JP6464550B2

JP6464550B2 - カメラボディおよび撮像装置

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Publication number: JP6464550B2
Application number: JP2013199253A
Authority: JP
Inventors: 宏明高原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: JP2015064522A

Description

本発明は、カメラボディおよび撮像装置に関する。

従来より、複数の合焦可能範囲を設定可能なレンズ鏡筒において、焦点調節レンズの駆動を、設定した合焦可能範囲に基づいて制限する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００６−１２６３３０号公報

しかしながら、従来技術では、カメラボディにおいて、焦点調節レンズを合焦位置まで駆動させるために必要なレンズ駆動量を算出し、レンズ鏡筒において、レンズ駆動量に基づいて焦点調節レンズを駆動させながら、焦点調節レンズが合焦可能範囲を超えていないか否かを繰り返し判断する構成となっているため、レンズ鏡筒の処理負荷が大きくなってしまうとともに、上記判断のタイミングによっては、フォーカスレンズ３２が、合焦可能範囲を超えた合焦位置まで駆動してしまい、合焦可能範囲を超えた合焦位置で合焦判定が行われてしまう場合があった。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。

[１]本発明に係る撮像装置は、結像位置を変化させる焦点調節レンズを有する光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子と、前記光学系の結像位置と前記撮像素子の撮像面とのズレ量であるデフォーカス量を検出する検出部と、前記被写体像の位置を前記撮像素子の撮像面に一致するように調節する合焦調節の指示を受け付ける操作部と、前記光学系を有し、前記焦点調節レンズの移動可能な範囲を設定できるレンズ鏡筒から、前記範囲に関する情報を受信する通信部と、前記操作部により前記合焦調節の指示を受け付ける前に、前記範囲に関する情報を受信して前記検出部でデフォーカス量の検出を行い、前記操作部により前記合焦調節の指示を受け付けると、前記範囲と前記デフォーカス量とにより算出した前記焦点調節レンズの駆動量で前記焦点調節レンズに駆動を指示した後に、前記範囲に関する情報を前記通信部で再び受信した前記範囲に基づき前記焦点調節レンズを駆動制御する制御部と、を有する。
[２]上記撮像装置に係る発明において、前記制御部は、前記検出部による検出結果に基づく前記焦点調節レンズの目標位置が前記範囲に対応する焦点調節レンズの駆動範囲の内側である場合は、前記焦点調節レンズを前記目標位置に駆動させるために必要なレンズ駆動量を前記焦点調節レンズの駆動量として算出し、前記検出部による検出結果に基づく前記焦点調節レンズの目標位置が前記範囲に対応する焦点調節レンズの駆動範囲の外側である場合は、前記駆動範囲内の所定のレンズ位置に前記焦点調節レンズを駆動させるために必要なレンズ駆動量を、前記焦点調節レンズの駆動量として算出するように構成できる。

本発明によれば、焦点調節レンズの駆動を適切に制御することができる。

図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。図２は、フォーカスレンズの合焦可能範囲の一例を示す図である。図３は、レンズ鏡筒とカメラ本体との間の情報の授受の一例を説明するための図である。図４は、図１に示す撮像素子の撮像面を示す正面図である。図５は、図４のＶ部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。図６（Ａ）は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図６（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図６（Ｃ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図６（Ｄ）は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図、図６（Ｅ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図６（Ｆ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。図７は、図５のVII-VII線に沿う断面図である。図８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は、本実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。図１０は、ステップＳ１１２における、位相差検出方式による焦点検出結果に基づくレンズ駆動制御処理を示すフローチャートである。図１１は、スキャン駆動範囲の一例を示す図である。図１２は、ステップＳ１１３おける、コントラスト検出方式による焦点検出結果に基づくレンズ駆動制御処理を示すフローチャートである。図１３は、ステップＳ１１７における、フォーカスリミット変更処理を示すフローチャートである。図１４は、スキャン駆動範囲の他の例を示す図である。

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。

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、本実施形態に係るレンズ鏡筒３は、フォーカスレンズ３２の合焦可能範囲が制限可能となっている。合焦可能範囲とは、当該合焦可能範囲内において、合焦位置が検出された場合に、合焦と判定される範囲である。本実施形態では、レンズ鏡筒３に、合焦可能範囲を設定するためのフォーカスリミットスイッチ３８を備えており、撮影者が、フォーカスリミットスイッチ３８を操作して、フォーカスリミットモードを選択することで、合焦可能範囲を選択することができる。

図２は、本実施形態で設定可能な合焦可能範囲の一例を示す図である。本実施形態では、図２（Ａ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの範囲を、合焦可能範囲Ｒｆ１として設定する「ＦＵＬＬモード」と、図２（Ｂ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳまでの範囲を、合焦可能範囲Ｒｆ２として設定する「至近側制限モード」と、図２（Ｃ）に示すように、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳから至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの範囲を、合焦可能範囲Ｒｆ３として設定する「無限遠側制限モード」の、３つのフォーカスリミットモードを選択することができる。

そして、撮影者によりフォーカスリミットが選択された場合には、図３に示すように、選択されたフォーカスリミットモードに対応するフォーカスリミット情報が、レンズ鏡筒３からカメラ本体２に送信される。なお、フォーカスリミット情報は、フォーカスリミットモードごとに、レンズ制御部３７が備えるＲＯＭに記憶されている。

たとえば、フォーカスリミットスイッチ３８により、図２（Ａ）に示す「ＦＵＬＬモード」が設定された場合には、レンズ制御部３７は、フォーカスリミット情報として、「ＦＵＬＬモード」における合焦可能範囲Ｒｆ１のリミット位置（端部）である、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰを、カメラ本体２に送信する。

また、フォーカスリミットスイッチ３８により、図２（Ｂ）に示す「至近側制限モード」が設定された場合には、レンズ制御部３７は、フォーカスリミット情報として、「至近側制限モード」における合焦可能範囲Ｒｆ２のリミット位置である、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳを、カメラ本体２に送信する。

同様に、フォーカスリミットスイッチ３８により、図２（Ｃ）に示す「無限遠側制限モード」が設定された場合には、レンズ制御部３７は、「無限遠側制限モード」における合焦可能範囲Ｒｆ３のリミット位置である、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰを、フォーカスリミット情報として、カメラ本体２に送信する。

なお、図２（Ａ）において、無限遠端設計値ＤＶ_ＩＰは、「ＦＵＬＬモード」において、レンズ鏡筒３が、設計上、被写体に合焦することを保証するレンズ位置のうち無限遠側のリミット位置であり、レンズ鏡筒３の設計誤差を考慮して、無限遠端設計値ＤＶ_ＩＰよりも無限遠側に無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰを設け、この無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰまで合焦位置の検出が可能となるように設計されている。同様に、至近端設計値ＤＶ_ＮＰは、レンズ鏡筒３が、設計上、被写体に合焦することを保証するレンズ位置のうち至近側のリミット位置であり、レンズ鏡筒３の設計誤差を考慮して、至近端設計値ＤＶ_ＮＰよりも至近側に至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰを設け、この至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまで合焦位置の検出が可能となるように設計されている。

また、図２（Ｂ）において、至近側設計値ＤＶ_ＮＳは、「至近側制限モード」において、レンズ鏡筒３が、設計上、被写体に合焦することを保証するレンズ位置のうちの至近側のリミット位置であり、レンズ鏡筒３の設計誤差を考慮して、至近側設計値ＤＶ_ＮＳよりも至近側の至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳまで、合焦位置の検出が可能となるように設計されている。同様に、図２（Ｃ）において、無限遠側設計値ＤＶ_ＩＳは、「無限遠側制限モード」において、レンズ鏡筒３が、設計上、被写体に合焦することを保証するレンズ位置のうちの無限遠側のリミット位置であり、レンズ鏡筒３の設計誤差を考慮して、無限遠側設計値ＤＶ_ＩＳよりも無限遠側の無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳまで、合焦位置の検出が可能となるように設計されている。

また、図３に示すように、レンズ鏡筒３からカメラ本体２に対しては、フォーカスリミット情報に加えて、フォーカスレンズ位置の情報も周期的に送信される。そして、カメラ本体２において、フォーカスリミット情報およびフォーカスレンズ３２の位置情報に基づいて、フォーカスレンズ３２のレンズ駆動量が算出され、算出されたレンズ駆動量がレンズ鏡筒３に送信される。なお、図３は、レンズ鏡筒３とカメラ本体２との情報の授受の一例を説明するための図である。

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。

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へレンズ駆動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４は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図５は、図４のＶ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５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６（Ａ）は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図６（Ｄ）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（Ｄ）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５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４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６（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図６（Ｅ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図６（Ｃ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図６（Ｆ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図６（Ｂ）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６（Ｅ）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６（Ｃ）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６（Ｆ）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５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４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６（Ｂ）、図６（Ｃ）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７は、図５のVII-VII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７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７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７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７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、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７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５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。

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、デフォーカス量の演算、および合焦駆動はカメラ制御部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に制御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８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８に示す例では、フォーカスレンズ３２が、図８に示すＰ０に位置しており、まず、Ｐ０から、所定のサーチ開始位置（図８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、サーチ開始位置から（図８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サーチ駆動が行われる。そして、フォーカスレンズ３２を、図８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８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８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９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により、フォーカスリミット情報の取得が行われる。本実施形態では、レンズ鏡筒３で設定されているフォーカスリミットモードに対応するフォーカスリミット情報が、レンズ制御部３７からカメラ制御部２１に所定間隔で周期的に送信されており、カメラ制御部２１は、現在設定されているフォーカスリミットモードに対応するフォーカスリミット情報を、レンズ制御部３７から取得する。

たとえば、図２（Ａ）に示すように、フォーカスリミットスイッチ３８により「ＦＵＬＬモード」が設定されている場合には、レンズ制御部３７は、フォーカスリミット情報として、「ＦＵＬＬモード」における合焦可能範囲Ｒｆ１のリミット位置（端部）である、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰを、カメラ本体２に周期的に送信する。これにより、カメラ制御部２１は、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰの情報を、フォーカスリミット情報として取得する。

同様に、カメラ制御部２１は、図２（Ｂ）に示すように、フォーカスリミットスイッチ３８により「至近側制限モード」が設定されている場合には、「至近側制限モード」における合焦可能範囲Ｒｆ２のリミット位置である、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳの情報を、フォーカスリミット情報として取得し、また、図２（Ｃ）に示すように、フォーカスリミットスイッチ３８により「無限遠側制限モード」が設定されている場合には、「無限遠側制限モード」における合焦可能範囲Ｒｆ３のリミット位置である、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰを、フォーカスリミット情報として取得する。

なお、フォーカスリミットモードが同じ場合でも、レンズ鏡筒３の種別によっては、フォーカスレンズ３２の合焦可能範囲Ｒｆ１〜Ｒｆ３が、それぞれ異なる範囲となる場合がある。そのため、カメラ制御部２１は、レンズ鏡筒３から、当該レンズ鏡筒３に固有のフォーカスリミット情報を取得する。

ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０１で取得されたフォーカスリミット情報に基づいて、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、フォーカスレンズ３２の合焦可能範囲の算出が行われる。

たとえば、カメラ制御部２１は、図２（Ａ）に示すように、「ＦＵＬＬモード」が設定されており、フォーカスリミット情報として、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰが取得されている場合には、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの範囲を、合焦可能範囲Ｒｆ１として算出する。

同様に、カメラ制御部２１は、図２（Ｂ）に示すように、「至近側制限モード」が設定されており、フォーカスリミット情報として、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳが取得されている場合には、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳまでの範囲を、合焦可能範囲Ｒｆ２として算出する。また、カメラ制御部２１は、図２（Ｃ）に示すように、「無限遠側制限モード」が設定されており、フォーカスリミット情報として、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰが取得された場合には、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳから至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの範囲を、合焦可能範囲Ｒｆ３として算出する。

なお、レンズ鏡筒３の種別によっては、フォーカスリミット機能を有しておらず、フォーカスリミット情報を、レンズ鏡筒３から取得できない場合もある。このような場合には、カメラ制御部２１は、図２（Ａ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの範囲Ｒｆ１を合焦可能範囲として算出することができる。

ステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理が開始される。本実施形態では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、次のように行なわれる。すなわち、まず、カメラ制御部２１により、撮像素子２２の３つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しが行なわれる。そして、カメラ制御部２１は、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、３つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃに対応する焦点検出位置における像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。また、カメラ制御部２１は、算出したデフォーカス量の信頼性の評価を行う。なお、デフォーカス量の信頼性の評価は、たとえば、一対の像データの一致度やコントラストなどに基づいて行なわれる。また、このような位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１０４では、カメラ制御部２１による焦点評価値の算出処理が開始される。本実施形態では、焦点評価値の算出処理は、撮像素子２２の撮像画素２２１の画素出力を読み出し、読み出した画素出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算することにより行われる。焦点評価値の算出は、使用者の手動操作により、あるいは、被写体認識モードなどにより、特定の焦点検出位置が選択されているときには、選択された焦点検出位置に対応する撮像画素２２１の画素出力のみを読み出すような構成としてもよい。なお、焦点評価値の算出処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。

ステップＳ１０５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）がされたかどう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Ｓ１０６に進む。一方、第１スイッチＳＷ１がオンしていない場合は、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、ステップＳ１０５を繰り返す。すなわち、第１スイッチＳＷ１がオンされるまで、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理、および焦点評価値の算出処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１０６では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１１２に進む。一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ１０７に進む。なお、本実施形態においては、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合にも、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ１０７に進むこととする。

ステップＳ１０６において、デフォーカス量が算出できたと判定され、測距可能と判断された場合には、ステップＳ１１２に進み、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させるレンズ駆動制御処理が行なわれる。ここで、図１０は、ステップＳ１１２のレンズ駆動制御処理を示すフローチャートである。以下においては、図１０を参照して、ステップＳ１１２のレンズ駆動制御処理について説明する。

まず、ステップＳ２０１では、カメラ制御部２１により、合焦可能範囲が制限されているか否かの判断が行われる。たとえば、ステップＳ１０１において、フォーカスリミット情報として、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰの情報を取得した場合、カメラ制御部２１は、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰの情報に基づいて、図２（Ａ）に示すように、「ＦＵＬＬモード」が設定されていると判断し、合焦可能範囲Ｒｆ１は制限されていないと判断することができる。

一方、ステップＳ１０１において、フォーカスリミット情報として、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳの情報を取得した場合、カメラ制御部２１は、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰおよび至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳの情報に基づいて、「至近側制限モード」が設定されていると判断し、これにより、合焦可能範囲Ｒｆ２は制限されていると判断することができる。同様に、ステップＳ１０１において、フォーカスリミット情報として、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰの情報を取得した場合、カメラ制御部２１は、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳおよび至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰの情報に基づいて、「無限遠側制限モード」が設定されていると判断し、これにより、合焦可能範囲Ｒｆ３は制限されていると判断することができる。

ステップＳ２０１において、合焦可能範囲が制限されていると判断された場合には、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づくフォーカスレンズ３２の駆動目標位置が、フォーカスレンズ３２の合焦可能範囲を超えているか否かの判断が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量と、現在のフォーカスレンズ位置とに基づいて、駆動目標位置までのレンズ駆動量（単位：パルス数）を算出する。そして、カメラ制御部２１は、算出したフォーカスレンズ３２のレンズ駆動量（単位：パルス数）と、ステップＳ１０２で算出した合焦可能範囲（単位：パルス数）とに基づいて、駆動目標位置が合焦可能範囲を超えるか否かを判断する。たとえば、図２（Ｂ）に示す例において、デフォーカス量に基づく駆動目標位置が、至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳよりも至近側のレンズ位置となる場合には、カメラ制御部２１は、駆動目標位置が合焦可能範囲Ｒｆ２を超えていると判断することができる。そして、デフォーカス量に基づく駆動目標位置が合焦可能範囲を超えると判断された場合には、ステップＳ２０３に進み、一方、デフォーカス量に基づく駆動目標位置が合焦可能範囲内であると判断された場合には、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０３では、デフォーカス量に基づく駆動目標位置が合焦可能範囲を超えていると判断されているため、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２を合焦可能範囲のリミット位置（端部）に駆動させるために必要なレンズ駆動量の算出が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２の現在位置と合焦可能範囲とに基づいて、フォーカスレンズ３２を、駆動目標位置から近い合焦可能範囲のリミット位置まで駆動させるために必要なレンズ駆動量を算出する。

たとえば、図２（Ｂ）に示す例において、デフォーカス量に基づく駆動目標位置が、至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳよりも至近側のレンズ位置である場合には、カメラ制御部２１は、駆動目標位置から近い合焦可能範囲Ｒｆ２のリミット位置である、至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳにフォーカスレンズ３２を駆動するために必要なレンズ駆動量を算出する。また、図２（Ｃ）に示す例において、デフォーカス量に基づく駆動目標位置が、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳよりも無限遠側のレンズ位置である場合には、カメラ制御部２１は、駆動目標位置から近い合焦可能範囲Ｒｆ３のリミット位置である、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳにフォーカスレンズ３２を駆動するために必要なレンズ駆動量を算出する。

そして、ステップＳ２０４では、カメラ制御部２１により、ステップＳ２０３で算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦可能範囲のリミット位置まで駆動させるための処理が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、ステップＳ２０３で算出されたレンズ駆動量を、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に送出する。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３６は、受信したレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦可能範囲のリミット位置まで駆動させる。これにより、たとえば、図２（Ｂ）に示す例において、デフォーカス量に基づく駆動目標位置が、至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳよりも至近側のレンズ位置である場合でも、フォーカスレンズ３２が至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳに移動されることとなる。また、図２（Ｃ）に示す例において、デフォーカス量に基づく駆動目標位置が、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳよりも無限遠側のレンズ位置である場合でも、フォーカスレンズ３２が無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳに移動されることとなる。

続くステップＳ２０５では、フォーカスレンズ３２をデフォーカス量に基づく駆動目標位置（合焦位置）まで駆動させることができなかったために、非合焦である旨の表示が行われる。非合焦表示は、たとえば、電子ビューファインダ２６により行われる。

一方、ステップＳ２０１において、合焦可能範囲が制限されていないと判断された場合、または、ステップＳ２０２において、デフォーカス量に基づく駆動目標位置が合焦可能範囲内であると判断された場合には、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３２のレンズ駆動量の算出が行われ、続くステップＳ２０７では、算出したレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２が駆動目標位置（合焦位置）まで駆動される。その後、ステップ２０８において、合焦表示が行われる。

以上のように、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づく、フォーカスレンズ３２の駆動制御処理が行われる。位相差検出方式により算出したデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ３２を駆動させる場合には、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示す合焦可能範囲Ｒｆ１〜Ｒｆ３内において、フォーカスレンズ３２が駆動するように、フォーカスレンズ３２の駆動制御が行われる。すなわち、デフォーカス量に基づく駆動目標位置が、合焦可能範囲Ｒｆ１〜Ｒｆ３を超える場合には、カメラ本体２において、合焦可能範囲のリミット位置まで駆動させるために必要なレンズ駆動量が算出され、レンズ鏡筒３において、カメラ本体２で算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２が、合焦可能範囲のリミット位置まで駆動される。これにより、フォーカスレンズ３２が、合焦可能範囲Ｒｆ１〜Ｒｆ３を超えたレンズ位置まで駆動し、合焦可能範囲を超えたレンズ位置で合焦表示が行われてしまうことを有効に防止することができる。そして、図１０に示すレンズ駆動制御処理が終了した後は、図９に示すステップＳ１１７に進む。

また、図９に示すステップＳ１０６において、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できないと判断された場合には、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、カメラ制御部２１により、スキャン動作におけるフォーカスレンズ３２の駆動可能範囲である、スキャン駆動範囲の算出が行われ、続くステップＳ１０８では、ステップＳ１０７で算出されたスキャン駆動範囲においてスキャン駆動を行うスキャン動作が開始される。

スキャン動作とは、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を所定の駆動速度で駆動（スキャン駆動）させながら、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、および焦点評価値の算出を、所定の間隔で同時に行い、これにより、位相差検出方式による合焦位置の検出と、コントラスト検出方式による合焦位置の検出とを、所定の間隔で、同時に実行する動作である。

具体的には、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７にスキャン駆動開始指令を送出し、レンズ制御部３７は、カメラ制御部２１からの指令に基づき、フォーカスレンズ駆動モータ３６を駆動させ、フォーカスレンズ３２を光軸Ｌ１に沿ってスキャン駆動させる。なお、フォーカスレンズ３２のスキャン駆動は、無限遠端から至近端に向かって行なってもよいし、あるいは、至近端から無限遠端に向かって行なってもよい。

そして、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しを行い、これに基づき、位相差検出方式により、デフォーカス量の算出を行うとともに、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の撮像画素２２１から画素出力の読み出しを行い、これに基づき、焦点評価値を算出し、これにより、異なるフォーカスレンズ位置における焦点評価値を取得することで、コントラスト検出方式により合焦位置の検出を行う。

また、本実施形態では、スキャン駆動を行うために、ステップＳ１０７において、スキャン駆動範囲の算出が行われる。図１１は、スキャン駆動範囲の一例を示す図である。図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、スキャン駆動範囲Ｒｓ１〜Ｒｓ３は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示す合焦可能範囲Ｒｆ１〜Ｒｆ３を含み、かつ、合焦可能範囲Ｒｆ１〜Ｒｆ３よりも広い範囲として算出される。

ここで、スキャン動作は、上述したように、フォーカスレンズ３２を駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出と、コントラスト検出方式による焦点評価値の算出とを、所定の間隔で同時に行う動作である。そして、コントラスト検出方式により焦点評価値のピーク位置（合焦位置）を検出するためには、図８に示すように、ピーク位置を超えた位置（図８中、Ｐ２）までフォーカスレンズ３２を駆動させて焦点評価値を算出する必要がある。そのため、たとえば、コントラスト検出方式により、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰで焦点評価値のピーク位置（合焦位置）を検出するためには、フォーカスレンズ３２を無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰよりも無限遠側まで駆動して焦点評価値を算出する必要がある。同様に、たとえば、スキャン動作において、コントラスト検出方式により、至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰで焦点評価値のピーク位置（合焦位置）を検出するためには、フォーカスレンズ３２を至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰよりも至近側まで駆動して焦点評価値を算出する必要がある。

そこで、カメラ制御部２１は、スキャン動作を行う場合に、フォーカスリミットモードが「ＦＵＬＬモード」である場合には、図１１（Ａ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰよりも無限遠側のレンズ位置から、至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰよりも至近側のレンズ位置までの範囲を、スキャン駆動範囲Ｒｓ１として算出する。たとえば、本実施形態では、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焦点評価値のピークを算出しているため、カメラ制御部２１は、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰよりも無限遠側において焦点評価値を２つ算出することが可能なレンズ位置から、至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰよりも至近側において焦点評価値を２つ算出することが可能なレンズ位置までの範囲を、スキャン動作におけるスキャン駆動範囲Ｒｓ１として算出することができる。

また、カメラ制御部２１は、スキャン動作を行う場合に、フォーカスリミットモードが「至近側制限モード」である場合には、図１１（Ｂ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰよりも無限遠側のレンズ位置から、至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳよりも至近側のレンズ位置までの範囲を、スキャン駆動範囲Ｒｓ２として算出する。同様に、カメラ制御部２１は、フォーカスリミットモードが「無限遠側制限モード」である場合には、図１１（Ｃ）に示すように、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳよりも無限遠側のレンズ位置から、至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰよりも至近側のレンズ位置までの範囲を、スキャン動作におけるスキャン駆動範囲Ｒｓ３として算出する。

そして、ステップＳ１０８では、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すスキャン駆動範囲Ｒｓ１〜Ｒｓ３において、スキャン駆動を行うスキャン動作が行われる。このように、スキャン動作におけるスキャン駆動においては、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すスキャン駆動範囲Ｒｓ１〜Ｒｓ３をフォーカスレンズ３２の駆動可能範囲として、フォーカスレンズ３２の駆動を制御することで、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示す合焦可能範囲のリミット位置に合焦位置が存在する場合でも、このような合焦位置を、コントラスト検出方式により検出することが可能となる。

そして、ステップＳ１０９では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１１２に進み、一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ１１０に進む。なお、ステップＳ１０９においては、上述したステップＳ１０６と同様に、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合には、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ１１０に進むこととする。

ステップＳ１１０では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、コントラスト検出方式により合焦位置の検出ができたか否かの判定が行なわれる。コントラスト検出方式により合焦位置の検出ができた場合には、ステップＳ１１３に進み、一方、合焦位置の検出ができなかった場合には、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では、カメラ制御部２１により、ステップＳ１０７で算出されたスキャン駆動範囲の全域について、スキャン駆動が実行されたか否かの判断が行われる。スキャン駆動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Ｓ１０９に戻り、ステップＳ１０９〜Ｓ１１１を繰り返すことにより、スキャン動作、すなわち、フォーカスレンズ３２をスキャン駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を、所定の間隔で同時に実行する動作を継続して行なう。一方、スキャン駆動範囲の全域について、スキャン動作の実行を完了している場合には、ステップＳ１１４に進む。

そして、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ１０９において、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたと判定された場合には、スキャン動作を停止し、ステップＳ１１２に進み、上記と同様にして、位相差検出方式での結果に基づくフォーカスレンズ３２の駆動制御が行われる。

すなわち、合焦可能範囲が制限されており、かつ、デフォーカス量に応じた駆動目標位置が合焦可能範囲を超えている場合には（ステップＳ２０１＝Ｙｅｓ，Ｓ２０２＝Ｙｅｓ）、フォーカスレンズ３２を合焦可能範囲のリミット位置まで駆動するためのレンズ駆動量を算出し（ステップＳ２０３）、算出したレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦可能範囲のリミット位置まで駆動し（ステップＳ２０４）、非合焦表示を行う（ステップＳ２０８）。一方、デフォーカス量に応じた駆動目標位置が合焦可能範囲内である場合（ステップＳ２０２＝Ｎｏ）、あるいは、合焦可能範囲が制限されていない場合（ステップＳ２０１＝Ｎｏ）には、デフォーカス量に応じたレンズ駆動量を算出し（ステップＳ２０６）、デフォーカス量に応じたレンズ駆動量に基づいてフォーカスレンズ３２を駆動し（ステップＳ２０７）、合焦表示を行う（ステップＳ２０８）。

また、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ１１０において、コントラスト検出方式により合焦位置が検出できたと判定された場合には、スキャン動作を停止し、ステップＳ１１３に進み、コントラスト検出方式による焦点検出結果に基づくフォーカスレンズ３２の駆動制御が行われる。ここで、図１２は、コントラスト検出方式による焦点検出結果に基づくレンズ駆動制御処理を示すフローチャートである。

図１２に示すように、まず、ステップＳ３０１では、ステップＳ２０１と同様に、合焦可能範囲が制限されているか否かの判断が行われる。そして、合焦可能範囲が制限されている場合には、ステップＳ３０２に進み、一方、合焦可能範囲が制限されていない場合には、ステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０２では、コントラスト検出方式により検出された合焦位置が、合焦可能範囲を超えているか否かの判断が行われる。たとえば、スキャン動作において、図２（Ｂ）に示すように、「至近側制限モード」が設定されている場合において、フォーカスレンズ３２を至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳよりも至近側まで駆動して焦点評価値を算出した結果、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）が、至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳよりも至近側において検出された場合には、カメラ制御部２１は、コントラスト検出方式により検出された合焦位置が合焦可能範囲Ｒｆ２を超えた位置であると判断し、ステップＳ３０３に進む。また、スキャン動作において、図２（Ｃ）に示すように、「無限遠側制限モード」が設定されている場合において、フォーカスレンズ３２を無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳよりも無限遠側まで駆動して焦点評価値を算出した結果、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）が無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳよりも無限遠側において検出された場合には、カメラ制御部２１は、コントラスト検出方式により検出された合焦位置は合焦可能範囲Ｒｆ３を超えていると判断し、ステップＳ３０３に進む。

そして、ステップＳ３０３〜Ｓ３０５では、カメラ制御部２１により、コントラスト検出方式により検出された合焦位置から近い合焦可能範囲のリミット位置まで、フォーカスレンズ３２を駆動させるために必要なレンズ駆動量の算出が行われ（ステップＳ３０３）、算出したレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦可能範囲のリミット位置まで駆動した後（ステップＳ３０４）、非合焦表示が行われる（ステップＳ３０５）。

これにより、たとえば、図２（Ｂ）に示す例において、コントラスト検出方式により算出された合焦位置が、至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳよりも至近側のレンズ位置である場合でも、フォーカスレンズ３２が至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳに移動されることとなる。また、図２（Ｃ）に示す例において、コントラスト検出方式により算出された合焦位置が、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳよりも無限遠側のレンズ位置である場合でも、フォーカスレンズ３２が無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳに移動されることとなる。

一方、ステップＳ３０１において、合焦可能範囲が制限されていないと判断された場合、または、ステップＳ３０２において、コントラスト検出方式により検出された合焦位置が合焦可能範囲内であると判断された場合には、ステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６では、カメラ制御部２１により、コントラスト検出方式により検出された合焦位置までのレンズ駆動量の算出が行われ、そして、続くステップＳ３０７では、カメラ制御部２１により、ステップＳ３０６で算出したレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動する処理が行われる。その後、ステップＳ３０８において、合焦表示が行われる。

以上のように、コントラスト検出により検出された合焦位置に基づく、フォーカスレンズ３２の駆動制御が行われる。このように、コントラスト検出方式により検出した合焦位置にフォーカスレンズ３２を駆動させる合焦駆動では、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示す合焦可能範囲内においてフォーカスレンズ３２が駆動するように、フォーカスレンズ３２の駆動制御が行われる。すなわち、コントラスト検出方式により検出された合焦位置が合焦可能範囲を超える場合には、カメラ本体２において、フォーカスレンズ３２を合焦可能範囲のリミット位置に駆動させるために必要なレンズ駆動量が算出され、レンズ鏡筒３において、カメラ本体２で算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を駆動させる。これにより、フォーカスレンズ３２が合焦可能範囲を超えた位置まで駆動してしまうことや、合焦可能範囲を超えた位置で合焦表示が行われてしまうことを有効に防止することができる。そして、図１２に示すレンズ駆動制御処理が終了した後は、図１０に示すステップＳ１１７に進む。

また、ステップＳ１１１において、スキャン駆動範囲の全域について、スキャン動作の実行が完了していると判定された場合には、ステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４では、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれの方式によっても、焦点検出を行うことができなかったため、スキャン動作の終了処理が行なわれ、ステップＳ１１５に進む。

ステップＳ１１５では、カメラ制御部２１により、現在のフォーカスレンズ位置から近い合焦可能範囲のリミット位置まで、フォーカスレンズ３２を移動する処理が行われる。そして、ステップＳ１１６では、合焦位置を検出できなかったため、合焦不能表示が行われる。

また、本実施形態では、焦点検出結果に基づく焦点調節が行われた後に、ステップＳ１１７に進み、ステップＳ１１７において、フォーカスリミット変更処理が行われる。図１３は、ステップＳ１１７のフォーカスリミット変更処理を示すフローチャートである。

図１３に示すように、まず、ステップＳ４０１では、カメラ制御部２１により、フォーカスリミット情報の再取得が行われる。そして、ステップＳ４０２では、カメラ制御部２１により、ステップＳ４０１で取得されたフォーカスリミット情報に基づいて、合焦可能範囲の再算出が行われる。

ステップＳ４０３では、カメラ制御部２１により、ステップＳ４０２で新たに算出した合焦可能範囲と、直前の合焦可能範囲とが比較され、合焦可能範囲が変更されたか否かの判断が行われる。合焦可能範囲が変更された場合には、ステップＳ４０４に進み、一方、合焦可能範囲が変更されていない場合には、図１３に示すフォーカスリミット変更処理を終了する。

ステップＳ４０４では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２の駆動目標位置が、ステップＳ４０２で算出された変更後の合焦可能範囲内であるか否かの判断が行われる。たとえば、フォーカスレンズ３２を合焦位置まで駆動させた後も、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出を繰り返し行うことで、フォーカスレンズ３２を、新たに算出したデフォーカス量に基づいて駆動させることができる。このような場合、フォーカスリミットモードが変更されることで、デフォーカス量に基づく駆動目標位置が、ステップＳ４０２で算出された変更後の合焦可能範囲の外側となる場合がある。フォーカスレンズ３２の駆動目標位置が、新たに算出された合焦可能範囲の内側である場合には、ステップＳ４０５に進み、一方、フォーカスレンズ３２の駆動目標位置が合焦可能範囲の外側である場合には、ステップＳ４０６に進む。なお、フォーカスレンズ３２の駆動目標位置が算出されていない場合には、ステップＳ４０５に進むこととする。

ステップＳ４０５では、カメラ制御部２１により、ステップＳ４０２で算出された、変更後の合焦可能範囲と、フォーカスレンズ３２の現在位置とに基づいて、フォーカスレンズ３２が変更後の合焦可能範囲の内側に位置しているか否かの判断が行われる。たとえば、撮影者によりフォーカスリミットスイッチ３８を介して合焦可能範囲が変更された場合に、フォーカスレンズ３２が変更後の合焦可能範囲の外側に位置してしまう場合がある。このような場合に、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３２が合焦可能範囲の外側に位置していると判断することができる。そして、フォーカスレンズ３２が合焦可能範囲の外側に位置している場合には、ステップＳ４０６に進み、一方、フォーカスレンズ３２が合焦可能範囲の内側に位置している場合には、図１３に示すフォーカスリミット変更処理を終了する。

ステップＳ４０６では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３２を合焦可能範囲のリミット位置まで駆動させるために必要なレンズ駆動量の算出が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、ステップＳ４０２で算出された合焦可能範囲と、フォーカスレンズ３２の現在位置とに基づいて、フォーカスレンズ３２を、フォーカスレンズ３２の現在位置から近い合焦可能範囲のリミット位置に駆動させるために必要なレンズ駆動量を算出する。

そして、ステップＳ４０７では、カメラ制御部２１により、ステップＳ４０６で算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を、合焦可能範囲のリミット位置まで駆動させる処理が行われる。具体的には、カメラ制御部２１は、ステップＳ４０６で算出したレンズ駆動量を、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に送出する。そして、レンズ駆動モータ３６は、カメラ制御部２１により算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦可能範囲のリミット位置まで駆動させる。

これにより、たとえば、図２（Ｂ）に示す「至近側制限モード」において、フォーカスレンズ３２が無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳよりも無限遠側に位置している場合に、フォーカスリミットモードが「至近側制限モード」から「無限遠側制限モード」に変更され、合焦可能範囲が、図２（Ｂ）に示す合焦可能範囲Ｒｆ２から、図２（Ｃ）に示す合焦可能範囲Ｒｆ３に変更された場合には、フォーカスレンズ３２は、「無限遠側制限モード」の合焦可能範囲のリミット位置である無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳまで移動され、非合焦表示が行われることとなる。

以上のように、本実施形態に係るカメラ１の動作が行われる。

このように、本実施形態では、カメラ本体２において、フォーカスリミット情報を、レンズ鏡筒３から取得し、取得したフォーカスリミット情報に基づいて、合焦可能範囲を算出する。そして、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できた場合には、デフォーカス量に応じた駆動目標位置が合焦可能範囲の内側であるか否かを判断し、デフォーカス量に応じた駆動目標位置が合焦可能範囲を超える場合には、カメラ本体２において、フォーカスレンズ３２を合焦可能範囲のリミット位置に移動させるために必要なレンズ駆動量を算出する。そして、レンズ鏡筒３において、カメラ本体２で算出されたレンズ駆動量に基づいて、フォーカスレンズ３２を合焦可能範囲のリミット位置まで駆動させることで、以下のような効果を奏することができる。

すなわち、従来では、カメラ本体２において、位相差検出方式によりデフォーカス量が算出できた場合には、デフォーカス量に応じた駆動目標位置に基づいてレンズ駆動量を算出し、算出したレンズ駆動量をレンズ鏡筒３に送信していた。そして、レンズ鏡筒３においては、フォーカスレンズ３２が合焦可能範囲に到達したか否かを繰り返し判断し、フォーカスレンズ３２が合焦可能範囲のリミット位置に到達した場合に、フォーカスレンズ３２の駆動を停止していた。そのため、従来では、レンズ鏡筒３において、フォーカスレンズ３２が合焦可能範囲を超えたか否かを判断するための処理負荷が増大してしまうとともに、判断のタイミングによっては、合焦可能範囲を超えた位置まで駆動してしまい、合焦可能範囲を超えた位置で、フォーカスレンズ３２が停止し、合焦表示が行われてしまう場合があった。

これに対して、本実施形態では、デフォーカス量に基づく駆動目標位置が合焦可能範囲を超える場合には、カメラ本体２において、フォーカスレンズ３２を合焦可能範囲のリミット位置まで駆動させるためのレンズ駆動量を算出し、レンズ鏡筒３において、レンズ駆動量に基づいてフォーカスレンズ３２を駆動させる。これにより、レンズ鏡筒３においてフォーカスレンズ３２が合焦可能範囲を超えるか否かを繰り返し判断する必要はなくなり、また、フォーカスレンズ３２の駆動が合焦可能範囲内で適切に制限されるため、合焦可能範囲を超えたレンズ位置で合焦表示が行われることを有効に防止することができる。

同様に、本実施形態では、コントラスト検出方式により検出された合焦位置にフォーカスレンズ３２を駆動させる場合において、フォーカスレンズ３２の駆動目標位置（合焦位置）が合焦可能範囲を超える場合には、カメラ本体２において、フォーカスレンズ３２を合焦可能範囲のリミット位置まで駆動させるために必要なレンズ駆動量を算出し、レンズ鏡筒３において、レンズ駆動量に基づいてフォーカスレンズ３２を駆動させる。これにより、コントラスト検出方式により焦点検出を行う場合も、レンズ鏡筒３においてフォーカスレンズ３２が合焦可能範囲を超えたか否かを繰り返し判断する必要がなくなり、また、フォーカスレンズ３２が合焦可能範囲を超えてしまうことを有効に防止することができる。

特に、本実施形態では、位相差検出方式により算出したデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ３２を駆動させるサーボ駆動、および、コントラスト検出方式により検出した合焦位置にフォーカスレンズ３２を駆動させる合焦駆動を行う場合に、フォーカスレンズ３２の駆動を合焦可能範囲内で制限することで、合焦可能範囲を超えたレンズ位置において、合焦判定が行われ、合焦表示が行われてしまうことを有効に防止することができる。

さらに、本実施形態では、スキャン動作を行う場合のスキャン駆動範囲を、合焦可能範囲を含み、かつ、合焦可能範囲よりも広い範囲で算出し、算出したスキャン駆動範囲において、スキャン動作を実行する。これにより、本実施形態では、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）が合焦可能範囲のリミット位置に存在する場合でも、当該合焦位置を適切に検出することが可能となる。すなわち、従来では、スキャン駆動など、コントラスト検出方式による焦点検出を行う場合においては、フォーカスレンズ３２が合焦可能範囲のリミット位置に到達したか否かを繰り返し判断し、フォーカスレンズ３２が合焦可能範囲のリミット位置に到達した場合に、フォーカスレンズ３２の駆動を停止していたため、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）が、合焦可能範囲のリミット位置に存在する場合には、合焦位置を検出することができないという問題があった。これに対して、本実施形態では、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）が合焦可能範囲のリミット位置に存在する場合でも、合焦可能範囲のリミット位置を超えて焦点評価値の算出が行われるため、合焦位置を適切に検出することが可能となる。

また、本実施形態では、フォーカスリミット情報をレンズ鏡筒３からカメラ本体２に送信することで、カメラ本体２において、フォーカスレンズ３２の駆動目標位置が合焦可能範囲を超えるか否かを判断することができ、カメラ本体２において、被写体に合焦できるか否かを判断することができる。そのため、本実施形態では、カメラ本体２において、合焦表示および非合焦表示の判断を適切に行うことができ、合焦可能範囲の外側に合焦位置が存在する場合に合焦表示が行われることを有効に防止することができる。

さらに、本実施形態では、フォーカスリミットスイッチ３８を介して撮影者により合焦可能範囲が変更された場合において、フォーカスレンズ３２の駆動目標位置が変更後の合焦可能範囲の外側である場合、あるいは、フォーカスレンズ３２が変更後の合焦可能範囲の外側に位置している場合には、フォーカスレンズ３２を変更後の合焦可能範囲のリミット位置まで移動させて、非合焦表示が行われる。これにより、合焦可能範囲が変更された場合に、フォーカスレンズ３２が変更後の合焦可能範囲の外側に位置したままとなることや、変更後の合焦可能範囲の外側で合焦表示が行われる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、スキャン動作において「ＦＵＬＬモード」が設定されている場合には、図１１（Ａ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰよりも無限遠側のレンズ位置から、至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰよりも至近側のレンズ位置までの範囲を、スキャン駆動範囲Ｒｓ１として設定する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、図１４（Ａ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの範囲を、スキャン駆動範囲Ｒｓ１として設定する構成としてもよい。なお、図１４は、スキャン駆動範囲の他の例を示す図である。

同様に、スキャン動作において「至近側制限モード」が設定されている場合には、図１１（Ｂ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰよりも無限遠側のレンズ位置から、至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳよりも至近側のレンズ位置までの範囲を、スキャン駆動範囲Ｒｓ２として算出する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、図１４（Ｂ）に示すように、無限遠端ソフトリミットＳＬ_ＩＰから、至近側ソフトリミットＳＬ_ＮＳよりも至近側のレンズ位置までの範囲を、スキャン駆動範囲Ｒｓ２として算出する構成としてもよい。また、スキャン動作において「無限遠側制限モード」が設定されている場合には、図１４（Ｃ）に示すように、無限遠側ソフトリミットＳＬ_ＩＳよりも無限遠側のレンズ位置から、至近端ソフトリミットＳＬ_ＮＰまでの範囲を、スキャン駆動範囲Ｒｓ３として算出する構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいてフォーカスレンズ３２を駆動させるサーボ駆動（ステップＳ１１２）、スキャン動作におけるスキャン駆動（ステップＳ１０８〜Ｓ１１１）、および、コントラスト検出方式により検出された合焦位置に基づいてフォーカスレンズ３２を駆動させる合焦駆動（ステップＳ１１３）における、フォーカスレンズ３２の駆動制御を例示して説明したが、この構成に加えて、たとえば、図８に示すように、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するサーチ駆動、および、フォーカスレンズ３２を所定のサーチ開始位置まで駆動する初期駆動において、スキャン動作におけるスキャン駆動と同様に、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すスキャン駆動範囲内で、フォーカスレンズ３２の駆動を制限する構成としてもよい。

また、たとえば、動体被写体を撮影する場合など、被写体の移動により光学系の焦点状態が変化する場合に、焦点状態の変化に応じてフォーカスレンズ３２を駆動させる場合において、上述した実施形態に係るフォーカスレンズ３２の駆動制御を行う構成としてもよい。

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。

１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
３…レンズ鏡筒
３２…フォーカスレンズ
３６…フォーカスレンズ駆動モータ
３７…レンズ制御部

Claims

結像位置を変化させる焦点調節レンズを有する光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子と、
前記光学系の結像位置と前記撮像素子の撮像面とのズレ量であるデフォーカス量を検出する検出部と、
前記被写体像の位置を前記撮像素子の撮像面に一致するように調節する合焦調節の指示を受け付ける操作部と、
前記光学系を有し、前記焦点調節レンズの移動可能な範囲を設定できるレンズ鏡筒から、前記範囲に関する情報を受信する通信部と、
前記操作部により前記合焦調節の指示を受け付ける前に、前記範囲に関する情報を受信して前記検出部でデフォーカス量の検出を行い、前記操作部により前記合焦調節の指示を受け付けると、前記範囲と前記デフォーカス量とにより算出した前記焦点調節レンズの駆動量で前記焦点調節レンズに駆動を指示した後に、前記範囲に関する情報を前記通信部で再び受信した前記範囲に基づき前記焦点調節レンズを駆動制御する制御部と、
を有する撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記制御部は、前記検出部による検出結果に基づく前記焦点調節レンズの目標位置が前記範囲に対応する焦点調節レンズの駆動範囲の内側である場合は、前記焦点調節レンズを前記目標位置に駆動させるために必要なレンズ駆動量を前記焦点調節レンズの駆動量として算出し、前記検出部による検出結果に基づく前記焦点調節レンズの目標位置が前記範囲に対応する焦点調節レンズの駆動範囲の外側である場合は、前記駆動範囲内の所定のレンズ位置に前記焦点調節レンズを駆動させるために必要なレンズ駆動量を、前記焦点調節レンズの駆動量として算出する、
撮像装置。