(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像画像信号のコントラストの検波のためにフォーカスレンズが移動される検波範囲について、前記フォーカスレンズの位置に応じて決まる焦点深度を区分単位として区分した数である検波範囲焦点深度数を算出する検波範囲焦点深度数算出部と、
前記検波範囲における検波間隔として、前記区分単位としての前記焦点深度の数を示す検波間隔焦点深度数を、算出された前記検波範囲焦点深度数に応じて決定する検波間隔決定部と、
前記検波範囲と、前記検波間隔として決定された前記検波間隔焦点深度数とを指定して前記フォーカスレンズを移動させるフォーカスサーチをレンズ部に対して指示するフォーカスレンズ移動指示部と
を具備する焦点制御装置。
【請求項２】
前記検波範囲焦点深度数算出部は、前記レンズ部から入力した絞り値と、前記レンズ部から入力した焦点距離と、当該焦点制御装置が記憶する許容錯乱円径と、前記検波範囲に対応する主点からの最遠距離および最至近距離とを利用して前記検波範囲焦点深度数を算出する
請求項１記載の焦点制御装置。
【請求項３】
１回の前記フォーカスサーチの動作が完了したことに応じて、次回のフォーカスサーチのための前記検波範囲を新たに決定する検波範囲決定部をさらに具備し、
前記検波間隔決定部は、決定された前記検波範囲に応じて、前記検波範囲に対応させる前記検波間隔焦点深度数を決定する
請求項１記載の焦点制御装置。
【請求項４】
前記フォーカスレンズ移動指示部は、前記検波間隔として決定された前記検波間隔焦点深度数が予め定められた最小値である場合には、この最小値の前記検波間隔焦点深度数を指定して最後のフォーカスサーチを前記レンズ部に対して指示し、さらに、前記最後のフォーカスサーチによって検波されたコントラストに基づいて求められた合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させるように前記レンズ部に対して指示する請求項１記載の焦点制御装置。
【請求項５】
前記検波間隔決定部は、前記検波範囲焦点深度数と前記検波間隔焦点深度数とを対応付けた検波間隔情報から、前記算出された前記検波範囲焦点深度数に対応付けられた検波間隔焦点深度数を選択することにより、前記検波間隔が対応する検波間隔焦点深度数を決定する請求項１記載の焦点制御装置。
【請求項６】
当該焦点制御装置の本体に対して着脱可能な前記レンズ部が装着されている状態で、前記レンズ部と通信する通信部をさらに具備する請求項１記載の焦点制御装置。
【請求項７】
撮像装置本体に対して装着された状態で前記撮像装置本体と通信する通信部と、
撮像画像信号のコントラストの検波のためにフォーカスレンズが移動される検波範囲と、前記検波範囲の区分単位であるとともに前記フォーカスレンズの位置に応じて決まる焦点深度の数により示される検波間隔とを指定して前記フォーカスレンズを移動させる指示を前記撮像装置本体から受信したことに応じて、前記検波間隔を示す前記焦点深度の数をフォーカスレンズ移動量として算出するフォーカスレンズ移動量算出部と、
算出した前記フォーカスレンズ移動量により前記フォーカスレンズを移動させるフォーカスレンズ駆動制御部と
を具備するレンズ装置。
【請求項８】
前記フォーカスレンズ移動量算出部は、
フォーカスレンズ位置、絞り値および焦点距離に基づいて特定されるフォーカス感度と、前記撮像装置本体から入力した許容錯乱円径と、指定された前記検波間隔を示す前記焦点深度の数とに基づいて前記フォーカスレンズ移動量を算出する
請求項７記載のレンズ装置
【請求項９】
前記フォーカスレンズ移動量算出部は、前記算出した前記フォーカスレンズ移動量により前記フォーカスレンズが新たな位置に移動されるごとに、この新たな位置に応じた前記フォーカスレンズ移動量を算出する
請求項８記載のレンズ装置。
【請求項１０】
撮像画像信号のコントラストの検波のためにフォーカスレンズが移動される検波範囲について、前記フォーカスレンズの位置に応じて決まる焦点深度を区分単位として区分した数である検波範囲焦点深度数を算出する検波範囲焦点深度数算出手順と、
前記検波範囲における検波間隔として、前記区分単位としての前記焦点深度の数を示す検波間隔焦点深度数を、算出された前記検波範囲焦点深度数に応じて決定する検波間隔決定手順と、
前記検波範囲と、前記検波間隔として決定された前記検波間隔焦点深度数とを指定して前記フォーカスレンズを移動させるフォーカスサーチをレンズ部に対して指示するフォーカスレンズ移動指示手順と
を具備する焦点制御方法。
【請求項１１】
撮像装置本体に対して装着された状態で前記撮像装置本体と通信する通信手順と、
撮像画像信号のコントラストの検波のためにフォーカスレンズが移動される検波範囲と、前記検波範囲の区分単位であるとともに前記フォーカスレンズの位置に応じて決まる焦点深度の数により示される検波間隔とを指定して前記フォーカスレンズを移動させる指示を前記撮像装置本体から受信したことに応じて、前記検波間隔を示す前記焦点深度の数をフォーカスレンズ移動量として算出するフォーカスレンズ移動量算出手順と、
算出した前記フォーカスレンズ移動量により前記フォーカスレンズを移動させるフォーカスレンズ駆動制御手順と
を具備するフォーカスレンズ駆動方法
【請求項１２】
撮像画像信号のコントラストの検波のためにフォーカスレンズが移動される検波範囲について、前記フォーカスレンズの位置に応じて決まる焦点深度を区分単位として区分した数である検波範囲焦点深度数を算出する検波範囲焦点深度数算出手順と、
前記検波範囲における検波間隔として、前記区分単位としての前記焦点深度の数を示す検波間隔焦点深度数を、算出された前記検波範囲焦点深度数に応じて決定する検波間隔決定手順と、
前記検波範囲と、前記検波間隔として決定された前記検波間隔焦点深度数とを指定して前記フォーカスレンズを移動させるフォーカスサーチをレンズ部に対して指示するフォーカスレンズ移動指示手順と
を焦点制御装置に実行させるプログラム。
【請求項１３】
撮像装置本体に対して装着された状態で前記撮像装置本体と通信する通信手順と、
撮像画像信号のコントラストの検波のためにフォーカスレンズが移動される検波範囲と、前記検波範囲の区分単位であるとともに前記フォーカスレンズの位置に応じて決まる焦点深度の数により示される検波間隔とを指定して前記フォーカスレンズを移動させる指示を前記撮像装置本体から受信したことに応じて、前記検波間隔を示す前記焦点深度の数をフォーカスレンズ移動量として算出するフォーカスレンズ移動量算出手順と、
算出した前記フォーカスレンズ移動量により前記フォーカスレンズを移動させるフォーカスレンズ駆動制御手順と
をレンズ装置に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点制御装置に関し、特に、コントラスト方式により自動焦点制御を行う焦点制御装置、および、その方法ならびに当該方法を焦点制御装置に実行させるプログラムに関する。また、このような焦点制御装置に対応するレンズ装置、および、このレンズ装置におけるフォーカスレンズ駆動方法ならびに当該方法をレンズ装置に実行させるプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動焦点制御（オートフォーカス制御）としてコントラスト方式が知られている。撮像画像のコントラストが高いということは撮像画像のボケがそれだけ少ないということであり、この状態は、合焦状態に対応するものとして捉えられる。コントラスト方式は、このような考え方に基づいたオートフォーカス制御方式である。
【０００３】
具体的に、コントラスト方式においては、フォーカスレンズを移動させながら撮像画像信号のコントラストを測定（検波）する。そして、測定されたコントラストが最大となる位置にフォーカスレンズを移動させることで被写体に焦点が合う状態（合焦状態）を得ようというものである。
【０００４】
実際のコントラスト方式では、フォーカスレンズを移動させる検波範囲に対して連続的にコントラストを検波するのではなく、ある間隔を隔てた複数の検波位置にて検波を行って複数の検波値を得る。そして、これらの検波値からコントラストが最大となるフォーカスレンズ位置を求めることとしている。
【０００５】
上記のようにして、コントラスト方式においては、検波範囲における検波位置ごとに所定の間隔（検波間隔）を有することになる。この検波間隔が広くなるほど、検波範囲における検波位置の数が少なくなるので、検波範囲全体の検波に要する時間は短くなる。ただし、検波間隔が広くなることで、検波位置ごとのコントラストの変化量は粗くなるために、コントラストが最大となる位置を検出する精度は低くなる。これに対して、検波間隔が狭くなれば検波位置ごとのコントラストの変化量は細かくなってコントラストが最大となる位置を検出する精度は高くなる。しかし、検波範囲全体の検波に要する時間が長くなり、結果として、合焦状態が得られるまでの時間も長くなってしまう。
【０００６】
そこで、従来技術として、ユーザがレリーズボタンを半押ししたことに応じてオートフォーカス制御を開始すべきタイミングになったときの被写界深度に応じて検波間隔を切り替えるようにした構成が知られている。すなわち、例えば被写体が近距離にあって被写界深度が浅い場合には、検波間隔を狭く設定するようにして切り替えるというものである（例えば、特許文献１参照。）。これにより、被写界深度が浅いために合焦させることが難しい状況であっても合焦精度を高めることができる。一方、被写界深度が深い場合には広い検波間隔を設定することにより、合焦状態に至るまでに要する時間を短くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−４８１２６号公報（図１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来技術では、検波間隔を広く設定した場合と狭く設定した場合との何れにおいても、検波間隔に対応するフォーカスレンズの移動量が一定となるようにして設定している。しかし、フォーカスレンズ移動量が一定となるようにして検波間隔を設定したとしても、この検波間隔ごとにおける画像のコントラストの変化量はフォーカス感度などの影響で一定にはならずに変化する。このことが、合焦位置の検出精度を低下させる要因となる。
【０００９】
具体的に、実際の検波時における移動方向などによっては、フォーカスレンズが検波間隔ごとに順次移動していくのに応じてコントラストの変化量が大きくなっていくようにして変化してしまう場合がある。このようにして検波位置ごとの検波値の差が大きくなることにより、例えばコントラストが最大となる位置を求めるための補間演算を高い精度で行うことが難しくなる。そして、この結果、良好な合焦状態が得られにくくなる。なお、このような問題は、検波間隔を切り替える構成を採った場合において、広い検波間隔に切り替えられているときに起こりやすい。
【００１０】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、検波範囲における検波間隔を設定するにあたり、各検波間隔のコントラストの変化量が一定となるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の側面は、撮像画像信号のコントラストの検波のためにフォーカスレンズが移動される検波範囲について、上記フォーカスレンズの位置に応じて決まる焦点深度を区分単位として区分した数である検波範囲焦点深度数を算出する検波範囲焦点深度数算出部と、上記検波範囲における検波間隔として、上記区分単位としての上記焦点深度の数を示す検波間隔焦点深度数を、算出された上記検波範囲焦点深度数に応じて決定する検波間隔決定部と、上記検波範囲と、上記検波間隔として決定された上記検波間隔焦点深度数とを指定して上記フォーカスレンズを移動させるフォーカスサーチをレンズ部に対して指示するフォーカスレンズ移動指示部とを具備する焦点制御装置である。これにより、検波範囲の区分単位である焦点深度の数に基づいて検波間隔を設定するという作用をもたらす。
【００１２】
また、この第１の側面において、上記検波範囲焦点深度数算出部は、上記レンズ部から入力した絞り値と、上記レンズ部から入力した焦点距離と、当該焦点制御装置が記憶する許容錯乱円径と、上記検波範囲に対応する主点からの最遠距離および最至近距離とを利用して上記検波範囲焦点深度数を算出してもよい。これにより、絞り値、焦点距離、許容錯乱円径、最遠距離および最至近距離としての各値から検波範囲焦点深度数を算出するという作用をもたらす。
【００１３】
また、この第１の側面において、１回の上記フォーカスサーチの動作が完了したことに応じて、次回のフォーカスサーチのための上記検波範囲を新たに決定する検波範囲決定部をさらに具備し、上記検波間隔決定部は、決定された上記検波範囲に応じて、上記検波範囲に対応させる上記検波間隔焦点深度数を決定してもよい。これにより、新たに決定される検波範囲ごとに応じて検波間隔焦点深度数を決定するという作用をもたらす。
【００１４】
また、この第１の側面において、上記フォーカスレンズ移動指示部は、上記検波間隔として決定された上記検波間隔焦点深度数が予め定められた最小値である場合には、この最小値の上記検波間隔焦点深度数を指定して最後のフォーカスサーチを上記レンズ部に対して指示し、さらに、上記最後のフォーカスサーチによって検波されたコントラストに基づいて求められた合焦位置に上記フォーカスレンズを移動させるように上記レンズ部に対して指示してもよい。これにより、最小値として規定された検波間隔焦点深度数によるフォーカスサーチの実行後において合焦のためのフォーカスレンズ移動を実行させるという作用をもたらす。
【００１５】
また、この第１の側面において、上記検波間隔決定部は、検波範囲焦点深度数と検波間隔焦点深度数とを対応付けた検波間隔情報から、上記算出された上記検波範囲焦点深度数に対応付けられた検波間隔焦点深度数を選択することにより、上記検波間隔が対応する検波間隔焦点深度数を決定してもよい。これにより、検波間隔情報から算出された検波範囲焦点深度数に対応付けられた検波間隔焦点深度数を選択することにより、検波間隔としての検波間隔焦点深度数を決定するという作用をもたらす。
【００１６】
また、この第１の側面において、当該焦点制御装置の本体に対して着脱可能な上記レンズ部が装着されている状態で、上記レンズ部と通信する通信部をさらに具備してもよい。これにより、装着されるレンズ部ごとに対応してフォーカスレンズの移動指示を行うという作用をもたらす。
【００１７】
また、本発明の第２の側面は、撮像装置本体に対して装着された状態で上記撮像装置本体と通信する通信部と、撮像画像信号のコントラストの検波のためにフォーカスレンズが移動される検波範囲と、上記検波範囲の区分単位であるとともに上記フォーカスレンズの位置に応じて決まる焦点深度の数により示される検波間隔とを指定して上記フォーカスレンズを移動させる指示を上記撮像装置本体から受信したことに応じて、上記検波間隔を示す上記焦点深度の数をフォーカスレンズ移動量として算出するフォーカスレンズ移動量算出部と、算出した上記フォーカスレンズ移動量により上記フォーカスレンズを移動させるフォーカスレンズ駆動制御部とを具備するレンズ装置である。これにより、検波範囲において、検波間隔として指定された焦点深度の数に応じてフォーカスレンズを移動させるという作用をもたらす。
【００１８】
また、この第２の側面において、前記フォーカスレンズ移動量算出部は、フォーカスレンズ位置、絞り値および焦点距離に基づいて特定されるフォーカス感度と、前記撮像装置本体から入力した許容錯乱円径と、指定された前記検波間隔を示す前記焦点深度の数とに基づいて前記フォーカスレンズ移動量を算出してもよい。これにより、フォーカス感度、許容錯乱円径、および、検波間隔としての焦点深度の数を示す各値によりフォーカスレンズ移動量を算出するという作用をもたらす。
【００１９】
また、この第２の側面において、フォーカスレンズ移動量算出部は、上記算出した上記フォーカスレンズ移動量により上記フォーカスレンズが新たな位置に移動されるごとに、この新たな位置に応じた上記フォーカスレンズ移動量を算出してもよい。これにより、フォーカスレンズ位置により変化する焦点深度を反映したフォーカスレンズ移動量を算出するという作用をもたらす。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、コントラスト方式によるオートフォーカス制御のもとで、１回のフォーカスサーチに対応して設定される検波間隔ごとのコントラストの変化量を一定とすることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態における撮像システム１０の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における撮像システム１０の外観例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に適用されるコントラスト方式のオートフォーカス制御の動作概要を説明するための図である。
【図４】撮像システム１０の機能構成例を示す図である。
【図５】検波範囲焦点深度数の概念を示す図である。
【図６】検波範囲焦点深度数の算出手法例を説明するための図である。
【図７】検波間隔テーブル１８２の構造例を示す図である。
【図８】フォーカスサーチコマンド４００および４００Ａの構造例を示す図である。
【図９】フォーカス感度テーブル３１０の構造例を示す図である。
【図１０】撮像装置１００が実行するオートフォーカス制御のための処理手順例を示す図である。
【図１１】撮像装置１００が実行する検波間隔決定処理のための手順例を示す図である。
【図１２】交換レンズ２００がフォーカスサーチコマンド４００の受信に対応して実行する処理手順例を示す図である。
【図１３】交換レンズ２００が実行する検波間隔対応レンズ移動量算出処理の手順例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
１．第１の実施の形態（焦点深度数に基づく検波間隔設定）
２．変形例
【００２３】
＜１．第１の実施の形態＞
［撮像システムの内部構成例］
図１は、本発明の第１の実施の形態における撮像システム１０の内部構成例を示すブロック図である。撮像システム１０は、撮像装置１００および交換レンズ２００を備える。撮像システム１０は、例えば、レンズを交換することが可能なデジタルスチルカメラ（例えば、デジタル一眼カメラ）により実現される。なお、撮像装置１００により本願発明の焦点制御装置が具現化される。また、交換レンズ２００により、本願発明のレンズ部またはレンズ装置が具現化される。
【００２４】
撮像装置１００は、被写体を撮像して画像データ（撮像画像）を生成し、生成された画像データを画像コンテンツ（静止画コンテンツまたは動画コンテンツ）として記録する撮像装置である。また、撮像装置１００は、レンズマウントの機構（図示せず）を備えることにより、交換レンズ２００を装着したり取り外したりすることができる。これにより、ユーザは、例えば撮影状況や目的などに応じて、撮像装置１００に対して複数の交換レンズ２００を交換するようにして取り付けることができる。
【００２５】
交換レンズ２００は、上記レンズマウントの機構（図示せず）を介して撮像装置１００に取り付けられる交換レンズユニットである。交換レンズ２００は、ズームレンズ２１１、ズーム位置検出部２１２、フォーカスレンズ２２１、フォーカスレンズ駆動モータ２２２、絞り機構２３１、絞り駆動モータ２３２、モータドライバ２４０、レンズ制御部２５０を備える。また、ＲＯＭ２６０（Read Only Memory）、および、ＲＡＭ（Random Access Memory）２７０を備える。また、インターフェース部２０１を備える。
【００２６】
ズームレンズ２１１は、電動または手動の何れかの駆動により光軸方向に移動して焦点距離を調整するレンズである。すなわち、ズームレンズ２１１は、撮像画像に含まれる被写体を拡大または縮小させるため、被写体に対して前後に駆動するレンズである。また、ズームレンズ２１１により、ズーム機能が実現される。なお、本発明の第１の実施の形態では、ユーザによる手動操作により、ズームレンズ２１１を駆動させる例を示す。
【００２７】
ズーム位置検出部２１２は、ユーザによるズーム操作に駆動されたズームレンズ２１１の位置を検出するものであり、検出結果をレンズ制御部２５０に出力する。
【００２８】
フォーカスレンズ２２１は、フォーカスレンズ駆動モータ２２２の駆動により光軸方向に移動してフォーカスを調整するレンズである。すなわち、フォーカスレンズ２２１は、被写体に焦点を合わせる（合焦させる）ために使用されるレンズである。また、フォーカスレンズ２２１により、オートフォーカス機能が実現される。
【００２９】
フォーカスレンズ駆動モータ２２２は、モータドライバ２４０の制御に基づいて、フォーカスレンズ２２１を駆動するものである。
【００３０】
絞り機構２３１は、ズームレンズ２１１およびフォーカスレンズ２２１を通過する入射光の光量を調整するものであり、その調整後の光が撮像素子１１１に供給される。絞り機構２３１は、絞り駆動モータ２３２により駆動され、絞りの開度が調節される。
【００３１】
絞り駆動モータ２３２は、モータドライバ２４０の制御に基づいて、絞り機構２３１を駆動するものである。
【００３２】
すなわち、ズームレンズ２１１およびフォーカスレンズ２２１は、被写体からの入射光を集光するレンズ群であり、これらのレンズ群により集光された光が絞り機構２３１を介して撮像素子１１１に入射される。
【００３３】
モータドライバ２４０は、レンズ制御部２５０の制御に基づいて、フォーカスレンズ駆動モータ２２２および絞り駆動モータ２３２を駆動するドライバである。
【００３４】
レンズ制御部２５０は、交換レンズ２００を構成する各部（フォーカスレンズ２２１、絞り機構２３１等）を制御するものである。レンズ制御部２５０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成される。
【００３５】
ＲＯＭ２６０は、交換レンズ２００を構成する各部材に関する固有の情報、および、レンズ制御部２５０としてのＣＰＵに実行させるべきプログラムなどが記憶される部位である。ＲＡＭ２７０は、レンズ制御部２５０が演算処理を実行する際の作業領域として利用される部位である。インターフェース部２０１は、撮像装置１００と通信を行うための部位である。
【００３６】
次に、撮像装置１００は、システムバス１０１、撮像素子１１１、アナログ信号処理部１１２、および、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換部１１３を備える。また、撮像装置１００は、デジタル信号処理部１１４、表示部１１５、および、記録デバイス１１６を備える。また、撮像装置１００は、垂直ドライバ１１７、タイミングジェネレータ１１８、操作部１２０、および、制御部１３０を備える。また、撮像装置１００は、メモリ（ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory））１４０、メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory））１５０、および、メモリ（ＲＡＭ（Random Access Memory））１６０を備える。また、撮像装置１００は、インターフェース部１１９を備える。また、撮像装置１００は、検波部１７０を備える。
【００３７】
なお、デジタル信号処理部１１４、垂直ドライバ１１７、タイミングジェネレータ１１８、操作部１２０、および、検波部１７０は、システムバス１０１を介して、例えば制御部１３０等と通信可能となるように接続されている。また、メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１４０、メモリ（ＲＯＭ）１５０およびメモリ１６０（ＲＡＭ）もシステムバス１０１を介して制御部１３０等と通信可能となるように接続されている。
【００３８】
撮像素子１１１は、ズームレンズ２１１、フォーカスレンズ２２１および絞り機構２３１を介して供給される光（入射光）を受光し、この入射光を電気信号に変換させる光電変換素子であり、変換された電気信号をアナログ信号処理部１１２に供給する。また、撮像素子１１１は、垂直ドライバ１１７により駆動される。なお、撮像素子１１１として、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等を用いることができる。
【００３９】
アナログ信号処理部１１２は、タイミングジェネレータ１１８により指示されるタイミングにしたがって、撮像素子１１１から供給される電気信号についてノイズ除去処理等のアナログ信号処理を施すものである。アナログ信号処理部１１２にてアナログ信号処理が施されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換部１１３に供給する。
【００４０】
Ａ／Ｄ変換部１１３は、タイミングジェネレータ１１８により指示されるタイミングにしたがって、アナログ信号処理部１１２から供給されたアナログ信号をデジタル信号に変換するものであり、変換されたデジタル信号をデジタル信号処理部１１４に供給する。
【００４１】
デジタル信号処理部１１４は、制御部１３０の制御に基づいて、Ａ／Ｄ変換部１１３から供給されるデジタル信号について、黒レベル補正、ホワイトバランス調節、γ補正等の画像処理を行うものである。そして、デジタル信号処理部１１４は、画像処理が施された画像データを、表示部１１５および記録デバイス１１６に供給する。例えば、デジタル信号処理部１１４は、画像処理が施された画像データについて圧縮処理を施し、この圧縮処理が施された画像データ（圧縮画像データ）を記録デバイス１１６に供給する。なお、圧縮方式として、例えばＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）方式を採用することができる。また、圧縮処理を施さないＲＡＷデータ形式の画像データを記録デバイス１１６に供給することも可能である。また、デジタル信号処理部１１４は、記録デバイス１１６に記録されている圧縮画像データについて伸張処理を施し、この伸張処理が施された画像データを表示部１１５に供給する。なお、デジタル信号処理部１１４は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）としての信号処理デバイスにより実現することができる。
【００４２】
表示部１１５は、デジタル信号処理部１１４から供給される画像データを表示する表示装置である。表示部１１５は、例えば、デジタル信号処理部１１４により画像処理が施された画像データをスルー画として表示する。また、例えば、表示部１１５は、記録デバイス１１６に記録されている画像データを一覧画像として表示する。表示部１１５として、例えば、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示パネルを用いることができる。
【００４３】
記録デバイス１１６は、デジタル信号処理部１１４により画像処理が施された画像データが記録される部位である。また、記録デバイス１１６に記録されている画像データはデジタル信号処理部１１４に供給される。なお、記録デバイス１１６は、撮像装置１００に内蔵するようにしてもよく、撮像装置１００から着脱可能とするようにしてもよい。また、記録デバイス１１６として、半導体メモリ、光記録媒体、磁気ディスク、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の種々のものを用いることができる。なお、光記録媒体として、例えば、記録可能なＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、記録可能なＣＤ（Compact Disc）、ブルーレイディスク（BlurayDisc（登録商標））等を用いることができる。
【００４４】
垂直ドライバ１１７は、制御部１３０の制御に基づいて、撮像素子１１１を駆動する部位である。タイミングジェネレータ１１８は、制御部１３０から供給される基準クロックに基づいて、アナログ信号処理部１１２およびＡ／Ｄ変換部１１３のそれぞれにおける動作タイミングを指示する部位である。具体的に、この動作タイミングの指示は、例えば上記基準クロックに基づいて生成したタイミング信号をアナログ信号処理部１１２およびＡ／Ｄ変換部１１３に出力することで行われる。
【００４５】
操作部１２０は、各種操作を行うためのボタン、スイッチ等の操作部材を備え、ユーザからの操作入力を受け付ける操作部であり、受け付けられた操作入力の内容をシステムバス１０１を介して制御部１３０に出力する。なお、撮像装置１００の外面に配置されるボタン等の操作部材以外に、表示部１１５上にタッチパネルを設け、ユーザからの操作入力をタッチパネルにおいて受け付けるようにしてもよい。
【００４６】
メモリ（ＲＯＭ）１５０は、制御部１３０に実行させるプログラムや各種データを記憶する不揮発性メモリである。
【００４７】
メモリ（ＲＡＭ）１６０は、制御部１３０が動作する際に一時的に保持すべきデータや書き換え可能なデータを保持する揮発性メモリであり、例えば、制御部１３０が動作する際に作業用のメモリとして用いられる。メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１４０は、撮像装置１００が電源オフの間もデータを保持するメモリであり、各種設定条件等が記録される。インターフェース部１１９は、撮像装置１００に装着されている交換レンズ２００側のインターフェース部２０１と接続されることで、交換レンズ２００との通信を実行する部位である。インターフェース部１１９およびインターフェース部２０１は、特許請求の範囲に記載の通信部の一例である。
【００４８】
制御部１３０は、例えばメモリ（ＲＯＭ）１５０に記憶されるプログラムを実行するＣＰＵなどから成り、メモリ１５０に記憶されている各情報に基づいて、撮像装置１００の各部を制御する部位である。制御部１３０は、例えば、露出、ホワイトバランス、フォーカス、閃光発光等を制御する。また、例えば、制御部１３０は、撮像時には、操作部１２０からのユーザの操作入力、デジタル信号処理部１１４からの画像情報に基づいて、制御信号を生成する。そして、生成された制御信号をモータドライバ２４０、垂直ドライバ１１７およびタイミングジェネレータ１１８等に出力し、フォーカスレンズ２２１や絞り機構２３１等を動作させることにより、露出、ホワイトバランス、フォーカス、閃光等の制御を行う。
【００４９】
また、制御部１３０は、デジタル信号処理部１１４により画像処理が施された画像データを記録する場合には、操作部１２０からのユーザの操作入力に基づいて、デジタル信号処理部１１４に制御信号を出力する。そして、デジタル信号処理部１１４により圧縮処理が施された画像データを静止画像ファイルとして記録デバイス１１６に記録させる。また、制御部１３０は、記録デバイス１１６に記録されている静止画像ファイルを表示する場合には、操作部１２０からのユーザの操作入力に基づいて、デジタル信号処理部１１４に制御信号を出力する。そして、記録デバイス１１６に記録されている静止画像ファイルに対応する画像を表示部１１５に表示させる。
【００５０】
検波部１７０は、撮像装置１００が採用するコントラスト方式によるオートフォーカス制御に対応して、画像信号からコントラスト成分を抽出する検波を行い、コントラストについての評価値を求める部位である。制御部１３０は、検波部１７０により生成された評価値に基づいて合焦状態となるようにしてフォーカスレンズ２２１を移動させるためのオートフォーカス制御を実行する。なお、実際において、検波部１７０は、例えばデジタル信号処理部１１４が実行する１つの機能として構成されてもよい。または、その信号処理機能の少なくとも一部を制御部１３０が実行するようにして構成されてもよい。
【００５１】
［撮像システムの外観構成例］
図２は、本発明の実施の第１の形態における撮像システム１０の外観構成例を示す図である。図２（ａ）は、撮像システム１０の外観を示す正面図であり、図２（ｂ）は、撮像システム１０の外観を示す背面図であり、図２（ｃ）は、撮像システム１０の外観を示す上面図である。
【００５２】
撮像装置１００は、閃光発光部１０２、撮像素子１１１、表示部１１５、シャッターボタン１２１、モードダイヤル１２２、上下左右操作ボタン１２３、決定ボタン１２４、キャンセルボタン１２５および電源スイッチ１２６を備える。また、交換レンズ２００は、ズームレンズ２１１、フォーカスレンズ２２１および絞り機構２３１を備える。なお、シャッターボタン１２１、モードダイヤル１２２、上下左右操作ボタン１２３、決定ボタン１２４、キャンセルボタン１２５および電源スイッチ１２６は、図１に示す操作部１２０に対応する。また、撮像素子１１１、表示部１１５、ズームレンズ２１１、フォーカスレンズ２２１および絞り機構２３１は、図１に示す同一名称の各部に対応するため、ここでの詳細な説明を省略する。なお、ズームレンズ２１１、フォーカスレンズ２２１、絞り機構２３１は、交換レンズ２００に内蔵されているものであり、撮像素子１１１は、撮像装置１００に内蔵されているものであるため、これらを図２では点線で示す。
【００５３】
閃光発光部１０２は、制御部１３０（図１に示す）の制御に基づいて、被写体への光線を照射させ、被写体からの光（反射光）を増加させるものである。これにより、周囲の照度が低い状況においても撮像を可能とする。
【００５４】
シャッターボタン１２１は、シャッター操作を行うための操作部材であり、ユーザにより全押しまたは半押し操作が行われる。例えば、シャッターボタン１２１が半押しされた場合には、撮像に最適なオートフォーカス制御およびオート制御が行われる。また、シャッターボタン１２１が全押しされた場合には、撮像に最適なオートフォーカス制御やオート制御が行われ、この全押しの際に撮像されていた画像データが記録デバイス１１６に記録される。
【００５５】
モードダイヤル１２２は、各モードを設定するためのダイヤルである。例えば、ブラケット撮像モード、記録デバイス１１６に記録されている画像を表示させるための画像表示モード等がモードダイヤル１２２の操作により設定される。
【００５６】
上下左右操作ボタン１２３は、表示部１１５に表示されるボタンや画像等の項目を選択する場合に用いられる操作ボタンであり、押下された部分に応じて現在選択されている項目が上下左右に移動する。
【００５７】
決定ボタン１２４は、表示部１１５に表示されている各項目の選択状態を確定する場合に用いられるボタンである。キャンセルボタン１２５は、表示部１１５に表示されている各項目の選択状態が確定されている場合に、この確定を解除するために用いられるボタンである。
【００５８】
電源スイッチ１２６は、撮像装置１００の電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチである。
【００５９】
また、撮像システム１０においては、ユーザの手動操作によりズーム操作が行われる。このズーム操作は、例えば、交換レンズ２００の所定部分をユーザが手で握った状態で行われる。例えば、ユーザの手動操作によりズーム操作が行われると、この手動操作に応じてズーム機能が制御され、撮像画像に含まれる被写体を拡大または縮小させることができる。
【００６０】
［コントラスト方式によるオートフォーカス制御］
本発明の実施の形態の撮像システム１０は自動的に合焦状態を得るためのオートフォーカス制御（自動焦点制御）として、コントラスト方式を採用する。
【００６１】
本発明の実施の形態が対応するコントラスト方式によるオートフォーカス制御の基本的な動作としては、例えば次のようになる。まず、フォーカス制御に対応して設定されたフォーカスレンズの移動範囲（検波範囲）における複数の検波位置に対して、順次、フォーカスレンズを移動させる。この動作は、合焦状態となるフォーカス位置（合焦位置）を探索するものとして捉えられることから、ここではフォーカスサーチとも称することとする。そして、検波位置ごとにおいて撮像された画像のコントラストについての評価値を求める。
【００６２】
検波位置ごとに評価値を求めるには、まず、撮像画像信号における輝度信号成分を所定の特性のハイパスフィルタ（ＨＰＦ：High Pass Filter)に通過させる。これにより、輝度信号の高周波成分に応じた振幅の絶対値（微分絶対値）を検出する。すなわち、撮像画像信号を検波してコントラスト成分を抽出する。そして、検出された微分絶対値を積分して求められた値が評価値となる。この評価値は、映像信号の輝度信号の高周波成分に基づいて得られるものであり、したがって、画像のコントラストの強度を示すものとなる。
【００６３】
図３には、評価値とフォーカスレンズのレンズ位置（フォーカスレンズ位置）との関係が示されている。この図においては、主点に対して近い（Ｎｅａｒ）側から遠くなる（Ｆａｒ）側にかけてフォーカスレンズを移動させていきながら、それぞれ異なる１０のフォーカスレンズ位置にて評価値Ｖ１乃至Ｖ１０を取得するというフォーカスサーチの動作が示されている。評価値Ｖ１乃至Ｖ１０を取得したフォーカスレンズ位置がすなわち検波位置であり、評価値Ｖ１を取得した検波位置から評価値Ｖ１０を取得した検波位置までの範囲が検波範囲となる。
【００６４】
上記のようにして検波範囲における全ての評価値を取得した後は、例えばこれらの評価値を利用した補間演算によりピーク評価値Ｖｐｅａｋが得られるフォーカスレンズ位置を算出する。ピーク評価値Ｖｐｅａｋが得られるフォーカスレンズ位置をここでは合焦位置とも称する。そして、この合焦位置にフォーカスレンズを移動させるようにして駆動する。これにより、被写体に対して合焦した状態が自動的に得られる。
【００６５】
なお、この図においては、取得すべき評価値の数、すなわち検波範囲における検波位置の数を１０としているが、これはあくまでも説明の便宜上のことであり、実際とは異なってよい。また、本発明の実施の形態においては、後述するようにして、検波範囲における検波位置数は変化し得る。また、本発明の実施の形態においては、最終的な合焦位置を求めるまでに、検波範囲を変更しながらフォーカスサーチを繰り返し実行する。
【００６６】
さらに、本発明の実施の形態における検波間隔Ｉの各々は、後述するようにして、焦点深度ｄを１単位として、この焦点深度ｄの数が一定となるようにして設定される。このようにして検波間隔Ｉが設定されることで、検波範囲において検波間隔Ｉごとにフォーカスレンズ２２１が移動した際におけるコントラストの変化量も一定となる。
【００６７】
［撮像システムの機能構成例］
図４は、本発明の実施の形態の撮像システム１０の機能構成例を示している。なお、この図において、図１と同一となる部分については同一符号を付している。この図に示される撮像装置１００は、検波部１７０、合焦位置算出部１３１、検波範囲決定部１３２、検波範囲焦点深度数算出部１３３、検波間隔決定部１３４およびフォーカスレンズ移動指示部１３５を備える。また、撮像装置１００は、検波間隔テーブル１８２および許容錯乱円径情報１８１を記憶している。なお、合焦位置算出部１３１、検波範囲決定部１３２、検波範囲焦点深度数算出部１３３、検波間隔決定部１３４およびフォーカスレンズ移動指示部１３５としての各機能は、図１の構成との対応では制御部１３０に相当する。すなわち、上記の各機能は、制御部（ＣＰＵ）１３０にプログラムを実行させることにより実現される。
【００６８】
検波部１７０は、図１にて説明したように、デジタル信号処理部１１４から撮像画像信号を入力して検波を行うことでコントラストについての評価値を求める部位である。
【００６９】
合焦位置算出部１３１は、検波部１７０から入力した評価値を利用して例えば補間演算を実行することによって合焦位置を算出する部位である。
【００７０】
検波範囲決定部１３２は、１回のフォーカスサーチごとに対応して検波範囲を決定する部位である。なお、検波範囲決定部１３２は、２回目以降のフォーカスサーチにおける検波範囲の決定に際しては、前回のフォーカスサーチに対応して合焦位置算出部１３１にて算出された合焦位置の情報を利用する。
【００７１】
検波範囲焦点深度数算出部１３３は、検波範囲決定部１３２により決定された検波範囲に対応する焦点深度数（検波範囲焦点深度数）を算出する部位である。検波範囲焦点深度数は、焦点深度ｄを１単位として扱うこととしたうえで、検波範囲が、この焦点深度ｄの幾つ分に相当するのかを示すものとなる。例えば、ある検波範囲が、焦点深度ｄの１０個分に相当するのであれば、検波範囲焦点深度数は「１０」となる。検波範囲焦点深度数算出部１３３は、検波範囲焦点深度数を算出するにあたり、許容錯乱円径情報１８１を利用する。また、交換レンズ２００から入力した焦点距離ｆ、最至近合焦距離、最遠合焦距離および絞り値Ｆの情報を利用する。なお、検波範囲焦点深度数の算出の仕方については後述する。
【００７２】
なお、焦点距離ｆ、最至近合焦距離、最遠合焦距離および絞り値Ｆの情報の各々については、例えば、そのときの現在値が一定時間ごとに交換レンズ２００側から送信されてくるものとする。これらの情報の送受信は、図１との対応では、交換レンズ２００側のインターフェース部２０１と撮像装置１００のインターフェース部１１９とを経由して行われる。
【００７３】
許容錯乱円径情報１８１は、許容錯乱円径δの値を示す情報である。この許容錯乱円径δは図１に示した撮像素子１１１の画素サイズなどに応じて一義的に決まる撮像装置１００に固有の値となる。撮像装置１００には、例えば製造時においてこの許容錯乱円径情報１８１が予め記憶される。許容錯乱円径情報１８１は、図１との対応では、例えばメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１４０またはメモリ（ＲＯＭ）１５０に記憶させておくことができる。
【００７４】
検波間隔決定部１３４は、検波範囲焦点深度数Ｎと検波間隔テーブル１８２とを利用して、決定された検波範囲における検波間隔を決定する部位である。検波間隔テーブル１８２の具体例については後述するが、予め区分された検波範囲焦点深度数の範囲ごとに検波間隔に対応する焦点深度数が対応付けられた構造を有する。すなわち、検波間隔決定部１３４は、検波間隔を焦点深度数により決定する。検波間隔テーブル１８２は、図１との対応では、メモリ１４０またはメモリ１５０に記憶させておくことができる。なお、検波間隔テーブル１８２は、特許請求の範囲に記載の検波間隔情報の一例である。
【００７５】
フォーカスレンズ移動指示部１３５は、コントラスト方式によるオートフォーカス制御に対応してフォーカスレンズを移動させるための指示を交換レンズ２００側に対して実行する部位である。フォーカスレンズ移動指示部１３５は、検波範囲と検波間隔を指定してフォーカスサーチの実行を指示する。また、フォーカスサーチをある回数繰り返して実行させたことに応じて最終的な合焦位置が求められたことに応じては、この合焦位置としてのフォーカスレンズ位置を指定してフォーカスレンズを移動させる指示も実行する。
【００７６】
次に、交換レンズ２００は、フォーカスレンズ移動量算出部２５１、フォーカスレンズ駆動制御部２５２およびテーブル参照部２５３を備える。これらの各機能部は、図１のレンズ制御部（ＣＰＵ）２５０にプログラムを実行させることにより実現される。また、交換レンズ２００は、フォーカス感度テーブル３１０、合焦距離テーブル３２０および焦点距離テーブル３３０を記憶している。これらのテーブルは、図１との対応では、例えば製造時においてＲＯＭ２６０に記憶されるものとなる。また、交換レンズ２００は、ズーム位置情報３４１、フォーカスレンズ位置情報３４２および絞り値情報３４３を保持する。これらの情報は、それぞれ、実際の使用時におけるズームレンズ２１１、フォーカスレンズ２２１および絞り機構２３１の位置または状態に応じて更新されるものであり、図１との対応では、ＲＡＭ２７０に保持されるものとなる。
【００７７】
フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、撮像装置１００（フォーカスレンズ移動指示部１３５）により指示された検波間隔に対応する物理的なフォーカスレンズ移動量を算出する部位である。本発明の実施の形態において、撮像装置１００が指示する検波間隔は焦点深度数により示されている。フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、この焦点深度数による検波間隔を物理的な移動量に換算する。
【００７８】
このために、フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、フォーカス感度テーブル３１０から焦点距離ｆ、絞り値Ｆおよびフォーカスレンズ位置Ｐの組合せに対応する１つのフォーカス感度εを特定して選択する。焦点距離ｆは、後述するテーブル参照部２５３が焦点距離テーブル３３０から選択したものを取得する。また、絞り値Ｆは、絞り値情報３４３を読み込むことで取得する。フォーカスレンズ位置Ｐは、フォーカスレンズ位置情報３４２を読み込むことで取得する。なお、フォーカス感度テーブル３１０の構造例については後述する。
【００７９】
次に、フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、選択したフォーカス感度εの値と、撮像装置１００側から入力した許容錯乱円径情報１８１が示す許容錯乱円径δと絞り値Ｆの値とを利用して、後述するようにしてレンズ移動量Ｍｖを算出する。レンズ移動量Ｍｖは、検波間隔に対応するフォーカスレンズの物理的移動量を示す。
【００８０】
フォーカスレンズ駆動制御部２５２は、フォーカスレンズ２２１を駆動制御する部位であり、オートフォーカス制御に際しては、フォーカスサーチなどに応じたフォーカスレンズ２２１の駆動制御を実行する。例えばフォーカスレンズ駆動制御部２５２は、検波間隔に対応するレンズ移動量Ｍｖに基づいてフォーカスレンズ２２１を移動させるようにして駆動する。また、合焦位置が指定された場合には、この合焦位置までフォーカスレンズ２２１を移動させるようにして駆動する。
【００８１】
また、フォーカスレンズ駆動制御部２５２は、ユーザ操作や露出制御に応じて絞り値が設定されることに応じて絞り機構２３１を駆動して設定された絞り値に対応した絞りの開口度を設定する。
【００８２】
また、フォーカスレンズ駆動制御部２５２は、フォーカスレンズ２２１を駆動するごとにフォーカスレンズ位置を検出してフォーカスレンズ位置情報３４２を更新する。
【００８３】
本発明の実施の形態の場合、ズームレンズ２１１は手動によりズーム位置が変更されるものとしている。ズーム位置情報３４１は、このようにして手動によりズーム位置が変更されるごとに更新されるものとなる。前述したように、ズーム位置の検出は、図１のズーム位置検出部２１２が行う。
【００８４】
合焦距離テーブル３２０は、合焦距離（最至近合焦距離および最遠合焦距離）の組合せをズーム位置Ｚに対応付けた構造を有するテーブルである。合焦距離は、フォーカスレンズに関する特性の１つであり、最至近合焦距離は、合焦が可能な被写体距離の範囲において最も近い距離をいう。また、最遠合焦距離は、合焦させることが可能な被写体距離の範囲において最も遠い距離をいう。これらの最至近合焦距離および最遠合焦距離は、ズーム位置に応じて変化することから、上記のようにして、合焦距離テーブル３２０は、ズーム位置Ｚに対して合焦距離が対応付けられたものとなる。
【００８５】
焦点距離ｆも、ズーム位置Ｚに応じて変化する。焦点距離テーブル３３０は、交換レンズ２００における光学系の焦点距離をズーム位置Ｚに対応付けた構造を有するテーブルである。
【００８６】
テーブル参照部２５３は、合焦距離テーブル３２０および焦点距離テーブル３３０を参照する部位である。すなわち、テーブル参照部２５３は、合焦距離テーブル３２０から、ズーム位置情報３４１が示すズーム位置Ｚに対応付けられている合焦距離（最至近合焦距離および最遠合焦距離）を選択して出力する。また、テーブル参照部２５３は、焦点距離テーブル３３０から、ズーム位置情報３４１が示すズーム位置Ｚに対応付けられている焦点距離ｆを選択して出力する。
【００８７】
［検波範囲焦点深度数の算出例］
まず、図５により、本発明の実施の形態における検波範囲焦点深度数の概念について説明する。図５においては、あるフォーカスレンズ位置Ｐ０からＰ５までによる検波範囲が示されている。ここで、フォーカスレンズ位置Ｐ０においては焦点深度ｄ０であるとする。そこで、このフォーカスレンズ位置Ｐ０から、焦点深度ｄ０だけ離れたフォーカスレンズ位置Ｐ１にフォーカスレンズを移動させたとする。焦点深度は、フォーカスレンズ位置に応じて変化する。ここでは、フォーカスレンズ位置Ｐ１においては、焦点深度ｄ０よりも大きな焦点深度ｄ１であるものとしている。そこで、フォーカスレンズ位置Ｐ１から焦点深度ｄ１だけ離れたフォーカスレンズ位置Ｐ２にフォーカスレンズを移動させる。以降、同様にして、フォーカスレンズ位置Ｐ２乃至Ｐ４ごとに、順次、焦点深度ｄ２乃至ｄ４ずつフォーカスレンズを移動させていく。この結果、図５においては、検波範囲が、フォーカスレンズ位置Ｐ０乃至Ｐ１、Ｐ１乃至Ｐ２、Ｐ２乃至Ｐ３、Ｐ３乃至Ｐ４、Ｐ４乃至Ｐ５の５つの区間に区分されることになる。すなわち、図５に示す検波範囲は、焦点深度を区分単位として５つに区分されるものであり、焦点深度として５つ分に相当することになる。そして、この図５における検波範囲焦点深度数Ｎは「５」であることになる。
【００８８】
続いて、図４に示した検波範囲焦点深度数算出部１３３による検波範囲焦点深度数の算出手法例について、図６を参照して説明する。まず、図６（ａ）においては、焦点距離ｆが示されている。また、検波範囲最遠距離ＡＦおよび検波範囲最至近距離ＡＮが示されている。また、検波範囲最遠距離ＡＦおよび検波範囲最至近距離ＡＮのそれぞれに対応する像面距離ＢＦおよびＢＮが示されている。
【００８９】
焦点距離ｆは、前側主点Ｈｆから前側焦点Ｆｆまでの距離、また、後側主点Ｈｒから後側焦点Ｆｒまでの距離となる。
【００９０】
検波範囲最遠距離ＡＦは、前側主点Ｈｆから被写体位置Ｙｆまでの距離として示される。検波範囲最至近距離ＡＮは被写体位置Ｙｆからさらに前側主点Ｈｆに対して近くなる。検波範囲最遠距離ＡＦに対応する像面距離ＢＦは、後側主点Ｈｒから結像面Ｙｒまでの距離として示されている。検波範囲最至近距離ＡＮに対応する像面距離ＢＮは、結像面Ｙｒからさらに後側主点Ｈｒに対して遠くなる。
【００９１】
図６（ｂ）には、許容錯乱円径δが示されている。レンズを通過した点光源は、結像面Ｙｒにて合焦して点として結像するが、像面が結像面Ｙｒに対して離れると光は円となる。この円が錯乱円であるが、人間の目で見て合焦状態にあるとみなすことのできる最大の錯乱円を許容錯乱円という。この許容錯乱円の直径が許容錯乱円径δである。
【００９２】
像面Ｙｒから許容錯乱円までに対応する距離を焦点深度ｄという。なお、図においては、後側主点Ｈｒに対して像面Ｙｒに対して後側となる後側焦点深度が示されているが、実際には、像面Ｙｒを基準にして前側に対しても前側焦点深度が存在する。一般に、前側焦点深度と後側焦点深度の距離を合わせて焦点深度という場合もあるが、本発明の実施の形態においては、例えば前側または後側の焦点深度の片側のみを焦点深度ｄとして扱う。
【００９３】
そして、本発明の実施の形態においては、まず、検波範囲を数量化するにあたり、この図６（ｂ）に示される焦点深度ｄとしての距離を１単位として扱うこととする。そのうえで、検波範囲については焦点深度ｄが幾つ分に相当するのかにより表すものとする。すなわち、検波範囲が相当する焦点深度ｄの数である、検波範囲焦点深度数Ｎにより表現する。検波範囲焦点深度数算出部１３３は、前述もしたように、この検波範囲焦点深度数Ｎを算出する。
【００９４】
本発明の実施の形態において、この検波範囲焦点深度数Ｎは、次のようにして求めることができる。図６（ｂ）においては後側主点Ｈｒから結像面Ｙｒまでの距離をｘとして示している。このｘについての微少変分Δｘについて、これが焦点深度ｄのいくつ分に相当するのかを求めることとする。すなわち、微少変分Δｘに相当する焦点深度である微少焦点深度Δｄを求める。この微少焦点深度Δｄは、レンズ径Ｄおよび許容錯乱円径δを用いて次式により求めることができる。
【数１】
0005621325.tif 000002
すなわち、微少焦点深度Δｄは、微少変分Δｘを１焦点深度により除算することにより求められる。
【００９５】
そして、検波範囲焦点深度数Ｎは、次式により求めることができる。なお、次式においてｆは焦点距離を示し、εは許容錯乱円径を示す。
【数２】
0005621325.tif 000003
【００９６】
すなわち、検波範囲焦点深度数Ｎは、像面距離ＢＦに対応する位置から像面距離ＢＮに対応する位置までにわたって、微少焦点深度Δｄを積分することによって求められる。
【００９７】
また、上式については、最遠距離ＡＦと最至近距離ＡＮのそれぞれの逆数をＣＦ、ＣＮとして定義することで次式のようにして変形できる。
【数３】
0005621325.tif 000004
【００９８】
上式からも分かるように、検波範囲焦点深度数Ｎは、許容錯乱円径δ、焦点距離ｆ、レンズ径Ｄ、および検波範囲に対応する最遠距離ＡＦおよび最至近距離ＡＮにより求めることができる。
【００９９】
ここで、許容錯乱円径δは、撮像装置１００が記憶している許容錯乱円径情報１８１を読み出して取得すればよい。焦点距離ｆについては、現在のズーム位置に応じて焦点距離テーブル３３０から選択された値を、交換レンズ２００から入力して取得することができる。また、レンズ径Ｄは、焦点距離ｆおよび絞り値Ｆを利用して（Ｄ＝ｆ／Ｆ）により求めることができる。したがって、レンズ径Ｄの算出には、上記焦点距離ｆとともに現在の絞り値Ｆの情報が必要であるが、この絞り値Ｆも、交換レンズ２００が絞り値情報３４３として保持している値を入力して取得できる。
【０１００】
なお、後述するようにして、本発明の実施の形態において１回目のフォーカスサーチに対応して決定される検波範囲は、最遠合焦距離に対応する位置から最至近合焦距離に対応する位置までの範囲となる。したがって、１回目のフォーカスサーチに対応して設定される検波範囲最遠距離ＡＦおよび検波範囲最至近距離ＡＮの初期値は、それぞれ最遠合焦距離および最至近合焦距離となる。
【０１０１】
［検波間隔決定処理例］
次に、図４の検波間隔決定部１３４が実行する検波間隔決定処理の一例について説明する。検波間隔は、先にも述べたように、検波範囲における検波位置ごとの間隔であり、検波間隔が決定されることに伴い、各検波位置も設定されることになる。そして、検波間隔決定部１３４により決定される検波間隔は、物理的なフォーカスレンズ２２１の位置間隔により表されるのではなく、焦点深度数により表されるものとなる。
【０１０２】
検波間隔決定部１３４は、検波間隔を決定するにあたり、検波間隔テーブル１８２を参照する。検波間隔テーブル１８２の一具体例を図７に示す。この図に示される検波間隔テーブル１８２においては、検波範囲焦点深度数Ｎについて、（０≦Ｎ＜２０）、（２０≦Ｎ＜１００）、および、（Ｎ≦１００）の範囲に区分されている。そして、これらの検波範囲焦点深度数の範囲ごとに対応して、それぞれ、検波間隔焦点深度数ｎとして「５」、「１５」、および、「２５」が対応付けられている。
【０１０３】
検波間隔決定部１３４は、検波間隔テーブル１８２から、検波範囲焦点深度数算出部１３３が算出した検波範囲焦点深度数Ｎに対応付けられている検波間隔焦点深度数ｎを選択する。例えば、「５０」の検波範囲焦点深度数Ｎは、（２０≦Ｎ＜１００）の範囲に含まれるので、検波間隔焦点深度数ｎとしては、上記の範囲に対応付けられている「１５」を選択することになる。このようにして検波間隔焦点深度数ｎを選択することにより、検波間隔が決定されたことになる。このようにして、検波間隔決定部１３４は、算出された検波範囲焦点深度数Ｎに応じて、すなわち、検波範囲に応じて検波間隔を変更設定するようにしている。これにより、検波範囲が広い場合には、広い検波間隔が設定されることで、フォーカスサーチに要する時間を短縮することができる。また、検波範囲が狭くなることに応じては、検波間隔も狭くなるようにして設定されることで、高い精度の評価値を求めることができる。
【０１０４】
［フォーカスサーチに対応したフォーカスレンズ移動指示］
次に、フォーカスレンズ移動指示部１３５がフォーカスサーチに対応して実行するフォーカスレンズ移動指示のための動作例について説明する。フォーカスレンズ移動指示部１３５は、検波間隔決定部１３４により決定された検波間隔、すなわち検波間隔焦点深度数を入力すると、例えば図８（ａ）に示すフォーカスサーチコマンド４００を生成して、交換レンズ２００に送信する。
【０１０５】
なお、図８（ｂ）に示すフォーカスサーチコマンド４００Ａについては、変形例として後述する、
【０１０６】
フォーカスサーチコマンド４００は、例えばヘッダ４０１に続けて、検波範囲最遠距離４０２、検波範囲最至近距離４０３、検波間隔焦点深度数４０４、および、検波方向４０５を格納して形成される。
【０１０７】
検波範囲最遠距離４０２および検波範囲最至近距離４０３は、それぞれ、検波範囲決定部１３２により決定された検波範囲に対応する検波範囲最遠距離ＡＦ、検波範囲最至近距離ＡＮの値が格納される。検波範囲最遠距離４０２および検波範囲最至近距離４０３により検波範囲が指定されることになる。
【０１０８】
検波間隔焦点深度数４０４は、検波間隔決定部１３４により決定された検波間隔焦点深度数ｎを示す値が格納される。検波方向４０５は、フォーカスサーチにおけるフォーカスレンズの移動方向を示す値が格納される。
【０１０９】
フォーカスレンズ移動指示部１３５は、上記構造によるフォーカスサーチコマンド４００を送信することにより、交換レンズ２００に対してフォーカスサーチ動作の実行を指示することができる。
【０１１０】
［検波間隔対応レンズ移動量の算出処理例］
次に、交換レンズ２００におけるフォーカスレンズ移動量算出部２５１が実行する、検波間隔に対応するフォーカスレンズ２２１のレンズ移動量Ｍｖの算出処理例について説明する。
【０１１１】
交換レンズ２００において、フォーカスサーチコマンド４００はフォーカスレンズ移動量算出部２５１が入力することとしている。フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、レンズ移動量Ｍｖの算出にあたり、フォーカス感度テーブル３１０から現在の光学系の状態に対応するフォーカス感度εを取得する。
【０１１２】
図９は、フォーカス感度テーブル３１０の構造例を示している。この図に示すようにして、フォーカス感度テーブル３１０は、焦点距離ｆ、絞り値Ｆおよびフォーカスレンズ位置Ｐの組合せごとに対応して１つのフォーカス感度εを格納した３次元テーブルとしての構造を有している。
【０１１３】
フォーカス感度εは、ピント敏感度とも称されるもので、フォーカスレンズの物理的な移動量に対する結像面（結像位置）の移動量の比率を示す。具体例として、あるレンズ位置から光軸方向に沿って、１０μｍだけフォーカスレンズを移動させたときの結像面の移動量が１μｍであったとする。この場合、フォーカス感度εは「０．１」となる。すなわち、（ε＝結像面の移動量／フォーカスレンズの移動量）により表される。
【０１１４】
このフォーカス感度εは、焦点距離ｆに応じて変化する。また、絞り値Ｆに応じて変化する。さらに、フォーカスレンズ位置Ｐに応じて変化する。すなわち、フォーカス感度εは、現在の光学系の状態として、焦点距離ｆ、絞り値Ｆおよびフォーカスレンズ位置Ｐの組合せにより１つの値が定まるものとなる。このことに基づいて、フォーカス感度テーブル３１０は、図９に示される３次元テーブルの構造を有するものとなる。
【０１１５】
そこで、フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、フォーカス感度εを求めるために、焦点距離ｆを入力する。この焦点距離ｆは、テーブル参照部２５３が焦点距離テーブル３３０からズーム位置情報３４１が示すズーム位置Ｚに基づいて選択した値となる。また、絞り値情報３４３として保持されている値を絞り値Ｆとして入力する。また、フォーカスレンズ位置情報３４２として保持されている値をフォーカスレンズ位置Ｐとして入力する。そして、フォーカス感度テーブル３１０から、これらの入力した焦点距離ｆ、絞り値Ｆおよびフォーカスレンズ位置Ｐの組合せに該当する１つのフォーカス感度εの値を選択する。
【０１１６】
次に、フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、検波間隔焦点深度数ｎに対応する物理的なフォーカスレンズ２２１のレンズ移動量Ｍｖを求める。レンズ移動量Ｍｖは、実効絞り値Ｆｅ、許容錯乱円径δ、フォーカス感度ε、および検波間隔焦点深度数ｎを利用して次式により求められる。
Ｍｖ＝（（Ｆｅ・δ）／ε）ｎ
【０１１７】
許容錯乱円径δは、前述したように、許容錯乱円径情報１８１として記憶されている値を撮像装置１００から受信して取得する。また、実効絞り値Ｆｅは、物体が有限遠に位置する場合に対応する絞り値であり、例えばフォーカスレンズ位置Ｐに応じて変化する。このフォーカスレンズ位置Ｐに応じた実効絞り値Ｆｅは演算によって求めることができる。
【０１１８】
そして、レンズ移動量Ｍｖを算出する上式において、（Ｆｅ・δ）は、現在の結像位置にて得られている焦点深度ｄを表す。そして、（（Ｆｅ・δ）／ε）は、焦点深度ｄ（１焦点深度分）だけ像面を移動させるのに必要なフォーカスレンズの物理的な移動量を示す。したがって、レンズ移動量Ｍｖは、現在の結像位置から焦点深度数ｎ分だけ像面を移動させるために必要となるフォーカスレンズの物理的な移動量を示すものとなる。このようにして、フォーカスレンズ移動量算出部２５１によっては、検波間隔焦点深度数ｎがフォーカスレンズの物理的な移動量に換算される。
【０１１９】
フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、上記のようにして算出したレンズ移動量Ｍｖをフォーカスレンズ駆動制御部２５２に対して出力する。フォーカスレンズ駆動制御部２５２は、指定された検波方向に対してレンズ移動量Ｍｖだけフォーカスレンズ２２１を移動させるための制御を実行する。これにより、フォーカスレンズ２２１は現在の検波位置から焦点深度数ｎ分に相当する距離だけ離れた次の検波位置に移動することになる。
【０１２０】
フォーカスレンズ駆動制御部２５２は、上記のようにして新たに算出されたレンズ移動量Ｍｖだけフォーカスレンズ２２１を移動させる。これにより、フォーカスレンズ２２１は、これまでのフォーカスレンズ位置（検波位置）から、検波間隔焦点深度数ｎ分に応じた距離を隔てた次のフォーカスレンズ位置（検波位置）にまで移動されることになる。
【０１２１】
なお、レンズ移動量Ｍｖについてはより厳密に求めることも可能である。すなわち、まず、現在のフォーカスレンズ位置Ｐ０に対応して焦点深度ｄだけ像面を移動させるのに必要なフォーカスレンズの移動量Ｍｖ１を求める。次に、フォーカスレンズ位置Ｐ０から移動量Ｍｖ１だけ移動させたフォーカスレンズ位置Ｐ１における移動量Ｍｖ２を求める。以降、同様にして、１焦点深度分ずつフォーカスレンズを移動させた位置での焦点深度ｄだけ像面を移動させるのに必要なフォーカスレンズの移動量Ｍｖｎを求めていき、このような演算を、検波間隔焦点深度数ｎに対応する回数だけ繰り返す。これにより、検波間隔焦点深度数ｎに対応するｎ個の移動量Ｍｖ１乃至Ｍｖｎが得られる。そして、これらの移動量Ｍｖ１乃至Ｍｖｎを加算して検波間隔焦点深度数ｎに対応するレンズ移動量Ｍｖを求めるというものである。ただし、このようなレンズ移動量Ｍｖの算出手法は計算量が多くなり処理負担が増加する。そこで、本発明の実施の形態においては、実用上十分なレンズ移動量Ｍｖの算出精度と適切な演算量を両立させることを考慮して、先に説明した式に基づいてレンズ移動量Ｍｖを求めることとしているものである。
【０１２２】
［撮像装置における処理手順例］
図１０のフローチャートは、図４に示した撮像装置１００が実行するオートフォーカス制御のための処理手順例を示している。この図に示す各ステップの処理は、図４の撮像装置１００において示される機能部位の何れかが適宜実行する。
【０１２３】
コントラスト方式によるオートフォーカス制御を開始するにあたり、例えば検波範囲焦点深度数算出部１３３は、フォーカスサーチ動作の実行回数を示す変数ｍに対して初期値０を代入する（ステップＳ９０１）。次に、検波範囲焦点深度数算出部１３３は、交換レンズ２００からレンズ情報を取得する。ここでのレンズ情報とは、検波範囲焦点深度数Ｎの算出に用いる情報であり、前述したように、焦点距離ｆ、合焦距離（最遠合焦距離および最至近合焦距離）、および、絞り値Ｆである。
【０１２４】
続いては、検波範囲決定部１３２により検波範囲を決定する処理が実行される（ステップＳ９０３）。ここで、１回目のフォーカスサーチに対応したステップＳ９０３においては、ステップＳ９０２にて取得した最遠合焦距離および最至近合焦距離に対応する範囲を検波範囲として決定する。
【０１２５】
次に検波範囲焦点深度数算出部１３３は、上記ステップＳ９０３により決定された検波範囲に対応させた検波範囲焦点深度数Ｎを算出する処理を実行する（ステップＳ９０４）。次に、検波間隔決定部１３４は、上記ステップＳ９０４により算出された検波範囲焦点深度数Ｎに対応する検波間隔を決定する（ステップＳ９２０）。このステップＳ９２０としての検波間隔の決定処理については図１３により後述するが、決定される検波間隔は、検波間隔焦点深度数ｎとして表されるものとなる。例えば、この段階にて、検波範囲焦点深度数算出部１３３は、変数ｍについてインクリメントする（ステップＳ９０５）。
【０１２６】
次に、フォーカスレンズ移動指示部１３５は、例えば図８（ａ）に示したフォーカスサーチコマンド４００を生成し、交換レンズ２００に対して送信する（ステップＳ９０６）。フォーカスレンズ移動指示部１３５は、フォーカスサーチコマンド４００の生成に際して、検波間隔焦点深度数４０４については、上記ステップＳ９２０により決定された検波間隔焦点深度数ｎの値を格納する。また、検波範囲最遠距離４０２および検波範囲最至近距離４０３については、それぞれ、ステップＳ９０３において決定（更新）された検波範囲に対応する検波範囲最遠距離と検波範囲最至近距離の値が格納される。
【０１２７】
上記フォーカスサーチコマンド４００の送信に応じて、交換レンズ２００は、後述するようにして、１回のフォーカスサーチに対応してフォーカスレンズ２２１を移動させる動作を実行する。すなわち、検波範囲における検波位置を順次移動させていくようにしてフォーカスレンズ２２１を移動させる。そこで、検波部１７０は、これらの検波位置ごとに対応して入力される画像信号から評価値を求めていく（ステップＳ９０７）。そして、フォーカスレンズ２２１が検波終了位置まで到達した後、これまでにおいて検波位置ごと求められた評価値を利用して合焦位置を算出する（ステップＳ９０８）。
【０１２８】
次に、例えばフォーカスレンズ移動指示部１３５は、今回のフォーカスサーチの動作が、最小検波間隔によるものであったか否かについて判定する（ステップＳ９０９）。最小検波間隔は、決定可能な検波間隔焦点深度数ｎのうちで最小なものに対応する。具体的に、図７に示す検波間隔テーブル１８２との対応であれば、最小検波間隔に対応する検波間隔焦点深度数ｎは「１５」となる。
【０１２９】
まず、ステップＳ９０９において最小検波間隔よりも大きな検波間隔によるフォーカスサーチを実行していると判定された場合には、ステップＳ９０３以降の処理を再度実行する。すなわち、フォーカスサーチを再度実行させる。ただし、２回目以降のフォーカスサーチに対応しては、検波範囲決定部１３２は、ステップＳ９０３として、以下の処理を実行する。すなわち、前回のフォーカスサーチに対応してステップＳ９０８により算出された合焦位置を検波範囲の基準（中心）とする。そのうえで、前回よりも狭い検波範囲を設定する。これに応じて、ステップＳ９２０の検波間隔決定処理によって決定される検波間隔についても、フォーカスサーチを繰り返して行くのにしたがって、段階的に狭くしていくことができる。
【０１３０】
そして、ステップＳ９０９において最小検波間隔によりフォーカスサーチを実行したとの判定結果が得られた場合には、最も細かい精度によって合焦位置が算出されていることになる。したがって、これ以上フォーカスサーチを実行する必要はない。そこで、この場合には、最後の合焦位置算出処理（ステップＳ９０８）により算出された合焦位置にフォーカスレンズを移動させるように、交換レンズ２００に対して指示を行う（ステップＳ９１０）。この指示に応じて交換レンズ２００においてはフォーカスレンズ２２１を指定された合焦位置に対して移動させるためのレンズ駆動を実行する。この結果、被写体に合焦した状態が得られることになる。
【０１３１】
図１１のフローチャートは、図１０のステップＳ９２０として示した検波間隔決定処理についての手順例を示している。なお、この図に示す処理の説明にあたっては、検波間隔テーブル１８２が図７に示す内容を有していることを前提とする。
【０１３２】
まず、検波間隔決定部１３４は、現在の変数ｍが最大値であるか否かについて判定する（ステップＳ９２１）。先に述べたように、本発明の実施の形態では、フォーカスサーチを繰り返し実行することで、最終的には、最小検波間隔により最後のフォーカスサーチが実行される。しかし、なんらかの原因によって、本来であれば最小検波間隔が設定されるだけの一定回数以上のフォーカスサーチを実行しても最小検波間隔が設定されない動作状態に陥る可能性がある。そこで、本発明の実施の形態としては、このような誤動作への対策として、次のようにしてフォーカスサーチの実行回数に制限を与えることとしている。
【０１３３】
ステップＳ９２１において現在の変数ｍが最大値であると判定された場合は、一定回数以上のフォーカスサーチを実行しても未だ最小検波間隔が設定されていない状態であることになる。そこで、この場合には、検波間隔決定部１３４は、検波間隔決定処理として、検波間隔焦点深度数ｎについて「５」を設定する（ステップＳ９２６）。これにより、今回実行されるフォーカスサーチの終了段階においては、図１０のステップＳ９０９において、最小検波間隔によりフォーカスサーチが実行されたものとして判定される。すなわち、今回のフォーカスサーチを、最後のフォーカスサーチとすることができる。このようにして、本発明の実施の形態においては、フォーカスサーチの実行回数が制限される。これにより、フォーカスサーチが一定回数以上にわたって無駄に繰り返し実行されることがなくなり、フォーカス制御に要する最大時間を一定以内とすることができる。
【０１３４】
これに対して、ステップＳ９２１において、変数ｍが最大値ではないとして判定された場合には、通常の検波間隔決定処理を実行する。このために、検波間隔決定部１３４は、検波間隔テーブル１８２を参照する（ステップＳ９２２）。そして、図１０のステップＳ９０４にて参照された検波範囲焦点深度数Ｎについて、検波間隔テーブル１８２における範囲区分の何れに該当するかを判断する（ステップＳ９２３）。この判定結果として、（Ｎ≦１００）の範囲区分に該当する場合には、検波間隔焦点深度数を示す変数ｎに対して「２５」を設定する（ステップＳ９２４）。また、（２０≦Ｎ＜１００）の範囲区分に該当する場合には、検波間隔焦点深度数ｎに「１５」を設定する（ステップＳ９２５）。また、（０≦Ｎ＜２０）の範囲区分に該当する場合には、検波間隔焦点深度数ｎに「５」を設定する。このようにして、本発明の実施の形態においては、焦点深度数により表現される検波範囲に基づいて、焦点深度数により表現される検波間隔を設定する（ステップＳ９２５）。これらステップＳ９２４乃至Ｓ９２６としての処理により、検波間隔が設定されることになる。
【０１３５】
［交換レンズにおける処理手順例］
図１２のフローチャートは、フォーカスサーチコマンド４００の受信に対応して交換レンズ２００が実行する処理手順例を示している。なお、この図に示す処理は、図４の交換レンズ２００において示される機能部位の何れかが適宜実行するものとなる。
【０１３６】
撮像装置１００のフォーカスレンズ移動指示部１３５から送信されたフォーカスサーチコマンド４００は、交換レンズ２００においてフォーカスレンズ移動量算出部２５１が受信する(ステップＳ９３１）。
【０１３７】
上記フォーカスサーチコマンド４００の受信に応じて、まず、フォーカスレンズ２２１を検波開始位置に対して移動させるための制御が実行される（ステップＳ９３２）。このために、フォーカスレンズ移動量算出部２５１はフォーカスサーチコマンド４００に格納されていた情報を参照する。すなわち、検波方向４０５が検波範囲最遠距離から検波範囲最至近距離の方向を示している場合には、検波範囲最遠距離４０２を検波開始位置として判定する。一方、検波方向４０５が検波範囲最至近距離から検波範囲最遠距離の方向を示している場合には、検波範囲最至近距離４０３を検波開始位置として判定する。そして、判定した検波開始位置に対するフォーカスレンズ駆動をフォーカスレンズ駆動制御部２５２に対して指示する。この指示に応じてフォーカスレンズ駆動制御部２５２が駆動制御を実行することで、フォーカスレンズ２２１は検波開始位置まで移動する。
【０１３８】
次に、フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、検波間隔に対応するフォーカスレンズの移動量算出処理を実行する（ステップＳ９４０）。このステップＳ９４０としてのレンズ移動量算出処理については後述する。
【０１３９】
次に、ステップＳ９４０にて算出されたレンズ移動量Ｍｖによりフォーカスレンズを移動させるための制御が実行される（ステップＳ９３３）。このために、フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、ステップＳ９４０により算出されたレンズ移動量Ｍｖによるフォーカスレンズ２２１の移動をフォーカスレンズ駆動制御部２５２に対して指示する。この指示に応じて、フォーカスレンズ２２１は、これまでの検波位置からレンズ移動量Ｍｖだけ離れた検波位置に移動する。
【０１４０】
次に、フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、上記ステップＳ９３３によりフォーカスレンズ２２１を移動させた結果として、フォーカスレンズ位置が検波終了位置まで到達したか否かについて判定する（ステップＳ９３４）。検波終了位置は、フォーカスサーチコマンド４００における検波範囲最遠距離４０２と検波範囲最至近距離４０３のうち、検波開始位置として判定されなかった側となる。フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、この検波終了位置と現在のフォーカスレンズ位置とを比較する。そして、現在のフォーカスレンズ位置が検波終了位置と同じ、または、検波終了位置を越えているとの比較結果が得られた場合には、検波終了位置に到達したものと判定する。これに対して、現在のフォーカスレンズ位置が検波終了位置を越えていないとの比較結果が得られた場合には、検波終了位置に到達していないものと判定する。
【０１４１】
ステップＳ９３４において、検波終了位置に到達していないものとして判定された場合には、新たに、現在のフォーカスレンズ位置Ｐに対応するレンズ移動量Ｍｖを算出する(ステップＳ９４０）。次に、この算出したレンズ移動量Ｍｖによるフォーカスレンズ移動制御が実行される（ステップＳ９３３）。このようにして、ステップＳ９４０およびステップＳ９３３による処理を繰り返し実行した結果、ステップＳ９３４にて検波終了位置に到達したことが判定されると、フォーカスサーチコマンド４００の受信に応じたこれまでのフォーカスレンズ移動制御を終了させる。
【０１４２】
図１３のフローチャートは、上記図１２においてステップＳ９４０として示される検波間隔対応レンズ移動量算出処理の手順例を示している。フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、フォーカスレンズ位置Ｐ、絞り値Ｆおよび焦点距離ｆを入力する（ステップＳ９４１）。次に、フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、フォーカス感度テーブル３１０から、上記ステップＳ９４１により入力したフォーカスレンズ位置Ｐ、絞り値Ｆおよび焦点距離ｆの組合せに対応するフォーカス感度εを選択する(ステップＳ９４２）。
【０１４３】
また、フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、検波間隔焦点深度数ｎと許容錯乱円径δの値を入力する(ステップＳ９４３）。検波間隔焦点深度数ｎは、受信したフォーカスサーチコマンド４００における検波間隔焦点深度数４０４に格納されていた値を入力する。また、許容錯乱円径δは、撮像装置１００において許容錯乱円径情報１８１として記憶されている値を入力する。なお、例えば所定のタイミングで最初に撮像装置１００から送信されてきた許容錯乱円径δの値を交換レンズ２００側で保持しておくこととして、ステップＳ９４３においては、この保持している値を入力するようにしてもよい。
【０１４４】
また、ステップＳ９４３において入力するフォーカスレンズ位置Ｐ、絞り値Ｆおよび焦点距離ｆのうち、絞り値Ｆおよび焦点距離ｆについては、１回のフォーカスサーチ動作においては固定となる。そこで、１回のフォーカスサーチにおいて、最初の１回目のステップＳ９４３において、フォーカスレンズ位置Ｐ、絞り値Ｆおよび焦点距離ｆを入力し、２回目以降においては、フォーカスレンズ位置Ｐのみを新たに入力することとしてもよい。
【０１４５】
そして、フォーカスレンズ移動量算出部２５１は、上記のようにして入力した許容錯乱円径δおよびフォーカス感度εと、フォーカスレンズ位置Ｐに対応する有効絞り値Ｆｅとに基づいて、前述のようにしてレンズ移動量Ｍｖを算出する（ステップＳ９４４）。
【０１４６】
先に図１２に示された手順によれば、１回のフォーカスサーチにおいて、検波間隔ごとにフォーカスレンズ２２１を移動させるごとにステップＳ９４０を実行することで、新たなレンズ移動量Ｍｖを求めることとしている。これは、フォーカスレンズ２２１の位置に応じて、焦点深度ｄ（実効絞り値Ｆｅ）およびフォーカス感度εが変化することによる。先に述べたように、レンズ移動量Ｍｖは、焦点深度ｄ（Ｆｅ・δ）、フォーカス感度ε、および検波間隔焦点深度数ｎとを利用して算出される。そこで、図１２のステップＳ９４０によっては、フォーカスレンズ２２１が移動されるごとに、移動後の新たなフォーカスレンズ位置Ｐに対応する新たな焦点深度ｄを算出し、また、新たなフォーカス感度εを取得する。そして、これらの新たな焦点深度ｄおよびフォーカス感度εを利用して、新たなフォーカスレンズ位置Ｐに対応したレンズ移動量Ｍｖを算出することとしている。このような手順とすることで、本発明の実施の形態においては、フォーカスレンズ位置の移動に係わらず、焦点深度数ｎに対応した一定のコントラストの変化量が保たれるようにして、検波間隔ごとにフォーカスレンズを移動させていくことが可能になる。
【０１４７】
また、一般的なこととして、フォーカスレンズの駆動に際しては、撮像装置が物理的な移動量を指定してフォーカスレンズの駆動を指示する。図１に示した撮像システム１０のもとでこの構成に従った場合、まず、撮像装置１００においてレンズ移動量Ｍｖまでを算出することになる。そして、このレンズ移動量Ｍｖを指定して交換レンズ２００に対してフォーカスレンズ２２１の移動を指示することになる。
【０１４８】
ただし、上記のような構成では、フォーカスレンズ２２１のレンズ移動量Ｍｖを算出するために、撮像装置１００側においてフォーカス感度テーブル３１０のデータを必要とすることになる。または、フォーカス感度テーブル３１０の代替となる情報として、例えばフォーカス移動範囲全体におけるフォーカス位置ごとの焦点深度を示す情報など必要とする。これらの情報はレンズユニットごとに固有となる値を有する。したがって、交換レンズ２００側において記憶させておくことが妥当であり、レンズの交換が前提となっている撮像装置１００側に記憶させておくことは現実的ではない。したがって、撮像装置１００が、検波間隔焦点深度数ｎから物理的なレンズ移動量を算出しようとすれば、交換レンズ２００からフォーカス感度テーブル３１０を入力するための通信を行うことになる。フォーカス感度テーブル３１０は、図９に示したように３次元テーブルの構造を有するものであり、そのデータサイズは相当に大きい。このために、通信処理の負荷が増大してオートフォーカス制御の速度低下などを招くことになる。
【０１４９】
そこで、本発明の実施の形態においては、撮像装置１００側からは、検波間隔焦点深度数ｎによりフォーカスレンズ２２１の移動を指示し、交換レンズ２００側において検波間隔焦点深度数ｎに対応するレンズ移動量Ｍｖを求めることとしている。これにより、撮像装置１００と交換レンズ２００との間で、フォーカス感度テーブル３１０またはこれに代替するデータサイズの大きな情報を送受信する必要がなくなる。例えば先に述べたように、本発明の実施の形態においてオートフォーカス制御のために撮像装置１００が交換レンズ２００から入力する情報は、焦点距離ｆ、最至近合焦距離、最遠合焦距離、および、絞り値Ｆである。この程度の情報の送受信であれば通信負荷は非常に軽くすることができる。
【０１５０】
［変形例］
続いては，本発明の実施の形態の変形例について説明する。上記第１の実施の形態においては、２回目以降のフォーカスサーチに対応して図１０のステップＳ９０３により更新する検波範囲について、検波範囲最遠距離と検波範囲最至近距離により表すこととしていた。すなわち、レンズ（主点）に対する物理的な距離に基づいて検波範囲を決定することとしていた。
【０１５１】
これに対して変形例においては、ステップＳ９０３により更新する検波範囲を、焦点深度数Ｎにより示すこととする。この場合、２回目以降のフォーカスサーチに対応するステップＳ９０３は、次のような処理となる。すなわち、前回のフォーカスサーチのときに設定されていた検波範囲を示す検波範囲焦点深度数Ｎに対して、これよりも小さい検波範囲焦点深度数Ｎの値を、例えば予め定められたアルゴリズムにしたがって設定するというものになる。このようにして、２回目以降のステップＳ９０３においては、検波範囲の更新によって新たな検波範囲焦点深度数Ｎが求められることとなるため、ステップＳ９０４の処理は省略することができる。なお、ステップＳ９２０による検波間隔決定処理については、新たに更新された検波範囲に相当する検波範囲焦点深度数Ｎに基づいて、第１の実施の形態と同様にして図１１に示す手順により実行すればよい。
【０１５２】
この変形例に対応して図１０のステップＳ９０６により送信されるフォーカスサーチコマンド４００Ａは、図８（ｂ）に示すものとなる。この図に示されるフォーカスサーチコマンド４００Ａは、図８（ａ）のフォーカスサーチコマンド４００が格納する検波範囲最遠距離４０２および検波範囲最至近距離４０３に代えて、検波基準位置４０２Ａおよび検波範囲焦点深度数（Ｎ）を格納している。
【０１５３】
検波基準位置４０２Ａは、更新された検波範囲において基準となる位置が示されているこの基準位置は、例えば検波開始位置とすることが考えられる。または、検波範囲における中央の位置（ステップＳ９０８により算出された合焦位置）とすることが考えられる。検波範囲焦点深度数４０３Ａは、今回のフォーカスサーチに応じて更新された検波範囲を焦点深度数により示した値（Ｎ）が格納される。
【０１５４】
上記フォーカスサーチコマンド４００Ａを受信した交換レンズ２００においては、図１２および図１３により説明したのと同様の処理手順によってフォーカスレンズ２２１の駆動制御を実行する。ただし、ステップＳ９３２においては、例えばフォーカスサーチコマンド４００Ａにおける検波基準位置４０２Ａが示す位置を検波開始位置としてフォーカスレンズ２２１を移動させることになる。また、ステップＳ９３４における検波終了位置に到達したか否かについいての判定は、実際のフォーカスレンズの位置に基づくのではなく、次のようにして判定することができる。すなわち、レンズ移動量Ｍｖによるフォーカスレンズ２２１の移動を、必要回数を繰り返したか否かに基づいて判定することができる。上記の必要回数は、例えば検波範囲焦点深度数Ｎと、検波間隔焦点深度数ｎとを利用して（Ｎ／ｎ）により求めることができる。このようにして、変形例においては、検波範囲について、検波範囲焦点深度数Ｎの値を変更するようにして更新を行うようにされている。そして、先にも述べたように、２回目以降のフォーカスサーチにおいては、更新した検波範囲ごとに対応して検波範囲焦点深度数Ｎを算出する処理を省略することができる。これにより、撮像装置１００側の処理負荷を軽減させることができる。
【０１５５】
なお、本発明の実施の形態としての構成は、例えばレンズと本体とが一体となった撮像装置にも適用することができる。この場合には、撮像装置内部においてレンズユニット側と本体側とでフォーカス感度テーブル３１０相当のデータを送受信させなくともよいことになり、オートフォーカス制御における処理負荷を軽減することができる。
【０１５６】
また、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、本発明の実施の形態において明示したように、本発明の実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本発明の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本発明は実施の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において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
【０１５７】
また、本発明の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc（登録商標））等を用いることができる。
【符号の説明】
【０１５８】
１０  撮像システム
１００  撮像装置
１１１  撮像素子
１１４  デジタル信号処理部
１３０  制御部
１３１  合焦位置算出部
１３２  検波範囲決定部
１３３  検波範囲焦点深度数算出部
１３４  検波間隔決定部
１３５  フォーカスレンズ移動指示部
１７０  検波部
１８１  許容錯乱円径情報
１８２  検波間隔テーブル
２００  交換レンズ
２０１  インターフェース部
２１１  ズームレンズ
２１２  ズーム位置検出部
２２１  フォーカスレンズ
２５０  レンズ制御部
２５１  フォーカスレンズ移動量算出部
２５２  フォーカスレンズ駆動制御部
２５３  テーブル参照部
３１０  フォーカス感度テーブル
３２０  合焦距離テーブル
３３０  焦点距離テーブル
３４１  ズーム位置情報
３４２  フォーカスレンズ位置情報
３４３  絞り値情報
４００、４００Ａ  フォーカスサーチコマンド
【図１】
0005621325.tif 000005
【図２】
0005621325.tif 000006
【図３】
0005621325.tif 000007
【図４】
0005621325.tif 000008
【図５】
0005621325.tif 000009
【図６】
0005621325.tif 000010
【図７】
0005621325.tif 000011
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005621325.tif 000017