以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ1を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ1(以下、単にカメラ1という。)は、カメラ本体2とレンズ鏡筒3から構成され、これらカメラ本体2とレンズ鏡筒3はマウント部4により着脱可能に結合されている。
レンズ鏡筒3は、カメラ本体2に着脱可能な交換レンズである。図1に示すように、レンズ鏡筒3には、レンズ31,32,33、および絞り34を含む撮影光学系が内蔵されている。
レンズ32は、フォーカスレンズであり、光軸L1方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ32は、レンズ鏡筒3の光軸L1に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ35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36によってその位置が調節される。
このフォーカスレンズ32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3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32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36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32が光軸L1に沿って直進移動することになる。
上述したようにレンズ鏡筒3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32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36がレンズ鏡筒3に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ36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36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32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36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32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32の位置はエンコーダ35によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ32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3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35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32は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部(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35で検出されたフォーカスレンズ32の現在位置情報は、レンズ制御部37を介して後述するカメラ制御部21へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ36は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ32の駆動位置が、カメラ制御部21からレンズ制御部37を介して送出されることにより駆動する。
絞り34は、上記撮影光学系を通過して撮像素子22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34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21からレンズ制御部37を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体2に設けられた操作部28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21からレンズ制御部37に入力される。絞り34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37で現在の開口径が認識される。
また、レンズ制御部37は、フォーカスレンズ32を駆動させるための駆動信号を、カメラ制御部21から受信し、受信した駆動信号に基づいて、フォーカスレンズ32の駆動制御を行う。なお、レンズ制御部37による、フォーカスレンズ32の駆動制御については、後述する。
一方、カメラ本体2には、上記撮影光学系からの光束L1を受光する撮像素子22が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター23が設けられている。撮像素子22はCCDやCMOSなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部21に送出する。カメラ制御部21に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路25に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ(EVF)26に表示されるとともに、操作部28に備えられたレリーズボタン(不図示)が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるカメラメモリ24に記録される。なお、カメラメモリ24は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。撮像素子22の構造の詳細は後述する。
カメラ本体2には、撮像素子22で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ(EVF)26と、これを駆動する液晶駆動回路25と、接眼レンズ27とを備えている。液晶駆動回路25は、撮像素子22で撮像され、カメラ制御部21へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ26を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ27を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸L2による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体2の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。
カメラ本体2にはカメラ制御部21が設けられている。カメラ制御部21は、マウント部4に設けられた電気信号接点部41によりレンズ制御部37と電気的に接続され、このレンズ制御部37からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部37へデフォーカス量や絞り開口径などの情報を送信する。また、カメラ制御部21は、上述したように撮像素子22から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ26の液晶駆動回路25やメモリ24に出力する。また、カメラ制御部21は、撮像素子22からの画像情報の補正やレンズ鏡筒3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。
また、カメラ制御部21は、上記に加えて、撮像素子22から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。
操作部28は、シャッターレリーズボタンなどの撮影者がカメラ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、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が行えるようになっている。この操作部28により設定された各種モードはカメラ制御部21へ送出され、当該カメラ制御部21によりカメラ1全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、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。
次に、本実施形態に係る撮像素子22について説明する。
図2は、撮像素子22の撮像面を示す正面図、図3は、図2のIII部分を拡大して焦点検出画素222a,222bの配列を模式的に示す正面図である。
本実施形態の撮像素子22は、図3に示すように、複数の撮像画素221が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Gと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Rと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Bがいわゆるベイヤー配列(Bayer Arrangement)されたものである。すなわち、隣接する4つの画素群223(稠密正方格子配列)において一方の対角線上に2つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が1つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群223を単位として、当該画素群223を撮像素子22の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子22が構成されている。
なお、単位画素群223の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ(緑:G、イエロー:Ye、マゼンタ:Mg,シアン:Cy)の配列を採用することもできる。
図4は、撮像画素221の一つを拡大して示す正面図、図6は断面図である。一つの撮像画素221は、マイクロレンズ2211と、光電変換部2212と、図示しないカラーフィルタから構成され、図6の断面図に示すように、撮像素子22の半導体回路基板2213の表面に光電変換部2212が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ2211が形成されている。光電変換部2212は、マイクロレンズ2211により撮影光学系の射出瞳(たとえばF1.0)を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。
また、撮像素子22の撮像面の中心、ならびに中心から左右対称位置の3箇所には、上述した撮像画素221に代えて焦点検出画素222a,222bが配列された焦点検出画素列22a,22b,22cが設けられている。そして、図3に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素222aおよび222bが、互いに隣接して交互に、横一列(22a,22c,22c)に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素222aおよび222bは、ベイヤー配列された撮像画素221の緑画素Gと青画素Bとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。
なお、図2に示す焦点検出画素列22a〜22cの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、二箇所にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列22a〜22cの中から、撮影者が操作部28を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出エリアとして選択することもできる。
図5(A)は、焦点検出画素222aの一つを拡大して示す正面図、図7(A)は、焦点検出画素222aの断面図である。また、図5(B)は、焦点検出画素222bの一つを拡大して示す正面図、図7(B)は、焦点検出画素222bの断面図である。焦点検出画素222aは、図5(A)に示すように、マイクロレンズ2221aと、半円形状の光電変換部2222aとから構成され、図7(A)の断面図に示すように、撮像素子22の半導体回路基板2213の表面に光電変換部2222aが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ2221aが形成されている。また、焦点検出画素222bは、図5(B)に示すように、マイクロレンズ2221bと、光電変換部2222bとから構成され、図7(B)の断面図に示すように、撮像素子22の半導体回路基板2213の表面に光電変換部2222bが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ2221bが形成されている。そして、これら焦点検出画素222aおよび222bは、図3に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、図2に示す焦点検出画素列22a〜22cを構成する。
なお、焦点検出画素222a,222bの光電変換部2222a,2222bは、マイクロレンズ2221a,2221bにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域(たとえばF2.8)を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素222a,222bにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素221と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。
また、図5(A)、図5(B)に示す焦点検出画素222a,222bの光電変換部2222a,2222bは半円形状としたが、光電変換部2222a,2222bの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。
ここで、上述した焦点検出画素222a,222bの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。
図8は、図3のVIII-VIII線に沿う断面図であり、撮影光軸L1近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素222a−1,222b−1,222a−2,222b−2が、射出瞳350の測距瞳351,352から照射される光束AB1−1,AB2−1,AB1−2,AB2−2をそれぞれ受光していることを示している。なお、図8においては、複数の焦点検出画素222a,222bのうち、撮影光軸L1近傍に位置するもののみを例示して示したが、図8に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳351,352から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。
ここで、射出瞳350とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素222a,222bのマイクロレンズ2221a,2221bの前方の距離Dの位置に設定された像である。距離Dは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Dを測距瞳距離と称する。また、測距瞳351,352とは、焦点検出画素222a,222bのマイクロレンズ2221a,2221bにより、それぞれ投影された光電変換部2222a,2222bの像をいう。
なお、図8において焦点検出画素222a−1,222b−1,222a−2,222b−2の配列方向は一対の測距瞳351,352の並び方向と一致している。
また、図8に示すように、焦点検出画素222a−1,222b−1,222a−2,222b−2のマイクロレンズ2221a−1,2221b−1,2221a−2,2221b−2は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ2221a−1,2221b−1,2221a−2,2221b−2の背後に配置された各光電変換部2222a−1,2222b−1,2222a−2,2222b−2の形状が、各マイクロレンズ2221a−1,2221b−1,2221a−2,2221b−2から測距距離Dだけ離れた射出瞳350上に投影され、その投影形状は測距瞳351,352を形成する。
すなわち、測距距離Dにある射出瞳350上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状(測距瞳351,352)が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。
図8に示すように、焦点検出画素222a−1の光電変換部2222a−1は、測距瞳351を通過し、マイクロレンズ2221a−1に向う光束AB1−1によりマイクロレンズ2221a−1上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素222a−2の光電変換部2222a−2は測距瞳351を通過し、マイクロレンズ2221a−2に向う光束AB1−2によりマイクロレンズ2221a−2上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
また、焦点検出画素222b−1の光電変換部2222b−1は測距瞳352を通過し、マイクロレンズ2221b−1に向う光束AB2−1によりマイクロレンズ2221b−1上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素222b−2の光電変換部2222b−2は測距瞳352を通過し、マイクロレンズ2221b−2に向う光束AB2−2によりマイクロレンズ2221b−2上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
そして、上述した2種類の焦点検出画素222a,222bを、図3に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素222a,222bの光電変換部2222a,2222bの出力を、測距瞳351と測距瞳352とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳351と測距瞳352とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。そして、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。
そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面(予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出エリアにおける焦点面をいう。)の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。
なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部21により実行される。
また、カメラ制御部21は、撮像素子22の撮像画素221の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子22の撮像画素221からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる2つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出することでも求めることができる。
そして、カメラ制御部21は、レンズ制御部37に駆動信号を送出してフォーカスレンズ32を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ32の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ32を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、2回上昇した後、さらに、2回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。
ここで、図9は、コントラスト検出方式による焦点検出方法の一例を説明するための図である。図9に示す例では、フォーカスレンズ32が、図9に示すP0に位置しており、まず、P0から、所定のスキャン開始位置(図9中、P1の位置)まで、フォーカスレンズ32を駆動させる初期駆動が行われる。そして、フォーカスレンズ32を、スキャン開始位置から(図9中、P1の位置)、無限遠側から至近側に向けて駆動させながら、所定間隔で、コントラスト検出方式による焦点評価値の取得を行うスキャン駆動が行われる。そして、フォーカスレンズ32を、図9に示すP2の位置に移動させた時点において、焦点評価値のピーク位置(図9中、P3の位置)が合焦位置として検出され、検出された合焦位置(図9中、P3の位置)まで、フォーカスレンズ32を駆動させる合焦駆動が行われる。
次いで、本実施形態に係るカメラ1の動作例を説明する。図10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。
まず、ステップS101では、カメラ制御部21によるスルー画像の生成、および観察光学系の電子ビューファインダ26による、スルー画像の表示が開始される。具体的には、カメラ制御部21により、撮像素子22の出力の読み出しが行なわれ、読み出した画像信号に基づいて、スルー画像が生成される。そして、カメラ制御部21により生成されたスルー画像は、液晶駆動回路25に送出され、観察光学系の電子ビューファインダ26に表示される。これにより、接眼レンズ27を介して、ユーザは被写体像を視認することが可能となる。なお、スルー画像の生成、およびスルー画像の表示は、所定の間隔で繰り返し実行される。
ステップS102では、カメラ制御部21により、操作部28に備えられた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)がされたか否かの判断が行なわれる。第1スイッチSW1がオンした場合は、ステップS103に進み、一方、第1スイッチSW1がオンしていない場合は、ステップS101に戻り、第1スイッチSW1がオンされるまで、所定の間隔で、スルー画像の表示が繰り返し行われる。
そして、シャッターレリーズボタンの半押しが行われると、ステップS103に進み、ステップS103において、フォーカスレンズ32の初期駆動が開始される。具体的には、カメラ制御部21からレンズ制御部37に対して、初期駆動を開始させるための駆動信号が送信され、レンズ制御部37を介して、フォーカスレンズ駆動モータ36により、フォーカスレンズ32を所定のスキャン開始位置まで駆動させる初期駆動が開始される。なお、スキャン開始位置は、特に限定されず、たとえば、フォーカスレンズ32の現在のレンズ位置近傍に合焦位置が存在する場合に、該合焦位置を必要最小限の焦点評価値の数で検出することができる位置を、スキャン開始位置として設定することができる。また、たとえば、至近端、無限遠端、あるいは、撮影シーンによって決定される位置を、スキャン開始位置として設定することもできる。
そして、ステップS103で初期駆動が開始されると、ステップS104に進み、ステップS104で、レンズ制御部37により、フォーカスレンズ32が、初期駆動における停止制御開始位置Pst1に到達したか否かの判断が行われる。ここで、停止制御開始位置Pst1は、初期駆動において、フォーカスレンズ32の駆動を停止するための停止制御が開始されるレンズ位置であり、本実施形態では、初期駆動に要する時間を短縮するために、後述する合焦駆動における停止制御開始位置Pst2よりも目標停止位置に近い位置に設定される。フォーカスレンズ32が、停止制御開始位置Pst1に到達していないと判断された場合には、ステップS104で待機したまま、フォーカスレンズ32が停止制御開始位置Pst1に到達したか否かの判断が繰り返し行われ、フォーカスレンズ32が停止制御開始位置Pst1に到達したと判断された場合に、ステップS105に進み、レンズ制御部37により、フォーカスレンズ32の駆動を停止するための停止制御が開始される。
ここで、図11は、初期駆動および合焦駆動におけるフォーカスレンズ32の停止制御を説明するためのグラフであり、横軸は時間を、縦軸は、駆動開始時のフォーカスレンズ32のレンズ位置を0とした場合における、フォーカスレンズ32のレンズ位置の変位量を示している。
たとえば、図11に示すように、初期駆動において、フォーカスレンズ32を、現在のレンズ位置P0から、目標停止位置Ptrgであるスキャン開始位置まで駆動させる場合、レンズ制御部37は、フォーカスレンズ32を、現在のレンズ位置P0から目標停止位置Ptrgであるスキャン開始位置に向かって駆動させながら、フォーカスレンズ32が、初期駆動における停止制御開始位置Pst1まで到達したか否かを判断する(ステップS104)。そして、図11に示す例では、時刻t2において、フォーカスレンズ32が、初期駆動における停止制御開始位置Pst1に到達するため、時刻t2から、フォーカスレンズ32の停止制御が開始され(ステップS105)、これにより、フォーカスレンズ32の駆動速度が次第に減速し、時刻t3において、目標停止位置Ptrgであるスキャン開始位置で、フォーカスレンズ32が停止する。
そして、ステップS106では、カメラ制御部21により、フォーカスレンズ32の停止制御により、フォーカスレンズ32が停止したか否かの判断が行われ、フォーカスレンズ32が、まだ駆動している場合には、フォーカスレンズ32が停止するまで、ステップS106で待機し、フォーカスレンズ32が停止した場合には、スキャン駆動を行うために、ステップS107に進む。
ステップS107では、初期駆動が終了したため、光学系の焦点状態の検出を行いながら、フォーカスレンズ32を駆動させるスキャン駆動が開始される。具体的には、カメラ制御部21からレンズ制御部37に、スキャン駆動を行わせるための駆動信号が送信され、レンズ制御部37を介して、フォーカスレンズ駆動モータ36により、フォーカスレンズ32のスキャン駆動が開始される。また、カメラ制御部21は、フォーカスレンズ32をスキャン駆動させながら、所定間隔で、撮像素子22の撮像画素221から画像信号を読み出し、読み出した画像信号に基づいて、焦点評価値の算出を繰り返し行い、算出した複数の焦点評価値に基づいて、焦点評価値がピークとなるレンズ位置を合焦位置として検出する、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。
そして、ステップS108では、カメラ制御部21により、スキャン駆動により、合焦位置が検出できたか否かの判定が行なわれ、合焦位置が検出できた場合には、合焦駆動を行うために、ステップS112に進み、一方、合焦位置が検出できなかった場合には、ステップS109に進む。
ステップS109では、カメラ制御部21により、スキャン駆動を、フォーカスレンズ32の駆動可能範囲の全域について行なったか否かの判定が行なわれる。フォーカスレンズ32の駆動可能範囲の全域について、スキャン駆動が行なわれていない場合には、ステップS108に戻り、フォーカスレンズ32をスキャン駆動させながら、コントラスト検出方式により合焦位置を検出する処理が継続して行われる。一方、フォーカスレンズ32の駆動可能範囲の全域について、スキャン駆動が完了している場合には、測距不能と判断して、ステップS110に進み、スキャン駆動が終了された後、ステップS111で、合焦不能表示が行われる。なお、合焦不能表示は、たとえば、電子ビューファインダ26により行われる。
一方、ステップS108で合焦位置が検出できたと判断された場合には、ステップS112に進む。ステップS112では、フォーカスレンズ32を、合焦位置まで駆動させる合焦駆動が開始される。具体的には、カメラ制御部21からレンズ制御部37に対して、合焦駆動を開始するための駆動信号が送信され、レンズ制御部37を介して、フォーカスレンズ駆動モータ36により、フォーカスレンズ32を合焦位置に駆動させる合焦駆動が開始される。
そして、ステップS113では、レンズ制御部37により、フォーカスレンズ32が、合焦駆動における停止制御開始位置Pst2に到達したか否かの判断が行われる。ここで、停止制御開始位置Pst2は、合焦駆動において、フォーカスレンズ32の駆動を停止するための停止制御を開始するレンズ位置であり、停止制御開始位置Pst2からフォーカスレンズ32の停止制御を開始した場合に、フォーカスレンズ32を正確に合焦位置に停止させることができるような位置に設定することができる。
ステップS113で、フォーカスレンズ32が、停止制御開始位置Pst2に到達していないと判断された場合には、ステップS113で待機したまま、フォーカスレンズ32が停止制御開始位置Pst2に到達したか否かの判断が繰り返し行われ、フォーカスレンズ32が停止制御開始位置Pst2に到達したと判断された場合に、ステップS114に進み、レンズ制御部37により、フォーカスレンズ32の駆動を停止するための停止制御が開始される。
たとえば、図11に示すように、合焦駆動において、フォーカスレンズ32を、現在のレンズ位置P0から、目標停止位置Ptrgである合焦位置まで駆動させる場合、レンズ制御部37は、フォーカスレンズ32を、目標停止位置Ptrgである合焦位置に向かって駆動させながら、フォーカスレンズ32が、合焦駆動における停止制御開始位置Pst2まで到達したか否かを判断する(ステップS113)。そして、図11に示す例では、時刻t1において、フォーカスレンズ32が、合焦駆動における停止制御開始位置Pst2に到達するため、時刻t1から、フォーカスレンズ32の停止制御が開始され(ステップS114)、これにより、フォーカスレンズ32の駆動速度が次第に減速し、時刻t4で、目標停止位置Ptrgである合焦位置に、フォーカスレンズ32が停止する。
このように、本実施形態では、初期駆動におけるフォーカスレンズ32の停止制御と、合焦駆動におけるフォーカスレンズ32の停止制御とが異なる態様で行われる。すなわち、図11に示すように、初期駆動においては、初期駆動に要する時間を短縮することを優先して、合焦駆動における停止制御開始位置Pst2よりも、目標停止位置Ptrgに近い停止制御開始位置Pst1で、フォーカスレンズ32の停止制御を開始する。また、初期駆動においては、フォーカスレンズ32の停止制御による、フォーカスレンズ32の駆動速度の速度変化率が、合焦駆動における駆動速度の速度変化率よりも大きくなるように、フォーカスレンズ32の停止制御が行われる。すなわち、初期駆動においては、初期駆動に要する時間を短縮するために、フォーカスレンズ32が目標停止位置Ptrgに近い位置となるまで、フォーカスレンズ32を減速させずに速い速度のまま駆動させ、フォーカスレンズ32が目標停止位置Ptrgに近い位置となった場合に、フォーカスレンズ32を急速に減速させて、フォーカスレンズ32を停止する。
一方、合焦駆動においては、フォーカスレンズ32を合焦位置に正確に駆動させることを優先して、図11に示すように、初期駆動における停止制御開始位置Pst1よりも前の停止制御開始位置Pst2から、フォーカスレンズ32の停止制御を開始する。また、合焦駆動においては、フォーカスレンズ32の駆動速度の速度変化率を、初期駆動における駆動速度の速度変化率よりも小さくして、フォーカスレンズ32の停止制御が行われる。すなわち、合焦駆動におけるフォーカスレンズ32の停止制御では、フォーカスレンズ32を合焦位置に正確に駆動させるために、フォーカスレンズ32の停止制御を初期駆動よりも早いタイミングから開始し、初期駆動よりも時間をかけて、フォーカスレンズ32を合焦位置まで駆動させる。
そして、ステップS115では、カメラ制御部21により、フォーカスレンズ32の停止制御により、フォーカスレンズ32が停止したか否かの判断が行われ、フォーカスレンズ32が、まだ駆動している場合には、フォーカスレンズ32が停止するまで、ステップS115で待機し、フォーカスレンズ32が停止した場合には、ステップS116に進み、合焦表示が行なわれる。なお、合焦表示は、たとえば、電子ビューファインダ26により行われる。また、合焦表示を行なう際には、合焦動作が行われた旨をユーザに報知するための表示を併せて行なってもよい。
以上のように、本実施形態に係るカメラ1の動作が実行される。
このように、本実施形態では、初期駆動においては、図11に示すように、初期駆動における停止制御開始位置Pst1が、合焦駆動における停止制御開始位置Pst2と比較して、目標停止位置Ptrgに近い位置となるように、フォーカスレンズ32の停止制御が開始される。また、初期駆動においては、フォーカスレンズ32の停止動作における速度変化率が、合焦駆動におけるフォーカスレンズ32の停止動作における速度変化率よりも大きくなるように、フォーカスレンズ32の停止制御が行われる。これにより、初期駆動においては、合焦駆動と比べて、フォーカスレンズ32が目標停止位置Ptrgに近くに到達するまで、フォーカスレンズ32の駆動速度を減速させないで速い速度のまま駆動し、フォーカスレンズ32が目標停止位置Ptrgに近くなってから、フォーカスレンズ32を急速に減速させることができるため、初期駆動におけるフォーカスレンズ32の停止制御を、合焦駆動におけるフォーカスレンズ32の停止制御と同様の方法で行う場合と比べて、初期駆動に要する時間を短縮することができ、その結果、焦点検出に要する時間を短縮することができる。
また、本実施形態では、合焦駆動においては、初期駆動における停止制御開始位置Pst1と比べて、目標停止位置Ptrgから遠い停止制御開始位置Pst2から、フォーカスレンズ32の停止制御を開始し、また、フォーカスレンズ32の駆動速度の速度変化率が、初期駆動における駆動速度の速度変化率よりも小さくなるように、フォーカスレンズ32の停止制御を行う。これにより、合焦駆動においては、初期駆動と比べて、フォーカスレンズ32をより正確に合焦位置まで駆動させることができ、その結果、被写体にピントの合った画像を適切に撮像することができる。
さらに、本実施形態では、レンズ制御部37が、フォーカスレンズ32の停止制御を開始するか否を独自に判断して、フォーカスレンズ32の停止制御を開始することで、レンズ制御部37が、カメラ制御部21からの制御信号を受信して、受信した制御信号に基づいて、フォーカスレンズ32の停止制御を開始する場合と比べて、フォーカスレンズ32のレンズ位置に応じた、フォーカスレンズ32の停止制御を迅速に開始することができ、これにより、フォーカスレンズ32の停止制御において、フォーカスレンズ32が、目標停止位置Ptrgから大きく離れてしまうことを有効に防止することができる。
なお、以上説明した実施形態は、本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、本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、本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、図11に示すように、初期駆動における停止制御開始位置Pst1を、合焦駆動における停止制御開始位置Pst2と比較して、目標停止位置Ptrgに近い位置となるように、フォーカスレンズ32の停止制御を行う構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、図12に示すように、初期駆動における停止制御開始位置Pst1を目標停止位置Ptrgに設定し、フォーカスレンズ32が、目標停止位置Ptrgに到達してから、フォーカスレンズ32の停止駆動を行う構成としてもよい。たとえば、図12に示す例では、時刻t5まで、フォーカスレンズ32の駆動速度を減速せずに、フォーカスレンズ32を目標停止位置Ptrgまで駆動させ、時刻t5で、フォーカスレンズ32が、初期駆動における停止制御開始位置Pst1(=目標停止位置Ptrg)に到達してから、フォーカスレンズ32の停止制御を開始することで(ステップS105)、時刻t6で、フォーカスレンズ32が停止する。
なお、上述した実施形態のカメラ1は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。