(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点調節レンズを有する光学系を介して結像する光学像を撮像して信号を出力する撮像部と、
前記撮像部から出力された信号の位相差を検出する位相差検出部と、
前記焦点調節レンズを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記位相差検出部により位相差が検出された場合であって、前記光学系の焦点距離が所定値未満である場合には前記焦点調節レンズを前記位相差に基づく合焦位置へ第１上限速度未満で駆動する制御を行い、前記光学系の焦点距離が前記所定値以上であると判断された場合には前記焦点調節レンズを前記位相差に基づく合焦位置へ前記第１上限速度よりも速い第２上限速度未満で駆動する制御を行い、
前記位相差検出部により位相差が検出されなかった場合であって、前記光学系の焦点距離が前記所定値未満である場合には前記焦点調節レンズを前記第１上限速度未満で駆動させながら前記位相差検出部に合焦位置を検出させる制御を行い、前記光学系の焦点距離が前記所定値以上であると判断された場合には前記焦点調節レンズを前記第２上限速度未満で駆動させながら前記位相差検出部に合焦位置を検出させる制御を行う撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記撮像部から出力された信号に基づく画像のコントラストを検出するコントラスト検出部を備え、
前記制御部は、前記位相差検出部により位相差が検出されなかった場合であって、前記コントラスト検出部により前記コントラストが検出された場合であり、かつ、前記光学系の焦点距離が前記所定値未満である場合には、前記焦点調節レンズを前記コントラストに基づく合焦位置へ前記第１上限速度未満で駆動する制御を行い、前記光学系の焦点距離が前記所定値以上であると判断された場合には前記焦点調節レンズを前記コントラストに基づく合焦位置へ前記第２上限速度未満で駆動する制御を行う撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記位相差検出部により位相差が検出できた場合に、前記位相差検出部による焦点検出結果に応じた位置まで、前記焦点調節レンズを駆動させるサーボ駆動を行い、
前記焦点調節レンズを駆動させながら、前記位相差検出部に位相差の検出を実行させるスキャン駆動を行い、
動く被写体が検出された場合に、前記被写体の位置を予測し、予測した前記被写体の位置に基づいて、前記焦点調節レンズを駆動する制御を行う撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記光学系の焦点距離に基づいて、前記サーボ駆動における前記焦点調節レンズの駆動速度、前記スキャン駆動における前記焦点調節レンズの駆動速度、および予測駆動における前記焦点調節レンズの駆動速度を前記第２上限速度未満とする撮像装置。
【請求項５】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記焦点調節レンズを駆動させながら、前記コントラスト検出部にコントラストの検出を実行させるサーチ駆動を行い、
前記サーチ駆動により前記コントラストのピーク位置が検出された場合に、前記ピーク位置に、前記焦点調節レンズを駆動する制御を行う撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記光学系の焦点距離に基づいて、前記サーチ駆動における前記焦点調節レンズの駆動速度、および合焦駆動における前記焦点調節レンズの駆動速度を、前記第１上限速度または前記第２上限速度を越えないように制限する撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の撮像装置において、
撮影モードを静止画撮影モードに設定するモード設定部を備え、
前記制御部は、前記静止画撮影モードに設定されている場合には、前記焦点調節レンズを、前記第２上限速度よりも速い速度で駆動する撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の撮像装置において、
前記光学系を有するレンズと、
前記焦点調節レンズを駆動する駆動部と、を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、静止画像の撮影に加えて、動画像の撮影も可能な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２００４−２４８１１７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、動画撮影を行っている際に焦点調節レンズが駆動することで、光学系の焦点距離によっては画角が大きく変動してしまい、その結果、見栄えの良い動画像を撮影できない場合があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、動画像を適切に撮影することができる撮像装置を提供することにある。
【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］本実施形態に係る撮像装置は、焦点調節レンズを有する光学系を介して結像する光学像を撮像して信号を出力する撮像部と、前記撮像部から出力された信号の位相差を検出する位相差検出部と、前記焦点調節レンズを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記位相差検出部により位相差が検出された場合であって、前記光学系の焦点距離が所定値未満である場合には前記焦点調節レンズを前記位相差に基づく合焦位置へ第１上限速度未満で駆動する制御を行い、前記光学系の焦点距離が前記所定値以上であると判断された場合には前記焦点調節レンズを前記位相差に基づく合焦位置へ前記第１上限速度よりも速い第２上限速度未満で駆動する制御を行い、前記位相差検出部により位相差が検出されなかった場合であって、前記光学系の焦点距離が前記所定値未満である場合には前記焦点調節レンズを前記第１上限速度未満で駆動させながら前記位相差検出部に合焦位置を検出させる制御を行い、前記光学系の焦点距離が前記所定値以上であると判断された場合には前記焦点調節レンズを前記第２上限速度未満で駆動させながら前記位相差検出部に合焦位置を検出させる制御を行う撮像装置。
［２］上記撮像装置に係る発明において、前記撮像部から出力された信号に基づく画像のコントラストを検出するコントラスト検出部を備え、前記制御部は、前記位相差検出部により位相差が検出されなかった場合であって、前記コントラスト検出部により前記コントラストが検出された場合であり、かつ、前記光学系の焦点距離が前記所定値未満である場合には、前記焦点調節レンズを前記コントラストに基づく合焦位置へ前記第１上限速度未満で駆動する制御を行い、前記光学系の焦点距離が前記所定値以上であると判断された場合には前記焦点調節レンズを前記コントラストに基づく合焦位置へ前記第２上限速度未満で駆動する制御を行うように構成することができる。
【０００８】
［３］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部は、前記位相差検出部により位相差が検出できた場合に、前記位相差検出部による焦点検出結果に応じた位置まで、前記焦点調節レンズを駆動させるサーボ駆動を行い、前記焦点調節レンズを駆動させながら、前記位相差検出部に位相差の検出を実行させるスキャン駆動を行い、動く被写体が検出された場合に、前記被写体の位置を予測し、予測した前記被写体の位置に基づいて、前記焦点調節レンズを駆動する制御を行うように構成することができる。
［４］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部は、前記光学系の焦点距離に基づいて、前記サーボ駆動における前記焦点調節レンズの駆動速度、前記スキャン駆動における前記焦点調節レンズの駆動速度、および予測駆動における前記焦点調節レンズの駆動速度を前記第２上限速度未満とするように構成することができる。
【０００９】
［５］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部は、前記焦点調節レンズを駆動させながら、前記コントラスト検出部にコントラストの検出を実行させるサーチ駆動を行い、前記サーチ駆動により前記コントラストのピーク位置が検出された場合に、前記ピーク位置に、前記焦点調節レンズを駆動する制御を行うように構成することができる。
［６］上記撮像装置に係る発明において、前記制御部は、前記光学系の焦点距離に基づいて、前記サーチ駆動における前記焦点調節レンズの駆動速度、および合焦駆動における前記焦点調節レンズの駆動速度を、前記第１上限速度または前記第２上限速度を越えないように制限するように構成することができる。
【００１０】
［７］上記撮像装置に係る発明において、撮影モードを静止画撮影モードに設定するモード設定部を備え、前記制御部は、前記静止画撮影モードに設定されている場合には、前記焦点調節レンズを、前記第２上限速度よりも速い速度で駆動するように構成することができる。
【００１１】
［８］上記撮像装置に係る発明において、前記光学系を有するレンズと、前記焦点調節レンズを駆動する駆動部と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、動画像を適切に撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１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、焦点距離とフォーカスレンズの上限速度との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、スキャン動作における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を示す図である。
【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、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本体側の端部（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に沿って移動可能に設けられ、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、例えば、撮影者によりレンズ鏡筒３のズーム環（不図示）が回されることによって変化し、それに応じて光学系の焦点距離が変わることとなる。そして、ズームレンズ用エンコーダ３２２で検出されたズームレンズ３２の位置情報は、レンズ制御部３６へ送信される。なお、ズームレンズ３２の移動機構は、上述のフォーカスレンズ３３の移動機構と同様とすればよく、さらに、ズームレンズ用エンコーダ３２２も、上述のフォーカスレンズ用エンコーダ３３２と同様のものを用いることができる。
【００２４】
さらに、本実施形態では、レンズ制御部３６により、フォーカスレンズ３３の位置情報やズームレンズ３２の位置情報に基づいて、光学系の焦点距離の検出が行われ、検出された光学系の焦点距離が、カメラ制御部２１に送出される。また、レンズ制御部３６による光学系の焦点距離の検出は、所定間隔で繰り返し実行され、検出された光学系の焦点距離が、周期的にカメラ制御部２１に送出される。
【００２５】
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。
【００２６】
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、記録媒体であるメモリ２４に記録される。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。なお、撮像素子２２の撮像面の前方には、赤外光をカットするための赤外線カットフィルタ、および画像の折り返しノイズを防止するための光学的ローパスフィルタが配置されている。撮像素子２２の構造の詳細は後述する。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
さらに、カメラ制御部２１は、移動する被写体の像面位置を予測し、予測した被写体の像面位置に応じて、フォーカスレンズ３３を駆動する予測駆動を行うことができる。また、カメラ制御部２１は、撮影光学系の焦点状態を検出するために、フォーカスレンズ３３を所定範囲（たとえば無限遠端から至近端までの範囲）においてスキャン駆動させながら、異なる複数のレンズ位置で焦点検出を行うスキャン動作も行うことができる。なお、予測駆動およびスキャン動作の詳細についても、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ボタンなど撮影者がカメラ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、ならびに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、二箇所にすることもでき、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、撮影者が操作部２８を手動操作することにより所望の焦点検出画素列を、焦点検出エリア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３４の測距瞳３４１，３４２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３４１，３４２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３４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３４１，３４２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３４１，３４２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３４上に投影され、その投影形状は測距瞳３４１，３４２を形成する。
【００４７】
すなわち、測距距離Ｄにある射出瞳３４上で、各焦点検出画素の光電変換部の投影形状（測距瞳３４１，３４２）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３４１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３４１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３４２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３４２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３４１と測距瞳３４２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３４１と測距瞳３４２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エリア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３６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、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図９は、本実施形態に係るカメラ１の動作例を示すフローチャートである。なお、以下においては、たとえば、カメラ１の電源がオンされ、さらに動画撮影ボタンがオンされることにより、動画撮影が開始された後の、動画撮影が行われている場面におけるカメラ１の動作を説明する。
【００５６】
まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理が開始される。本実施形態では、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、次のように行なわれる。すなわち、まず、カメラ制御部２１により、撮像素子２２の３つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃを構成する各焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像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、読み出された一対の像データに基づいて像ズレ検出演算処理(相関演算処理)を実行し、３つの焦点検出画素列２２ａ〜２２ｃに対応する焦点検出位置における像ズレ量を演算し、さらに像ズレ量をデフォーカス量に変換する。また、カメラ制御部２１は、算出したデフォーカス量の信頼性の評価を行う。なお、デフォーカス量の信頼性の評価は、たとえば、一対の像データの一致度やコントラストなどに基づいて行なわれる。そして、このような位相差検出方式によるデフォーカス量の算出処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００５７】
ステップＳ１０２では、カメラ制御部２１により、焦点評価値の算出処理が開始される。本実施形態では、焦点評価値の算出処理は、撮像素子２２の撮像画素２２１の画素出力を読み出し、読み出した画素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により行われる。なお、焦点評価値の算出処理は、所定の間隔で繰り返し実行される。
【００５８】
ステップＳ１０３では、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によりデフォーカス量の算出ができたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１１２に進む。一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ１０４に進む。なお、本実施形態においては、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合には、デフォーカス量が算出できなかったものとして扱い、ステップＳ１０４に進むこととする。本実施形態においては、たとえば、被写体のコントラストが低い場合、被写体が超低輝度被写体である場合、あるいは被写体が超高輝度被写体である場合などにおいて、デフォーカス量の信頼性が低いと判断される。
【００５９】
なお、ステップＳ１０３においては、直近の一回のデフォーカス量算出処理の結果を用いて、上記判定を行なってもよいが、直近数回のデフォーカス量算出処理において、連続して、デフォーカス量が算出できなかった場合、あるいは、連続して、デフォーカス量の信頼性が低かった場合に、測距不能と判断して、ステップＳ１０４に進み、逆に、直近数回のデフォーカス量算出処理において、一度でもデフォーカス量が算出された場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１１２に進むような構成としてもよい。
【００６０】
ステップＳ１０３において、デフォーカス量が算出できたと判定され、測距可能と判断された場合には、ステップＳ１１２に進み、ステップＳ１１２〜Ｓ１１６において、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３３を駆動するサーボ駆動が行われる。
【００６１】
すなわち、まず、ステップＳ１１２では、カメラ制御部２１により、光学系の焦点距離の取得が行われる。本実施形態では、レンズ制御部３６により、フォーカスレンズ３３の位置情報やズームレンズ３２の位置情報に基づいて、光学系の焦点距離が所定間隔で繰り返し検出されており、カメラ制御部２１は、このように検出された光学系の焦点距離を、レンズ制御部３６から取得する。
【００６２】
そして、ステップＳ１１３では、ステップＳ１１２で取得した光学系の焦点距離に基づいて、カメラ制御部２１により、光学系の焦点距離が所定値Ｓ以上であるか否かの判断が行われる。光学系の焦点距離が所定値Ｓ未満であると判断された場合には、ステップＳ１１４に進み、一方、光学系の焦点距離が所定値Ｓ以上であると判断された場合には、ステップＳ１１５に進む。
【００６３】
ステップＳ１１４では、光学系の焦点距離が所定値Ｓ未満であると判断されているため、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３３の駆動速度が、第１上限速度Ｖ１を超えないように制限される。具体的には、カメラ制御部２１は、たとえば、フォーカスレンズ３３の駆動速度Ｖに応じた駆動パルス信号を、フォーカスレンズ駆動モータ３３１に送出して、フォーカスレンズ３３のサーボ駆動を行う際に、フォーカスレンズ３３の駆動速度Ｖが第１上限速度Ｖ１を超えるか否かを判定し、フォーカスレンズ３３の駆動速度Ｖが第１上限速度Ｖ１を超える場合には、フォーカスレンズ３３の駆動速度Ｖに応じた駆動パルス信号に代えて、第１上限速度Ｖ１に応じた駆動パルス信号を、フォーカスレンズ駆動モータ３３１に送出することで、フォーカスレンズ３３の駆動速度Ｖを、第１上限速度Ｖ１を超えないように制限することができる。このようにフォーカスレンズ３３の駆動速度を、第１上限速度Ｖ１を超えない速度に制限することで、光学系の焦点距離が所定値Ｓ未満である場合でも、フォーカスレンズ３３の駆動による画角の変動速度を小さくすることができ、見栄え良い動画像を撮影することができる。なお、第１上限速度Ｖ１は、レンズ制御部３６に備えるメモリに記憶されており、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３６から、第１上限速度Ｖ１を取得することができる。
【００６４】
一方、ステップＳ１１３で、光学系の焦点距離が所定値Ｓ以上であると判断された場合には、ステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５では、カメラ制御部２１により、サーボ駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度が、第１上限速度Ｖ１よりも速い第２上限速度Ｖ２を超えないように制限される。具体的には、カメラ制御部２１は、たとえば、フォーカスレンズ３３の駆動速度Ｖに応じた駆動パルス信号を、フォーカスレンズ駆動モータ３３１に送出して、フォーカスレンズ３３のサーボ駆動を行う際に、フォーカスレンズ３３の駆動速度Ｖが第２上限速度Ｖ２を超えるか否かを判定し、フォーカスレンズ３３の駆動速度Ｖが第２上限速度Ｖ２を超える場合には、フォーカスレンズ３３の駆動速度Ｖに応じた駆動パルス信号に代えて、第２上限速度Ｖ２に応じた駆動パルス信号を、フォーカスレンズ駆動モータ３３１に送出することで、フォーカスレンズ３３を、第２上限速度Ｖ２を超えないように制限することができる。このように、光学系の焦点距離が所定値Ｓ以上である場合には、フォーカスレンズ３３の駆動速度を、第２上限速度Ｖ２を超えないように制限することで、フォーカスレンズ３３の駆動による画角の変動速度を小さくすることができ、見栄え良い動画像を撮影することができる。なお、第２上限速度Ｖ２は、第１上限速度Ｖ１と同様に、レンズ制御部３６に備えるメモリに記憶されており、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３６から、第２上限速度Ｖ２を取得することができる。
【００６５】
ここで、図１０は、光学系の焦点距離と、フォーカスレンズ３３の上限速度との関係を示す図である。上述したように、本実施形態において、カメラ制御部２１は、図１０に示すように、検出された光学系の焦点距離が所定値Ｓ未満である場合には、フォーカスレンズ３３の上限速度を第１上限速度Ｖ１とし、フォーカスレンズ３３の駆動速度を、第１上限速度Ｖ１を超えないように制限する。また、カメラ制御部２１は、図１０に示すように、光学系の焦点距離が所定値Ｓ以上である場合には、フォーカスレンズ３３の上限速度を第２上限速度Ｖ２とし、フォーカスレンズ３３の駆動速度を、第２上限速度Ｖ２を超えないように制限する。たとえば、所定値Ｓを７０ｍｍとした場合に、カメラ制御部２１は、検出された光学系の焦点距離が７０ｍｍ以上であるか否かを判断し、検出された光学系の焦点距離が７０ｍｍ未満である場合には、フォーカスレンズ３３の駆動速度を、第１上限速度Ｖ１（たとえば、４ｍｍ／ｓｅｃ）を超えないように制限し、検出された光学系の焦点距離が７０ｍｍ以上である場合には、フォーカスレンズ３３の駆動速度を、第２上限速度Ｖ２（たとえば、８ｍｍ／ｓｅｃ）を超えないように制限することができる。
【００６６】
そして、ステップＳ１１６では、フォーカスレンズ３３の駆動速度を、第１上限速度Ｖ１または第２上限速度Ｖ２に制限したまま、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に応じた位置まで、フォーカスレンズ３３を駆動させるサーボ駆動が行なわれる。具体的には、カメラ制御部２１は、算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３３を合焦位置まで駆動させるのに必要となるレンズ駆動量を算出し、算出したレンズ駆動量を、レンズ制御部３６を介して、フォーカスレンズ駆動モータ３３１に送出する。これにより、フォーカスレンズ駆動モータ３３１により、算出されたレンズ駆動量に基づいて、第１上限速度Ｖ１または第２上限速度Ｖ２を超えない速度で、フォーカスレンズ３３を合焦位置まで駆動するサーボ駆動が行われる。そして、フォーカスレンズ３３が、デフォーカス量に応じた合焦位置まで駆動されると、ステップＳ１２３に進む。
【００６７】
なお、本実施形態では、フォーカスレンズ３３のサーボ駆動が開始された後も、所定の間隔で、デフォーカス量の算出が繰り返し行われ、その結果、新たにデフォーカス量が算出された場合には、新たに算出されたデフォーカス量に基づいて、フォーカスレンズ３３のサーボ駆動が行われる。また、本実施形態では、このようにサーボ駆動が行われている間も、光学系の焦点距離の検出が繰り返し行われており、新たに光学系の焦点距離が検出された場合には、新たに検出された光学系の焦点距離が所定値Ｓ以上であるか否かが判断され、この判断結果に基づいて、サーボ駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度が制限される。
【００６８】
一方、ステップＳ１０３において、デフォーカス量が算出できなかったと判定された場合、または、算出されたデフォーカス量の信頼性が低いと判定された場合には、ステップＳ１０４に進み、ステップＳ１０４において、カメラ制御部２１により、スキャン動作開始処理が行なわれる。ここで、本実施形態のスキャン動作とは、フォーカスレンズ駆動モータ３３１により、フォーカスレンズ３３を、第１上限速度Ｖ１または第２上限速度Ｖ２を超えない速度でスキャン駆動させながら、カメラ制御部２１により、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、および焦点評価値の算出を、所定の間隔で同時に行い、これにより、位相差検出方式による合焦位置の検出と、コントラスト検出方式による合焦位置の検出とを、所定の間隔で、同時に実行する動作である。以下に、本実施形態に係るスキャン動作を説明する。
【００６９】
すなわち、まず、ステップＳ１０５で、カメラ制御部２１により、光学系の焦点距離の取得が行われ、続くステップＳ１０６で、取得した光学系の焦点距離が所定値Ｓ以上であるか否かの判断が行われる。光学系の焦点距離が所定値Ｓ未満であると判断された場合には、スキャン駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度を第１上限速度Ｖ１に制限するために、ステップＳ１０７に進み、一方、光学系の焦点距離が所定値Ｓ以上である場合には、スキャン駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度を、第２上限速度Ｖ２を超えないように制限するために、ステップＳ１０８に進む。
【００７０】
ステップＳ１０７では、カメラ制御部２１により、スキャン駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度が、第１上限速度Ｖ１を超えないように制限が行われる。具体的には、ステップＳ１１４と同様に、スキャン駆動において、フォーカスレンズ３３の駆動速度に応じた駆動パルス信号をフォーカスレンズ駆動モータ３３１に送出する際に、スキャン駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度が第１上限速度Ｖ１を超えるか否かを判定し、フォーカスレンズ３３の駆動速度が第１上限速度Ｖ１を超える場合には、第１上限速度Ｖ１に応じた駆動パルス信号を、フォーカスレンズ駆動モータ３３１に送出することで、スキャン駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度を、第１上限速度Ｖ１を超えないように制限する。同様に、ステップＳ１０８では、カメラ制御部２１により、スキャン駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度が、第２上限速度Ｖ２を超えないように制限が行われる。これにより、後述するスキャン駆動において、フォーカスレンズ３３を、第１上限速度Ｖ１または第２上限速度Ｖ２を超えない速度で駆動させることができる。
【００７１】
そして、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３６にスキャン駆動指令を送出し、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を駆動させ、フォーカスレンズ３３を、第１上限速度Ｖ１または第２上限速度Ｖ２を超えない速度で光軸Ｌ１に沿ってスキャン駆動させる。なお、フォーカスレンズ３３のスキャン駆動は、無限端から至近端に向かって行なってもよいし、あるいは、至近端から無限端に向かって行なってもよい。
【００７２】
また、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３３を、第１上限速度Ｖ１または第２上限速度Ｖ２を超えない速度で駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の焦点検出画素２２２ａ，２２２ｂから一対の像に対応した一対の像データの読み出しを行い、これに基づき、位相差検出方式により、デフォーカス量の算出および算出されたデフォーカス量の信頼性の評価を行うとともに、フォーカスレンズ３３を駆動させながら、所定間隔で、撮像素子２２の撮像画素２２１から画素出力の読み出しを行い、これに基づき、焦点評価値を算出し、これにより、異なるフォーカスレンズ位置における焦点評価値を取得することで、コントラスト検出方式により合焦位置の検出を行う。
【００７３】
なお、カメラ制御部２１は、スキャン駆動を行う前に、フォーカスレンズ３３を光軸方向に微小に往復駆動させるウォブリング駆動を行いながら、デフォーカス量の算出と焦点評価値の算出とを行い、これらの結果に基づいて、スキャン駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動方向を決定することができる。また、ウォブリング駆動を行う際に、カメラ制御部２１は、フォーカスレンズ３３を所定のウォブリング速度で、光軸方向に微小に往復駆動させることで、ウォブリング駆動を行う。なお、本実施形態では、ウォブリング駆動におけるウォブリング速度については、特に制限は行われない。
【００７４】
そして、ステップＳ１０９では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたか否かの判定が行なわれる。デフォーカス量が算出できた場合には、測距可能と判断して、ステップＳ１１２に進み、一方、デフォーカス量が算出できなかった場合には、測距不能と判断して、ステップＳ１１０に進む。なお、ステップＳ１０９においては、上述したステップＳ１０３と同様に、デフォーカス量の算出ができた場合でも、算出されたデフォーカス量の信頼性が低い場合には、デフォーカス量の算出ができなかったものとして扱い、ステップＳ１１０に進むこととする。
【００７５】
ステップＳ１１０では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を行なった結果、コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができたか否かの判定が行なわれる。コントラスト検出方式により、合焦位置の検出ができた場合には、ステップＳ１１７に進み、一方、合焦位置の検出ができなかった場合には、ステップＳ１１１に進む。
【００７６】
ステップＳ１１１では、カメラ制御部２１により、スキャン動作を、フォーカスレンズ３３の駆動可能範囲の全域について行なったか否かの判定が行なわれる。フォーカスレンズ３３の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作を行なっていない場合には、ステップＳ１０５に戻り、ステップＳ１０５〜Ｓ１１１を繰り返すことにより、スキャン動作、すなわち、フォーカスレンズ３３を、第１上限速度Ｖ１または第２上限速度Ｖ２を超えない速度でスキャン駆動させながら、位相差検出方式によるデフォーカス量の算出、およびコントラスト検出方式による合焦位置の検出を、所定の間隔で同時に実行する動作を継続して行なう。一方、フォーカスレンズ３３の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行を完了している場合には、ステップＳ１２２に進む。
【００７７】
そして、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ１０９において、位相差検出方式により、デフォーカス量が算出できたと判定された場合には、スキャン動作が停止された後、ステップＳ１１２に進み、上述したように、位相差検出方式により算出されたデフォーカス量に応じた位置まで、フォーカスレンズ３３を、第１上限速度Ｖ１または第２上限速度Ｖ２を超えない速度で駆動するサーボ駆動が行なわれる。
【００７８】
また、スキャン動作を実行した結果、ステップＳ１１０において、コントラスト検出方式により、合焦位置が検出できたと判定された場合には、スキャン動作が停止された後、ステップＳ１１７に進み、コントラスト検出方式により検出された合焦位置まで、フォーカスレンズ３３を駆動する合焦駆動が行なわれる。
【００７９】
ここで、図１１に、スキャン動作の結果、コントラスト検出方式により合焦位置が検出された場合における、フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係、およびフォーカスレンズ位置と時間との関係を表す図を示す。図１１に示すように、スキャン動作開始時には、フォーカスレンズ３３は、図１１に示すＰ０に位置しており、Ｐ０から、無限遠側から至近側に向けて、第１上限速度Ｖ１または第２上限速度Ｖ２を超えない速度で、フォーカスレンズ３３を駆動させながら、焦点評価値の取得を行う。そして、フォーカスレンズ３３を、図１１に示すＰ１の位置に移動させた時点において、焦点評価値のピーク位置（合焦位置）が検出されると（ステップＳ１１０＝Ｙｅｓ）、スキャン動作を停止し、フォーカスレンズ３３を合焦位置（図１１中、Ｐ２の位置）まで駆動するための合焦駆動（ステップＳ１１７〜Ｓ１２１）が行なわれる。
【００８０】
すなわち、ステップＳ１１７で、光学系の焦点距離の取得が行われ、続くステップＳ１１８で、ステップＳ１１７で取得された光学系の焦点距離が所定値Ｓ以上であるか否かの判断が行われる。そして、光学系の焦点距離が所定値Ｓ未満であると判断された場合には、ステップＳ１１９に進み、ステップＳ１０７，Ｓ１１４と同様に、合焦駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度が、第１上限速度Ｖ１を超えないように制限される。一方、焦点距離が所定値Ｓ以上であると判断された場合には、ステップＳ１２０に進み、ステップＳ１０８，Ｓ１１５と同様に、合焦駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度が、第２上限速度Ｖ２を超えないように制限される。そして、ステップＳ１２１で、カメラ制御部２１により、フォーカスレンズ３３が、コントラスト検出方式により検出された合焦位置まで、第１上限速度Ｖ１または第２上限速度Ｖ２を超えない速度で駆動される。
【００８１】
一方、ステップＳ１１１において、フォーカスレンズ３３の駆動可能範囲の全域について、スキャン動作の実行が完了していると判定された場合には、ステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２では、スキャン動作を行なった結果、位相差検出方式およびコントラスト検出方式のいずれの方式によっても、焦点検出を行うことができなかったため、スキャン動作の終了処理が行なわれる。
【００８２】
そして、ステップＳ１２３では、光学系の焦点状態が変化したか否かの判断が行なわれる。たとえば、カメラ制御部２１によって繰り返し算出されている位相差検出方式によるデフォーカス量が所定値以上変化した場合や、デフォーカス量が算出できなかった場合、あるいは、同じくカメラ制御部２１によって繰り返し算出されている焦点評価値が所定値以上変化した場合に、光学系の焦点状態が変化したと判断することができる。光学系の焦点状態が変化したと判断された場合には、ステップＳ１０３に戻り、再度、フォーカスレンズ３３の焦点調節が行われる。一方、光学系の焦点状態が変化していないと判断された場合には、所定の終了動作、たとえば、カメラ１の電源オフ動作や動画撮影の終了動作が行なわれるか（ステップＳ１２４）、あるいは、光学系の焦点状態が変化するまで（ステップＳ１２３）、フォーカスレンズ３３を現在のレンズ位置に停止させたまま待機する。
【００８３】
以上のように、本実施形態では、動画撮影が行われている場合に、光学系の焦点距離が所定値Ｓ以上であるか否かを判断し、光学系の焦点距離が所定値Ｓ未満であると判断された場合には、フォーカスレンズ３３の駆動速度を、第１上限速度Ｖ１を越えないように制限し、光学系の焦点距離が所定値Ｓ以上であると判断された場合には、フォーカスレンズ３３の駆動速度を、第１上限速度Ｖ１よりも速い第２上限速度Ｖ２を越えないように制限する。これにより、本実施形態では、たとえば、構図変更された場合でも、フォーカスレンズ３３の駆動による画角の変動速度を小さくすることができ、画角が大きく変動するためにユーザに違和感を与えてしまうような動画像が撮影されてしまうことを有効に防止することができるため、見栄えの良い動画像を適切に撮影することができる。また、本実施形態では、動画撮影中に検出されたデフォーカス量がばらついた場合でも、デフォーカス量のばらつきに応じて、フォーカスレンズ３３が前後に高速で駆動してしまうことを有効に防止することができ、見栄えの良い動画像を撮影することができる。
【００８４】
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。
【００８５】
たとえば、上述した実施形態では、動画撮影が行われている際に、スキャン駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度、サーボ駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度、および、合焦駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度を、第１上限速度Ｖ１または第２上限速度Ｖ２を超えないように制限する構成を説明したが、この構成に限定されず、たとえば、本発明をフォーカスレンズ３３の予測駆動に適用することもできる。すなわち、動画撮影が行われている場合に、移動被写体を検出し、検出した移動被写体に対応するデフォーカス量の時間変化に基づいて、移動被写体の光軸方向の像面位置を予測し、予測した像面位置にフォーカスレンズ３３を駆動する予測駆動を行う場合においても、光学系の焦点距離が所定値Ｓ以上であるか否かを判断し、光学系の焦点距離が所定値Ｓ未満である場合には、予測駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度を、第１上限速度Ｖ１を越えないように制限するとともに、光学系の焦点距離が所定値Ｓ以上である場合には、予測駆動におけるフォーカスレンズ３３の駆動速度を、第２上限速度Ｖ２を越えないように制限する構成としてもよい。
【００８６】
また、上述した実施形態では、動画撮影が行われている際に、フォーカスレンズ３３の駆動速度を、第１上限速度Ｖ１または第２上限速度Ｖ２を超えないように制限する構成を説明したが、この構成に加えて、カメラ制御部２１は、レンズ制御部３６から、フォーカスレンズ３３の駆動音の発生を抑えることが可能なフォーカスレンズ３３の駆動速度を、静音駆動速度として取得し、取得した静音駆動速度と、第１上限速度Ｖ１および第２上限速度Ｖ２とを比較し、比較の結果、第１上限速度Ｖ１が静音駆動速度よりも速い場合には、第１上限速度Ｖ１を静音駆動速度と等しくなるように設定し、第２上限速度Ｖ２が静音駆動速度より速い場合には、第２上限速度Ｖ２を静音駆動速度と等しくなるように設定する構成としてもよい。この場合、フォーカスレンズ３３の駆動速度を、フォーカスレンズ３３の駆動音の発生を抑えることが可能な静音駆動速度を超えないように制限することができ、動画撮影中に、フォーカスレンズ３３の駆動音が録音されてしまうこと有効に防止することができる。
【００８７】
さらに、上述した実施形態では、光学系の焦点距離に応じて、フォーカスレンズ３３の駆動速度を、第１上限速度Ｖ１または第２上限速度Ｖ２の２つの上限速度のうち、いずれか一方の上限速度を超えないように制限する構成を説明したが、このように、フォーカスレンズ３３の駆動速度を２つの上限速度で制限する構成に限定されず、たとえば、フォーカスレンズ３３の駆動速度を３以上の上限速度で制限する構成としてもよい。あるいは、たとえば、光学系の焦点距離が所定値Ｓ未満である場合は、フォーカスレンズ３３の駆動速度を所定の上限速度で制限し、一方、焦点距離が所定値Ｓ以上である場合は、フォーカスレンズ３３の駆動速度を制限しない構成としてもよい。
【００８８】
なお、上述した実施形態では、動画撮影時におけるカメラ１の動作を説明したが、静止画撮影が撮影されている場合には、フォーカスレンズ３３を、第２上限速度Ｖ２を超えた速度で駆動可能なように制御する構成としてもよい。
【００８９】
なお、上述した実施形態のカメラ１は特に限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、一眼レフデジタルカメラ、レンズ一体型のデジタルカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００９０】
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
２２１…撮像画素
２２２ａ，２２２ｂ…焦点検出画素
２８…操作部
３…レンズ鏡筒
３２…ズームレンズ
３３…フォーカスレンズ
３３１…フォーカスレンズ駆動モータ
３６…レンズ制御部
【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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