がＯＦＦからＯＮに切り替わったときのカウンタ２４３のパルス数と、露光同期信号がＯＮからＯＦＦに切り替わったときのカウンタ２４３のパルス数とを順次ＳＲＡＭ２４１に保存する（Ｓ１０４）。

また、ＣＣＤイメージセンサ１１０は、露光期間中に露光され、生成された画像データを、ＡＤコンバータ１１１を介してカメラコントローラ１４０に送信する。カメラコントローラ１４０は、受信した画像データに基づいて、ＡＦ評価値（コントラスト値）を算出する（Ｓ１０４）。具体的には、ＣＣＤイメージセンサ１１０で生成された画像データから輝度信号を求め、輝度信号の画面内における高周波成分を積算して、ＡＦ評価値（コントラスト値）を求める。この算出したＡＦ評価値（コントラスト値）は、露光同期信号と関連付けた状態でＳＲＡＭ１４１に保存される。

ＡＦ評価値（コントラスト値）と露光同期信号とを関連付けてＳＲＡＭ１４１に保存すると、カメラコントローラ１４０は、レンズコントローラ２４０に対して、ＳＲＡＭ２４１に格納されているレンズの位置情報を要求する位置情報要求コマンドを発信する（Ｓ１０５）。

位置情報要求コマンドを受信すると、レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０に対して、フォーカスレンズ２３０の位置情報を送信する（Ｓ１０６）。本実施の形態において、ＣＣＤイメージセンサ１１０が１フレーム分の撮像を行うごとに、カメラコントローラ１４０は位置情報要求コマンドを送信する（図４Ｊ参照）。従って、レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ１４０から位置情報要求コマンドの取得に応じて、ＳＲＡＭ２４１に格納されているレンズの位置情報を２個送信する。

フォーカスレンズ２３０の位置情報を取得すると、カメラコントローラ１４０は、ＳＲＡＭ１４１に格納しているＡＦ評価値（コントラスト値）と、取得した位置情報とを対応付ける（Ｓ１０７）。対応付けた情報はＳＲＡＭ１４１に格納される。ＡＦ評価値（コントラスト値）と、フォーカスレンズの位置情報とは互いに、露光同期信号に関連付けられている。そのため、カメラコントローラ１４０は、ＡＦ評価値（コントラスト値）をレンズ位置情報と関連付けて保存することができる。例えば、図４Ｃ中の期間ａにおいて露光された画像データを用いて算出されたＡＦ評価値（コントラスト値）は、時刻ｔ４におけるフォーカスレンズ２３０の位置と、時刻ｔ５におけるフォーカスレンズ２３０の位置との平均値と関連付けて保存される。そのＡＦ評価値（コントラスト値）は、図４Ｋに示すように時刻ｔ６でＳＲＡＭ１４１に保存される。

ＡＦ評価値（コントラスト値）と、フォーカスレンズ２３０の位置情報との対応付けがなされると、カメラコントローラ１４０は、フォーカスレンズ２３０の合焦位置を抽出できたか否かを判断する（Ｓ１０８）。具体的には、ＡＦ評価値（コントラスト値）が極大値となるフォーカスレンズ２３０の位置を合焦位置として抽出する。

フォーカスレンズ２３０の合焦位置を抽出できていない場合には、カメラコントローラ１４０は、山登り開始コマンドを交換レンズ２００に送信してから所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１１０）。所定時間が経過していると判断すると、カメラコントローラ１４０は、交換レンズ２００に対して、フォーカスレンズ２３０の駆動速度を高速化するための山登り開始コマンドを送信する（Ｓ１１１、時刻ｔ７）。このコマンドを受信すると、レンズコントローラ２４０は、速度１よりも高速である速度２でフォーカスレンズ２３０を駆動させるようフォーカスモータ２３３を制御する（Ｓ１１１）。

以上のように制御する理由について述べる。山登り開始時には、フォーカスモータ２３３は、比較的低速である速度１でフォーカスレンズ２３０を駆動する。しかしながら、所定時間、速度１でＡＦ評価値（コントラスト値）のピークをサーチしてもピークが見つからない場合、ピーク位置がＡＦ開始時のフォーカスレンズ２３０の位置から離れた位置に存在する場合が多い。このような場合に、低速のままＡＦ評価値（コントラスト値）のピークをサーチしていたのでは、結果としてＡＦ評価値（コントラスト値）のピークを検出するのに長時間を要してしまう。そこで、本実施の形態のカメラシステム１では、ＡＦ評価値（コントラスト値）のピークのサーチを開始してから所定時間が経過した場合、フォーカスレンズ２３０の駆動速度を速度１からより高速な速度２に変更する。これにより、ＡＦ評価値（コントラスト値）のピーク検出に要する時間を短縮する。

一方、フォーカスレンズ２３０の合焦位置を抽出できている場合には、カメラコントローラ１４０は、レンズコントローラ２４０に対して、フォーカスレンズ２３０の駆動速度を低速化するための山登り開始コマンドを送信する（時刻ｔ８、Ｓ１０９）。その山登り開始コマンドは、今まで駆動していた方向と反対方向へフォーカスレンズ２３０を駆動させるとともに、フォーカスレンズ２３０を駆動していた速度を変更する。すなわち、速度１または速度２から、速度３へと変更する（図５参照）。

合焦位置を再度探索することにより、合焦位置を検出すると、カメラコントローラ１４０は、レンズコントローラ２４０に対して、合焦位置移動コマンドを発信する（時刻ｔ９、Ｓ１１２）。合焦位置移動コマンドは、どの方向からどの位置にフォーカスレンズ２３０を移動させるかを示すコマンドである。また、合焦位置移動コマンドは、フォーカスレンズ２３０の合焦位置への移動速度も指示する。具体的には、フォーカスレンズ２３０は、速度４でフォーカスレンズ２３０を合焦位置へと駆動する。速度４は、フォーカスレンズを駆動可能な最速の速度である。これにより、合焦位置の検出後、高速にフォーカスレンズ２３０を合焦位置へと移動させることができる。カメラコントローラ１４０は、合焦位置への移動が完了すると、レンズコントローラ２４０に対して、ＡＦ完了コマンドを送信する（時刻ｔ１０）。以上により、コントラスト方式でオートフォーカス動作を完了する。

以上のように本実施の形態のカメラシステム１は、ＡＦ動作の開始後、所定時間経過すると、フォーカスレンズの駆動速度をより高速な速度に変更してＡＦ評価値（コントラスト値）のピークをサーチすることとした。これにより、ＡＦ評価値（コントラスト値）のピークの検出を高速にでき、かつ、検出した合焦位置へフォーカスレンズ２３０を精度良く移動させることができる。

１−２−３．本実施の形態のまとめ
本実施の形態のカメラシステム１は、交換レンズ２００とカメラボディ１００とを含むカメラシステム１である。交換レンズ２００は、フォーカスレンズ２３０と、フォーカスレンズを駆動するフォーカスモータ２３３とを備える。カメラボディ１００は、被写体像を撮像し、画像データを生成するＣＣＤイメージセンサ１１０と、ＣＣＤイメージセンサ１１０により生成された画像データが示す画像のコントラスト値を検出するカメラコントローラ１４０と、フォーカスモータ２３３を制御するための制御信号を生成するカメラコントローラ１４０と、カメラコントローラ１４０により生成された制御信号を交換レンズ２００に送信するボディマウント１５０とを備える。カメラコントローラ１４０は、オートフォーカス制御において、画像のコントラスト値の検出を開始してから所定時間が経過するまでは第１の速度でフォーカスレンズ２３０を駆動し、所定時間の経過後は第１の速度よりも高速な第２の速度でフォーカスレンズ２３０を駆動するようにフォーカスモータ２３３駆を制御するための制御信号を生成する。

これにより、本実施の形態のカメラシステム１は、ＡＦ評価値（コントラスト値）のピークの検出を高速にでき、かつ、検出した合焦位置へフォーカスレンズを精度良く移動させることができる。

２．実施の形態２
実施の形態２のカメラシステム１について説明する。なお、実施の形態１のカメラシステム１と同一または対応する構成、動作については説明を省略する。

図６は、本実施の形態のカメラシステム１におけるフォーカスレンズ２３０の駆動速度の変化を説明した図である。

本実施の形態のカメラシステム１は、コントラスト方式のオートフォーカス制御を行う際、最初、速度１でフォーカスレンズ２３０の駆動を開始する。その後、所定時間経過してもＡＦ評価値（コントラスト値）のピーク値が検出されない場合、カメラシステム１は、実施の形態１の場合と同様に、フォーカスレンズ２３０の駆動速度を速度１から速度１よりも高速な速度２へと変更する。

フォーカスレンズ２３０の駆動速度を速度２に変更した後も、カメラシステム１は、ＡＦ評価値（コントラスト値）の検出を継続的に行い、ＡＦ評価値（コントラスト値）の上昇度合い（変化率）を継続的に検出する。この検出の結果、フォーカスレンズ２３０の位置がＡＦ評価値（コントラスト値）のピークを与える位置すなわち合焦位置に近づいたと判断すると、カメラシステム１は、フォーカスレンズ２３０の駆動速度を速度２から速度２よりも低速な速度３へと変更する。これにより、実際のＡＦ評価値（コントラスト値）のピークすなわち合焦位置をより高精度に検出することができる。その後、ＡＦ評価値（コントラスト値）のピークすなわち合焦位置を検出すると、カメラシステム１は、フォーカスレンズ２３０の駆動方向を反転させて、フォーカスレンズ２３０を最大駆動速度である速度４で合焦位置へ移動させる。なお、ＡＦ評価値（コントラスト値）の上昇度合い（変化率または変曲点）が所定範囲の値になったときに、フォーカスレンズ２３０の位置とＡＦ評価値（コントラスト値）のピークを与える位置すなわち合焦位置との距離が、所定距離内に近づいたと判断できる。

以上のように、本実施の形態のカメラシステム１は、コントラスト方式のオートフォーカス制御を行う際に、フォーカスレンズ２３０が合焦位置に近づいたと判断した場合にフォーカスレンズ２３０の駆動速度を低下させる。この制御により、検出精度を向上させるために、一度フォーカスレンズ２３０が合焦位置を通過した後に、再度折り返して低速でフォーカスレンズ２３０の合焦位置を探索するという工程を削除することができる（すなわち、フォーカスレンズ２３０の駆動方向の反転回数を低減できる）。その結果、コントラスト方式のオートフォーカス制御の速度を向上させることができる。

なお、本実施形態で示したフォーカスレンズ２３０に対する駆動制御と、実施の形態１で示した駆動制御を組み合わせても良い。すなわち、本実施形態において、ピーク位置すなわち合焦位置が近づいたことがうまく検出できなかった場合に、実施の形態１に示したフォーカスレンズ２３０に対する駆動制御を行うようにしてもよい。

３．他の実施の形態
以上により、本発明の実施の形態として実施の形態１、２を説明した。しかし、本発明の実施形態はこれらには限定されない。他の実施の形態を以下に説明する。

上記の実施形態では、ＡＦ評価値（コントラスト値）の検出を開始してから所定時間経過した時点で一度だけ速度１から速度２へ駆動速度を変更した。しかし、速度の切替回数は一度に限られず、複数回行ってもよい。例えば、上記の実施の形態において、速度２へ変更してからの経過時間と、ＡＦ評価値（コントラスト値）の変化の割合との少なくともいずれかを考慮し、時間が経過したにも関わらずＡＦ評価値（コントラスト値）の変化の割合が小さいと判断されるときは、駆動速度をさらに高速な速度に変更してもよい。

また、ＡＦ評価値（コントラスト値）のピーク検出までのフォーカスレンズ２３０の駆動速度の切替え（１回または複数回の切替えを含む）に関して、動画撮影モードの場合と静止画撮影モードの場合との間で、駆動速度の変化の割合を異ならせても良い。この場合、動画撮像の場合の駆動速度の変化（加速／減速）の割合を、静止画撮像の場合の駆動速度の変化の度合いよりも小さくするのが好ましい。例えば、下記のように交換レンズ２００においてフォーカスレンズ２３０の駆動可能速度レベルが複数段（６段階）に設定されている場合、静止画撮像においては駆動速度を２段階ずつ切り替え（例えば、レベル０→２→４）、動画撮像時においては駆動速度を１段階ずつ切り替える（例えば、レベル１→２→３）ようにする。このように、動画撮像の場合に駆動速度の変化の度合いを小さくすることで、フォーカスレンズ２３０の駆動速度の変化に起因する画質の変化ができるだけ使用者に視認されないようにすることができる。なお、動画撮影のときは、駆動音を考慮し、駆動速度の変化（制御可能な）範囲を例えば０〜３レベルのみに設定する一方、静止画撮影のときは、駆動速度の変化範囲を０〜５レベルの全範囲に設定してもよい。

上記の例は以下のカメラシステムの概念を開示している。交換レンズ２００とカメラボディ１００とを含むカメラシステムであって、交換レンズ２００は、フォーカスレンズ２３０と、フォーカスレンズ２３０を駆動するフォーカスモータ２３０とを備え、カメラボディ１００は、被写体像を撮像し、画像データを生成するＣＣＤイメージセンサ１１０と、ＣＣＤイメージセンサ１１０により生成された画像データが示す画像のコントラスト値を検出するカメラコントローラ１４０と、フォーカスモータ２３０を制御するための制御信号を生成するカメラコントローラ１４０と、制御信号を交換レンズ２００に送信するボディマウント１５０とを備える。カメラコントローラ１４０は、オートフォーカス制御において、所定の条件に基づきフォーカスレンズ２３０の駆動速度を変化させる。その際、カメラコントローラ１４０は、動画撮像時と静止画撮像時とにおいて、オートフォーカス制御におけるフォーカスレンズ２３０の駆動速度の変化の方法を異ならせる。ここで、所定の条件は、例えば、画像データのコントラスト値の検出開始からの経過時間、または、画像データのコントラスト値のピークの検出の有無である。

また、ＡＦ評価値（コントラスト値）のピーク検出までのフォーカスレンズ２３０の駆動速度の切替え（１回または複数回の切替えを含む）において、検出開始からの経過時間に加えて、フォーカスレンズ２３０の残りの移動距離をも考慮して、フォーカスレンズ２３０の駆動速度の切替えを行っても良い。すなわち、所定時間が経過した場合でも、残りの移動距離が所定値よりも少ない場合は、駆動速度を変更しないようにしてもよい。これにより、残りの距離については、低速度で精度よくＡＦ評価値（コントラスト値）のピーク等の検出ができる。または、残りの移動距離に応じて、駆動速度の変化の割合を変更してもよい。例えば、残りの移動距離が長いほど、駆動速度の増加の度合いをより大きくしてもよい。これにより、フォーカスレンズの移動距離が長い場合におけるＡＦ動作に要する時間を短縮できる。

また、ＡＦ評価値（コントラスト値）のピーク検出までのフォーカスレンズ２３０の駆動速度の切替え（１回または複数回の切替えを含む）において、ＡＦ評価値（コントラスト値）の変化の割合に基づいてフォーカスレンズ２３０の駆動速度を変更してもよい。例えば、ＡＦ評価値（コントラスト値）のピーク検出の開始から所定時間経過後であっても、ＡＦ評価値（コントラスト値）の変化の割合が大きい場合は、駆動速度を増加させないようにしてもよい。または、フォーカスモータ２３０の駆動速度を増加させた後、ＡＦ評価値（コントラスト値）の変化の割合が所定値よりも大きくなった場合は、フォーカスモータ２３０の駆動速度を低下させてもよい。このようにするのは、ＡＦ評価値（コントラスト値）の変化の割合が大きい場合、ＡＦ評価値（コントラスト値）のピークが近づいていると考えられるからである。

上記の実施の形態のカメラシステムでは、可動ミラーを備えないカメラボディを例示したが、カメラボディは可動ミラーを備えてもよいし、被写体像を分けるためのプリズムを備えてもよい。また、カメラボディ内ではなく、アダプター内に可動ミラーを備える構成でもよい。

また、上記の実施の形態では、撮像素子としてＣＣＤイメージセンサを例示したが、撮像素子はこれに限定されない。撮像素子は例えば、ＣＭＯＳイメージセンサまたはＮＭＯＳイメージセンサであってもよい。

本発明は、コントラスト方式のオートフォーカス制御が可能な、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置に有用である。

１００ カメラボディ
１１０ ＣＣＤイメージセンサ
１１１ ＡＤコンバータ
１１２ タイミング発生器
１２０ 液晶モニタ
１３０ レリーズ釦
１４０ カメラコントローラ
１４１ ＳＲＡＭ
１４２ フラッシュメモリ
１４３ ＤＲＡＭ
１５０ ボディマウント
１６０ 電源
１７０ カードスロット
１７１ メモリーカード
２００ 交換レンズ
２１０ ズームレンズ
２１１ 駆動機構
２１２ 検出器
２２０ ＯＩＳレンズ
２２１ アクチュエータ
２２２ 位置検出センサ
２２３ ＯＩＳ用ＩＣ
２３０ フォーカスレンズ
２３３ フォーカスモータ
２４０ レンズコントローラ
２４１ ＳＲＡＭ
２４２ フラッシュメモリ
２４３ カウンタ
２５０ レンズマウント
２６０ 絞り
２６１ 絞りモータ

Claims (11)

1. 交換レンズとカメラボディとを含むカメラシステムであって、
   前記交換レンズは、
   フォーカスレンズと、
   前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段と、を備え、
   前記カメラボディは、
   被写体像を撮像し、画像データを生成する画像データ生成手段と、
   前記画像データ生成手段により生成された画像データが示す画像のオートフォーカス評価値を検出する第１の検出手段と、
   前記駆動手段を制御する制御信号を生成する信号生成手段と、
   前記信号生成手段により生成された制御信号を前記交換レンズに送信する送信手段と、を備え、
   前記信号生成手段は、オートフォーカス制御において、
   前記第１の検出手段が、前記オートフォーカス評価値のピークを検出するために、前記オートフォーカス評価値の検出を開始してから所定時間が経過するまでは第１の速度で前記フォーカスレンズを駆動し、前記所定時間が経過する前に前記第１の検出手段が前記オートフォーカス評価値のピークを検出しなかったときは、前記所定時間経過後に前記第１の速度よりも高速な第２の速度で前記フォーカスレンズを駆動するように、前記駆動手段を制御するための制御信号を生成する、
   カメラシステム。
2. 前記フォーカスレンズが合焦位置を通過する前に、前記オートフォーカス評価値に基づき、合焦位置に接近したことを検出する第２の検出手段をさらに備え、
   前記信号生成手段は、前記第２の検出手段が、前記フォーカスレンズが合焦位置に接近したことを検出した後は、前記オートフォーカス評価値の変化の割合に基づいて、前記第２の速度よりも低速である第３の速度で前記フォーカスレンズを駆動するように前記駆動手段を制御するための制御信号を生成する、
   請求項１記載のカメラシステム。
3. 前記第２の検出手段は、前記オートフォーカス評価値の変化率を検知して、前記フォーカスレンズが合焦位置を通過する前に合焦位置に接近したことを検出する、
   請求項２記載のカメラシステム。
4. 前記信号生成手段は、
   前記第１の検出手段が前記オートフォーカス評価値のピークを検出した後は、前記第２の速度よりも低速である第３の速度で前記フォーカスレンズを駆動するように前記駆動手段を制御するための制御信号を生成する、
   請求項１記載のカメラシステム。
5. 前記信号生成手段は、動画撮像時と静止画撮像時とにおいて、オートフォーカス制御における前記フォーカスレンズの駆動速度の変化の方法を異ならせる、
   請求項１記載のカメラシステム。
6. フォーカスレンズと前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段とを備えた交換レンズが装着可能なカメラボディであって、
   被写体像を撮像し、画像データを生成する画像データ生成手段と、
   前記画像データ生成手段により生成された画像データが示す画像のオートフォーカス評価値を検出する第１の検出手段と、
   前記駆動手段を制御する制御信号を生成する信号生成手段と、
   前記信号生成手段により生成された制御信号を前記交換レンズに送信する送信手段と、
   を備え、
   前記信号生成手段は、オートフォーカス制御において、
   前記第１の検出手段が、前記オートフォーカス評価値のピークを検出するために、前記オートフォーカス評価値の検出を開始してから所定時間が経過するまでは第１の速度で前記フォーカスレンズを駆動し、前記所定時間が経過する前に前記第１の検出手段が前記オートフォーカス評価値のピークを検出しなかったときは、前記所定時間経過後に前記第１の速度よりも高速な第２の速度で前記フォーカスレンズを駆動するように、前記駆動手段を制御するための制御信号を生成する、
   カメラボディ。
7. 前記フォーカスレンズが合焦位置を通過する前に、前記オートフォーカス評価値に基づき、合焦位置に接近したことを検出する第２の検出手段をさらに備え、
   前記信号生成手段は、前記第２の検出手段が、前記フォーカスレンズが合焦位置に接近したことを検出した後は、前記オートフォーカス評価値の変化の割合に基づいて、前記第２の速度よりも低速である第３の速度で前記フォーカスレンズを駆動するように前記駆動手段を制御するための制御信号を生成する、
   請求項６記載のカメラボディ。
8. 前記第２の検出手段は、前記オートフォーカス評価値の変化率を検知して、前記フォーカスレンズが合焦位置を通過する前に合焦位置に接近したことを検出する、
   請求項７記載のカメラボディ。
9. 前記信号生成手段は、
   前記第１の検出手段が前記オートフォーカス評価値のピークを検出した後は、前記第２の速度よりも低速である第３の速度で前記フォーカスレンズを駆動するように前記駆動手段を制御するための制御信号を生成する、
   請求項６記載のカメラボディ。
10. 前記信号生成手段は、動画撮像時と静止画撮像時とにおいて、オートフォーカス制御における前記フォーカスレンズの駆動速度の変化の方法を異ならせる、
    請求項６記載のカメラボディ。
11. 撮像手段により生成された画像データが示す画像のオートフォーカス評価値に基づきフォーカスレンズの合焦位置を求めるオートフォーカス制御方法であって、
    フォーカスレンズを駆動しながら、前記オートフォーカス評価値を検出し、
    前記フォーカスレンズの駆動について、前記オートフォーカス評価値のピークを検出するために、前記オートフォーカス評価値の検出を開始してから所定時間が経過するまでは第１の速度で前記フォーカスレンズを駆動し、前記所定時間が経過する前に前記オートフォーカス評価値のピークを検出しなかったときは、前記所定時間経過後に前記第１の速度よりも高速な第２の速度で前記フォーカスレンズを駆動する、
    オートフォーカス制御方法。

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