(57)【要約】【課題】合焦のための高精度なＡＦレンズ駆動を行う。【解決手段】ＡＦレンズ１３１の位置検出手段１３７の出力に対して条件が異なる処理を行う増幅手段２１１および差動増幅手段２２２と、ＡＦレンズ１３１を第１の走査範囲で駆動させる第１の走査モードにおいて、焦点状態を評価する評価値算出手段２４と増幅手段２１１の出力とを関連付ける粗スキャンペアリング手段２３１と、第２の走査範囲でＡＦレンズ１３１を駆動させる第２の走査モードにおいて、評価値算出手段２４と作動増幅手段２１２の出力とを関連付ける密スキャンペアリング手段２３２とを有し、ＡＦレンズ１３１を撮像素子１６に対して所定の位置に移動させる調整駆動モードでは、差動増幅手段２１２により関連付けられた評価値算出手段２４の出力と作動増幅手段２１２の出力とに基づいてＡＦレンズ１３１を駆動する。【選択図】図２
2014202862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段と、
前記撮像手段に被写体像を結像させる光学系と、
前記光学系を前記撮像手段に対して相対的に移動させる駆動手段と、
前記光学系と前記撮像手段の相対的な位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の出力に対して、条件が互いに異なる処理を行う第１の信号処理手段および第２の信号処理手段と、
前記撮像手段の出力に基づき画像の焦点状態を評価する評価手段と、
前記駆動手段が前記光学系を第１の走査範囲で駆動させる第１の走査モードにおいて、前記評価手段の出力と前記第１の信号処理手段の出力とを関連付ける第１の関連付け手段と、
前記第１の関連付け手段の出力に基づいて選択される第２の走査範囲で前記駆動手段が前記光学系を駆動させる第２の走査モードにおいて、前記評価手段の出力と前記第２の信号処理手段の出力とを関連付ける第２の関連付け手段と、
を有し、
前記光学系を前記撮像手段に対して所定の位置に移動させる調整駆動モードでは、前記駆動手段は、前記第２の関連付け手段により関連付けられた前記評価手段の出力と前記第２の信号処理手段の出力とに基づいて、前記光学系を駆動制御することをする特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第２の信号処理手段の増幅利得は、前記第１の信号処理手段の増幅利得よりも大きい事を特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第２の信号処理手段の増幅利得とオフセット量を、前記第２の走査範囲に基づいて設定する設定手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１の走査モードおよび前記第２の走査モードにおいては、前記駆動手段は、前記第１の信号処理手段の出力に基づいて前記光学系を駆動制御し、
前記調整駆動モードにおいては、前記駆動手段は、前記第２の信号処理手段の出力に基づいて前記光学系を駆動制御する事を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１の信号処理手段は、前記位置検出手段の出力からノイズを除去する第１のノイズカットフィルタを有し、
前記第２の信号処理手段は、前記位置検出手段の出力からノイズを除去する第２のノイズカットフィルタを有し、
前記第２のノイズカットフィルタの時定数は、前記第１のノイズカットフィルタの時定数より大きい事を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像手段と、前記撮像手段に被写体像を結像させる光学系と、前記光学系を前記撮像手段に対して相対的に移動させる駆動手段と、前記光学系と前記撮像手段の相対的な位置を検出する位置検出手段と、を有する撮像装置の制御方法であって、
前記駆動手段が前記光学系を第１の走査範囲で駆動させる第１の走査モードでは、前記撮像手段の出力に基づき画像の焦点状態を評価する評価値を算出し、前記位置検出手段の出力に所定の信号処理を施し、前記所定の信号処理が施された前記出力と前記評価値とを関連付ける第１の関連付けステップと、
前記第１の関連付け手段の出力に基づいて選択される第２の走査範囲で前記駆動手段が前記光学系を駆動させる第２の走査モードでは、前記撮像手段の出力に基づき画像の焦点状態を評価する評価値を算出し、前記第１の走査モードとは異なる条件で前記位置検出手段の出力に所定の信号処理を施し、前記所定の信号処理が施された前記出力と前記評価値とを関連付ける第２の関連付けステップと、
前記光学系を前記撮像手段に対して所定の位置に移動させる調整駆動モードでは、前記第２の関連付けのステップにおいて関連付けられた前記出力と前記評価値とに基づいて、前記光学系を駆動制御することをする特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項７】
コンピュータを、請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置の各手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチルカメラやビデオカメラ装置などの撮像装置と、撮像装置の制御方法と、撮像装置の制御するためのプログラムに関する。特に、被写体像のＡＦ評価値に基づいて合焦動作を行う撮像装置、撮像装置の制御方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体像のコントラストを評価し、それに基づいて合焦動作を行うコントラストＡＦ（ＴＶ−ＡＦとも称する）は、現在のデジタルコンパクトカメラでは主流となる技術である。
そしてその様な撮像装置において、レンズの位置信号を検出し、ＡＦ評価値（コントラスト評価値）と関連付けてレンズを駆動制御する技術は、たとえば特許文献１などに開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４２４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像装置の小型化やレンズ駆動の高精度化に伴い、レンズの位置信号精度の要求は高くなってきている。特に、ダイレクトドライブタイプのレンズ駆動装置においては、レンズ位置の検出ピッチが極めて細かくなり、性能の限界が表れ始めている。
上記実情に鑑み、本発明の目的は、レンズ位置の検出の精度を高め、合焦のための高精度なレンズ駆動制御を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の撮像装置は、撮像手段と、前記撮像手段に被写体像を結像させる光学系と、前記光学系を前記撮像手段に対して相対的に移動させる駆動手段と、前記光学系と前記撮像手段の相対的な位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の出力に対して、条件が互いに異なる処理を行う第１の信号処理手段および第２の信号処理手段と、前記撮像手段の出力に基づき画像の焦点状態を評価する評価手段と、前記駆動手段が前記光学系を第１の走査範囲で駆動させる第１の走査モードにおいて、前記評価手段の出力と前記第１の信号処理手段の出力とを関連付ける第１の関連付け手段と、前記第１の関連付け手段の出力に基づいて選択される第２の走査範囲で前記駆動手段が前記光学系を駆動させる第２の走査モードにおいて、前記評価手段の出力と前記第２の信号処理手段の出力とを関連付ける第２の関連付け手段と、を有し、前記光学系を前記撮像手段に対して所定の位置に移動させる調整駆動モードでは、前記駆動手段は、前記第２の関連付け手段により関連付けられた前記評価手段の出力と前記第２の信号処理手段の出力とに基づいて、前記光学系を駆動制御することをする特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、レンズ位置の検出の精度を高めることができ、合焦のために高精度なレンズ駆動制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置の断面模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置の動作を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態におけるノイズカットを説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる制御方法のフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかる制御方法を説明する図である。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる位置検出手段の構造の例を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態にかかる撮像装置の断面模式図である。
【図９】本発明の第２の実施形態にかかる位置検出手段の構造の例を示す模式図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態にかかる位置検出手段の構造の例を示す模式図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態にかかる制御方法のフローチャートである。
【図１２】本発明の第４の実施形態にかかる位置検出手段の構造の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置１ａの断面模式図である。
図１において、１０は撮像光軸である。１１は撮像装置１ａの本体である。１２は交換レンズである。１３は交換レンズ１２に設けられた撮像光学系である。１３１は撮像光学系１３のうち、合焦動作を行うＡＦレンズである。１４は絞りである。１５は、半透過のクイックリターンミラーである。１６は、撮像手段の一例である撮像素子である。
撮像光学系１３は、被写体像を撮像素子１６に結像する。クイックリターンミラー１５は、撮像光学系１３の被写体像を、撮像素子１６およびプリズム１７に分岐させる。そして、クイックリターンミラー１５は、動画撮像時および被写体確認時は、図略の駆動機構によって図１に示すようにミラーダウンされる。この状態では、クイックリターンミラー１５は、交換レンズ１２から射出する被写体像を、プリズム１７および撮像素子１６に分岐させる。一方、静止画の撮像を行うときのみ、クイックリターンミラー１５はアップし、交換レンズ１２より射出する被写体像を直接的に撮像素子１６に導いて結像する。
１８は、プリズム１７に入射した光束を接眼面に導く観察光学系である。１９は、撮像素子１６への入射を制御するシャッターである。１１０は、背面液晶モニターである。背面液晶モニター１１０は、撮像光学系１３により撮像素子１６上に結像し、撮像素子１６が撮像した画像を再生する。
【０００９】
図２は、ＡＦレンズ１３１の周辺の詳細図である。
ＡＦレンズ１３１は、レンズ枠１３２に取り付けられている。レンズ枠１３２は、ガイドバー１３３により、交換レンズ１２の不図示の鏡筒などに、撮像光軸１０の方向（矢印Ｚの方向）に往復移動可能にガイドされている。このため、ＡＦレンズ１３１は、撮像素子１６に対して、撮像光軸１０の方向に相対的に往復移動可能である。レンズ枠１３２のガイドバー１３３周りの回転は、振れ止めバー１３４とレンズ枠１３２との勘合により規制される。
【００１０】
レンズ枠１３２にはコイル１３８が設けられる。交換レンズ１２の不図示の鏡筒には、コイル１３８に対向するように、永久磁石１３６が固定されている。そして、本実施形態では、コイル１３８および永久磁石１３６が、ＡＦレンズ１３１を駆動する駆動機構を構成する。
撮像装置１ａは、演算処理手段２５とＡＦレンズ制御手段２７とを含む。演算処理手段２５は、後述する各種の演算や交換レンズ１２の各部の制御を行う。また、演算処理手段２５は、記憶手段２５１を含み、図２の各手段が出力する信号を記憶することができる。
ＡＦレンズ制御手段２７は、増幅手段２１１または差動増幅手段２１２からの指示にしたがって、ＡＦレンズ１３１を駆動制御する。具体的には、ＡＦレンズ制御手段２７は、コイル１３８に通電し、コイル１３８と永久磁石１３６との間に磁力を働かせることより、ＡＦレンズ１３１を、撮像光軸１０の方向（矢印Ｚの方向）に、撮像素子１６に対して相対的に移動するように駆動制御する。これにより、撮像光学系１３の焦点調節を行う。
【００１１】
演算処理手段２５は、撮像素子１６が撮像する画像のコントラストを検出し、このコントラストに基づく値をＡＦ評価値とし、算出したＡＦ評価値を用いて焦点状態を評価する（評価手段の一例）。具体的には、演算処理手段２５は、ＡＦレンズ制御手段２７を介してＡＦレンズ１３１を所定量ずつ移動させながら、撮像素子１６が撮像する画像のＡＦ評価値を算出する。さらに、演算処理手段２５は、最もＡＦ評価値の高い結果が得られるＡＦレンズ１３１の位置を、所定の位置の一例である合焦位置とする。
そして、ＡＦレンズ制御手段２７は、ＡＦレンズ１３１を、算出した合焦位置（所定の位置の一例）に移動させる（合焦動作）。この様な合焦動作は、『コントラストＡＦ』、『山登りＡＦ』、『ＴＶ−ＡＦ』などと称されている。
【００１２】
レンズ枠１３２には、ホール素子などの位置検出手段１３７が取り付けられる。また、不図示の鏡筒には、位置検出手段１３７に対向する位置に、インデックススケール１３５が設けられる。そして、位置検出手段１３７は、インデックススケール１３５との関係で、ＡＦレンズ１３１が駆動された際の鏡筒内における位置をリニアに検出する。
なお、従来は、ＡＦレンズの位置を検出するため、インデックスが刻まれたインデックススケールと、このインデックスをカウントする位置検出手段とを有する構成が用いられている。そして、従来の構成では、位置検出手段によるインデックスのカウントを積算することによって、ＡＦレンズの位置を検出する。
これに対して、本実施形態においては、ＡＦレンズ１３１の移動に従ってリニアに変化するアナログ出力（これをリニア出力と称する）を利用している。なお、位置検出手段１３７の詳細は後述する。また、増幅手段２１１または差動増幅手段２１２は、ＡＦレンズ制御手段２７を介して、位置検出手段１３７によるＡＦレンズ１３１の位置の検出結果を用いた公知の負帰還制御（以下、ＦＢ制御と記す）により、ＡＦレンズ１３１を駆動制御する。
【００１３】
次に、交換レンズ１２の機能ブロックについて、図２を用いて説明する。図２に示す各手段は、評価値算出手段２４を除いて、交換レンズ１２に設けられている。
評価値算出手段２４は、撮像素子１６が撮像した画像のコントラストに基づいて、ＡＦ評価値を算出する。算出した評価値は、第１の関連付け手段の一例である粗スキャンペアリング手段２３１と、第２の関連付け手段の一例である密スキャンペアリング手段２３２に出力される。なお、評価値算出手段２４は、撮像装置１ａの本体１１に設けられている。評価値算出手段２４が出力する信号は、レンズマウントを介して交換レンズ１２に送信される。
位置検出手段１３７は、ＡＦレンズ１３１の位置（位置検出手段１３７とインデックススケール１３５との相対的な位置）に応じたアナログ信号を出力する。位置検出手段１３７の信号は、第１の信号処理手段の一例である増幅手段２１１と、第２の信号処理手段の一例である差動増幅手段２１２とに入力される。
増幅手段２１１と差動増幅手段２１２は、位置検出手段１３７から入力された信号を、それぞれ所定の増幅率で増幅する。なお、増幅手段２１１と差動増幅手段２１２の増幅率は互いに異なる。具体的には、差動増幅手段２１２の増幅率は、増幅手段２１１の増幅率よりも大きい。このように、増幅手段２１１と差動増幅手段２１２とで、信号処理の条件の一例である増幅率が異なる。
増幅手段２１１が出力する信号は、第１のノイズカットフィルタの一例である粗スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２１（以下、第１のＮＣフィルタと記す）に入力される。差動増幅手段２１２が出力する信号は、第２のノイズカットフィルタの一例である密スキャン速度対応ノイズカットフィルタ２２２（以下、第２のＮＣフィルタと記す）に入力される。これら第１のＮＣフィルタ２２１と第２のＮＣフィルタ２２２の機能は後述する。
第１のＮＣフィルタ２２１が出力する信号は、評価値算出手段２４が算出したＡＦ評価値とともに、粗スキャンペアリング手段２３１に入力される。第２のＮＣフィルタ２２２が出力する信号は、評価値算出手段２４が算出したＡＦ評価値とともに、密スキャンペアリング手段２３２に入力される。
粗スキャンペアリング手段２３１は、各時間における第１のＮＣフィルタ２２１が出力する信号とＡＦ評価値とを関連付ける。そしてその結果を、演算処理手段２５に出力する。同様に、密スキャンペアリング手段２３２は、各時間における第２のＮＣフィルタ２２２が出力する信号とＡＦ評価値とを関連付ける。そして、その結果を演算処理手段２５に出力する。
【００１４】
図３は、図２のブロック図の詳細を説明する図である。図中、横軸は、ＡＦレンズ１３１が撮像光軸１０に沿ってスキャン（走査）している時間である。縦軸は、評価値算出手段２４のＡＦ評価値、増幅手段２１１、差動増幅手段２１２の出力電圧である。
撮像装置１ａの動作の全体的な流れは、次のとおりである。
まず、増幅手段２１１はＡＦレンズ制御手段２７を介して、ＡＦレンズ１３１を、撮像光軸１０に沿って例えば鏡筒内の第１の位置から第２の位置に向けて走査させる（粗スキャン３１）。この粗スキャン３１は、第１の走査モードで第１の走査範囲を操作する動作処理の一例である。第１の位置は、例えば被写体が無限位置にあるときに撮像素子１６の撮像面に焦点が合う位置である。第２の位置は、例えば被写体が至近位置にあるときに撮像素子１６の撮像面に焦点が合う位置である。第１の位置から第２の位置までの範囲が、第１の走査範囲の一例である。
その後、増幅手段２１１は、粗スキャン３１の結果に基づき、ＡＦレンズ制御手段２７を介して確認走査（密スキャン３２）を行う。密スキャン３２は、第２の走査モードで第２の走査範囲を走査する動作処理の一例である。
その後、ＡＦレンズ制御手段２７は、ＡＦレンズ１３１の合焦動作を行う。これは、調整駆動モードの動作処理の一例である。
【００１５】
具体的な内容は、次のとおりである。
粗スキャン３１では、評価値算出手段２４は、粗スキャン３１の範囲（本実施形態では、第１の位置から第２の位置までの範囲）において、走査中に所定のピッチでＡＦ評価値を算出する。この「所定のピッチ」は、ＡＦレンズ１３１の走査中に、位置検出手段１３７の第１のＮＣフィルタ２２１の出力により定められる。
増幅手段２１１は、ＡＦレンズ１３１を、増幅手段２１１が出力する信号を用いてＦＢ制御する。この間において、評価値算出手段２４は、第１のＮＣフィルタ２２１が信号３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆを出力するタイミングに同期して、ＡＦ評価値３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３６ｆを算出して出力する。
ここで、信号３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆの各々のピッチ（所定のピッチ）は、ＡＦレンズ１３１を全ストローク駆動した場合における第１のＮＣフィルタ２２１の出力の１／１０分に相当する。
そして、粗スキャンペアリング手段２３１は、第１のＮＣフィルタ２２１のそれぞれの信号３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆと、ＡＦ評価値３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３６ｆとを関連付ける。そして、関連付けた信号を、演算処理手段２５に出力する。演算処理手段２５は、粗スキャンペアリング手段２３１が出力する信号を記憶手段２５１に記憶する。
図２に示す各手段は、この粗スキャン３１を、ＡＦ評価値が山（ここではＡＦ評価値３６ｅ）を越え、再度値が小さくなる（ここではＡＦ評価値３６ｆ）まで行う。
そして、演算処理手段２５は、その後の密スキャン３２における走査範囲（第２の走査範囲の一例）を選択する。
【００１６】
密スキャン３２における走査範囲の選択方法は、次のとおりである。
図２に示す各手段は、粗スキャンの走査を、ＡＦ評価値が山（ここではＡＦ評価値３６ｅ）を越え、再度値が小さくなる（ここではＡＦ評価値３６ｆ）まで行う。演算処理手段２５は、粗スキャン３１において、第１のＮＣフィルタ２２１の出力がピークとなる位置(ここでは、信号３４ｅの位置)の前後の出力の位置（ここでは、信号３４ｄと信号３４ｆ）の間の範囲を、密スキャン３２における走査範囲に選択する。
【００１７】
密スキャン３２では、増幅手段２１１は、ＡＦレンズ制御手段２７を介して、ＡＦレンズ１３１を、増幅手段２１１が出力する信号を用いてＦＢ制御する。そして、粗スキャン３１の結果を用いて選択した走査範囲（ここでは、第１のＮＣフィルタ２２１が出力する信号３５ｄから信号３５ｆまでの範囲）で、密スキャン３２を行う。密スキャン３２では、粗スキャン３１より細かいピッチで、第２のＮＣフィルタ２２２の信号３５ｇ、３５ｈ、３５ｉ、３５ｊ、３５ｋ、３５ｌに同期して、ＡＦ評価値３６ｇ、３６ｈ、３６i、３６ｊ、３６ｋ、３６ｌを算出して出力する。
そして、密スキャンペアリング手段２３２は、第２のＮＣフィルタ２２２のそれぞれの信号３５ｇ、３５ｈ、３５ｉ、３５ｊ、３５ｋ、３５ｌと、ＡＦ評価値３６ｇ、３６ｈ、３６i、３６ｊ、３６ｋ、３６ｌを関連付けて、演算処理手段２５に出力する。演算処理手段２５は、密スキャンペアリング手段２３２が出力する信号を記憶手段２５１に記憶する。
この様に、密スキャン３２を行うときには、位置検出手段１３７の増幅利得を大きくし、その結果をＡＦ評価値に関連付けている。
このように、本実施形態では、第１の信号処理手段の一例である増幅手段２１１と第２の信号処理手段の一例である差動増幅手段２１２の信号処理の条件が互いに異なる例として、第２の信号処理手段の増幅利得を第１の信号処理手段より大きくする。
したがって、増幅利得を大きくした分、ノイズなどの外乱に対して安定した信号をＡＦ評価値と関連付けすることが出来る。
なお、前述のとおり、密スキャン３２においては、差動増幅手段２１２が出力する信号とＡＦ評価値とを関連付けて演算処理手段２５に出力しているが、ＡＦレンズ１３１は、増幅手段２１１が出力する信号を用いてＦＢ制御される。
【００１８】
図３では、この増幅率を大きくした信号を、粗スキャン３１の範囲に破線３７で併記してある。粗スキャン３１においては、ＡＦレンズ１３１の走査量が増えると共にその出力の信号のレベルが高くなり、出力飽和レベル３８を超えてしまうことがある。このため、粗スキャン３１の全走査範囲で、この増幅率を用いる事は出来ない。
一方、密スキャン３２の走査範囲は狭いため、この範囲で出力飽和を発生させないように調整することができる。
本実施形態では、粗スキャン３１の終了時に密スキャン３２を行う走査範囲が選択されると、調整オフセット発生手段２６は、その間の出力の信号のレベルが飽和しない様に全体出力にオフセットをかける（オフセット量を設定する）。より具体的には、調整オフセット発生手段２６は、第２のＮＣフィルタ２２２の信号３５ｄのレベルがゼロとなり、信号３５ｆが出力飽和を起こさせないレベルになる様に、差動増幅手段２１２のオフセットや利得（例えばここでは５倍）に調整する。
【００１９】
密スキャン３２においてＡＦ評価値が最大となるＡＦレンズ１３１の位置が、目標とするレンズ停止位置（合焦位置）となる。そこで、ＡＦレンズ制御手段２７は、ＡＦレンズ１３１をその位置に向けて移動させる合焦動作３３を行う。合焦動作３３は、調整駆動モードの一例である。
合焦動作３３では、ＡＦレンズ制御手段２７は、ＡＦレンズ１３１を、位置検出手段１３７の差動増幅手段２１２が出力する信号を用いてＦＢ制御する。そして、ＡＦレンズ制御手段２７は、ＡＦレンズ１３１を、所定の位置（合焦位置。図３の例では、最も高いＡＦ評価値が得られる第２のＮＣフィルタ２２２の信号３５ｉに対応する位置）まで駆動して停止させる。
【００２０】
以上のとおり、
（１）粗スキャン３１の範囲では、ＡＦレンズ１３１は、位置検出手段１３７の増幅手段２１１が出力する信号でＦＢ制御される。そして、その時の第１のＮＣフィルタ２２１が出力する信号とＡＦ評価値とが関連付けられる。
（２）密スキャン３２の範囲でも、ＡＦレンズ１３１は、位置検出手段１３７の増幅手段２１１が出力する信号でＦＢ制御される。但し、密スキャン３２においては、第２のＮＣフィルタ２２２が出力する信号とＡＦ評価値とが関連付けられる。
（３）合焦動作３３では、ＡＦレンズ１３１は、位置検出手段１３７の差動増幅手段２１２が出力する信号でＦＢ制御される。そして、第２のＮＣフィルタ２２２が出力する信号を駆動目標値とする。
【００２１】
前述のとおり、交換レンズ１２は、第１のＮＣフィルタ２２１と、第２のＮＣフィルタ２２２との２つのノイズカットフィルタを有している。ここで、この理由を説明する。
ノイズカットフィルタには、公知のローパスフィルタが適用される。ローパスフィルタは、その時定数が大きいほど、ノイズの除去や減衰（ノイズカット）の効果は高い。
図４は、２種類のローパスフィルタ４１ａ，４２ａのボード線図の例を示す。図４中、横軸は周波数を表し、縦軸は利得を表す。
【００２２】
ここで、ローパスフィルタ４１ａのカットオフ周波数４１ｂの例として１００Ｈｚ、利得確保範囲が４１ｃである例を示す。また、ローパスフィルタ４２ａのカットオフ周波数４２ｂの例として５００Ｈｚ、利得確保範囲の例として４２ｃを示す。このように、この例では、ローパスフィルタ４１ａは、ローパスフィルタ４２ａより時定数が大きい。
ノイズ除去の能力は、利得確保範囲４１ｃが狭いローパスフィルタ４１ａの方が優れている。しかしながら、位置検出手段１３７が出力する信号のレベルの変化が速くなると、ローパスフィルタ４１ａではそれに応答する事が出来なくなる。反対に、時定数の小さいローパスフィルタ４２ａは、位置検出手段１３７が出力する信号のレベルの速い変化にも応答できる能力があるが、ノイズ除去の効果は少ない。
【００２３】
本実施形態において、粗スキャン３１では、密スキャン３２に比較して、ＡＦレンズ１３１が大きな範囲を速く動く。このため、位置検出手段１３７が出力する信号のレベルの変化が、密スキャン３２よりも大きくなる。そこで、粗スキャン３１では、時定数の小さいローパスフィルタ４２ａを第１のＮＣフィルタ２２１として用いる。
これに対して、密スキャン３２では、最終的な合焦動作３３で用いる合焦位置を取得するため、ノイズ除去を十分行う必要がある。また、走査範囲が粗スキャン３１に比較して狭いため、ＡＦレンズ１３１の動く速度は遅い。そこで、密スキャン３２では、ノイズ除去効果の高い時定数の大きなローパスフィルタ４１ａを、第２のＮＣフィルタ２２２として用いる。前述のとおり、密スキャン３２では、ＡＦレンズ１３１の動く速度が遅いため、応答性が低くても応答できる。
この様に、本実施形態では、ＡＦレンズ１３１の動く速度に合わせて、特性の異なるノイズカットフィルタを設定している。このため、精度の高い合焦動作が可能になっている。
【００２４】
図５は、本実施形態にかかる粗スキャン３１〜合焦動作３３の処理の要部を示すフローチャートである。図５のフローチャートに示す処理は、例えばレリーズボタンの半押しなど合焦動作を進めるトリガーでスタートする。
ステップＳ１００１では、増幅手段２１１は、ＡＦレンズ制御手段２７を介して、ＡＦレンズ１３１をＦＢ制御する。そして、あらかじめ定められた走査範囲（第１の走査範囲）について粗スキャン３１を開始する。
ステップＳ１００２では、演算処理手段２５は、その時の各ポイントでの第１のＮＣフィルタ２２１が出力する信号と、その時のＡＦ評価値とを関連付けて、記憶手段２５１に記憶する。
ステップＳ１００３では、演算処理手段２５は、ＡＦ評価値が最大値を超えたか否かを判定する。越えていない場合には、ステップＳ１００２に戻り粗スキャン３１を継続する。越えた場合にはステップＳ１００４に進む。
ステップＳ１００４では、ＡＦレンズ制御手段２７は、ＡＦレンズ１３１の駆動を停止する。また、この時、演算処理手段２５は、密スキャン３２を行う走査範囲（第２の走査範囲）を選択する。具体的には、ＡＦ評価値のピーク値（図３ではＡＦ評価値３６ｅ）の前後の値（図３では、ＡＦ評価値３６ｄ，３６ｆに関連付けられた位置検出手段１３７の信号３５ｄと信号３５ｆの間の範囲を、密スキャン３２を行う走査範囲に選択する。
ステップＳ１００５では、調整オフセット発生手段２６は、差動増幅手段２１２が出力する信号のレベルが、密スキャン３２を行う走査範囲内で出力飽和しないように、オフセット量を調整する。
ステップＳ１００６では、増幅手段２１１は、ＡＦレンズ制御手段２７を介して、ＡＦレンズ１３１をＦＢ制御しながら、ステップＳ１００４で求めた走査範囲内について密スキャン３２を開始する。
ステップＳ１００７では、演算処理手段２５は、密スキャン３２での各ポイントにおけるオフセット量および利得調整された差動増幅手段２１２の出力を受けた第２のＮＣフィルタ２２２の出力と、各ポイントにおけるＡＦ評価値とを関連付ける。関連付けられた第２のＮＣフィルタ２２２の出力（オフセットおよび利得調整された出力）とＡＦ評価値とは、記憶手段２５１に記憶される。
ステップＳ１００８では、演算処理手段２５は、ステップＳ１００４で求めた範囲の走査が終了したか否かを判定する。終了していない場合はステップＳ１００７に戻り走査を継続する。終了した場合はステップＳ１００９に進む。
ステップＳ１００９では、ＡＦレンズ制御手段２７は、ＡＦレンズ１３１の駆動を停止する。
ステップＳ１０１０では、演算処理手段２５は、密スキャン３２で求めたＡＦ評価値の最大値と、その時に関連付けられて記憶した信号（第２のＮＣフィルタ２２２の信号）を、駆動目標値とする。
ステップＳ１０１１では、ＡＦレンズ制御手段２７は、差動増幅手段２１２が出力する信号を用いてＡＦレンズ１３１のＦＢ制御を行いながら合焦動作を行う。
ステップＳ１０１２では、演算処理手段２５は、ＡＦ評価値と位置検出手段１３７が出力する信号が駆動目標値に達したか否かを判定する。これらが駆動目標値に達していない場合には、ステップＳ１０１２に戻り、合焦処理（合焦動作）を継続する。これらが駆動目標値に達した場合には、合焦したとして（ＡＦレンズ１３１が所定の位置に達したとして）このフローに示す処理を終了する。
【００２５】
なお、ＡＦレンズ制御手段２７は、ＡＦレンズ１３１のＦＢ制御を、増幅手段２１１または差動増幅手段２１２を用いて行う。ただし、ＡＦレンズ制御手段２７は、第１のＮＣフィルタ２２１または第２のＮＣフィルタ２２２が出力する信号を用いてＦＢ制御を行うものではない。この理由は、第１のＮＣフィルタ２２１の信号や第２のＮＣフィルタ２２２の信号は、遅れが大きいため、ＦＢ制御が不安定になるおそれがあるためである。
【００２６】
図６は、図２に示す機能ブロック図に、ＦＢ制御のための手段を追加した機能ブロック図である。
図６に示すように、増幅手段２１１および差動増幅手段２１２の信号は、制御切り替え手段２９に入力される。制御切り替え手段２９は、演算処理手段２５の指示により、増幅手段２１１の信号または差動増幅手段２１２の信号を、偏差出力手段２８に出力する。具体的には、制御切り替え手段２９は、粗スキャン３１時および密スキャン３２時には、増幅手段２１１が出力する信号を偏差出力手段２８に入力し、合焦動作３３時には差動増幅手段２１２が出力する信号を偏差出力手段２８に入力する。
偏差出力手段２８は、増幅手段２１１または差動増幅手段２１２の信号と駆動目標値とを比較し、その偏差を増幅してＡＦレンズ制御手段２７に出力する。
駆動目標値は、演算処理手段２５から偏差出力手段２８に入力される。駆動目標値は、次のとおりである。粗スキャン３１では予め設定されている値である。密スキャン３２では、粗スキャン３１で求めたＡＦ評価値範囲に対応する第１のＮＣフィルタ２２１が出力した値である。合焦動作時には、密スキャン３２で求めたＡＦ評価値の最大値に対応する第２のＮＣフィルタ２２２の値である。
そして、ＡＦレンズ制御手段２７は、その時の各駆動目標値とＡＦレンズ１３１の現在の位置との偏差に基づいて、ＡＦレンズ１３１を所定の位置に移動するようにＦＢ制御する。
【００２７】
なお、増幅手段２１１と差動増幅手段２１２は位置検出手段１３７が出力する信号に対する増幅率（信号処理の条件）が異なる。このため、そのままではＦＢ制御のループゲインが変化してシステムが不安定になる場合がある。そこで、この場合には、偏差出力手段２８の増幅利得を調整する事で、システムの安定性を保つ。
具体的には、増幅手段２１１が偏差出力手段２８に入力する時よりも、差動増幅手段２１２が偏差出力手段２８に入力する時の方が、偏差出力手段２８の増幅率を下げる。これによりシステムの安定性を保つ。
【００２８】
次に、ＡＦレンズ１３１の位置の検出のための構成について説明する。図７（ａ）〜（ｃ）は、位置検出のための構成を示す模式図である。図７（ａ）に示すように、ホール素子などの位置検出手段１３７の背面には、バイアス磁石７１が設けられる。バイアス磁石７１の磁束の方向は、位置検出手段１３７を貫く方向に揃えられている。インデックススケール１３５は軟磁性材料である。インデックススケール１３５は、位置検出手段１３７と対向して設けられており、かつ、図７（ａ）に示すように、ＡＦレンズ１３１のスキャン方向（撮像光軸１０の方向）に対して斜めに配置されている。
図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ断面模式図である。図７（ｂ）に示すように、インデックススケール１３５を挟んで位置検出手段１３７の反対面にも、軟磁性体のヨーク７２が設けられる。さらに、位置検出手段１３７を囲むように、ヨーク７３が設けられている。そして、ヨーク７３は、矢印７４ａ、７４ｂに示すような磁束が流れる閉磁気回路を構成する。
【００２９】
位置検出手段１３７が１３７’の位置に移動すると、図７（ｃ）のＢ−Ｂ断面に示すように、磁束に偏りが発生する。そこで、位置検出手段１３７は、磁束の偏りに起因する磁界の大きさの変化を検出する事で位置検出出力とする。
このように、ホール素子などの位置検出手段１３７の背面側にバイアス磁石７１を設け、インデックススケール１３５を軟磁性材料にする事で、外部に対して磁気外乱の発生を防止できる。
また、ＡＦレンズ１３１のスキャン方向に対してインデックススケール１３５を傾斜させ、傾斜によって生じる変化を位置検出出力とする。これにより、ＡＦレンズ１３１のスキャンストロークが大きい場合でも、それをインデックススケール１３５の角度で調整できる。
また、ホール素子などの位置検出手段１３７は、閉磁気回路内に収められている。このため磁気などの外乱ノイズに対して安定な位置検出出力を得る事が出来る。
【００３０】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態における撮像装置１ｂの断面模式図である。図８中、１０は撮像光軸である。８１は撮像装置１ｂの本体である。１３は撮像光学系である。１３１は、撮像光学系１３のうち合焦動作を行うＡＦレンズである。１９は撮像素子１６への入射を制御するシャッターである。１１０は、撮像光学系１３により撮像素子１６上に結像し、撮像素子１６が撮像した画像を再生する背面液晶モニターである。
本実施形態においては、ＡＦレンズ１３１を、撮像光軸１０の方向（図中の矢印Ｚで示す方向）に撮像素子１６に対して相対的に移動させることによって、撮像光学系１３の焦点調節を行う。
【００３１】
第２の実施形態にかかる撮像装置１ｂは、第１の実施形態と比較して、撮像装置１ｂの本体８１と撮像光学系１３が一体になっている構成が相違する。また、第２の実施形態にかかる撮像装置１ｂでは、ＡＦレンズ１３１の位置検出信号は、撮像素子１６の撮像信号から得られるＡＦ評価値と関連付けられて、撮像装置１ｂの本体内の不図示の演算処理手段に取り込まれる。前記のとおり、第１の実施形態では、ＡＦ評価値を交換レンズ１２に送り、位置検出手段１３７が出力する信号と関連付けて交換レンズ１２の演算処理手段２５に取り込んでいた。第２の実施形態では、図２や図６に示す各手段が、撮像装置１ｂの本体８１に設けられる。
【００３２】
図９（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施形態におけるＡＦレンズ１３１の位置の検出のための構成を示す模式図である。第１の実施形態と同様に、ホール素子などの位置検出手段１３７ａ，１３７ｂの背面には、バイアス磁石７１が設けられている。バイアス磁石７１の磁束は、位置検出手段１３７を貫く方向に揃えられる。インデックススケール１３５は、位置検出手段１３７ａ，１２７ｂに対向し、かつ、ＡＦレンズ１３１のスキャン方向（撮像光軸１０の方向）に対して斜めに配置されている（図７（ａ）参照）。インデックススケール１３５は、軟磁性材料である。
第２の実施形態は、第１の実施例と比較して、２個の位置検出手段１３７ａ，１３７ｂが設けられ、インデックススケール１３５が三角形状に形成される構成が相違する。
図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図９（ｂ）に示すように、インデックススケール１３５を挟んで位置検出手段１３７の反対面にも、軟磁性体のヨーク７２が設けられる。また、ヨーク７３は、位置検出手段１３７ａ，１３７ｂを囲むように設けられる。そして、ヨーク７３は、矢印７４ａ、７４ｂに示すような磁束が流れる閉磁気回路を構成する。
【００３３】
位置検出手段１３７ａ，１３７ｂが１３７ａ’，１３７ｂ’に位置すると、図９（ｃ）のＢ−Ｂ断面図に示すように、位置検出手段１３７ａ，１３７ｂの周囲に磁束変化が生ずる。このため、この磁束変化を検出する事で、位置検出出力とする。
２つの位置検出手段１３７ａ，１３７ｂは、共に同じバイアス磁石７１と同じ閉磁路（ヨーク７２，７３）内に収められている。このため、ほぼ同相のノイズを受ける。これに対して、磁束の変化は図９ｂ、図９ｃに示すように２つの位置検出手段１３７ａ，１３７ｂでＡＦレンズ１３１の位置に応じて互いに逆になる。このため、２つの位置検出手段１３７ａ，１３７ｂが出力する信号の差を求める事で、同相ノイズを相殺し、かつ信号の大きさを倍にできる。
また、インデックススケール１３５は、三角形の帯形状であり、精度よく加工できると共に取り扱いも容易である。
【００３４】
（第３の実施形態）
図１０（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３実施例における位置検出のための構成を示す模式図である。本実施形態では、位置検出手段１３７ａ，１３７ｂとインデックススケール１３５のギャップ変化による出力のうねりの対策を行っている。このため、第３の実施形態においては、ギャップ検出手段１０２を設け、ギャップ変動の検出を行っている。
ギャップ検出手段１０２は、インデックススケール１３５の中央に対向するように配置される。このため、ＡＦレンズ１３１の動きによるインデックススケール１３５の傾き辺による磁束変化の影響は受けない。
位置検出手段１３７ａ，１３７ｂとインデックススケール１３５のギャップ変化は、検出感度の変化の原因となる。そこで、図１０（ｂ）に示すように、２つの位置検出手段１３７ａ，１３７ｂが出力する信号の差を求める差動出力の利得調整に用いられる。
更に、ギャップ検出手段１０２そのものにも、温湿度、経時、機器の姿勢による変動が生じうる。そこで、位置検出（密スキャン３２に先立って行われる粗スキャン３１時）にその較正を行っている。
【００３５】
図１１は、較正の処理を含む粗スキャン３１〜合焦動作３３の要部のフローチャートである。なお、図５に示す第１の実施形態と同じ処理には同じ符号を付し、説明は省略する。
ステップＳ１１００１では、演算処理手段２５は、粗スキャン３１におけるギャップ検出手段１０２が出力する信号を、位置検出手段１３７ａ，１３７ｂの差動出力と共に関連付けて記憶する。
ステップＳ１１００２では、較正手段１０１は、ステップＳ１００４で選択した密スキャン３２の走査範囲において、関連付けられたギャップ検出手段１０２の平均出力が予め定められた値（例えば利得１）になる様に、ギャップ検出手段１０２の出力利得を調整する。密スキャン３２では、較正手段１０１は、較正したギャップ検出手段１０２が出力する信号を用いて、位置検出手段１３７ａ，１３７ｂの差動利得を調整する。この様に、ギャップを検出する専用のギャップ検出手段１０２を設け、更にそのギャップ検出手段１０２を使用毎に較正する。これにより、精度の高い位置検出が可能になる。
【００３６】
（第４の実施形態）
図１２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第４実施形態における位置検出ための構成を示す模式図である。
第３の実施形態においては、ギャップの変動に対して専用のギャップ検出手段１０２を設けていた。それに対して、第４の実施形態では、専用のギャップ検出手段１０２を有さず、対をなす２つの位置検出手段１３７ａ，１３７ｂが、インデックススケール１３５を挟んで配置される構成を有する。このような構成であると、一方の位置検出手段１３７ａとインデックススケール１３５のギャップが広がると、他方の位置検出手段１３７ｂとインデックススケール１３５のギャップは狭くなる。このため、出力を平均することによってギャップの変動による影響を相殺できる。また、位置検出に関しては、２つの位置検出手段１３７ａ，１３７ｂの取り付け向きやバイアス磁石７１の着磁方向を調整する。この際、ＡＦレンズ１３１の移動に伴う位置検出手段１３７ａ，１３７ｂが出力する信号が共に、同じ方向に変化するようにする。これにより、ギャップ変動による変動が相殺され、位置検出出力は倍にできる。
【００３７】
図１２（ａ）においては、インデックススケール１３５を挟んで紙面上下方向に位置検出手段１３７ａ，１３７ｂとしてのホール素子が設けられる構成を示す。図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。インデックススケール１３５を挟んで一方の位置検出手段１３７ａの反対面にも、軟磁性体のヨーク７２ａが設けられる。また、当該一方の位置検出手段１３７ａを囲むように、ヨーク７３が設けられている。同様に、インデックススケール１３５を挟んで設けられる他方の位置検出手段１３７ｂの反対面にも、軟磁性体のヨーク７２ｂが設けられている。このような構成によれば、ヨーク７３は、矢印７４ａ、７４ｂに示すように磁束が流れる閉磁気回路を構成する。
位置検出手段１３７ａ，１３７ｂが１３７ａ’，１３７ｂの位置に移動すると、図１２（ｃ）に示すＢ−Ｂ断面に示すように、磁束に偏りが発生する。位置検出手段１３７ａ，１３７ｂは、この磁束を検出する事で位置検出出力とする。この時に、加算手段１２０１は、位置検出手段１３７ａ，１３７ｂが出力する信号を加算し、図２の増幅手段２１１および差動増幅手段２１２に出力する。このような構成によれば、インデックススケール１３５のうねりの影響が少ない安定した位置検出出力が行える。
【００３８】
ここで、本発明の各実施形態にかかる撮像装置のハードウェア構成について、簡単に説明する。図２や図６に示す各手段は、それぞれ専用のハードウェアによって実現される構成であってもよく、コンピュータプログラムによって実現される構成であってもよい。たとえば、交換レンズや撮像装置の本体が、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭを有するコンピュータを有してもよい。この場合には、交換レンズや撮像装置の本体を制御するためのコンピュータ読取り可能なコンピュータプログラムが、ＲＯＭにあらかじめ格納されている。そして、ＣＰＵがＲＯＭからコンピュータプログラムを読み出し、ＲＡＭに展開して実行する。これにより、コンピュータが図２や図６に示す各手段として機能し、図５や図１１のフローチャートに示す処理が実行される。また、交換レンズや撮像装置の本体がマイコン制御機器や論理制御回路などを備え、これらによって前記各手段を実現し、前記処理を実行する構成であってもよい。さらに、前記各手段は、単一の機器によって実現される構成であってもよく、複数の機器によって実現される構成であってもよい。これらのような場合には、交換レンズや撮像装置の各部を制御するためのコンピュータ読取り可能なコンピュータプログラムが格納された記憶媒体は、本発明を構成することになる。
【００３９】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。また、上述の実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線／無線通信を用いてプログラムを実行可能なコンピュータを有するシステム又は装置に供給し、そのプログラムを実行する場合も本発明に含む。従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光／光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリでもよい。また、プログラムの供給方法としては、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムを記憶し、接続のあったクライアントコンピュータがコンピュータプログラムをダウンロードしてプログラムするような方法も考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、撮像された画像から求めた被写体のＡＦ評価値を用いて合焦駆動を行う撮像機器に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１１：カメラ、１２：交換レンズ、１３１：ＡＦレンズ、１３７：位置検出手段、２１１：増幅手段、２１２：差動増幅手段、２２１：第１のＮＣフィルタ、２２２：第２のＮＣフィルタ、２３１：粗スキャンペアリング手段、２３２：密スキャンペアリング手段、２４：評価値算出手段、２５：演算処理手段、２６：調整オフセット発生手段、２７：ＡＦレンズ制御手段
【図１】
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【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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【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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