JP5907610B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、撮影光学系のフォーカス制御を行うデジタルスチルカメラ、ビデオカメラおよび交換レンズ等の光学機器に関する。

光学機器で行われるフォーカス制御（オートフォーカス：以下、ＡＦという）には、ＣＣＤセンサ等の撮像素子の出力を用いて生成された映像信号から、映像のコントラスト状態、つまりは撮影光学系の焦点状態を表す焦点情報（焦点評価値）を生成する方式がある。このコントラスト検出方式では、フォーカスレンズを移動させて焦点信号をサンプリングし、該焦点信号が最大となる位置、すなわち被写体に最もピントが合う合焦位置を検出する。ただし、この方式では、実際にフォーカスレンズをその可動範囲の全域で移動させて合焦位置を求めるためにＡＦに要する時間が長くなったり、被写体が低コントラストである場合に正確な合焦位置を検出しにくかったりするという問題がある。

一方、用途によっては合焦位置を求めるためにフォーカスレンズを移動させる範囲（つまりはピントを合わせる被写体距離の範囲）を限定してよい場合もある。例えば、水中での撮影では、無限遠距離の被写体は水の濁りによってもともと見えにくいため、実質的には撮影対象から除外される。したがって、ピントを合わせる被写体距離の範囲を近距離に限定しても実用上は問題がない。

特許文献１には、ＡＦ可能なカメラにおいてＡＦに要する時間を短縮する方法が開示されている。この方法では、撮影モードをＡＦモードと速写モードとに切り替え可能であって、速写モードではフォーカス位置を所定のパンフォーカス位置に固定するとともにズーム可能な範囲を広角側に制限する。

特開２００３−１４００２５公報

しかしながら、特許文献１にて開示された方法において、速写モードではＡＦに要する時間の短縮が可能であるものの、ズーム可能範囲が制限されるので、カメラの使い勝手が悪くなる。特に、水中で泳ぐ魚を撮影する場合のように被写体に接近しにくい場合にズーム可能範囲が広角側に制限されると、被写体を大きく撮影することができなくなる。

本発明は、ズーム可能範囲を制限することなく、短時間で合焦状態が得られるようにした光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学機器は、撮影光学系の焦点状態を示す焦点情報を生成する焦点情報生成手段と、撮影光学系に含まれるフォーカス素子の位置を制御する制御手段と、被写体の色温度を検出する色温度検出手段を有する。撮影光学系の焦点距離が可変である。そして、制御手段は、色温度が所定温度より低い場合は、焦点距離にかかわらず、焦点情報を用いて、所定の被写体距離範囲よりも広い被写体距離範囲で合焦状態が得られるように前記フォーカス素子の位置を制御し、色温度が所定温度よりも高い場合において、焦点距離が所定焦点距離よりも広角側であるときは、撮影光学系が所定の被写体距離範囲でパンフォーカスとなる位置に前記フォーカス素子を移動させる。焦点距離が所定焦点距離よりも望遠側であるときは、焦点情報を用いて、所定の被写体距離範囲で合焦状態が得られるようにフォーカス素子の位置を制御することを特徴とする。

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、撮影光学系の焦点状態を示す焦点情報を生成するステップと、撮影光学系に含まれるフォーカス素子の位置を制御する制御ステップと、被写体の色温度を検出する色温度検出ステップを有する。撮影光学系の焦点距離が可変である。そして、制御ステップにおいて、色温度が所定温度より低い場合は、焦点距離にかかわらず、焦点情報を用いて、所定の被写体距離範囲よりも広い被写体距離範囲で合焦状態が得られるようにフォーカス素子の位置を制御し、色温度が前記所定温度よりも高い場合において、焦点距離が所定焦点距離よりも広角側であるときは、撮影光学系が所定の被写体距離範囲でパンフォーカスとなる位置に前記フォーカス素子を移動させる。焦点距離が前記所定焦点距離よりも望遠側であるときは、焦点情報を用いて、所定の被写体距離範囲で合焦状態が得られるようにフォーカス素子の位置を制御することを特徴とする。

本発明によれば、焦点距離（ズーム位置）が広角側であるときには所定の被写体距離範囲でパンフォーカスとなるので、該所定の被写体距離範囲内の被写体に対してはフォーカス制御を行わずに合焦状態が得られる。一方、焦点距離が望遠側であるときは、焦点情報を用いたフォーカスレンズの位置制御（ＡＦ）を上記所定の被写体距離範囲に限定して行う。このため、ズーム可能範囲を制限することなく、短時間で合焦状態を得ることができる。

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。 実施例１のカメラの基本動作を示すフローチャート。 図２に示す焦点距離変更処理を示すフローチャート。 図２に示す本撮影用ＡＥ処理を示すフローチャート。 図２に示す本撮影用ＡＦ処理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本撮影用ＡＦ処理を示すフローチャート。 図６に示すパンフォーカス判定を説明する図。 本発明の実施例３であるカメラの基本動作を示すフローチャート。 図８に示す本撮影用ＡＥ処理を示すフローチャート。 本発明の実施例４であるカメラの基本動作を示すフローチャート。 図１０に示す水中判定処理を示すフローチャート。 図１０に示す本撮影用ＡＦ処理を示すフローチャート。 図１２に示すスキャン開始位置およびスキャン終了位置を説明する図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例であるデジタルスチルカメラおよびビデオカメラ等の撮像装置（光学機器：以下、カメラという）の構成を示す。１０１はフォーカスレンズ（フォーカス素子）であり、後述する撮影光学系の光軸方向に移動して、該撮影光学系のピントが後述する撮像素子上に合うように焦点調節を行う。なお、フォーカス素子は、レンズ以外の光学素子であってもよい。１０２はフォーカスレンズ１０１を移動させるアクチュエータとしてのフォーカスレンズ駆動モータである。

１０３は被写体から撮影光学系に入射して撮像素子に到達する光の量を調節する絞りである。１０４は絞り１０３を動作させるアクチュエータとしての絞り駆動モータである。１０５は光軸方向に移動して撮影光学系の焦点距離を変更する（ズームを行う）ズームレンズである。１０６はズームレンズ１０５を移動させるアクチュエータとしてのズームレンズ駆動モータである。フォーカスレンズ１０１、絞り１０３、ズームレンズ１０５および他の不図示の少なくとも１つのレンズにより、焦点距離が可変である撮影光学系が構成される。

１０７は撮影光学系からの光により形成された被写体像を光電変換する撮像素子であり、ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサにより構成される。１０８は撮像素子１０７から出力されたアナログ信号（撮像信号）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。１０９はＡ／Ｄ変換器１０８から出力されたデジタル信号に対して所定の画像処理を行って映像信号（画像データ）を生成する画像処理プロセッサである。１１０は画像処理プロセッサ１０９で生成された映像信号を一時的に記憶するバッファメモリである。

１１１は撮影シーケンス等のカメラ内での様々な処理を制御する制御手段としてのマイクロコンピュータ（以下、ＣＰＵという）である。１１２はＣＰＵ１１１で実行されるコンピュータプログラムが記憶されているプログラムメモリである。１１３はワークメモリであり、ＣＰＵ１１１がプログラムメモリ１１２に記憶されているプログラムに従って処理を実行する際に必要な各種データを一時的に記憶する。１１４は撮影準備スイッチ（ＳＷ１）であり、自動露出（以下、ＡＥという）やオートフォーカス（以下、ＡＦという）等を含む撮影準備動作を指示するためにユーザにより操作される。１１５は撮影スイッチ（ＳＷ２）であり、撮影準備スイッチ１１７の操作後に、後述する本撮影処理を指示するためにユーザにより操作される。

１１６はカメラに搭載された各種撮影モードから任意の撮影モードを選択するためにユーザにより操作される撮影モード選択スイッチである。１１７はズームレンズ１０５の移動（つまりはズーム）を指示するためにユーザにより操作されるズームスイッチである。

次に、上述したカメラの動作について説明する。なお、以下に説明するカメラの動作は、基本的には、ＣＰＵ１１１がプログラムメモリ１１２に記憶されたコンピュータプログラムに従って行う。また、ＣＰＵ１１１による演算の結果や各種処理データは、基本的にはワークメモリ１１３に記憶される。

図２には、カメラの基本動作を示している。まず、ステップＳ２０１では、ＣＰＵ１１１は、撮影準備スイッチ（ＳＷ１）１１４がＯＮかＯＦＦかを判定し、ＯＮであればステップＳ２０４に、そうでなければステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、ＣＰＵ１１１は、撮影待機状態にて不図示の画像表示部に電子ビューファインダ（ＥＶＦ）画像を表示するためのＥＶＦ処理を行う。このＥＶＦ処理では、ＡＥ、ＡＦ、オートホワイトバランス（ＡＷＢ）、表示用画像処理および画像表示部への画像出力処理を行う。

次に、ステップＳ２０３では、ＣＰＵ１１１は、焦点距離の変更処理を行う。この焦点距離の変更処理については後に詳述する。そして、ステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２０４では、ＣＰＵ１１１は、本撮影用ＡＥ処理を行う。この本撮影用ＡＥ処理についても後に詳述する。

次に、ステップＳ２０５では、ＣＰＵ１１１は、本撮影用ＡＦ処理を行う。この本撮影用ＡＦ処理についても後に詳述する。

次に、ステップＳ２０６では、ＣＰＵ１１１は、撮影スイッチ（ＳＷ２）１１５がＯＮかＯＦＦかを判定し、ＯＮであればステップＳ２０７に、そうでなければ再度この判定を繰り返す。

ステップＳ２０７では、ＣＰＵ１１１は、撮像素子１０７への露光、撮像素子１０７に蓄積された電荷の読み出しと撮像信号の出力、画像処理プロセッサ１０９による記録用映像信号又は記録用静止画像の生成およびこれらの不図示の記録媒体への記録等を含む本撮影処理を行う。そして、ステップＳ２０１に戻る。

図３には、図２に示したステップＳ２０３で行われる焦点距離の変更処理の手順を示している。まず、ステップＳ３０１では、ＣＰＵ１１１は、ズームスイッチ１１７がＯＮかＯＦＦかを判定し、ＯＮであればステップＳ３０２に、そうでなければステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０２では、ＣＰＵ１１１は、ズーム駆動中フラグがＦＡＬＳＥであるか否かを判定し、ＦＡＬＳＥであればステップＳ３０３に進み、そうでなければ本処理を終了する。なお、ズーム駆動中フラグは、不図示の初期化処理において予めＦＡＬＳＥに設定されている。

ステップＳ３０３では、ＣＰＵ１１１は、ＯＮであるズームスイッチ１１７がテレ側（望遠側）に操作されているかワイド側（広角側）に操作されているかを判定し、テレ側であればステップＳ３０４に、ワイド側であればステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０４では、ＣＰＵ１１１は、ズームレンズ１０５をテレ側に移動させるようズームレンズ駆動モータ１０６を駆動する。

ステップＳ３０５では、ＣＰＵ１１１は、ズームレンズ１０５をワイド側に移動させるようズームレンズ駆動モータ１０６を駆動する。

次に、ステップＳ３０６では、ＣＰＵ１１１は、ズーム駆動中フラグをＴＲＵＥに設定する。

ステップＳ３０７では、ＣＰＵ１１１は、ズーム駆動中フラグがＴＲＵＥであるか否かを判定し、ＴＲＵＥであればステップＳ３０８に進み、そうでなければステップＳ３０１に戻る。

ステップＳ３０８では、ＣＰＵ１１１は、ズームレンズ１０５の移動を停止させる。

次に、ステップＳ３０９では、ＣＰＵ１１１は、ズームレンズ１０５の位置（以下、ズーム位置という）を記憶する。ズームレンズ駆動モータ１０６としてステッピングモータを使用する場合は、不図示の初期位置からズームレンズ駆動モータ１０６に印加された駆動パルス数をカウントすることでズーム位置を知ることができる。

続いてステップＳ３１０では、ＣＰＵ１１１は、ズーム駆動中フラグをＦＡＬＳＥに設定する。そして、本処理を終了する。

図４には、図２に示したステップＳ２０４で行われる本撮影用ＡＥ処理の手順を示している。まず、ステップＳ４０１では、ＣＰＵ１１１は、撮像素子１０７の露光を行う。

次に、ステップＳ４０２では、ＣＰＵ１１１は、撮像素子１０７から撮像信号を読み出して、画像処理プロセッサ１０９に映像信号を生成させる。

次に、ステップＳ４０３では、ＣＰＵ１１１は、映像信号から被写体輝度を算出する。

そして、ステップＳ４０４では、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ４０３で算出した被写体輝度に応じて絞り１０３の絞り値を決定し、絞り１０３がその絞り値に設定されるように絞り駆動モータ１０４を駆動する。

次に、ステップＳ４０５では、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ４０４で設定した絞り値を記憶する。

次に、ステップＳ４０６では、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ４０３で算出した被写体輝度に応じて本撮影用の露光時間（シャッタスピード）を設定する。

続いて、ステップＳ４０７では、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ４０６で設定したシャッタスピードを記憶する。

そして、ステップＳ４０８では、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ４０３で算出した被写体輝度に応じて映像信号の輝度レベルを増幅するためのゲインを設定し、本処理を終了する。

図５には、図２に示したステップＳ２０５で行われる本撮影用ＡＦ処理（フォーカス制御）の手順を示している。以下に説明するステップＳ５０２からステップＳ５０６までの処理で行われるフォーカスレンズ１０１の移動と焦点評価値の取得とを複数回行うことを、スキャンという。

まず、ステップＳ５０１では、ＣＰＵ１１１は、図３に示したステップＳ３０９で記憶したズーム位置を読み出し、該ズーム位置が所定ズーム位置（つまりは撮影光学系の焦点距離が所定焦点距離）よりもテレ側にあるか否かを判定する。ズーム位置が所定ズーム位置よりもテレ側であればステップＳ５０２に、そうでなければステップＳ５１１に進む。

ステップＳ５０２では、ＣＰＵ１１１は、スキャン開始位置にフォーカスレンズ１０１を移動させる。このスキャン開始位置の決定方法については後述する。

次に、ステップＳ５０３では、ＣＰＵ１１１は、撮像素子１０７の露光を行った後に読み出されたアナログ撮像信号をＡ／Ｄ変換器１０８にてデジタル信号に変換させ、その出力から画像処理プロセッサ１０９に映像信号を生成させる。そして、ＣＰＵ１１１は、該映像信号に含まれる輝度信号から高周波成分を抽出して焦点情報としての焦点評価値を生成し、それを記憶する。このように、ＣＰＵ１１１は焦点情報生成手段としても機能する。焦点評価値は、映像のコントラスト状態を示す値であるが、該コントラスト状態は撮影光学系の焦点状態に対応するので、この焦点評価値を、撮影光学系の焦点状態を示す焦点情報として使用することができる。

次に、ステップＳ５０４では、ＣＰＵ１１１は、現在のフォーカスレンズ１０１の位置を記憶する。フォーカスレンズ駆動モータ１０２としてステッピングモータを使用する場合は、不図示の初期位置からフォーカスレンズ駆動モータ１０２に印加した駆動パルス数をカウントすることでフォーカスレンズ１０１の位置を検出することができる。

次に、ステップＳ５０５では、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ５０４で記憶したフォーカスレンズ１０１の現在位置がスキャン終了位置と同じであるか否かを判定し、同じであればステップＳ５０７に、そうでなければステップＳ５０６に進む。このスキャン終了位置の決定方法についても後述する。

ステップＳ５０６では、ＣＰＵ１１１は、フォーカスレンズ１０１をスキャン終了位置に向かって所定量だけ移動する。そして、ステップＳ５０３に戻る。

一方、ステップＳ５０７では、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ５０３で記憶した焦点評価値のうち最大値、つまりは焦点評価値のピークを抽出する。

そして、ステップＳ５０８では、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ５０４で記憶したフォーカスレンズ１０１の位置のうちステップＳ５０７で抽出した焦点評価値のピークに対応する位置、すなわちピーク位置を抽出する。

続いて、ステップＳ５０９では、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ５０８で抽出したピーク位置にフォーカスレンズ１０１を移動させる。このように、ＣＰＵ１１１は、スキャン開始位置とスキャン終了位置との間（後述するように所定の被写体距離範囲）で合焦状態が得られるようにフォーカスレンズ１０１の位置を制御する。

そして、ステップＳ５１０では、ＣＰＵ１１１は、パンフォーカスフラグをＦＡＬＳＥに設定する。後にこのパンフォーカスフラグがＴＲＵＥであれば、後述するパンフォーカス位置にフォーカスレンズが移動したことを示す。後にパンフォーカスフラグがＦＡＬＳＥであれば、通常のＡＦ処理が行われたことを示す。

ステップＳ５１１では、ＣＰＵ１１１は、フォーカスレンズ１０１を所定位置としてのパンフォーカス位置に移動させる。パンフォーカス位置は、数ｍ（例えば、２ｍ）から１０〜数十ｍ（例えば、２０ｍ）の所定の被写体距離範囲を被写界深度でカバーできるフォーカスレンズ１０１の位置である。ＣＰＵ１１１は、フォーカスレンズ１０１をパンフォーカス位置（撮影光学系が所定の被写体距離範囲でパンフォーカスとなる位置）に移動させて停止させる。これにより、パンフォーカス設定が行われる。

次に、ステップＳ５１２では、ＣＰＵ１１１は、パンフォーカスフラグをＴＲＵＥに設定する。

上述したステップＳ５０２からステップＳ５０９までの処理により行われるＡＦ処理を、以下、スキャンＡＦ処理という。

図５に示したステップＳ５０２でのスキャン開始位置の決定方法と、ステップＳ５０５でのスキャン終了位置の決定方法について説明する。

スキャン開始位置は、ステップＳ５１１でフォーカスレンズ１０１が移動したパンフォーカス位置にて被写界深度でカバーできる所定の被写体距離範囲の両端のうち一方とし、スキャン終了位置はその他方とする。例えば、所定の被写体距離範囲が１ｍから２０ｍの範囲である場合は、スキャン開始位置を２０ｍの被写体に対して合焦状態が得られるフォーカスレンズ１０１の位置とし、スキャン終了位置を１ｍの被写体に対して合焦状態が得られるフォーカスレンズ１０１の位置とする。

このように、本実施例では、ズーム位置がテレ側のときに行われるスキャンＡＦ処理でのスキャン範囲としての被写体距離範囲を、ズーム位置がワイド側であるときにパンフォーカス範囲となる所定の被写体距離範囲に限定する。これにより、ズーム位置にかかわらず実用的な合焦可能な被写体距離範囲が同じになり、ズーム可能範囲をパンフォーカスが有効になるワイド側だけに限定する必要がなくなる。さらに、スキャン範囲を無限遠端から至近端までのフォーカスレンズの可動範囲の全域よりも狭く設定することにより、ズーム位置がテレ側に設定されているときでもＡＦに要する時間を短縮することができる。

なお、パンフォーカス範囲としての所定の被写体距離範囲とスキャンＡＦ処理でのスキャン範囲とは厳密に一致する必要はなく、同じとみなせる程度に一致すればよい。

実施例１では、ズーム位置に応じて、パンフォーカス設定を行うかスキャンＡＦ処理を行うかを選択したが、この選択に絞り１０３の絞り値を考慮するようにしてもよい。本実施例のカメラの構成は実施例１のカメラの構成と同じであり、また以下の説明において、実施例１と共通する説明は省略する。

図６には、実施例１において図５を用いて説明した本撮影用ＡＦ処理に代わる本実施例での本撮影用ＡＦ処理を示している。

まず、ステップＳ６０１では、ＣＰＵ１１１は、パンフォーカス判定を行う。このパンフォーカス判定の内容については後述する。

次に、ステップＳ６０２では、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ６０１での判定結果が、パンフォーカス設定であればステップＳ６１２に、そうでなければＳ６０３に進む。ステップＳ６０３からステップＳ６１３での処理は、図５に示したステップＳ５０２からステップＳ５１２での処理と同じであるので、説明を省略する。

図７には、図６に示したステップＳ６０１で行われるパンフォーカス判定の内容を示している。図６に示すように、本実施例では、ズーム位置と絞り１０３の絞り値との組み合わせにより、パンフォーカス設定かスキャンＡＦ処理かを選択する。ズーム位置０がワイド端を、ズーム位置５がテレ端をそれぞれ示している。図６中のＰがパンフォーカス設定を、ＡＦがスキャンＡＦ処理をそれぞれ意味する。

図６から分かるように、ズーム位置がワイド端に近いほどパンフォーカス設定が選択され易く、また絞り値が大きいほど（絞り１０３が絞られて被写界深度が深くなるほど）パンフォーカス設定が選択され易い。

例えば、実施例１において、図４のステップＳ４０５にて記憶された絞り値がＦ２．８である場合は、図３のステップＳ３０９で記憶されたズーム位置が０から２である場合はパンフォーカス設定が選択され、ズーム位置が３から５である場合はスキャンＡＦ処理が選択される。

一方、ズーム位置が３である場合は、絞り値がＦ２．８からＦ４．０であるときはスキャンＡＦ処理が選択され、絞り値がＦ５．６からＦ８．０であるときはパンフォーカスが選択される。

このようにして、本実施例では、ズーム位置と絞り値とに応じてパンフォーカス設定かスキャンＡＦ処理かを選択する。言い換えれば、絞り１０３が絞られるほど、パンフォーカス設定を選択するズーム位置（所定焦点距離）をテレ側に変更する。これにより、より積極的にパンフォーカス設定を活用することができる。

実施例２では、ズーム位置と絞り値とに応じてパンフォーカス設定かスキャンＡＦ処理かを選択する場合について説明したが、絞り値を決定する前にパンフォーカス設定かスキャンＡＦ処理かを選択し、その結果に応じて絞り値を決めるようにしてもよい。本実施例のカメラの構成は実施例１のカメラの構成と同じである。

図８には、実施例１において図２を用いて説明したＥＦＶ処理に代わる本実施例でのＥＶＦ処理を示している。ステップＳ８０１からステップＳ８０３までの処理は、図２に示したステップＳ２０１からステップＳ２０３までの処理と同じであるので、説明を省略する。

ステップＳ８０４では、ＣＰＵ１１１は、本撮影用ＡＦ処理を行う。この本撮影用ＡＦ処理は、実施例１にて図５を用いて説明した本撮影用ＡＦ処理または実施例２にて図６を用いて説明した本撮影用ＡＦ処理に相当する。

ステップＳ８０５では、ＣＰＵ１１１は、後述する手順により本撮影用ＡＥ処理を行う。

ステップＳ８０６およびステップＳ８０７はそれぞれ、図２に示したステップＳ２０６およびステップＳ２０７と同じであるので、説明を省略する。

図９には、実施例１において図４を用いて説明した本撮影用ＡＥ処理に代わる本実施例での本撮影用ＡＥ処理を示している。ステップＳ９０１からステップＳ９０３までの処理は、図４に示したステップＳ４０１からステップＳ４０３までの処理と同じであるので、説明は省略する。

ステップＳ９０４では、ＣＰＵ１１１は、図５のステップＳ５１０、ステップＳ５１２図６のステップＳ６１１またはステップＳ６１３で設定したパンフォーカスフラグがＴＲＵＥであるか判定する。ＴＲＵＥであればステップＳ９０５に、そうでなければステップＳ９０６に進む。

ステップＳ９０５では、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ９０３にて算出した被写体輝度に応じて絞り１０３の絞り値をＡ１に設定する。

一方、ステップＳ９０６では、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ９０３で算出した被写体輝度に応じて絞り１０３の絞り値をＡ２に設定する。Ａ１とＡ２は以下の関係を有する。
Ａ１＞Ａ２
すなわち、絞り値Ａ１は、絞り値Ａ２よりも小絞り側（絞り１０３をより絞り込んだときの絞り値）である。

これにより、パンフォーカス設定が選択された際により深い被写界深度が得られるので、スキャンＡＦ処理を行わなくても実用的なピント精度を確保し易くなる。

ステップＳ９０７からステップＳ９１０までの処理は、図４に示したステップＳ４０５からステップＳ４０８までの処理と同じであるので、説明を省略する。

以上説明したように、本実施例では、パンフォーカス設定を行う場合は、スキャンＡＦ処理を行う場合よりも絞り１０３を絞ることにより、より深い被写界深度を得る。これにより、実用的なピント精度を確保し易くなり、より積極的にパンフォーカス設定を活用することができる。

実施例１〜３にて説明した処理を、合焦可能な被写体距離範囲を制限しても実用上問題のない水中での撮影にて限定して行うようにしてもよい。本実施例のカメラの構成は、実施例１のカメラの構成と同じである。

図１０には、実施例１において図２を用いて説明したＥＦＶ処理に代わる本実施例でのＥＶＦ処理を示している。ステップＳ１００１からステップＳ１００３までの処理は、図２に示したステップＳ２０１からステップＳ２０３までの処理と同じであるので、説明を省略する。

ステップＳ１００４では、ＣＰＵ１１１は、水中判定処理を行う。水中判定処理の内容については後述する。

次に、ステップＳ１００５では、ＣＰＵ１１１は、実施例１で図４を用いて説明した本撮影用ＡＥ処理を行う。

次に、ステップＳ１００６では、ＣＰＵ１１１は、本撮影用ＡＦ処理を行う。本撮影用ＡＦ処理の内容については後述する。

ステップＳ１００７とステップＳ１００８での処理は、図２に示したステップＳ２０６とステップＳ２０７での処理と同じであるので、説明を省略する。

図１１には、図１０に示したステップＳ１００４で行われる水中判定処理の手順を示している。まず、ステップＳ１１０１では、ＣＰＵ１１１は、撮像素子１０７の露光を行う。

次に、ステップＳ１１０２では、ＣＰＵ１１１は、撮像素子１０７から撮像信号を読み出して、画像処理プロセッサ１０９に映像信号を生成させる。

次に、ステップＳ１１０３では、ＣＰＵ１１１は、映像信号から被写体の色温度を算出する。このように、撮像素子１０７およびＣＰＵ１１１は、色温度検出手段としても機能する。ただし、被写体の色温度を検出するための他の構成を採用してもよい。

そして、ステップＳ１１０４では、ＣＰＵ１１１は、ステップＳ１１０３で算出した被写体の色温度が所定温度より高いか否かを判定し、所定温度より高ければステップＳ１１０５に、そうでなければステップＳ１１０６に進む。

ステップＳ１１０５では、ＣＰＵ１１１は、水中フラグをＴＲＵＥに設定する。この水中フラグは、水中撮影が行われているかを判定するためのフラグである。水中撮影では、空気中での撮影に比べて、被写体の色温度が高くなる。したがって、算出した色温度を用いて水中撮影か空気中撮影かを判定する。

一方、ステップＳ１１０６では、ＣＰＵ１１１は、水中フラグをＦＡＬＳＥに設定する。

図１２には、図１０に示したステップＳ１００６で行われる本撮影用ＡＦ処理の手順を示している。まず、ステップＳ１２０１では、ＣＰＵ１１１は、図１１に示したステップＳ１１０５又はステップＳ１１０６で設定した水中フラグを判定する。水中フラグがＴＲＵＥであればステップＳ１２０２に、そうでなければステップＳ１２０３に進む。

ステップＳ１２０２では、ＣＰＵ１１１は、実施例１で説明した図３のステップＳ３０９にて記憶したズーム位置を判定し、ズーム位置が所定ズーム位置よりもテレ側であればステップＳ１２０４に、そうでなければステップＳ１２１４に進む。

ステップＳ１２０３では、ＣＰＵ１１１は、フォーカスレンズ１０１のスキャン開始位置をＳ１に設定し、スキャン終了位置をＥ１に設定する。

また、ステップＳ１２０４では、フォーカスレンズ１０１のスキャン開始位置をＳ２に設定し、スキャン終了位置をＥ２に設定する。これらＳ１，Ｅ１，Ｓ２，Ｅ２の関係については後述する。

ステップＳ１２０５からステップＳ１２１５までの処理は、実施例１において図５に示したステップＳ５０２からステップＳ５１２と同じであるので、説明を省略する。

図１３には、図１２に示したステップＳ１２０３およびステップＳ１２０４にて設定するスキャン開始位置Ｓ１，Ｓ２とスキャン終了位置Ｅ１，Ｅ２の関係を示す。水中フラグがＴＲＵＥ、すなわち水中撮影が行われている場合は、スキャン開始位置Ｓ２とスキャン終了位置Ｅ２が設定される。スキャン開始位置Ｓ２とスキャン終了位置Ｅ２の間のスキャン範囲が、水中撮影においてスキャンＡＦ処理が行われる被写体距離範囲に対応し、パンフォーカス設定もこの範囲（所定の被写体距離範囲）をカバーするように行われる。

一方、水中フラグがＦＡＬＳＥ、すなわち水中撮影が行われているとは判定されなかった場合（空気中撮影が行われていると判定された場合）は、スキャン開始位置Ｓ１とスキャン終了位置Ｅ１が設定される。スキャン開始位置Ｓ１とスキャン終了位置Ｅ１の間のスキャン範囲が、空気中撮影においてスキャンＡＦ処理が行われる被写体距離範囲に対応する。ここで、空気中撮影でのスキャン範囲（被写体距離範囲Ｓ１−Ｅ１）は、水中撮影でのスキャン範囲（被写体距離範囲Ｓ２−Ｅ２）よりも広く設定されている。逆に言えば、水中撮影でのスキャン範囲（被写体距離範囲Ｓ２−Ｅ２）は、空気中撮影でのスキャン範囲（被写体距離範囲Ｓ１−Ｅ１）よりも狭く制限されている。

例えば水中撮影でのスキャン開始位置Ｓ２を２０ｍの被写体に対して合焦状態が得られるフォーカスレンズ１０１の位置とし、スキャン終了位置Ｅ２を１ｍの被写体に対して合焦状態が得られるフォーカスレンズ１０１の位置とする。

これに対して、空気中撮影でのスキャン開始位置Ｓ１を無限遠の被写体に対して合焦状態が得られるフォーカスレンズ１０１の位置とし、スキャン終了位置Ｅ１を最至近の被写体に対して合焦状態が得られるフォーカスレンズ１０１の位置とする。

このように、水中撮影でのスキャン範囲を空気中撮影でのスキャン範囲よりも狭くすることで、水中撮影でのフォーカスレンズ１０１の移動量を少なくすることができ、スキャンＡＦ処理に要する時間を短くすることができる。

つまり、合焦可能な範囲を有限の被写体距離範囲に限定しても実用上問題のない水中撮影では、スキャンＡＦ処理を行う場合でも、空気中撮影のように無限遠端から至近端までの全域をスキャンする場合に比べて、素早く合焦状態を得ることができる。

なお、水中撮影時のスキャン開始位置Ｓ２やスキャン終了位置Ｅ２は、実施例１にて図５で説明した位置より至近側に設定してもよい。つまり、水中撮影時には、パンフォーカス範囲およびスキャン範囲としての所定の被写体距離範囲を、空気中撮影時より至近側に設定してもよい。水と空気では屈折率が違うため、フォーカスレンズ１０１の位置を同じにしても合焦状態が得られる被写体距離が変わるからである。水中で合焦状態が得られる被写体距離は、空気中の被写体距離の１／１．３３に相当する距離である。これは、ステップＳ１２１４におけるパンフォーカス位置についても同様である。

また、上記実施例１〜４では、焦点情報として、撮像素子の出力を用いて生成された映像信号から得られる焦点評価値を用いる場合について説明したが、他の焦点情報を用いてもよい。例えば、瞳分割機能を有する撮像素子を用いて、撮影光学系の焦点状態に応じた位相差を有する一対の像の光電変換信号から得られる該位相差の情報を焦点情報として用いてもよい。また、撮像素子とは別に設けられた、撮影光学系の焦点状態を検出する専用のセンサから焦点情報を得てもよい。

実施例１〜４にて説明した処理をＣＰＵ１１１が実行するためのコンピュータプログラムは、光ディスク等の記憶媒体やインターネット等の通信回線を通じて提供され、カメラにインストールされてもよい。

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。

水中撮影等で素早く合焦状態が得られるカメラ等の光学機器を提供できる。

１０１ フォーカスレンズ
１０５ ズームレンズ
１１１ マイクロコントローラ（ＣＰＵ）

Claims (5)

1. 撮影光学系の焦点状態を示す焦点情報を生成する焦点情報生成手段と、
   前記撮影光学系に含まれるフォーカス素子の位置を制御する制御手段と、
   被写体の色温度を検出する色温度検出手段を有し、
   前記撮影光学系の焦点距離が可変であり、
   前記制御手段は、
   前記色温度が所定温度より低い場合は、前記焦点距離にかかわらず、前記焦点情報を用いて、所定の被写体距離範囲よりも広い被写体距離範囲で合焦状態が得られるように前記フォーカス素子の位置を制御し、
   前記色温度が前記所定温度よりも高い場合において、前記焦点距離が所定焦点距離よりも広角側であるときは、前記撮影光学系が前記所定の被写体距離範囲でパンフォーカスとなる位置に前記フォーカス素子を移動させ、前記焦点距離が前記所定焦点距離よりも望遠側であるときは、前記焦点情報を用いて、前記所定の被写体距離範囲で合焦状態が得られるように前記フォーカス素子の位置を制御することを特徴とする光学機器。
2. 前記焦点情報生成手段は、前記撮影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の出力から前記焦点情報を生成することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記制御手段は、前記フォーカス素子を移動させるスキャン範囲を設定し、該スキャン範囲において前記フォーカス素子を移動させる際に生成された前記焦点情報に基づいて合焦状態を検出し、
   前記色温度が前記所定温度より高いときは、該色温度が前記所定温度より低いときよりも前記スキャン範囲を狭くすることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
4. 前記制御手段は、前記色温度が前記所定温度より高いときは、該色温度が前記所定温度より低いときよりも前記所定の被写体距離範囲を至近側に設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学機器。
5. 撮影光学系の焦点状態を示す焦点情報を生成するステップと、
   前記撮影光学系に含まれるフォーカス素子の位置を制御する制御ステップと、
   被写体の色温度を検出する色温度検出ステップを有し、
   前記撮影光学系の焦点距離が可変であり、
   前記制御ステップにおいて、
   前記色温度が所定温度より低い場合は、前記焦点距離にかかわらず、前記焦点情報を用いて、所定の被写体距離範囲よりも広い被写体距離範囲で合焦状態が得られるように前記フォーカス素子の位置を制御し、
   前記色温度が前記所定温度よりも高い場合において、前記焦点距離が所定焦点距離よりも広角側であるときは、前記撮影光学系が前記所定の被写体距離範囲でパンフォーカスとなる位置に前記フォーカス素子を移動させ、前記焦点距離が前記所定焦点距離よりも望遠側であるときは、前記焦点情報を用いて、前記所定の被写体距離範囲で合焦状態が得られるように前記フォーカス素子の位置を制御することを特徴とするフォーカス制御方法。