(57)【要約】【課題】  フォーカスレンズ駆動精度向上のためにフォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段の精度を向上する。【解決手段】  焦点状態を検出する焦点状態検出手段と、フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段と、前記焦点状態検出手段の信号に基づき前記位置検出手段の出力信号のバイアス成分を差し引く指示を行うバイアスカット指示手段と、前記バイアスカット指示手段の指示によりバイアス成分が除去された前記位置検出手段の出力信号と前記フォーカスレンズの位置の目標値との差を少なくする方向に前記フォーカスレンズを駆動させるように制御する制御手段とで撮像装置を構成する。【選択図】  図１
2018124521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段からの出力信号に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出する焦点状態検出手段と、
前記撮影レンズの焦点状態を調節するフォーカスレンズを駆動する駆動手段と、
前記フォーカスレンズの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信号を増幅する増幅手段と、
前記焦点状態検出手段の信号に基づき該位置検出手段の出力信号のバイアス成分を差し引く指示を行うバイアスカット指示手段と、
前記バイアスカット指示手段の指示によりバイアス成分が除去された前記位置検出手段の出力信号と前記フォーカスレンズの位置の目標値との差を少なくする方向に前記フォーカスレンズを駆動させるように前記駆動手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記焦点状態検出手段は、前記撮像手段からの出力信号に基づいて、位相差方式の焦点状態検出を行い、
前記制御手段は、前記焦点状態検出手段により検出された前記フォーカスレンズのデフォーカス量を小さくするように、前記駆動手段に前記フォーカスレンズを駆動させ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】
前記フォーカスレンズの位置の目標値とは、前記焦点状態検出手段により検出された前記フォーカスレンズのデフォーカス量が合焦状態と判断される量になったときの、前記フォーカスレンズの位置であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記バイアスカット指示手段は、前記焦点状態検出手段から得られるデフォーカス量が、所定値より小さくなると前記位置検出手段の出力信号のバイアス成分を差し引く指示を行うことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記焦点状態検出手段は、前記撮像手段からの出力信号に基づいて、焦点状態を示すコントラスト評価値の検出を行い、
前記バイアスカット指示手段は、前記焦点状態検出手段から得られるコントラスト評価値の変化が所定値より小さくなると前記位置検出手段の出力信号のバイアス成分を差し引く指示を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
被写体像を撮像する撮像手段を備える撮像装置を制御する方法であって、
前記撮像手段からの出力信号に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出する焦点状態検出工程と、
前記撮影レンズの焦点状態を調節するフォーカスレンズを駆動する駆動工程と、
前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出工程と、
前記位置検出工程の出力信号を増幅する増幅工程と、
前記焦点状態検出工程の信号に基づき該位置検出工程の出力信号のバイアス成分を差し引く指示を行うバイアスカット指示工程と、
前記バイアスカット指示工程の指示によりバイアス成分が除去された前記位置検出工程による出力信号と前記フォーカスレンズの位置の目標値との差を少なくする方向に前記フォーカスレンズを駆動させるように前記駆動工程を制御する制御工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項６に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【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に関し、特に、撮像信号に基づいてレンズの合焦位置制御を行う撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子により取得した画像信号に基づいて撮影レンズの焦点調節動作を行う技術は、現在のデジタルカメラでは一般的に用いられている。そして、その様なカメラにおいて、レンズの位置を検出し、レンズの現在位置と撮像信号（焦点状態）とに基づいて、レンズを目標の合焦位置に位置決め制御する技術は特許文献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】
ところで、上記のような自動焦点調節機能を有する撮像装置においては、近年、撮像素子の多画素化などの高画質化に伴い、レンズの合焦位置への位置決め精度に対する高精度化の要求が高まっている。レンズの位置決め精度を向上させるためには、レンズの位置を検出する位置検出センサの精度を向上させる必要があるが、精度の高いセンサを用いると撮像装置のコストが高くなるという問題がある。
【０００５】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像装置のコストの上昇を抑制しつつ、レンズの合焦位置への位置決め精度を向上させることが可能な撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係わる撮像装置は、被写体像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの出力信号に基づいて撮影レンズの焦点状態を検出する焦点状態検出手段と、前記撮影レンズの焦点状態を調節するフォーカスレンズを駆動する駆動手段と、前記フォーカスレンズの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信号を増幅する増幅手段と、前記焦点状態検出手段の信号に基づき該位置検出手段の出力信号のバイアス成分を差し引く指示を行うバイアスカット指示手段と、前記バイアスカット指示手段の指示によりバイアス成分が除去された前記位置検出手段の出力信号と前記フォーカスレンズの位置の目標値との差を少なくする方向に前記フォーカスレンズを駆動させるように前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、撮像装置のコストの上昇を抑制しつつ、レンズの合焦位置への位置決め精度を向上させることが可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係わる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】撮像装置のフォーカスレンズ付近の構成を示す拡大断面図である（第１実施形態）。
【図３】本発明の一実施形態における信号処理を説明する図である。
【図４】第１の実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施形態の作動を説明するための図である。
【図６】撮像装置のフォーカスレンズ付近の構成を示す拡大断面図である（第２の実施形態）。
【図７】第２の実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施形態の作動を説明するための図である。
【図９】撮像装置のフォーカスレンズ付近の構成を示す拡大断面図である（第３の実施形態）。
【図１０】第３の実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】第３の実施形態の作動を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係わる撮像装置の構成を示すブロック図である。図１において、被写体像を結像させる撮影レンズ８は、鏡筒１１内に撮影光軸１０に沿って複数のレンズ群からなる撮影光学系１４が配置されて構成されている。撮影光学系１４は、光軸１０に沿って移動することで焦点調節を行うフォーカスレンズ１５を備えている。フォーカスレンズ１５は、電磁的或いは電歪的なアクチュエータ１６によって光軸１０に沿って駆動され、フォーカスレンズ１５の位置は、磁気的、光学的な位置検出センサ１７によって検出される。
【００１１】
撮影レンズ８はレンズマウントを介して、カメラボディ１２に着脱可能に装着される。カメラボディ１２内には、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等からなる撮像素子１３が配置されている。撮像素子１３は、隣り合う撮像画素の信号から、位相差方式により被写体の焦点状態（デフォーカス信号）を検出できるように構成されている。
【００１２】
焦点状態検出部１８は撮像素子１３からの信号に基づいて、フォーカスレンズ１５のデフォーカス量を示すデフォーカス信号を出力する。撮像素子における対の撮像画素からデフォーカス信号を取得する技術は公知であるため、その説明は省略する。焦点状態検出部１８の出力は選択部１９を介してアクチュエータ１６を駆動する駆動部１１０に入力される。上記のように、撮像素子１３の焦点検出用の信号は、焦点状態検出部１８、選択部１９、駆動部１１０を介してアクチュエータ１６に伝達され、フォーカスレンズ１５が駆動される。
【００１３】
一方、フォーカスレンズ１５が駆動されることで撮像素子１３の信号は変化し、撮像素子１３の信号が変化することに応じて更にフォーカスレンズ１５が駆動される。そのため、撮像素子１３、焦点状態検出部１８、選択部１９、駆動部１１０、アクチュエータ１６、フォーカスレンズ１５で閉じたフィードバックループが形成され、常に安定した焦点状態が保たれる。
【００１４】
しかしながら、撮像素子１３による静止画の長秒時露光中の場合のように、撮像素子１３の信号出力が得られない期間や焦点状態を固定させる目的で撮像素子１３の信号を使用しない場合には、上記の閉じたループとは別のフォーカスレンズ制御が必要になる。
【００１５】
位置検出センサ１７は撮像素子１３の出力を用いない場合にフォーカスレンズ１５の位置を制御する目的で設けられている。そして、後述する差動増幅部１１３、および選択部１９、駆動部１１０、アクチュエータ１６を介してフォーカスレンズ１５を駆動させる。この場合も、フォーカスレンズ１５が動くと位置検出センサ１７の出力が変化し、それに伴いアクチュエータ１６が駆動されて更にフォーカスレンズ１５が動くという閉じたフィードバックループが形成される。そして、フォーカスレンズ１５が外乱などにより動かされる方向と位置検出センサ１７の出力によりフォーカスレンズ１５が動く方向を逆にすれば、負帰還ループが形成される。これにより、フォーカスレンズ１５は位置検出センサ１７の出力が所望の値となる位置に保持される。
【００１６】
選択部１９は、例えば主被写体にピントを合わせるまでは焦点状態検出部１８の信号を駆動部１１０に伝えることにより、フォーカスレンズ１５を合焦位置に駆動させる。一方、主被写体にピントが合った後は差動増幅部１１３の出力を駆動部１１０に伝えることによりフォーカスレンズ１５を位置検出センサ１７の出力が所望の値となる位置、言い換えればピントの合った位置、に保持する。
【００１７】
ところで、フォーカスレンズをピントの合った位置に高精度に保持するためには、位置検出センサ１７は高い位置検出分解能を持つ必要がある。以下に位置検出センサ１７の構成と、それを用いて高い位置検出分解能を得る手法について説明する。
【００１８】
図２は、フォーカスレンズ１５付近の構成を示す拡大断面図であり、図１と同じ部材には同じ符号を付している。図２において、レンズ保持枠１５ａはフォーカスレンズ１５を保持し、ガイド軸１５ｃはレンズ保持枠１５ａを撮影光軸１０に沿う方向に摺動支持する。支持部材１５ｂは図１に示す鏡筒１１に設けられ、ガイド軸１５ｃを支持する。永久磁石１６ａはレンズ保持枠１５ａに固定され、矢印１６ｂで示す方向に着磁されている。コイル１６ｃは、永久磁石１６ａと対向し、コア１６ｄの周りに巻かれて固定されている。
【００１９】
選択部１９は、選択部１９ａと目標値設定部１９ｂとを有しており、目標値設定部１９ｂは、焦点状態検出部１８の信号が所定値のときの差動増幅部１１３の出力を記憶して目標値とする。例えば、焦点状態検出部１８からのデフォーカス量が所定値より小さく、合焦状態になったと判定された場合の位置検出センサ１７の信号（差動増幅部１１３で増幅された信号）を記憶し、その値を駆動目標値とする。また、それと共に逐次入力される差動増幅部１１３の信号と、求めた上記の駆動目標値の偏差を選択部１９ａに出力する。このように、目標値設定部１９ｂは、フォーカスレンズ１５を駆動制御する駆動制御部としての役割も有する。
【００２０】
選択部１９ａは、上記目標値か或いは焦点状態検出部１８の信号のどちらかを選択し、駆動部１１０に出力する。具体的には、前述したように撮像素子１３の信号出力が得られない期間や焦点状態を固定させる目的の場合は目標値設定部１９ｂにより設定された目標値を駆動部１１０に出力する。また、焦点状態検出部１８の出力に基づいてフォーカスレンズ１５を非合焦状態から合焦状態に駆動させる場合には焦点状態検出部１８の信号を駆動部１１０に出力する。
【００２１】
保持枠１５ａと一体化されたフォトリフレクタなどの光学的位置検出センサ１７ａは、鏡筒１１側に固定された黒パターン１７ｂと白パターン１７ｃで構成された反射板から受ける反射光の配分変化でフォーカスレンズ１５の位置を検出する。光学的位置検出センサ１７ａと反射板１７ｂ，１７ｃで位置検出センサ１７を構成している。
【００２２】
図３は、差動増幅部１１３の信号処理を説明する図である。図３において、横軸はレンズ保持枠１５ａに設けられた光学的位置検出センサ１７ａの矢印２１ａ、２１ｂで示す方向（図２参照）の位置を示している。また、縦軸は差動増幅部１１３により増幅され出力される光学的位置検出センサ１７の信号出力、フォーカスレンズ１５の位置、焦点状態検出部１８が出力するデフォーカス量を重ねて表わしている。
【００２３】
細い実線３３は後述するサンプルホールド部１１２が無いときの差動増幅部１１３の信号を示しており、光学的位置検出センサ１７ａの位置応じた信号を出力する。
【００２４】
差動増幅部１１３は光学的位置検出センサ１７ａの信号を増幅しており、この増幅率は光学的位置検出センサ１７ａの出力がフォーカスレンズ１５の位置を高精度に検出できるＳ／Ｎレベルに設定される。これによりフォーカスレンズ１５の高精度な位置検出が可能になる。
【００２５】
ところが、撮影鏡筒１１の電源電圧は限られており、実際には細い破線３４で示す電源電圧上限の規制を受ける。そのため、差動増幅部１１３の信号は太い一点鎖線３５のように頭打ちになり破線３６より矢印３７側の位置検出はできなくなる。差動増幅部１１３の増幅率を小さくすると上述の電源電圧規制は受けにくくなるが、その分、光学的位置検出センサ１７ａの出力分解能が下がってしまう。
【００２６】
バイアスカット指示部１１１およびサンプルホールド部１１２は上記問題を解決するために設けられている。
【００２７】
焦点状態検出部１８の信号が所定レベル以上の場合、具体的にはデフォーカス量が所定より小さい場合や、コントラスト評価値の変化が少ない場合のように、被写体が合焦状態と判定された場合にバイアスカット指示部１１１は信号を出力する。
【００２８】
サンプルホールド部１１２はバイアスカット指示部１１１の信号を受けて今までサンプリングしていた位置検出センサ１７の出力をホールドする。
【００２９】
細い実線３３の出力はサンプルホールド部１１２が無いときの差動増幅部１１３の出力であったが、ここでサンプルホールド部１１２が設けられたときの差動増幅部１１３の出力について説明する。
【００３０】
サンプルホールド部１１２が光学的位置検出センサ１７ａの信号をサンプリング中の場合には差動増幅部１１３に入力するふたつの信号は共に等しいため、差動増幅部１１３の出力信号はゼロである。それに対してサンプルホールド部１１２が光学的位置検出センサ１７ａの信号をホールドした時点で差動増幅部１１３の出力である光学的位置検出センサ１７ａの増幅信号はゼロから連続的に出力する。
【００３１】
図３において、太い破線３９は差動増幅部１１３の信号を示しており矢印３８の時点で焦点状態検出部１８の信号が所定レベルになったとすると、その時点でサンプルホールド部１１２が光学的位置検出センサ１７ａの信号をホールドする。
【００３２】
そのため差動増幅部１１３の信号はその時点をゼロにして、フォーカスレンズ１５の移動に伴って電源電圧上限３４までに距離３１０だけ出力される。
【００３３】
即ち、光学的位置検出センサ１７ａはフォーカスレンズ１５の合焦近辺から所定量動く距離の区間だけ高精度な位置検出が行える。
【００３４】
図４は、第１の実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートであり、このフローは撮影者が合焦指示操作を行ったときのようにフォーカスレンズ１５を駆動させる条件でスタートする。なお、分かりやすくするために電源チェック、測光、絞り駆動など本発明と直接関係の無い撮影シーケンスは説明を省く。
【００３５】
ステップＳ４０１では焦点状態検出部１８が焦点状態を検出する。ステップＳ４０２では焦点状態検出部１８の出力が第１の合焦近傍範囲内にあるか否かを判定しており、範囲内の場合はステップＳ４０３に進み、範囲外の場合はステップＳ４０９に進む。第１の合焦近傍範囲とは例えば焦点状態検出部１８の出力するデフォーカス量が観賞上許容できる範囲である。
【００３６】
ステップＳ４０９では焦点状態検出部１８の合焦方向を検出している。ここでフローの説明のために、フォーカスレンズ１５を被写体側に繰り出す動作を順方向駆動、撮像部１３側に繰り込む動作を逆方向駆動と定義する。また、被写体側にフォーカスレンズ１５を繰り出すとデフォーカス量が少なくなることを焦点状態正、撮像部１３側にフォーカスレンズ１５を繰り込むとデフォーカス量が少なくなることを焦点状態負と定義する。
【００３７】
ステップＳ４０９で焦点状態正のときはステップＳ４１０に進みフォーカスレンズ１５を順方向に駆動しステップＳ４０１に戻る。これはステップＳ４０９で順方向が合焦に向かう方向（デフォーカス量小）と判断したためである。それとは逆に焦点状態負のときはステップＳ４１１に進みフォーカスレンズ１５を逆方向に駆動しステップＳ４０１に戻る。これはステップＳ４０９で順方向は合焦から外れる方向と判断したためである。
【００３８】
上記は撮像部１３に異なる瞳領域から入射される被写体情報の位相差で算出されるデフォーカス量を用いた場合であり、撮像部１３のコントラストから焦点状態検出部１８がコントラスト評価値を求める場合においては動作が多少異なる。
【００３９】
コントラスト評価値を利用する場合ではステップＳ４０９においてフォーカスレンズ１５を駆動した前後の焦点状態検出部１８の焦点状態の変化を検出している。
【００４０】
このフローでは省かれているが合焦動作を開始するはじめの段階のみステップＳ４０９に先立ってレンズを微量駆動してコントラスト評価値の変化を検出している。
【００４１】
又、ステップＳ４０９ではコントラスト評価値の変化が少なくなり合焦状態に近づくときを合焦状態正、逆にコントラスト評価値の変化が大きくなるときを合焦状態負と定義する。
【００４２】
コントラスト評価値を用いる場合にはステップＳ４０９で焦点状態正のときはステップＳ４１０に進みフォーカスレンズ１５を順方向に駆動しステップＳ４０１に戻る。これはステップＳ４０９で順方向が合焦に向かう方向（コントラスト評価値の変化小）と判断したためである。
【００４３】
それとは逆に焦点状態負のときはステップＳ４１１に進みフォーカスレンズ１５を逆方向に駆動しステップＳ４０１に戻る。これはステップＳ４０９で順方向は合焦から外れる方向（コントラスト評価値の変化大）と判断したためである。
【００４４】
以降デフォーカス量に基づいて焦点状態を検出する場合を用いて説明を続ける。
【００４５】
図５は、ステップＳ４０１からＳ４１０、Ｓ４１１迄の動作を説明するグラフである。図５において、横軸５１は経過時間、縦軸５２はフォーカスレンズ１５の位置および焦点状態を示す。
【００４６】
細線５３ａは焦点状態検出部１８が検出する焦点状態を示しており、紙面下方向ほどデフォーカス量が小さいことを示している。（ピントが合っている）。また、太い一点鎖線５４ａはフォーカスレンズ１５の移動状態を示しており、例えば紙面下方向ほどフォーカスレンズ１５ａを繰り出している（被写体側にフォーカスレンズ１５を駆動する）ことを示している。太い破線５５ａは差動増幅部１１３の信号出力でありサンプルホールド部１１２がサンプリング中であるためにその出力はゼロを保つ。破線５６は合焦状態を示しており範囲５６ａが第１の合焦近傍範囲を示す。
【００４７】
焦点状態検出部１８が検出する焦点状態が細線５３ａで範囲５６ａに達していない状態では、その出力に応じてフォーカスレンズ１５が駆動される。即ち焦点状態正のためフォーカスレンズ１５を順方向に駆動する。
【００４８】
被写体が静止している場合にはフォーカスレンズ１５の順方向駆動によりデフォーカス量は小さくなるが、未だ焦点状態正の場合には引き続きフォーカスレンズ１５は順方向に駆動される。
【００４９】
そして、焦点状態検出部１８の求める焦点状態が第１の合焦近傍範囲（デフォーカス量が観賞上許容できる範囲５６ａ）に達するタイミング（破線５７）になるとステップＳ４０２からステップＳ４０３に進む。
【００５０】
ステップＳ４０３ではサンプルホールド部１１２は光学的位置検出センサ１７ａの信号出力をホールドする。これにより差動増幅部１１３は破線５７のタイミングをゼロにして、フォーカスレンズ１５の位置変化に応じて連続的に出力を始める（図５の太い破線５５ｂ）。ステップＳ４０４では焦点状態検出部１８の求める焦点状態が第２の合焦近傍範囲に達するまでステップＳ４０９、Ｓ４１０、Ｓ４１１を循環してフォーカスレンズ１５は駆動される。例えば、図５の範囲５６ｂに示すようにデフォーカス量が観賞上許容できる範囲５６ａの１／４の範囲内に達するまでとする。
【００５１】
そして、焦点状態検出部１８の求める焦点状態が第２の合焦近傍範囲５６ｂに達するタイミング（図５の破線５８）になるとステップＳ４０４からステップＳ４０５に進む。
【００５２】
ステップＳ４０５では破線５８のタイミングにおける差動増幅部１１３の信号を駆動目標値として記憶する。ステップＳ４０６ではフォーカスレンズ１５の位置を光学的位置検出センサ１７ａで検出し、その増幅信号を差動増幅部１１３より求める。ステップＳ４０７ではステップＳ４０５で求めた目標値と現在の差動増幅部１１３の信号の偏差を求め、その偏差が所定以内の場合はこのフローを循環し、それより偏差が大きくなるとステップＳ４０８に進む。所定以内とは、例えばデフォーカス量換算で観賞上許容できる範囲の１／４とする。なお、上記「偏差が所定以内」となるフォーカスレンズ１５の位置を合焦位置と定義する。
【００５３】
ステップＳ４０８では偏差に応じた駆動力でフォーカスレンズ１５を駆動しステップＳ４０１に戻る。なお、偏差に応じた駆動力とは偏差が大きいほど駆動力が大きくなり、偏差がマイナスになると駆動方向も逆になることを示す。ステップＳ４０６からＳ４０８におけるフォーカスレンズ１５の動作は図５の太い破線５４ｂに示すようにステップＳ４０５で求めた目標値にフォーカスレンズ１５が保持され続ける駆動が行われる。また、フォーカスレンズ１５が合焦位置に保持され続けているために焦点状態検出部１８の焦点状態出力５３ｂおよび差動増幅部１１３の出力５５ｂも一定値を示す。光学的位置検出センサ１７ａの信号は差動増幅部１１３で十分増幅されているために高精度な位置検出が行え、そのために合焦状態を高い精度で保持することができる。
【００５４】
ここで、今迄静止していた被写体が撮像装置であるカメラから遠ざかってゆくことを想定する。図５においては破線５１１のタイミングで被写体が動き始めカメラから遠ざかってゆく。今、フォーカスレンズ１５が動作しないと考えると焦点状態検出部１８が算出するデフォーカス量５３ｃは大きくなってゆく。（焦点状態負）そして、その量が第２の合焦近傍範囲を超えるとステップＳ４０４によりフローがステップＳ４０９、Ｓ４１０、Ｓ４１１に流れフォーカスレンズ１５は再度焦点状態検出部１８の信号で駆動制御される。そのフォーカスレンズ１５の駆動に伴い焦点状態検出部１８が算出するデフォーカス量５３ｃも補正されるために実際のデフォーカス量５３ｄは殆ど焦点状態の変化が無い状態にできる。差動増幅部１１３の信号出力はその信号の上限下限の範囲においては位置検出（太い破線５５ｃ）を続けるがその範囲を超えると信号の出力は無くなる。（太い破線５５ｄ）
【００５５】
しかしながら、フォーカスレンズ１５は焦点状態検出部１８の信号で駆動制御されているために差動増幅部１１３の信号が無くても合焦状態を保つことができる。
【００５６】
このように、フォーカスレンズ１５は焦点状態検出部１８からの駆動制御（図５の期間５９、５１２）と位置検出部（差動増幅部１１３）からの駆動制御（図５の期間５１０）を適宜切り替えて合焦状態を高い精度で保つことができる。
【００５７】
以上説明したように、バイアスカット指示部１１１の指示によりバイアス成分が除去された位置検出センサ１７の信号に基づきフォーカスレンズを駆動することでレンズの位置を検出する位置検出部の高精度化を図ることができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
以下、図６乃至図８を参照して、第２の実施形態による、撮像装置の動作について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成、および同じフローの説明は割愛する。
【００５９】
図６は、第２の実施形態の撮像装置のフォーカスレンズ１５付近の構成を示す拡大断面図であり、図２に対して偏差演算部１９ｃ、目標値算出部６１設けられ、目標値設定部１９ｂが省かれている点が異なる。
【００６０】
第１の実施形態では合焦状態まで焦点状態検出部１８によりフォーカスレンズ１５を駆動制御し、合焦後に位置検出センサ１７でフォーカスレンズ１５を合焦位置に保持駆動制御した。それに対して第２の実施形態では合焦近傍までは焦点状態検出部１８によりフォーカスレンズ１５を駆動制御し、合焦近傍から合焦、及びその後のフォーカスレンズ保持は位置検出センサ１７を用いてフォーカスレンズ１５を駆動制御している。
【００６１】
選択部１９は焦点状態検出部１８の焦点状態出力が合焦近傍になるまでは焦点状態検出部１８の信号出力を駆動部１１０に接続し、合焦近傍になると差動増幅部１１３の信号出力を駆動部１１０に接続させるように選択部１９を作動させる。
【００６２】
合焦近傍で位置検出センサ１７によりでフォーカスレンズ１５を動かすメリットは、位置検出センサ１７の信号の方が焦点状態検出部の信号より細かいタイミングで駆動制御ができるためである。具体的には焦点状態検出部１８の焦点状態信号は１２０Ｈｚで出力しているのに対して位置検出センサ１７の信号は２ｋＨｚで出力しているためフォーカスレンズ１５を広い帯域で細かく制御でき、合焦近傍での駆動に適しているためである。
【００６３】
図７は、第２の実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートであり、図４のフローチャートのステップＳ４０４、Ｓ４０５の代わりにステップＳ７０１が設けられている。
【００６４】
図７において、図４のステップＳ４０４が無いために第２の合焦近傍範囲の判定を行わないと共に第２の合焦近傍範囲に達するまでの間ステップＳ４０９、Ｓ４１０、Ｓ４１１にフローが流れることが無くなる。そのため第１の合焦近傍範囲内６６ａになると位置検出センサ１７の信号（差動増幅部１１３の出力）でフォーカスレンズは駆動制御される。
【００６５】
ステップＳ７０１は焦点状態に応じた位置目標値を出力しており、具体的には目標値算出部６１は焦点状態検出部１８が出力するデフォーカス量に基づき合焦迄のフォーカスレンズ１５移動量を求める。上記移動量はデフォーカス量と撮影光学系１４の状態により変化するフォーカス敏感度と現在のフォーカスレンズ１５の位置（差動増幅部１１３の信号）に基づいて算出される。なお、フォーカス敏感度は撮影光学系のズームやフォーカス状態により変化する。そのため撮影光学系の状態とその時のフォーカス敏感度は対応付けされて記憶されている。ステップＳ７０１以降はステップＳ７０１で更新される位置目標値と現在のフォーカスレンズ１５の位置の偏差（偏差演算部１９ｃが算出）に基づきステップＳ４０７、Ｓ４０８を循環する。これにより、フォーカスレンズ１５は合焦位置に向けて駆動制御されると共に合焦後はその位置に保持制御される。前述したように位置検出センサ１７の信号出力は焦点状態検出部１８の信号出力より細かいタイミングで出力できるためにフォーカスレンズ１５は細線６３ｈに示すように早期に、且つオーバーシュート等の過渡応答なしに合焦状態位置に到達することができる。
【００６６】
光学的位置検出センサ１７ａの信号はステップＳ４０２でフォーカスレンズ１５が第１の合焦近傍範囲内に到達した時点でバイアス成分をカットされ十分な増幅がおこなわれている。図８において、焦点状態検出部１８の信号が第１の合焦近傍範囲５６ａ内になるタイミング５７により差動増幅部１１３の信号は出力を始め、その後はその信号に基づいてフォーカスレンズ１５は駆動制御される。そのため位置検出センサ１７でフォーカスレンズ１５を駆動制御する期間５１０が図５とは異なっている。
【００６７】
合焦後に被写体が移動を始めた場合においてはその時の焦点状態検出部１８の信号変化に対応する位置目標値をステップＳ７０１で逐次更新してゆき、その位置目標値に向かってフォーカスレンズ１５は駆動制御することで被写体に追従して合焦状態を保つ。そして、図５のタイミング５１３において差動増幅部１１３の出力が下限に到達するとそれ以上フォーカスレンズ１５が移動しても差動増幅部１１３の出力は下限値に固定される。そのためフォーカスレンズ１５の駆動が行えなくなり焦点状態は細線５３ｄに示すようにデフォーカス量が大きくなってゆく。
【００６８】
しかしながら、デフォーカス量が第１の合焦近傍範囲５６ａを超えるとフォーカスレンズ１５は焦点状態検出部１８の信号で駆動制御されるため再びデフォーカス量は第１の合焦範囲内に収まる。（タイミング５１４）その時ステップＳ４０２、Ｓ４０３の作用により位置検出センサ１７（差動増幅部１１３）の出力は太い破線５５ｅに示すように再びゼロから連続的に出力を始める。フォーカスレンズ１５はその信号に基づいて駆動制御され、増加したデフォーカスを早期に減少させる。（細線５３ｅ）。被写体が移動中は上記動作を繰り返しながら焦点状態を第１の焦点近傍範囲内に保ち、被写体が停止した時点でフォーカスレンズ１５は位置検出センサ１７の信号で駆動制御されて合焦状態に到達する。
【００６９】
以上、第２の実施形態においては合焦近傍から位置検出センサ１７の信号でフォーカスレンズ１５を駆動制御するために合焦状態に高速、且つ滑らかに到達することができる。
【００７０】
（第３の実施形態）
以下、図９乃至図１１を参照して、第３の実施形態による撮像装置の動作について説明する。なお、第１、２の実施形態と同じ構成、および同じフローの説明は割愛する。
【００７１】
図９は、第３の実施形態の撮像装置のフォーカスレンズ１５付近の構成を示す拡大断面図であり、図２の選択部１９は省かれ偏差演算部９２が設けられている。偏差演算部９２は目標値算出部６１と差動増幅部１１３の信号の偏差を増幅して駆動部１１０に出力する。また、位置信号選択部９１が設けられている。位置信号選択部は合焦近傍までは位置検出センサ１７の信号として光学的位置検出センサ１７ａの信号を偏差演算部９２に接続する。そして、合焦近傍範囲内では位置検出センサ１７の信号として差動増幅部１１３の信号を偏差演算部９２に接続する。そして、それぞれ接続された信号に基づいてフォーカスレンズ１５は駆動制御される。
【００７２】
このような構成により第３の実施形態ではフォーカスレンズ１５駆動開始から合焦までは位置検出センサ１７（光学的位置検出センサ１７ａの信号および差動増幅部１１３の信号）に基づいてフォーカスレンズ１５を駆動制御している。これは第１、第２の実施形態で合焦状態或いは合焦近傍まで焦点状態検出部１８によりフォーカスレンズ１５を駆動制御し、合焦後或いは合焦近傍では位置検出センサ１７でフォーカスレンズ１５を合焦位置に保持駆動制御した点と異なる。
【００７３】
目標値算出部６１は焦点状態検出部１８から出力されるデフォーカス量と位置信号選択部９１の信号との関連から図６と同様に位置検出センサ１７上での残り駆動量を駆動目標値として算出する。フォーカスレンズ１５が合焦近傍範囲５６ａ外のときには算出された駆動目標値と位置信号選択部９１から出力される光学的位置検出センサ１７ａの位置信号との偏差に基づいた駆動信号を偏差演算部９２が駆動部１１０に出力する。そして、フォーカスレンズ１５はその信号に基づいて駆動される。
【００７４】
なお、光学的位置検出センサ１７ａの信号は差動増幅部１１３で増幅されていないのでフォーカスレンズ１５がいずれの位置であっても電源電圧上限の規制を受けることはない。そのため、目標値算出部６１、位置信号選択部９１、偏差演算部９２からは精度は落ちるがフォーカスレンズ１５の位置に応じた信号が出力される。フォーカスレンズ１５が合焦近傍範囲内のときには第１、第２の実施形態と同様に差動増幅部１１３より精度の高い位置検出信号が得られる。このために位置信号選択部９１は焦点状態検出部１８の信号入力に従って差動増幅部１１３の信号を偏差演算部９２に接続する。これにより合焦近傍範囲内では高精度なフォーカスレンズ制御が行われる。
【００７５】
図１０は、第３の実施形態の撮像装置の動作を示すフローチャートであり、図７のフローチャートのステップＳ４０９、Ｓ４１０、Ｓ４１１の代わりにステップＳ１００１からＳ１００４が設けられている。
【００７６】
図１０において、ステップＳ４０２でフォーカスレンズ１５が第１の合焦近傍範囲５６ａの範囲外のときにはフローはステップＳ１００１に進む。位置信号選択部９１は初期状態では光学的位置検出センサ１７ａの信号を偏差演算部９２に接続しており、又、フォーカスレンズ１５が第１の合焦範囲外のときも光学的位置検出センサ１７ａの信号を偏差演算部９２に接続している。そのためステップＳ１００１において目標値算出部６１は光学的位置検出センサ１７ａの信号と焦点状態検出部１８の信号および予め記憶されているフォーカスレンズ１５のフォーカス敏感度に基づいてフォーカスレンズ１５の駆動目標位置を算出する。
【００７７】
ステップＳ１００２ではステップＳ１００１で求めた目標値と現在の光学的位置検出センサ１７ａの信号偏差を求め、その偏差が所定以内の場合はこのフローを循環し、それより偏差が大きくなるとステップＳ１００３に進む。所定以内とは、例えばデフォーカス量換算で観賞上許容できる範囲の１／４とする。ステップＳ１００３では偏差に応じた駆動力でフォーカスレンズ１５を駆動しステップＳ４０１に戻る。なお、偏差に応じた駆動力とは偏差が大きいほど駆動力が大きくなり、偏差がマイナスになると駆動方向も逆になることを示す。ステップＳ１００１からＳ１００３におけるフォーカスレンズ１５の動作は図１１の太い破線５４ａに示すようにステップＳ１００１で更新される目標値にフォーカスレンズ１５が追従する駆動が行われる。
【００７８】
フォーカスレンズ１５が第１の合焦近傍範囲５６ａの範囲内に入ったのちはステップＳ１００４で位置信号選択部９１は差動増幅部１１３の信号を偏差演算部９２に接続する。その後は第２の実施形態と同じ駆動制御が行われるために説明は省く。合焦後に被写体が移動を始めた場合においてはその時の焦点状態検出部１８出力変化に対応する位置目標値をステップＳ７０１で逐次更新してゆき、その位置目標値に向かってフォーカスレンズ１５を駆動制御することで被写体に追従して合焦状態を保つ。そして、図１１のタイミング５１３において差動増幅部１１３の出力が下限に到達すると第２の実施形態と同様にフォーカスレンズ１５の駆動が行えなくなり焦点状態は細線５３ｄに示すようにデフォーカス量が大きくなってゆく。
【００７９】
しかしながら、デフォーカス量が第１の合焦近傍範囲５６ａを超えると位置信号選択部９１は差動増幅部１１３の信号と偏差演算部９２の接続を断ち、光学的位置検出センサ１７ａの信号を偏差演算部９２に接続する。そのためフォーカスレンズ１５は光学的位置検出センサ１７ａとその時の目標値の偏差に応じて駆動制御されて再びデフォーカス量は第１の合焦範囲内に収まる。デフォーカス量が第１の合焦近辺範囲内に戻ると（タイミング５１４）ステップＳ４０２、Ｓ４０３の作用により差動増幅部１１３の出力は太い破線５５ｅに示すように再びゼロから連続的に出力を始める。フォーカスレンズ１５はその出力に基づいて駆動制御され、増加したデフォーカスを早期に減少させる。（細線５３ｅ）。被写体が移動中は上記動作を繰り返しながら焦点状態を第１の焦点近傍範囲内に保ち、被写体が停止した時点でフォーカスレンズ１５は位置検出センサ１７の信号で駆動制御されて合焦状態に到達する。
【００８０】
以上、第３の実施形態においては合焦近傍迄の期間も位置検出センサ１７の信号でフォーカスレンズ１５を駆動制御する。（図１１の期間１１０１）目標値算出部６１は焦点状態検出部１８の信号だけではなく、その時のフォーカスレンズ１５の位置およびフォーカスレンズのフォーカス敏感度に基づいて目標値を算出している。このように、撮影光学系１４の撮影倍率やフォーカス位置により変化するフォーカス敏感度が予め目標値に与えられているために焦点状態のみでフォーカスレンズを駆動制御するときに比べて安定したフォーカス動作が行える。
【００８１】
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１３  撮像素子
１５  フォーカスレンズ
１７  位置検出部
１８  焦点状態検出部
１１０  駆動部
１１１  バイアスカット指示部
１１２  サンプルホールド部
１１３  差動増幅部
【図１】
2018124521.tif 000003
【図２】
2018124521.tif 000004
【図３】
2018124521.tif 000005
【図４】
2018124521.tif 000006
【図５】
2018124521.tif 000007
【図６】
2018124521.tif 000008
【図７】
2018124521.tif 000009
【図８】
2018124521.tif 000010
【図９】
2018124521.tif 000011
【図１０】
2018124521.tif 000012
【図１１】
2018124521.tif 000013