(57)【要約】【課題】コントラスト検出法を用いた焦点制御において、レリーズ操作から撮影開始までの間に焦点がずれてしまう課題がある。【解決手段】フォーカスレンズ２３０の位置を検出する位置検出手段２４３と、所定のタイミングで露光して、画像データを生成する撮像素子１１０と、生成された画像データに基づいて、オートフォーカス用の評価値を算出し、評価値に基づき合焦状態を判定する合焦状態判定手段１４０と、合焦状態と判定された時点におけるフォーカス位置を格納する合焦情報保持手段１４１と、レリーズ操作を含む操作指示を受け付ける操作手段１３０と、レリーズ操作がなされる前までに合焦状態保持手段１４１に格納されたフォーカス位置を基に、撮影時におけるフォーカス位置を算出し、フォーカス制御を行う。【選択図】図１
2010107711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に進退することにより、被写体像のフォーカス状態を変化させるフォーカスレンズと、
前記フォーカスレンズを駆動するための駆動手段と、
前記フォーカスレンズ又は前記フォーカスレンズに連動する機構部材の位置を検出する位置検出手段と、
所定のタイミングで露光して、画像データを生成する撮像素子と、
前記生成された画像データに基づいて、オートフォーカス用の評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値に基づき合焦状態を判定する合焦状態判定手段と、
前記合焦状態判定手段により合焦状態と判定された時点における前記位置検出手段の出力であるフォーカス位置を格納する合焦情報保持手段と、
レリーズ操作を含む操作指示を受け付ける操作手段と、
レリーズ操作がなされる前までに前記合焦状態保持手段に格納された前記フォーカス位置を基に、撮影時における前記フォーカスレンズ又は前記フォーカスレンズに連動する機構部材の位置を算出し、前記駆動手段を制御する制御手段と、
を備えた焦点制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記合焦状態保持手段のフォーカス位置を基に、レリーズ操作から撮影までの被写体の動体速度を算出し、該動体速度を基に前記フォーカスレンズ又は前記フォーカスレンズに連動する機構部材の位置を算出する
請求項１に記載の焦点制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記合焦状態保持手段のフォーカス位置における動体速度を算出し、算出した動体速度を加算平均することにより、前記レリーズ操作から撮影までの被写体の動体速度を算出する
請求項２に記載の焦点制御装置。
【請求項４】
手振れを検出する手振れ検出手段を備え、
前記制御手段は、前記手振れ検出手段による検出結果を基に、前記評価値算出手段、及び前記合焦状態判定手段の停止、若しくは再開を制御し、
前記合焦情報保持手段に格納されたフォーカス位置を削除する
請求項１から３の何れかに記載の焦点制御装置。
【請求項５】
請求項１から４に記載の焦点制御装置を備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に用いられる焦点制御装置に関し、特に動きのある被写体を撮影する際に、レリーズ操作から撮影開始までのタイムラグに対応した焦点制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のカメラで用いられる焦点制御において、撮影者の操作に対して、カメラが動作する際に発生するタイムラグによって、焦点ずれが発生するという課題がある。このようタイムラグに対応するものとして、特許文献１に開示の技術がある。特許文献１では、位相検出方式において、測距開始からレンジ駆動完了までの時間（ＡＦタイムラグ）、又はレリーズスイッチオンから撮影までの時間（レリーズタイムラグ）の間にピントがずれる課題に対応して、複数のデフォーカス量のデータを用いて、所定時間後の像面位置に関するデータを、高次の関数式を用いて求める技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１−１０７２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の方法は、位相検出方式を用いた焦点制御を対象に、あるタイミングでデフォーカス量を一意に決めることができる技術を対象としたものである。
【０００４】
一方、コントラスト検出法を用いた焦点制御では、コントラストが最大となる合焦位置を探すために、レンズ位置を小刻みに移動させる必要があり、上記従来の方法を適用することができない。コントラスト検出法を用いた焦点制御において、レリーズ操作から撮影開始までの間に焦点がずれてしまう課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の焦点制御装置は、上記課題を解決するものであり、光軸方向に進退することにより、被写体像のフォーカス状態を変化させるフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを駆動するための駆動手段と、前記フォーカスレンズ又は前記フォーカスレンズに連動する機構部材の位置を検出する位置検出手段と、所定のタイミングで露光して、画像データを生成する撮像素子と、前記生成された画像データに基づいて、オートフォーカス用の評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値に基づき合焦状態を判定する合焦状態判定手段と、前記合焦状態判定手段により合焦状態と判定された時点における前記位置検出手段の出力であるフォーカス位置を格納する合焦情報保持手段と、レリーズ操作を含む操作指示を受け付ける操作手段と、レリーズ操作がなされる前までに前記合焦状態保持手段に格納された前記フォーカス位置を基に、撮影時における前記フォーカスレンズ又は前記フォーカスレンズに連動する機構部材の位置を算出し、前記駆動手段を制御する制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
上記の構成によって、被写体に動きのある場合でも、コントラスト方式のオートフォーカス動作の精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の焦点制御装置をカメラに適用した一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
（実施の形態１）
（１．構成）
（１−１．概要）
図１は、本発明の実施の形態１に係るカメラシステム１の構成を示すブロック図である。カメラシステム１は、カメラボディ１００とそれに着脱可能な交換レンズ２００とから構成される。カメラシステム１は、ＣＣＤイメージセンサー１１０で生成された画像データに基づいて、コントラスト方式のオートフォーカス動作が可能である。本発明は、より精度よくコントラスト方式のオートフォーカス動作を行うためになされた発明である。
（１−２．カメラボディの構成）
カメラボディ１００は、ＣＣＤイメージセンサー１１０と液晶モニタ１２０とカメラコントローラー１４０とボディマウント１５０と電源１６０とカードスロット１７０とを備える。
【０００８】
カメラコントローラー１４０は、レリーズ釦１３０等の操作部材からの指示に応じて、ＣＣＤイメージセンサー１１０等のカメラシステム１全体を制御する。カメラコントローラー１４０は、垂直同期信号をタイミング発生器１１２に送信する。これと並行して、カメラコントローラー１４０は、垂直同期信号に基づいて、露光同期信号を生成する。カメラコントローラー１４０は、生成した露光同期信号を、ボディマウント１５０及びレンズマウント２５０を介して、レンズコントローラー２４０に周期的に繰り返して送信する。カメラコントローラー１４０は、制御動作や画像処理動作の際に、ＤＲＡＭ１４１をワークメモリとして使用する。
【０００９】
ＣＣＤイメージセンサー１１０は、交換レンズ２００を介して入射される被写体像を撮像して画像データを生成する。生成された画像データは、ＡＤコンバーター１１１でデジタル化される。ＡＤコンバーター１１１でデジタル化された画像データは、カメラコントローラー１４０で様々な画像処理が施される。ここで言う様々な画像処理とは、例えば、ガンマ補正処理、ホワイトバランス補正処理、キズ補正処理、ＹＣ変換処理、電子ズーム処理、ＪＰＥＧ圧縮処理等である。
【００１０】
ＣＣＤイメージセンサー１１０は、タイミング発生器１１２で制御されるタイミングで動作する。ＣＣＤイメージセンサー１１０の動作としては、静止画像の撮像動作、スルー画像の撮像動作等である。ここで、スルー画像とは、撮像後、メモリーカード１７１に記録しない画像である。スルー画像は、主に動画像であり、静止画像の撮像のための構図を決めるために液晶モニタ１２０に表示されるものである。
【００１１】
液晶モニタ１２０は、カメラコントローラー１４０で画像処理された表示用画像データが示す画像を表示する。液晶モニタ１２０は、動画像も静止画像も選択的に表示可能である。
【００１２】
カードスロット１７０は、メモリーカード１７１を装着可能である。カードスロット１７０は、カメラコントローラー１４０からの制御に基づいて、メモリーカード１７１を制御する。メモリーカード１７１は、カメラコントローラー１４０の画像処理により生成された画像データを格納可能である。例えば、メモリーカード１７１は、ＪＰＥＧ画像ファイルを格納できる。また、メモリーカード１７１は、内部に格納する画像データ又は画像ファイルを出力できる。メモリーカード１７１から出力された画像データ又は画像ファイルは、カメラコントローラー１４０で画像処理される。例えば、カメラコントローラー１４０は、メモリーカード１７１から取得した画像データ又は画像ファイルを伸張して表示用画像データを生成する。
【００１３】
電源１６０は、カメラシステム１で消費するための電力を供給する。電源１６０は、例えば、乾電池であってもよいし、充電池であってもよい。また、電源コードにより外部から供給される電力をカメラシステム１に供給するものであってもよい。
【００１４】
ボディマウント１５０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１５０は、レンズマウント２５０を介して、交換レンズ２００との間で、データを送受信可能である。ボディマウント１５０は、カメラコントローラー１４０から受信した露光同期信号をレンズマウント２５０を介してレンズコントローラー２４０に送信する。また、カメラコントローラー１４０から受信したその他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ー２４０に送信する。また、ボディマウント１５０は、レンズマウント２５０を介してレンズコントローラー２４０から受信した信号をカメラコントローラー１４０に送信する。また、ボディマウント１５０は、電源１６０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。
（１−３．交換レンズの構成）
交換レンズ２００は、光学系とレンズコントローラー２４０とレンズマウント２５０とを備える。交換レンズ２００の光学系はズームレンズ２１０、ＯＩＳレンズ２２０、フォーカスレンズ２３０を含む。
【００１５】
ズームレンズ２１０は、交換レンズ２００の光学系で形成される被写体像の倍率を変化させるためのレンズである。ズームレンズ２１０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。駆動機構２１１は、使用者が操作可能なズームリング等を含み、使用者による操作をズームレンズ２１０に伝え、ズームレンズ２１０を光学系の光軸方向に沿って移動させる。検出器２１２は、駆動機構２１１における駆動量を検出する。レンズコントローラー２４０は、この検出器２１２における検出結果を取得することにより、光学系におけるズーム倍率を把握することができる。
【００１６】
ＯＩＳレンズ２２０は、交換レンズ２００の光学系で形成される被写体像のぶれを補正するためのレンズである。ＯＩＳレンズ２２０は、カメラシステム１のぶれを相殺する方向に移動することにより、ＣＣＤイメージセンサー１１０上の被写体像のぶれを小さくする。ＯＩＳレンズ２２０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。アクチュエータ２２１は、ＯＩＳ用ＩＣ２２３からの制御を受けて、光学系の光軸に垂直な面内でＯＩＳレンズ２２０を駆動する。アクチュエータ２２１は、例えば、マグネットと平板コイルとで実現可能である。位置検出センサー２２２は、光学系の光軸に垂直な面内におけるＯＩＳレンズ２２０の位置を検出するセンサーである。位置検出センサー２２２は、例えば、マグネットとホール素子で実現可能である。ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、位置検出センサー２２２の検出結果及びジャイロセンサーなどのぶれ検出器の検出結果に基づいて、アクチュエータ２２１を制御する。ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、レンズコントローラー２４０からぶれ検出器の検出結果を得る。また、ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、レンズコントローラー２４０に対して、光学的像ぶれ補正処理の状態を示す信号を送信する。
【００１７】
フォーカスレンズ２３０は、光学系でＣＣＤイメージセンサー１１０上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させるためのレンズである。フォーカスレンズ２３０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。
【００１８】
フォーカスモータ２３３は、レンズコントローラー２４０の制御に基づいて、フォーカスレンズ２３０が光学系の光軸に沿って進退するよう駆動する。これにより、光学系でＣＣＤイメージセンサー１１０上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させることができる。フォーカスモータ２３３は、本実施の形態１では、ＤＣモータを用いることができる。但し、本発明は、これに限定されず、ステッピングモータやサーボモータ、超音波モータなどによっても実現できる。
【００１９】
第１エンコーダ２３１及び第２エンコーダ２３２は、フォーカスレンズ２３０の駆動状態を示す信号を生成するエンコーダである。第１エンコーダ２３１及び第２エンコーダ２３２は、例えば、フォーカスモータ２３３の回転軸に取り付けられた回転子とフォトカプラーとで実現可能である。ここで、回転子は、所定間隔で孔が開いた円盤体である。フォトカプラーは、回転子の一方面から検出用光を発し、他方面から受光する。そのため、回転子が回転することにより、フォトカプラーのＯＮ／ＯＦＦ状態が相互に切り替わる。レンズコントローラー２４０は、内部にカウンタ２４３を設けており、このカウンタ２４３は、フォトカプラーからのＯＮ／ＯＦＦ状態の切り替え回数をカウントする。第１エンコーダ２３１と第２エンコーダ２３２とは、位相がずれている。そのため、第１エンコーダ２３１の状態がＯＦＦからＯＮに切り替わったときのフォーカスレンズ２３０の移動方向を判別することができる。すなわち、第１エンコーダ２３１の状態がＯＦＦからＯＮに切り替わったときの第２エンコーダ２３２の状態としては、ＯＮの状態とＯＦＦの状態とがある。そこで、カウンタ２４３は、第２エンコーダ２３２の状態がＯＮのときに、第１エンコーダ２３１の状態がＯＦＦからＯＮに切り替わった場合、これを正転と判断して「＋１」とカウントし、第２エンコーダ２３２の状態がＯＦＦのときに、第１エンコーダ２３１の状態がＯＦＦからＯＮに切り替わった場合、これを逆転と判断して「−１」とカウントする。このカウント数を加算することにより、レンズコントローラー２４０は、フォーカスレンズ２３０の移動量を把握できる。
【００２０】
レンズコントローラー２４０は、カメラコントローラー１４０からの制御信号に基づいて、ＯＩＳ用ＩＣ２２３やフォーカスモータ２３３などの交換レンズ２００全体を制御する。また、検出器２１２、ＯＩＳ用ＩＣ２２３、第１エンコーダ２３１、第２エンコーダ２３２などから信号を受信して、カメラコントローラー１４０に送信する。レンズコントローラー２４０は、カメラコントローラー１４０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１５０を介して行う。レンズコントローラー２４０は、制御の際、ＤＲＡＭ２４１をワークメモリとして使用する。また、フラッシュメモリ２４２は、レンズコントローラー２４０の制御の際に使用するプログラムやパラメータを保存する。
（１−４．本発明の構成との対応関係）
フォーカスモータ２３３は、本発明の駆動手段の一例である。第１エンコーダ２３１、第２エンコーダ２３２及びカウンタ２４３からなる構成は、本発明の位置検出手段の一例である。ＣＣＤイメージセンサー１１０は、本発明の撮像素子の一例である。カメラコントローラー１４０は、本発明の評価値算出手段の一例である。カメラコントローラー１４０は、本発明の合焦状態判定手段の一例である。ＤＲＡＭ１４１は、本発明の合焦情報保持手段の一例である。レリーズ釦１３０は、本発明の操作手段の一例である。カメラコントローラー１４０は、本発明の制御手段の一例である。ＯＩＳ用ＩＣ２２３は、本発明の手振れ検出手段の一例である。
（２．動作）
（２−１．撮像準備動作）
まず、撮像準備のためのカメラシステム１の動作を説明する。図２は、カメラシステム１の撮像準備動作を説明するための信号送受信を示す図である。
【００２１】
カメラボディ１００に交換レンズ２００を装着した状態で、使用者が、カメラボディ１００の電源をＯＮすると、電源１６０は、ボディマウント１５０及びレンズマウント２５０を介して、交換レンズ２００に電力を供給する（Ｓ１１）。次に、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、交換レンズ２００の認証情報を要求する（Ｓ１２）。ここで、交換レンズ２００の認証情報には、交換レンズ２００が装着されているか否かに関する情報及びアクセサリーが装着されているか否かに関する情報が含まれる。レンズコントローラー２４０は、カメラコントローラー１４０からのレンズ認証要求に応答する（Ｓ１３）。
【００２２】
次に、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、初期化動作をするよう要求する（Ｓ１４）。これを受けて、レンズコントローラー２４０は、絞りのリセット、ＯＩＳレンズ２２０のリセット等の初期化動作を行う。そして、レンズコントローラー２４０は、カメラコントローラー１４０に対して、レンズ初期化動作が完了した旨を返信する（Ｓ１５）。
【００２３】
次に、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、レンズデータを要求する（Ｓ１６）。レンズデータは、フラッシュメモリ２４２に格納されている。そこで、レンズコントローラー２４０は、フラッシュメモリ２４２からレンズデータを読み出して、カメラコントローラー１４０に返信する（Ｓ１７）。ここで、レンズデータとは、レンズ名称、Ｆナンバー、焦点距離等の交換レンズ２００特有の特性値である。
【００２４】
カメラコントローラー１４０が、カメラボディ１００に装着されている交換レンズ２００のレンズデータを把握すると、撮像可能な状態になる。この状態では、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、交換レンズ２００の状態を示すレンズ状態データを定期的に要求する（Ｓ１８）。レンズ状態データは、例えば、ズームレンズ２１０によるズーム倍率情報、フォーカスレンズ２３０の位置情報、絞り値情報などが含まれる。この要求に応えて、レンズコントローラー２４０は、カメラコントローラー１４０に対して、要求されたレンズ状態データを返信する（Ｓ１９）。
【００２５】
また、この状態では、カメラシステム１は、ＣＣＤイメージセンサー１１０で生成した画像データが示す画像をスルー画像として液晶モニタ１２０に表示する制御モードで動作し得る。この制御モードをライブビューモードという。ライブビューモードでは、スルー画像が動画で液晶モニタ１２０に表示されるので、使用者は、液晶モニタ１２０を見ながら静止画像を撮像するための構図を決めることができる。ライブビューモードとするかどうかは使用者が選択可能である。ライブビューモードの他に、使用者が選択できる制御モードとしては、交換レンズ２００からの被写体像を光学ビューファインダー（図示省略）に導く制御モードもある。この制御モードを実現するためには、被写体像を光学ビューファインダー（図示省略）に導くための可動ミラー等が必要である。ライブビューモードにおけるオートフォーカス動作の方式としては、コントラスト方式が適している。ライブビューモードでは、定常的に、ＣＣＤイメージセンサー１１０で画像データを生成しているので、その画像データを用いたコントラスト方式のオートフォーカス動作をするのが容易だからである。
【００２６】
コントラスト方式のオートフォーカス動作を行う際には、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、コントラストＡＦ用データを要求する（Ｓ２０）。コントラストＡＦ用データは、コントラスト方式のオートフォーカス動作の際に必要なデータであり、例えば、フォーカス駆動速度、フォーカスシフト量、像倍率、コントラストＡＦ可否情報などが含まれる。
（２−２．コントラスト方式のオートフォーカス動作）
以上により、撮像準備が完了したカメラシステム１における、動きを伴う被写体に対するコントラスト方式のオートフォーカス動作について、図３、図４及び図５を用いて説明する。図３は、オートフォーカス動作を説明するためのフローチャートである。図４は、オートフォーカス動作の際のタイミングチャートである。図５は、オートフォーカス動作時の、フォーカスレンズの位置の時間変化を示す図である。
【００２７】
カメラコントローラー１４０は、ライブビューモードで動作しているとする。この状態で、カメラコントローラー１４０は、図４Ａに示すように、垂直同期信号を定期的に生成する。また、カメラコントローラー１４０は、これと並行して、垂直同期信号に基づいて、図４Ｃに示すように、露光同期信号を生成する。これは、カメラコントローラー１４０が垂直同期信号を基準にして、露光開始タイミングと露光終了タイミングとを予め把握しているために、露光同期信号を生成できるのである。カメラコントローラー１４０は、垂直同期信号をタイミング発生器１１２に出力し、露光同期信号をレンズコントローラー２４０に出力する。レンズコントローラー２４０は、露光同期信号に同期して、フォーカスレンズ２３０の位置情報を取得する。この点については、後述する。
【００２８】
タイミング発生器１１２は、垂直同期信号に基づいて、ＣＣＤイメージセンサー１１０の読み出し信号と図４Ｂに示すように電子シャッター駆動信号とを定期的に生成する。タイミング発生器１１２は、読み出し信号及び電子シャッター駆動信号に基づいて、ＣＣＤイメージセンサー１１０を駆動する。
【００２９】
すなわち、ＣＣＤイメージセンサー１１０は、読み出し信号に応じて、ＣＣＤイメージセンサー１１０内に多数存在する光電変換素子（図示省略）で生成された画素データを垂直転送部（図示省略）に読み出す。本実施の形態１では、読み出し信号と垂直同期信号とは一致しているが、本発明を実施する上で、このことは必須事項ではない。つまり、垂直同期信号と読み出し信号とがずれていてもよい。要するに、垂直同期信号と読み出し信号との同期がとれていればよい。
【００３０】
また、ＣＣＤイメージセンサー１１０は、電子シャッター駆動信号に応じて、電子シャッター動作を行う。これにより、ＣＣＤイメージセンサー１１０は、不要電荷を外部に掃き出すことができる。電子シャッター駆動信号は、短時間の間に定期的に発信される複数の信号の群からなる。例えば、１０個の信号を一群として発信する。ＣＣＤイメージセンサー１１０は、一群の電子シャッター駆動信号が発信されている間、一つの信号に対して、一回の電子シャッター動作を行う。一群の電子シャッター駆動信号に含まれる信号数を増やせば、ＣＣＤイメージセンサー１１０内に蓄積した電荷を確実に掃き出すことができる。しかし、ＣＣＤイメージセンサー１１０の駆動方法が煩雑になる。
【００３１】
従って、ＣＣＤイメージセンサー１１０は、電子シャッター駆動信号により電荷を掃き出し、読み出し信号により画素データを垂直転送部（図示省略）に読み出すので、一群の電子シャッター駆動信号の最後の信号から垂直同期信号までの期間、スルー画像用の画像データのために露光動作を行うことになる（図４Ｃ参照）。
【００３２】
以上の状態で、カメラコントローラー１４０は、レリーズ釦１３０が半押しされるかどうかを監視する。今、図４において、時間ｔ１にレリーズ釦１３０が半押しされたとする。すると、カメラコントローラー１４０は、図４Ｄに示すように、レンズコントローラー２４０に対して、ＡＦ開始コマンドを発信する。ＡＦ開始コマンドは、コントラスト方式のオートフォーカス動作を開始する旨を示すコマンドである。
【００３３】
カメラコントローラー１４０は、時間ｔ２に、レンズコントローラー２４０に対して、山登り開始点移動コマンドを送信する。このコマンドは、コントラスト方式のオートフォーカス動作を開始する際に、フォーカスレンズ２３０をどの位置に移動し、ＡＦ評価値を検出中にどの方向にフォーカスレンズ２３０を移動させるかを示すコマンドである。レンズコントローラー２４０は、これを受けて、フォーカスモータ２３３を制御する。フォーカスモータ２３３は、レンズコントローラー２４０の制御により、山登り開始点移動コマンドが示す位置にフォーカスレンズ２３０を移動させる（Ｓ３０１）。
【００３４】
次に、カメラコントローラー１４０は、時間ｔ３に、レンズコントローラー２４０に対して、山登り開始コマンドを発信する（Ｓ３０２）。レンズコントローラー２４０は、フォーカスレンズ２３０の位置情報の周期的な送信を開始する。
【００３５】
この期間では、図４Ｇに示すように、レンズコントローラー２４０は、フォーカスモータ２３３をカメラコントローラー１４０からの指示に応じて駆動すると共に、露光同期信号がＯＦＦからＯＮに切り替わったときのカウンタ２４３のパルス数と露光同期信号がＯＮからＯＦＦに切り替わったときのカウンタ２４３のパルス数とを順次ＤＲＡＭ２４１に保存する（Ｓ３０３）。
【００３６】
次に、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、周期的に、レンズ位置情報取得コマンドを送信する。これを受けて、レンズコントローラー２４０は、ＤＲＡＭ２４１に保存されたパルス数を露光同期信号と関連付けた状態でカメラコントローラー１４０に送信する（Ｓ３０４）。
【００３７】
一方、ＣＣＤイメージセンサー１１０は、露光期間中に露光され、生成された画像データをＡＤコンバーター１１１を介してカメラコントローラー１４０に送信する（Ｓ３０５）。
【００３８】
カメラコントローラー１４０は、受信した画像データに基づいて、オートフォーカス動作用の評価値（以下、便宜上、ＡＦ評価値という）を算出する。具体的には、ＣＣＤイメージセンサー１１０で生成された画像データから輝度信号を求め、輝度信号の画面内における高周波成分を積算して、ＡＦ評価値を求める方法が知られている。この算出したＡＦ評価値は、露光同期信号と関連付けた状態でＤＲＡＭ１４１に保存される。そして、レンズコントローラー２４０から取得したレンズ位置情報も露光同期信号と関連付けられている。そのため、カメラコントローラー１４０は、ＡＦ評価値をレンズ位置情報と関連付けて保存することができる（Ｓ３０６）。例えば、図４Ｃ中の期間ｂにおいて露光された画像データを用いて算出されたＡＦ評価値は、時間ｔ４におけるフォーカスレンズ２３０の位置と時間ｔ５におけるフォーカスレンズ２３０の位置との平均値と関連付けられて保存される。そのようにして、図４Ｃ中の期間ｂにおいて露光された画像データを用いて算出されたＡＦ評価値は、時間ｔ６にＤＲＡＭ１４１に保存される。
【００３９】
次に、カメラコントローラー１４０は、ＤＲＡＭ１４１に保存されたＡＦ評価値に基づいて、合焦点を抽出できたかどうかを監視する（Ｓ３０７）。具体的には、ＡＦ評価値が極大値となるフォーカスレンズ２３０の位置を合焦点として抽出する。合焦点を抽出できなかった場合には、ステップＳ３０３に戻る。そして、合焦点を抽出できるまで、ステップＳ３０３〜ステップＳ３０６までの動作を繰り返す。
【００４０】
ステップＳ３０７において、カメラコントローラー１４０は合焦点を抽出できると、合焦点の位置と合焦時間を、合焦情報としてＤＲＡＭ１４１上の別のエリアに記憶する。また、既に記憶されている合焦情報を用いて、動体速度を算出する。動体速度の算出方法については、後述する。
【００４１】
その後、カメラコントローラー１４０は、レンズコントローラー２４０に対して、レンジの移動方向反転コマンドを送出する。レンズの移動方向反転コマンドは、フォーカスレンズ２３０の移動方向をそれまでの移動方向から逆方向に反転させるコマンドである。レンズコントローラー２４０は、この移動方向反転コマンドに従って、フォーカスモータ２３３を駆動し、フォーカスレンズ２３０の移動方向を反転させる。その後、カメラコントローラー１４０は、レリーズ釦１３０の全押しが検出されるまで、ステップＳ３０３〜ステップＳ３０９までの動作を繰り返す。
【００４２】
この時のフォーカスレンズ２３０の動きを、図５を用いて、さらに詳細に説明する。図５において、フォーカスレンズ２３０は、時間ｔ１１においてレンズ位置ｐ１から山登りを開始する。カメラコントローラー１４０は、順次ＡＦ評価値をレンズ位置情報と関連付けて保存する。カメラコントローラー１４０は、レンズ位置ｐ３、時間ｔ１３まで移動した際に、レンズ位置ｐ２においてＡＦ評価値が極大値であることを検出し、合焦点として、フォーカスレンズ２３０の位置ｐ２、時間ｔ１２を記憶する。その後、レンズコントローラー２４０は、カメラコントローラー１４０からの移動方向反転コマンドを受信し、フォーカスレンズ２３０を逆方向に移動させる。カメラコントローラー１４０は、レンズ位置ｐ５、時間ｔ１５において、レンズ位置ｐ４においてＡＦ評価値が極大値となることを検出し、合焦点として、フォーカスレンズ２３０の位置ｐ４、時間ｔ１４を記憶する。このようにカメラコントローラー１４０は、フォーカスレンズ２３０を順次反転しつつ移動させ、合焦点を抽出する。
【００４３】
次に動体速度の検出方法について説明する。カメラコントローラー１４０は、レンズ位置ｐ７、時間ｔ１７において、合焦点としてフォーカスレンズ２３０のレンズ位置ｐ６、時間ｔ１６を抽出し、記憶する。この際、合焦点ｐ２における動体速度ｖ２を、レンズ位置ｐ２、時間ｔ１２と、レンズ位置ｐ６、時間ｔ１６を用いて、その傾きより算出し、合焦点ｐ２の合焦情報とともに、ＤＲＡＭ１４１上に記憶する。
【００４４】
なお、ここでは、カメラコントローラー１４０は、フォーカスレンズ２３０を同一方向に移動させて求めた合焦点で、隣接するものを用いて動体速度を求めたが、本発明はこれに限定されず、移動方向に関わらず、隣接する２点の合焦点を用いて動体速度を求めてもよい。
【００４５】
次に、レリーズ釦１３０が全押しされた以降の処理について説明する。カメラコントローラー１４０は、レリーズ釦１３０が全押しされたかどうかを監視し、全押しを検出すると、ＤＲＡＭ１４１上の合焦情報を用いて、実際の撮影時の合焦位置を予測する（Ｓ３１１）。
【００４６】
カメラコントローラー１４０が、合焦情報を用いて、合焦位置を予測する方法について、図６を用いて説明する。図６において、時間ｔ２７で、レリーズ釦１３０が全押しされたとする。カメラコントローラー１４０は、ＤＲＡＭ１４１上に保持した合焦点の動体速度を用いて、レリーズ釦１３０の全押し後の動体速度を予測する。予測動体速度ｖの算出方法として、以下に示す合焦点の動体速度の平均値を用いる。
【００４７】
ｖ＝（ｖ１＋ｖ２＋ｖ３＋ｖ４＋ｖ５＋ｖ６）／６
なお、ここでは予測動体速度ｖを算出する際に、レリーズ釦１３０の全押し直前の合焦点の動体速度の内、６個の合焦点の平均値を取ったが、６である必要はなく、任意の数でよい。また、予測動体速度を、直前の合焦点の動体速度の平均値により求めたが、他の算術式を用いて求めてよい。
【００４８】
カメラコントローラー１４０は、このようにして求めた動体速度ｖを用いて、以下の式により、動体予測合焦位置ｐ２８を求める。ここで、ｔｄ（＝ｔ２８-ｔ２７）は、シャッタータイムラグであり、レリーズ釦１３０の全押しから撮影が開始されるまでに要する時間である。ｔｄは、カメラボディ１００と交換レンズ２００の組み合わせたカメラシステム１において、一意に決まる値である。
【００４９】
ｐ２８＝ｐ２７＋ｖ×ｔｄ
カメラコントローラー１４０は、このように求めた動体予測合焦位置ｐ２８にフォーカスレンズ２３０を移動させるために、レンズコントローラー２４０に対して、合焦位置移動コマンドを送信する。合焦位置移動コマンドは、どの方向からどの位置にフォーカスレンズ２３０を移動させるかを示すコマンドである。レンズコントローラー２４０は、この合焦位置移動コマンドに従って、フォーカスモータ２３３を駆動する。カメラコントローラー１４０は、合焦点への移動が完了すると、露光を開始し、被写体を撮影する。カメラコントローラー１４０の画像処理により生成された画像データは、メモリーカード１７１に格納される。
【００５０】
以上のように、動きのある被写体に対するオートフォーカス動作において、撮影前に格納した焦点情報を用いてレリーズ操作後の被写体の動体速度を予測し、被写体はその予測動体速度で移動することを想定し、その移動後の位置に合焦することによって、精度のよい合焦が可能となる。
【００５１】
なお、本実施の形態１では、レリーズ釦１３０の半押し後に、オートフォーカス動作を開始するとしたが、本発明はこれに限定されず、レリーズ釦１３０の操作に関わらず、常に被写体に対してオートフォーカス動作を行う形態についても適用可能である。
（実施の形態２）
上述したように、本実施の形態１では、動きを伴う被写体に対して、レリーズ釦１３０の半押し後、オートフォーカス動作を行う形態について説明したが、本実施の形態２では、オートフォーカス動作を行っている最中に、手振れが発生した場合について説明する。なお、本発明の実施の形態２に係るカメラシステムは、実施の形態１に係るカメラシステム１と同様の構成であるため、図１に示すブロック図を用いて以下説明する。
【００５２】
図７は、実施の形態２に係るカメラシステム１のコントラスト方式のオートフォーカス動作を行っている最中に、手振れが発生した場合における、フォーカスレンズの位置の時間変化を示す図である。
【００５３】
カメラコントローラー１４０は、レリーズ釦１３０の半押しを検出すると、実施の形態１で説明した図３におけるＳ３０３〜Ｓ３０９で示されるオートフォーカス動作を行い、抽出した焦点情報を、ＤＲＡＭ１４１上に格納する。今、レンズコントローラー２４０がＯＩＳ用ＩＣ２２３より、補正可能な量を超える手振れが発生したことが通知されると、レンズコントローラー２４０は、そのことをカメラコントローラー１４０に通知する。カメラコントローラー１４０がこの通知により、時間ｔ３１において、手振れを検出すると、それまで実行していた図３のＳ３０３〜Ｓ３０９で示されるオートフォーカス動作を停止する。さらに、ＤＲＡＭ１４１上に格納した焦点情報を消去する。
【００５４】
このように補正可能な量を超える手振れが発生した場合に、オートフォーカス動作を停止することにより、焦点制御が困難な状況において無駄な合焦動作を止めることができ、バッテリの消費を抑えるとともに、誤った合焦点を抽出することを回避することができる。さらに、ＲＡＭ１４１上の焦点情報を消去することで、手振れが収まった後に、再度オートフォーカス動作を開始する際に、手振れ発生前の撮影状況の異なる焦点情報を用いて、誤った動体予測による合焦位置の算出を回避することができる。
【００５５】
その後、レンズコントローラー２４０がＯＩＳ用ＩＣ２２３より、手振れが収まり、補正可能であることが通知されると、レンズコントローラー２４０は、そのことをカメラコントローラー１４０に通知する。カメラコントローラー１４０がこの通知により、手振れが収まったことを検出すると、時間ｔ３２より、図３におけるＳ３０３〜Ｓ３０９で示されるオートフォーカス動作を再開し、抽出した焦点情報を、ＤＲＡＭ１４１上に格納する。その後の撮影動作については、実施の形態１と同様であり、説明を省略する。
（その他の実施の形態）
以上により、本発明の実施の形態として、実施の形態１、２を説明した。しかし、本発明は、これらには限定されない。そこで、本発明の他の実施の形態を本欄にまとめて説明する。
【００５６】
本発明の実施の形態１、２では、ズームレンズ２１０及びＯＩＳレンズ２２０を有する構成を例示したが、これらは、本発明に必須の構成ではない。すなわち、ズーム機能を有することのない単焦点レンズを装着したカメラシステムにも本発明は適用可能であるし、手振れ補正機能を有することのない交換レンズを装着したカメラシステムにも本発明は適用可能である。手振れ補正機能を有することのない交換レンズを装着したカメラシステムにおいて、手振れの検出は、動き検出手段等を用いて行うことができる。
【００５７】
本発明の実施の形態１、２では、可動ミラーを備えないカメラボディを例示したが、本発明はこれには限定されない。例えば、カメラボディ内に可動ミラーを備えてもよいし、被写体像を分けるためのプリズムを備えてもよい。また、カメラボディ内ではなく、アダプター内に可動ミラーを備える構成でもよい。可動ミラーを備えたカメラボディからなるカメラシステムでは、レリーズ操作後に可動ミラーを退避し、撮影を開始するために、シャッタータイムラグは、可動ミラーのないカメラボディからなるカメラシステムと比較して、大きくなる。
【００５８】
本実施の形態１、２では、レンズ交換式のカメラシステムを用いて説明したが、本発明はこれに限られず、カメラボディとレンズとが一体となったカメラについても、適用可能である。
【００５９】
本発明の実施の形態１、２では、フォーカスレンズ２３０の位置を直接検出せず、フォーカスモータ２３３の回転軸の回転角を検出することにより、間接的に検出した。このように、本発明においては、フォーカスレンズ２３０の位置を直接的に検出してもよいし、フォーカスレンズ２３０に連動する機構部材の位置を検出することによって間接的に検出してもよい。例えば、フォーカスモータ２３３の駆動出力を何パルス送ったかを、ソフトウェア若しくは専用ＩＣで管理し、位置検出手段としてもよい。要するに、結果として、フォーカスレンズの位置を特定できればよい。
【００６０】
本発明の実施の形態１、２では、位相差検出センサーを搭載しないカメラシステムを例示した。しかし、本発明はこのような実施形態には限定されない。位相差検出センサーを搭載して、位相差方式のオートフォーカス動作とコントラスト方式のオートフォーカス動作を選択的に実行できるようにしてもよい。この場合、コントラスト方式のオートフォーカス動作を実行しているときに、本発明は適用可能である。
【００６１】
本発明の実施の形態１では、本発明のタイミング信号として、ＣＣＤイメージセンサー１１０の露光同期信号を用いた。しかし、本発明はこれには限らない。例えば、ＣＣＤイメージセンサー１１０のための垂直同期信号と電子シャッター駆動信号とを、タイミング信号としてレンズコントローラー２４０に送信するようにしてもよい。これにより、カメラコントローラー１４０は、露光同期信号を送信する必要がないので、制御を容易にすることができる。ただし、この場合、電子シャッター駆動信号の仕様（１群内における発信間隔や発信数等）を予め、カメラコントローラー１４０からレンズコントローラー２４０に通知しておく必要がある。レンズコントローラー２４０は、通知された仕様に従って、電子シャッター駆動信号と垂直同期信号とに基づいて、カウンタ２４３のパルス値を読み出す。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、レンズ交換式のカメラシステムに適用できる。具体的には、デジタルスチルカメラやムービーなどに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態１及び２に係るカメラシステムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１及び２に係るカメラシステムの撮像準備動作を説明するための図
【図３】本発明の実施の形態１に係るカメラシステムのコントラスト方式のオートフォーカス動作を説明するためのフローチャート
【図４】本発明の実施の形態１に係るカメラシステムのコントラスト方式のオートフォーカス動作を説明するためのタイミングチャート
【図５】本発明の実施の形態１に係るフォーカスレンズのレンズ位置の時間変化を表す図
【図６】本発明の実施の形態１に係るフォーカスレンズの合焦位置の動体予測を説明する図
【図７】本発明の実施の形態２に係るフォーカスレンズのレンズ位置の時間変化を表す図
【符号の説明】
【００６４】
１    カメラシステム
１００    カメラボディ
１１０    ＣＣＤイメージセンサー
１１２    タイミング発生器
１３０    レリーズ釦
１４０    カメラコントローラー
２００    交換レンズ
２３０    フォーカスレンズ
２３１    第１エンコーダ
２３２    第２エンコーダ
２３３    フォーカスモータ
２４０    レンズコントローラー
【図１】
2010107711.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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