(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを備えたレンズ装置と通信可能な撮像装置であって、
撮像素子による撮像信号から焦点調節用の評価値を生成する信号処理手段と、
前記フォーカスレンズを振動させるために、前記レンズ装置に振動中心、振動の振幅に対応する情報を送信する送信手段と、
前記評価値を用いて検出した合焦点に対応する位置に前記フォーカスレンズを移動させるための駆動命令を前記レンズ装置に送信するカメラ制御手段であって、所定の振幅で光軸方向に前記フォーカスレンズを振動させるウォブリング動作を制御指示可能なカメラ制御手段と、
前記レンズ装置から、前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量に対応するデータを取得する取得手段とを備え、
前記カメラ制御手段は、前記ウォブリング動作により前記評価値が増加する第１の方向を判定し、判定した前記第１の方向に前記フォーカスレンズの振動中心を移動させる際、前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が第２の変化量よりも大きく第１の変化量以下のときは第１のモードで前記第１の方向へ前記振動中心を移動させ、前記第２の変化量以下のときは第２のモードで前記第１の方向へ前記振動中心を移動させるように制御し、さらに、前記第１の変化量よりも大きいときは前記振動中心の移動を制限するように制御し、
前記第１のモードにおいては、前記フォーカスレンズが前記第１の方向と逆方向に移動する際の移動量が前記所定の振幅より小さくなり、前記第２のモードにおいては、前記フォーカスレンズが前記第１の方向と対応する方向に移動する際の移動量が前記所定の振幅より大きくなることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第２の変化量は閾値を示し、前記カメラ制御手段は、前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が前記閾値以下のときは前記振動の振幅を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記カメラ制御手段は、合焦点近傍での前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が前記第２の変化量より大きいと判定した場合、中心移動時の駆動振幅を振動時の振幅未満に制限する第１の駆動方式に変更し、前記第２の変化量以下であると判定した場合、中心移動時の駆動振幅を振動時の振幅以上に設定する第２の駆動方式に変更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】
前記カメラ制御手段は、前記第１の駆動方式に変更した場合、振動時の振幅から前記振動中心の移動幅である中心移動振幅を減算し、また前記第２の駆動方式に変更した場合、振動時の振幅に前記中心移動振幅を加算する処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記カメラ制御手段は、前記合焦点近傍での前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が閾値より大きいと判定した場合、前回の評価値と今回の評価値を比較することにより駆動方向を決定し、決定された方向に所定量だけ前記フォーカスレンズを移動させることを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記カメラ制御手段は、前記合焦点近傍での前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が閾値より大きいと判定した場合、前記フォーカスレンズを光軸方向に振動させることなく移動させたときの前記評価値の変化から合焦方向を検出して当該フォーカスレンズの駆動方向を決定して駆動制御を行い、
前記合焦点近傍での前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が前記閾値以下であると判定した場合、前記フォーカスレンズを光軸方向に振動させたときの前記評価値の変化から合焦方向を検出するとともに、検出した合焦方向に前記フォーカスレンズの振動中心を移動させる駆動制御を行うことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記カメラ制御手段は、前記合焦点近傍での前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が閾値より大きい場合、合焦判定の後で前記フォーカスレンズを合焦点に対応する位置へ移動させる制御を行ってから、前記評価値を前記信号処理手段から取得し、当該評価値と前回に取得した前記評価値との差分量が閾値以下であると判定した場合、前記フォーカスレンズの振動または移動を禁止することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記カメラ制御手段は、前記レンズ装置に許容錯乱円のデータを送信し、当該許容錯乱円のデータに基づいて演算された、焦点深度当たりの像倍率変化量を示すデータを前記レンズ装置から受信することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
撮像素子による撮像信号から焦点調節用の評価値を生成する信号処理手段と、前記評価値を用いて検出した合焦点に対応する位置にフォーカスレンズを移動させるための駆動命令をレンズ装置に送信するカメラ制御手段であって、所定の振幅で光軸方向に前記フォーカスレンズを振動させるウォブリング動作を制御指示可能なカメラ制御手段と、を有する撮像装置と通信可能なレンズ装置であって、
前記撮像装置へ、前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量に対応するデータを周期的に送信する送信手段と、
前記カメラ制御手段から前記フォーカスレンズの振動中心、振動の振幅に対応する情報を周期的に受信し、該受信した振動中心、振動の振幅に対応する情報に基づいて前記フォーカスレンズを振動させるレンズ制御手段とを備え、
前記カメラ制御手段が、前記ウォブリング動作により前記評価値が増加する第１の方向を判定し、判定した前記第１の方向に前記レンズ制御手段が前記フォーカスレンズの振動中心を移動させる際、前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が第２の変化量よりも大きく第１の変化量以下のときは第１のモードで前記第１の方向へ前記振動中心を移動させ、前記第２の変化量以下のときは第２のモードで前記第１の方向へ前記振動中心を移動させるように制御し、さらに、前記第１の変化量よりも大きいときは前記振動中心の移動を制限するように制御し、
前記第１のモードにおいては、前記フォーカスレンズが前記第１の方向と逆方向に移動する際の移動量が前記所定の振幅より小さくなり、前記第２のモードにおいては、前記フォーカスレンズが前記第１の方向と対応する方向に移動する際の移動量が前記所定の振幅より大きくなることを特徴とするレンズ装置。
【請求項１０】
前記第２の変化量は閾値を示し、前記振動の振幅は、前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が前記閾値以下のときは大きくなることを特徴とする請求項９に記載のレンズ装置。
【請求項１１】
前記レンズ制御手段は、前記カメラ制御手段から許容錯乱円のデータを受信し、当該許容錯乱円のデータに基づいて焦点深度当たりの像倍率変化量を示すデータを演算して前記カメラ制御手段に送信することを特徴とする請求項９または１０に記載のレンズ装置。
【請求項１２】
前記レンズ制御手段による前記像倍率変化量の送信周期と、前記振動中心、振動の振幅に対応する情報の受信周期とは同じであることを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１３】
前記カメラ制御手段は、合焦点近傍での前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が前記第２の変化量より大きいと判定した場合、中心移動時の駆動振幅を振動時の振幅未満に制限する第１の駆動方式に変更し、前記第２の変化量以下であると判定した場合、中心移動時の駆動振幅を振動時の振幅以上に設定する第２の駆動方式に変更することを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１４】
前記カメラ制御手段は、前記第１の駆動方式に変更した場合、振動時の振幅から前記振動中心の移動幅である中心移動振幅を減算し、また前記第２の駆動方式に変更した場合、振動時の振幅に前記中心移動振幅を加算する処理を行うことを特徴とする請求項１３に記載のレンズ装置。
【請求項１５】
前記カメラ制御手段は、前記合焦点近傍での前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が閾値より大きいと判定した場合、前回の評価値と今回の評価値を比較することにより駆動方向を決定し、前記レンズ制御手段は決定された方向に所定量だけ前記フォーカスレンズを移動させることを特徴とする請求項１３または１４に記載のレンズ装置。
【請求項１６】
前記カメラ制御手段は、前記合焦点近傍での前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が閾値より大きいと判定した場合、前記フォーカスレンズを光軸方向に振動させることなく移動させたときの前記評価値の変化から合焦方向を検出して当該フォーカスレンズの駆動方向を決定して駆動制御を行い、
前記合焦点近傍での前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が前記閾値以下であると判定した場合、前記フォーカスレンズを光軸方向に振動させたときの前記評価値の変化から合焦方向を検出するとともに、検出した合焦方向に前記フォーカスレンズの振動中心を移動させる駆動制御を行うことを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１７】
前記カメラ制御手段は、前記合焦点近傍での前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が閾値より大きい場合、合焦判定の後で前記フォーカスレンズを合焦点に対応する位置へ移動させる制御を行ってから、前記評価値を前記信号処理手段から取得し、当該評価値と前回に取得した前記評価値との差分量が閾値以下であると判定した場合、前記フォーカスレンズの振動または移動を禁止することを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１８】
前記カメラ制御手段は、前記レンズ装置に許容錯乱円のデータを送信し、当該許容錯乱円のデータに基づいて演算された、焦点深度当たりの像倍率変化量を示すデータを前記レンズ装置から受信することを特徴とする請求項９から１７のいずれか１項に記載のレンズ装置。
【請求項１９】
フォーカスレンズを備えたレンズ装置と通信可能な撮像装置にて実行される制御方法であって、
前記撮像装置に設けた信号処理手段で撮像素子による撮像信号から焦点調節用の評価値を生成する評価値生成ステップと、
前記撮像装置に設けたカメラ制御手段であって、所定の振幅で光軸方向に前記フォーカスレンズを振動させるウォブリング動作を制御指示可能なカメラ制御手段により、前記フォーカスレンズを振動させるために、前記レンズ装置に振動中心、振動の振幅に対応する情報を送信する送信ステップと、
前記撮像装置に設けたカメラ制御手段により、前記評価値を用いて検出した合焦点に対応する位置に前記フォーカスレンズを移動させるための駆動命令を前記レンズ装置に送信するカメラ制御ステップと、 
前記撮像装置に設けたカメラ制御手段により、前記レンズ装置から、前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量に対応するデータを取得する取得ステップと、
を有し、
前記カメラ制御ステップはさらに、前記ウォブリング動作により前記評価値が増加する第１の方向を判定するステップと、判定した前記第１の方向に前記フォーカスレンズの振動中心を移動させる際、前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が第２の変化量よりも大きく第１の変化量以下のときは第１のモードで前記第１の方向へ前記振動中心を移動させ、前記第２の変化量以下のときは第２のモードで前記第１の方向へ前記振動中心を移動させるように制御し、さらに、前記第１の変化量よりも大きいときは前記振動中心の移動を制限するように制御するステップを有し、
前記第１のモードにおいては、前記フォーカスレンズが前記第１の方向と逆方向に移動する際の移動量が前記所定の振幅より小さくなり、前記第２のモードにおいては、前記フォーカスレンズが前記第１の方向と対応する方向に移動する際の移動量が前記所定の振幅より大きくなることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項２０】
フォーカスレンズを備えたレンズ装置と通信可能な撮像装置にて実行される制御方法であって、
前記撮像装置に設けた信号処理手段で撮像素子による撮像信号から焦点調節用の評価値を生成する信号処理ステップと、
前記撮像装置に設けたカメラ制御手段により、前記フォーカスレンズを振動させるために、前記レンズ装置に振動中心、振動の振幅に対応する情報を送信する送信ステップと、
前記撮像装置に設けたカメラ制御手段により、前記評価値を用いて検出した合焦点に対応する位置に前記フォーカスレンズを移動させるための駆動命令を前記レンズ装置に送信するカメラ制御ステップと、
前記撮像装置に設けたカメラ制御手段により、前記レンズ装置から像倍率変化量を示すデータを取得する取得ステップと、
を有し、
前記カメラ制御ステップはさらに、前記レンズ装置から像倍率変化量を示すデータを取得する取得ステップと、
前記像倍率変化量を示すデータおよび前記フォーカスレンズを振動させるための振動振幅、中心移動量を用いて、合焦点近傍でのフォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が閾値より大きいか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにて前記振動振幅に対する像倍率変化量が閾値より大きいと判定された場合、前記フォーカスレンズを光軸方向に振動させることなく移動させたときの前記評価値の変化から合焦方向を検出して当該フォーカスレンズの駆動方向を決定して駆動制御を行うステップと、
前記判定ステップにて前記振動振幅に対する像倍率変化量が閾値以下であると判定された場合、前記フォーカスレンズを光軸方向に振動させたときの前記評価値の変化から合焦方向を検出するとともに、検出した合焦方向に前記フォーカスレンズの振動中心を移動させる駆動制御を行うステップを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項２１】
撮像素子による撮像信号から焦点調節用の評価値を生成する信号処理手段と、前記評価値を用いて検出した合焦点に対応する位置にフォーカスレンズを移動させるための駆動命令をレンズ装置に送信するカメラ制御手段であって、所定の振幅で光軸方向に前記フォーカスレンズを振動させるウォブリング動作を制御指示可能なカメラ制御手段と、を有する撮像装置と通信可能なレンズ装置の制御方法であって、
前記レンズ装置に設けられた送信手段により、前記カメラ制御手段へ、前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量に対応するデータを周期的に送信する送信ステップと、
前記レンズ装置に設けられたレンズ制御手段により、前記カメラ制御手段から前記フォーカスレンズの振動中心、振動の振幅に対応する情報を周期的に受信し、該受信した振動中心、振動の振幅に対応する情報に基づいて前記フォーカスレンズを振動させるレンズ制御ステップと、 
を有し、
前記レンズ制御ステップでは、前記カメラ制御手段が、前記ウォブリング動作により前記評価値が増加する第１の方向を判定し、判定した前記第１の方向に前記レンズ制御手段が前記フォーカスレンズの振動中心を移動させる際、前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が第２の変化量よりも大きく第１の変化量以下のときは第１のモードで前記第１の方向へ前記振動中心を移動させ、前記第２の変化量以下のときは第２のモードで前記第１の方向へ前記振動中心を移動させるように制御し、さらに、前記第１の変化量よりも大きいときは前記振動中心の移動を制限するように制御するステップを有し、
前記第１のモードにおいては、前記フォーカスレンズが前記第１の方向と逆方向に移動する際の移動量が前記所定の振幅より小さくなり、前記第２のモードにおいては、前記フォーカスレンズが前記第１の方向と対応する方向に移動する際の移動量が前記所定の振幅より大きくなることを特徴とするレンズ装置の制御方法。
【請求項２２】
請求項１９または２０に記載の方法を撮像装置に実行させるか、または請求項２１に記載の方法をレンズ装置に実行させるようにコンピュータにより実行されるコンピュータプログラム。
【請求項２３】
請求項１に記載の撮像装置と請求項９に記載のレンズ装置を備える撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズユニットを交換可能なビデオカメラ等の撮像装置に好適な自動焦点調節技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラのＡＦ（自動焦点調節）装置は、撮像信号から画像の鮮鋭度を検出してＡＦ評価値を求め、その値が最大となる位置にフォーカスレンズを移動させて、焦点調節を行う方式が主流である。以下では、この方式をＴＶＡＦ方式という。ＴＶＡＦ評価値としては一般に、所定周波数帯域のバンドパスフィルタで抽出した映像信号の高周波成分のレベルを用いる。被写体を撮影した場合、図２（Ａ）のように、ピントが合うにつれてＴＶＡＦ評価値は大きくなり、合焦点で最大になる。つまり、図２（Ａ）は合焦点から離れるに従って合焦度が低くなることを示している。図２（Ｂ）は、フォーカスレンズを微小幅で振動させたときのＴＶＡＦ評価値の変化に基づいて合焦方向を判別する動作（以下、ウォブリング動作という）を示す。ウォブリング動作では、撮影画面上でレンズの動きによる影響が目立たないため、特に動画撮影を行うカメラに使用される。
一方、交換レンズシステムの場合、使用するレンズユニットによっては、ウォブリング動作を行う場合に像倍率変化が大きく、撮影画面上でフォーカスレンズの動きによる影響が目立ってしまうことがある。特許文献１には、レンズユニットを交換できる自動焦点調節式ビデオカメラにて、像倍率変化の情報をレンズユニットからカメラユニットに受け渡し、ウォブリング動作時の振動振幅を制限する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０―２７１６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の交換レンズ型撮像装置には、ＡＦ動作に関して以下の問題がある。
前記特許文献１では像倍率変化に応じて振動振幅を制限しているため、ウォブリング動作により得られるＴＶＡＦ評価値の差分が小さくなり、ＴＶＡＦ評価値の生成に係るＳ/Ｎ（信号対ノイズ）比が低下した場合、方向検出精度が下がってしまう。
本発明の目的は、交換レンズ型撮像装置にて像倍率変化の影響が画面上で目立たず、性能低下の少ない自動焦点調節動作の制御を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明に係る装置は、フォーカスレンズを備えたレンズ装置と通信可能な撮像装置であって、撮像素子による撮像信号から焦点調節用の評価値を生成する信号処理手段と、前記フォーカスレンズを振動させるために、前記レンズ装置に振動中心、振動の振幅に対応する情報を送信する送信手段と、前記評価値を用いて検出した合焦点に対応する位置に前記フォーカスレンズを移動させるための駆動命令を前記レンズ装置に送信するカメラ制御手段であって、所定の振幅で光軸方向に前記フォーカスレンズを振動させるウォブリング動作を制御指示可能なカメラ制御手段と、前記レンズ装置から、前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量に対応するデータを取得する取得手段とを備える。前記カメラ制御手段は、前記ウォブリング動作により前記評価値が増加する第１の方向を判定し、判定した前記第１の方向に前記フォーカスレンズの振動中心を移動させる際、前記フォーカスレンズの移動量に対する像倍率変化量が第２の変化量よりも大きく第１の変化量以下のときは第１のモードで前記第１の方向へ前記振動中心を移動させ、前記第２の変化量以下のときは第２のモードで前記第１の方向へ前記振動中心を移動させるように制御し、さらに、前記第１の変化量よりも大きいときは前記振動中心の移動を制限するように制御する。前記第１のモードにおいては、前記フォーカスレンズが前記第１の方向と逆方向に移動する際の移動量が前記所定の振幅より小さくなり、前記第２のモードにおいては、前記フォーカスレンズが前記第１の方向と対応する方向に移動する際の移動量が前記所定の振幅より大きくなる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、像倍率変化の影響が画面上で目立たず、性能低下の少ない自動焦点調節動作の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図２ないし１０と併せて本発明の第１実施形態を説明するために、ビデオカメラの構成例を示すブロック図である。
【図２】ＴＶＡＦ評価値を説明する（Ａ）図、およびウォブリング動作を説明する（Ｂ）図である。
【図３】ＴＶＡＦ制御に係る処理例を示すフローチャートである。
【図４】微小駆動方式の切り替え処理例を説明するフローチャートである。
【図５】減算方式の微小駆動に係る処理例を説明するフローチャートである。
【図６】加算方式の微小駆動に係る処理例を説明するフローチャートである。
【図７】微小駆動を説明する図である。
【図８】図９とともに山登り駆動を説明するために、処理の前半部を示すフローチャートである。
【図９】図８に続く処理の後半部を示すフローチャートである。
【図１０】山登り駆動の説明図である。
【図１１】図１２および１３とともに本発明の第２実施形態を説明するために、微小駆動方式の切り替え処理例を示すフローチャートである。
【図１２】微小駆動の処理例を説明するフローチャートである。
【図１３】微小駆動動作の説明図である。
【図１４】図１５および１６とともに本発明の第３実施形態を説明するために、ＴＶＡＦ制御に係る処理例の前半部を示すフローチャートである。
【図１５】図１４に続く処理の後半部を示すフローチャートである。
【図１６】微小駆動に係る処理例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の各実施形態について説明する。
【０００９】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置としてビデオカメラの構成例を示すブロック図である。撮像装置は着脱可能なレンズユニット１１７と、これを装着して使用する本体部としてのカメラユニット１１８を備える。つまり、レンズユニット１１７はカメラユニット１１８に対して着脱自在であり、いわゆる交換レンズシステムを構成している。
被写体からの光は、レンズユニット１１７内に固定の第１群レンズ１０１と、可動の第２群レンズ１０２、絞り１０３、固定の第３群レンズ１０４、可動の第４群レンズ１０５を通してカメラユニット１１８内の撮像素子１０６に結像する。第２群レンズ１０２は変倍動作を行う。また第４群レンズ（以下、フォーカスレンズという）１０５は、焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正するコンペンセーション機能とを兼ね備える。
【００１０】
撮像素子１０６は、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）センサ等で構成される光電変換素子である。撮像素子１０６にて光電変換された撮像信号は増幅器１０７で最適なレベルに増幅された後、カメラ信号処理部１０８に出力される。カメラ信号処理部１０８は、増幅器１０７の出力信号に対して各種の画像処理を施し、映像信号を生成する。表示部１０９は液晶表示デバイス（ＬＣＤ）等で構成され、カメラ信号処理部１０８からの映像信号に従って画像を表示する。記録部１１０は、カメラ信号処理部１０８からの映像信号を半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
ＴＶＡＦゲート１１３は増幅器１０７からの全画素の出力信号のうち、焦点検出に用いる領域の信号のみを通す役目をもつ。ＴＶＡＦ信号処理部１１４は自動焦点調節制御に必要な信号として、ＴＶＡＦゲート１１３を通した信号から高周波成分を抽出し、ＴＶＡＦ評価値信号を生成してカメラ制御部１１６に出力する評価値生成手段である。ＴＶＡＦ評価値信号は、撮像素子１０６の出力信号に基づいて生成される映像の鮮鋭度（コントラスト状態）を表す。鮮鋭度は撮像光学系の焦点状態によって変化するため、ＴＶＡＦ評価値信号の示す値（ＴＶＡＦ評価値）は撮像光学系の焦点状態を表す焦点調節用情報である。図２（Ａ）は、横軸にフォーカスレンズ１０５の位置をとり、縦軸にＴＶＡＦ評価値をとって両者の関係を例示したグラフである。ＴＶＡＦ評価値がピークとなるときのフォーカスレンズ１０５の位置（以下、ピーク位置という）が合焦点に相当する。
制御手段としてのカメラ制御部１１６は、ビデオカメラ全体の動作の制御を司る。カメラ制御部１１６は、撮像画面に対して所定の割合でＴＶＡＦ枠を設定するようにＴＶＡＦゲート１１３を制御し、ＴＶＡＦ信号処理部１１４から取得したＴＶＡＦ評価値に基づいてＴＶＡＦ制御を行う。カメラ制御部１１６によるフォーカスレンズ１０５の駆動命令はレンズ制御部１１５に送信される。
【００１１】
図１にはレンズユニット１１７内の駆動部とその制御部を示す。
ズーム駆動部１１１は第２群レンズ１０２を駆動し、フォーカス駆動部１１２はフォーカスレンズ１０５を駆動する。ズーム駆動部１１１およびフォーカス駆動部１１２は、ステッピングモータ、ＤＣモータ、振動型モータまたはボイスコイルモータ等のアクチュエータを用いて構成される。レンズ制御部１１５は、カメラ制御部１１６からフォーカスレンズ１０５の駆動命令を受け取ってフォーカス駆動部１１２を制御し、フォーカスレンズ１０５を光軸方向に移動させて焦点調節を行う。また、レンズ制御部１１５はフォーカス駆動部１１２から取得したフォーカスレンズ１０５の位置情報を、カメラ制御部１１６に送信する。
【００１２】
次に、カメラ制御部１１６によるＴＶＡＦ制御について、図３から図１０を参照して説明する。このＴＶＡＦ制御は、カメラ制御部１１６内に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。
図３において、Ｓ４０１で処理が開始し、Ｓ４０２でフォーカスレンズ１０５を微小間隔で駆動させる、微小駆動動作が行われる。微小駆動動作は、カメラ制御部１１６がＴＶＡＦ評価値の変化から検出した合焦方向にフォーカスレンズの振動中心を移動させる中心移動を行う第一のモードに相当する。この動作により合焦判定、すなわち、合焦状態であるか否か、および合焦状態でない場合にはどの方向に合焦点があるかについての方向判定が可能となる。なお、動作説明の詳細については、図４を用いて後述する。Ｓ４０３は、合焦判定ができたか否かについての判断処理であり、合焦判定ができた場合、Ｓ４０８へ進む。また、合焦判定ができていない場合、Ｓ４０４へ進む。Ｓ４０４は、方向判別ができたか否かについての判断処理であり、方向判別ができた場合、Ｓ４０５へ進んで山登り駆動が行われる。また、方向判別ができていない場合、Ｓ４０２に戻る。
Ｓ４０５では、判別した方向に沿って所定の速度でフォーカスレンズ１０５の山登り駆動が実行される。山登り駆動は、カメラ制御部１１６がフォーカスレンズを移動させて評価値のピーク値を探索し、合焦点に対応する位置にフォーカスレンズを移動させる第二のモードに相当する。ＴＶＡＦ評価値と、レンズ制御部１１５から取得したフォーカスレンズ位置とを関係付けて、フォーカスレンズ１０５のピーク位置を探索する処理が行われるが、その詳細については図８を用いて後述する。次にＳ４０６では、山登り駆動動作中のＴＶＡＦ評価値がピーク値を示すフォーカスレンズ位置（ピーク位置）に、フォーカスレンズ１０５を戻すために、カメラ制御部１１６はレンズ制御部１１５と通信する。Ｓ４０７でカメラ制御部１１６は、レンズ制御部１１５と通信してフォーカスレンズ１０５の位置情報を取得し、フォーカスレンズ１０５がピーク位置に戻ったか否かを判定する。フォーカスレンズ１０５がピーク位置に戻っていると判定された場合、Ｓ４０２へ戻って、再び微小駆動動作が行われる。フォーカスレンズ１０５がピーク位置に戻っていないと判定された場合にはＳ４０６へ戻り、ピーク位置に戻す動作を継続する。
【００１３】
次に、Ｓ４０８以降に示す合焦停止および再起動判定処理について説明する。
Ｓ４０８でカメラ制御部１１６はＴＶＡＦ評価値を取得し、Ｓ４０９では合焦判定されたフォーカスレンズ位置へフォーカスレンズ１０５を移動させるために、レンズ制御部１１５と通信する。Ｓ４１０でカメラ制御部１１６はレンズ制御部１１５からフォーカスレンズ１０５の位置情報を取得し、フォーカスレンズ１０５がＴＶＡＦ制御の合焦点に対応するピーク位置へ移動したか否かを判定する。フォーカスレンズ１０５が合焦点に対応するピーク位置へ移動していればＳ４１１へ進み、移動していなければＳ４０８へ戻る。Ｓ４１１でカメラ制御部１１６は合焦点に対応するピーク位置でフォーカスレンズを停止させ、合焦点におけるＴＶＡＦ評価値を保持し、Ｓ４１２ではＴＶＡＦ信号処理部１１４から新たなＴＶＡＦ評価値を取得する。Ｓ４１３では、Ｓ４１１で保持したＴＶＡＦ評価値とＳ４１２で取得した最新のＴＶＡＦ評価値とを比較することにより、ＴＶＡＦ評価値の変動幅が閾値よりも大きいか否かの判定が行われる。ＴＶＡＦ評価値の変動幅が閾値より大きい場合、カメラ制御部１１６は被写体が変更されたと判断し、Ｓ４０２へ戻って微小駆動動作を再開させる。またＴＶＡＦ評価値の変動幅が閾値以下の場合、Ｓ４１２へ戻る。
【００１４】
次に、微小駆動動作について図４を参照して説明する。
Ｓ５０１で処理が開始し、Ｓ５０２でカメラ制御部１１６は、絞りやズーム位置等から決まる焦点深度に応じて、微小駆動の振動振幅および中心移動振幅を演算する。振動振幅とは、ウォブリング動作時にフォーカスレンズ１０５を振動させて駆動制御を行う場合の振れ幅である。また、中心移動振幅とは、フォーカスレンズ１０５の振動中心を変更するときの振動中心の移動幅である。像倍率変化が大きい場合、微小駆動の影響による画面上での見え方が問題とならないよう、以下に示す制御の切り替え処理が行われる。Ｓ５０３でカメラ制御部１１６はレンズ制御部１１５に対し、撮像素子１０６の画素ピッチ等から決まる許容錯乱円径データを送信し、またレンズ制御部１１５からは焦点深度当たりの像倍率変化データを受信する。Ｓ５１２でカメラ制御部１１６は、ＴＶＡＦ評価値が小さい時には予め決められた像倍率変化量の閾値ｔｈを大きくする。その理由は、被写体像に大きな暈けが生じている（合焦度が低い）時には、像倍率変化は問題とならないからである。Ｓ５０４でカメラ制御部１１６は、Ｓ５０２で決定した振動振幅、中心移動振幅と、Ｓ５０３で取得した焦点深度当たりの像倍率変化データに応じて微小駆動方式の判定を行う。ここで、合焦点近傍にてウォブリング動作をしている様子を図７に示す。詳細な制御の説明は後に譲るが、ウォブリング動作では、常に光軸方向にフォーカスレンズを振動させると共に、振動の中心を合焦方向に移動させることで、合焦点を行き過ぎて戻る動作を繰り返している。この合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近の位置にあるときと最無限の位置にあるときのレンズ位置の差によって生じる像倍率変化量は、焦点深度に対する当該フォーカスレンズ位置の差の比で求めることができる。図７に示されている、至近側の点線と無限遠側の点線との間の領域は、フォーカスレンズが最至近の位置にあるときと最無限の位置にあるときのレンズ位置の差に相当する。
【００１５】
図４のＳ５０４では判定結果に応じて３通りの分岐処理が実行される。以下の判定処理に用いる第１の閾値を閾値１といい、第２の閾値を閾値２といい、閾値１＜閾値２とする。合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差に対する像倍率変化量が閾値１よりも大きく、微小駆動の影響による撮影画像の見え方が問題となる場合（「（＞閾値１）」参照）、Ｓ５０５へ進む。Ｓ５０５でカメラ制御部１１６は第１の駆動方式（以下、減算方式という）で微小駆動を行う。減算方式による微小駆動の詳細については後述する。さらに、合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときの位置と最無限にあるときの位置との差に対する像倍率変化量が閾値２と比較される。像倍率変化量が閾値２よりも大きく、微小駆動の影響による撮影画像の見え方がさらに問題となる場合（「（＞閾値２）」参照）、Ｓ５１３へ進み、カメラ制御部１１６は中心移動振幅を制限してＳ５０５へ進み、減算方式で微小駆動を行う。一方、合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差に対する像倍率変化量が閾値１以下であって、微小駆動の影響による撮影画像の見え方が問題とならない場合にはＳ５０６へ進む。カメラ制御部１１６は第２の駆動方式（以下、加算方式という）で微小駆動を行う。加算方式による微小駆動の詳細については後述する。このように本実施形態では、合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差に対する像倍率変化が大きい場合に減算方式を使用する。他方、合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差に対する像倍率変化が小さい場合には加算方式を使用するように切り替わる。これにより、像倍率変化が大きい場合に合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差による撮影画像の見え方への影響を抑制できる。
【００１６】
Ｓ５０５およびＳ５０６の処理後、Ｓ５０７に進み、カメラ制御部１１６は所定回数連続して合焦方向と判断される方向が同一であるか否かを判定する。合焦方向と判断される方向が所定回数以上に亘って同一であると判定された場合、Ｓ５０８へ進み、そうでない場合、Ｓ５０９へ進む。Ｓ５０９でカメラ制御部１１６は、所定回数に亘ってフォーカスレンズ１０５が同一エリア内で往復を繰り返しているか否かを判定する。フォーカスレンズ１０５が所定回数に亘って同一エリア内で往復を繰り返していればＳ５１０へ進み、そうでない場合、Ｓ５０２へ戻る。
Ｓ５０８でカメラ制御部１１６は方向判別できたと判断してＳ５１１へ進み、処理を終了して山登り駆動へと移行させる。また、Ｓ５１０でカメラ制御部１１６は合焦判定ができたと判断して、Ｓ５１１へ進んで処理を終了し、再起動判定へと移行させる。
本実施形態では、合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差に対する像倍率変化が大きい場合、後述の減算方式により、振幅を減算することで中心移動を実現する微小駆動動作が行われる。また、像倍率変化が小さい場合には、後述の加算方式により、振幅を加算することで中心移動を実現する微小駆動動作が行われる。駆動方式を切り替えることで、像倍率変化が大きい場合には微小駆動による画面上での焦点状態の変化の影響を低減することができる。また、合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差に対する像倍率変化が小さい場合には、応答性を損なわないＡＦ性能が実現可能となる。
【００１７】
次に、減算方式による微小駆動動作について図５を参照して説明する。
Ｓ６０１で処理が開始し、Ｓ６０２でカメラ制御部１１６は、現在の変数Ｍｏｄｅの値がゼロであるか否かを判定する。Ｍｏｄｅは制御状態の違いを０から３で表す内部変数であり、その値がゼロであればＳ６０３へ進み、ゼロ以外の場合、Ｓ６０６へ進む。
Ｓ６０３でカメラ制御部１１６は、ＴＶＡＦ評価値を、無限遠側ＴＶＡＦ評価値として保存する。なお、このＴＶＡＦ評価値は後述するように、Ｍｏｄｅ値が１の場合に、無限遠側にフォーカスレンズ１０５が滞留している間に撮像素子１０６が蓄積した電荷に基づく評価値である。Ｓ６０４では、Ｍｏｄｅ値に１が加算され、Ｓ６０５へ進んで処理を終了する。なお、Ｍｏｄｅ値が４になった場合には０に戻る。
Ｓ６０６でカメラ制御部１１６は、現在のＭｏｄｅ値が１であるか否かを判定し、１であればＳ６０７へ進み、フォーカスレンズ１０５を無限遠側に駆動する処理を実行する。また、現在のＭｏｄｅ値が１以外の場合にはＳ６１２へ処理を進める。Ｓ６０７では、Ｍｏｄｅ値が０の場合における無限遠側ＴＶＡＦ評価値と、Ｍｏｄｅ値が２の場合における至近側ＴＶＡＦ評価値とが比較される。至近側ＴＶＡＦ評価値が無限遠側ＴＶＡＦ評価値よりも大きい場合、Ｓ６０８へ進み、至近側ＴＶＡＦ評価値が無限遠側ＴＶＡＦ評価値以下の場合、Ｓ６０９へ進む。
【００１８】
Ｓ６０８でカメラ制御部１１６は、「駆動振幅  ＝  振動振幅  ―  中心移動振幅」に設定し、中心移動時の駆動振幅を振動時の振幅未満に制限する。すなわち、無限遠方向へのフォーカスレンズ１０５の駆動量を減らすことで至近方向への中心移動が行われる。これにより微小駆動時の駆動振幅を制限できるので、微小駆動による焦点状態の変化が画面に現れない焦点調節制御が可能になる。次にＳ６１０の処理に進み、カメラ制御部１１６はＴＶＡＦ評価値の履歴情報を消去し、微小駆動の中心移動後に取得したＴＶＡＦ評価値を用いて次の中心移動について判断する。そしてＳ６１１に進む。
Ｓ６０９でカメラ制御部１１６は、「駆動振幅  ＝  振動振幅」に設定し、Ｓ６１１に処理を進める。Ｓ６１１でカメラ制御部１１６は、前記Ｓ６０８またはＳ６０９で決定した駆動振幅に従って無限遠方向へフォーカスレンズ１０５を駆動させるためにレンズ制御部１１５に駆動命令を送信する。そしてＳ６０４に進む。
Ｓ６０６で現在のＭｏｄｅ値が１でないと判定された場合、Ｓ６１２に進み、カメラ制御部１１６は現在のＭｏｄｅ値が２であるか否かを判定する。現在のＭｏｄｅ値が２であればＳ６１３へ進み、２以外の場合にはＳ６１４へ進む。Ｓ６１３でカメラ制御部１１６は、取り込んだＴＶＡＦ評価値を至近側ＴＶＡＦ評価値として保存する。このＴＶＡＦ評価値は、Ｍｏｄｅ値が３の場合において至近側にフォーカスレンズ１０５が滞留している間に撮像素子１０６に蓄積された電荷から作られた映像信号に基づいて算出される。次にＳ６０４では、Ｍｏｄｅ値に１が加算される。その際、Ｍｏｄｅ値が４になった場合は０に戻る。そしてＳ６０５へ進み、処理を終了する。
【００１９】
一方、Ｓ６１４以降ではフォーカスレンズ１０５を至近方向に駆動する処理が実行される。Ｓ６１４では、Ｍｏｄｅ値がゼロの場合における無限遠側ＴＶＡＦ評価値（Ｓ６０３参照）と、Ｍｏｄｅ値が２の場合における至近側ＴＶＡＦ評価値（Ｓ６１３参照）とが比較される。無限遠側ＴＶＡＦ評価値が至近側ＴＶＡＦ評価値よりも大きい場合、Ｓ６１５へ進み、無限遠側ＴＶＡＦ評価値が至近側ＴＶＡＦ評価値以下の場合、Ｓ６１６へ進む。
Ｓ６１５でカメラ制御部１１６は、「駆動振幅  ＝  振動振幅  ―  中心移動振幅」に設定する。すなわち、至近方向への駆動量を減らすことで無限遠方向への中心移動が行われる。これにより微小駆動時の駆動振幅を制限できるので、浅い焦点深度において微小駆動による焦点状態の変化が画面上で見えないように焦点調節制御が可能になる。次のＳ６１７でカメラ制御部１１６はＴＶＡＦ評価値の履歴情報を消去し、微小駆動動作の中心移動後に取得したＴＶＡＦ評価値に従って、次の中心移動について判断する。一方、Ｓ６１６でカメラ制御部１１６は、「駆動振幅  ＝  振動振幅」に設定する。Ｓ６１６やＳ６１７の後でＳ６１８に進み、カメラ制御部１１６はＳ６１５またはＳ６１６で決定した駆動振幅に従って、フォーカスレンズ１０５を至近方向へ駆動させるためにレンズ制御部１１５に駆動命令を送信する。そしてＳ６０４に進む。
【００２０】
図７（Ａ）は上記フォーカスレンズ動作についての時間経過を例示する。横軸は時間を表し、縦軸はフォーカスレンズ位置を表しており、撮像素子１０６の垂直同期信号の１周期を単位時間としている。ここでＥＶA、ＥＶB、ＥＶCはＴＶＡＦ評価値を示す。
第１の期間中に撮像素子１０６に蓄積された電荷（斜線を付した楕円参照）に対するＴＶＡＦ評価値ＥＶAは、時刻ＴAでカメラ制御部１１６に取り込まれる。次に、第２の期間中に撮像素子１０６に蓄積された電荷に対するＴＶＡＦ評価値ＥＶBが、時刻ＴBでカメラ制御部１１６に取り込まれる。さらに第３の期間中に撮像素子１０６に蓄積された電荷に対するＴＶＡＦ評価値ＥＶCが時刻ＴCでカメラ制御部１１６に取り込まれる。そして時刻ＴCの後でＴＶＡＦ評価値ＥＶA、ＥＶB、ＥＶCの比較処理が行われる。カメラ制御部１１６は「ＥＶB＞ＥＶA」かつ「ＥＶB＞ＥＶC」であると判定した場合、振動中心を移動させる駆動制御を行い、この条件を満たさない場合には、振動中心を移動させない。振動中心を移動させた後でカメラ制御部１１６は、新たな中心位置にてその前後にフォーカスレンズ１０５を振動させ、ＴＶＡＦ評価値を新たに取得して中心移動の判断を行う。本方式の特徴は、最大駆動振幅が振動振幅に留まり、また中心移動についてもその位置で前後にフォーカスレンズ１０５を振動させて新たにＴＶＡＦ評価値を取り込むため、レンズ駆動位置の行き過ぎが少ないことである。合焦点近傍での振動において最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差は、この例では3・Ｆδ/4になる。
【００２１】
次に、加算方式による微小駆動動作について図６のフローチャートを参照して説明する。なお、Ｓ７０２からＳ７０５の処理は、図５のＳ６０２からＳ６０５と同様である。また、図６のＳ７０６の処理は図５のＳ６０６と同様であり、図６のＳ７１１およびＳ７１２の処理は図５のＳ６１２およびＳ６１３と同様である。よって、以下では図５と相違するＳ７０７乃至７１０、およびＳ７１３乃至７１６の処理を主として説明する。
Ｓ７０１で処理が開始し、Ｓ７０２で現在のＭｏｄｅ値がゼロでないと判定され、さらにＳ７０６で現在のＭｏｄｅ値が１であると判定された場合、Ｓ７０７に進む。Ｓ７０７では、無限遠側ＴＶＡＦ評価値（Ｓ７０３参照）と、至近側ＴＶＡＦ評価値（Ｓ７１２参照）が比較される。無限遠側ＴＶＡＦ評価値が至近側ＴＶＡＦ評価値よりも大きい場合、Ｓ７０８へ進み、また、無限遠側ＴＶＡＦ評価値が至近側ＴＶＡＦ評価値以下の場合、Ｓ７０９へ進む。Ｓ７０８でカメラ制御部１１６は、「駆動振幅  ＝  振動振幅  ＋  中心移動振幅」、つまり中心移動時の駆動振幅を振動時の振幅以上に設定し、無限遠方向への駆動量を増やすことで無限遠方向への中心移動を行う。またＳ７０９でカメラ制御部１１６は、「駆動振幅  ＝  振動振幅」に設定する。Ｓ７０８やＳ７０９の次に、Ｓ７１０へ処理を進め、カメラ制御部１１６はＳ７０８またはＳ７０９で決定した駆動振幅に従ってフォーカスレンズ１０５を無限遠方向へ駆動するために駆動命令をレンズ制御部１１５に送信する。そしてＳ７０４に進んでＭｏｄｅ値に１が加算される。
【００２２】
一方、Ｓ７０６で現在のＭｏｄｅ値が１以外であると判定された場合には、Ｓ７１１に進み、ここで現在のＭｏｄｅ値が２でないと判定された場合、Ｓ７１３に進む。Ｓ７１３では、無限遠側ＴＶＡＦ評価値（Ｓ７０３参照）と至近側ＴＶＡＦ評価値（Ｓ７１２参照）が比較される。至近側ＴＶＡＦ評価値が無限遠側ＴＶＡＦ評価値よりも大きい場合、Ｓ７１４へ進み、至近側ＴＶＡＦ評価値が無限遠側ＴＶＡＦ評価値以下の場合、Ｓ７１５へ進む。Ｓ７１４でカメラ制御部１１６は、「駆動振幅  ＝  振動振幅  ＋  中心移動振幅」に設定し、至近方向への駆動量を増やすことで至近方向への中心移動を行う。またＳ７１５でカメラ制御部１１６は、「駆動振幅  ＝  振動振幅」に設定する。Ｓ７１４やＳ７１５の後にＳ７１６でカメラ制御部１１６は、Ｓ７１４またはＳ７１５で決定した駆動振幅に従って、フォーカスレンズ１０５を至近方向へ駆動させるために駆動命令をレンズ制御部１１５に送信する。
【００２３】
図７（Ｂ）は、上記フォーカスレンズ動作の時間経過を例示する。横軸や縦軸の設定については図７（Ａ）と同様である。ＴＶＡＦ評価値ＥＶA、ＥＶB、ＥＶCは時刻ＴA、ＴB、ＴCでカメラ制御部１１６にそれぞれ取り込まれる。そして時刻ＴCの後で、ＥＶA、ＥＶB、ＥＶCの比較処理が行われる。カメラ制御部１１６は、「ＥＶA＞ＥＶB」かつ「ＥＶC＞ＥＶB」である場合、振動中心を移動させ、この条件を満たさない場合には振動中心を移動させない。この方式では、最大駆動振幅が「振動振幅＋中心移動振幅」になり、また中心移動が連続して行われる。このため、フォーカスレンズ１０５を同一方向に連続して移動する場合において素早く焦点調節を行える。合焦点近傍での振動において最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差は、この例ではＦδになる。
【００２４】
次に、山登り駆動動作について図８および９のフローチャートを参照して説明する。
Ｓ９０１で処理が開始し、Ｓ９０２でカメラ制御部１１６はＴＶＡＦ評価値を取得する。Ｓ９０３でカメラ制御部１１６はレンズ制御部１１５と通信してフォーカスレンズ１０５の位置情報を取得する。Ｓ９０４でカメラ制御部１１６は山登り駆動速度を設定する。なお、焦点深度が浅いときには駆動速度を小さくし、焦点深度が深いときには大きくする設定処理が行われる。これによりボケの変化量が略一定となり、見た目の違和感が無くなる。
Ｓ９０５でカメラ制御部１１６は、Ｓ９０２で取り込んだＴＶＡＦ評価値を、前回のＴＶＡＦ評価値と比較する。今回と前回とでＴＶＡＦ評価値の差が所定量（閾値）よりも小さいか否かが判定される。今回のＴＶＡＦ評価値が前回よりも所定量小さい場合、図９のＳ９１２へ進み、前回よりも所定量小さくない場合にはＳ９０６へ進む。ここで、所定量とはＴＶＡＦ評価値に係るＳ／Ｎ（信号対ノイズ）比を考慮して決められる判定基準値であり、被写体を固定としてフォーカスレンズ位置を一定とした条件下でＴＶＡＦ評価値の変動幅以上の値に設定されている。このような設定にしないと、ＴＶＡＦ評価値の変動の影響を受けることになり、正しい方向に山登り駆動を行えないからである。
【００２５】
Ｓ９０６はフォーカスレンズ１０５が無限端に到達したか否かの判定処理である。無限端とは、設計上決められたフォーカスレンズ１０５の可動範囲にて最も無限遠寄りの端位置である。フォーカスレンズ１０５が無限端に到達していればＳ９０７へ進み、到達していなければＳ９０８へ進む。
Ｓ９０８はフォーカスレンズ１０５が至近端に到達したか否かの判定処理である。至近端とは、設計上決められたフォーカスレンズ１０５の可動範囲にて最も至近寄りの端位置である。フォーカスレンズ１０５が至近端に到達していればＳ９０９へ進み、到達していなければ図９のＳ９１０へ進む。Ｓ９０７や９０９では、駆動方向がそれぞれ反転した端を記憶するためのフラグがセットされる。Ｓ９０７で無限端フラグがセットされ、Ｓ９０９で至近端フラグがセットされた後、図９のＳ９１４へ進む。Ｓ９１４でフォーカスレンズ１０５はその駆動方向が逆方向に反転して山登り駆動を続ける。
Ｓ９１０でカメラ制御部１１６は、前回と同じ順方向にてＳ９０４で決定した速度でフォーカスレンズ１０５の山登り駆動を行うことを決定する。Ｓ９１１でカメラ制御部１１６は、決定した駆動命令をレンズ制御部１１５に送信した後、Ｓ９０２へ戻って処理を続ける。
【００２６】
Ｓ９１２は、ＴＶＡＦ評価値がピークを越えて減少しているか否かの判定処理である。ＴＶＡＦ評価値がピークを越えて減少していない場合、Ｓ９１３へ進む。また、フォーカスレンズ１０５がピーク位置を越え、ＴＶＡＦ評価値が減少している場合、Ｓ９１５へ進んで山登り駆動を終了する。そして、Ｓ９１６へ進んで一連の処理を終了させ、微小駆動動作へ移行する。Ｓ９１３では、ＴＶＡＦ評価値が所定回数に亘って連続して減少しているか否かについて判定される。所定回数の連続した減少が判定された場合、Ｓ９１４へ進み、それ以外の場合、Ｓ９１０へ進む。
Ｓ９１４でカメラ制御部１１６は、前回とは逆方向にＳ９０４で決定した速度でフォーカスレンズ１０５の山登り駆動を行うことを決定する。そしてＳ９１１の処理に進み、Ｓ９１４で決定した駆動命令がレンズ制御部１１５に送信される。
【００２７】
図１０は、山登り駆動動作時のフォーカスレンズ１０５の動きを例示する。図中のＡではＴＶＡＦ評価値がピーク値を越えて減少しているので、カメラ制御部１１６はレンズ位置が合焦点に対応するピーク位置を通過したと判断して山登り駆動動作を終了させ、微小駆動動作に移行させる。一方、Ｂではピーク値が見つからないままＴＶＡＦ評価値が減少しているので、カメラ制御部１１６は駆動方向を反転させ、山登り駆動動作を続行する。
以上説明したように、「再起動判定→微小駆動→山登り駆動→微小駆動→再起動判定」を繰り返しながら、フォーカスレンズ１０５が移動する。そして、撮像装置はＴＶＡＦ評価値が常にピーク値となるように焦点調節制御を行って、合焦状態を維持する。
第１実施形態によれば、交換レンズシステムにおいて、カメラユニットはレンズユニットから像倍率変化量を示すデータを受け取り、該データに応じて微小駆動の駆動方式を切り替える。これにより、像倍率変化が目立たず性能低下を抑えた自動焦点調節動作を実現できる。
【００２８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態に係る撮像装置の構成は図１に示した第１実施形態の場合と同様である。よって第２実施形態に係る構成要素については、第１実施形態で使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略し、以下では相違点を説明する。なお、このような説明の省略の仕方は後述する別の実施形態にも適用する。
図１１は、第２実施形態に係るカメラ制御部１１６が行うＡＦ制御のうち、微小駆動動作の制御を説明するフローチャートであり、第１実施形態の場合の図４に相当する。それ以外の動作は図３、６、８、９で説明した通りである。
Ｓ１１０１で処理が開始し、Ｓ１１０２でカメラ制御部１１６は、絞りやズーム位置等から決まる焦点深度に応じて、振動振幅および中心移動振幅を算出する。Ｓ１１０３でカメラ制御部１１６はレンズ制御部１１５と通信し、撮像素子１０６の画素ピッチ等から決まる許容錯乱円径データをレンズ制御部１１５に送信する。また、カメラ制御部１１６はレンズ制御部１１５から焦点深度当たりの像倍率変化データを取得する。Ｓ１１１２でカメラ制御部１１６は、ＴＶＡＦ評価値が小さい時には予め決められた像倍率変化の閾値ｔｈを大きくする。その理由は、被写体像が大きな暈けが生じている（合焦度が低い）時には、像倍率変化は問題とならないからである。
【００２９】
Ｓ１１０４でカメラ制御部１１６は、Ｓ１１０２で決定した振動振幅、中心移動振幅と、Ｓ１１０３で取得した焦点深度当たりの像倍率変化データに応じて微小駆動方式の判定を行う。ここで、合焦近傍でのウォブリング動作の様子を図７に示す。この図の合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差によって生じる像倍率変化は、焦点深度に対する上記レンズ位置の差の比で求められる。本実施形態では、第１の駆動方式（以下、「振動レス微小駆動」という）と、第２の駆動方式とを切り替える。つまり、合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差に対する像倍率変化量が閾値より大きく、微小駆動による見え方が問題となる場合、Ｓ１１０６へ進み、振動レス微小駆動が行われる。振動レス微小駆動の詳細は図１２で後述する。一方、合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差に対する像倍率変化量が閾値以下であって微小駆動による見え方が問題とならない場合、Ｓ１１０５へ進む。Ｓ１１０５では前述の加算方式による微小駆動が行われる。なお、本実施形態では第２の駆動方式として加算方式を採用するが、仕様によっては前記減算方式でも構わない。このように合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差に対する像倍率変化量が閾値より大きいか否かに応じて駆動方式の切り替えが行われる。これにより、像倍率変化が大きい場合に、画面に影響する焦点状態変化を抑えることができる。ただし、この場合、片側方向へのフォーカスレンズ移動によるＴＶＡＦ評価値の変化しか得られないため、両方向にフォーカスレンズ１０５を振動させる場合に比べ、方向判別の確実性は低い。一方、合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差に対する像倍率変化が小さい場合には、振動により前後両方向でのＴＶＡＦ評価値の変化を取得できるので、より確実なＡＦ制御を実現できる。
Ｓ１１０５およびＳ１１０６の後でＳ１１０７に進む。Ｓ１１０７ないし１１１１の処理は、図４のＳ５０７ないし５１１でそれぞれ説明した処理と同様であり、よってそれらの詳細な説明は省略する。
【００３０】
次に、振動レス微小駆動動作について図１２を参照して説明する。
Ｓ１２０１で処理が開始し、Ｓ１２０２でカメラ制御部１１６はＴＶＡＦゲート１１３を制御してＴＶＡＦ枠を設定し、ＴＶＡＦ信号処理部１１４からＴＶＡＦ評価値を取得する。Ｓ１２０３でカメラ制御部１１６は、Ｓ１２０２で取り込んだＴＶＡＦ評価値を前回のＴＶＡＦ評価値と比較する。今回のＴＶＡＦ評価値が前回のＴＶＡＦ評価値より大きい場合、Ｓ１２０４へ進み、今回のＴＶＡＦ評価値が前回のＴＶＡＦ評価値以下である場合、Ｓ１２０５へ進む。Ｓ１２０４でカメラ制御部１１６は前回と同じ順方向に所定量だけフォーカスレンズ１０５を駆動するための駆動命令をレンズ制御部１１５に送信する。一方、Ｓ１２０５でカメラ制御部１１６は前回とは逆方向に所定量だけフォーカスレンズ１０５を駆動するための駆動命令をレンズ制御部１１５に送信する。Ｓ１２０４およびＳ１２０５の後、Ｓ１２０６のリターン処理に進む。
【００３１】
図１３は、上記フォーカスレンズ動作の時間経過を例示し、横軸に時間を示し、縦軸にフォーカスレンズ位置を示す。第１の期間中に撮像素子１０６に蓄積された電荷に対するＴＶＡＦ評価値ＥＶAが時刻ＴＡで取り込まれ、第２の期間中に撮像素子１０６に蓄積された電荷に対するＴＶＡＦ評価値ＥＶBが時刻ＴBで取り込まれる。時刻ＴBの後、カメラ制御部１１６はＴＶＡＦ評価値ＥＶAとＥＶBを比較し、ＥＶA＜ＥＶBであればそのまま順方向にフォーカスレンズ１０５を移動させ、またＥＶA＞ＥＶBであれば逆方向にフォーカスレンズ１０５を移動させる。ここで、フォーカスレンズ１０５の駆動量については、１回の移動でのフォーカスの動きによって画面上での撮像変化が視認できない程度の量であり、焦点深度に基づいて決定される。本方式では、フォーカスレンズ１０５を振動させることなく、片側方向への移動させたときのＴＶＡＦ評価値の変化しか得られないため、両方向にフォーカスレンズ１０５を振動させる場合に比べて方向判別の確実性は低い。また、合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差は変わらないが、フォーカスレンズ１０５を振動させないため、像倍率変化が目立ち難いという利点がある。
第２実施形態では、前記第１実施形態の効果に加えて、合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差に対する像倍率変化量が閾値より大きい場合に振動レス微小駆動に切り替える。これにより、像倍率変化の影響が目立たないＡＦ動作を実現できる。
【００３２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態のカメラ制御部１１６が行うＴＶＡＦ制御について、図１４および１５を参照して説明する。なお、図１４および１５は、第１実施形態にて説明した図３に対応し、図１６は図４に対応する。それ以外は第１実施形態の場合と同じである。
図１４のＳ１４０１で処理が開始し、Ｓ１４０２でカメラ制御部１１６は、絞りやズーム位置等から決まる焦点深度に応じて、振動振幅および中心移動振幅を算出する。Ｓ１４０３でカメラ制御部１１６はレンズ制御部１１５と通信し、撮像素子１０６の画素ピッチ等から決まる許容錯乱円径データをレンズ制御部１１５に送信し、またレンズ制御部１１５から焦点深度当たりの像倍率変化データを受信する。Ｓ１４２４でカメラ制御部１１６は、ＴＶＡＦ評価値が小さい時には予め決められた像倍率変化の閾値ｔｈを大きくする。その理由は、被写体像が大きな暈けが生じている（合焦度が低い）時には、像倍率変化は問題とならないからである。
【００３３】
Ｓ１４０４でカメラ制御部１１６は、Ｓ１４０２で決定した振動振幅、中心移動振幅、およびＳ１４０３で取得した焦点深度当たりの像倍率変化データに応じて駆動方式の判定を行う。合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差に対する像倍率変化量は、焦点深度に対するフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差の比で求められる。カメラ制御部１１６は合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差に対する像倍率変化量が閾値より大きい場合、Ｓ１４０５に処理を進める。また合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差に対する像倍率変化量が閾値以下の場合、Ｓ１４０８に処理を進める。
Ｓ１４０５で第一のモードとしての微小駆動動作が行われる。次に合焦判定が行われ、合焦状態であるか否か、および合焦でない場合にはどちらの方向に合焦点があるかについて判定処理が実行される。つまり、Ｓ１４０６にてカメラ制御部１１６は、合焦判定ができたか否かを判断し、合焦判定ができた場合、Ｓ１４１４へ進む。また、合焦判定ができていないと判定された場合にはＳ１４０７へ進む。Ｓ１４０７にてカメラ制御部１１６は、方向判別ができたか否かを判断する。方向判定ができた場合、Ｓ１４０８へ進み、カメラ制御部１１６は第二のモードとしての山登り駆動を行う。また、Ｓ１４０７で方向判定ができていない場合、Ｓ１４０５に戻る。Ｓ１４０８にてカメラ制御部１１６は、Ｓ１４０５で判別した方向に、所定の速度でフォーカスレンズ１０５を山登り駆動で移動させる駆動制御を行う。その際、ＴＶＡＦ評価値と、レンズ制御部１１５から取得したフォーカスレンズ位置とを関係付けて、ＴＶＡＦ評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置（ピーク位置）を探索する。
【００３４】
図１５のＳ１４０９でカメラ制御部１１６は、山登り駆動動作中のピーク位置にフォーカスレンズ１０５を移動させるための駆動命令をレンズ制御部１１５に送信する。Ｓ１４１０でカメラ制御部１１６はレンズ制御部１１５と通信し、フォーカスレンズ１０５の位置情報を取得する。カメラ制御部１１６はフォーカスレンズ１０５がピーク位置に戻ったか否かを判定し、ピーク位置に戻っている場合、Ｓ１４１１へ進み、戻っていない場合にはＳ１４０９へ戻る。Ｓ１４１１でカメラ制御部１１６は、絞りやズーム位置等から決まる焦点深度に応じて、振動振幅および中心移動振幅を算出する。
次のＳ１４１２でカメラ制御部１１６はレンズ制御部１１５と通信して撮像素子１０６の画素ピッチ等から決まる許容錯乱円径データを送信し、またレンズ制御部１１５から焦点深度当たりの像倍率変化データを受信する。Ｓ１４２５でカメラ制御部１１６は、ＴＶＡＦ評価値が小さい時には予め決められた像倍率変化の閾値ｔｈを大きくする。その理由は、ＴＶＡＦ評価値が小さく、被写体像に大きな暈けが生じている（合焦度が低い）時には、像倍率変化は問題とならないからである。Ｓ１４１３でカメラ制御部１１６は、振動振幅、中心移動量および焦点深度当たりの像倍率変化データから像倍率変化が閾値より大きいか否かを判定する。合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差によって生じる像倍率変化量が閾値以下である場合、図１４のＳ１４０５へ戻り、微小駆動動作が行われる。また合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差によって生じる像倍率変化量が閾値を超える場合、Ｓ１４１７へ進み、カメラ制御部１１６はフォーカスレンズ１０５を停止させる。つまり、合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差によって生じる像倍率変化量が閾値より大きい場合には微小駆動が禁止される。
【００３５】
次に、図１４のＳ１４０６からＳ１４１４に進む場合の、合焦停止および再起動判定処理について説明する。
Ｓ１４１４でカメラ制御部１１６はＴＶＡＦ評価値を取得した後、Ｓ１４１５では合焦判定されたフォーカスレンズ位置へフォーカスレンズ１０５を移動させる駆動命令をレンズ制御部１１５に送信する。Ｓ１４１６でカメラ制御部１１６は、レンズ制御部１１５からフォーカスレンズ１０５の位置情報を受信し、ＴＶＡＦ評価値に基づき合焦点に対応するピーク位置へフォーカスレンズ１０５が移動したか否かを判定する。フォーカスレンズ１０５がピーク位置に移動していると判定された場合、図１５のＳ１４１７へ進むが、そうでない場合にはＳ１４１４へ戻る。Ｓ１４１７でカメラ制御部１１６は合焦点に対応するピーク位置でフォーカスレンズを停止させ、合焦点におけるＴＶＡＦ評価値を保持し、Ｓ１４１８では新たなＴＶＡＦ評価値を取得する。Ｓ１４１９でカメラ制御部１１６は、絞りやズーム位置等から決まる焦点深度に応じて振動振幅および中心移動振幅を算出する。
Ｓ１４２０でカメラ制御部１１６は、撮像素子１０６の画素ピッチ等から決まる許容錯乱円径データをレンズ制御部１１５に送信し、またレンズ制御部１１５から焦点深度当たりの像倍率変化データを受信する。Ｓ１４２６でカメラ制御部１１６は、ＴＶＡＦ評価値が小さい時には予め決められた像倍率変化の閾値ｔｈを大きくする。その理由は、ＴＶＡＦ評価値が小さく、被写体像に大きな暈けが生じている（合焦度が低い）時には、像倍率変化は問題とならないからである。Ｓ１４２１は、振動振幅、中心移動量および焦点深度当たりの像倍率変化データから像倍率変化が大きいか否かを判定する処理である。合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差によって生じる像倍率変化量が閾値よりも大きい場合、Ｓ１４２２へ進む。また合焦点近傍での振動においてフォーカスレンズが最至近にあるときと最無限にあるときの位置の差によって生じる像倍率変化量が閾値以下の場合、Ｓ１４２３へ進む。
【００３６】
Ｓ１４２２でカメラ制御部１１６はＳ１４１７で保持したＴＶＡＦ評価値と、Ｓ１４１８で取得した最新のＴＶＡＦ評価値を比較し、両者の差分量を算出することでＴＶＡＦ評価値の変化量を求め、第１閾値ｔｈ１よりも大きいか否かを判定する。ＴＶＡＦ評価値の変化量が第１閾値ｔｈ１（所定値）よりも大きい場合、カメラ制御部１１６は被写体が変更されたと判断して、図１４のＳ１４０８へ戻り、山登り駆動動作を行う。また、ＴＶＡＦ評価値の変化量が第１閾値以下の場合には、Ｓ１４１８へ戻る。
Ｓ１４２３でカメラ制御部１１６は、Ｓ１４１７で保持したＴＶＡＦ評価値とＳ１４１８で取得した最新のＴＶＡＦ評価値を比較し、両者の差分量を算出することでＴＶＡＦ評価値の変化量を求め、第２閾値ｔｈ２よりも大きいか否かを判定する。ＴＶＡＦ評価値の変化量が第２閾値ｔｈ２（所定値）より大きい場合、カメラ制御部１１６は被写体が変更されたと判断して、図１４のＳ１４０５へ戻り、微小駆動動作を行う。また、ＴＶＡＦ評価値の変化量が第２閾値以下の場合、Ｓ１４１８へ戻る。ここで、第１閾値および第２閾値は「ｔｈ１＞ｔｈ２」の関係に設定されている。つまり、像倍率変化が大きい時には確実に被写体が変わった場合にのみ山登り駆動動作が行われるのに対し、像倍率変化が小さい時は少しでも被写体が変わった可能性がある場合に微小駆動動作が行われる。これにより像倍率変化が大きい時には、微小駆動を禁止するとともに再起動の頻度を減らすことができ、不用意にフォーカスレンズ１０５が動いて像倍率変化が目立つことがないようにすることができる。
【００３７】
次に、微小駆動動作について図１６で説明する。
Ｓ１５０１で処理が開始し、Ｓ１５０２でカメラ制御部１１６は、絞りやズーム位置等から決まる焦点深度に応じて、振動振幅および中心移動振幅を算出する。Ｓ１５０３でカメラ制御部１１６は、加算方式による微小駆動を行う。なお、仕様によっては、減算方式による微小駆動を採用しても構わない。Ｓ１５０４ないし１５０８の処理は、図４のＳ５０７ないし５１１の処理とそれぞれ同様であり、よってそれらの説明を省略する。
第３実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加えて、像倍率変化が大きい場合に微小駆動を禁止するとともに再起動の頻度を減らすことで、像倍率変化の影響が目立たないＡＦ動作を実現できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０５  フォーカスレンズ
１０６  撮像素子
１１２  フォーカス駆動部
１１４  ＴＶＡＦ信号処理部
１１５  レンズ制御部
１１６  カメラ制御部
１１７  レンズユニット
１１８  カメラユニット
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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