JPH0993480A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンズユニットの機能、種類にかかわらず、
また焦点状態に応じて最良の焦点調節動作を可能とする
ことにある。 【解決手段】 時分割に少なくとも２回露光し、それぞ
れ取り込まれた画像信号の相関演算により、デフォーカ
ス量を求め、その結果に従ってレンズを移動する第１の
フォーカス制御モードと、レンズを所定の移動範囲で、
所定の像面距離移動する毎に画像信号中より抽出した所
定の焦点信号が最大値を示す位置にレンズを移動させる
第２のフォーカス制御モードと、第２のフォーカス制御
モードより小さい移動範囲内を第２のフォーカス制御モ
ードより小さい像面距離ずつレンズを移動して焦点信号
の最大値を示す位置にレンズを移動する第３のフォーカ
ス制御モードとを焦点状態あるいはレンズの機能に応じ
て選択的に動作させるようにしたカメラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動合焦装置を備
えた撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、銀塩フィルムに画像を写す、所謂
一眼レフタイプの銀塩カメラにおいては、位相差検出方
式の自動合焦装置（ＡＦ）が数多くの機種に用いられて
いる。この位相差検出方式のＡＦシステムは、概略以下
のように動作する。

【０００３】図７のように、レンズから入射した光は、
ハーフミラーで構成された４５度のメインミラーの後ろ
に取り付けられたサブミラーによって、装置下方に反射
され、メガネレンズと呼ばれる２次光学系のレンズによ
り２つの像に分離されて、ＡＦセンサーに入射する。そ
のＡＦセンサーは図８のように並べて配置されていて、
その出力は同図のようになり、合焦状態、前ピン状態、
後ピン状態、によって、２像の間隔が違う。この像間隔
が合焦状態の間隔になるように、レンズを移動させてピ
ント合わせをする。そのレンズの移動量、つまり、像面
の移動量は２像の間隔から計算して求める。その計算は
次のようなアルゴリズムで行う。

【０００４】まず、２つのＡＦセンサーの出力をデータ
として取り込む。そしてその２つのセンサー出力の相関
を取る。その取り方は、“ＭＩＮアルゴリズム”と呼ば
れるもので、センサー１のデータをＡ［１］−Ａ［ｎ］
とし、センサー２のデータをＢ［１］−Ｂ［ｎ］とする
と、相関量Ｕ０は、

【０００５】

【外１】 と表す。まずこのＵ０を計算する。次に図９のように、
Ａ像をＡＦセンサーの１ビットシフトしたデータとＢ像
のデータの相関量Ｕ１を計算するるこのＵ１は、

【０００６】

【外２】 となる。このように１ビットずつシフトした相関量を次
々計算する。２像が一致していれば、この相関量は最大
値をとるので、その最大値を取るシフト量を求め、その
前後のデータから、相関量の真の最大値を補間して求
め、そのシフト量をずれ量とする。光学系によってずれ
量と像面移動量、所謂デフォーカス量との関係は決まっ
ているのでそのずれ量からデフォーカス量を求める。そ
のデフォーカス量から、レンズの繰り出し量を求め、レ
ンズを移動し合焦させる。

【０００７】この位相差検出方式のＡＦシステムをＣＣ
Ｄ等の２次元の撮像素子で静止画像を取り込み、映像信
号を何らかの記録媒体に記録する、所謂電子スチルカメ
ラに使用すると、銀塩フィルムと撮像素子の大きさの違
いにより、ＡＦセンサーの１画素当たりの撮像面の面積
が大きくなる、つまり画素が粗くなって、精度が下がる
ので、ＡＦ光学系の倍率を下げたり、ＡＦセンサーその
ものの大きさ、（画素ピッチ等）を小さくする必要が生
じる。これらの手法は既に本出願人から提案されてい
る。

【０００８】一方、電子スチルカメラあるいはビデオカ
メラのように、２次元の撮像素子で動画像を取り込ん
で、その映像信号を出力あるいは何らかの記録媒体に記
録する、所謂ビデオカメラでは、山登り方式と呼ばれる
ＡＦが数多くの機種に用いられている。この方式は、概
略以下のように動作する。

【０００９】構成としては、２次元の撮像素子を含む撮
像系と、演算部とレンズの制御信号発生部とを含むシス
テムコントロール部と、光軸方向にレンズを移動させる
ためのレンズ制御部を含むレンズ部とから成る。

【００１０】まず撮像部に置いて画像光を取り込み、そ
れを映像信号にしてシステムコントロール部へ送り、そ
こで焦点状態に応じて変化する撮像信号の高周波成分を
抽出する。そしてその抽出信号のたとえば、フィールド
ごとの最大値を記憶しておいて、レンズをある方向に移
動する。続いて次のフィールドで同じように画像光を取
り込み、高周波成分抽出を行う。

【００１１】そして、その最大値が記憶してある値より
も大きかったら、レンズの移動方向が合焦面に近づいて
いると判断し、今回の値を記憶し直して、レンズを同じ
方向に移動する。また今回の最大値が前回のものより小
さかったら、レンズの移動方向が合焦面から遠ざかって
いると判断し、今回の値を記憶し直して、レンズを前回
と反対方向に移動させる。

【００１２】この動作を連続して行うことにより、高周
波成分抽出、最大値比較を行い、最終的には合焦面に像
面をもっていく。図１０で説明すると、図の横軸は像面
の位置、縦軸は高周波成分の最大値を示し、ａ点を出発
点の像面位置、ｂ点を合焦面とすると、まずａ点の高周
波成分の最大値がＡであったとして、次に図の右方向、
つまり合焦面に近づく方向にレンズを移動すると、その
ａ′点での高周波成分の最大値はＡ′で、比較するとＡ
＜Ａ′となり、同じ方向にレンズを移動し続ける。そし
て、何回目かの比較の時、像面位置がｂ点を過ぎたとこ
ろ（ａ″点で最大値はＡ″）で、Ａ＞Ａ″となり、合焦
面から遠ざかる方向になったことが判断でき、レンズ移
動の方向を反転し、合焦面に像面をもっていく。

【００１３】また、別に全域スキャン方式がある。構成
としては山登り方式と同じである。まず、レンズを至近
端あるいは無限端に送り、そこを出発点として、レンズ
が移動できる方向に、ある像面間隔で移動させ、撮像部
において画像光を取り込み、それを映像信号にしてシス
テムコントロール部へ送り、そこで信号の高周波成分を
抽出し、その最大値を記憶しておく。

【００１４】この動作を、出発点が至近端であれば無限
端まで、反対に無限端であれば至近端まで、繰り返し行
う。

【００１５】そして、記憶した複数の最大値の中での最
大値、つまり一番コントラストの高いフォーカス位置を
求め、その点に対応したレンズ位置にレンズを移動させ
る。山登り方式と同様、像面位置と高周波成分との関係
は、図１１のようになり、合焦面はｘ点となる。基本的
には、以上のような動作をする。

【００１６】上記した従来の位相差検出方式のＡＦシス
テムを電子スチルカメラに用いる場合、新たなＡＦ光学
系やＡＦセンサーを作る必要があり、それらはより精度
的に厳しくなるものであり、撮像素子との相対位置の精
度に関しても厳しく、経年変化によるずれの影響が大き
くなる。

【００１７】また、山登り方式等のＡＦシステムの場合
は、新たな光学系等を作る必要はないが、１回の撮像素
子の蓄積・読みだし時間が少なくとも１垂直期間かかる
ことや、高域抽出フィルターの演算時間を考えると、合
焦までの時間が長くなり、シャッターチャンスを逃がし
てしまい、スチルカメラのＡＦシステムとしては使用に
耐えない、という問題点があった。それに対して本出願
人は、瞳時分割位相差ＡＦ＋部分全域スキャンＡＦ方式
と呼んでいるＡＦ方式を既に提案している。

【００１８】これは次のようなものである。まず、前提
としてレンズの絞り面に図１２のように、絞り開口径を
水平方向に二等分するための眼鏡状の同心円状の穴が設
けられたＡＦ用の瞳絞りを配置する。そのどちらかの
穴、例えば図の右側の穴を遮光板で塞ぎ、レンズの左側
の光束だけをＣＣＤに入射するようにし、ＣＣＤを露光
し、データを取り込み、次に他方の穴を塞ぎ、再度露光
してデータを取り込む。その１組のデータで相関演算を
行い、デフォーカス量を求めレンズ移動を行う。レンズ
が合焦近傍まで移動すると、ＡＦ用の瞳絞りを退去し、
撮影用の絞りにする。そしてその後は、ＣＣＤの露光を
レンズ移動と共に繰り返し、信号の高周波成分に従って
レンズを合焦面に移動する。概略、以上のような動作を
する。この方法によって、ＡＦ用に新たな光学系を設け
る必要がなく、スキャンする範囲も狭いので合焦時間が
長くなることがない。

【００１９】

【発明が解決しようとしている課題】上記の例で示した
瞳時分割位相差ＡＦを用いるには、まず、レンズにＡＦ
用の瞳絞りが存在することが前提である。

【００２０】しかし、この機構をもったレンズは、これ
までの汎用レンズには存在せず、マウントアダプター等
でそれら汎用のレンズを使う時は、そのＡＦシステム自
体を用いることができず、マニュアルフォーカスでピン
トを合わさねばならない。

【００２１】また、ＡＦ用瞳絞り機構をもったレンズを
使用する時でも、ピント面までの像面距離が長く、検知
範囲外であったり、位相差ＡＦにとって苦手被写体であ
ったり等で、銀塩カメラでの位相差ＡＦだと、レンズを
移動しながらのＡＦ動作、所謂オーバーラップ演算に移
行するような場合、この瞳時分割位相差ＡＦでは、時分
割での露光を行っているので、１回の信号の取り込みに
要する時間がかかり、レンズ移動中の信号の取り込み回
数が少なくなり、合焦面近傍をレンズが通過してしまう
可能性が生じ、レンズを止めることができなくなる。

【００２２】そうなると、レンズは至近端あるいは無限
端まで移動してしまい、その時点でシステム上ＡＦ不能
となる。

【００２３】あるいは、もう一度他方のレンズ端まで同
じ動作を行うが、同じように合焦面近傍をレンズが通過
してしまう可能性が生じ、レンズを合焦近傍に移動でき
ない場合が生じる。その場合、合焦近傍にレンズを移動
できなければ、部分全域スキャンＡＦに移れず、全体の
フォーカス制御が不能と判断され、撮影スタンバイ状態
にならない、という問題が生ずる。

【００２４】そこで本発明の課題は、上述した問題点を
解決し、レンズ側の構成にかかわらず、瞳時分割位相差
ＡＦを用い、最適なＡＦ特性を得ることのできる撮像装
置を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本願における請求項１に記載の発明によれば、時
分割に少なくとも２回露光し、それぞれ取り込まれた画
像信号の相関演算により、デフォーカス量を求め、その
結果に従ってレンズを移動する第１のフォーカス制御手
段と、レンズを所定の移動範囲で、所定の像面距離移動
する毎に前記画像信号中より抽出した所定の焦点信号が
最大値を示す位置にレンズを移動させる第２のフォーカ
ス制御手段と、前記第２のフォーカス制御モードと異な
る移動範囲内を前記第２のフォーカス制御モードと異な
る像面距離ずつレンズを移動する毎に、前記焦点信号を
抽出し、その最大値を示す位置にレンズを移動する第３
のフォーカス制御手段と、前記各フォーカス制御モード
を動作状態に応じて選択的に動作させる制御手段とを備
えた構成とする。

【００２６】また本願における請求項２に記載の発明に
よれば、請求項１において、前記第１のフォーカス制御
手段の動作を開始する前に、装着されたレンズユニット
内のＡＦ瞳絞りの有無を判別する判別手段を備えた構成
とする。

【００２７】また本願における請求項３に記載の発明に
よれば、請求項２において、前記判別手段を、前記レン
ズユニット内に記憶され、前記撮像装置本体側へと伝達
された情報に基づいて、そのＡＦ用瞳絞りの有無を判別
するように構成とする。

【００２８】また本願における請求項４に記載の発明に
よれば、請求項３において、前記レンズユニット内にＡ
Ｆ用瞳絞りが存在する場合に、前記第１のフォーカス制
御手段の動作を実行し、その後前記第２、第３のフォー
カス制御手段の動作あるいは、前記第３のフォーカス制
御手段の動作を実行するように構成する。

【００２９】また本願における請求項５に記載の発明に
よれば、請求項４において、前記制御手段を、前記第１
のフォーカス制御手段によってデフォーカス量を検知不
能なとき、前記第２のフォーカス制御手段を動作させ、
その後前記第３のフォーカス制御手段の動作を実行する
ように構成する。

【００３０】また本願における請求項５に記載の発明に
よれば、請求項４において、前記制御手段を、前記第１
のフォーカス制御手段によってデフォーカス量を検知不
能なとき、前記第２のフォーカス制御手段を動作させ、
その後前記第３のフォーカス制御手段の動作を実行する
ように構成する。

【００３１】また本願における請求項６に記載の発明に
よれば、請求項４において、前記制御手段を前記第１の
フォーカス制御手段におけるデフォーカス量が検知可能
でそれに従ってレンズ移動が行われた場合には、続いて
第３のフォーカス制御手段を動作させるように構成す
る。

【００３２】また本願における請求項７に記載の発明に
よれば、請求項６において、前記第３のフォーカス制御
手段を、前記第１のフォーカス制御手段によって移動さ
れたレンズの位置を中心とした所定の範囲内でレンズを
移動するように構成する。

【００３３】また本願における請求項８に記載の発明に
よれば、請求項３において、前記制御手段を、前記レン
ズユニット内にＡＦ用瞳絞りが存在しない場合に、前記
第２のフォーカス制御手段の動作を実行し、その後前記
第３のフォーカス制御手段の動作を実行するように構成
する。

【００３４】また本願における請求項９に記載の発明に
よれば、請求項５または請求項８において、前記第２の
フォーカス制御手段における単位像面移動距離を、前記
第３のフォーカス制御手段における単位像面移動距離よ
りも大きく設定する。

【００３５】また本願における請求項１０に記載の発明
によれば、請求項９において、前記第３のフォーカス制
御手段を、前記第２のフォーカス制御手段によって移動
されたレンズの位置を中心とした所定の範囲内でレンズ
を移動するように構成する。

【００３６】

【発明の実施の形態】図１に本発明を電子スチルカメラ
に適用した場合の実施形態の構成を示す。１は画像光が
入力される撮影光学系、２は１の撮影光学系のフォーカ
スレンズ及びズームレンズの移動を行うモータとそのド
ライバ部、３は瞳位置移動機構を含むシャッター絞り
系、４は、画像光を光電変換して映像信号にするＣＣＤ
等の撮像信号処理系、５はその映像信号をデジタル信号
に変換するＡ−Ｄ変換器、６はＡ−Ｄ変換器５で変換さ
れたデジタル映像信号にカメラ信号処理等の様々なデジ
タル信号処理を行うデジタル信号処理部、７はカメラ全
体の動作を制御するシステムコントロール部、８はたと
えばメモリカード等の記録媒体や種々の機能を実行する
ためのプログラムを格納したファンクションカード等と
接続されるＰＣＭＣＩＡ準拠のスロットとそのコントロ
ーラ部、９はたとえばデジタル映像信号を一時記憶して
おく等に使われる、例えばＤＲＡＭ等のバッファメモ
リ、１０は電子ビューファインダー（ＥＶＦ）、１１は
そのＥＶＦのドライバ部、１２はドライバ部へアナログ
信号を送るためのＤ−Ａ変換器、１３はＥＶＦに表示す
る画像を保持し、Ｄ−Ａ変換器へデジタル信号処理部よ
り出力されたデジタル信号を出力するＶＲＡＭ、１４は
カメラのモードデータ等の表示をする外部白黒液晶（Ｅ
ＸＴ．ＬＣＤ）、１５はそのＥＸＴ．ＬＣＤの表示のた
めのコントローラやドライバ等、１６は撮影のためのシ
ャッターボタンやダイヤル等のカメラ外部の操作部であ
る。

【００３７】次に図２のフローチャートを用いてシステ
ムコントロール部の処理を説明する。まず、電源スイッ
チを入れる、あるいはレンズの交換が行われると（Ｓ
１）、システムコントロール部７が装着されたレンズと
通信を行い、そのレンズの種類を検知し、ＡＦ用瞳絞り
機構があるかどうか判断する（Ｓ２）。

【００３８】次に、操作部１６のシャッターボタンを半
押しし、つまりＳＷ１オンすると（Ｓ３）、それをシス
テムコントロール部７が検知して、ＡＦ動作を開始す
る。

【００３９】ここでＡＦ用瞳絞り機構がある場合（Ｓ４
でＹｅｓ）は、まず図２のフローのように、瞳時分割位
相差ＡＦを行う（Ｓ５）。この瞳分割位相差ＡＦは本発
明の第１の焦点制御手段に相当する。このシーケンスフ
ローを図３に示す。システムコントロール部７はＳ２１
で処理をスタートすると、シャッター絞り系３に制御信
号を送り、絞りをＡＦ用の瞳絞りに設定する。これは従
来例で示したような、絞り開口径を水平方向に二等分す
るための眼鏡状の同心円状の穴が設けられたもので、そ
のどちらかの穴、例えば右側の穴を遮光板で塞ぎ、（Ｓ
２２）、レンズの左側の光束だけをＣＣＤに入射するよ
うにし、まず露光条件設定のための測光を行う（Ｓ２
３）。この測光、あるいはＡＦ用データの取り込みのた
めのデータ読みだしは、全画面ではなく１部分であり、
且つ高速で行う。このＣＣＤの読みだしについては本発
明と直接関係しないので、その詳細は省略する。そして
読みだされた部分データで露光条件を設定し、ＡＦ用の
１回目の露光を行う。この時、測光値によっては、低輝
度で測距不可能と判断される時があるが（Ｓ２４でＹｅ
ｓ）、その時は、シーケンスフローとしては示していな
いが、瞳面積が大きな絞り穴を使う。また、他の方法と
してあるいは並用して図示していない照明手段によって
補助光を発光する方法がある。

【００４０】その時は、補助光用の露光条件の設定を行
い（Ｓ２８）、補助光を発光し（Ｓ２９）、露光を行
う。

【００４１】また、そして測光時と同様にして高速読み
だしを行い、そのデータをカメラ内で記憶する（Ｓ３
０）。次にまたＣＣＤをリセットして、塞がれていた絞
り穴を開放し、もう片側の絞り穴を塞ぎ、露光条件の設
定を行い、２回目の露光を行う（Ｓ３１）。絞り穴は、
１回目に使用したものと同じ種類のものを使う。

【００４２】また、１回目の露光の時に補助光を発光し
ている場合は、２回目も補助光用の露光条件設定を行
い、補助光を発光して露光を行う（Ｓ３２）。

【００４３】そして、１回目と同じ様に部分高速読みだ
しを行い、そのデータを取り込み（Ｓ３３）、１回目の
保持データとの相関演算を行いデフォーカス量を求める
（Ｓ３４）。そして、求められたデフォーカス量に基づ
いて、レンズを光軸方向に移動し（Ｓ３５）、ＡＦ用瞳
絞りを光路から退避させる（Ｓ３６）。もちろん、この
退避動作はレンズ移動中でも構わない。

【００４４】尚、Ｓ２４で測距可能（Ｎｏ判定）であっ
た場合には、補助光等を用いず、露光条件を設定し（Ｓ
２５）、１回目の露光及び蓄積、読み出しを行ってその
データを記憶し、Ｓ２７でＳ２６の第１露光の光路を遮
蔽して第２光路を開口し、２回目の露光を行って露光条
件で設定する。以後はＳ３３の処理へと進み上述したＡ
Ｆ動作を行う。以上が瞳時分割位相差ＡＦの一連の動作
であり、Ｓ３７でシーケンスを終了する。この動作を、
像面が合焦近傍の範囲に入るまで行う。

【００４５】ここで図２に戻り、この瞳時分割位相差Ａ
Ｆで、例えば実際のずれ量が、ずれ検知範囲外、つまり
大デフォーカスと判断された場合等、検知不可と判断さ
れると（Ｓ６でＹｅｓ）瞳時分割位相差ＡＦをその時点
で打ち切り、レンズを至近端あるいは無限端に移動す
る。そこを出発点として、ピッチの粗い全域スキャンＡ
Ｆを行う（Ｓ９）。このＡＦは本発明の第２の焦点制御
手段に相当する。

【００４６】一方、レンズ内のＡＦ瞳絞りが存在しない
場合（Ｓ４でＮｏ）も前述の瞳時分割位相差ＡＦを行わ
ずに、レンズを至近端あるいは無限端に移動して、ピッ
チの粗い全域スキャンＡＦを行う（Ｓ９）。またＳ６で
大デフォーカスでないと判定された場合には、そのまま
瞳時分割位相差ＡＦを行い、Ｓ７で合焦近傍となったか
否かを判定し、合焦近傍となるまで繰り返し瞳時分割位
相差ＡＦ動作を行う（Ｓ８）。

【００４７】Ｓ７で合焦近傍となったことが判定された
場合には、Ｓ１０へと進み、合焦点か否かの判定を行
う。Ｓ１０で合焦点に到達したことが判定された場合
は、Ｓ１１でＡＦ動作を終了し、撮影スタンバイ状態と
なる。

【００４８】Ｓ１０で合焦点でないと判定された場合に
は、Ｓ１２でその合焦点近傍を小さい移動ピッチで部分
的にスキャンし、合焦点にフォーカスレンズを到達させ
てフローを終了する。

【００４９】次に図２のフローチャートにおけるＳ９の
全域スキャンＡＦ（移動ピッチ大）の処理を図４のフロ
ーチャートを用いて説明する。

【００５０】これは、例えばレンズの像面移動可能距離
が２ｍｍとすると、レンズ移動のピッチ（同図の移動ピ
ッチＢ）を２００μｍ（０．２ｍｍ）に設定し、移動す
るごとにＣＣＤを露光して、その映像信号の高周波成分
を抽出する。

【００５１】そして、その動作をもう一方のレンズ端ま
で行い、データとして保持している高周波成分群の中の
最大値を示す像面位置を、合焦面に一番近いとし、その
位置へレンズを移動するものである。全域スキャンＡＦ
は、Ｓ４１でＡＦシーケンスをスタートすると、Ｓ４２
で露光位置をレンズの移動範囲中心に復帰させ、絞りも
通常絞りとする。

【００５２】続いてＳ４３でレンズ位置を至近端あるい
は無限端に移動する。そしてレンズ位置をＲ（ｎ）＝
０、ｎ＝０とする。

【００５３】Ｓ４４で測光を行い、Ｓ４５で低輝度、低
コンで測距不可か否かの判定を行い、測距可能ならばＳ
４６へと移行して露光条件を設定し、Ｓ４７で露光、蓄
積、読み出しを行ってその際の最大高周波成分データを
記憶する。すなわちその最大高周波成分データＭＡＸ−
ＤＡＴＡを変数Ｍ（ｎ）に記憶する（この時点ではｎ：
０）。続いてＳ４８でレンズを像面距離Ｂ（ピッチ大）
だけ移動して（Ｒ（ｎ）＝Ｒ（ｎ−１）＋Ｂ）、Ｓ４９
でレンズ端に到達したことが検知されるまで、Ｓ５０で
ｎを１回ごとにインクリメントしてＳ４６、Ｓ４７の処
理で各レンズ位置ごとの最大高周波成分データを検出し
て記憶する。

【００５４】そしてＳ４９でレンズ端に到達したことが
検知されると、Ｓ５７へと進み、レンズをピッチＢづつ
移動しながら記憶した複数の最大高周波成分データＭ
（ｎ）の中で最大値Ｍ（Ｎ′）をとる時のレンズ位置Ｒ
（Ｎ′）をもとめ、その位置へレンズを駆動し、Ｓ５８
でシーケンスを終了する。

【００５５】またＳ４５で測距不可と判定された場合に
は、Ｓ５１、Ｓ５２で補助光用露光条件を設定して、補
助光を発光させ、以後Ｓ４７〜Ｓ５０の処理と同様にＳ
５３〜Ｓ５６の処理を実行し、最大高周波成分が最大値
となる位置にレンズを移動する。

【００５６】これによってあらいピッチＢによる全域ス
キャンＡＦ動作が終了する。その次に、図２のフローチ
ャートのＳ１２に示すピッチの細かい部分全域スキャン
ＡＦを説明する。これは、上記の瞳時分割位相差ＡＦに
よって、ずれ量が検知可能で、像面を合焦近傍に移動し
た場合にも、このピッチの細かい部分全域スキャンＡＦ
を行う。このＡＦは第３の焦点制御手段に相当する。こ
のシーケンスフローを図５に示す。図５の部分全域スキ
ャンＡＦはＳ６１のレンズ移動範囲の設定及びＳ６２、
Ｓ６３のレンズ移動ピツチＢ′を小さく設定する以外は
図４の全域スキャンＡＦと同じである。したがって同じ
処理は同じ符号で示す。すなわち前述の全域スキャンＡ
Ｆと同様に、ある移動ピッチを設定して、移動するごと
にＣＣＤを露光、その映像信号の高周波成分を抽出する
のだが、スキャンする範囲を前述のピッチの粗い全域ス
キャンＡＦで移動した位置ａを中心に、その移動ピッチ
分、例えば上記例であると２００μｍにし（Ｓ６３）、
今回の移動ピッチ（同図の移動ピッチＢ′）を、例えば
２０μｍと小さく設定して（Ｓ６８、Ｓ７４）、ａ−Ａ
〜ａ＋Ａの範囲をスキャン範囲とし、上記の動作を繰り
返す。

【００５７】そして、その動作の繰り返しで求められ
た、高周波成分データ群の中の最大値を示す像面位置ｘ
を合焦面として、その位置にレンズを移動する。以上の
部分全域スキャンＡＦ動作を図６に示す。以上のような
動作を行い、レンズを合焦させ、そこでＡＦ動作は終了
し、合焦表示を行い、撮影スタンバイ状態、つまりＳＷ
２オン可能状態になる。

【００５８】このように、２次元のＣＣＤで画像を取り
込んで映像信号にし、それを何らかの記録媒体に記録す
る、所謂電子スチルカメラのＡＦ動作において、瞳時分
割位相差ＡＦ用の瞳絞りをもたないレンズが、カメラに
装着されている場合や、瞳時分割位相差ＡＦ用の瞳絞り
をもつレンズが、カメラに装着されていても、ずれ検知
範囲外の大デフォーカスと判断され、オーバーラップＡ
Ｆに移行するような場合、レンズを至近端あるいは無限
端に移動し、そこから移動ピッチの粗い全域スキャンＡ
Ｆを行い、より合焦面に近い位置にレンズを移動し、そ
の移動した位置の前後の狭い像面距離で、移動ピツチの
細かいスキャンＡＦを行い、レンズを合焦面に移動す
る、といったフォーカス制御を行うことにより、ＡＦ用
瞳絞りをもたないレンズを使用する時でもＡＦ動作が可
能となり、またＡＦ用瞳絞りをもつレンズを使用する時
にＡＦ不能と判断されにくくなる。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように、本願における請求項
１に記載の発明によれば、時分割に少なくとも２回露光
し、それぞれ取り込まれた画像信号の相関演算により、
デフォーカス量を求め、その結果に従ってレンズを移動
する第１のフォーカス制御手段と、レンズを所定の移動
範囲で、所定の像面距離移動する毎に前記画像信号中よ
り抽出した所定の焦点信号が最大値を示す位置にレンズ
を移動させる第２のフォーカス制御手段と、前記第２の
フォーカス制御モードと異なる移動範囲内を前記第２の
フォーカス制御モードと異なる像面距離ずつレンズを移
動する毎に、前記焦点信号を抽出し、その最大値を示す
位置にレンズを移動する第３のフォーカス制御手段とを
備え、前記各フォーカス制御モードを動作状態に応じて
選択的に動作させるようにしたので、焦点調節状態、被
写体の状態に応じて、フォーカス制御を適宜最適なもの
に切り換えることができ、いかなる状況においても、常
に最適な焦点調節を実現することができる。

【００６０】また画像の相関演算を行ういわゆる焦点制
御方式（ずれ方式）と、画像信号中の焦点信号の最大値
を検出する焦点制御方式（ぼけ方式）とを組み合わせる
ことにより、両者の長所を生かした高精度で信頼性の高
い焦点制御を行うことができる。

【００６１】また本願における請求項２、３に記載の発
明によれば、装着されたレンズユニット内におけるＡＦ
瞳絞りの有無にかかわらず、正確な焦点調節を行うこと
ができる。

【００６２】また本願における請求項４に記載の発明に
よれば、前記レンズユニット内にＡＦ用瞳絞りが存在す
る場合には、前記第１のフォーカス制御手段の動作を実
行し、その後前記第２、第３のフォーカス制御手段の動
作あるいは、前記第３のフォーカス制御手段の動作を実
行するように構成したので、ずれ検出方式の焦点制御で
大デフォーカスであっても、順次精度の粗いＡＦ、精度
の細かいＡＦを動作して、高精度で確実な焦点制御を行
うことができる。

【００６３】また本願における請求項５に記載の発明に
よれば、前記第１のフォーカス制御手段によってデフォ
ーカス量を検知不能であっても、焦点制御方式の異なる
前記第２、第３のフォーカス制御手段の動作を実行する
ように構成する。

【００６４】また本願における請求項６に記載の発明に
よれば、前記第１のフォーカス制御手段におけるデフォ
ーカス量が検知可能である場合には、高精度の焦点制御
方式に速やかに移行させることによって、第１のフォー
カス制御手段による迅速かつ高精度の焦点制御を行うこ
とが可能となる。

【００６５】また本願における請求項７に記載の発明に
よれば、前記第３のフォーカス制御手段を、前記第１の
フォーカス制御手段によって移動されたレンズの位置を
中心とした所定の範囲内でレンズを移動するように構成
したので、順次高精度の焦点制御を効率よく行うことが
でき、焦点制御の高精度化、迅速化を図ることができ
る。

【００６６】また本願における請求項８に記載の発明に
よれば、請求項３において、レンズユニット内にＡＦ用
瞳絞りが存在しなくても、第２、第３のフォーカス制御
手段によって、確実に焦点制御を行うことができる。

【００６７】また本願における請求項９、１０に記載の
発明によれば、第２のフォーカス制御手段における単位
像面移動距離を、前記第３のフォーカス制御手段におけ
る単位像面移動距離よりも大きく設定することにより、
徐々に粗い精度の焦点制御から高精度の焦点制御へと移
行させて行くことができ、焦点制御の迅速化と高精度化
を図ることができる。

【００６８】以上各請求項の発明によれば、ＡＦ用瞳絞
りの存在の有無にかかわらずあらゆるレンズユニットに
対して、良好な焦点制御特性を得ることができ、また特
性の異なる焦点制御方式を複数組み合わせることによっ
て、いかなる撮像状態においても常にエラーを生じるこ
とがなく、最良の焦点制御特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子スチルカメラの構成図である。

【図２】本発明の基本的シーケンスフローである。

【図３】図２における瞳時分割位相差ＡＦのシーケンス
フローである。

【図４】図２における全域スキャンＡＦ（移動ピッチ
大）のシーケンスフローである。

【図５】図２における部分全域スキャンＡＦ（移動ピッ
チ小）のシーケンスフローである。

【図６】部分全域スキャン方式によるレンズの像面位置
と高周波成分の関係図である。

【図７】従来の位相差ＡＦ光学系の概略図である。

【図８】ＡＦセンサーとその出力図である。

【図９】相関計算の説明図である。

【図１０】山登り方式によるレンズの像面位置と高周波
成分の関係図である。

【図１１】全域スキャン方式によるレンズの像面位置と
高周波成分の関係図である。

【図１２】位相差ＡＦ用の瞳絞りの構成図である。

【符号の説明】

１ 撮影光学系（レンズ） ３ シャッター絞り系 ４ 撮像系 ６ デジタル信号処理系 ７ システムコントロール部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 時分割に少なくとも２回露光し、それぞ
   れ取り込まれた画像信号の相関演算により、デフォーカ
   ス量を求め、その結果に従ってレンズを移動する第１の
   フォーカス制御手段と、 レンズを所定の移動範囲で、所定の像面距離移動する毎
   に前記画像信号中より抽出した所定の焦点信号が最大値
   を示す位置にレンズを移動させる第２のフォーカス制御
   手段と、 前記第２のフォーカス制御モードと異なる移動範囲内を
   前記第２のフォーカス制御モードと異なる像面距離ずつ
   レンズを移動する毎に、前記焦点信号を抽出し、その最
   大値を示す位置にレンズを移動する第３のフォーカス制
   御手段と、 前記各フォーカス制御モードを動作状態に応じて選択的
   に動作させる制御手段とを備えたことを特徴とする撮像
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記第１のフォーカ
   ス制御手段の動作を開始する前に、装着されたレンズユ
   ニット内のＡＦ瞳絞りの有無を判別する判別手段を備え
   たことを特徴とする撮像装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記判別手段は、前
   記レンズユニット内に記憶され、前記撮像装置本体側へ
   と伝達された情報に基づいて、そのＡＦ用瞳絞りの有無
   を判別するように構成されていることを特徴とする撮像
   装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記レンズユニット
   内にＡＦ用瞳絞りが存在する場合に、前記第１のフォー
   カス制御手段の動作を実行し、その後前記第２、第３の
   フォーカス制御手段の動作あるいは、前記第３のフォー
   カス制御手段をの動作を実行するように構成されている
   ことを特徴とする撮像装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記制御手段は、前
   記第１のフォーカス制御手段によってデフォーカス量を
   検知不能なとき、前記第２のフォーカス制御手段を動作
   させ、その後前記第３のフォーカス制御手段の動作を実
   行するように構成されていることを特徴とする撮像装
   置。
6. 【請求項６】 請求項４において、前記制御手段は、前
   記第１のフォーカス制御手段におけるデフォーカス量が
   検知可能でそれに従ってレンズ移動が行われた場合に
   は、続いて第３のフォーカス制御手段を動作させるよう
   に構成されていることを特徴とする撮像装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記第３のフォーカ
   ス制御手段は、前記第１のフォーカス制御手段によって
   移動されたレンズの位置を中心とした所定の範囲内でレ
   ンズを移動するように構成されていることを特徴とする
   撮像装置。
8. 【請求項８】 請求項３において、前記制御手段は、前
   記レンズユニット内にＡＦ用瞳絞りが存在しない場合
   に、前記第２のフォーカス制御手段の動作を実行し、そ
   の後前記第３のフォーカス制御手段の動作を実行するよ
   うに構成されていることを特徴とする撮像装置。
9. 【請求項９】 請求項５または請求項８において、前記
   第２のフォーカス制御手段における単位像面移動距離
   は、前記第３のフォーカス制御手段における単位像面移
   動距離よりも大きく設定されていることを特徴とする撮
   像装置。
10. 【請求項１０】 請求項９において、前記第３のフォー
    カス制御手段は、前記第２のフォーカス制御手段によっ
    て移動されたレンズの位置を中心とした所定の範囲内で
    レンズを移動するように構成されていることを特徴とす
    る撮像装置。