JP5927273B2 - フォーカス制御装置及びフォーカス制御装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、交換レンズとカメラ本体とを有する撮像装置のためのフォーカス制御装置に関し、特に山登り方式を用いてフォーカス制御を行うフォーカス制御装置及びその制御方法に関する。

従来、正確で且つ高速なオートフォーカス制御を行うための技術が各種提案されている。この中で、特許文献１においては、レンズユニットの角速度の変化量に焦点距離を乗じた値が予め定める閾値を越えたときに、予め定める期間だけ山登り方式のフォーカス制御（以下、山登りＡＦと言う）を停止させるようにしている。ここで、山登りＡＦとは、フォーカスレンズをその光軸に沿って移動させながら撮像素子を介して得られる画像のコントラストを検出し、このコントラストの変化に従ってフォーカスレンズの合焦位置を検出するものである。このような特許文献１の技術によれば、手振れやパン移動等が発生した場合には山登りＡＦが停止させるため、この間にフォーカス制御が不安定状態となることがない。

特開平１０−３２２５８３号公報

一般に、交換レンズとカメラ本体とを有してなる撮像装置のフォーカス制御においては、交換されるレンズ毎に特性が異なるため、交換レンズの種類に応じた最適なフォーカス制御を行うことが望ましい。特に、交換レンズの種類によっては、手振れやパン移動等が発生した場合であってもフォーカス制御を停止させないほうが高精度のフォーカス制御を行えることがある。したがって、特許文献１において開示されている技術を、交換レンズとカメラ本体とを有してなる撮像装置に単純に適用することは望ましくない。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、交換レンズの種類に応じた高精度なオートフォーカス制御を行うことが可能なフォーカス制御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様のフォーカス制御装置は、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含み被写体の光学画像を生成する光学系を有する交換レンズと、前記交換レンズを装着可能で且つ前記光学系によって生成された光学画像を撮像して画像信号を取得する撮像素子を有するカメラ本体とを備える撮像装置のためのフォーカス制御装置であって、前記カメラ本体のパン移動及びチルト移動をそれぞれ検出するパン・チルト検出部と、前記交換レンズが、前記撮像素子の露光周期に対応するウォブリング周波数でのウォブリング動作可能であるか否かを判定するウォブリング可否判定部と、前記撮像素子で得られた画像信号に基づき、前記被写体に追従するように前記フォーカスレンズを移動させるオートフォーカス動作を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記カメラ本体のパン移動又はチルト移動の開始が検出された時に、前記ウォブリング可否判定部がウォブリング動作可能と判定した場合には、前記交換レンズへウォブリング動作を指示してウォブリング動作によるオートフォーカス動作を行い、前記ウォブリング可否判定部がウォブリング動作可能ではないと判定した時には、前記パン・チルト検出部によりパン移動又はチルト移動の停止を検出した後に、オートフォーカス動作を行うように制御し、前記パン・チルト検出部は、前記フォーカスレンズのスキャン動作を実行させている場合は、スキャン動作を実行させていない場合よりも大きい閾値を用いてパン移動又はチルト移動の開始を判定し、前記制御部は、前記フォーカスレンズのスキャン動作中に前記カメラ本体のパン移動又はチルト移動の開始が検出された時に、前記交換レンズがウォブリング動作可能であると判定された場合には、前記フォーカスレンズの移動を停止させた後、前記フォーカスレンズのウォブリング動作を開始してオートフォーカス動作を行い、前記交換レンズがウォブリング動作可能ではないと判定された場合には、前記フォーカスレンズを停止させた後、前記パン移動又はチルト移動の停止を検出した後にスキャン動作によるオートフォーカス動作を行うことを特徴とする。
上記の目的を達成するために、本発明の第２の態様のフォーカス制御装置の制御方法は、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含み被写体の光学画像を生成する光学系を有する交換レンズと、前記交換レンズを装着可能で且つ前記光学系によって生成された光学画像を撮像して画像信号を取得する撮像素子を有するカメラ本体とを備える撮像装置のためのフォーカス制御装置の制御方法であって、前記カメラ本体のパン移動又はチルト移動の開始が検出された時に、前記交換レンズがウォブリング動作可能と判定した場合には、ウォブリング動作による前記撮像素子で得られた画像信号に基づき前記被写体に追従するように前記フォーカスレンズを移動させるオートフォーカス動作を行い、ウォブリング動作可能ではないと判定した時には、前記パン移動又はチルト移動の停止を検出した後に、前記オートフォーカス動作を行うように制御し、前記フォーカスレンズのスキャン動作を実行させている場合は、スキャン動作を実行させていない場合よりも大きい閾値を用いてパン移動又はチルト移動の開始を判定し、記フォーカスレンズのスキャン動作中に前記カメラ本体のパン移動又はチルト移動の開始が検出された時に、前記交換レンズがウォブリング動作可能であると判定された場合には、前記フォーカスレンズの移動を停止させた後、前記フォーカスレンズのウォブリング動作を開始してオートフォーカス動作を行い、前記交換レンズがウォブリング動作可能ではないと判定された場合には、前記フォーカスレンズを停止させた後、前記パン移動又はチルト移動の停止を検出した後にスキャン動作によるオートフォーカス動作を行うことを特徴とする。

本発明によれば、交換レンズの種類に応じた高精度なオートフォーカス制御を行うことが可能なフォーカス制御装置及びその制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るフォーカス制御装置を有する撮像装置の構成図である。 ウォブリング可否判定処理について示すフローチャートである。 本発明の一実施形態における通常時のＡＦ処理について示す図である。 本発明の一実施形態におけるパン・チルト検出時ＡＦ処理について示す図である。 ウォブリング動作可能な交換レンズの場合のＡＦ処理時の状態遷移図である。 ウォブリング動作不可能な交換レンズの場合のＡＦ処理時の状態遷移図である。 検出回路の出力波形の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るフォーカス制御装置を有する撮像装置の構成図である。図１に示す撮像装置は、交換レンズ１００とカメラ本体２００とを有している。本撮像装置において、交換レンズ１００は、カメラ本体２００に設けられた不図示のレンズマウントを介してカメラ本体２００に着脱自在になされている。

交換レンズ１００は、撮影レンズ１０１と、フォーカスレンズ駆動部１０２と、レンズ制御部１０３と、記憶部１０４とを有している。ここで、実際の交換レンズ１００は、絞り制御機構やズーム機構等をさらに有しているが、図１では図示を省略している。

撮影レンズ１０１は、フォーカスレンズを含む光学系であり、図示しない被写体の光学画像を、カメラ本体２００の撮像素子２０１上に生成する。フォーカスレンズ駆動部１０２は、モータ（フォーカスモータ）等の駆動機構を有しており、レンズ制御部１０３からの制御信号に従ってフォーカスレンズをその光軸方向（図示Ａ方向）に移動させる。

レンズ制御部１０３は、マイクロコンピュータと、交換レンズ１００内の各部を制御する制御回路とを一体化したＬＳＩである。このレンズ制御部１０３は、カメラ本体２００の本体制御部２０３から出力された制御信号に基づき、フォーカスレンズ駆動部１０２に制御信号を送る。また、レンズ制御部１０３は、本体制御部２０３から送られた同期信号と、この同期信号に対する位相を示す情報とに基づき、フォーカスレンズのウォブリング動作を含むフォーカス制御を行う。このフォーカス制御の詳細については後述する。

記憶部１０４は、交換レンズ１００毎に固有の特性情報を記憶している。レンズ制御部１０３は、本体制御部２０３の要求に応じて、記憶部１０４に記憶されている特性情報を本体制御部２０３に送信する。
ここで、上述の例において、レンズ制御部１０３は、マイクロコンピュータと、交換レンズ１００内の各部を制御する制御回路とを一体化したＬＳＩであるとしている。しかしながら、マイクロコンピュータと制御回路とは必ずしも一体化する必要はなく、複数のＬＳＩで構成するようにしても良い。

カメラ本体２００は、撮像素子２０１と、液晶表示部２０２と、本体制御部２０３と、マウント接点２０４と、ジャイロセンサ２０５と、検出回路２０６とを有している。ここで、実際のカメラ本体２００は、使用者が撮影動作を指示するためのレリーズボタンや、撮影動作によって得られた画像データを記憶する記憶部等をさらに有しているが、図１では図示を省略している。

撮像素子２０１は、交換レンズ１００を介して入射する光学画像を電気信号（画像信号）に変換する。この撮像素子２０１は、ＣＣＤイメージセンサやＭＯＳイメージセンサ等から構成されている。ここで、撮像素子２０１から出力される画像信号に基づいて、撮像素子２０１を介して生成される画像のコントラストを示すＡＦ評価値を算出することができる。そして、ＡＦ評価値に基づいて撮影レンズ１０１の合焦状態を検出することができる。

液晶表示部２０２は、例えばカメラ本体２００の背面に設けられた液晶表示部である。この液晶表示部２０２は、撮像素子２０１から出力された画像信号に基づいて本体制御部２０３で生成された表示用の画像データに基づく画像を表示する。
本体制御部２０３は、ＣＰＵと、カメラ本体２００内の各部を制御する制御回路と、各種信号処理を行う信号処理回路とを一体化したＬＳＩである。この本体制御部２０３は、カメラ本体２００における各部を制御して各種動作シーケンスを実行する。また、本体制御部２０３は、制御部としての機能を有し、レンズマウントを介してレンズ制御部１０３に対して制御信号や、撮像素子２０１の露光動作とフォーカスレンズの駆動動作との同期を取るための同期信号ＶＤを出力することも行う。また、本体制御部２０３は、撮像素子２０１の動作を制御し、撮像素子２０１から出力される画像信号をデジタル信号である画像データに変換することも行う。この場合、本体制御部２０３は、画像データに対してホワイトバランス制御等の各種信号処理を行う。さらに、本体制御部２０３は、各種信号処理により得られた画像データを液晶表示部２０２に出力して液晶表示部２０２における画像の表示を制御することも行う。

ここで、上述の例において、本体制御部２０３は、マイクロコンピュータと、カメラ本体２００内の各部を制御する制御回路と、各種信号処理を行う信号処理回路とを一体化したＬＳＩであるとしている。しかしながら、これらを複数のＬＳＩで構成するようにしても良い。

マウント接点２０４は、レンズマウント内に設けられており、レンズ制御部１０３と本体制御部２０３とを通信可能に接続するための接点である。
ジャイロセンサ２０５は、２軸方向の角速度に応じた信号を発生する。なお、以下の説明においては、カメラ本体２００を横向きで構えた場合に、地表に対して水平となる方向をＸ軸、地表に対して垂直となる方向をＹ軸とする。ジャイロセンサ２０５は、このように定義されたＸ軸、Ｙ軸にそれぞれ沿った方向のカメラ本体２００の移動に伴う角速度を検出するようになされている。検出回路２０６は、ジャイロセンサ２０５の出力信号に対してフィルタ処理（微分処理）等を行い、処理後の出力信号を本体制御部２０３に出力する。本体制御部２０３は、検出回路２０６の出力に基づいて、カメラ本体２００がパン移動（地表に対して水平な方向に沿ったカメラ本体２００の移動）やチルト移動（地表に対して垂直な方向に沿ったカメラ本体２００の移動）されたか否かを検出する。このようなジャイロセンサ２０５及び検出回路２０６がパン・チルト検出部として機能する。

次に、ウォブリング可否判定部として機能する本体制御部２０３によるウォブリング可否判定方法について説明する。ここで、「ウォブリング動作」とは、フォーカスレンズをその光軸方向に沿って振動的に移動させながら、徐々にフォーカスレンズを合焦位置まで移動させる動作のことを言うものである。一般に、ウォブリング動作の可否は、交換レンズ１００内のフォーカスモータの性能やレンズ群特性によって決定される。通常、ウォブリング動作においては、１５Ｈｚ〜３０Ｈｚ程度の周波数（ウォブリング周波数と言う）でフォーカスレンズをその光軸方向に沿って振動させる必要がある。したがって、ウォブリング動作の可否は、交換レンズ１００が、１５Ｈｚ〜３０Ｈｚ程度でのフォーカスレンズの振動を可能とするフォーカスモータを有しているか、及びそのような比較的高速の振動を可能とする程度に軽量なフォーカスレンズを有しているかによって決定される。さらには、フォーカスレンズを光軸方向に移動すると画角も微妙に変化してしまうため、フォーカスレンズの移動に伴う画角変化が極力起こらないレンズ設計がなされている必要もある。

本実施形態においては、以上の対策がなされた交換レンズを「ウォブリング動作を行うことが可能な交換レンズ」であるとする。そして、交換レンズ１００がウォブリング動作を行うことが可能な交換レンズであるか否かを示すウォブリング可否情報を交換レンズ１００内の記憶部１０４に記憶させておく。ここで、ウォブリング動作は、撮像素子２０１の露光動作と同期して行うことが望ましい。このため、本実施形態における記憶部１０４には、ウォブリング周波数毎に表１の様な形態でウォブリング可否情報を記憶させておく。

ここで、可否情報の「１」がウォブリング動作可能であることを示し、「０」がウォブリング動作不可能であることを示している。
次に、本体制御部２０３によってウォブリング可否判定処理について図２を参照して具体的に説明する。
カメラ本体２００の電源投入時に、本体制御部２０３は、ウォブリング可否情報を要求するためのコマンドをレンズ制御部１０３に対して送信する（ステップＳ１０１）。ここでの通信は、例えばシリアル通信を用いた同期通信プロトコル等に従って実行される。

レンズ制御部１０３は、カメラ本体２００から受信したコマンドを解読する。解読したコマンドがウォブリング可否情報を要求するコマンドである場合に、レンズ制御部１０３は、表１に示すウォブリング可否情報を本体制御部２０３に送信する。これにより、本体制御部２０３においてウォブリング可否情報が取得される（ステップＳ１０２）。本体制御部２０３は、ウォブリング可否情報を受信すると、予め決定されている撮像素子２０１の露光周期に対応したウォブリング周波数のウォブリング可否情報を選択する（ステップＳ１０３）。ここで、ウォブリング可否情報の選択の際に、撮像素子２０１の露光周期に対応したウォブリング周波数のウォブリング可否情報がなかった場合は、撮像素子２０１の露光周期に対応した周波数よりも高い周波数で且つ露光周期に対応した周波数に最も近いウォブリング周波数のウォブリング可否情報を選択するものとする。

ウォブリング可否情報の選択後、本体制御部２０３は、ウォブリング可否の判定を行う（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４の判定において、ウォブリング可否情報が１の場合に、本体制御部２０３は、ウォブリング動作が可能であると判定する（ステップＳ１０５）。一方、ステップＳ１０４の判定において、ウォブリング可否情報が０の場合に、本体制御部２０３は、ウォブリング動作が不可能であると判定する（ステップＳ１０６）。

次に、本実施形態におけるフォーカス制御（ＡＦ）処理について説明する。まず、図３を参照して通常時のＡＦ処理について説明する。
図３に示すＡＦ処理の開始後、本体制御部２０３は、ウォブリング可否判定処理の結果から、交換レンズ１００が、ウォブリング動作可能な交換レンズであるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

ステップＳ２０１の判定において、交換レンズ１００がウォブリング動作可能な交換レンズである場合に、本体制御部２０３は、フォーカスレンズをその光軸に沿って微小振動するように移動させながら徐々にフォーカスレンズを合焦位置まで移動させていくウォブリング動作を行うようにレンズ制御部１０３に指示を送る（ステップＳ２０２）。なお、ウォブリング動作の細かい技術に関しては、例えば特開２０１０−９００９号公報において開示された公知の技術である。したがって、ここでは詳しい説明については省略する。また、ウォブリング動作中の撮像素子２０１の露光周期は、図２において示した予め決定されている露光周期とする。

ウォブリング動作の実行後、本体制御部２０３は、微小振動させたときのＡＦ評価値（即ちコントラスト）の変化から、現在のフォーカスレンズの位置に対して合焦位置が光軸上のどちらの向きにあるのか、即ちＡＦ評価値が増加する方向が近距離方向と遠距離方向の何れであるかを判定する（ステップＳ２０３）。

次に、本体制御部２０３は、山登りＡＦが必要であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４においては、撮影レンズ１０１の合焦位置が大きくずれている場合等のウォブリング動作のみでは被写体を追従してのフォーカス制御を行えない場合に山登りＡＦが必要であるとする。なお、撮影レンズ１０１の合焦位置が大きくずれている場合とは、例えばＡＦ評価値が所定値よりも低い場合である。

ステップＳ２０４の判定において、山登りＡＦが必要である場合に、本体制御部２０３は、合焦位置に向けてフォーカスレンズを微小量ずつ移動させるスキャン動作を行うようにレンズ制御部１０３に指示を送る（ステップＳ２０５）。ここで、ウォブリング動作可能な交換レンズ１００が装着されている場合には、ＡＦ評価値のピークを越えるまでのフォーカスレンズのスキャン動作は行わず、合焦位置（ＡＦ評価値のピークに対応したフォーカスレンズ位置）までの最後の合わせ込みはウォブリング動作で行うこととする。このために、本体制御部２０３は、スキャン動作中にＡＦ評価値の変化を検出し、例えばＡＦ評価値がピーク位置付近を示すある一定量だけ増加した時点でスキャン動作を停止させるようにレンズ制御部１０３に指示を送る。スキャン動作の停止後、本体制御部２０３は、ウォブリング動作を行うようにレンズ制御部１０３に指示を送る（ステップＳ２０６）。

ウォブリング動作の後、本体制御部２０３は、フォーカスレンズが合焦位置に達したか否か、即ちＡＦ評価値がピークとなったか否かを判定する（ステップＳ２０７）。ステップＳ２０７の判定において、フォーカスレンズが合焦位置に達した場合に、本体制御部２０３はステップＳ２１２の処理を行う。一方、ステップＳ２０７の判定において、フォーカスレンズが合焦位置に達していない場合に、本体制御部２０３はステップＳ２１３の処理を行う。

また、ステップＳ２０１の判定において、交換レンズ１００がウォブリング動作不可能な交換レンズである場合には、ステップＳ２０２〜ステップＳ２０７で示したウォブリング動作を利用したフォーカス制御が不可能である。この場合に、本体制御部２０３は、山登りＡＦのみを行う。このために、本体制御部２０３は、フォーカスレンズを微小量だけ移動させるスキャン動作を行うようにレンズ制御部１０３に指示を送る（ステップＳ２０８）。そして、本体制御部２０３は、スキャン動作の結果から、合焦位置の方向を判定する（ステップＳ２０９）。その後、本体制御部２０３は、山登りＡＦのためのスキャン動作を行うようにレンズ制御部１０３に指示を送る（ステップＳ２１０）。山登りＡＦの完了後、本体制御部２０３は、フォーカスレンズが合焦位置に達したか否か、即ちＡＦ評価値がピークを超えたか否かを判定する（ステップＳ２１１）。ステップＳ２１１の判定において、フォーカスレンズが合焦位置に達した場合に、本体制御部２０３はステップＳ２１２の処理を行う。一方、ステップＳ２１１の判定において、フォーカスレンズが合焦位置に達していない場合に、本体制御部２０３はステップＳ２１３の処理を行う。

ステップＳ２０７又はステップＳ２１１の判定において、フォーカスレンズが合焦位置に達した場合に、本体制御部２０３は、待機状態に遷移する（ステップＳ２１２）。また、ステップＳ２０７又はステップＳ２１１の判定において、フォーカスレンズが合焦位置に達しなかった場合に、本体制御部２０３は、合焦できなかった旨を示す表示を液晶表示部２０２に表示させる等の非合焦処理を行う（ステップＳ２１３）。その後、本体制御部２０３は、待機状態に遷移する。

待機状態において、本体制御部２０３は、コントラストが変化したか否かを判定する（ステップＳ２１４）。即ち、本体制御部２０３は、待機前の状態でのＡＦ評価値と現在のＡＦ評価値とを比較しており、この２者の値の差が一定以上となった場合に、コントラストが変化したと判定する。ステップＳ２１４の判定において、コントラストが変化していない場合に、本体制御部２０３は、パン移動又はチルト移動が行われたか否かを判定する（ステップＳ２１５）。ステップＳ２１５において、パン移動又はチルト移動が行われていない場合に、本体制御部２０３は、待機状態を継続する。一方、ステップＳ２１４の判定において、コントラストが変化していた場合、又は、ステップＳ２１５の判定において、パン移動又はチルト移動が行われたと判断された場合には処理がステップＳ２０１に戻り、再度のフォーカス制御が行われる。

ここで、コントラストが変化していなくても、カメラ本体２００の向きが大きく変化した場合には合焦状態が悪化している可能性が高い。したがって、この場合には待機状態を終了させる必要がある。次に、カメラ本体２００の向きが大きく変化した場合に行われる、パン・チルト検出時ＡＦ処理について図４を参照して説明する。図４の処理は、例えば、図３の処理中においてカメラ本体２００のパン移動又はチルト移動が開始されたと判定された場合に、割り込み処理によって実行されるものである。なお、本実施形態では、下記の何れかの条件を満たした場合、パン移動又はチルト移動が開始されたと判定する。
ａｂｓ（ｘ）≧パン・チルト開始判定閾値Ｔｈ／撮影レンズ１０１の焦点距離
ａｂｓ（ｙ）≧パン・チルト開始判定閾値Ｔｈ／撮影レンズ１０１の焦点距離
（式１）
ここで、（式１）のａｂｓ（ｘ）はジャイロセンサ２０５によって検出されたＸ軸方向の角速度の大きさであり、ａｂｓ（ｙ）はジャイロセンサ２０５によって検出されたＹ軸方向の角速度の大きさである。また、（式１）の焦点距離は、撮影レンズ１０１を構成する光学系全体としての焦点距離である。

ここで、閾値Ｔｈを焦点距離で除算しているのは、焦点距離によって閾値を正規化するためである。パン・チルト開始判定閾値Ｔｈは、動画記録時のＡＦ処理中であるか、動画記録時以外（例えば静止画記録時）のＡＦ処理中であるかによって変更する。動画記録時のパン・チルト開始判定閾値Ｔｈは例えば３.０程度とする。これに対し、動画記録中でない場合は、液晶表示部２０２に表示される画像が見苦しくならない程度にレンズの駆動を行ってしまっても問題がない。このため、動画記録中でない場合は、パン・チルト開始判定閾値Ｔｈを３.０よりも小さい例えば１.０程度とする。これにより、動画記録中でない場合には、パン移動又はチルト移動が開始されたと判定されやすくして被写体に対する追従性を良くする。なお、現在が動画記録中であるか否かは例えばカメラ本体２００の動作モードによって決定されるものとする。そして、カメラ本体２００の動作モードは例えば使用者によって設定されるものである。

なお、上記の例では動画記録中でない場合のパン・チルト開始判定閾値Ｔｈを１.０程度としているが、実際には動画記録中でなくともフォーカスレンズがスキャン動作中の場合には動画記録時と同様にＴｈ＝３.０程度としておくことが望ましい。
また、本実施形態における検出回路２０６においては、例えばジャイロセンサ２０５から出力される角速度信号に対して２次の微分（例えばハイパスフィルタ（ＨＰＦ）処理）を行った後、その出力を積算し、再度のＨＰＦ処理を行っている。この場合、実際の検出回路２０６の出力は、図７に示すような加速度のような波形となる。

上記の条件を満たした場合に、図４の処理が開始される。このとき、本体制御部２０３は、現在、フォーカスレンズがスキャン動作中であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１の判定において、フォーカスレンズがスキャン動作中の場合に、本体制御部２０３は、フォーカスレンズの駆動を一旦停止させるようにレンズ制御部１０３に指示を送る（ステップＳ３０２）。その後、本体制御部２０３は、ウォブリング可否判定処理の結果から、交換レンズ１００が、ウォブリング動作可能な交換レンズであるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。また、ステップＳ３０１の判定において、フォーカスレンズがスキャン動作中でない場合に、本体制御部２０３は、現在、フォーカスレンズがウォブリング動作中であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４の判定において、フォーカスレンズがウォブリング動作中でない場合に、本体制御部２０３は、ステップＳ３０６の処理を行う。

ステップＳ３０３の判定において交換レンズ１００がウォブリング動作可能な交換レンズである場合又はステップＳ３０４の判定においてフォーカスレンズがウォブリング動作中である場合に、本体制御部２０３は、図３で示した通常時のＡＦ処理のときよりも振動の振幅を拡大してウォブリング動作を行うようにレンズ制御部１０３に指示を送る（ステップＳ３０６）。これは、パン移動やチルト移動中ではもともとのブレ量が大きいので、ウォブリング動作時の振幅を増やしてもフォーカスレンズの微小振動による画像の変動（レンズ位置の振動や、画角の振動による）の影響が小さいためである。なお、振幅の増加量は例えば通常時の振幅の１.５倍程度とする。ただし、パン移動やチルト移動の量が大きい場合等では、振幅の増加量を１.５倍よりも大きくしても良い。

ステップＳ３０６においてウォブリング動作を開始した後、本体制御部２０３は、パン移動及びチルト移動が終了されたか否かを判定する（ステップＳ３０７）。ここでは下記の何れかの条件を満たした場合、パン移動又はチルト移動が終了されたと判定する。
ａｂｓ（ＤｅｔＡｘｉｓ）＜０.３×パン・チルト開始判定閾値Ｔｈ／撮影レンズ１０１の焦点距離
ａｂｓ（ＤｅｔＡｘｉｓ）の符号が、パン移動又はチルト移動の開始時の符号と逆転した場合
（式２）
ここで、（式２）のａｂｓ（ＤｅｔＡｘｉｓ）は、パン移動又はチルト移動が開始されたとの判定がなされた軸方向のジャイロセンサで検出された角速度である。

ステップＳ３０７の判定において、パン移動又はチルト移動が終了した場合に、本体制御部２０３は、振動の振幅を図３で示した通常時のＡＦ処理のときの振幅に戻してウォブリング動作を行うようにレンズ制御部１０３に指示を送る（ステップＳ３０８）。これは、パン移動又はチルト移動が終了した後は、ウォブリング動作時の振幅を減らさないと、フォーカスレンズの振動による影響が画像上で見えてしまうためである。

ここで、ステップＳ３０６又はステップＳ３０８のウォブリング動作によってフォーカスレンズが合焦に至った場合には図３のステップＳ２１２の待機状態となる。また、ステップＳ３０８のウォブリング動作時において、現在のフォーカスレンズの位置に対して合焦位置が大きくずれている等の理由でスキャン動作を行う必要が生じた場合には、図３のステップＳ２０５〜Ｓ２０７で示したのと同様のスキャン動作を行うことが望ましい。

また、ステップＳ３０３の判定において交換レンズ１００がウォブリング動作不可能な交換レンズである場合に、本体制御部２０３は、待機状態に遷移する（ステップＳ３０９）。これは、パン移動又はチルト移動中にスキャン動作を行ってしまうと、被写体変化によるコントラストの変化等により、ＡＦ評価値のピークを誤検出してしまう可能性があるためである。待機状態において、本体制御部２０３は、パン移動及びチルト移動が終了されたか否かを判定する（ステップＳ３１０）。ステップＳ３１０の判定において、パン移動及びチルト移動が終了されていない場合に、本体制御部２０３は待機状態を継続する。一方、ステップＳ３１０の判定において、パン移動及びチルト移動が終了された場合に、本体制御部２０３は、山登りＡＦのためのスキャン動作を行うようにレンズ制御部１０３に指示を送る（ステップＳ３１１）。ステップＳ３１１の山登りＡＦによってフォーカスレンズが合焦に至った場合には図３のステップＳ２１２の待機状態となる。

以上の図３及び図４を参照して説明したＡＦ処理を、図５、図６の状態遷移図にまとめて示す。ここで、図５は交換レンズ１００がウォブリング動作可能な交換レンズの場合の状態遷移図であり、図６は交換レンズ１００がウォブリング動作不可能な交換レンズの場合の状態遷移図である。

ウォブリング動作可能な交換レンズの場合のＡＦ処理においては、図５に示すように、撮像装置の状態がウォブリング動作状態、スキャン動作状態、待機状態の３種類の何れかに遷移する。まず、フォーカスレンズが合焦しているとき等においては撮像装置の状態が待機状態となっている。この待機状態においてＡＦ評価値（コントラスト）の変化が検出された場合や、パン移動又はチルト移動の開始が検出された場合には、撮像装置の状態がウォブリング動作状態に遷移してウォブリング動作が実行される（図３のステップＳ２０２、図４のステップＳ３０６）。ウォブリング動作状態においてウォブリング動作のみでは被写体が追従しきれないほど合焦位置がずれている場合には撮像装置の状態がスキャン動作状態に遷移する（図３のステップＳ２０５）。また、スキャン動作中においてＡＦ評価値がピーク付近になった場合、ピークの検出後の合わせ込みを行う場合、パン移動又はチルト移動の開始が検出された場合には撮像装置の状態がウォブリング動作状態に遷移する（図３のステップＳ２０６、図４のステップＳ３０６）。ウォブリング動作状態においてＡＦ評価値がピークとなった時点で撮像装置の状態が待機状態に遷移する（図３のステップＳ２１２）。

また、ウォブリング動作不可能な交換レンズの場合のＡＦ処理においては、図６に示すように、撮像装置の状態が、スキャン動作状態、待機状態の２種類の何れかに遷移する。まず、フォーカスレンズが合焦しているとき等においては待機状態となっている。この待機状態においてＡＦ評価値（コントラスト）の変化が検出された場合や、パン移動又はチルト移動の終了が検出された場合には、撮像装置の状態がスキャン動作状態に遷移する（図３のステップＳ２０８、図４のステップＳ３１１）。また、スキャン動作中においてＡＦ評価値がピークとなった場合や、パン移動又はチルト移動の開始が検出された場合には撮像装置の状態が待機状態に遷移する（図３のステップＳ２１２、図４のステップＳ３０９）。パン移動又はチルト移動の開始によって待機状態に遷移した場合には、パン移動又はチルト移動中は待機状態が継続する。

次に、パン移動及びチルト移動の開始判定の抑制について説明する。図７は、本実施形態の検出回路２０６の出力波形の一例を示す図である。上述したように、検出回路２０６の出力は加速度のような波形となっている。この場合、図７に示すように、パン移動又はチルト移動を停止させたにも関わらず、ジャイロセンサ２０５の出力値が大きく逆方向に振れてしまう時間帯（図７に示す抑制期間）が発生する。したがって、下記の条件を満たす時間帯は、パン移動及びチルト移動の検出を実行しないこととする。ただし、抑制時間帯において検出を抑制するのは、パン移動又はチルト移動が開始されたとの判定がなされた軸方向のみとする。
パン移動及びチルト移動の終了判定がなされた後の経過時間が一定時間以下で且つａｂｓ（ＤｅｔＡｘｉｓ）の符号が開始時の符号と逆転したまま元に戻らない間
また、抑制期間中でも、下記の条件を満たす場合には、パン移動又はチルト移動が開始されたと判定する。
ａｂｓ（ＤｅｔＡｘｉｓ，現在）≧ｍａｘ｛ａｂｓ（ＤｅｔＡｘｉｓ，パン移動又はチルト移動の開始後から終了までの間）｝
ここで、ａｂｓ（ＤｅｔＡｘｉｓ，現在）は、現在のジャイロセンサ出力であり、ｍａｘ｛ａｂｓ（ＤｅｔＡｘｉｓ，パン移動又はチルト移動の開始後から終了までの間）｝は、パン移動又はチルト移動の開始の判定後から終了の判定がなされるまでの間のＶＤ期間中のジャイロセンサ出力の絶対値の最大値である。また、ＶＤ期間とは図７の横軸で示す同期信号の出力期間である。

以上説明したように、本実施形態によれば、交換レンズ１００内のフォーカスレンズがウォブリング動作可能か否かを判定し、ウォブリング動作可能な交換レンズ１００が装着されている場合とウォブリング動作不可能な交換レンズが装着されている場合とで、パン移動又はチルト移動の検出後のフォーカス制御を異ならせるようにしている。具体的には、カメラ本体２００のパン移動又はチルト移動が検出された場合であって且つウォブリング動作可能な交換レンズ１００が装着されている場合には、ウォブリング動作を利用したフォーカス制御を行うようにしている。また、カメラ本体２００のパン移動又はチルト移動が検出された場合であってもウォブリング動作不可能な交換レンズ１００が装着されている場合には、カメラ本体２００のパン移動及びチルト移動の終了が検出されるまでフォーカス制御を待機するようにしている。このため、ウォブリング動作可能な交換レンズ１００の装着時にはパン移動又はチルト移動中であっても高精度のフォーカス制御を行うことができる。また、ウォブリング動作不可能な交換レンズ１００の装着時にはパン移動又はチルト移動中のＡＦ評価値のピークの誤検出が抑制される。

また、ウォブリング動作の実行中に再度のパン移動又はチルト移動の開始が検出された場合であっても、フォーカスレンズが停止されないので高速のフォーカス制御を行うことが可能となる。
ここで、上述の実施形態においては、角速度センサを例に示したが、加速度センサでも問題ない。また、角速度センサを手振れ補正用の角速度センサと兼用するようにしても良い。ただし、この場合には、手振れ補正が無効となっている場合であっても、ＡＦ処理時において、角速度センサに電源及び制御信号の供給を行う必要がある。
また、角速度センサ又は加速度センサを交換レンズ１００内に搭載しても良い。この場合、レンズ制御部１０３によって、マウント接点２０４を介して、検出回路の出力を本体制御部２０３に入力すれば良い。

本発明は、特定の実施形態について説明されてきたが、当業者にとっては他の多くの変形例、修正、他の利用が明らかである。それゆえ、本発明は、ここでの特定の開示に限定されず、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され得る。
ここで、本発明の要旨をまとめると以下のようなものを含む。
（１） 前記制御部は、前記パン・チルト検出部によりパン移動又はチルト移動の開始が検出された場合のウォブリング動作時の振幅を、前記パン・チルト検出部によりパン移動又はチルト移動の開始が検出されていない場合のウォブリング動作時の振幅よりも拡大させることを特徴とする請求項２に記載のフォーカス制御装置。

（２）前記制御部は、前記フォーカスレンズの移動中にパン移動又はチルト移動の開始が検出された場合で且つ前記交換レンズがウォブリング動作不可能な交換レンズである場合は、前記パン・チルト検出部によって前記パン移動又はチルト移動の終了が検出された後に前記フォーカスレンズを移動させるオートフォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。

（３） 前記パン・チルト検出部は、角速度を微分処理して得られる出力をａｂｓとしたときに、ａｂｓ≧閾値／前記光学系の焦点距離の場合に、パン移動又はチルト移動が開始されたことを検出し、
動画記録中の場合は前記閾値が第１の閾値であり、動画記録中でない場合は前記閾値が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値であることを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。

（４） 前記パン・チルト検出部は、手振れ補正用の角速度センサであり、
前記手振れ補正が無効に設定されている場合であっても、前記フォーカス制御時においては電源及び制御信号の供給が行われることを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。

１００…交換レンズ、１０１…撮影レンズ、１０２…フォーカスレンズ駆動部、１０３…レンズ制御部、１０４…記憶部、２００…カメラ本体、２０１…撮像素子、２０２…液晶表示部、２０３…本体制御部、２０４…マウント接点、２０５…ジャイロセンサ、２０６…検出回路

Claims (5)

1. 光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含み被写体の光学画像を生成する光学系を有する交換レンズと、前記交換レンズを装着可能で且つ前記光学系によって生成された光学画像を撮像して画像信号を取得する撮像素子を有するカメラ本体とを備える撮像装置のためのフォーカス制御装置であって、
   前記カメラ本体のパン移動及びチルト移動をそれぞれ検出するパン・チルト検出部と、
   前記交換レンズが、前記撮像素子の露光周期に対応するウォブリング周波数でのウォブリング動作可能であるか否かを判定するウォブリング可否判定部と、
   前記撮像素子で得られた画像信号に基づき、前記被写体に追従するように前記フォーカスレンズを移動させるオートフォーカス動作を制御する制御部と、
   を具備し、
   前記制御部は、前記カメラ本体のパン移動又はチルト移動の開始が検出された時に、前記ウォブリング可否判定部がウォブリング動作可能と判定した場合には、前記交換レンズへウォブリング動作を指示してウォブリング動作によるオートフォーカス動作を行い、前記ウォブリング可否判定部がウォブリング動作可能ではないと判定した時には、前記パン・チルト検出部によりパン移動又はチルト移動の停止を検出した後に、オートフォーカス動作を行うように制御し、
   前記パン・チルト検出部は、前記フォーカスレンズのスキャン動作を実行させている場合は、スキャン動作を実行させていない場合よりも大きい閾値を用いてパン移動又はチルト移動の開始を判定し、
   前記制御部は、前記フォーカスレンズのスキャン動作中に前記カメラ本体のパン移動又はチルト移動の開始が検出された時に、前記交換レンズがウォブリング動作可能であると判定された場合には、前記フォーカスレンズの移動を停止させた後、前記フォーカスレンズのウォブリング動作を開始してオートフォーカス動作を行い、前記交換レンズがウォブリング動作可能ではないと判定された場合には、前記フォーカスレンズを停止させた後、前記パン・チルト検出部によりパン移動又はチルト移動の停止を検出した後にスキャン動作によるオートフォーカス動作を行う
   ことを特徴とするフォーカス制御装置。
2. 前記制御部は、前記ウォブリング動作中に前記カメラ本体のパン移動又はチルト移動の開始が検出された時には、パン移動又はチルト移動を検出していない時に比較して、前記ウォブリング動作の振幅をより拡大したウォブリング動作によりオートフォーカス動作を行うことを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。
3. 前記パン・チルト検出部は、前記カメラ本体の移動に起因する角速度を検出し、角速度の大きさが判定値を越えると前記カメラ本体が移動していると検出することを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。
4. 前記パン・チルト検出部は、前記交換レンズの光学系の焦点距離の逆数に比例する数値を前記判定値とすることを特徴とする請求項３に記載のフォーカス制御装置。
5. 光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを含み被写体の光学画像を生成する光学系を有する交換レンズと、前記交換レンズを装着可能で且つ前記光学系によって生成された光学画像を撮像して画像信号を取得する撮像素子を有するカメラ本体とを備える撮像装置のためのフォーカス制御装置の制御方法であって、
   前記カメラ本体のパン移動又はチルト移動の開始が検出された時に、前記交換レンズがウォブリング動作可能と判定した場合には、ウォブリング動作による前記撮像素子で得られた画像信号に基づき前記被写体に追従するように前記フォーカスレンズを移動させるオートフォーカス動作を行い、ウォブリング動作可能ではないと判定した時には、前記パン移動又はチルト移動の停止を検出した後に、前記オートフォーカス動作を行うように制御し、
   前記フォーカスレンズのスキャン動作を実行させている場合は、スキャン動作を実行させていない場合よりも大きい閾値を用いてパン移動又はチルト移動の開始を判定し、
   前記フォーカスレンズのスキャン動作中に前記カメラ本体のパン移動又はチルト移動の開始が検出された時に、前記交換レンズがウォブリング動作可能であると判定された場合には、前記フォーカスレンズの移動を停止させた後、前記フォーカスレンズのウォブリング動作を開始してオートフォーカス動作を行い、前記交換レンズがウォブリング動作可能ではないと判定された場合には、前記フォーカスレンズを停止させた後、前記パン移動又はチルト移動の停止を検出した後にスキャン動作によるオートフォーカス動作を行う
   ことを特徴とするフォーカス制御装置の制御方法。

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