(57)【要約】【課題】焦点検出時間を短くし、焦点検出精度が高めることが可能な撮像装置、レンズ装置及び焦点検出方法を提供する。【解決手段】フォーカスレンズ１０１を有するレンズ装置１００が着脱可能であり、フォーカスレンズを光軸方向に連続的に移動させながら撮像素子２１２より得られるコントラスト値のピーク位置を合焦位置として検出する撮像装置２００は、撮像素子の撮像周期の自然数倍の時間のうち、フォーカスレンズの位置情報を取得する時間間隔の最短時間とフォーカスレンズを最速の駆動速度で設定距離だけ光軸方向に移動する時間の小さい方の時間以上で最短の時間を、コントラスト値を評価する時間間隔として設定し、フォーカスレンズが前記時間間隔に前記光軸方向に前記設定距離だけ移動するようにフォーカスレンズの駆動速度を補正するシステムコントローラ２３０を有する。【選択図】図３
2011128422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを有するレンズ装置が着脱可能であり、前記フォーカスレンズを光軸方向に連続的に移動させながら撮像素子より得られるコントラスト値のピーク位置を合焦位置として検出する撮像装置であって、
前記撮像素子の撮像周期の自然数倍の時間のうち、前記フォーカスレンズの位置情報を取得する時間間隔の最短時間と前記フォーカスレンズを最速の駆動速度で設定距離だけ光軸方向に移動する時間の小さい方の時間以上で最短の時間を、コントラスト値を評価する時間間隔として設定し、前記フォーカスレンズが前記時間間隔に前記光軸方向に前記設定距離だけ移動するように前記フォーカスレンズの駆動速度を補正するプロセッサを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記プロセッサは、前記フォーカスレンズの位置情報を取得する時間間隔及び前記フォーカスレンズの駆動速度の情報を取得できるかどうかを判断し、取得できると判断した場合には前記時間間隔の設定と前記駆動速度の補正を行い、前記フォーカスレンズの位置情報を取得する時間間隔又は前記フォーカスレンズの駆動速度の情報を取得できないと判断した場合には予め設定されたコントラスト値を評価する時間間隔とフォーカスレンズの駆動速度を設定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】
前記撮像素子の前記撮像周期を設定する設定部と、
前記設定部が前記撮像素子の前記撮像周期を設定するたびに前記プロセッサは前記時間間隔の設定と前記駆動速度の補正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４】
フォーカスレンズを有するレンズ装置が着脱可能であり、前記フォーカスレンズを光軸方向に連続的に移動させながら撮像素子より得られるコントラスト値のピーク位置を合焦位置として検出する撮像装置であって、
前記撮像素子の撮像周期の自然数倍の時間のうち前記フォーカスレンズの位置情報を取得する時間間隔の最短時間以上であって、かつ、前記撮像素子の撮像周期の自然数倍と前記フォーカスレンズの駆動速度の積が設定間隔以下である条件が満足される場合には、前記条件を満足する最小の自然数を満足する駆動速度を前記フォーカスレンズの駆動速度として設定し、前記最小の自然数を、コントラスト値を評価する時間間隔として設定するプロセッサを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
フォーカスレンズを有するレンズ装置が着脱可能であり、前記フォーカスレンズを光軸方向に連続的に移動させながら撮像素子より得られるコントラスト値のピーク位置を合焦位置として検出する撮像装置であって、
前記フォーカスレンズの位置情報を取得できない領域のうち前記コントラスト値の極大を検出した領域において前記フォーカスレンズを再度移動させて前記コントラスト値を取得するプロセッサを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
フォーカスレンズを有して撮像装置に着脱可能であり、前記フォーカスレンズを光軸方向に連続的に移動させながら前記撮像装置の撮像素子より得られるコントラスト値のピーク位置を合焦位置として検出するレンズ装置であって、
前記撮像素子の撮像周期の自然数倍の時間のうち、前記フォーカスレンズの位置情報を取得する時間間隔の最短時間と前記フォーカスレンズを最速の駆動速度で設定距離だけ光軸方向に移動する時間の小さい方の時間以上で最短の時間を、コントラスト値を評価する時間間隔として設定し、前記フォーカスレンズが前記時間間隔に前記光軸方向に前記設定距離だけ移動するように前記フォーカスレンズの駆動速度を補正するプロセッサを有することを特徴とするレンズ装置。
【請求項７】
フォーカスレンズを有して撮像装置に着脱可能であり、前記フォーカスレンズを光軸方向に連続的に移動させながら前記撮像装置の撮像素子より得られるコントラスト値のピーク位置を合焦位置として検出するレンズ装置であって、
前記撮像素子の撮像周期の自然数倍の時間のうち前記フォーカスレンズの位置情報を取得する時間間隔の最短時間以上であって、かつ、前記撮像素子の撮像周期の自然数倍と前記フォーカスレンズの駆動速度の積が設定間隔以下である条件を満足する場合、前記条件を満足する最小の自然数を満足する駆動速度を前記フォーカスレンズの駆動速度として設定し、前記最小の自然数を、コントラスト値を評価する時間間隔として設定するプロセッサを有することを特徴とするレンズ装置。
【請求項８】
フォーカスレンズを有して撮像装置に着脱可能であり、前記フォーカスレンズを光軸方向に連続的に移動させながら前記撮像装置の撮像素子より得られるコントラスト値のピーク位置を合焦位置として検出するレンズ装置であって、
前記フォーカスレンズの位置情報を取得できない領域のうち前記コントラスト値の極大を検出した領域において前記フォーカスレンズを再度移動させて前記コントラスト値を取得するプロセッサを有することを特徴とするレンズ装置。
【請求項９】
フォーカスレンズを有するレンズ装置が着脱可能であり、前記フォーカスレンズを光軸方向に連続的に移動させながら撮像素子より得られるコントラスト値のピーク位置を合焦位置として検出する撮像装置の焦点検出方法であって、
前記撮像素子の撮像周期の自然数倍の時間のうち、前記フォーカスレンズの位置情報を取得する時間間隔の最短時間と前記フォーカスレンズを最速の駆動速度で設定距離だけ光軸方向に移動する時間の小さい方の時間以上で最短の時間を、コントラスト値を評価する時間間隔として設定し、前記フォーカスレンズが前記時間間隔に前記光軸方向に前記設定距離だけ移動するように前記フォーカスレンズの駆動速度を補正するプロセッサを有することを特徴とする焦点検出方法。
【請求項１０】
フォーカスレンズを有するレンズ装置が着脱可能であり、前記フォーカスレンズを光軸方向に連続的に移動させながら撮像素子より得られるコントラスト値のピーク位置を合焦位置として検出する撮像装置の焦点検出方法であって、
前記撮像素子の撮像周期の自然数倍の時間のうち前記フォーカスレンズの位置情報を取得する時間間隔の最短時間以上であって、かつ、前記撮像素子の撮像周期の自然数倍と前記フォーカスレンズの駆動速度の積が設定間隔以下である条件を満足する場合、前記条件を満足する最小の自然数を満足する駆動速度を前記フォーカスレンズの駆動速度として設定し、前記最小の自然数を、コントラスト値を評価する時間間隔として設定するプロセッサを有することを特徴とする焦点検出方法。
【請求項１１】
フォーカスレンズを有するレンズ装置が着脱可能であり、前記フォーカスレンズを光軸方向に連続的に移動させながら撮像素子より得られるコントラスト値のピーク位置を合焦位置として検出する撮像装置の焦点検出方法であって、
前記フォーカスレンズの位置情報を取得できない領域のうち前記コントラスト値の極大を検出した領域において前記フォーカスレンズを再度移動させて前記コントラスト値を取得するプロセッサを有することを特徴とする焦点検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、レンズ装置及び焦点検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、フォーカスレンズを連続的に移動しながらコントラスト値を取得するコントラスト方式の焦点検出（コントラストＡＦ）を提案している。特許文献１のＡＦ方式でＡＦ時間を短縮しようとする場合、フレームレートの高速化、フォーカスレンズの高速化、フォーカスレンズの位置情報を取得する間隔の短縮化の全てが必要となる。その他の従来技術としては特許文献２〜４がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７２０７３号公報
【特許文献２】特開平６−１４１２２３号公報
【特許文献３】特開２００８−２８６８８０号公報
【特許文献４】特開２００９−６５３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
銀塩フィルムの一眼レフカメラへの装着を目的として開発された交換レンズ（レンズ装置）など、従来の交換レンズの中には、カメラ本体と交換レンズとの間の高速通信や、フォーカスレンズ位置を頻繁に取得する機能を有しないものがある。このような交換レンズが装着されたデジタル一眼レフカメラでは、フォーカスレンズの位置情報の欠損や取得遅延が生じて、焦点検出精度が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、焦点検出時間が短くし、焦点検出精度が高めることが可能な撮像装置、レンズ装置及び焦点検出方法を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面の撮像装置は、フォーカスレンズを有するレンズ装置が着脱可能であり、前記フォーカスレンズを光軸方向に連続的に移動させながら撮像素子より得られるコントラスト値のピーク位置を合焦位置として検出する。かかる撮像装置は、前記撮像素子の撮像周期の自然数倍の時間のうち、前記フォーカスレンズの位置情報を取得する時間間隔の最短時間と前記フォーカスレンズを最速の駆動速度で設定距離だけ光軸方向に移動する時間の小さい方の時間以上で最短の時間を、コントラスト値を評価する時間間隔として設定し、前記フォーカスレンズが前記時間間隔に前記光軸方向に前記設定距離だけ移動するように前記フォーカスレンズの駆動速度を補正するプロセッサを有してもよい。あるいは、かかる撮像装置は、前記撮像素子の撮像周期の自然数倍の時間のうち前記フォーカスレンズの位置情報を取得する時間間隔の最短時間以上であって、かつ、前記撮像素子の撮像周期の自然数倍と前記フォーカスレンズの駆動速度の積が設定間隔以下である条件が満足される場合には、前記条件を満足する最小の自然数を満足する駆動速度を前記フォーカスレンズの駆動速度として設定し、前記最小の自然数を、コントラスト値を評価する時間間隔として設定するプロセッサを有してもよい。更に、かかる撮像装置は、前記フォーカスレンズの位置情報を取得できない領域のうち前記コントラスト値の極大を検出した領域において前記フォーカスレンズを再度移動させて前記コントラスト値を取得するプロセッサを有してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、焦点検出時間を短くし、焦点検出精度が高めることが可能な撮像装置、レンズ装置及び焦点検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１〜３に共通のデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すコントラストＤＳＰのブロック図である。
【図３】実施例１の動作を示すフローチャートである。
【図４】図３に示すＳ３０４の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図５】実施例２の動作を示すフローチャートである。
【図６】実施例３の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は実施例１〜３に共通のデジタルカメラの構成を示すブロック図である。図１に示すように、デジタルカメラ２００には、レンズ装置（交換レンズ）１００が、電気接点ユニット１０７を有する不図示のマウント部を介して、着脱可能に（交換可能に）取り付けられている。
【００１１】
デジタルカメラ２００はそれ自体が撮像装置であるが、レンズ装置１００が取り付けられたデジタルカメラ２００も全体として撮像装置として機能する。即ち、レンズ装置１００は撮像装置の一部を構成する。
【００１２】
デジタルカメラ２００は、レンズ装置１００と電気接点ユニット１０７を介して通信を行い、レンズ装置１００のフォーカスレンズ１０１及び絞り１０２の駆動を制御する。
【００１３】
レンズ装置１００は、フォーカスレンズ１０１を含むレンズユニットと光量を調整する絞り１０２、これらの駆動系と制御系を有する。駆動系は、フォーカスレンズ１０１を駆動するレンズ駆動機構１０３、絞り１０２を駆動する絞り駆動機構１０５を有する。制御系は、レンズコントローラ１０８、メモリ１０９、レンズ駆動制御回路１０４、絞り制御駆動回路１０６、レンズ位置情報検出回路１１０を有する。なお、図１は、レンズ装置１００のフォーカスレンズ１０１以外の変倍レンズや固定レンズなどのその他のレンズを省略している。
【００１４】
デジタルカメラ２００は、クイックリターンミラー２０３、ファインダー光学系、撮像素子２１２、システムコントローラ２３０を含む制御系、カメラＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）２２７を含む信号処理系、その他の部材を有する。
【００１５】
被写体からの光束は、レンズ装置１００を介して、デジタルカメラ２００のクイックリターンミラー２０３に導かれる。クイックリターンミラー２０３は、撮影光路内に光軸に対して斜めに配置され、被写体からの光束をファインダー光学系に導く第１位置（図示した位置）と、撮影光路外に退避する第２位置と、の間で移動が可能である。
【００１６】
クイックリターンミラー２０３で反射された光束は、ピント面に存在するファインダースクリーン２０２、ペンタプリズム２０１、接眼レンズ２０７により構成されるファインダー光学系を介して撮影者の目に至る。
【００１７】
クイックリターンミラー２０３が第２位置にアップした際には、レンズ装置１００からの光束は、機械シャッターであるフォーカルプレーンシャッター２１０及び光学フィルタ２１１を介して、撮像素子２１２に至る。
【００１８】
システムコントローラ２３０は、ＣＰＵやＭＰＵ等のプロセッサからなり、デジタルカメラ２００の各部の動作を制御する。システムコントローラ２３０は、電気接点ユニット１０７を介して、レンズ装置１００のレンズコントローラ１０８と通信する。レンズコントローラ１０８も同様にＣＰＵやＭＰＵ等のプロセッサからなり、レンズ装置１００の各部の動作を制御する。
【００１９】
システムコントローラ２３０はレンズコントローラ１０８に、フォーカスレンズ１０１の駆動命令、停止命令、駆動量、要求駆動速度、及び絞り１０２の駆動量、及びレンズ側の各種データの送信要求を送信する。レンズコントローラ１０８はシステムコントローラ２３０に、フォーカスレンズ１０１や絞り１０２などが駆動中であるかを示すステータス情報、開放Ｆ値や焦点距離などのレンズ側の各種パラメータを送信する。
【００２０】
ＡＦでは、システムコントローラ２３０はレンズコントローラ１０８に、レンズ駆動方向や駆動量及び駆動速度を指示する。レンズコントローラ１０８は、システムコントローラ２３０からレンズ駆動命令を受信すると、レンズ駆動制御回路１０４を介して、フォーカスレンズ１０１を光軸方向に駆動してフォーカス制御を行うレンズ駆動機構１０３を制御する。これにより、被写体像を撮像素子２１２上に結像させる。レンズ駆動機構１０３は、ステッピングモータやＤＣモータを駆動源として有する。
【００２１】
レンズコントローラ１０８は、システムコントローラ２３０から絞り駆動命令を受信すると、絞り制御駆動回路１０６を介して、絞り１０２を駆動する絞り駆動機構１０５を制御し、指令された値まで絞り１０２を駆動する。
【００２２】
システムコントローラ２３０は、シャッター制御回路２１５と測光回路２０９にも接続されている。シャッター制御回路２１５は、システムコントローラ２３０からの信号に応じてフォーカルプレーンシャッター２１０の先幕及び後幕の走行駆動を制御する。
【００２３】
カメラＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）２２７の内部にはコントラストＡＦのためのコントラスト値を算出する回路ブロックや、コントラスト値の算出を行う領域の位置や大きさを決定する回路ブロックを有する。
【００２４】
カメラＤＳＰ２２７は、タイミングジェネレータ２１９とセレクタ２２２を介してＡ／Ｄコンバータ２１７が接続されている。カメラＤＳＰ２２７は、ワークメモリ２２６にも接続されている。
【００２５】
撮像素子２１２は、全体の駆動タイミングを決定するタイミングジェネレータ２１９からの信号に基づき、画素毎の水平駆動及び垂直駆動を制御するドライバ回路２１８からの出力で駆動される。これにより、被写体像を光電変換して画像を生成して出力する。
【００２６】
操作ＳＷ（スイッチ）２３２の入力により、撮像素子２１２の撮像周期（撮像フレームレート）が設定されると、タイミングジェネレータ２１９から出力される信号が撮像周期に応じて変更される。このように、操作ＳＷ２３２は、撮像素子２１２の撮像周期を設定する設定部として機能する。
【００２７】
Ａ／Ｄコンバータ２１７からの出力は、システムコントローラ２３０からの信号に基づいて信号を選択するセレクタ２２２を介してメモリコントローラ２２８に入力し、フレームメモリであるＤＲＡＭ２２９に転送される。
【００２８】
ビデオやコンパクトデジタルカメラでは、撮影前に、この転送結果をビデオメモリ２２１に定期的（フレームごと）に転送することで、モニタ表示部２２０によりファインダー表示（ライブビュー表示）を行う。一眼レフデジタルカメラでは、撮影前ではクイックリターンミラー２０３やフォーカルプレーンシャッター２１０により撮像素子２１２が遮光されているためにライブビュー表示が行えない。
【００２９】
クイックリターンミラー２０３をアップし撮影光路より退避させてからフォーカルプレーンシャッター２１０を開くとライブビューが可能となる。また、ライブビュー時に撮像素子２１２からの画像信号をカメラＤＳＰ２２７もしくはシステムコントローラ２３０が処理することで画像の鮮鋭度に対応するコントラスト値を得てコントラストＡＦを行うことができる。
【００３０】
撮影時には、システムコントローラ２３０からの制御信号によって、１フレーム分の各画素データをＤＲＡＭ２２９から読み出し、カメラＤＳＰ２２７で画像処理を行ってから、一旦、ワークメモリ２２６に記憶する。そして、ワークメモリ２２６のデータを圧縮・伸張回路２２５で所定の圧縮フォーマットに基づいて圧縮し、その結果を不揮発メモリ２２４に記憶する。
【００３１】
システムコントローラ２３０と接続されている表示回路２３１は、以下の各スイッチ類により設定又は選択された状態を表示する。操作ＳＷ２３２は、デジタルカメラ２００の各種設定項目に対する操作入力を行う操作部である。レリーズスイッチＳＷ１（２３３）は、測光や焦点検出などの撮影準備動作を開始させるスイッチである。レリーズスイッチＳＷ２（２３４）は、撮影動作（静止画像を取得するための電荷蓄積及び電荷読み出し動作）を開始させるスイッチである。ライブビューモードＳＷは、ライブビューの入切を制御するためのスイッチである。
【００３２】
レンズコントローラ１０８はメモリ１０９に接続されている。メモリ１０９は、レンズ装置１００の焦点距離や開放絞り値などの性能情報、レンズ装置１００の識別情報（ＩＤ情報）、フォーカスレンズ１０１の位置情報の取得間隔、システムコントローラ２３０から受け取った情報などを記憶する。
【００３３】
なお、性能情報及び識別情報は、デジタルカメラ２００へレンズ装置１００が装着される時の初期通信により、システムコントローラ２３０に送信され、システムコントローラ２３０はこれらをＥＥＰＲＯＭ２２３に格納する。
【００３４】
レンズ位置情報検出回路１１０はフォーカスレンズ１０１の（光軸方向における）位置情報を検出する。レンズ位置情報はレンズコントローラ１０８に読み取られてフォーカスレンズ１０１の駆動制御に用いられると共に電気接点ユニット１０７を介してシステムコントローラ２３０に送信される。
【００３５】
レンズ位置情報検出回路１１０は、例えば、レンズ駆動機構を構成するモータの回転パルス数を検出するパルスエンコーダにより構成される。その出力はレンズコントローラ１０８の不図示のハードウェアカウンタに接続され、フォーカスレンズ１０１が駆動されるとその位置情報がハード的にカウントされる。レンズコントローラ１０８がレンズ位置情報を読み取る際には、内部のハードウェアカウンタのレジスタにアクセスし、記憶されているカウンタ値を読み込む。
【００３６】
図２はカメラＤＳＰ２２７のブロック図である。カメラＤＳＰ２２７は、ＤＳＰ内部メモリ２４１、焦点検出領域抽出ブロック２４２及びコントラスト値算出ブロック２４３を有する。
【００３７】
撮像素子２１２で生成された画像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路２１６で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ２１７でデジタル信号に変換される。デジタル化された画像データはセレクタ２２２を介してカメラＤＳＰ２２７に入力される。
【００３８】
コントラストＡＦに使用されるコントラスト値を算出するため、カメラＤＳＰ２２７に入力された画像データは、ＤＳＰ内部メモリ２４１を経て焦点検出領域抽出ブロック２４２に入力される。焦点検出領域抽出ブロック２４２は、全画面の画像データから焦点検出領域とその近傍だけの画像をトリミングしてコントラスト値算出ブロック２４３に送るブロックである。焦点検出領域の大きさとしては、例えば、画面の外枠に対して１／５〜１／１０程度である。焦点検出領域の画面内の位置や大きさは、システムコントローラ２３０より焦点検出領域抽出ブロック２４２に対して設定される。
【００３９】
図３は、本実施例の動作を説明するためのフローチャートである。図３以降において、「Ｓ」はステップの略である。レリーズスイッチＳＷ１（２３３）又は操作ＳＷ２３２が押下されてＡＦ開始が命令される。なお、デジタルカメラ２００は、予め電源が投入されてライブビュー表示が行われているものとする。これは、後述する図５及び図６でも同様である。
【００４０】
まず、システムコントローラ２３０は、レンズ装置１００がフォーカスレンズ１０１を連続的に移動しながらコントラスト値を取得するコントラストＡＦにおいてＡＦ時間の短縮に対応したレンズであるかどうかを判断する（Ｓ３０１）。
【００４１】
上述したように、特許文献１のＡＦ方式でＡＦ時間を短縮しようとする場合、フレームレートの高速化、フォーカスレンズ１０１の高速化、フォーカスレンズ１０１の位置情報の取得間隔の短縮化の全てが必要となる。そこで、Ｓ３０１では、システムコントローラ２３０は、レンズ装置１００のレンズ位置情報の取得間隔や、レンズ駆動速度の情報が取得可能であるかどうかを判断する。
【００４２】
「レンズ位置情報の取得間隔」は、レンズ位置情報検出回路１１０がフォーカスレンズ１０１の位置情報を１度取得してから再度取得するまでに要する期間（時間間隔）であり、予めメモリ１０９に記憶されている。
【００４３】
タイミングジェネレータ２１９が設定するライブビュー表示に伴う撮像動作の周期（以下、「ＬＶ撮像周期」と呼ぶ）が高くなって焦点検出を高速で行おうとすると、レンズ位置情報を頻繁に取得する必要がある。しかし、これではレンズコントローラ１０８やレンズ位置情報検出回路１１０の演算処理能力を超えてしまう可能性がある。そこで、レンズ装置１００は、レンズ装置１００の演算処理能力、特に、レンズコントローラ１０８及びレンズ位置情報検出回路１１０の演算処理能力に基づく、レンズ位置情報の取得周期の制御可能範囲を設けている。
【００４４】
レンズ位置情報の取得間隔の情報が取得可能であるかどうかは、システムコントローラ２３０がレンズコントローラ１０８へ取得要求を送信後にレンズコントローラ１０８から所定時間以上の返答がない、又は要求エラーと返答されることで判断することができる。
【００４５】
また、「レンズ駆動速度」の情報とは、フォーカスレンズ１０１の駆動速度に関して設定可能なパラメータ値に関する情報であり、レンズ駆動速度の最高速及び最低速のパラメータや全てのレンズ駆動速度のパラメータを含む。レンズ駆動速度の情報が取得可能であるか否かは、システムコントローラ２３０がレンズコントローラ１０８へ取得要求を送信してからレンズコントローラ１０８から所定時間以上の返答がない、あるいは要求エラーと返答されることで判断することができる。
【００４６】
レンズ装置１００が高速コントラストＡＦに対応したレンズである場合は、システムコントローラ２３０は、レンズコントローラ１０８を通じてレンズ位置情報の取得間隔の情報（Ｓ３０２）とレンズ駆動速度の情報を取得する（Ｓ３０３）。
【００４７】
次に、システムコントローラ２３０は、レンズ位置情報の取得間隔の情報、レンズ駆動速度の情報及びＬＶ撮像周期に応じてコントラスト値を評価（算出）する時間間隔を設定する（Ｓ３０４）。
【００４８】
図４は、Ｓ３０４の詳細を説明するためのフローチャートである。
【００４９】
まず、システムコントローラ２３０は、最速の駆動速度で光軸方向に設定距離だけフォーカスレンズ１０１を移動する時間（以下、「単位駆動時間」と呼ぶ）を算出する（Ｓ４０１）。システムコントローラ２３０は、単位駆動時間を、コントラスト値を評価するために予め設定されたフォーカス間隔と設定可能な最速のレンズ駆動速度の情報から算出する。
【００５０】
次に、システムコントローラ２３０は、単位駆動時間と、レンズ位置情報の取得間隔の最短時間とを比較し（Ｓ４０２）、短い方の時間を制約時間として記憶する（Ｓ４０３、Ｓ４０４）。
【００５１】
次に、システムコントローラ２３０は、コントラスト値を評価する時間間隔として、制約時間以上で設定可能な最短のＬＶ撮像周期（以下、「最短ＬＶ撮像周期」と呼ぶ）を設定する（Ｓ４０５）。
【００５２】
ここで、モニタ表示部２２０がＮＴＳＣ方式に準拠する場合、インターレースの各フィールド画像の描画を表示描画の更新単位と見なすと、１／６０秒（厳密には１．００１／６０秒）毎に表示描画が更新される。この場合、ビデオメモリ２２１の描画データの更新周期も１／６０秒である。このため、ＬＶ撮像周期をｎ／６０秒あるいは１／（６０×ｎ）秒（ここで、ｎは自然数）に設定するには、撮像された画像データを１／６０秒周期でビデオメモリ２２１へ転送すればよい。表示タイミングに合わない撮像画像をビデオメモリ２２１へ転送しないことによって、ＬＶ撮像周期を変更しても、モニタ表示部２２０とビデオメモリ２２１の描画設定を維持することができる。以上から、本実施例はＬＶ撮像周期を、ｎ／６０秒あるいは１／（６０×ｎ）秒（ｎ：自然数）に設定する。
【００５３】
システムコントローラ２３０は、設定されているＬＶ撮像周期のｋ倍（ここでｋは自然数であるため自然数倍）の時間のうち、制約時間以上となる時間範囲で最短の時間をコントラスト値を評価する時間間隔として設定する（Ｓ４０５）。この結果、システムコントローラ２３０は、撮像画像ｋ枚に１枚の画像を用いてコントラスト値を算出（評価）する。ＬＶ撮像周期が短く設定されても撮像された画像データからコントラスト値を評価するのに使用する画像を間欠的に指定することができるため、レンズ駆動速度を速くする必要がなくなると共にレンズ位置情報を極端に短い間隔で取得しなくてもよい。
【００５４】
次に、システムコントローラ２３０は、コントラスト値を評価する時間間隔にフォーカスレンズ１０１が所定の光軸方向の前記設定距離だけ移動するようにレンズ駆動速度を補正する（Ｓ３０５）。次に、システムコントローラ２３０は、コントラスト値を評価する時間間隔と補正されたレンズ駆動速度に基づいてコントラストＡＦを行う（Ｓ３０６）。即ち、システムコントローラ２３０は、フォーカスレンズ１０１を光軸方向に連続的に移動させながら撮像素子２１２より得られるコントラスト値のピーク位置を合焦位置として検出する。
【００５５】
一方、システムコントローラ２３０は、レンズ装置１００がコントラストＡＦの高速化に対応していないレンズであると判断すると（Ｓ３０１のＮｏ）、予め設定されたコントラスト値を評価する時間間隔とレンズ駆動速度を設定する（Ｓ３０７、Ｓ３０８）。例えば、モニタ表示部２２０とビデオメモリ２２１の描画データの更新周期が１／６０秒であるとする。この場合、システムコントローラ２３０は、コントラスト値を評価する時間間隔を１／６０秒、レンズ駆動速度を６０×ｄ（ここで、ｄはコントラスト値を評価する時間間隔でレンズを駆動させる量）に設定する。
【００５６】
これにより、焦点検出用の撮像画像のフレームレートが高く設定されてもレンズ駆動速度を大きく（従って、レンズ位置情報の取得周期を短く）する必要がなくなるため、レンズ位置情報の取得遅延や欠損が抑えられ、ピント位置の読み飛ばしを抑えることができる。また、ピント位置の読み飛ばしに起因する再度のＡＦも不要となるため、コントラストＡＦの合焦時間を短縮することができる。
【００５７】
本実施例では、システムコントローラ２３０が、レンズ装置１００がコントラストＡＦの高速化に対応したレンズ装置であるかどうかの情報をレンズコントローラ１０８へ要求しているが（Ｓ３０１）、本発明はこれに限定されない。例えば、システムコントローラ２３０は、この情報をレンズ装置１００の識別情報ごとにデジタルカメラ２００に予め記憶させ、レンズ装置１００のデジタルカメラ２００への装着時の初期通信で取得したレンズ装置１００の識別情報に基づいて判断してもよい。
【００５８】
また、本実施例では、デジタルカメラ２００がフォーカスレンズ１０１の位置情報を取得して焦点検出を行っているが、レンズ装置１００がコントラスト値をデジタルカメラ２００から取得して焦点検出を行ってもよい。更に、コントラスト値を評価する時間間隔をレンズ装置１００へ出力して、レンズ装置１００が取得したコントラスト値のうち焦点検出に用いるコントラスト値を取捨選択してもよい。
【００５９】
また、本実施例では、レリーズスイッチＳＷ１（２３３）が押下されてＡＦ開始命令が生じることにより動作を開始しているが、焦点検出を常時行ういわゆるコンティニュアスＡＦであってもよい。この場合、焦点検出中に操作ＳＷ２３２からの入力により撮像素子２１２の撮像周期が変更される可能性があるので、ＳＷ２３２が撮像周期を設定するたびにコントラスト値を評価する時間間隔、レンズ駆動速度、レンズ位置情報の取得間隔を設定し直してもよい。
【００６０】
また、本実施例は、レンズ位置情報の取得間隔の情報、レンズ駆動速度の情報、ＬＶ撮像周期に応じてコントラストを評価する時間間隔を設定するが（Ｓ３０４）、本発明はこれに限定されない。例えば、絞り１０２の開口設定が変更されると被写界深度が変化することから、絞り１０２の開口設定に応じてコントラスト値を評価する時間間隔を変更したり、Ｓ３０５でレンズ駆動速度を補正したりしてもよい。これにより、被写界深度が深くなった場合に、レンズ位置情報の取得を短くしなくてもよくなる。
【実施例２】
【００６１】
実施例２は、レンズ位置情報が取得可能であるという条件下でレンズ位置情報の取得間隔に応じてデジタルカメラ２００の動作を切り替える。図５は、実施例２の動作を説明するためのフローチャートである。
【００６２】
まず、システムコントローラ２３０は、装着されたレンズ装置１００からレンズ位置情報の取得間隔の情報（Ｓ５０１）とレンズ駆動速度の情報を取得する（Ｓ５０２）。次に、システムコントローラ２３０は、次式を満たすレンズ駆動速度が存在するかどうかを判断する（Ｓ５０３）。ここで、Ｔ１はレンズ位置情報の取得間隔の最短時間隔、Ｔ２はＬＶ撮像周期、ｋはコントラスト値を評価する時間間隔、Ｖは設定可能なレンズ駆動速度、Ｄはコントラスト値を評価するフォーカスレンズ１０１の設定間隔である。
【００６３】
【数１】
2011128422.tif 000003
【００６４】
【数２】
2011128422.tif 000004
【００６５】
数式１は、ＬＶ撮像周期で得られる撮像画像のうち、コントラスト値の評価に使用する画像フレームの出現周期（撮像周期）の自然数倍のうち、レンズ位置情報の取得間隔の最短時間以上であることを要求する。コントラスト値を評価する時間間隔ｋは自然数であり、ｋ＝１の時はライブビュー状態で撮像された撮像画像の全フレームがコントラスト値の評価に使用され、ｋ＝２の時は１フレームおきに使用される。
【００６６】
数式２は、ＬＶ撮像周期の自然数倍とレンズ駆動速度の積が設定間隔以下であることを要求する。
【００６７】
数式１及び２を満たすレンズ駆動速度Ｖが存在することは、設定可能なレンズ駆動速度でフォーカスレンズ１０１を連続的に移動しながら、少なくともコントラスト値を１回評価するたびにレンズ位置情報が得られることを意味する。更に、光軸方向における所定の移動間隔以下の短い間隔でコントラスト評価を行うことができることを意味する。
【００６８】
システムコントローラ２３０は、数式１及び２を満たすレンズ駆動速度が存在すると判断すると（Ｓ５０３のＹｅｓ）、特許文献１に開示されたフォーカスレンズ１０１を連続的に移動するコントラストＡＦを設定する（Ｓ５０４）。
【００６９】
次に、システムコントローラ２３０は、最小のｋつまり最短のコントラスト値を評価する時間間隔で数式１及び２を満たすＶを、フォーカスレンズ１０１のレンズ駆動速度に設定する（Ｓ５０５）。次に、システムコントローラ２３０は、最小のｋを、コントラスト値を評価する時間間隔として設定する（Ｓ５０６）。
【００７０】
次に、システムコントローラ２３０は、設定条件に従ってコントラストＡＦを実行する（Ｓ５０７）。
【００７１】
一方、システムコントローラ２３０は、数式１及び２を満たすレンズ駆動速度が存在しないと判断すると（Ｓ５０３のＮｏ）、特許文献２に開示されたフォーカスレンズ１０１を間欠的に移動するコントラストＡＦを設定する（Ｓ５０８）。
【００７２】
次に、システムコントローラ２３０は、ＡＦ時間を短縮するために、レンズ駆動速度を設定可能な最速値に設定する（Ｓ５０９）。次に、システムコントローラ２３０は、数式２を満たす最小のｋを、コントラスト値を評価する時間間隔として設定する（Ｓ５１０）。
【００７３】
次に、システムコントローラ２３０は、設定条件に従ってコントラストＡＦを実行する（Ｓ５０７）。
【００７４】
これにより、焦点検出用の撮像画像のフレームレートが高く設定されてもレンズ位置情報を実現可能な取得間隔で取得するので、レンズ位置情報の取得遅延や欠損を抑えられ、ピント位置の読み飛ばしを抑えることができる。また、ピント位置の読み飛ばしに起因する再度のＡＦも必要となるため、コントラストＡＦの合焦時間を短縮することができる。
【実施例３】
【００７５】
実施例３は、レンズ位置情報の取得遅延や欠損が発生した場合にピント位置の読み飛ばしを抑える。図６は、実施例３の動作を説明するためのフローチャートである。
【００７６】
まず、システムコントローラ２３０は、装着されているレンズ装置１００のフォーカス全域で特許文献１に記載されたコントラストＡＦを行う準備として、フォーカスレンズ１０１をフォーカス可動範囲の至近端へ移動させる。
【００７７】
次に、システムコントローラ２３０は、フォーカスレンズ１０１を無限端に連続的に移動させ（Ｓ６０２）、レンズ位置情報の取得に遅延や欠損が連続的に何回生じたかをカウントする値ｎを０に初期化する（Ｓ６０３）。次に、システムコントローラ２３０は、コントラスト値算出ブロック２４３から出力されるコントラスト値を取得する（Ｓ６０４）。
【００７８】
次に、システムコントローラ２３０は、レンズ位置情報を要求する要求コマンドを、電気接点ユニット１０７を経由してレンズ装置１００へ送信する（Ｓ６０５）。次に、システムコントローラ２３０は、直近のコントラスト値を取得してからレンズ位置情報を取得したかどうかを判断する（Ｓ６０６）。
【００７９】
システムコントローラ２３０は、レンズ位置情報を取得していないと判断すると（Ｓ６０６のＮｏ）、直近のコントラスト値を取得してからコントラスト値を評価する時間間隔が経過したかどうかを判断する（Ｓ６０７）。経過していると判断すると（Ｓ６０７のＹｅｓ）、レンズ位置情報の取得遅延や欠損が生じているため、システムコントローラ２３０は、ｎをインクリメントし（Ｓ６０８）、ｎが閾値Ｔｈ１に到達したかどうかを判断する（Ｓ６０９）。
【００８０】
閾値Ｔｈ１はレンズ位置情報の取得遅延や欠損を連続何回まで許容するかを定める閾値で、コントラスト評価を行う際のコントラストピークの検出に必要なコントラスト評価回数に基づいて定められる。例えば、レンズ位置が前後する３つのコントラスト値の極大値からコントラストピークを判定する場合、一つでもコントラスト値が欠けると評価値傾斜が得られずに急峻な評価値変化を検出できなくなる。このため、この場合は閾値Ｔｈ１＝２に設定する。
【００８１】
システムコントローラ２３０がコントラスト値を評価する時間間隔が経過していない（Ｓ６０７のＮｏ）、又は、ｎ＜Ｔｈ１と判断すると（Ｓ６０９のＮｏ）、フローはＳ６０６に帰還する。
【００８２】
システムコントローラ２３０は、ｎ≧Ｔｈ１と判断すると（Ｓ６０９のＹｅｓ）、次式が成立するかどうか判断する（Ｓ６１０）。ここで、Ｅ１〜Ｅ３はレンズ位置が前後する直近３つのコントラスト値であり、取得タイミングの古いものからＥ１、Ｅ２、Ｅ３と設定されている。Ｔｈ２は簡易的ピーク検出閾値である。
【００８３】
【数３】
2011128422.tif 000005
【００８４】
【数４】
2011128422.tif 000006
【００８５】
【数５】
2011128422.tif 000007
【００８６】
数式３及び４は、コントラスト値Ｅ２が極大値を示す条件式であり、数式５は、コントラスト値Ｅ１とＥ２の少なくとも１つが、コントラスト値Ｅ２よりもＴｈ２以上だけ差があることを示す条件式である。数式３〜５を満足すると、Ｅ２が合焦位置を表すコントラストピークの可能性が高い。
【００８７】
システムコントローラ２３０は、数式３〜５を満足していると判断すると（Ｓ６１０のＹｅｓ）、少なくともレンズ位置情報が取得できなかった期間を含むレンズ位置範囲について再スキャン範囲に設定する（Ｓ６１１）。
【００８８】
次に、システムコントローラ２３０は、フォーカスレンズ１０１の移動方向を逆にして再スキャン範囲の至近にフォーカスレンズ１０１を移動させ、無限端へフォーカスレンズ１０１を連続的に移動する（Ｓ６１２）。これにより、レンズ位置情報を取得できなかったレンズ位置で再度コントラストピークを検出することができる。
【００８９】
システムコントローラ２３０は、レンズ位置情報を取得していると判断した場合（Ｓ６０６）又はＳ６１２の後で、合焦位置を検出したかどうかを判断する（Ｓ６１３）。Ｓ６１３では、システムコントローラ２３０は、レンズ位置情報とコントラスト値から得られるコントラスト値の傾斜が急峻となったかどうかに基づいて合焦位置を検出したかどうかを判断する。
【００９０】
システムコントローラ２３０は、合焦位置を検出したと判断した場合には（Ｓ６１３のＹｅｓ）、合焦位置へフォーカスレンズ１０１を駆動する（Ｓ６１４）。システムコントローラ２３０は、合焦位置を検出していないと判断した場合には（Ｓ６１３のＮｏ）、サーチ駆動の終点である無限端に到達したかどうかを判断する（Ｓ６１５）。
【００９１】
システムコントローラ２３０は、サーチ駆動の終点である無限端に到達したと判断した場合は（Ｓ６１５のＹｅｓ）合焦位置を検出できなかったため、焦点検出不能として動作を終了する。Ｓ６１４の後でもフローは終了する。システムコントローラ２３０は、サーチ駆動の終点である無限端に到達していないと判断した場合（Ｓ６１５のＮｏ）、コントラストＡＦを続行するため、フローはＳ６０２へ戻る。
【００９２】
本実施例は、レンズ位置情報が取得遅延あるいは欠損により取得できない領域のうちコントラスト値の極大（ピーク）を検出した領域において前記フォーカスレンズを再度移動させて前記コントラスト値を取得する。これによって、ピントの読み飛ばしを抑えてコントラストＡＦの合焦時間を短縮することができる。
【００９３】
実施例３は、無限端へサーチ駆動を行っているが、至近端へサーチ駆動を行ってもよい。また、実施例３は再スキャンを無限端方向に行っているが、至近端方向に行ってもよい。
【００９４】
なお、図３〜図６に示す方法は焦点検出方法としても機能し、プロセッサに各ステップの機能を行わせるプログラムとして実現可能である。
【００９５】
また、デジタルカメラ２００には、不図示のケーブル（例えば、ＵＳＢケーブル）が接続されるコネクタを有し、このＵＳＢケーブルを介して不図示のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に接続されることができる。そして、システムコントローラ２３０は、図３〜図６に示す情報の幾つか又は全てをＰＣにＬＡＮケーブルなどで接続されたインターネットなどのネットワークを介して取得してもよい。あるいは、図３〜図６に示す演算の幾つか又は全てをインターネットなどのネットワークに接続されている他のプロセッサが実行して撮像装置はその演算結果のみを取得してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
撮像装置は、被写体の撮像に適用することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１００          レンズ装置
１０１          フォーカスレンズ
１０８          レンズコントローラ（プロセッサ）
２１２          撮像素子
２００          デジタルカメラ（撮像装置）
２３０          システムコントローラ（プロセッサ）
２３２          操作ＳＷ
【図１】
2011128422.tif 000008
【図２】
2011128422.tif 000009
【図３】
2011128422.tif 000010
【図４】
2011128422.tif 000011
【図５】
2011128422.tif 000012
【図６】
2011128422.tif 000013