(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを駆動する駆動部と、
前記フォーカスレンズをウォブリングさせる指示をカメラボディから受信する送受信部と、
前記送受信部により前記指示が受信された場合、前記フォーカスレンズをウォブリングさせた場合における像倍率の変動量を算出し、前記像倍率の変動量が閾値未満か否かによって前記フォーカスレンズをウォブリングさせるか否かを判断する判断部と、
前記判断部により前記フォーカスレンズをウォブリングさせると判断されたとき前記駆動部に前記フォーカスレンズをウォブリングさせ、前記判断部により前記フォーカスレンズをウォブリングさせると判断されないとき前記駆動部に前記フォーカスレンズをウォブリングさせない制御部とを有するレンズ鏡筒。
【請求項２】
請求項１に記載されたレンズ鏡筒であって、
前記制御部は、前記判断部により前記フォーカスレンズをウォブリングさせると判断されないとき前記駆動部に前記フォーカスレンズをウォブリングさせず、前記送受信部に前記フォーカスレンズをウォブリングさせなかったことを示す情報を送信させる制御部と、を有するレンズ鏡筒。
【請求項３】
請求項２に記載されたレンズ鏡筒であって、
前記制御部は、前記判断部により前記フォーカスレンズをウォブリングさせると判断されないとき前記駆動部による前記フォーカスレンズのウォブリングを禁止した後、前記送受信部に前記フォーカスレンズをウォブリングさせなかったことを示す情報を送信させるレンズ鏡筒。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載されたレンズ鏡筒であって、
前記判断部は、前記光学系に含まれるズームレンズの位置と、前記フォーカスレンズの移動量と、前記光学系による像の倍率との関係を示す情報によって前記フォーカスレンズをウォブリングさせるか否かを判断するレンズ鏡筒。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載されたレンズ鏡筒であって、
前記判断部は、前記像倍率の変動量が前記閾値以上となる場合には前記フォーカスレンズをウォブリングさせると判断しないレンズ鏡筒。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１項に記載されたレンズ鏡筒と、前記カメラボディとを備えるカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ鏡筒およびカメラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光軸方向に沿って焦点調節レンズを微小に往復駆動させるウォブリング駆動を行ないながら、光学系の焦点調節を行なう撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０９６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、ズームレンズの光軸方向における位置によっては、焦点調節レンズのウォブリング駆動を行なった際における、画角の変動率が大きくなってしまい、撮影画像の品質が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
発明が解決しようとする課題は、好適なウォブリング制御に適したレンズ鏡筒を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、以下においては、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって発明を限定する趣旨ではない。
【０００７】
[１]請求項１に記載されたレンズ鏡筒は、フォーカスレンズを駆動する駆動部と、前記フォーカスレンズをウォブリングさせる指示をカメラボディから受信する送受信部と、前記送受信部により前記指示が受信された場合、前記フォーカスレンズをウォブリングさせた場合における像倍率の変動量を算出し、前記像倍率の変動量が閾値未満か否かによって前記フォーカスレンズをウォブリングさせるか否かを判断する判断部と、前記判断部により前記フォーカスレンズをウォブリングさせると判断されたとき前記駆動部に前記フォーカスレンズをウォブリングさせ、前記判断部により前記フォーカスレンズをウォブリングさせると判断されないとき前記駆動部に前記フォーカスレンズをウォブリングさせない制御部とを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本実施形態によれば、好適なウォブリング制御に適したレンズ鏡筒を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す撮像素子の撮像面を示す正面図である。
【図３】図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【図４】図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図である。
【図５】図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図である。
【図６】図６は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す断面図である。
【図７】図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す断面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す断面図である。
【図８】図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図である。
【図９】図９は、本実施形態に係るカメラの動作例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、撮影距離と、フォーカスレンズ３３を微小駆動させた場合における撮影画像の像倍率の変化量との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、像倍率変動テーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１を示す要部構成図である。本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、カメラ本体２とレンズ鏡筒３から構成され、これらカメラ本体２とレンズ鏡筒３はマウント部４により着脱可能に結合されている。
【００１６】
レンズ鏡筒３は、カメラ本体２に着脱可能な交換レンズである。図１に示すように、レンズ鏡筒３には、レンズ３１，３２，３３，３４、および絞り３５を含む撮影光学系が内蔵されている。
【００１７】
レンズ３３は、フォーカスレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の焦点距離を調節可能となっている。フォーカスレンズ３３は、レンズ鏡筒３の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、フォーカスレンズ用エンコーダ３３２によってその位置が検出されつつフォーカスレンズ駆動モータ３３１によってその位置が調節される。
【００１８】
このフォーカスレンズ３３の光軸Ｌ１に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されない。一例を挙げれば、レンズ鏡筒３に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ３３を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、フォーカスレンズ駆動モータ３３１によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３３が光軸Ｌ１に沿って直進移動することになる。
【００１９】
上述したようにレンズ鏡筒３に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３３は光軸Ｌ１方向に直進移動するが、その駆動源としてのフォーカスレンズ駆動モータ３３１がレンズ鏡筒３に設けられている。フォーカスレンズ駆動モータ３３１と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、フォーカスレンズ駆動モータ３３１の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ３３が光軸Ｌ１の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、フォーカスレンズ駆動モータ３３１の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ３３は光軸Ｌ１の逆方向へ直進移動することになる。
【００２０】
フォーカスレンズ３３の位置はフォーカスレンズ用エンコーダ３３２によって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ３３の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒３に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。
【００２１】
本実施形態のフォーカスレンズ用エンコーダ３３２としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを用いることができる。
【００２２】
フォーカスレンズ３３は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸Ｌ１方向に移動することができる。ちなみに、フォーカスレンズ用エンコーダ３３２で検出されたフォーカスレンズ３３の現在位置情報は、レンズ制御部３６を介して後述するカメラ制御部２１へ送出され、フォーカスレンズ駆動モータ３３１は、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ３３の駆動位置が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３６を介して送出されることにより駆動する。
【００２３】
また、レンズ３２は、ズームレンズであり、光軸Ｌ１方向に移動することで、撮影光学系の撮影倍率を調節可能となっている。ズームレンズ３２も、上述したフォーカスレンズ３３と同様に、ズームレンズ用エンコーダ３２２によってその位置が検出されつつズームレンズ駆動モータ３２１によってその位置が調節される。ズームレンズ３２の位置は、操作部２８に設けられたズームボタンを操作することにより、あるいは、カメラ鏡筒３に設けられたズーム環（不図示）を操作することにより、調節される。なお、ズームレンズ３２の光軸Ｌ１に沿う移動機構は、上述したフォーカスレンズ３１の移動機構と同様とすることができる。また、ズームレンズ用エンコーダ３２２およびズームレンズ駆動モータ３２１の構成も、上述したフォーカスレンズ用エンコーダ３３２およびフォーカスレンズ駆動モータ３３１と同様とすることができる。
【００２４】
絞り３５は、上記撮影光学系を通過して撮像素子２２に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り３５による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部２１からレンズ制御部３６を介して送出されることにより行われる。また、カメラ本体２に設けられた操作部２８によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部２１からレンズ制御部３６に入力される。絞り３５の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部３６で現在の開口径が認識される。
【００２５】
レンズメモリ３７は、レンズ鏡筒３の撮影距離や、フォーカスレンズ３３の駆動速度の情報などの各種レンズ情報を記憶するメモリである。また、レンズメモリ３７は、ズームレンズ３２の光軸Ｌ１方向における位置ごとに、フォーカスレンズ３３の光軸Ｌ１方向における単位移動量と、撮影光学系による像の倍率変動との関係を示す像倍率変動テーブルを記憶している。
【００２６】
レンズ制御部３６は、カメラ制御部２１とマウント部４に設けられた電気信号接点部４１により電気的に接続され、カメラ制御部２１からの指令に基づき、ズームレンズ３２の駆動や、フォーカスレンズ３３の駆動、絞り３４による開口径の調節などを行なうとともに、ズームレンズ３２の位置や、フォーカスレンズ３３の位置、絞り３４の開口径などのレンズ情報をカメラ制御部２１に送信する。また、レンズ制御部３６は、カメラ制御部２１からフォーカスレンズ３３をウォブリング駆動させるためのウォブリング駆動信号を受信した場合に、後述するように、ズームレンズ用エンコーダ３２２によって検出されたズームレンズ３２のレンズ位置、およびレンズメモリ３７に記憶されている倍率変動テーブルを参照し、フォーカスレンズ３３のウォブリング駆動を実行するか否かの判定を行なう。
【００２７】
一方、カメラ本体２には、上記撮影光学系からの光束Ｌ１を受光する撮像素子２２が、撮影光学系の予定焦点面に設けられ、その前面にシャッター２３が設けられている。撮像素子２２はＣＣＤやＣＭＯＳなどのデバイスから構成され、受光した光信号を電気信号に変換してカメラ制御部２１に送出する。カメラ制御部２１に送出された撮影画像情報は、逐次、液晶駆動回路２５に送出されて観察光学系の電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６に表示されるとともに、操作部２８に備えられたレリーズボタン（不図示）が全押しされた場合には、その撮影画像情報が、記録媒体であるカメラメモリ２４に記録される。なお、カメラメモリ２４は着脱可能なカード型メモリや内蔵型メモリの何れをも用いることができる。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。
【００２８】
カメラ本体２には、撮像素子２２で撮像される像を観察するための観察光学系が設けられている。本実施形態の観察光学系は、液晶表示素子からなる電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、これを駆動する液晶駆動回路２５と、接眼レンズ２７とを備えている。液晶駆動回路２５は、撮像素子２２で撮像され、カメラ制御部２１へ送出された撮影画像情報を読み込み、これに基づいて電子ビューファインダ２６を駆動する。これにより、ユーザは、接眼レンズ２７を通して現在の撮影画像を観察することができる。なお、光軸Ｌ２による上記観察光学系に代えて、または、これに加えて、液晶ディスプレイをカメラ本体２の背面等に設け、この液晶ディスプレイに撮影画像を表示させることもできる。
【００２９】
カメラ本体２にはカメラ制御部２１が設けられている。カメラ制御部２１は、マウント部４に設けられた電気信号接点部４１によりレンズ制御部３６と電気的に接続され、このレンズ制御部３６からレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部３６へデフォーカス量や絞り開口径などの情報や、フォーカスレンズ３１を駆動させるための駆動指令を送信する。また、カメラ制御部２１は、上述したように撮像素子２２から画素出力を読み出すとともに、読み出した画素出力について、必要に応じて所定の情報処理を施すことにより画像情報を生成し、生成した画像情報を、電子ビューファインダ２６の液晶駆動回路２５やカメラメモリ２４に出力する。また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２からの画像情報の補正やレンズ鏡筒３の焦点調節状態、絞り調節状態などを検出するなど、カメラ１全体の制御を司る。
【００３０】
また、カメラ制御部２１は、上記に加えて、撮像素子２２から読み出した画素データに基づき、位相検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出、およびコントラスト検出方式による撮影光学系の焦点状態の検出を行う。なお、具体的な焦点状態の検出方法については、後述する。
【００３１】
操作部２８は、シャッターレリーズボタンや、動画撮影開始スイッチなどの撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチであり、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換や、オードフォーカスモードの中でも、ワンショットモード／コンティニュアスモードの切換が行えるようになっている。この操作部２８により設定された各種モードはカメラ制御部２１へ送出され、当該カメラ制御部２１によりカメラ１全体の動作が制御される。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。
【００３２】
次に、本実施形態に係る撮像素子２２について説明する。
【００３３】
図２は、撮像素子２２の撮像面を示す正面図、図３は、図２のIII部を拡大して焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの配列を模式的に示す正面図である。
【００３４】
本実施形態の撮像素子２２は、図３に示すように、複数の撮像画素２２１が、撮像面の平面上に二次元的に配列され、緑色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する緑画素Ｇと、赤色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する赤画素Ｒと、青色の波長領域を透過するカラーフィルタを有する青画素Ｂがいわゆるベイヤー配列（Bayer Arrangement）されたものである。すなわち、隣接する４つの画素群２２３（稠密正方格子配列）において一方の対角線上に２つの緑画素が配列され、他方の対角線上に赤画素と青画素が１つずつ配列されている。このベイヤー配列された画素群２２３を単位として、当該画素群２２３を撮像素子２２の撮像面に二次元状に繰り返し配列することで撮像素子２２が構成されている。
【００３５】
なお、単位画素群２２３の配列は、図示する稠密正方格子以外にも、たとえば稠密六方格子配列にすることもできる。また、カラーフィルタの構成や配列はこれに限定されることはなく、補色フィルタ（緑：Ｇ、イエロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ，シアン：Ｃｙ）の配列を採用することもできる。
【００３６】
図４は、撮像画素２２１の一つを拡大して示す正面図、図６は断面図である。一つの撮像画素２２１は、マイクロレンズ２２１１と、光電変換部２２１２と、図示しないカラーフィルタから構成され、図６の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２１２が造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２１１が形成されている。光電変換部２２１２は、マイクロレンズ２２１１により撮影光学系３１の射出瞳（たとえばＦ１．０）を通過する撮像光束を受光する形状とされ、撮像光束を受光する。
【００３７】
また、撮像素子２２の撮像面の中心、および中心から左右対称位置の３箇所には、上述した撮像画素２２１に代えて焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂが配列された焦点検出画素列２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。そして、図３に示すように、一つの焦点検出画素列は、複数の焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂが、互いに隣接して交互に、横一列（２２ａ，２２ｃ，２２ｃ）に配列されて構成されている。本実施形態においては、焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、ベイヤー配列された撮像画素２２１の緑画素Ｇと青画素Ｂとの位置にギャップを設けることなく密に配列されている。
【００３８】
なお、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの位置は図示する位置にのみ限定されず、何れか一箇所、または二箇所等にすることもでき、また、四箇所以上の位置に配置することもできる。また、実際の焦点検出に際しては、複数配置された焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃの中から、ユーザが操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出位置として選択することもできる。
【００３９】
図５（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの一つを拡大して示す正面図、図７（Ａ）は、焦点検出画素２２２ａの断面図である。また、図５（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの一つを拡大して示す正面図、図７（Ｂ）は、焦点検出画素２２２ｂの断面図である。焦点検出画素２２２ａは、図５（Ａ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ａと、半円形状の光電変換部２２２２ａとから構成され、図７（Ａ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ａが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ａが形成されている。また、焦点検出画素２２２ｂは、図５（Ｂ）に示すように、マイクロレンズ２２２１ｂと、光電変換部２２２２ｂとから構成され、図７（Ｂ）の断面図に示すように、撮像素子２２の半導体回路基板２２１３の表面に光電変換部２２２２ｂが造り込まれ、その表面にマイクロレンズ２２２１ｂが形成されている。そして、これら焦点検出画素２２２ａおよび２２２ｂは、図３に示すように、互いに隣接して交互に、横一列に配列されることにより、図２に示す焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する。
【００４０】
なお、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは、マイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより撮影光学系の射出瞳の所定の領域（たとえばＦ２．８）を通過する光束を受光するような形状とされる。また、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂにはカラーフィルタは設けられておらず、その分光特性は、光電変換を行うフォトダイオードの分光特性と、図示しない赤外カットフィルタの分光特性を総合したものとなっている。ただし、撮像画素２２１と同じカラーフィルタのうちの一つ、たとえば緑フィルタを備えるように構成することもできる。
【００４１】
また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂは半円形状としたが、光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの形状はこれに限定されず、他の形状、たとえば、楕円形状、矩形状、多角形状とすることもできる。
【００４２】
ここで、上述した焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの画素出力に基づいて撮影光学系の焦点状態を検出する、いわゆる位相差検出方式について説明する。
【００４３】
図８は、図３のVIII-VIII線に沿う断面図であり、撮影光軸Ｌ１近傍に配置され、互いに隣接する焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２が、射出瞳３５０の測距瞳３５１，３５２から照射される光束ＡＢ１−１，ＡＢ２−１，ＡＢ１−２，ＡＢ２−２をそれぞれ受光していることを示している。なお、図８においては、複数の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのうち、撮影光軸Ｌ１近傍に位置するもののみを例示して示したが、図８に示す焦点検出画素以外のその他の焦点検出画素についても、同様に、一対の測距瞳３５１，３５２から照射される光束をそれぞれ受光するように構成されている。
【００４４】
ここで、射出瞳３５０とは、撮影光学系の予定焦点面に配置された焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂの前方の距離Ｄの位置に設定された像である。距離Ｄは、マイクロレンズの曲率、屈折率、マイクロレンズと光電変換部との距離などに応じて一義的に決まる値であって、この距離Ｄを測距瞳距離と称する。また、測距瞳３５１，３５２とは、焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂのマイクロレンズ２２２１ａ，２２２１ｂにより、それぞれ投影された光電変換部２２２２ａ,２２２２ｂの像をいう。
【００４５】
なお、図８において焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２の配列方向は一対の測距瞳３５１，３５２の並び方向と一致している。
【００４６】
また、図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１，２２２ｂ−１，２２２ａ−２，２２２ｂ−２のマイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２は、撮影光学系の予定焦点面近傍に配置されている。そして、マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２の背後に配置された各光電変換部２２２２ａ−１，２２２２ｂ−１，２２２２ａ−２，２２２２ｂ−２の形状が、各マイクロレンズ２２２１ａ−１，２２２１ｂ−１，２２２１ａ−２，２２２１ｂ−２から測距距離Ｄだけ離れた射出瞳３５０上に投影され、その投影形状は測距瞳３５１，３５２を形成する。
【００４７】
すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３５０上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３５１，３５２）が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部の相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。
【００４８】
図８に示すように、焦点検出画素２２２ａ−１の光電変換部２２２２ａ−１は、測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−１に向う光束ＡＢ１−１によりマイクロレンズ２２２１ａ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ａ−２の光電変換部２２２２ａ−２は測距瞳３５１を通過し、マイクロレンズ２２２１ａ−２に向う光束ＡＢ１−２によりマイクロレンズ２２２１ａ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００４９】
また、焦点検出画素２２２ｂ−１の光電変換部２２２２ｂ−１は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−１に向う光束ＡＢ２−１によりマイクロレンズ２２２１ｂ−１上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、焦点検出画素２２２ｂ−２の光電変換部２２２２ｂ−２は測距瞳３５２を通過し、マイクロレンズ２２２１ｂ−２に向う光束ＡＢ２−２によりマイクロレンズ２２２１ｂ−２上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００５０】
そして、上述した２種類の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂを、図３に示すように直線状に複数配置し、各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの光電変換部２２２２ａ，２２２２ｂの出力を、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれに対応した出力グループにまとめることにより、測距瞳３５１と測距瞳３５２とのそれぞれを通過する焦点検出光束が焦点検出画素列上に形成する一対の像の強度分布に関するデータが得られる。そして、この強度分布データに対し、相関演算処理または位相差検出処理などの像ズレ検出演算処理を施すことにより、いわゆる位相差検出方式による像ズレ量を検出することができる。
【００５１】
そして、得られた像ズレ量に一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を施すことにより、予定焦点面に対する現在の焦点面（予定焦点面上のマイクロレンズアレイの位置に対応した焦点検出位置における焦点面をいう。）の偏差、すなわちデフォーカス量を求めることができる。
【００５２】
なお、これら位相差検出方式による像ズレ量の演算と、これに基づくデフォーカス量の演算は、カメラ制御部２１により実行される。
【００５３】
また、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を読み出し、読み出した画素出力に基づき、焦点評価値の演算を行う。この焦点評価値は、たとえば撮像素子２２の撮像画素２２１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出し、それぞれを積算することでも求めることができる。
【００５４】
そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３７に制御信号を送出してフォーカスレンズ３３を所定のサンプリング間隔(距離)で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ３３の位置を合焦位置として求める、コントラスト検出方式による焦点検出を実行する。なお、この合焦位置は、たとえば、フォーカスレンズ３３を駆動させながら焦点評価値を算出した場合に、焦点評価値が、２回上昇した後、さらに、２回下降して推移した場合に、これらの焦点評価値を用いて、内挿法などの演算を行うことで求めることができる。
【００５５】
次いで、本実施形態におけるカメラ１の動作例を説明する。以下においては、たとえば、カメラ１により動画撮影が行なわれる場合における動作例を説明する。なお、以下における動作は、カメラ１の電源がオンされることにより開始される。
【００５６】
まず、ステップＳ１では、カメラ制御部２１によるスルー画像の生成、および観察光学系の電子ビューファインダ２６による、スルー画像の表示が開始される。具体的には、撮像素子２２により露光動作が行なわれ、カメラ制御部２１により、撮像画素２２１の画素データの読み出しが行なわれる。そして、カメラ制御部２１は、読み出したデータに基づきスルー画像を生成し、生成されたスルー画像は液晶駆動回路２５に送出され、観察光学系の電子ビューファインダ２６に表示される。そして、これにより、接眼レンズ２７を介して、ユーザは被写体の動画を視認することが可能となる。なお、スルー画像の生成、およびスルー画像の表示は、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００５７】
次いで、ステップＳ２では、動画撮影を開始するための操作、すなわち、操作部２８に備えられた動画撮影開始スイッチがオンされたか否かの判定が行なわれる。動画撮影開始スイッチがオンされた場合には、ステップＳ３に進み、動画撮影が開始される。一方、動画撮影開始スイッチがオンされていない場合には、動画撮影開始スイッチがオンされるまで、ステップＳ２で待機する。
【００５８】
ステップＳ３では、動画撮影開始スイッチがオンされたため、動画撮影が開始される。動画撮影は、撮像素子２２による露光動作を所定の間隔で繰り返し実行することで、画像データを繰り返し取得し、取得した画像データに所定の画像処理を施し、画像処理されたデータを、カメラメモリ２４に保存することにより実行される。また、動画撮影中においては、カメラ制御部２１は、撮像素子２２の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂの出力を用いた位相差検出方式による焦点検出、または撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を用いたコントラスト検出方式による焦点検出を行い、これらの焦点検出結果に基づいて、フォーカスレンズ３３を駆動させることで、光学系の焦点調節が実行される。
【００５９】
ステップＳ４では、動画撮影を終了するための操作、すなわち、操作部２８に備えられた動画撮影開始スイッチがオフとされたか否かの判定が行なわれる。動画撮影開始スイッチがオフとされた場合には、ステップＳ１１に進み、動画撮影を終了する処理が行なわれ、本処理を終了する。一方、動画撮影開始スイッチがオフとされていない場合には、ステップＳ５に進む。
【００６０】
ステップＳ５では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３３を現在のレンズ位置近傍で光軸Ｌ１方向に微小駆動させるウォブリング駆動を実行するか否かの判断が行なわれる。ウォブリング駆動を実行すると判断された場合には、ステップＳ５に進み、一方、ウォブリング駆動を実行すると判断されなかった場合には、ステップＳ４に戻る。たとえば、本実施形態では、フォーカスレンズ３３が合焦位置近傍にある状態において、撮像素子２２の撮像画素２２１の出力を用いて算出した焦点評価値が所定値α以上変化した場合に、ウォブリング駆動を実行すると判断するように構成することができる。なお、この場合における所定値αとしては、焦点状態が変化したと判断できるような値に設定することができる。あるいは、フォーカスレンズ３３が合焦位置近傍にある状態において、焦点評価値が所定値α以上変化しない場合でも、フォーカスレンズ３３を現在位置に停止させてから所定時間Ｔ１以上経過した場合や前回ウォブリング駆動を実行してから所定時間Ｔ２以上経過した場合に、ウォブリング駆動を実行すると判断するように構成することができる。さらに、フォーカスレンズ３３が合焦位置近傍にあると判断できる場合には、常に、ウォブリング駆動を実行すると判断するように構成することができる。
【００６１】
ステップＳ５において、ウォブリング駆動を実行すると判断された場合には、ステップＳ６に進み、ステップＳ６では、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３３をウォブリング駆動させるためのウォブリング駆動信号をレンズ制御部３６に送信する処理が行なわれる。なお、カメラ制御部２１からレンズ制御部３６へ送信されるウォブリング駆動信号は、ウォブリング駆動指令に加えて、ウォブリング駆動速度ＶＷおよびウォブリング駆動幅ＷＷを含む。
【００６２】
次いで、ステップＳ７では、レンズ制御部３６により、フォーカスレンズ３３のウォブリング駆動を実行するか否かの判定を行なう。具体的には、レンズ制御部３６は、カメラ制御部２１からウォブリング駆動信号を受信すると、まず、レンズメモリ３７に記憶されている倍率変動テーブル（ズームレンズ３２の光軸Ｌ１方向における位置ごとに、フォーカスレンズ３３の光軸Ｌ１方向における単位移動量と、撮影光学系による像の倍率変動との関係を示すテーブル）の読出しを実行する。そして、レンズ制御部３６は、ズームレンズ用エンコーダ３２２により検出されたズームレンズ３２のレンズ位置の情報と、レンズメモリ３７から読出した倍率変動テーブルとに基づき、現在のズームレンズ３２のレンズ位置における、フォーカスレンズ３３の駆動量に対する撮影光学系による像の像倍率変動量を算出する。
【００６３】
ここで、図１０に、撮影距離と、フォーカスレンズ３３を微小駆動させた場合における撮影画像の像倍率の変化量との関係を示す。図１０においては、ズームレンズ３２が望遠側に位置し、撮影光学系の像面位置が望遠側にある場合において、フォーカスレンズ３３をΔｄだけ微小駆動させた場合における、仮想面上の像高の変化と、ズームレンズ３２が広角側に位置し、撮影光学系の像面位置が広角側にある場合において、フォーカスレンズ３３を同じΔｄだけ微小駆動させた場合における、仮想面上の像高の変化と、を示している。
【００６４】
図１０に示すように、ズームレンズ３２が望遠側に位置し、撮影光学系の像面位置が望遠側にある場合において、フォーカスレンズ３３を広角側にΔｄだけ微小駆動させると、撮像面の上端部に入射する光束は、Ｌ２からＬ３に変化し、これにより、図１０に示すように、撮像面で撮像される像の像高はΔＴ１だけ変化することとなる。一方、図１０に示すように、ズームレンズ３２が広角側に位置し、撮影光学系の像面位置が広角側にある場合において、フォーカスレンズ３３を広角側に同じΔｄだけ微小駆動させた場合には、撮像面の上端部に入射する光束は、Ｌ４からＬ５に変化し、これにより、図１０に示すように、撮像面で撮像される像の像高の変化量はΔＴ２となる。すなわち、図１０に示すように、ズームレンズ３２の位置が変化し、これにより撮影距離が変化すると、フォーカスレンズ３３を同じ量だけ駆動させた場合でも、フォーカスレンズ３３の駆動前後における、撮像面で撮像される像の像高の変化量、すなわち画角の変化量は異なるものとなる。そのため、フォーカスレンズ３３を、同じΔｄだけ微小駆動させてウォブリング駆動を行なった場合でも、ズームレンズ３２のレンズ位置によっては、ウォブリング駆動による画角変化が大きくなってしまい、撮影画像の品質が低下してしまう場合がある。
【００６５】
そのため、本実施形態では、レンズ制御部３６は、ズームレンズ用エンコーダ３２２により検出されたズームレンズ３２のレンズ位置の情報と、レンズメモリ３７から読出した倍率変動テーブルとに基づき、現在のズームレンズ３２のレンズ位置における、フォーカスレンズ３３の駆動量に対する撮影光学系による像の像倍率変動量を算出し、フォーカスレンズ３３をウォブリング駆動させた際における像倍率変動量が予め定められた所定閾値未満であるか否かの判断を行なう。そして、像倍率変動量が所定閾値未満であると判断された場合には、ステップＳ８に進み、レンズ制御部３６は、ウォブリング駆動を許可し、カメラ制御部２１からの指令に基づき、ウォブリング駆動速度ＶＷおよびウォブリング駆動幅ＷＷにて、フォーカスレンズ３３のウォブリング駆動を実行する。
【００６６】
一方、像倍率変動量が所定閾値以上である場合には、ステップＳ９に進み、レンズ制御部３６は、ウォブリング駆動を禁止し、ウォブリング駆動を実行しないように制御する。そして、ステップＳ９において、ウォブリング駆動を禁止すると、ステップＳ１０に進み、レンズ制御部３６は、カメラ制御部２１に対して、カメラ制御部２１からの指令に基づくウォブリング駆動を実行しなかった旨の信号を送出する。このように、本実施形態では、像倍率変動量が所定閾値以上である場合に、フォーカスレンズ３３のウォブリング駆動を禁止することで、ウォブリング駆動による画角変化が大きくなってしまい、撮影画像の品質が低下してしまうことを有効に防止するものである。
【００６７】
なお、図１１に、レンズメモリ３７に予め記憶された像倍率変動テーブルの一例を示す。図１１に示すように、像倍率変動テーブルは、たとえば、各ズームレンズ位置に対応する撮影距離と、該撮影距離における像倍率変動指数との関係を示すテーブルとすることができる。ここで、像倍率変動指数は、フォーカスレンズ３３を所定量駆動させた際における（たとえば、像面で０．１ｍｍ駆動させた際における）、像倍率変動率を示す値であり、その値が大きいほど、フォーカスレンズ３３の駆動量に対する像倍率変動の大きさが大きいことを意味する。そして、レンズ制御部３６は、ズームレンズ用エンコーダ３２２により検出されたズームレンズ３２のレンズ位置の情報から、現在のズームレンズ位置に対応する撮影距離の像倍率変動指数を検出し、検出した像倍率変動指数から、フォーカスレンズ３３をウォブリング駆動させた際における像倍率変動量を算出し、算出した像倍率変動量が予め定められた所定閾値未満であるか否かの判断を行なう。
【００６８】
そして、ステップＳ７において、像倍率変動量が予め定められた所定閾値未満であると判断された場合には、ステップＳ８に進み、ウォブリング駆動を許可し、これにより、フォーカスレンズ３３のウォブリング駆動が実施される。具体的には、レンズ制御部３６は、カメラ制御部２１からの指令に基づき、フォーカスレンズ駆動モータ３３１の駆動制御を行い、ウォブリング駆動速度ＶＷおよびウォブリング駆動幅ＷＷにて、フォーカスレンズ３３のウォブリング駆動を実行する。そして、フォーカスレンズ３３のウォブリング駆動が実行されると、ステップＳ４に戻る。
【００６９】
一方、ステップＳ７において、像倍率変動量が予め定められた所定閾値以上であると判断された場合には、ステップＳ９に進み、レンズ制御部３６は、フォーカスレンズ３３のウォブリング駆動を禁止し、これにより、ウォブリング駆動を実行しないように制御する。そして、ステップＳ１０に進み、レンズ制御部３６は、カメラ制御部２１に対して、カメラ制御部２１からの指令に基づくウォブリング駆動を実行しなかった旨の信号を送出する。そして、ウォブリング駆動を禁止する処理が行なわれた後、ステップＳ４に戻る。
【００７０】
本実施形態に係るカメラ１は以上のように動作する。
【００７１】
本実施形態においては、レンズ制御部３６が、カメラ制御部２１からフォーカスレンズ３３をウォブリング駆動させるためのウォブリング駆動信号を受信した際に、ズームレンズ３２のレンズ位置の情報、およびズームレンズ３２のレンズ位置ごとに設定された、フォーカスレンズ３３の光軸Ｌ１方向における単位移動量に対する、撮影光学系による像の倍率変動の情報（像倍率変動情報）に基づいて、フォーカスレンズ３３のウォブリング駆動を実行するか否かを判定する。具体的には、ズームレンズ３２のレンズ位置の情報、および像倍率変動情報に基づいて、フォーカスレンズ３３を所定量駆動させた際における、像倍率変動量を算出し、算出した像倍率変動量が所定の閾値未満である場合には、ウォブリング駆動を許可して、フォーカスレンズ３３のウォブリング駆動を実行する一方で、像倍率変動量が所定の閾値以上である場合には、ウォブリング駆動を禁止して、フォーカスレンズ３３のウォブリング駆動を実行しない。そのため、本実施形態によれば、フォーカスレンズ３３を所定量駆動させた際における、像倍率変動量が大きく、そのため、ウォブリング駆動を行なった際に画角変化が大きくなってしまうような場合に、ウォブリング駆動を実行しないことにより、ウォブリング駆動を行なった際における画角変化により、撮影画像の品質が低下してしまうことを有効に防止することができる。
【００７２】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００７３】
たとえば、上述した実施形態においては、レンズメモリ３７に、ズームレンズ３２の光軸Ｌ１方向における位置ごとに、フォーカスレンズ３３の光軸Ｌ１方向における単位移動量と、撮影光学系による像の倍率変動との関係を示す像倍率変動テーブルを記憶しているような構成を例示したが、このような像倍率変動テーブルに代えて、ズームレンズ３２の光軸Ｌ１方向における位置から、フォーカスレンズ３３の光軸Ｌ１方向における単位移動量と、撮影光学系による像の倍率変動との関係を算出するための算出式を備えているような構成としてもよい。この場合には、レンズ制御部３６は、カメラ制御部２１からフォーカスレンズ３３をウォブリング駆動させるためのウォブリング駆動信号を受信した際に、ズームレンズ３２のレンズ位置の情報と、レンズメモリ３７に記憶された算出式とから、フォーカスレンズ３３をウォブリング駆動させた際における像倍率変動量を算出するように構成することができる。
【００７４】
また、上述した実施形態では、フォーカスレンズ３３をウォブリング駆動させた際における像倍率変動量が予め定められた所定の閾値以上である場合には、フォーカスレンズ３３のウォブリング駆動を実行しないような構成を例示したが、像倍率変動量が所定の閾値以上である場合には、ウォブリング駆動の駆動速度を低下させて、ウォブリング駆動を実行するような構成としてもよい。具体的には、カメラ制御部２１からレンズ制御部３６へ送信されたウォブリング駆動速度ＶＷが、４フレーム撮影する間にフォーカスレンズ３３を１回往復駆動するような速度である場合において、このような駆動速度でウォブリング駆動を行なうと像倍率変動量が所定の閾値以上となってしまうような場合には、レンズの駆動量は同じとしたままとし、かつ、８フレーム撮影する間にフォーカスレンズ３３を１回往復駆動するような速度に変更するような構成とすることができる。すなわち、ウォブリング駆動時の速度を、カメラ制御部２１からレンズ制御部３６へ送信されたウォブリング駆動速度ＶＷの半分の速さに設定することができる。あるいは、このような場合において、レンズの駆動量は同じとしたままとし、かつ、１２フレーム撮影する間にフォーカスレンズ３３を１回往復駆動するような速度に変更するような構成、すなわち、ウォブリング駆動時の速度を、カメラ制御部２１からレンズ制御部３６へ送信されたウォブリング駆動速度ＶＷの１／３の速さに設定することもできる。そして、このように、像倍率変動量が所定の閾値以上である場合に、ウォブリング駆動の駆動速度を、カメラ制御部２１からレンズ制御部３６へ送信されたウォブリング駆動速度ＶＷよりも遅い速度として、ウォブリング駆動を実行することにより、ウォブリング駆動を実行可能としながら、ウォブリング駆動を行なった際における画角変化により、撮影画像の品質が低下してしまうことを有効に防止することができる。
【００７５】
あるいは、フォーカスレンズ３３をウォブリング駆動させた際における像倍率変動量が予め定められた所定の閾値以上となる場合には、ウォブリング駆動におけるフォーカスレンズ３３の往復動作の回数を低下させて、ウォブリング駆動を実行するような構成としてもよい。具体的には、像倍率変動量が所定の閾値未満である場合には、４フレーム撮影する間にフォーカスレンズ３３を１回往復駆動する動作を繰り返し実行させるような場合において、たとえば、像倍率変動量が所定の閾値以上となる場合には、４フレーム撮影する間にフォーカスレンズ３３を１回往復駆動させた後、次の４フレームを撮影する間は、フォーカスレンズ３３を停止させておき、再度、次の４フレーム撮影する間にフォーカスレンズ３３を１回往復駆動させるという動作を繰り返し実行するような構成とすることができる。また、この場合において、像倍率変動量が所定の閾値を大きく超えた値である場合には、フォーカスレンズ３３を１度往復駆動させた後、フォーカスレンズ３３を停止させる長さを、たとえば、４フレームから８フレームに増加させるような構成とすることもできる。そして、このように、像倍率変動量が所定の閾値以上である場合に、ウォブリング駆動におけるフォーカスレンズの往復動作の回数を低下させて、ウォブリング駆動を実行することにより、ウォブリング駆動を実行可能としながら、ウォブリング駆動を行なった際における画角変化により、撮影画像の品質が低下してしまうことを有効に防止することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１…デジタルカメラ
２…カメラ本体
２１…カメラ制御部
２２…撮像素子
３…レンズ鏡筒
３２…ズームレンズ
３２１…ズームレンズ駆動モータ
３２２…ズームレンズ用エンコーダ
３３…フォーカスレンズ
３３１…フォーカスレンズ駆動モータ
３３２…フォーカスレンズ用エンコーダ
３６…レンズ制御部
３７…レンズメモリ
【図１】
0005953679.tif 000002
【図２】
0005953679.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005953679.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005953679.tif 000008
【図８】
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【図９】
0005953679.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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