JP6137804B2 - 撮像装置およびその制御方法、並びにレンズユニットおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、レンズユニット、および該レンズユニットを装着可能な撮像装置の自動焦点調節に関するものである。

近年、ビデオカメラのＡＦ（オートフォーカス）装置は、撮像信号から画像の鮮鋭度を検出してＡＦ評価値を求め、その値が最大となる位置にフォーカスレンズを移動させて、焦点調節を行う方式が主流である。以下では、この方式をＴＶＡＦ方式という。ＡＦ評価値としては一般に、所定帯域のバンドパスフィルタで抽出した映像信号の高周波成分のレベルを用いる。被写体を撮影した場合、図２（Ａ）のように、ピントが合うにつれてＡＦ評価値は大きくなり、合焦点で最大になる。つまり、本例では合焦点から離れるに従って合焦度が低くなる状態を示している。図２（Ｂ）は、フォーカスレンズを微小間隔で駆動した時のＡＦ評価値の変化に基づいて合焦方向を判別する動作（以下、ウォブリング動作という）を示す。ウォブリング動作では、撮影画面上でレンズの動きによる影響が目立たないため、特に動画撮影を行うカメラに使用される。一方、図２（Ｃ）のようにフォーカスレンズの駆動量と像面移動量は常に同じではなく、両者の比率（敏感度）はレンズユニットごとに相違し、また、フォーカスレンズやズームレンズの位置によっても変わる。
特許文献１には、この種のＡＦ方式を、レンズユニットが交換できるビデオカメラに使用した自動焦点調節装置が開示されている。ウォブリング動作信号をレンズユニットに引き渡し、ウォブリング動作制御をレンズユニット側で行うことにより、交換レンズシステムでウォブリング動作が可能である。

特開２００８―２４２４４２号公報

しかしながら、従来の交換レンズシステムにおけるフォーカスレンズ制御では以下の問題がある。
例えば、将来的にウォブリング動作を改善したい場合にカメラ本体からフォーカスレンズの動きを変更することが困難である。また、カメラからレンズユニットごとにフォーカスレンズの駆動制御を実現したい場合に異なる駆動命令を用意する必要が生じるので、制御が複雑になる。前記のようにフォーカスレンズの駆動量に対する像面移動量はレンズユニットごとに相違し、また、フォーカスレンズ位置やズームレンズ位置によっても変わる。このため、交換レンズシステムにてカメラ本体では、所望の像面移動量をレンズユニットに指示することはできても、当該像面移動量に対して実際のフォーカスレンズの駆動量がどれだけであるかは分からない。換言すれば、カメラ本体の制御部がレンズユニットに対して具体的なフォーカスレンズの駆動量を指示するために、レンズ構成や仕様等について詳細な情報を取得する方法には困難がある。
本発明は、交換レンズシステムにおいて、撮像装置本体から統合した駆動情報をレンズ装置に送信して、ウォブリング動作を含む各種のフォーカスレンズの動きを制御することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を備えたレンズユニットを装着可能な撮像装置であって、被写体像を光電変換することにより撮像信号を生成する撮像手段と、前記撮像信号の高周波成分を用いて焦点調節用の評価信号を生成する信号処理手段と、前記評価信号に基づいてフォーカスレンズの駆動情報を生成し、装着された前記レンズユニットに送信する制御手段を有する。前記制御手段は、前記フォーカスレンズを微小振動させる際、前記フォーカスレンズの駆動情報として、前記微小振動の基準位置となるフォーカスレンズ位置についての第１の情報、及び、前記第１の情報の示すフォーカスレンズ位置を基準位置とする前記フォーカスレンズの像面上の移動量についての第２の情報を前記レンズユニットに送信する。

本発明によれば、像面上の移動量の情報を含む駆動情報を撮像装置本体からレンズユニットに送信してフォーカスレンズの動きを制御することができる。

図２乃至１７と併せて本発明の実施形態を説明するために、撮像装置の構成例を示すブロック図である。 ＴＶＡＦ信号の説明図（Ａ）、ウォブリング動作の説明図（Ｂ）、およびフォーカスレンズ駆動量と像面移動量を示す模式図（Ｃ）である。 撮像面上で位相差ＡＦ可能な撮像素子の説明図である。 図５とともにＴＶＡＦ処理を説明するフローチャート（前半部）である。 図４に続くフローチャート（後半部）である。 図７とともに微小駆動を説明するフローチャート（前半部）である。 図６に続くフローチャート（後半部）である。 微小駆動の説明図（Ａ）、および撮像素子の蓄積タイミングを説明する図（Ｂ）である。 カメラ制御部とレンズ制御部の処理を説明する図である。 通信データ、フォーカスレンズ位置の変化例を説明する図である。 フォーカスレンズ位置の制御例を説明する図（Ａ）、および微小駆動中にフォーカスレンズが可動領域の端に達した場合の処理を説明する図（Ｂ）である。 図１３とともに山登り駆動を説明するフローチャート（前半部）である。 図１２に続くフローチャート（後半部）である。 山登り駆動を説明する図である。 撮像素子の撮像用画素の平面図（Ａ）と断面図（Ｂ）である。 撮像素子の焦点検出用画素の平面図（Ａ）と断面図（Ｂ）である。 撮像用画素及び焦点検出用画素の画素配置図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。撮像装置は、装着可能なレンズユニット１１７と、これを装着して使用する本体部としてのカメラユニット１１８を備える。つまり、レンズユニット１１７はカメラユニット１１８に対して装着自在であり、いわゆる交換レンズシステムを構成している。
被写体からの光は、レンズユニット１１７内に固定された第１レンズ群１０１と、可動の第２レンズ群１０２、絞り１０３、固定の第３レンズ群１０４、可動の第４レンズ群１０５からなる撮像光学系を通ってカメラユニット１１８内の撮像素子１０６に結像する。第２レンズ群１０２は変倍動作を行う。また第４レンズ群（以下、フォーカスレンズという）１０５は、焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正するコンペンセーション機能とを兼ね備える。

撮像素子１０６は、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）イメージセンサ等で構成される光電変換素子であり、被写体像を光電変換して撮像信号を生成する。撮像素子１０６にて光電変換された撮像信号は増幅器１０７で最適なレベルに増幅された後、カメラ信号処理部１０８に出力される。以下、図１５ないし図１７を参照して撮像素子１０６の構成例を説明する。図１５、図１６は、撮像素子１０６に含まれる撮像用画素と焦点検出用画素の構造を説明する図である。本実施形態では、ベイヤー配列の撮像用画素群中に、後述する構造の焦点検出用画素が所定の規則にて分散配置される。
図１５に撮像用画素の配置と構造を例示する。図１５（Ａ）は２行２列の撮像用画素の平面図である。周知のように、ベイヤー配列では対角方向に複数のＧ（緑色）画素が配置され、他の２画素にＲ（赤色）画素とＢ（青色）画素が配置される。この２行２列の構造が２次元アレイ状に繰り返し配置される。
図１５（Ａ）にてＡ−Ａ線で切断した場合の断面図を図１５（Ｂ）に示す。オンチップマイクロレンズＭＬは各画素の最前面に配置され、その背後にはＲ（赤色）カラーフィルタＣＦ_ＲおよびＧ（緑色）カラーフィルタＣＦ_Ｇが配置されている。ＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）は撮像素子１０６の光電変換部を模式的に示したものである。配線層ＣＬ（Ｃｏｎｔａｃｔ
Ｌａｙｅｒ）には、ＣＭＯＳイメージセンサ内の各種信号を伝達する信号線が形成される。撮像光学系ＴＬ（Ｔａｋｉｎｇ Ｌｅｎｓ）およびその射出瞳ＥＰ（Ｅｘｉｔ Ｐｕｐｉｌ）を模式的に示す。撮像用画素のオンチップマイクロレンズＭＬと光電変換部ＰＤは、撮像光学系ＴＬを通過した光束を可能な限り有効に取り込むように構成されている。撮像用画素で生成された信号はカメラ信号処理部１０８に出力される。なお、図１５（Ｂ）にはＲ画素の入射光線のみを示すが、Ｇ画素及びＢ画素についても同様である。

図１６は、撮像光学系の水平方向に瞳分割を行うための焦点検出用画素の配置と構造を例示する。水平方向に瞳分割を行うことにより、水平方向に輝度分布を有した被写体、例えば縦線に対して焦点検出が可能になる。水平方向の定義については、撮像光学系の光軸が水平となる状態で撮影者がカメラを構えたとき、光軸および鉛直軸に直交する直線に沿う方向とする。この方向に直交する鉛直方向を垂直方向とする。
本実施形態では、撮像光学系の射出瞳の異なる領域をそれぞれ通過した光のうち、一部が遮光され、遮光されない光束を焦点検出用画素が受光する。図１６（Ａ）は、焦点検出用画素を含む２行２列の画素の平面図である。撮像信号を得る場合、Ｇ画素で輝度情報の主成分が取得される。人間の画像認識特性が輝度情報に敏感であるためであり、Ｇ画素が欠損すると画質劣化が認知され易い。一方、Ｒ画素又はＢ画素は色情報（色差情報）を取得する画素であるが、人間の視覚特性は、輝度情報と比較して色情報には鈍感である。このため、色情報を取得する画素については多少の欠損が生じても画質劣化は認識され難い。そこで、本実施形態では、２行２列の画素のうち、Ｇ画素を撮像用画素として残し、Ｒ画素とＢ画素を焦点検出用画素ＳＡ及びＳＢにそれぞれ置き換えている。
図１６（Ａ）にてＡ−Ａ線で切断した場合の断面図を図１６（Ｂ）に示す。マイクロレンズＭＬと、光電変換素子ＰＤについては図１５（Ｂ）に示した撮像用画素と同一構造である。本実施形態では、焦点検出用画素の信号を画像生成には用いないため、色分離用カラーフィルタの代わりに透明膜ＣＦ_Ｗ（白色）が配置される。また、光電変換部を単位として瞳分割を行うために、配線層ＣＬの開口部はマイクロレンズＭＬの中心線に対して偏倚している。具体的には、焦点検出用画素ＳＡの開口部ＯＰＨＡは水平方向（図１６では、右側）に偏倚しており、撮像光学系ＴＬの左側の射出瞳ＥＰＨＡを通過した光束を受光する。焦点検出用画素ＳＢの開口部ＯＰＨＢは、画素ＳＡとは逆方向の左側に偏倚し、撮像光学系ＴＬの右側の射出瞳ＥＰＨＢを通過した光束を受光する。上述した構成の焦点検出用画素ＳＡを水平方向に沿って規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＡ像とする。また、焦点検出用画素ＳＢを水平方向に沿って規則的に配列し、これらの画素群で取得した被写体像をＢ像とする。Ａ像とＢ像の各信号は位相差ＡＦ信号処理部１１９（図１参照）に出力される。位相差ＡＦ信号処理部１１９は、Ａ像とＢ像の相対位置（位相差）を検出することで、被写体像の像面上のピントずれ量（デフォーカス量）を検出する。検出結果は後述のカメラ制御部に出力される。
なお、垂直方向に輝度分布を有する被写体、例えば横線のピントずれ量を検出する場合には画素ＳＡの開口部ＯＰＨＡを下側に偏倚させ、画素ＳＢの開口部ＯＰＨＢを上側に偏倚させるように９０度回転させた構成とすればよい。あるいは、画素ＳＡの開口部ＯＰＨＡを上側に偏倚させ、画素ＳＢの開口部ＯＰＨＢを下側に偏倚させるように構成してもよい。

図１７は、図１５及び図１６を参照して説明した撮像用画素及び焦点検出用画素ＳＡ、ＳＢの配置例を示す。焦点検出用画素を撮像画素に使用できないことを考慮して、本実施形態では、焦点検出用画素が、水平方向及び垂直方向に沿って所定間隔で離散的に配置される。また、画像劣化が目立ち難くなるように、Ｇ画素の位置には焦点検出用画素を配置していない。本実施形態では、図１７に示すように、１２×２４個の画素からなるブロック内に、２組の画素ＳＡ及び画素ＳＢが配置されており、それぞれ１ブロックで画素配置パターンが完結するように構成されている。
なお、位相差検出方式のＡＦ（オートフォーカス）が可能な撮像素子１０６の構成として、図３で示すように１つのマイクロレンズ下で画素を分割する方式でもよい。図３（Ａ）は撮像素子１０６における焦点状態検出用のセンサ配置を例示し、図３（Ｂ）はその一部を拡大した図である。マイクロレンズを円形枠で表し、画素ごとのセンサを矩形枠で表している。１つのマイクロレンズに対して画素が左右に２つに分かれている場所（例えば３行２列目参照）では、これらの画素の出力が加算されてカメラ信号処理部１０８（図１参照）に出力される。一方、位相差ＡＦ信号処理部１１９には、左右の画素ごとに独立して出力される。例えば、図３（Ｂ）にて対をなすセンサのうち、左側に位置するセンサ群によってＡ像が形成され、右側に位置するセンサ群によってＢ像が形成される。位相差ＡＦ信号処理部１１９は対をなす左右の像信号の位相差から像面上のピントずれ量（デフォーカス量）を求める。

カメラ信号処理部１０８は、増幅器１０７からの出力信号に対して各種の画像処理を施し、映像信号を生成する。表示部１０９は液晶表示デバイス（ＬＣＤ）等で構成され、カメラ信号処理部１０８からの映像信号に従って画像を表示する。記録部１１０は、カメラ信号処理部１０８からの映像信号を半導体メモリ等の記録媒体に記録する。ＴＶＡＦゲート１１３は増幅器１０７からの全画素の出力信号のうち、焦点検出に用いる領域の信号のみを通す役目をもつ。ＴＶＡＦ信号処理部１１４は、ＴＶＡＦゲート１１３を通した信号から高周波成分を抽出し、ＴＶＡＦ評価値信号（評価信号）を生成して、カメラ制御部１１６に出力する。ＴＶＡＦ評価値信号は、撮像素子１０６からの出力信号に基づいて生成される映像の鮮鋭度（コントラスト状態）を表す。鮮鋭度は撮像光学系の焦点状態によって変化するため、ＴＶＡＦ評価値信号の示す値（ＡＦ評価値）は撮像光学系の焦点状態を表す焦点調節用情報である。図２（Ａ）は、横軸にフォーカスレンズの位置をとり、縦軸にＡＦ評価値をとって両者の関係を例示したグラフである。ＡＦ評価値がピーク値（極値）となるときのフォーカスレンズ１０５のピーク位置が合焦点に相当する。

位相差ＡＦ信号処理部１１９は、上述したように、撮像素子１０６の出力から得られたＡ像とＢ像の位相差に基づいて、像面上のピントズレ量（像面ズレ量）を算出し、カメラ制御部１１６に出力する。撮像装置全体の動作制御を司るカメラ制御部１１６は、撮像画面に対して所定の割合でＴＶＡＦ枠を設定するようにＴＶＡＦゲート１１３を制御する。カメラ制御部１１６は、ＴＶＡＦ信号処理部１１４から取得したＴＶＡＦ評価値信号と位相差ＡＦ信号処理部１１９から取得した像面ズレ量に基づいてＡＦ制御を行い、フォーカスレンズ駆動命令をレンズ制御部１１５に送信する。ここでカメラ制御部１１６が設定するフォーカスレンズ駆動量は像面移動量（被写体像の結像位置の移動量）とする。その理由は、交換レンズシステムでは使用するレンズユニットが異なり、また同じレンズユニットでもレンズ位置（フォーカス位置やズーム位置）により、像面移動量に対する実際のフォーカスレンズ駆動量が異なるためである。また、設定される像面移動量は駆動方向により符号が異なり、例えば至近側がプラス、無限遠側がマイナスとする。
図２（Ｃ）はレンズ駆動量と像面移動量を示す模式図である。矢印Ａはレンズ位置の変化を表し、矢印Ｂは像面位置の変化を表す。レンズ駆動量と像面移動量の比率が敏感度であり、使用するレンズユニットごとに異なり、またフォーカスレンズやズームレンズの位置によって変化する。敏感度（Ｓと記す）はレンズユニット１１７内の記憶部に予め用意されたデータテーブルを参照することにより求められる。

次に、レンズユニット１１７内の駆動部とその制御部を説明する。
ズーム駆動部１１１は第２レンズ群１０２を駆動し、フォーカス駆動部１１２はフォーカスレンズ１０５を駆動する。ズーム駆動部１１１及びフォーカス駆動部１１２は、ステッピングモータ、ＤＣモータ、振動型モータまたはボイスコイルモータ等のアクチュエータにより構成される。レンズ制御部１１５は、カメラ制御部１１６からフォーカスレンズ駆動命令を受け取り、この命令にしたがってフォーカス駆動部１１２を制御し、フォーカスレンズ１０５を光軸方向に移動させて焦点合わせを行う。その際、レンズ制御部１１５はカメラ制御部１１６からレンズ駆動量として像面移動量を取得する。レンズ制御部１１５は指示された像面移動量から実際のフォーカスレンズ駆動量（レンズ位置座標値）を演算してフォーカス制御を行う。また、レンズ制御部１１５はカメラ制御部１１６に対してフォーカスレンズ１０５の位置情報を送信する。

次にカメラ制御部１１６からレンズ制御部１１５に送信されるフォーカスレンズ駆動命令について説明する。本実施形態では、１Ｖ（垂直同期信号ＶＤの１周期の長さであり、以下、ｎ周期分の長さを「ｎＶ」と表記する）中に、２回の通信が行われる。第１通信では、レンズ制御部１１５からカメラ制御部１１６へレンズ位置および基準位置の送信が行われる。第２通信では、カメラ制御部１１６におけるＡＦ制御、カメラ制御部１１６からレンズ制御部１１５へフォーカスレンズ駆動命令の送信が行われる。第１通信及び第２通信はそれぞれ固定長のパケット通信である。なお、カメラ制御部１１６は、第１通信で受信した情報を用いてＡＦ制御を行い、ＡＦ制御で生成したフォーカスレンズ駆動命令を、続く第２通信でレンズ制御部１１５に送信する。
図１０は、駆動命令とそれに従うレンズの動きを示す。
図１０（Ａ）は、カメラ制御部１１６からレンズ制御部１１５への通信に含まれる、フォーカスレンズ１０５の駆動情報を例示する。この駆動情報は上記第２通信の駆動命令に含まれ、フォーカスレンズ駆動の基準となるレンズ位置についての第１の情報、及び、像面上の移動量についての第２の情報を含む。
・基準位置α ：（レンズ位置座標）
・振幅β ：（像面移動量座標）
・基準位置移動量γ ：（像面移動量座標）
ここで、カメラ制御部１１６が設定するフォーカスレンズ駆動量は像面移動量とする。換言すると、振幅β及び基準位置移動量γは、被写体像の結像位置の移動量についての情報である。なお、基準位置αは、フォーカスレンズ１０５に設定されたレンズ位置座標系での位置である。基準位置αは、カメラ制御部１１６から送信する駆動命令の基準となる位置であって、ウォブリングの際には通常ウォブリングの振動中心位置である。
レンズ制御部１１５は、上記の駆動情報を取得し、テーブルデータの参照によって得た敏感度Ｓ１、Ｓ２を用いて、以下の演算式により目標位置および新たな基準位置を算出する。ここでＳ１は現在の基準位置での敏感度を表し、Ｓ２は新基準位置での敏感度を表す。
基準位置移動ありの場合（γ≠０）
・フォーカスレンズ駆動目標位置＝α＋β/Ｓ２＋γ/Ｓ１ ・・・（式１）
・新基準位置＝α＋γ/Ｓ１ ・・・（式２）
基準位置移動なしの場合（γ＝０）
・フォーカスレンズ駆動目標位置＝α＋β/Ｓ１＋γ/Ｓ１ ・・・（式１）
・新基準位置＝α＋γ/Ｓ１ ・・・（式２）
振幅βや基準位置移動量γについては、図２（Ｃ）で説明した敏感度で除算することでレンズ位置に換算される。つまり、レンズ制御部１１５は指示された像面移動量に対して、フォーカスレンズ１０５を実際に駆動させるための実駆動量を演算し、フォーカスレンズ１０５の位置を制御する。そして、レンズ制御部１１５は、カメラ制御部１１６に対して、フォーカスレンズ１０５の位置情報を送信する。

図１０（Ｂ）は、レンズ制御部１１５からカメラ制御部１１６へ返信される情報に含まれる、フォーカスレンズ１０５の位置についての情報を例示する。当該情報の通信は、上記第１通信で行われる。
・フォーカスレンズ位置 ：（レンズ位置座標）
・新基準位置 ：（レンズ位置座標）
これらはレンズ位置座標系での位置情報である。上記のように、フォーカスレンズ１０５の位置についての情報は、複数の位置情報を含む。つまり、微小振動の新たな基準となるフォーカスレンズ１０５の位置についての第３の情報と、レンズ制御部１１５からカメラ制御部１１６への通信のタイミングと対応するフォーカスレンズ位置についての第４の情報である。なお、第４の情報は、所定のタイミングにおけるフォーカスレンズ位置についての情報であってもよい。例えば、第２通信でカメラ制御部１１６から所定のタイミング（通知タイミング）についての情報を送信し、この所定のタイミングにおけるフォーカスレンズ位置の情報を次の第１通信でレンズ制御部１１５から送信してもよい。ここで、第２通信で受信した所定のタイミングが次の第１通信よりも後のタイミングである場合、レンズ制御部１１５は所定のタイミングにおけるフォーカスレンズ位置を予測し、予測したフォーカスレンズ位置を第１通信で送信してもよい。

図１０（Ｃ）は、ウォブリング動作時のフォーカスレンズ１０５の動きを例示する。本例では、最初の基準位置αに対し、新基準位置にはαにダッシュ記号を付して示す。図１１（Ａ）は、具体的な数値を用いて、ウォブリング動作時の駆動命令を説明する図である。横軸に時間をとり、上部に垂直同期信号（ＶＤ）が出力されるタイミングを示す。なお、垂直同期信号の出力タイミングは、撮像素子１０６の電荷蓄積タイミングに同期している。同図では、レンズ→カメラ通信が上記第１通信に、カメラ→レンズ通信が上記第２通信に相当する。なお、第１通信、第２通信で通信される情報は、図示したものに限定されない。同図では、フォーカスレンズ１０５が駆動される様子を示す。また下部には、以下の値を示す。
・レンズ→カメラの通信データ：フォーカスレンズ位置、新基準位置
・カメラ→レンズの通信データ：基準位置α、振幅β、基準位置移動量γ
「レンズ→カメラ」はレンズ制御部１１５からカメラ制御部１１６への送信を意味し、「カメラ→レンズ」はカメラ制御部１１６からレンズ制御部１１５への送信を意味する。
垂直同期期間（１）、（３）、（５）で行われる通信の内容は以下の通りである。なお、ここでは説明を簡単にするためＳ１＝Ｓ２＝０．５とする。
・垂直同期期間（１）：時刻Ｔ１「カメラ→レンズ」α＝１００，β＝５，γ＝０
受信した駆動命令に基づいて、レンズ制御部１１５は目標位置と新基準位置を計算する。
フォーカスレンズ駆動目標位置＝１００＋５／０．５＋０／０．５＝１１０
新基準位置＝１００＋０／０．５＝１００
・垂直同期期間（３）：時刻Ｔ３「カメラ→レンズ」α＝１００，β＝−５，γ＝０
受信した駆動命令に基づいて、レンズ制御部１１５は目標位置と新基準位置を計算する。
フォーカスレンズ駆動目標位置＝１００−５／０．５＋０／０．５＝９０
新基準位置＝１００＋０／０．５＝１００
・垂直同期期間（５）：時刻Ｔ５「カメラ→レンズ」α＝１００，β＝５，γ＝１０
受信した駆動命令に基づいて、レンズ制御部１１５は目標位置と新基準位置を計算する。
フォーカスレンズ駆動目標位置＝１００＋５／０．５＋１０／０．５＝１３０
新基準位置＝１００＋１０／０．５＝１２０
図１１（Ａ）の例では、上記の情報を通信することにより、基準位置１００を中心とするウォブリング動作の後、基準位置１２０を中心とするウォブリング動作が行われる。
なお、上記の例では、カメラ制御部１１６は、送信した駆動命令によりフォーカスレンズ駆動が行われた後、フォーカスレンズが至近側／無限側で停止している間に撮像素子１０６で蓄積された電荷から取得されたＡＦ評価値に基づいて、ＡＦ制御を行う。例えば、カメラ制御部１１６が時刻Ｔ１で送信した駆動命令によりフォーカスレンズが至近方向へ駆動された後、至近側で停止している間に蓄積された電荷から取得されたＡＦ評価値に基づいて、時刻Ｔ３で送信する駆動命令を生成する。
なお、説明を省略したが、垂直同期期間（２）、（４）、（６）でも、レンズ制御部１１５からカメラ制御部１１６へフォーカスレンズ位置と新基準位置を送信している。また、カメラ制御部１１６からレンズ制御部１１５へ基準位置α、振幅β、基準位置移動量γを送信している。垂直同期期間（２）、（４）、（６）にて取得されるＡＦ評価値は、フォーカスレンズを駆動している間に撮像素子１０６で蓄積された電荷から生成された値であるので、当該ＡＦ評価値はＡＦ制御には用いない。そこで、基本的には基準位置α、振幅βは前回と同じ値とし、基準位置移動量γとして０が送信される。但し、フォーカスレンズが可動領域の端に到達した場合には例外となる。

次に、ウォブリング動作中にフォーカスレンズが設定された可動領域の端に到達した場合を図１１（Ｂ）に示す。フォーカスレンズが可動領域の端に到達した場合、レンズ制御部１１５は、フォーカスレンズ位置が可動領域の端であることを示すコマンド（端情報を含む）をカメラ制御部１１６に送信する。端情報は、１Ｖ毎の第１通信でレンズ制御部１１５からカメラ制御部１１６に送信されるデータに含まれている。なお、図１１（Ｂ）では、端情報に相当するビットを０にするか１にするかにより、端であるかどうかをカメラ側に伝えている。本実施形態では、端に到達しない場合に上記ビットを「０」とし、端に到達する場合に上記ビットを「１」とする。
・レンズ→カメラの通信データ：フォーカスレンズ位置、新基準位置、端情報
・カメラ→レンズの通信データ：基準位置α、振幅β、基準位置移動量γ
「レンズ→カメラ」はレンズ制御部１１５からカメラ制御部１１６への送信を意味し、「カメラ→レンズ」はカメラ制御部１１６からレンズ制御部１１５への送信を意味する。
垂直同期期間（１）、（３）、（５）で行われる通信の内容は以下の通りである。なお、簡単のためＳ１＝Ｓ２＝０．５とする。また、フォーカス端の位置を１１５とする。
・垂直同期期間（１）：時刻Ｔ１「カメラ→レンズ」α＝１００，β＝５，γ＝１０
受信した駆動命令に基づいて、レンズ制御部１１５は目標位置と新基準位置を計算する。
フォーカスレンズ駆動目標位置＝１００＋５／０．５＋１０／０．５＝１３０
新基準位置＝１００＋１０／０．５＝１２０
レンズ制御部１１５は、フォーカスレンズ駆動目標位置が１３０であるため、フォーカス端の位置「１１５」でフォーカスレンズを停止させる。さらに、フォーカスレンズ位置「１１５」（ここではフォーカス端の位置）と新基準位置１２０と端情報「１」を、２Ｖ後（垂直同期期間（３）に対応）の通信で送信する。
次に、カメラ制御部１１６は、基準位置αをフォーカス端の位置に設定する。このとき、カメラ制御部１１６は、基準位置移動量γには振幅βの２倍の値を設定する。
・垂直同期期間（３）：時刻Ｔ３「カメラ→レンズ」α＝１１５，β＝−５，γ＝−１０
受信した駆動命令に基づいて、レンズ制御部１１５は目標位置と新基準位置を計算する。
フォーカスレンズ駆動目標位置＝１１５−５／０．５−１０／０．５＝８５
新基準位置＝１１５−１０／０．５＝９５
レンズ制御部１１５は、算出した目標位置と新基準位置を、２Ｖ後（垂直同期期間（５）に対応）の通信でカメラ制御部１１６に送信する。
・垂直同期期間（５）：時刻Ｔ５「カメラ→レンズ」α＝９５，β＝５，γ＝０
受信した駆動命令に基づいて、レンズ制御部１１５は目標位置と新基準位置を計算する。
フォーカスレンズ駆動目標位置＝９５＋５／０．５＋０／０．５＝１０５
新基準位置＝９５＋０／０．５＝９５
レンズ制御部１１５は、算出した目標位置と新基準位置を、２Ｖ後（垂直同期期間（７）に対応）の通信でカメラ制御部１１６に送信する。
本例では基準位置１００を中心とするウォブリング動作から、フォーカスレンズが可動領域の端に到達した後、基準位置９５を中心とするウォブリング動作が行われる。

次に、カメラ制御部１１６が行うＡＦ制御について、図４および図５のフローチャートを用いて説明する。本制御は、カメラ制御部１１６内のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。
Ｓ６０１で処理が開始し、Ｓ６０２ではフォーカスレンズ１０５を微小間隔で駆動させる、微小駆動動作が行われる。この動作により合焦判定、すなわち、合焦状態であるか否か、および合焦状態でない場合にはどの方向に合焦点があるかについての方向判定が可能となる。なお、動作説明の詳細については図６および図７で後述する。Ｓ６０３は、合焦判定ができたか否かについての条件判断処理であり、合焦判定ができた場合、Ｓ６１２へ進んで、合焦停止および再起動判定処理が行われる。また、合焦判定ができていない場合、Ｓ６０４へ進む。Ｓ６０４は、方向判別ができたか否かについての条件判断処理であり、方向判別ができた場合、図５のＳ６０５へ進んで山登り駆動が行われる。また、方向判別ができていない場合、Ｓ６０８に進む。Ｓ６０５では、判別した方向に沿って所定の速度でフォーカスレンズ１０５の山登り駆動が実行される。山登り駆動では、ＴＶＡＦ評価値が増加する方向へフォーカスレンズ１０５を駆動する制御が行われる。ＴＶＡＦ評価値と、レンズユニット１１７から取得したフォーカスレンズ位置とを関係付けて、ＴＶＡＦ評価値がピーク値となるフォーカスレンズ１０５の位置（以下、ピーク位置という）を探索する処理が行われる。その詳細については図１２および図１３を用いて後述する。Ｓ６０６では、山登り駆動の動作中にフォーカスレンズ１０５をピーク位置に戻すため、カメラ制御部１１６は以下の駆動情報を設定する。
・基準位置 ＝ ピーク位置
・振幅 ＝ ０
・基準位置移動量 ＝ ０
この駆動情報はレンズ制御部１１５に送信される。これにより、ピーク位置にフォーカスレンズ１０５を移動させることができる。
Ｓ６０７は、フォーカスレンズ１０５がピーク位置に戻ったか否かの判定処理である。フォーカスレンズ１０５がピーク位置に戻っている場合、図４のＳ６０２に戻って再び微小駆動動作が行われる。また、フォーカスレンズ１０５がピーク位置に戻っていない場合には、Ｓ６０６へ戻って動作を継続する。

図４のＳ６０４にて方向判定ができていない場合、Ｓ６０８に処理を進め、位相差検出によって像面ズレ量が検出できたか否かを判定する処理が行われる。Ｓ６０８で像面ズレ量が検出できている場合、Ｓ６０９に進み、像面ズレ量が所定量（閾値）以上であるか否かについて判定される。像面ズレ量が所定量以上である場合、図５のＳ６１０へ進み、像面ズレ量に相当する分だけフォーカスレンズ１０５が駆動される。この場合に設定される駆動情報は以下の通りである。
・基準位置 ＝ 位相差検出にて焦点検出用画素の電荷蓄積期間の中心に相当する時点でのフォーカスレンズ位置
・振幅 ＝ 位相差ＡＦで検出した像面ズレ量に相当する値
・基準位置移動量 ＝ ０
この駆動情報はレンズ制御部１１５に送信される。位相差検出の場合は数フレームに跨って電荷蓄積を行って像信号を生成する場合がある。そこで、カメラ制御部１１６は、位相差検出のための電荷蓄積中に第１通信でレンズ制御部１１５より受信したフォーカスレンズ位置に基づいて、像面ズレ量を検出した際の電荷蓄積中心でのフォーカスレンズ位置を算出する。算出した位置は基準位置の情報としてレンズ制御部１１５に送信される。次のＳ６１１では、現在のフォーカスレンズ位置から位相差ＡＦで検出した像面ズレ量に相当する分だけ、フォーカスレンズ１０５が移動したか否かについて判定される。像面ズレ量に相当する分のレンズ駆動が行われた場合、図４の６０２に戻り、当該レンズ駆動が行われていない場合、Ｓ６１０に戻る。一方、Ｓ６０８で像面ズレ量が検出できなかった場合や、Ｓ６０９で像面ズレ量が所定量未満の場合にはＳ６０２に戻る。

次に、図４のＳ６１２からの合焦停止および再起動判定処理について説明する。
Ｓ６１２でカメラ制御部１１６はＴＶＡＦ評価値を取得する。Ｓ６１３では合焦判定された位置、つまりピーク位置へフォーカスレンズ１０５を移動させるために、以下の駆動情報が設定される。
・基準位置 ＝ ピーク位置
・振幅 ＝ ０
・基準位置移動量 ＝ ０
この駆動情報はレンズ制御部１１５に送信される。これにより、合焦判定された位置へフォーカスレンズ１０５を駆動させることができる。
Ｓ６１４はフォーカスレンズ１０５がピーク位置へ移動したか否かの判定処理であり、ピーク位置に移動している場合、図５のＳ６１５へ進み、そうでなければＳ６１２へ戻る。Ｓ６１５でカメラ制御部１１６は合焦点におけるＴＶＡＦ評価値をメモリに保持し、次のＳ６１６で現時点でのＴＶＡＦ評価値をＴＶＡＦ信号処理部１１４から取得する。Ｓ６１７は、Ｓ６１５で保持したＴＶＡＦ評価値と、Ｓ６１６で取得した最新のＴＶＡＦ評価値とを比較し、ＴＶＡＦ評価値の変動幅が大きいかを判定する処理である。変動幅を閾値と比較することにより、変動の大小が判定される。ＴＶＡＦ評価値が大きく変動している場合、カメラ制御部１１６は被写体が変更されたものと判断して、図４のＳ６０２に戻って微小駆動動作を再開させる。また、ＴＶＡＦ評価値の変動幅が閾値以下の場合、Ｓ６１６へ戻る。

次に、微小駆動動作について図６および図７を参照して説明する。
Ｓ７０１で処理が開始し、Ｓ７０２では、以下の処理が一定の周期で行われるように、垂直同期信号（ＶＤ）のタイミングでのウエイト（待ち処理）が実行される。
Ｓ７０３でカメラ制御部１１６は、レンズ制御部１１５と通信して、フォーカスレンズ１０５の現在位置および基準位置等の情報を取得する。Ｓ７０４では、駆動周期および駆動ディレイ時間を求める処理が行われる。本例では駆動周期２Ｖ、駆動ディレイ時間１／２Ｖとする。Ｓ７０５でカメラ制御部１１６は、現在の変数Ｍｏｄｅの値がゼロであるか否かを判定する。Ｍｏｄｅは状態の違いを０から３で表す内部変数であり、その値がゼロの場合、Ｓ７０６へ進み、ゼロ以外の場合にはＳ７１１へ処理を進める。
Ｓ７０６でカメラ制御部１１６は、ＴＶＡＦ評価値を無限遠側ＴＶＡＦ評価値としてメモリに保存する。これは無限遠側にフォーカスレンズ１０５が滞留している間に蓄積した撮像素子１０６の出力に基づく評価値である。次のＳ７０７（図７参照）でＭｏｄｅの値に１が加算されて、Ｓ７０８へ処理を進める。なお、Ｍｏｄｅの値が４以上になった場合には０に戻る。

Ｓ７０８では、予め設定された回数（ＮＡと記す）をもって連続して、合焦方向と判断される方向が同一であるか否かについて判定される。ＮＡ回の連続した合焦方向の一致が判定された場合、Ｓ７２５へ進み、そうでなければＳ７０９へ進む。Ｓ７０９では、予め設定された回数（ＮＢと記す）をもって、フォーカスレンズ１０５が同一エリア内で往復を繰り返したか否かについて判定される。同一エリア内の往復がＮＢ回繰り返された場合、Ｓ７２６へ進み、そうでなければＳ７１０に進んでカメラ制御部１１６は、レンズ制御部１１５にフォーカスレンズ１０５の駆動命令を送信する。
Ｓ７２５でカメラ制御部１１６は方向判別ができたと判断して、Ｓ７２８へ処理を進め、前記一連の処理を終了して山登り駆動へ移行させる。Ｓ７２６では過去のレンズ位置情報に基づいて合焦位置演算が行われる。Ｓ７２７でカメラ制御部１１６は合焦判定ができたと判断して、Ｓ７２８へ処理を進め、前記一連の処理を終了して合焦停止および再起動判定へ移行させる。

図６のＳ７１１では、現時点でのＭｏｄｅの値が１であるか否かについて判定される。Ｍｏｄｅの値が１であれば、図７のＳ７１２へ処理を進め、１でなければＳ７１７へ処理を進める。Ｓ７１２では、像面を基準位置からどれだけ振動させるかを示す振幅値と、その振動中心を像面でどれだけ移動させるかを示す基準位置移動量が演算される。ここでの駆動量は像面移動量である。また振幅ついては、詳しく述べないが焦点深度を基準として、焦点深度が浅い時には振幅値を小さく設定し、焦点深度が深い時には振幅値を大きく設定する処理が行われる。Ｓ７１３では、Ｍｏｄｅの値がゼロの場合における無限遠側ＴＶＡＦ評価値（Ｓ７０６参照）と、後述のＭｏｄｅの値が２の場合における至近側ＴＶＡＦ評価値（Ｓ７１８参照）とが比較される。無限遠側ＴＶＡＦ評価値が至近側ＴＶＡＦ評価値よりも大きい場合、Ｓ７１４へ進む。また、無限遠側ＴＶＡＦ評価値が至近側ＴＶＡＦ評価値以下である場合、Ｓ７１５へ進む。

Ｓ７１４でカメラ制御部１１６は、以下に示す駆動情報を設定する。
・基準位置 ＝ 前回のレンズ位置情報から取得した基準位置
・振幅 ＝ 像面を振動させる量
・基準位置移動量 ＝ 像面の振動中心を移動させる量
この駆動情報はレンズ制御部１１５に送信される。これにより、フォーカスレンズ１０５の基準位置を、基準位置移動量に相当する分だけ移動させ、新基準位置から振幅に相当する駆動量でフォーカスレンズ１０５を移動させることができる。
また、Ｓ７１５でカメラ制御部１１６は、以下に示す駆動情報を設定する。
・基準位置 ＝ 前回のレンズ位置情報から取得した基準位置
・振幅 ＝ 像面を振動させる量
・基準位置移動量 ＝ ０
この駆動情報はレンズ制御部１１５に送信される。これにより、フォーカスレンズ１０５を基準位置から振幅に相当する駆動量で移動させることができる。Ｓ７１４またはＳ７１５の後、Ｓ７０７に処理を進める。
図６のＳ７１７では、現時点でのＭｏｄｅの値が２であるか否かについて判定される。Ｍｏｄｅの値が２であれば図７のＳ７１８へ進み、２でなければ図７のＳ７２０へ進む。

Ｓ７１８でカメラ制御部１１６はＴＶＡＦ評価値を至近側ＴＶＡＦ評価値としてメモリに保存する。このＴＶＡＦ評価値は、至近側にフォーカスレンズ１０５が滞留している間に蓄積したセンサ出力に基づく。そして、Ｓ７０７に処理を進める。Ｓ７０８以降は前述の通りである。
Ｓ７２０でフォーカスレンズ１０５を至近側に駆動する処理にて、カメラ制御部１１６は振幅および基準位置移動量を演算する。これらは像面移動量である。次のＳ７２１では、Ｍｏｄｅの値が０の場合における無限遠側ＴＶＡＦ評価値（Ｓ７０６参照）と、Ｍｏｄｅの値が２の場合における至近側ＴＶＡＦ評価値（Ｓ７１８参照）とが比較される。至近側ＴＶＡＦ評価値が無限遠側ＴＶＡＦ評価値よりも大きい場合、Ｓ７２２へ処理を進める。また、至近側ＴＶＡＦ評価値が無限遠側ＴＶＡＦ評価値以下である場合、Ｓ７２３へ処理を進める。
Ｓ７２２でカメラ制御部１１６は、以下に示す駆動情報を設定する。
・基準位置 ＝ 前回のレンズ位置情報から取得した基準位置
・振幅 ＝ 像面を振動させる量
・基準位置移動量 ＝ 振動中心を像面上で移動させる量
この駆動情報はレンズ制御部１１５に送信される。
また、Ｓ７２３でカメラ制御部１１６は、以下に示す駆動情報を設定する。
・基準位置 ＝ 前回のレンズ位置情報から取得した基準位置
・振幅 ＝ 像面を振動させる量
・基準位置移動量 ＝ ０
この駆動情報はレンズ制御部１１５に送信される。Ｓ７２２またはＳ７２３の後、Ｓ７０７に処理を進める。

図８（Ａ）はフォーカスレンズ動作の時間経過を例示し、横軸は時間を示し、最上部には、映像信号の垂直同期信号ＶＤを示す。その下に示す平行四辺形枠は撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）の蓄積時間（第１から第１１の蓄積期間参照）を表し、その下のＥＶｘ（ｘ＝１から１０）はそのタイミングで得られるＴＶＡＦ評価値を表す。さらにその下にはフォーカスレンズ１０５の位置変化を示す。Ｔｘ（ｘ＝３，５，６）は、ＴＶＡＦ評価値がカメラ制御部１１６に取り込まれる時刻を表す。
図８（Ｂ）はＣＭＯＳセンサの駆動を説明する図である。図８（Ｂ）は左側に撮像面と走査ラインを示し、右側には走査ラインごとの蓄積時間と転送時間を示している。ＣＭＯＳセンサは、ローリングシャッタと称して、走査ラインごとにシャッタ動作を行う方式を採用している。このため、画面の上部と下部では、図示のように蓄積時間および転送時間が異なる。つまり、走査ラインごとに蓄積期間およびその末尾に来る転送期間に遅延が生じている。蓄積期間全体を表したものが図８（Ａ）に示す平行四辺形枠である。

ウォブリング動作（図２（Ｂ）参照）では、フォーカスレンズ１０５を至近側と無限遠側に動かしながらＴＶＡＦ評価値を監視し、合焦方向にレンズ駆動を行う。その際、フォーカスレンズ１０５が至近側や無限遠側に位置している間に、撮像素子１０６に蓄積された映像信号からＴＶＡＦ評価値を得る必要がある。そのためには、撮像素子１０６の蓄積期間に対してフォーカスレンズ１０５の駆動タイミングを合わせる必要がある。蓄積期間の全てに亘ってフォーカスレンズ１０５が至近側や無限遠側に位置している訳ではないが、ＴＶＡＦ枠（焦点状態の検出枠）は、撮像画面に対して小さい範囲に設定されるので、ＴＶＡＦ枠内の走査ラインの蓄積には十分である。例えば、図８（Ａ）の第３蓄積期間中に撮像素子１０６に蓄積された電荷に対して、時刻Ｔ３でＴＶＡＦ評価値ＥＶ３がカメラ制御部１１６に取得される。第５蓄積期間中に撮像素子１０６に蓄積された電荷に対して、時刻Ｔ５でＴＶＡＦ評価値ＥＶ５が取り込まれる。時刻Ｔ６ではＴＶＡＦ評価値ＥＶ３とＥＶ５が比較され、「ＥＶ５＞ＥＶ３」であれば振動中心が移動し、一方、「ＥＶ３≧ＥＶ５」であれば振動中心は移動しない。このようにして、合焦方向の判別と合焦状態の判定が行われる。

図９は、横軸に時間をとり、１Ｖ内でのカメラ制御部１１６およびレンズ制御部１１５の処理を示した図である。まず、垂直同期信号（ＶＤ）の直後にカメラ制御部１１６はレンズ制御部１１５から、レンズ位置および基準位置の情報を取得する。次にカメラ制御部１１６はＴＶＡＦ評価値、位相差ＡＦ情報を取得してＡＦ制御を行い、フォーカスレンズ駆動命令を作成する。レンズ制御部１１５はカメラ制御部１１６からフォーカスレンズ駆動命令を受け取った後で、前記したようにフォーカス駆動目標位置を演算する。そして駆動ディレイ時間の待ち処理を経て、レンズ駆動処理が行われることで実際にフォーカスレンズ１０５が移動する。

次に、山登り駆動動作について図１２および図１３を用いて説明する。
Ｓ１３０１で処理が開始し、Ｓ１３０２では、以下の処理が一定の周期で行われるように、ウエイト処理が実行され、ＶＤのタイミングで以下の処理が開始する。Ｓ１３０３でカメラ制御部１１６はレンズ制御部１１５と通信し、フォーカスレンズ位置や基準位置等の情報を取得する。Ｓ１３０４でカメラ制御部１１６は山登り駆動スピードを設定する。ここで、山登り駆動スピードとは単位時間当たり（例えば１秒当たり）の像面移動量である。ここでは詳しく述べないが、焦点深度を基準として、像面が変化するスピードを、焦点深度が浅いときには小さくし、焦点深度が深いときには大きくする設定処理が行われる。これによりボケの変化量が略一定となり、見た目の違和感が無くなる。

Ｓ１３０５では、Ｓ１３０３で取り込んだＴＶＡＦ評価値と、前回のＴＶＡＦ評価値が比較される。今回と前回とでＴＶＡＦ評価値の差が所定量（閾値）よりも小さいか否かが判定され、所定量より小さい場合、Ｓ１３０６へ進み、所定量以上の場合には図１２のＳ１３１２へ進む。ここで、所定量とはＴＶＡＦ評価値のＳ／Ｎ（信号対ノイズ）比を考慮して決められる判定基準値であり、被写体を固定としてフォーカスレンズ位置を一定とした条件下でＴＶＡＦ評価値の変動幅以上の値に設定されている。このような設定にしないと、ＴＶＡＦ評価値の変動の影響を受けることになり、正しい方向に山登り駆動を行えないからである。
Ｓ１３０６はフォーカスレンズ１０５が無限端に到達したか否かの判定処理である。無限端とは、設計上決められたフォーカスレンズ１０５の可動範囲にて最も無限遠寄りの端位置である。フォーカスレンズ１０５が無限端に到達していればＳ１３０７へ進み、到達していなければＳ１３０８へ進む。Ｓ１３０８はフォーカスレンズ１０５が至近端に到達したか否かの判定処理である。至近端とは、設計上決められたフォーカスレンズ１０５の可動範囲にて最も至近寄りの端位置である。フォーカスレンズ１０５が至近端に到達していればＳ１３０９へ進み、到達していなければ図１３のＳ１３１０へ進む。Ｓ１３０７や１３０９では、駆動方向がそれぞれ反転した端を記憶するためのフラグがセットされる。Ｓ１３０７で無限端フラグがセットされ、Ｓ１３０９で至近端フラグがセットされた後、図１３のＳ１３１４へ進む。フォーカスレンズ１０５はその駆動方向が逆方向に反転して山登り駆動を続ける。

図１３のＳ１３１０では前回と同じ順方向に沿って、Ｓ１３０４で決定した速度でフォーカスレンズ１０５を山登り駆動するために、カメラ制御部１１６は以下に示す駆動情報を設定する。
・基準位置 ＝ 第１通信で取得したフォーカスレンズ位置
・振幅 ＝ 方向に応じた値（例えば＋１又は−１で示す）
・基準位置移動量 ＝ ０
Ｓ１３１０またはＳ１３１４の後、Ｓ１３１１に進み、設定された駆動情報はレンズ制御部１１５に送信される。また、上記情報の他に、レンズ制御部１１５は、単位時間あたりの像面移動量の情報を受信する。そして、受信した単位時間での像面移動量を用いて、１Ｖでのフォーカスレンズ１０５の移動量を算出する。カメラ制御部１１６から受信した情報に基づいて、レンズ制御部１１５は、フォーカスレンズ１０５の実位置を、所望の像面移動量に相当する分だけ移動させることができる。その後、Ｓ１３０２へ戻り、今回の処理を終える。
Ｓ１３１２は、ＴＶＡＦ評価値がピークを越えて減少しているか否かの判定処理である。ＴＶＡＦ評価値が減少していない場合、Ｓ１３１３へ進む。また、フォーカスレンズ１０５がピーク位置を越え、ＴＶＡＦ評価値が減少している場合、Ｓ１３１５へ進んで山登り駆動を終了する。そして、Ｓ１３１６へ進んで一連の処理を終了させ、微小駆動動作へ移行する。Ｓ１３１３では、ＴＶＡＦ評価値が所定回数に亘って連続して減少しているかについて判定される。所定回数の連続した減少が判定された場合、Ｓ１３１４へ進み、それ以外の場合、Ｓ１３１０へ進む。

Ｓ１３１４では、前回とは逆方向に、Ｓ１３０４で決定した速度でフォーカスレンズ１０５を山登り駆動するため、カメラ制御部１１６は以下に示す駆動情報を設定する。
・基準位置 ＝ 第１通信で取得したフォーカスレンズ位置
・振幅 ＝ 方向に応じた値（例えば＋１又は−１で示し、前回とは逆の符号）
・基準位置移動量 ＝ ０
Ｓ１３１１の処理に進み、Ｓ１３１４で決定した駆動情報がレンズ制御部１１５に送信される。これにより、基準位置を、前回とは逆の方向に基準位置移動量だけ変更することができる。
図１４は、山登り駆動動作時のフォーカスレンズ１０５の動きを例示する。図中のＡではＴＶＡＦ評価値がピーク値を越えて減少しているので、カメラ制御部１１６は合焦点を通過したと判断して山登り駆動動作を終了させ、微小駆動動作に移行させる。一方、Ｂではピーク値が見つからないままＴＶＡＦ評価値が減少しているので、カメラ制御部１１６は駆動方向を反転させ、山登り駆動動作を続行する。

以上説明したように、フォーカスレンズ１０５は「再起動判定→微小駆動→山登り駆動→微小駆動→再起動判定」を繰り返しながら移動する。そして、撮像装置はＴＶＡＦ評価値が常に最大値となるように焦点調節制御を行って、合焦状態を維持する。
本実施形態によれば、交換レンズシステムにおいて、ウォブリング動作を含む各種のフォーカスレンズの動作に関して、撮像装置本体からレンズ装置に対し、統合した駆動命令を与えることができる。具体的には、撮像装置本体からレンズ装置に対し、駆動情報として「基準位置、振幅、基準位置移動量」を送信する。これにより、ウォブリング動作や山登り駆動動作等の動作状態に応じて駆動命令を切り替える必要はないため、制御の複雑化を伴うことがなく、撮像装置本体の制御部による駆動命令の通りにフォーカスレンズの動きを制御できる。また、撮像装置本体が発行する駆動命令では像面移動量が設定され、この駆動命令を受信したレンズ装置は像面移動量に対応するフォーカスレンズの実駆動量を算出してレンズ駆動を行える。
なお、前記実施形態では主に、カメラ制御部１１６からウォブリング動作の駆動命令をレンズ制御部１１５に送信する例を説明した。これに限らず、カメラ制御部１１６は特定の像面移動量の移動動作や、特定のレンズ位置への移動動作に係る駆動情報をレンズ制御部１１５に送信することができる。また、前記実施形態に係る駆動制御方法は、フォーカスレンズ以外の可動光学部材、例えばズームレンズや手振れ補正用レンズ等の駆動に応用することもできる。

１０５ フォーカスレンズ
１０６ 撮像素子
１１４ ＴＶＡＦ信号処理部
１１５ レンズ制御部
１１６ カメラ制御部
１１７ レンズユニット
１１８ カメラユニット

Claims (28)

1. フォーカスレンズを含む撮像光学系を備えたレンズユニットを装着可能な撮像装置であって、
   被写体像を光電変換することにより撮像信号を生成する撮像手段と、
   前記撮像信号の高周波成分を用いて焦点調節用の評価信号を生成する信号処理手段と、
   前記評価信号に基づいてフォーカスレンズの駆動情報を生成し、装着された前記レンズユニットに送信する制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記フォーカスレンズを微小振動させる際、前記フォーカスレンズの駆動情報として、前記微小振動の基準位置となるフォーカスレンズ位置についての第１の情報、及び、前記第１の情報の示すフォーカスレンズ位置を基準位置とする前記フォーカスレンズの像面上の移動量についての第２の情報を前記レンズユニットに送信することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１の情報と前記第２の情報は、異なる座標系で示される情報であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御手段は、前記第２の情報として、前記第１の情報の示すフォーカスレンズ位置を基準位置とする、被写体像の結像位置の移動量を示す情報を前記レンズユニットに送信することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記第２の情報として、前記第１の情報の示すフォーカスレンズ位置を前記微小振動の振動中心位置として像面上を振動させる振幅、及び振動中心位置の像面上での移動量を示す情報を前記レンズユニットに送信することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
5. 前記制御手段は、前記レンズユニットから前記フォーカスレンズの位置についての情報を受信し、当該情報に基づいて前記第１の情報を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記制御手段は、前記フォーカスレンズの位置についての情報として、前記微小振動の新たな基準位置となる前記フォーカスレンズの位置についての第３の情報、及び、前記制御手段が通知したタイミングにおける前記フォーカスレンズの位置についての第４の情報を受信することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記第３の情報および前記第４の情報は、前記第１の情報と対応する座標系で示される情報であることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記制御手段は、前記レンズユニットから前記第４の情報とともに当該第４の情報の示す前記フォーカスレンズの位置が可動領域の端であることを示す情報を受信した場合、当該第４の情報を次の第１の情報として前記レンズユニットに送信することを特徴とする請求項６または７に記載の撮像装置。
9. 前記撮像手段は、垂直同期信号の出力に同期して前記撮像信号を生成し、
   前記制御手段は、垂直同期信号が出力されてから次の垂直同期信号が出力されるまでの間に前記レンズユニットと２回の通信を行い、第１通信で前記レンズユニットから前記フォーカスレンズの位置についての情報を受信し、第２通信で前記レンズユニットへ前記第１の情報及び前記第２の情報を送信することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記制御手段は、前記評価信号が増加する方向へ前記フォーカスレンズを駆動する山登り駆動を行う際、前記第２の情報に対応する情報として、前記フォーカスレンズの駆動方向についての情報を前記レンズユニットに送信することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記制御手段は、前記山登り駆動により前記評価信号がピークとなる前記フォーカスレンズの位置を検出した場合、当該位置に前記フォーカスレンズを移動するために、当該位置についての情報を前記第１の情報に対応する情報として前記レンズユニットに送信することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
12. 前記撮像手段は、前記撮像光学系の射出瞳の異なる領域をそれぞれ通過する光束を受光する複数の焦点検出用画素を有しており、
    前記焦点検出用画素の出力信号に基づいて、位相差検出方式により像面上のピントずれ量を検出する焦点検出手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記焦点検出手段の検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの駆動情報を生成した場合、前記第２の情報に対応する情報として、前記焦点検出手段で検出された像面上のピントずれ量についての情報を前記レンズユニットに送信することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
13. 前記制御手段は、前記焦点検出手段で像面上のピントずれ量を検出した際に前記焦点検出用画素で電荷蓄積を行った期間の中心に相当する時点における前記フォーカスレンズの位置を算出し、算出した位置についての情報を前記第１の情報に対応する情報として前記レンズユニットに送信することを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
14. 撮像装置に装着可能なレンズユニットであって、
    フォーカスレンズを含む撮像光学系と、
    前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段と、
    前記レンズユニットが装着された前記撮像装置と通信を行い、当該撮像装置から受信した前記フォーカスレンズの駆動情報に基づいて前記駆動手段の駆動を制御するレンズ制御手段を備え、
    前記レンズ制御手段は、前記フォーカスレンズを微小振動させる際、前記撮像装置から前記微小振動の基準位置となるフォーカスレンズ位置についての第１の情報、及び、前記第１の情報の示すフォーカスレンズ位置を基準位置とする前記フォーカスレンズの像面上の移動量についての第２の情報を受信し、前記第１の情報及び前記第２の情報に基づいて、前記微小振動の新たな基準位置となるフォーカスレンズ位置についての第３の情報を生成し、前記撮像装置に送信することを特徴とするレンズユニット。
15. 前記第１の情報と前記第２の情報は、異なる座標系で示される情報であることを特徴とする請求項１４に記載のレンズユニット。
16. 前記第１の情報と前記第３の情報は、対応する座標系で示される情報であることを特徴とする請求項１４または１５に記載のレンズユニット。
17. 前記レンズ制御手段は、前記フォーカスレンズの駆動量に対する前記像面上の移動量の比率についての情報を記憶しており、当該比率についての情報を用いて、前記撮像装置から受信した前記第２の情報から前記フォーカスレンズの駆動量を算出することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載のレンズユニット。
18. 前記レンズ制御手段は、前記第２の情報として、前記第１の情報の示すフォーカスレンズ位置を基準位置とする、被写体像の結像位置の移動量を示す情報を前記撮像装置から受信することを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載のレンズユニット。
19. 前記レンズ制御手段は、前記第２の情報として、前記第１の情報の示すフォーカスレンズ位置を前記微小振動の振動中心位置として像面上にて振動させる振幅、及び振動中心位置の像面上での移動量を示す情報を前記撮像装置から受信することを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載のレンズユニット。
20. 前記レンズ制御手段は、前記撮像装置から通知されたタイミングにおける前記フォーカスレンズの位置についての第４の情報を前記第３の情報とともに前記撮像装置に送信することを特徴とする請求項１４乃至１９のいずれか１項に記載のレンズユニット。
21. 前記第４の情報は、前記第１の情報と対応する座標系で示される情報であることを特徴とする請求項２０に記載のレンズユニット。
22. 前記レンズ制御手段は、可動領域の端に対応する前記フォーカスレンズの位置情報を前記第４の情報として送信する場合、当該第４の情報とともに、当該フォーカスレンズの位置が可動領域の端であることを示す情報を前記撮像装置に送信することを特徴とする請求項２０または２１に記載のレンズユニット。
23. 垂直同期信号の出力に同期して撮像信号を生成する撮像手段を有する撮像装置に装着可能であって、
    前記レンズ制御手段は、前記撮像装置から前記垂直同期信号を受信し、垂直同期信号が出力されてから次の垂直同期信号が出力されるまでの間に前記撮像装置と２回の通信を行い、第１通信で前記撮像装置へ前記第３の情報を送信し、第２通信で前記撮像装置から前記第１の情報及び前記第２の情報を受信することを特徴とする請求項１４乃至２２のいずれか１項に記載のレンズユニット。
24. 前記撮像信号の高周波成分を用いて焦点調節用の評価信号を生成する信号処理手段を有する撮像装置に装着可能であって、
    前記レンズ制御手段は、前記評価信号が増加する方向へ前記フォーカスレンズを駆動する山登り駆動を行う際、受信した前記第２の情報に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動方向を設定することを特徴とする請求項２３に記載のレンズユニット。
25. 前記撮像光学系の射出瞳の異なる領域をそれぞれ通過する光束を受光する複数の焦点検出用画素を有する前記撮像手段と、前記焦点検出用画素の出力信号に基づいて、位相差検出方式により像面上のピントずれ量を検出する焦点検出手段を有する撮像装置に装着可能であって、
    前記レンズ制御手段は、前記焦点検出手段の検出結果に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する場合、前記第２の情報に対応する情報として、前記焦点検出手段で検出された像面上のピントずれ量についての情報を前記撮像装置から受信することを特徴とする請求項２３または２４に記載のレンズユニット。
26. 前記レンズ制御手段は、前記焦点検出手段で像面上のピントずれ量を検出した際に前記焦点検出用画素で電荷蓄積を行った期間の中心に相当する時点における前記フォーカスレンズの位置についての情報を、前記第１の情報に対応する情報として前記撮像装置から受信することを特徴とする請求項２５に記載のレンズユニット。
27. フォーカスレンズを含む撮像光学系を備えたレンズユニットを装着可能な撮像装置にて実行される制御方法であって、
    被写体像を光電変換することにより撮像信号を生成する撮像ステップと、
    前記撮像信号の高周波成分を用いて焦点調節用の評価信号を生成する信号処理ステップと、
    前記評価信号に基づいてフォーカスレンズの駆動情報を生成し、装着された前記レンズユニットに送信する制御ステップを有し、
    前記制御ステップにおいて、前記フォーカスレンズを微小振動させる際、前記フォーカスレンズの駆動情報として、前記微小振動の基準位置となるフォーカスレンズ位置についての第１の情報、及び、前記第１の情報の示すフォーカスレンズ位置を基準位置とする前記フォーカスレンズの像面上の移動量についての第２の情報を前記レンズユニットに送信することを特徴とする撮像装置の制御方法。
28. 撮像装置に装着可能で、フォーカスレンズを含む撮像光学系と、前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段とを備えたレンズユニットにて実行される制御方法であって、
    前記レンズユニットが装着された前記撮像装置と通信を行う通信ステップと、
    前記通信ステップにて前記撮像装置から受信した前記フォーカスレンズの駆動情報に基づいて、前記駆動手段の駆動を制御するレンズ制御ステップを有し、
    前記レンズ制御ステップにおいて、前記フォーカスレンズを微小振動させる際、前記撮像装置から前記微小振動の基準位置となるフォーカスレンズ位置についての第１の情報、及び、前記第１の情報の示すフォーカスレンズ位置を基準位置とする前記フォーカスレンズの像面上の移動量についての第２の情報を受信し、前記第１の情報及び前記第２の情報に基づいて、前記微小振動の新たな基準位置となるフォーカスレンズ位置についての第３の情報を生成し、前記撮像装置に送信することを特徴とするレンズユニットの制御方法。

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