(57)【要約】【課題】撮像素子を駆動して山登りＡＦを行う機器に於いて、より小型で高速、高精度なＡＦを行う機器に於いて、光軸方向に移動している被写体に対しても高精度にＡＦ制御を実現することができるデジタルカメラ及び光学機器を提供することである。【解決手段】デジタルカメラは、フォーカスレンズ２１、レンズ駆動部２２、レンズ制御部２３を有する撮影レンズ２０と、本体制御部３１、撮像素子３２、撮像素子駆動部３３を有するカメラ本体３０とから成る。本体制御部３１は、上記撮像素子３２で撮像された被写体像の合焦の度合いを焦点評価値として算出し、該焦点評価値を基にフォーカスレンズ２１の移動及び撮像素子３２の移動を制御して焦点調節を行う。また。本体制御部３１は、レリーズ動作中に連続してフォーカス制御を行うコンティニュアスＡＦ時に、撮像素子３２を光軸方向に微小駆動して被写体のピントずれ量を検出する。【選択図】      図１
2010169882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点調整用のフォーカスレンズを備えた撮影レンズと、
上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動手段と、
上記撮影レンズを介して結像した被写体像を撮像する撮像部を光軸方向に移動させる撮像部駆動手段と、
上記撮像部で撮像された被写体像の合焦の度合いを焦点評価値として出力する焦点評価手段と、
上記焦点評価値を基に、上記レンズ駆動手段による上記フォーカスレンズの移動及び上記撮像部駆動手段による上記撮像部の移動を制御して焦点調節を行う焦点制御手段と、
を具備し、
上記焦点制御手段は、上記撮像部を光軸方向に微小駆動しながら上記焦点評価手段により焦点評価値を取得させ、該焦点評価値に基づいて移動する被写体のピントずれ量を検出することを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項２】
上記焦点制御手段は、上記ピントずれ量に応じて上記フォーカスレンズの位置を制御して焦点調節を行うことを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
【請求項３】
上記焦点制御手段は、上記撮像部を光軸方向に微小駆動することで得られる複数ポイントの焦点評価値から、ピントずれ量を近似計算することを特徴とする請求項１若しくは２に記載のデジタルカメラ。
【請求項４】
上記焦点制御手段は、上記焦点調節動作による上記フォーカスレンズの位置と時間の履歴情報を記憶し、該履歴情報を用いて動体予測演算を行い、移動する被写体の焦点調節を行うことを特徴とする請求項２若しくは３に記載のデジタルカメラ。
【請求項５】
焦点調整用のフォーカスレンズとし、該フォーカスレンズを光軸方向に移動可能なレンズ駆動手段と、を有する撮影レンズ部と、
上記撮影レンズ部を装着するものであって、上記撮影レンズ部を介して結像した被写体像を撮像する撮像部と、上記撮像部を上記光軸方向に移動させる撮像部駆動部と、上記撮像部で撮像された被写体像の合焦の度合いを焦点評価値として算出すると共に、該焦点評価値を基に上記レンズ駆動部による上記フォーカスレンズの移動及び上記撮像部駆動部による上記撮像部の移動を制御して焦点調節を行うもので、上記撮像部を光軸方向に微小駆動しながら上記焦点評価手段により焦点評価値を取得させ、該焦点評価値に基づいて移動する被写体のピントずれ量を検出する制御部と、を有する本体部と、
を具備することを特徴とする光学機器。
【請求項６】
上記制御部は、上記ピントずれ量に応じて上記フォーカスレンズの位置を制御して焦点調節を行うことを特徴とする請求項５に記載の光学機器。
【請求項７】
上記制御部は、上記撮像部を上記光軸方向に微小駆動することで得られる複数ポイントの焦点評価値から、ピントずれ量を近似計算することを特徴とする請求項５若しくは６に記載の光学機器。
【請求項８】
上記制御部は、上記焦点調節動作による上記フォーカスレンズの位置と時間の履歴情報を記憶し、該履歴情報を用いて動体予測演算を行い、移動する被写体の焦点調節を行うことを特徴とする請求項６若しくは７に記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデジタルカメラやビデオカメラ等の光学機器での自動焦点調節の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の一眼レフレックスカメラ（以下、一眼レフカメラと略記する）は、図８に示されるように、カメラ本体１内にメインミラー２とサブミラー３とを有している。そして、このようなカメラでは、オートフォーカス（以下、ＡＦと記す）実行時には、これらのミラーによって、図示されない被写体からの光束１７を、それぞれスクリーンマット６、ペンタプリズム７、接眼レンズ８等を有するファインダ光学系５と、コンデンサレンズ１１、再結像レンズ１２ａ及び１２ｂ、ラインセンサ１３ａ及び１３ｂ等で構成される位相差ＡＦ光学系１０とに分割して焦点調節が行われる。また、撮影時には、これらのミラーが光路から退避されて、被写体像がフィルムや撮像素子１５上に結像される構成となっている。
【０００３】
上述した構成の場合、上記ファインダ光学系５及び上記ＡＦ光学系１０が存在するが故に、カメラが大型化してしまうという欠点を有していた。デジタル一眼レフカメラの場合、この欠点を解消してカメラの小型化を図る方法として、次のような手法を取っている。
【０００４】
すなわち、撮影用のＣＣＤ等の撮像素子を利用し、撮影レンズ内のフォーカスレンズを所定間隔で駆動しながら被写体像の高周波成分を焦点評価値として検出していき、焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を求める、所謂山登りＡＦによって焦点調節を行い、カメラの背面等に配置される液晶モニタ等に撮影画像を表示することにより、上記ＡＦ光学系１０や上記ファインダ光学系５を廃止するものである。
【０００５】
ところが、このような手法では、従来の交換レンズは、山登りＡＦの際のフォーカスレンズの微小駆動を行うのに適した構成になっていないので、焦点調節に時間を要したり、精度の良い焦点検出を行えないという課題を有している。
【０００６】
また、レンズ駆動機構が、上述した山登りＡＦに向いている交換レンズであっても、カメラ本体と交換レンズ間の制御信号線の増加による装置の複雑化を招いたり、大型の交換レンズの場合は大きな駆動力が必要とされることから、消費電力が増加するというような問題が発生する。
【０００７】
このような課題を解決する方法の一例として、例えば下記特許文献１に開示されているように、焦点調節時にレンズ駆動を行うことで大まかな合焦位置を検出後、撮像素子を含む撮像部を撮影レンズの光軸方向に駆動して焦点調節を行うオートフォーカス方式が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−４６４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した特許文献１に於いては、フォーカスレンズ及び撮像部の両方を駆動するとしているが、停止した被写体に対してのみしかフォーカス制御をすることができない。ついては、レリーズ動作中に連続してフォーカス制御を行う制御が実現できていないという課題を有している。
【００１０】
したがって本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学機器の小型化やＡＦの高速化、高精度化のために、撮像素子を駆動して山登りＡＦを行う機器に於いて、より小型で高速、高精度なＡＦを行う機器に於いて、光軸方向に移動している被写体に対しても高精度にＡＦ制御を実現することができるデジタルカメラ及び光学機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち請求項１に記載の発明は、焦点調整用のフォーカスレンズを備えた撮影レンズと、上記フォーカスレンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動手段と、上記撮影レンズを介して結像した被写体像を撮像する撮像部を光軸方向に移動させる撮像部駆動手段と、上記撮像部で撮像された被写体像の合焦の度合いを焦点評価値として出力する焦点評価手段と、上記焦点評価値を基に、上記レンズ駆動手段による上記フォーカスレンズの移動及び上記撮像部駆動手段による上記撮像部の移動を制御して焦点調節を行う焦点制御手段と、を具備し、上記焦点制御手段は、上記撮像部を光軸方向に微小駆動しながら上記焦点評価手段により焦点評価値を取得させ、該焦点評価値に基づいて移動する被写体のピントずれ量を検出することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に於いて、上記焦点制御手段は、上記ピントずれ量に応じて上記フォーカスレンズの位置を制御して焦点調節を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１若しくは２に記載の発明に於いて、上記焦点制御手段は、上記撮像部を光軸方向に微小駆動することで得られる複数ポイントの焦点評価値から、ピントずれ量を近似計算することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２若しくは３に記載の発明に於いて、上記焦点制御手段は、上記焦点調節動作による上記フォーカスレンズの位置と時間の履歴情報を記憶し、該履歴情報を用いて動体予測演算を行い、移動する被写体の焦点調節を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、焦点調整用のフォーカスレンズとし、該フォーカスレンズを光軸方向に移動可能なレンズ駆動手段と、を有する撮影レンズ部と、上記撮影レンズ部を装着するものであって、上記撮影レンズ部を介して結像した被写体像を撮像する撮像部と、上記撮像部を上記光軸方向に移動させる撮像部駆動部と、上記撮像部で撮像された被写体像の合焦の度合いを焦点評価値として算出すると共に、該焦点評価値を基に上記レンズ駆動部による上記フォーカスレンズの移動及び上記撮像部駆動部による上記撮像部の移動を制御して焦点調節を行うもので、上記撮像部を光軸方向に微小駆動しながら上記焦点評価手段により焦点評価値を取得させ、該焦点評価値に基づいて移動する被写体のピントずれ量を検出する制御部と、を有する本体部と、を具備することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明に於いて、上記制御部は、上記ピントずれ量に応じて上記フォーカスレンズの位置を制御して焦点調節を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項５若しくは６に記載の発明に於いて、上記制御部は、上記撮像部を上記光軸方向に微小駆動することで得られる複数ポイントの焦点評価値から、ピントずれ量を近似計算することを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項６若しくは７に記載の発明に於いて、上記制御部は、上記焦点調節動作による上記フォーカスレンズの位置と時間の履歴情報を記憶し、該履歴情報を用いて動体予測演算を行い、移動する被写体の焦点調節を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光学機器の小型化やＡＦの高速化、高精度化のために、撮像素子を駆動して山登りＡＦを行う機器に於いて、より小型で高速、高精度なＡＦを行う機器に於いて、光軸方向に移動している被写体に対しても高精度にＡＦ制御を実現することができるデジタルカメラ及び光学機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一態実施形態に係るカメラのオートフォーカス動作を説明するための模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るカメラの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るカメラの撮影シーケンスの一動作例を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係る山登りＡＦ時のフォーカスレンズ動作、及び撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示すもので、（ａ）はフォーカスレンズ動作と焦点評価値の関係の一例を示す図、（ｂ）は撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示す図である。
【図５】焦点評価値と撮像素子駆動位置との関係を示した図である。
【図６】移動被写体に対するＡＦ動作について説明するための図である。
【図７】焦点検出動作したときのフォーカスレンズの駆動状況を示した図である。
【図８】従来の一眼レフカメラの構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
尚、本実施形態に於いては、ファーストレリーズスィッチが押下されたら合焦動作を実施し、一度合焦と判定された後も、被写体の移動を検出したら被写体の移動に合わせてピント位置を修正する、通常コンティニュアスＡＦと称されるモードについて説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施形態に係るカメラのオートフォーカス動作を説明するための模式図、図２は本発明の一実施形態に係るカメラの構成を示すブロック図である。また、図３は本発明の一実施形態に係るカメラの撮影シーケンスの一動作例を説明するためのフローチャート、図４は本発明の一実施形態に係る山登りＡＦ時のフォーカスレンズ動作、及び撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示すもので、（ａ）はフォーカスレンズ動作と焦点評価値の関係の一例を示す図、（ｂ）は撮像部動作と焦点評価値の関係の一例を示す図である。
【００２４】
図１に於いて、本発明の一実施形態に係るカメラは、撮影レンズ２０と、この撮影レンズ２０がその前面に装着された本体部としてのカメラ本体３０とから構成される。
【００２５】
撮影レンズ２０は、各種撮影用光学系、フォーカスレンズ２１等から成り、後述する撮像手段である撮像素子３２上に被写体像を結像させるためのものである。撮影レンズ２０内には、フォーカスレンズ２１と、このフォーカスレンズ２１を駆動するためのレンズ駆動手段であるレンズ駆動部（レンズドライバ）２２と、レンズ制御手段であるレンズ制御部２３とを有している。
【００２６】
上記フォーカスレンズ２１は、レンズ駆動部２２により撮影レンズ２０の光軸２５方向に移動される焦点調節用のレンズである。そして、レンズ駆動部２２は、モータ等のアクチュエータを有し、フォーカスレンズ２１の駆動を行うレンズ駆動手段である。レンズ制御部２３は、後述する本体制御部３１からの指示に従ってフォーカスレンズ２１を移動させるべくレンズ駆動部２２の動きを制御する。
【００２７】
一方、カメラ本体３０内には、カメラ動作の全体の制御を司る制御手段（焦点制御手段、焦点評価手段）である本体制御部３１と、撮影レンズ２０の光軸２５方向に移動可能な撮像手段である撮像素子３２と、この撮像素子３２を駆動する撮像素子駆動手段である撮像素子駆動部（撮像素子ドライバ）３３等を有している。上記本体制御部３１は、撮像素子３２やフォーカスレンズ２１の駆動制御、演算等、各種カメラの動作制御を行う。
【００２８】
撮像素子３２は、撮影レンズ２０により結像された被写体像を撮像するＣＣＤセンサ等より成る撮像手段である。この撮像素子３２は、現在位置を検出して位置情報を本体制御部３１に送信する位置検出手段等を有しており、撮像素子駆動部３３によって撮影レンズ２０の光軸２５方向に移動可能となっている。更に、撮像素子駆動部３３は、モータ等のアクチュエータを有しており、本体制御部３１からの制御信号により、撮像素子３２の駆動制御を行う。
【００２９】
また、図２は、こうしたカメラの基本的な構成を示すブロック図である。尚、この図２に於いて、図１と同じ部分には同一の参照番号を付してその説明は省略する。
【００３０】
図２に於いて、カメラ本体３０には、撮像素子３２と、撮像素子駆動部３３の他に、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３４と、Ａ／Ｄ変換部３５と、画像処理部３６と、表示部３７と、記憶部３８とを有している。
【００３１】
ＣＰＵ３４は上記制御部（制御手段、焦点制御手段）３１に相当するもので、主にカメラ本体３０内の全ての制御動作を司るものである。Ａ／Ｄ変換部３５は、撮像素子３２から出力されるアナログ像信号をデジタル像信号に変換するための変換手段である。画像処理手段である画像処理部３６は、このＡ／Ｄ変換部３５から出力されるデジタル像信号に基づいて、ホワイトバランス補正、歪補正、画像圧縮等の画像処理による画像データの生成や、像信号の高周波成分の検出による焦点評価値の算出等を行う（焦点評価手段）。そして、ＣＰＵ３４の指示に応じて画像データを表示部３７に表示させたり、記憶部３８への格納、及び格納されている画像データの再画像処理等を行うようになっている。
【００３２】
表示部３７は、上記画像処理部３６で画像処理されたスルー画や、記憶部３８に格納されている画像データの表示を行うもので、例えば液晶パネル等から構成される。上記記憶部３８は、画像処理部３６で画像処理された画像データ等を格納するための記憶手段である。
【００３３】
このような構成のカメラに於いて、オートフォーカス動作が開始されると、先ず、図４（ａ）に示されるように、撮影レンズ２０内のフォーカスレンズ２１が、レンズ駆動部２２によって、至近端位置から無限位置側に、撮影レンズ２０の光軸２５方向に粗い間隔で移動及び停止される。そして、各停止位置での焦点評価値が被写体像信号の高周波成分より求められ、焦点評価値のピークが検出された時点でレンズ駆動が停止される。
【００３４】
次に、図４（ｂ）に示されるように、カメラ本体３０内の撮像素子３２が焦点評価値のピークが存在する方向へ、撮影レンズ２０の光軸２５に沿って、上述したレンズ駆動時よりも細かい間隔で移動及び停止が行われる。そして、各停止位置での焦点評価値が求められて、最終的に焦点評価値のピーク位置に撮像素子３２が駆動される山登りＡＦが行われる。
【００３５】
次に、図３のフローチャートを参照して、本発明の一実施形態に係るカメラの撮影動作について説明する。尚、このカメラの動作は、主にＣＰＵ３４の制御によって行われる。
【００３６】
図示されないカメラの電源スイッチがオンされると、本シーケンスが開始される。そして、先ず、ステップＳ１にて、フォーカスレンズ２１により撮像素子３２上に結像された、図示されない被写体の像（被写体像）が、該撮像素子３２で光電変換されてアナログ像信号に変換される。そして、上記アナログ像信号がＡ／Ｄ変換部３５にてＡ／Ｄ変換されることによって得られたデジタル像信号から、画像処理部３６にてスルー画データが生成され、この生成されたスルー画データに対応した画像が表示部３７に表示される。
【００３７】
次いで、ステップＳ２にて、レンズ駆動部２２によりフォーカスレンズ２１が駆動されて、焦点評価値検出を行う際の駆動ピッチが、カメラの撮影モードや撮影レンズ２０の種類（例えば、焦点距離やＦｎｏ（Ｆナンバ））に応じて設定される。例えば、撮影モードに関しては、ポートレートモードでは駆動ピッチを細かくして合焦精度を優先し、連写モードでは駆動ピッチを粗くして合焦速度を優先するようにする。また、撮影レンズ２０の焦点距離に関しては、ピント調節用のフォーカスレンズ２１の駆動範囲が狭い広角側では駆動ピッチを細かくし、駆動範囲が広い望遠側では駆動ピッチを粗くする。撮影レンズ２０のＦｎｏに関しては、Ｆｎｏの明るいレンズの場合は、フォーカスレンズ２１の駆動ピッチを細かくすると共に、特に撮像部である撮像素子３２の駆動ピッチを細かくして、より精度を高める。
【００３８】
そして、ステップ３に於いて、カメラ本体３０の図示されない電源スイッチにより電源がオフされたか否かが判定される。ここで、電源がオン状態であればステップＳ４に移行し、オフにされた場合にはステップＳ１７に移行する。
【００３９】
ステップＳ４では、図示されないレリーズスイッチがオンされたか否か、すなわちファーストレリーズスイッチ（１ｓｔレリーズＳＷ）のオンが検出されたか否かが判定される。ここで、ファーストレリーズスイッチがオンされた場合にはステップＳ５に移行し、オフ状態のままであれば上記ステップＳ４に移行する。
【００４０】
ステップＳ５に於いては、撮像部のウォブリング動作（撮像部である撮像素子３２を光軸方向に細かく振動させることで、合焦方向を検出する）が実施されて、被写体が存在するであろう方向が検出される。例えば、図５に示されるように、至近側から無限遠側にウォブリング動作されることで、現在のフォーカスレンズ位置に於ける焦点評価値、及び撮像素子３２が前後に移動された場合での焦点評価値を算出することができる。
【００４１】
撮像素子３２の位置が前側（無限側）の焦点評価値が高ければ（図５に示される状態）、現在のフォーカスレンズ位置で合焦しているねらいとしていない被写体に対して、被写体位置としては後ろ側(無限側)にねらいとする被写体がいると判定されて、フォーカスレンズが後ろ繰り込み側（無限側）に駆動され（図５矢印）、逆であれば、繰り出し側（至近側）に駆動される。尚、焦点評価値に明らかな差が見られなければ、先ずは至近側に駆動されるようになっている。
【００４２】
次に、ステップＳ６にて、撮像部を初期位置に設定する。本動作は、撮像部である撮像素子３２の駆動可能範囲全体を一方向のみの駆動でできるよう、至近端、または無限端の何れかに撮像部を当て付けた状態とする。当て付ける側は、上記ステップＳ５の結果に基づくもので、ステップＳ７にてフォーカスレンズを駆動する方向に設定される（フォーカスレンズを至近側から無限側に移動するときは、無限端に当て付ける）。
【００４３】
こうすることで、撮像部の移動範囲を十分取ることができるので、ステップＳ７にて、フォーカスレンズの行き過ぎ量を多くすることができる。すなわち、フォーカスレンズの移動ピッチを粗くすることができるので、フォーカス時間を短縮することができる。
【００４４】
ステップＳ７では、図４（ａ）に示されるように、ＣＰＵ３４によりレンズ制御部２３及びレンズ駆動部２２が制御されることにより、上記ステップＳ２で設定された駆動ピッチでフォーカスレンズ２１がステップＳ６で検出された方向に移動される。そして、ステップＳ７にて、各停止位置での像信号の高周波成分が、画像処理部３６で検出されて焦点評価値が求められ、上記各停止位置での焦点評価値がピークを越えたと判定された時点、例えば前回の位置での焦点評価値よりも現在位置での焦点評価値が小さくなった時点、または、２つ連続で焦点評価値が小さくなった時点でレンズ駆動が停止される。レンズ駆動の停止タイミングに関しては、後述するステップＳ９で行われる撮像部のウォブリング動作がしやすいよう、最初に合焦する時点での撮像部が可動範囲の中央に来るようなタイミングが狙われる。
【００４５】
次いで、ステップＳ８にて、図４（ｂ）に示されるように、ＣＰＵ３４により撮像素子駆動部３３が制御されることにより、撮像素子３２が上述したフォーカスレンズ２１の駆動時よりも細かいピッチで、無限位置側から至近位置側に向けて駆動される。そして、各停止位置での像信号の高周波成分が画像処理部３６で検出されて焦点評価値が求められ、上記各停止位置での焦点評価値がピークを越えたと判定された時点で、撮像素子駆動部３３により撮像素子３２が逆方向に駆動されて、焦点評価値がピークとなる位置に停止される（山登りＡＦ）。これにより、一旦被写体に対して合焦した状態となる。但し、上述したステップＳ６〜Ｓ８間で、ファーストレリーズスイッチがオフとなった場合は、フォーカス位置の検出動作が停止され、図示されていないが上記ステップＳ４に戻る。
【００４６】
ここで、最終的な合焦位置を求めるために撮像素子３２を駆動している理由は、撮像素子３２の移動制御はカメラ本体３０で行うことができるので、撮像素子３２を一定速度で移動し、撮像素子位置をリアルタイムに取得しながら、撮像素子３２の垂直同期信号に同期して焦点評価値を求めることができる。したがって、高速、且つ高精度のＡＦが可能になるからである。また、撮影レンズ内のフォーカスレンズの制御を行うためには、カメラ本体３０と撮影レンズ２０間とで通信処理が必要なため、フォーカスレンズの高速駆動はできるものの、一旦レンズを停止する等しないと、リアルタイムに高精度な位置情報を取得することが困難であるからである。
【００４７】
次に、被写体の移動に追従するための処理について、ステップＳ９〜Ｓ１４を参照して詳細に説明する。
【００４８】
ステップＳ９に於いては、その直前のステップＳ８にて合焦状態のはずであるが、被写体が移動している場合、ピント位置を修正する必要がある。したがって、一定時間間隔で撮像部のウォブリング動作が実施され、焦点評価値の結果から被写体の移動が検出される。
【００４９】
図６（ａ）を参照して、移動被写体に対するＡＦ動作について説明する。
【００５０】
先ず、ステップＳ８までの処理によって、ファーストレリーズスイッチのオン直後の被写体状態（図６（ａ）に於いては破線で示される状態）にてＡＦが行われる。その後、被写体が撮影者側に向かってくる場合、図６（ａ）に於いては、一点鎖線で示される状態となり、若干ピントがずれた状態となる。
【００５１】
そこで、ウォブリング動作が実施され、前後複数個所での焦点評価値が取得され、焦点評価値が２次式で近似されることで、現在の焦点評価値のピーク位置が算出される。
【００５２】
算出方法は下記の通りである。
【００５３】
複数の点（Ｆi ，ｚi ）（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）に対して、最も近くを通る２次曲線Ｆ＝ａｚ2 ＋ｂｚ＋ｃを求めるには、残差の二乗和が最小になるような各係数ａ、ｂ、ｃを算出すればよい。つまり、残差二乗和を各係数で偏微分した各式の値を０として求めた連立方程式を解けばよい。ここで、ｚは撮像部の光軸方向の移動量、Ｆは焦点評価値である。焦点評価値のピークの算出のためには５点ほどの焦点評価値の情報があれば十分なので、ここではｎ＝５とする。
【００５４】
残差二乗和Ｓは、  
Ｓ＝Σ（Ｆi −ａｚi 2 −ｂｚi −ｃ）2  
であるので、これを各係数ａ、ｂ、ｃで偏微分すると、  
∂Ｓ／∂ａ＝Σ（−２（Ｆi −ａｚi 2 −ｂｚi −ｃ））ｚi 2  
∂Ｓ／∂ｂ＝Σ（−２（Ｆi −ａｚi 2 −ｂｚi −ｃ））ｚi  
∂Ｓ／∂ｃ＝Σ（−２（Ｆi −ａｚi 2 −ｂｚi −ｃ））  
（ｉ＝１〜ｎ）  
各式の値を０ とすると、  
Σ（ｚi 2 Ｆi ）＝ａΣ（ｚi 4 ）＋ｂΣ（ｚi 3 ）＋ｃΣ（ｚi 2 ）  
Σ（ｚi Ｆi ）＝ａΣ（ｚi 3 ）＋ｂΣ（ｚi 2 ）＋ｃΣ（ｚi ）  
Σ（Ｆi ）＝ａΣ（ｚi 2 ）＋ｂΣ（ｚi ）＋ｃｎ  
上式に於いて、  
Σ（ｚi ）＝Ａ、Σ（Ｆi ）＝Ｂ、Σ（ｚi Ｆi ）＝Ｃ、Σ（ｚi 2 ）＝Ｄ  
Σ（ｚi 3 ）＝Ｅ、Σ（ｚi 4 ）＝Ｆ、Σ（ｚi 2 Ｆi ）＝Ｇ  
とすると、
Ｇ＝ａＦ＋ｂＥ＋ｃＤ  
Ｃ＝ａＥ＋ｂＤ＋ｃＡ  
Ｂ＝ａＤ＋ｂＡ＋ｃｎ  
上記の連立方程式をａ、ｂ、ｃについて解くと、  
ａ＝（（ＡＢ−Ｃｎ）（Ｄ2 −ＡＥ）−（ＤＣ−ＡＧ）（Ａ2 −Ｄｎ））  
／（（ＡＤ−Ｅｎ）（Ｄ2 −ＡＥ）−（ＤＥ−ＡＦ）（Ａ2 −Ｄｎ））  
ｂ＝（（ＤＣ−ＡＧ）−ａ（ＤＥ−ＡＦ））／（Ｄ2 −ＡＥ））  
ｃ＝（Ｂ−ｂＡ−ａＤ）／ｎ  
となる。
【００５５】
デフォーカス量は、焦点評価値がピークとなる撮像部の位置Ｚを算出することでそのままデフォーカス量となる。
【００５６】
ここで、Ｚ＝ｂ／２ａであるので、上式のａとｂの値を代入することで、焦点評価値のピークとなる撮像部位置Ｚを算出することが可能となる。
【００５７】
ステップＳ１０では、上記方法にてデフォーカス量が算出されることで、最初にＡＦされた撮像素子位置と現在のフォーカス位置との差（デフォーカス量）を算出することができる。ここで、デフォーカス量を正確に算出するためには、バックラッシュが無い駆動方法であることが望ましい。ついては、撮像素子を駆動するモータは、バックラッシュの少ないリニア駆動が可能な超音波モータを使用することが望ましい。
【００５８】
次に、ステップＳ１１にて、このデフォーカス量分、被写体位置が変化しているので、そのズレ量分、フォーカスレンズが駆動される（本実施形態では至近側に駆動される）。
【００５９】
ここで、フォーカスレンズを駆動して被写体位置の変化に対応している理由は、撮像素子は高速、高精度な移動が可能であるが、移動範囲は非常に小さいからである。したがって、動く被写体に対する駆動に対しては、高速、且つ広範囲の移動が可能なフォーカスレンズの移動によって実現している。
【００６０】
また、図６（ｂ）に示されるように、被写体の移動量が大きく、焦点評価値のピーク位置が算出できない場合でも、焦点評価値を２次式で近似して焦点評価値のピーク位置を算出することで、デフォーカス量を算出し、ステップＳ１１にてフォーカスレンズを駆動してピント合わせが行われる。
【００６１】
次いで、ステップＳ１２にて、上記ステップＳ１１で駆動されたフォーカスレンズの駆動量とウォブリング時の時間が保存される。これら、ステップＳ９〜Ｓ１２の制御動作が繰り返されることで、図７に示されるように、焦点検出動作したときのフォーカスレンズの駆動履歴を残すことができる。
【００６２】
そして、ステップＳ１３に於いて、セカンドレリーズスイッチ（２ｎｄレリーズＳＷ）が押下されたならば、上述したステップＳ９〜１２のループを抜け、ステップＳ１４に移行する。但し、撮像動作が行われる時点では被写体が既に移動してしまっており、フォーカスレンズ位置が適切でない可能性がある。したがって、上記ステップＳ１２にて保存されていた駆動履歴に従って、ステップＳ１４にて撮像タイミングでの最適なフォーカスレンズ位置が予測されて、フォーカスレンズの予測駆動が行われる。
【００６３】
その後、セカンドレリーズスイッチが押下されたことにより、ステップＳ１５にて、上記ステップＳ８で山登りＡＦによって検出された撮像素子３２の停止位置で撮像が行われる。この撮像により、撮像素子３２での光電変換により得られたアナログ像信号が、Ａ／Ｄ変換部３５にてデジタル像信号に変換され、更に、画像処理部３６に於いて各種フィルタ処理、ホワイトバランス補正、画像圧縮等の画像処理が行われて画像データが生成される。そして、ステップＳ１６にて、上記ステップＳ８で生成された画像データが記憶部３８に格納される。その後、上記ステップＳ４に移行して、再び撮影待機状態に移行する。
【００６４】
一方、上記ステップＳ３にて、電源がオフにされた場合は、ステップＳ１７に移行して、各種データの退避、電源系統の切断処理等の所定の終了処理が実行される。その後、本シーケンスが終了する。
【００６５】
本実施形態に於いては、フォーカスレンズの位置の履歴情報に基づいて予測フォーカスレンズ位置を算出しているが、撮像部位置Ｚ（デフォーカス量）の履歴情報を記憶し、これに基づいて予測デフォーカス量を算出し、図３のステップＳ１４にて予測デフォーカス量に基づいて動体予測駆動を行ってもよい。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能であるのは勿論である。
【００６７】
更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、或いは実施形態に示される構成要件が幾つか組合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明によれば、光学機器の小型化やＡＦの高速化、高精度化のために、撮像素子を駆動して山登りＡＦを行う機器に於いて、より小型で高速、高精度なＡＦを行う機器に於いて、光軸方向に移動している被写体に対しても高精度にＡＦ制御を実現することができる。
【符号の説明】
【００６９】
２０…撮影レンズ、２１…フォーカスレンズ、２２…レンズ駆動部（レンズドライバ）、２３…レンズ制御部、３０…カメラ本体、３１…本体制御部、３２…撮像素子、３３…撮像素子駆動部（撮像素子ドライバ）、３４…ＣＰＵ（中央演算処理装置）、３５…Ａ／Ｄ変換部、３６…画像処理部、３７…表示部、３８…記憶部。
【図１】
2010169882.tif 000003
【図２】
2010169882.tif 000004
【図３】
2010169882.tif 000005
【図４】
2010169882.tif 000006
【図５】
2010169882.tif 000007
【図６】
2010169882.tif 000008
【図７】
2010169882.tif 000009
【図８】
2010169882.tif 000010