JP6554658B2 - 撮像装置及びカメラボディ - Google Patents

Description

オートフォーカス機能を搭載した撮像装置に関する。

特許文献１には、デジタルカメラに搭載された加速度センサを用いて使用者の手振れによるデジタルカメラの変位を検知すること、デジタルカメラの変位に応じてフォーカスレンズを移動させることにより、デジタルカメラが被写体に近づいたり遠のいたりしたときに生じる合焦ずれを補正することで光軸方向における手振れを補正することが開示されている。

特開２００７−２９３１４４号公報

本開示は、使用者が所望の被写体に対してカメラの光軸方向の変位を生じさせた場合においても迅速に合焦状態になるようにオートフォーカス（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ（以下、ＡＦと称する））を動作させることが可能な撮像装置を提供することを目的とする。

本開示の撮像装置は、本体と、本体内に設けられ、被写体を撮像して画像を生成する撮像部と、光軸方向に移動可能で、画像の合焦状態を調整するフォーカスレンズと、画像の合焦評価値を検出する評価値検出部と、本体の光軸方向の移動方向及び移動量を検出する移動検出部と、フォーカスレンズの移動を制御する制御部と、を備える。制御部は、移動検出部で検出された本体の光軸方向の移動方向及び評価値検出部で検出された合焦評価値に基づいて、フォーカスレンズを移動させる方向を判断する。

本開示によれば、使用者が所望の被写体に対してカメラの光軸方向の変位を生じさせた場合においても短時間で合焦状態になるようにＡＦを動作させることが可能な撮像装置を提供することができる。

実施の形態１に係るデジタルカメラの電気的構成図 実施の形態１に係るデジタルカメラの背面図 従来のシングルＡＦの動作説明図 従来のシングルＡＦの動作フローチャート 実施の形態１に係る光軸方向振れ補正の動作説明図 実施の形態１に係る光軸方向振れ補正の動作フローチャート 実施の形態１に係る光軸方向振れ補正の動作原理図 実施の形態２に係るデジタルカメラの電気的構成図

（実施の形態１）
本実施の形態に係る撮像装置は、使用者の手振れによってカメラが光軸方向に前後して、被写体がカメラに対して近づいたり遠のいたりした状態でも高速に合焦し、かつ合焦精度を確保することを可能にする。まず、本実施の形態の撮像装置をデジタルカメラ１００に適用した場合について説明する。

〔１−１．構成〕
実施の形態１に係るデジタルカメラ１００の電気的構成および背面の構成を、図１，図２を用いて説明する。

〔１−１−１．デジタルカメラの電気的構成〕
図１にデジタルカメラ１００の電気的構成図を示す。

デジタルカメラ１００は、光学系１１０を介して形成された被写体像をＣＣＤイメージセンサ１２０で撮像する。ＣＣＤイメージセンサ１２０は撮像した被写体像に基づく画像データを生成する。撮像により生成された画像データはＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ：前処理部）１２１や画像処理部１３０において各種処理を施される。画像データはフラッシュメモリ１６０やメモリカード１９２に記憶される。記憶された画像データは、使用者による操作部１８０の操作を受け付けて液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）１７０上に再生表示される。

コントローラ１５０は、デジタルカメラ１００全体の動作を統括制御する。コントローラ１５０は、プログラム等の情報を格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や、プログラム等の情報を処理するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などにより構成される。ＲＯＭは、シングルＡＦ、光軸方向振れ補正等のＡＦ制御に関するプログラムの他、デジタルカメラ１００全体の動作を統括制御するためのプログラムを格納している。本実施の形態においては、光軸方向振れ補正に関する動作について詳細を後述する。なお、ＲＯＭはコントローラ１５０の内部構成である必要はなく、コントローラ１５０の外部に備わったものでもよい。また、コントローラ１５０は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、マイクロコンピュータなどで構成してもよい。

光学系１１０は、フォーカスレンズ１１１やズームレンズ１１２等により構成される。図示していないが、光学系１１０は、光学式手振れ補正レンズＯＩＳ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）を含んでいてもよい。なお、光学系１１０を構成する各種レンズは何枚から構成されるものでも、何群から構成されるものでもよい。

フォーカスレンズ１１１は焦点距離の調節に用いられる。フォーカスレンズモータ１１３は、コントローラ１５０から通知される制御信号に従ってフォーカスレンズ１１１を光軸方向に駆動する。フォーカスレンズ１１１を駆動するための制御信号は、ズームレンズ１１２の移動に伴う被写体像のフォーカス状態の変化を補償するための制御信号や、後述する光軸方向振れ補正のための制御信号を含む。また、フォーカスレンズモータ１１３は、コントローラ１５０からフォーカスレンズ１１１の位置を固定する旨の制御信号を受けると、該位置にフォーカスレンズ１１１を固定する。

ズームレンズ１１２は拡大縮小倍率の調節に用いられる。ズームレンズモータ１１４は、コントローラ１５０から通知される制御信号に従ってズームレンズ１１２を光軸方向に駆動する。ズームレンズ１１２を駆動するための制御信号は、使用者の操作部１８０の操作に応じて、コントローラ１５０が生成する。なお、ズームレンズモータ１１４は必須の構成ではなく、使用者のマニュアル操作に応じてズームレンズ１１２が光軸方向に移動する構成としてもよい。

ＣＣＤイメージセンサ１２０は光学系１１０を通して集光された光を電気信号に変換する。ＣＣＤイメージセンサ１２０の受光面には多数のフォトダイオードが２次元的に配列されている。被写体からの光は光学系１１０を通過したのちにＣＣＤイメージセンサ１２０上の受光面に結像される。受光面は、被写体からの光を光電効果により電荷に変換して蓄える。各受光面で蓄えられた電荷は垂直ＣＣＤおよび水平ＣＣＤによってアンプ（図示せず）に転送され、画像信号が生成される。ＣＣＤイメージセンサ１２０は、一定時間ごとに新しいフレームの画像データを生成する。なお、ＣＣＤイメージセンサ１２０に代えて、例えばＣＭＯＳイメージセンサやＮＭＯＳイメージセンサなど、他の撮像素子を用いても良い。

ＡＦＥ１２１は、ＣＣＤイメージセンサ１２０で生成された画像信号に対して、相関二重サンプリング、ゲイン調整等の処理を実行する。また、アナログ形式の画像データからデジタル形式の画像データへの変換を施す。その後、ＡＦＥ１２１は画像データを画像処理部１３０に出力する。

画像処理部１３０は、画像データに対して各種処理を施す。各種処理としては、ガンマ補正、ホワイトバランス補正、ＹＣ変換処理、電子ズーム処理、圧縮処理、伸張処理等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの一部を欠く構成としてもよい。画像処理部１３０は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、プログラムを用いたマイクロコンピュータなどで構成してもよい。またコントローラ１５０などとともに１つの半導体チップで構成してもよい。

バッファメモリ１４０は、画像処理部１３０やコントローラ１５０のワークメモリとして機能する記憶手段である。バッファメモリ１４０はＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などで実現できる。

フラッシュメモリ１６０は、画像データ等を記憶するための内部メモリとして機能する。コントローラ１５０は、画像処理部１３０で処理される画像データをフラッシュメモリ１６０あるいはメモリカード１９２に記憶する。

カードスロット１９１は、メモリカード１９２を着脱可能な接続手段である。カードスロット１９１は、メモリカード１９２を電気的及び機械的に接続可能である。また、カードスロット１９１は、メモリカード１９２を制御する機能を備えてもよい。

メモリカード１９２は、内部にフラッシュメモリ等の記憶部を備えた外部メモリである。メモリカード１９２は、画像処理部１３０で処理される画像データなどのデータを記憶可能である。本実施の形態では、外部メモリの一例としてメモリカード１９２を示すが、本開示はこれには限らない。例えば、光ディスク等の記憶媒体を外部メモリとしてもよい。

液晶ディスプレイ１７０は、画像処理部１３０にて処理された画像データに基づく画像を表示する。液晶ディスプレイ１７０が表示する画像には、スルー画像や記憶画像がある。スルー画像は、ＣＣＤイメージセンサ１２０により一定時間ごとに生成される新しいフレームの画像を連続して表示する画像である。液晶ディスプレイ１７０に表示されるスルー画像を参照することにより、使用者は被写体の構図を確認しながら撮影できる。記憶画像は、メモリカード１９２やフラッシュメモリ１６０に記憶された画像である。液晶ディスプレイ１７０は、使用者の操作に応じて、すでに記憶した画像データに基づく画像を表示する。また、液晶ディスプレイ１７０は、画像の他、デジタルカメラ１００の設定条件等を表示可能である。なお、液晶方式、プラズマ方式、有機ＥＬ方式に限定されず、画像データを表示するディスプレイであれば本実施の形態に適用可能である。

操作部１８０は、デジタルカメラ１００の外装に備わっているボタン状やスライド状のもの、あるいは液晶ディスプレイ１７０に触れて操作するタッチパネル式のものを含む。デジタルカメラ１００は、使用者による操作部１８０の操作を受け付けて種々の動作を実行する。

加速度センサ１９０はデジタルカメラ１００の光軸方向の加速度を検知するために用いられる。この加速度センサ１９０の出力信号（すなわち加速度情報）はコントローラ１５０に送られる。コントローラ１５０では、加速度情報を１回積分あるいは２回積分を行い、速度情報あるいは位置情報に変換される。この変換された速度情報あるいは位置情報に基づいて後述するようにフォーカスレンズ１１１を移動制御することによって、光軸方向の手振れ補正を行う。なお、コントローラ１５０からは加速度センサ１９０に各種設定を行う情報を送る場合も考えられる。

〔１−１−２．デジタルカメラの背面および上面の構成〕
デジタルカメラ１００の背面および上面の構成を説明する。図２は、デジタルカメラ１００の背面図である。

デジタルカメラ１００の本体１０１の背面および上面には、電源スイッチ１８４、レリーズ釦１８１、ズームダイヤル１８２、十字釦１８５、中央釦１８３等が備えられる。これらは図１で示した操作部１８０に対応する。

電源スイッチ１８４は、デジタルカメラ１００の電力供給状態をオン（ＯＮ）状態とオフ（ＯＦＦ）状態とに切り替える。電源スイッチ１８４がＯＮ状態になると、デジタルカメラ１００の各構成要素は電力を供給される。

レリーズ釦１８１は、二段階の押下釦である。以下、レリーズ釦１８１の一段階目の押下を「半押し」と呼ぶ。また、レリーズ釦１８１の二段階目の押下を「全押し」と呼ぶ。使用者がレリーズ釦１８１を半押しすると、コントローラ１５０は、被写体に合焦させるためにＡＦ制御を実行する。被写体に合焦されると、コントローラ１５０はフォーカスレンズ１１１の位置を固定するよう制御する。また、後述するように光軸方向の振れに対してコントローラ１５０は被写体への合焦状態を維持するためにフォーカスレンズ１１１を移動制御し続けることもある。また、使用者がレリーズ釦１８１を全押しすると、コントローラ１５０は全押しのタイミングに応じて撮像した画像データをメモリカード１９２等に記憶する。

ズームダイヤル１８２は、被写体を広角で撮ったり、望遠で撮ったりと拡大縮小倍率の調節をすることができる。使用者によるズームダイヤル１８２の操作に応じて、コントローラ１５０は、ズームレンズ１１２を移動するための制御信号を生成する。

十字釦１８５は、上釦、右釦、下釦および左釦を含む。十字釦１８５を押下すると、押下した釦に対応した方向に、液晶ディスプレイ１７０に表示されたカーソル表示の選択項目を移動したりする。中央釦１８３は、液晶ディスプレイ１７０で表示されているカーソル表示の選択項目を決定するための押下釦である。

ＣＣＤイメージセンサ１２０、ＡＦＥ１２１及び画像処理部１３０は、撮像部の一例である。コントローラ１５０は、評価値検出部及び制御部の一例である。加速度センサ１９０は、移動検出部の一例である。デジタルカメラ１００は、撮像装置の一例である。

〔１−２．動作〕
本実施の形態に係るデジタルカメラ１００の各種動作を、図３〜７を用いて説明する。デジタルカメラ１００の動作を説明するに際して、まずは従来のＡＦ動作について説明する。

〔１−２−１．従来のＡＦ動作〕
一般的にデジタルカメラでは、シングルＡＦなどのＡＦ動作が行われる。ＡＦ動作とは、フォーカスレンズを光軸方向に移動させてＣＣＤイメージセンサにレンズを通した被写体像を合焦状態で結像させる動作である。

図３は、従来のシングルＡＦの動作説明図である。図３において、縦軸はＣＣＤイメージセンサから得られた画像情報に基づいて算出されたコントラスト値を示す。以下では、コントラスト値のことをＡＦ評価値とも称する。なお、コントラスト値及びＡＦ評価値は、合焦評価値の一例である。ＡＦ評価値は、画像データを構成する輝度信号の高周波成分を積算することによりコントラスト値として得られる。図３において、横軸はフォーカスレンズの位置を示す。デジタルカメラは、近側から遠側にフォーカスレンズ位置を移動させることによって、ＡＦ評価値のレベルを変化させることができる。このとき、図３に示すように、コントラスト値がピーク（合焦値）を示すフォーカスレンズの位置が、ＣＣＤイメージセンサに光学系を通した被写体像が合焦状態で結像させられた位置となる。

従来のデジタルカメラでは、コントラスト値がピークとなるフォーカスレンズ位置を探索する場合に、図３の「動作１」に示すように一旦フォーカスレンズを移動させてコントラスト値の変化をモニタする必要がある。「動作１」では、デジタルカメラはフォーカスレンズを所定の方向（図３では、近側）に移動する。この予め決められた初期移動の方向によって、図３では、本来はコントラスト値のピークが遠側に存在するにも係わらず近側にフォーカスレンズが移動してしまう。従って、図３に示す移動を行うデジタルカメラは、ＡＦ制御の際のフォーカスレンズの移動に関して無駄な動作を行うことになる。

デジタルカメラは、「動作１」を行っている間、画像のコントラスト値をモニタリングしている。「動作１」の後、コントラスト値が低下していることが分かってから、「動作２」に示すように、フォーカスレンズの移動を反転してコントラスト値のピークが存在している遠側にフォーカスレンズを移動させることになる。

次に、「動作３」に示すように、デジタルカメラは、フォーカスレンズを遠側に移動し続けてコントラスト値のピークを越えたことをモニタリングする。すなわち、デジタルカメラは、コントラスト値が上昇から下降に転じたことをモニタリングし、コントラスト値がピークを越えたことを検知する。コントラスト値がピークを越えたことを検知すると、デジタルカメラは、「動作４」に示すようにフォーカスレンズの移動を反転させて、「動作３」において検知したコントラスト値がピークとなるフォーカスレンズの位置にフォーカスレンズを移動する。これにより、デジタルカメラはＣＣＤイメージセンサにレンズを通した被写体像を合焦状態で結像させることができる。

図４は、従来のシングルＡＦの動作フローチャートである。図３を用いて先に説明したシングルＡＦの動作を図４のフローチャートを用いて説明する。

まず、デジタルカメラは、レリーズ釦の半押し操作を受け付けたら、シングルＡＦの動作開始を行い（ステップＳ０）、フォーカスレンズを所定の方向（図３、図４では近側）へ移動させる（ステップＳ１）。ここまでは図３で説明した「動作１」に相当する。

次にデジタルカメラは、コントラスト値を検知して（ステップＳ２）、コントラスト値が上昇したかどうかを判定する（ステップＳ３）。そして、デジタルカメラは、コントラスト値が下降したと判定した場合（ステップＳ３のＮｏ）にはステップＳ４１に進み、フォーカスレンズを遠側へ移動させる。すなわち、デジタルカメラは、この場合にフォーカスレンズの移動方向を反転させる。ここまでは図３で説明した「動作２」に相当する。

さらに、デジタルカメラは、ステップＳ２に戻ってコントラスト値を検知し、またステップＳ３においてコントラスト値が上昇したかどうかを判定する。そして、デジタルカメラはコントラスト値が上昇したと判定した場合（ステップＳ３のＹｅｓ）にはステップＳ４０に進み、フォーカスレンズを遠側へ継続して移動させる。さらに、デジタルカメラは、ステップＳ５においてコントラスト値を検知し、コントラスト値が上昇したかどうかを判定する（ステップＳ６）。コントラスト値が上昇したと判定した場合（ステップＳ６のＹｅｓ）には、デジタルカメラはステップＳ４０、Ｓ５およびＳ６の動作を繰り返す。ここまでは図３で説明した「動作３」に相当する。

一方、ステップＳ６においてコントラスト値が下降したと判定した場合（ステップＳ６のＮｏ）には、デジタルカメラはステップＳ７に進み、合焦位置を計算して、フォーカスレンズを合焦位置に移動させ（ステップＳ８）、シングルＡＦの動作を終了する（ステップＳ９）。ここまでは図３で説明した「動作４」に相当する。

しかしながら、従来のデジタルカメラにおけるシングルＡＦの動作においては、ここで説明したように、「動作１」から「動作２」に至るフォーカスレンズの移動を反転させる無駄な動作を行う場合がある。そのため、従来のデジタルカメラでは、ＣＣＤイメージセンサにレンズを通した被写体像を合焦状態で結像させるまでに時間が掛かるという課題があった。

〔１−２−２．光軸方向振れ補正〕
本実施の形態に係るデジタルカメラ１００は、光軸方向の移動情報を用いて、短時間でＡＦ動作を行う。このような制御を以下では光軸方向振れ補正と称する。

ＡＦ動作は、画像データが生成されるごとに算出されるコントラスト値に基づいて実行される。コントラスト値に基づいて、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を移動させる方向および、被写体像の合焦状態を判断する。シングルＡＦの動作については、先の項において説明した従来のＡＦ動作と同様であるのでここでは省略する。

まず、光軸方向振れ補正の概要について説明する。図５は、光軸方向振れ補正の動作説明図である。光軸方向振れ補正は、加速度センサ１９０から得られるデジタルカメラ１００の光軸方向の移動情報と、コントラスト値の変化情報を用いて合焦制御を行うことを指す。また、本実施の形態に係るデジタルカメラ１００は、フォーカスレンズ１１１として正のパワーを有するレンズ群を採用している。従って、フォーカスレンズ１１１を繰り込むことで被写体側の合焦点がデジタルカメラ１００から離れる方向に移動する。また、デジタルカメラ１００は、フォーカスレンズ１１１を繰り出すことで被写体側の合焦点がデジタルカメラ１００に近づく方向に移動する。図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すパターンＡ〜Ｄには、（１）被写体に対するデジタルカメラ１００の移動方向、（２）コントラスト値の変化、（３）合焦のためにフォーカスレンズ１１１の移動させる方向、をそれぞれ示している。

図５（Ａ）のパターンＡは、（１）デジタルカメラ１００が被写体に近づく方向に移動し、かつ、（２）コントラスト値が上昇している場合（合焦点が被写体に近づいている場合）を示す。この場合、図５（Ａ）のパターンＡに示すように、被写体とデジタルカメラ１００の間に合焦点が存在するので、ＣＣＤイメージセンサ１２０にレンズを通した被写体像が合焦するためには、フォーカスレンズ１１１の位置を遠側に移動させる必要がある。従って、パターンＡにおいては、デジタルカメラ１００は（３）フォーカスレンズ１１１を繰り込む方向に移動させることによって、被写体像が合焦する方向にフォーカスレンズ１１１を確実に移動させることができる。

図５（Ｂ）のパターンＢは、（１）デジタルカメラ１００が被写体に近づく方向に移動し、かつ、（２）コントラスト値が下降している場合（合焦点が被写体から離れている場合）を示す。この場合、図５（Ｂ）のパターンＢに示すように、合焦点とデジタルカメラ１００の間に被写体が存在するので、ＣＣＤイメージセンサ１２０にレンズを通した被写体像が合焦するためには、フォーカスレンズ１１１の位置を近側に移動させる必要がある。従って、パターンＢにおいては、デジタルカメラ１００は（３）フォーカスレンズ１１１を繰り出す方向に移動させることによって、被写体像が合焦する方向にフォーカスレンズ１１１を確実に移動させることができる。

図５（Ｃ）のパターンＣは、（１）デジタルカメラ１００が被写体から遠のく方向に移動し、かつ、（２）コントラスト値が下降している場合（合焦点が被写体から離れている場合）を示す。この場合、図５（Ｃ）のパターンＣに示すように、被写体とデジタルカメラ１００の間に合焦点が存在するので、ＣＣＤイメージセンサ１２０にレンズを通した被写体像が合焦するためには、フォーカスレンズ１１１の位置を遠側に移動させる必要がある。従って、パターンＣにおいては、デジタルカメラ１００は（３）フォーカスレンズ１１１を繰り込む方向に移動させることによって、被写体像が合焦する方向にフォーカスレンズ１１１を確実に移動させることができる。

図５（Ｄ）のパターンＤは、（１）デジタルカメラ１００が被写体から遠のく方向に移動し、かつ、（２）コントラスト値が上昇している場合（合焦点が被写体に近づいている場合）を示す。この場合、図５（Ｄ）のパターンＤに示すように、合焦点とデジタルカメラ１００の間に被写体が存在するので、ＣＣＤイメージセンサ１２０にレンズを通した被写体像が合焦するためには、フォーカスレンズ１１１の位置を近側に移動させる必要がある。従って、パターンＤにおいては、デジタルカメラ１００は（３）フォーカスレンズ１１１を繰り出す方向に移動させることによって、被写体像が合焦する方向にフォーカスレンズ１１１を確実に移動させることができる。

上記で説明したパターンＡ〜Ｄにおいて、デジタルカメラ１００は、コントラスト値と加速度情報に基づいて、被写体と合焦点の位置関係及びデジタルカメラ１００の移動方向を検知することができる。これにより、デジタルカメラ１００はＡＦ動作の際のフォーカスレンズ１１１の初期移動方向（移動させる方向）を知ることができる。すなわち、従来のＡＦ動作の様にフォーカスレンズ１１１の初期移動方向が、被写体から合焦点が離れる方向になること（図３に示す「動作１」）を防ぎ、短時間で被写体像を合焦させることができる。

次に、光軸方向振れ補正の動作について説明する。図６は、光軸方向振れ補正の動作フローチャートである。まず、デジタルカメラ１００は、レリーズ釦１８１の半押し操作を受け付けたら、光軸方向振れ補正の動作を開始する（ステップＳ１０）。そして、デジタルカメラ１００は、ＣＣＤイメージセンサ１２０から出力される画像情報に基づいてコントラスト値を検知し、加速度センサ１９０から出力される加速度情報に基づいてデジタルカメラ１００の加速度を検知する（ステップＳ１１）。

次のステップＳ１２では、加速度センサ１９０から得られる情報に基づいて、デジタルカメラ１００が被写体に近づく方向に移動しているか遠のく方向に移動しているかを判定する。デジタルカメラ１００が被写体に近づく方向に移動していると判定された場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）にはステップＳ１３０に進み、デジタルカメラ１００が被写体から遠のく方向に移動していると判定された場合（ステップＳ１２のＮｏ）には、ステップＳ１３１に進む。デジタルカメラ１００がフォーカスレンズ１１１を移動させていなくても、デジタルカメラ１００の本体１０１が光軸方向に移動すると、被写体との距離が変化するため、被写体の合焦状態を示すコントラスト値が変化する。そして、ステップＳ１３０およびステップＳ１３１において、コントラスト値が上昇したか下降したかを判定する。

ステップＳ１３０でコントラスト値が上昇した場合（ステップＳ１３０のＹｅｓ）、ステップＳ１４０に進み、フォーカスレンズ１１１の繰り込み（パターンＡ）を行う。ステップＳ１３０でコントラスト値が下降した場合（ステップＳ１３０のＮｏ）、ステップＳ１４１に進み、フォーカスレンズ１１１の繰り出し（パターンＢ）を行う。ステップＳ１３１でコントラスト値が上昇した場合（ステップＳ１３１のＹｅｓ）、ステップＳ１４２に進み、フォーカスレンズ１１１の繰り出し（パターンＤ）を行う。ステップＳ１３１でコントラスト値が下降した場合（ステップＳ１３１のＮｏ）、ステップＳ１４３に進み、フォーカスレンズ１１１の繰り込み（パターンＣ）を行う。

このように、デジタルカメラ１００は、光軸方向振れ補正として、図５（Ａ）〜（Ｄ）のパターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに場合分けを行って、各々のステップＳ１４０，Ｓ１４１，Ｓ１４３，Ｓ１４２に応じた方向にフォーカスレンズ１１１の移動を行う。ステップＳ１５では、デジタルカメラ１００はフォーカスレンズ１１１の移動を継続する。そして、デジタルカメラ１００は、ステップＳ１６ではＣＣＤイメージセンサ１２０から出力された画像情報に基づいてコントラスト値を検知し、ステップＳ１７においてコントラスト値が上昇したか下降したかを判定する。ステップＳ１５、Ｓ１６及びＳ１７はコントラスト値がピークとなるフォーカスレンズ１１１の位置を検知するための処理であり、ステップＳ１７においてコントラスト値が上昇している場合（ステップＳ１７のＹｅｓ）には、ステップＳ１５に戻り、デジタルカメラ１００はフォーカスレンズ１１１の移動を継続する。

ステップＳ１７においてコントラスト値が下降したと判定した場合（ステップＳ１７のＮｏ）には、デジタルカメラ１００はコントラスト値がピークを越えたと判定する。ステップＳ１８では、デジタルカメラ１００はコントラスト値がピークとなるフォーカスレンズ１１１の位置を合焦位置として計算して求める。ステップＳ１９では、デジタルカメラ１００はフォーカスレンズ１１１を合焦位置に移動させる。ステップＳ２０では、加速度センサ１９０から出力される光軸方向の加速度情報から加速度を検知し、ステップＳ２１では、検知された加速度を基にフォーカスレンズ１１１を移動させる量（移動量）を計算して求める。ステップＳ２２では、ステップＳ２１において求めたフォーカスレンズ１１１の移動量を基にしてフォーカスレンズ１１１の移動を行う。

なお、フォーカスレンズ１１１の移動量は、加速度を２回積分することで得られるデジタルカメラ１００の光軸方向の移動量から求めることができる。また、加速度を１回積分することで求まるデジタルカメラ１００の速度情報を基にしてフォーカスレンズ１１１の移動量を算出してもよい。また、上記ステップＳ１９でフォーカスレンズ１１１を合焦位置に一旦移動させているが、ステップＳ１９ではフォーカスレンズ１１１を移動させず、ステップＳ２２で最終的にフォーカスレンズ１１１を合焦位置に移動させることもできる。

ステップＳ２３においてデジタルカメラ１００はレリーズ釦１８１を全押しされたかどうかを判定し、レリーズ釦１８１が全押しされていない場合（ステップＳ２３のＮｏ）にはステップＳ２４１に進む。ステップＳ２４１では、レリーズ釦１８１の半押しが解除されたかどうかを判定し、レリーズ釦１８１の半押しが解除されていないと判定された場合（ステップＳ２４１のＮｏ）には、先のステップＳ２０の処理に戻る。すなわち、レリーズ釦１８１の半押し状態が継続された場合には、ステップＳ２０の加速度を検知することと、ステップＳ２１のフォーカスレンズ１１１を移動させる量（移動量）を計算することと、ステップＳ２２のフォーカスレンズ１１１を移動させる処理が繰り返し行われることになる。

ステップＳ２４１にて、レリーズ釦１８１の半押しが解除されたと判定されたとき（ステップＳ２４１のＹｅｓ）には、デジタルカメラ１００は光軸方向振れ補正の動作を終了する（ステップＳ２５）。また、ステップＳ２３においてレリーズ釦１８１が全押しされたと判定された場合（ステップＳ２３のＹｅｓ）には、デジタルカメラ１００は、ステップＳ２４０においてＣＣＤイメージセンサ１２０から得られた画像データをメモリカード１９２等に記憶するなどの撮影処理を行い、光軸方向振れ補正の動作を終了する（ステップＳ２５）。

図７は本実施の形態に係る光軸方向振れ補正の動作原理図である。図７において横軸は時間を表し、縦軸は光軸方向の移動距離（移動量）を表し、上方向を繰り出し方向とした。また、図７の実線はフォーカスレンズ１１１の光軸方向の移動量を示し、破線はデジタルカメラ１００の光軸方向の移動量を示す。なおここでは、デジタルカメラ１００そのものの光軸方向の動き（移動量Ｘ）に対する被写体像の結像位置の光軸方向の移動は、フォーカスレンズ１１１を同じ移動量Ｘだけ移動させることで相殺することができると仮定する。すなわち、被写体像が結像している状態（合焦状態）からデジタルカメラ１００の光軸方向の移動量Ｘを生じたとしても、フォーカスレンズ１１１を光軸方向へ移動量Ｘだけ移動することによって合焦状態を保持することができる。従って、図７におけるデジタルカメラ１００の光軸方向の動きの軌跡とフォーカスレンズ１１１の動きの軌跡とが一致していれば、合焦状態を保持していると考える。

レリーズ釦１８１が半押し操作を受け付けたら、デジタルカメラ１００は光軸方向振れ補正を開始する。図７に示す期間Ｔ１に行われる動作は、図６を用いて説明したステップＳ１０からＳ１９までの処理内容に相当する。具体的には以下に示す動作である。デジタルカメラ１００は、コントラスト値とデジタルカメラ１００の移動情報とを用いて、デジタルカメラ１００の移動方向が被写体に近づく方向か遠のく方向かを判定する。当該判定結果に基づいて、デジタルカメラ１００はＣＣＤイメージセンサ１２０にレンズを通して被写体像が結像する方向（合焦する方向）にフォーカスレンズ１１１を移動させる。次に、デジタルカメラ１００はフォーカスレンズ１１１を同じ方向（合焦する方向）に移動させた状態で、引き続きコントラスト値を検知し、コントラスト値が上昇している状態から下降したことを判定するとコントラスト値がピークを越えたと判定する。コントラスト値がピークを越えたと判定すると、デジタルカメラ１００はコントラスト値がピークとなるフォーカスレンズ１１１の位置を合焦位置として算出し、フォーカスレンズ１１１を合焦位置に移動させる。

次に、図７に示す期間Ｔ２に行われる動作は、図６を用いて説明したステップＳ２０からＳ２５までの処理内容に相当する。具体的には以下に示す動作である。デジタルカメラ１００は、光軸方向の加速度情報に基づいてフォーカスレンズ１１１を移動させる量（移動量）を計算し、フォーカスレンズ１１１を移動させる。なお、フォーカスレンズ１１１の移動量は、加速度を２回積分することで得られるデジタルカメラ１００の光軸方向の移動量から求めることができる。レリーズ釦１８１の半押し状態が継続されている場合には、加速度センサ１９０から出力される加速度情報に基づいてフォーカスレンズ１１１の移動量を計算して求め、フォーカスレンズ１１１を移動させる処理を継続して行う。レリーズ釦１８１が全押しされた場合にはＣＣＤイメージセンサ１２０から得られた画像データをメモリカード１９２等に記憶するなどの撮影処理を行って光軸方向振れ補正の動作を終了する。なお、レリーズ釦１８１の半押しが解除されたと判定されたときには、撮影処理を行わずに光軸方向振れ補正の動作を終了する。

〔１−３．まとめ〕
実施の形態１に係るデジタルカメラ１００は、使用者が所望の被写体に対してカメラの光軸方向の変位を生じさせた場合においても短時間で合焦状態になるようにＡＦを動作させることが可能となる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、レンズ交換可能なデジタルカメラに対して本開示の光軸方向振れ補正を適用した場合について説明する。

〔２−１．構成〕
図８に、実施の形態２に係るデジタルカメラ４００の概略構成図を示す。なお、実施の形態２においては、レンズ交換可能なデジタルカメラ４００について説明するが、各構成要素において実施の形態１と同様の働きをするものに関しては、実施の形態１と同じ符号を付与し、説明を省略する。

デジタルカメラ４００のカメラボディ３００は、その本体３０１に交換レンズ２００を着脱可能である。カメラボディ３００は、ボディマウント３１０と、カメラコントローラ３２０を備える。交換レンズ２００は、レンズコントローラ２４０と、フラッシュメモリ２４２と、レンズマウント２５０を備える。ここで、図８に示すズームレンズ１１２は手動により駆動される構成を有するが、実施の形態１と同様にズームレンズモータ１１４により駆動されてもよい。

ボディマウント３１０は、交換レンズ２００のレンズマウント２５０と機械的及び電気的に接続可能である。ボディマウント３１０は、レンズマウント２５０を介して、交換レンズ２００との間で、コマンドやデータを送受信可能である。ボディマウント３１０は、カメラコントローラ３２０から受信した種々の制御信号を、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラ２４０に送信する。また、ボディマウント３１０は、電源から受けた電力を、レンズマウント２５０を介して交換レンズ２００全体に供給する。

カメラコントローラ３２０は、レリーズ釦１８１等の操作部材からの指示に応じて、ＣＣＤイメージセンサ１２０等の各部の動作を制御することで、カメラボディ３００と交換レンズ２００を含むカメラシステム全体の動作を制御する。カメラコントローラ３２０は、ボディマウント３１０を通じて交換レンズ２００に制御指示を出すことができる。ここで、カメラコントローラ３２０は、実施の形態１の図１で示すＡＦＥ１２１、画像処理部１３０及びバッファメモリ１４０の機能を備えて構成されるが、カメラボディ３００は、カメラコントローラ３２０とは別に、ＡＦＥ１２１、画像処理部１３０及びバッファメモリ１４０を備えてもよい。カメラコントローラ３２０は、評価値検出部及び制御部の一例である。

レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ３２０からの制御信号に基づいて、交換レンズ２００全体の動作を制御する。また、レンズコントローラ２４０は、レンズの位置を検出する位置検出センサ（図示せず）などから信号を受信して、カメラコントローラ３２０に送信する。レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ３２０との送受信の際には、レンズマウント２５０及びボディマウント３１０を介して行う。

レンズマウント２５０は、カメラボディ３００のボディマウント３１０と機械的及び電気的に接続可能である。レンズマウント２５０は、ボディマウント３１０を介して、カメラボディ３００との間で、コマンドやデータを送受信可能である。レンズマウント２５０は、レンズコントローラ２４０から受信した種々の制御信号を、ボディマウント３１０を介してカメラコントローラ３２０に送信する。以下では、ボディマウント３１０とレンズマウント２５０を介して行われる、カメラボディ３００と交換レンズ２００との間の通信をＢＬ通信（Ｂｏｄｙ−Ｌｅｎｓ通信）と称する。

〔２−２．動作〕
次に、実施の形態２におけるデジタルカメラ４００は、実施の形態１のデジタルカメラ１００と同様に光軸方向振れ補正の動作を行うことができる。

具体的には、デジタルカメラ４００では、図６に示すステップＳ１０からステップＳ１３０，Ｓ１３１までの動作をカメラボディ３００が行う。即ち、カメラコントローラ３２０は、加速度センサ１９０が検出した情報に基づいて、本体３０１の光軸方向の移動方向を判定し（ステップＳ１２）、その移動に伴って生じる合焦状態を示すコントラスト値の変化を判定する（ステップＳ１３０、Ｓ１３１）。そして、カメラボディ３００はフォーカスレンズ１１１を移動する方向及び量を決定する。フォーカスレンズ１１１を移動させる方向及び量を決定する方法については、実施の形態１と同様であるとして説明を省略する。

レンズコントローラ２４０は、ＢＬ通信によって得たフォーカスレンズ１１１の移動方向及び移動量の情報に基づいてフォーカスレンズモータ１１３を制御し、フォーカスレンズ１１１を移動させる（図６のステップＳ１４０〜Ｓ１４３）。レンズコントローラ２４０は、フォーカスレンズ１１１の実際の移動量、移動方向に関する情報を、ＢＬ通信を用いてカメラコントローラ３２０に送信する。

カメラコントローラ３２０は、レンズコントローラ２４０から得られるフォーカスレンズ１１１の移動量をモニタリングする。一方、カメラコントローラ３２０は、ＣＣＤイメージセンサ１２０から得られる画像のコントラスト値についてもモニタリングし、コントラスト値がピークを越えたか否かを検知している。カメラコントローラ３２０が、コントラスト値がピークを越えたことを検知すると（図６のＳ１７におけるＮｏ）、合焦状態でのフォーカスレンズ１１１の位置を計算し、レンズコントローラ２４０にＢＬ通信によって通知する。

レンズコントローラ２４０は、カメラコントローラ３２０から合焦位置に対応したフォーカスレンズ１１１の位置情報を受け取ると、フォーカスレンズ１１１の移動方向を反転し、合焦位置へ移動させる（ステップＳ１９）。その他の動作については、ＢＬ通信を用いることを除いて実施の形態１と同様であるとして説明を省略する。

〔２−３．まとめ〕
実施の形態２に係るデジタルカメラ４００は、交換レンズ２００とカメラボディ３００とを含み、ＢＬ通信を用いて光軸方向振れ補正を行うことが可能である。実施の形態２に係るデジタルカメラ４００は、使用者が所望の被写体に対してカメラの光軸方向の変位を生じさせた場合においても短時間で合焦状態になるようにＡＦを動作させることが可能となる。

なお、上記では、図８に示すように、加速度センサ１９０がカメラボディ３００に搭載される例を説明したが、加速度センサ１９０は交換レンズ２００に搭載されてもよい。この場合、加速度センサ１９０から出力される加速度情報は、ＢＬ通信を用いてカメラボディ３００のカメラコントローラ３２０に受け渡され、本実施の形態において説明した光軸方向振れ補正が行われる。

（他の実施の形態）
実施の形態１及び２においては、使用者が十字釦１８５と中央釦１８３を操作して光軸方向振れ補正の動作モードに移行し、使用者がレリーズ釦１８１を半押しして光軸方向振れ補正が動作するものとしたが、光軸方向振れ補正が、使用者がレリーズ釦１８１を半押しする前から動作（常時動作）してもかまわない。また、マクロレンズを用いたり、近接撮影を行ったりしていることを制御部が検知して、光軸方向振れ補正の動作モードに自動で移行させてもよい。また、使用者がデジタルカメラをパンニングしたり被写体の様子が変化したりするなどしてコントラスト値が変化したことを制御部が検知すると、光軸方向振れ補正の動作モードに自動で移行させてもよい。

また、実施の形態１及び２においてはフォーカスレンズ１１１を凸レンズのイメージで説明したが、他の凸レンズと組み合わせてフォーカスレンズを凹レンズのイメージで表してもよい。この場合には、凹レンズのフォーカスレンズの移動方向は実施の形態１及び２において説明した凸レンズのフォーカスレンズ１１１の移動方向に対して逆向きになる。

また、実施の形態１及び２においては、使用者がレリーズ釦１８１を半押ししてから全押しするまでの間に、光軸方向振れ補正を１度行うものとしたが、本開示はこれに限定されるものではない。光軸方向振れ補正を行った後、レリーズ釦１８１が全押しされるまでの間に、所定時間ごとに光軸方向振れ補正を行うものとしてもよい。または、光軸方向振れ補正を行った後、レリーズ釦１８１が全押しされるまでの間に、所定量以上デジタルカメラ又はフォーカスレンズが移動した際に、再度光軸方向振れ補正を行うものとしてもよい。

また、実施の形態１及び２においては、コントラスト値をもとに合焦評価値を算出するものとしたが、本開示はこれに限定されるものではない。ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ Ｆｒｏｍ Ｄｅｆｏｃｕｓ）等を用いた被写体距離情報をもとに合焦評価値を算出するようにしてもよい。実施の形態１及び２では、合焦評価値としてコントラスト値を用いていたため、合焦評価値の上昇または下降を以て合焦評価をしていたが、被写体距離情報を用いる場合は、被写体距離情報としての合焦評価値が所定の値（所定の距離）の付近にあるか否かによって合焦評価を行うようにしても構わない。

また、実施の形態１及び２においては、デジタルカメラは光軸方向振れ補正を用いてオートフォーカスを行うものとしたが、本開示はこれに限定されるものではない。使用者がマニュアルフォーカスで撮影している際に、デジタルカメラの光軸方向の移動と、画像の合焦評価値に基づいてフォーカスレンズの駆動方向を決定し、液晶ディスプレイ等にフォーカスレンズの駆動方向を表示するようにしても構わない。このようにすることで、マニュアルフォーカス撮影時においても、使用者はフォーカスレンズの適切な駆動方向を知ることができる。

本開示は、デジタルカメラ、ムービーカメラ、カメラ付携帯電話等のオートフォーカス装置を搭載した撮像装置に適用可能である。

１００、４００ デジタルカメラ
１０１、３０１ 本体
１１１ フォーカスレンズ
１１２ ズームレンズ
１１３ フォーカスレンズモータ
１１４ ズームレンズモータ
１２０ ＣＣＤイメージセンサ
１３０ 画像処理部
１５０ コントローラ
１６０、２４２ フラッシュメモリ
１７０ 液晶ディスプレイ
１８０ 操作部
１８１ レリーズ釦
１８２ ズームダイヤル
１９０ 加速度センサ
２００ 交換レンズ
２４０ レンズコントローラ
２５０ レンズマウント
３００ カメラボディ
３１０ ボディマウント
３２０ カメラコントローラ

Claims (5)

1. 本体と、
   前記本体内に設けられ、被写体を撮像して画像を生成する撮像部と、
   光軸方向に移動可能で、前記画像の合焦状態を調整するフォーカスレンズと、
   前記画像の合焦評価値を検出する評価値検出部と、
   前記本体の光軸方向の移動方向及び移動量を検出する移動検出部と、
   前記フォーカスレンズの移動を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記移動検出部で検出された前記本体の光軸方向の移動方向および前記評価値検出部で検出された前記合焦評価値の変化に基づいて、前記フォーカスレンズを前記光軸方向に対して移動させる方向を判断する、撮像装置。
2. 前記フォーカスレンズを移動させる方向は、被写体側の合焦点が被写体に近づく方向である、
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御部は、
   前記移動検出部で検出された、前記本体の光軸方向の移動量に基づいて、前記フォーカスレンズを移動させる量を算出する、
   請求項１に記載の撮像装置。
4. フォーカスレンズを含む交換レンズを着脱可能なカメラボディであって、
   本体と、
   前記本体内に設けられ、被写体を撮像して画像を生成する撮像部と、
   前記画像の合焦評価値を検出する評価値検出部と、
   前記本体の光軸方向の移動方向及び移動量を検出する移動検出部と、
   前記交換レンズに対して、前記フォーカスレンズの移動を指示する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記移動検出部で検出された前記本体の光軸方向の移動方向及び前記評価値検出部で検出された前記合焦評価値の変化に基づいて、前記交換レンズに対して前記フォーカスレンズの前記光軸方向の移動方向を指示する、カメラボディ。
5. 前記フォーカスレンズの移動方向は、被写体側の合焦点が被写体に近づく方向である、
   請求項４に記載のカメラボディ。

Images