(57)【要約】【課題】  コントラストＡＦにおいて最適なレンズ駆動方式を選択する。【解決手段】  撮影レンズにより結像された被写体像を撮像し、撮影レンズを駆動する間に撮像信号のコントラスト状態に基づいて撮影レンズの焦点調節状態を検出するとともに、撮影レンズの特性を入手し、撮影レンズの特性に応じて撮影レンズの駆動方式を選択し、焦点調節状態の検出結果に基づいて撮影レンズを駆動する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズによる被写体像を撮像する撮像手段で得られる画像信号のコントラスト状態に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段を備えたカメラにおいて、
前記撮影レンズの特性に関する情報に基づいて、前記焦点調節状態を検出する際の前記撮影レンズの駆動方式を選択する駆動制御手段を備えることを特徴とするカメラ。
【請求項２】
カメラボディに対して交換可能に装着される撮影レンズの焦点調節を行う自動焦点調節装置であって、
前記撮影レンズにより結像された被写体像を撮像し、画像信号を出力する撮像手段と、
前記撮影レンズを駆動する間に前記撮像手段から出力される画像信号のコントラスト状態に基づいて前記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記撮影レンズの特性に関する情報を入手するレンズ情報入手手段と、
前記レンズ情報入手手段により入手した特性情報に応じて前記撮影レンズの駆動方式を選択し、前記焦点検出手段による検出結果に基づいて前記撮影レンズを駆動するレンズ駆動手段とを備えることを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項３】
請求項２に記載の自動焦点調節装置において、
前記撮影レンズの駆動方式は、焦点評価値を演算しながら焦点調節レンズをその移動範囲の全域にわたって所定の移動量きざみで駆動し、焦点評価値が最大となる位置を検出してその位置に焦点調節レンズを設定する全域スキャン方式と、焦点評価値が大きくなる方向に焦点調節レンズを所定の移動量ずつ駆動し、焦点評価値のピーク位置まで到達したらその位置に焦点調節レンズを設定する山登り方式とを含み、
前記レンズ駆動手段は、前記撮影レンズの特性に応じて前記全域スキャン方式または前記山登り方式を選択することを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項４】
請求項３に記載の自動焦点調節装置において、
前記レンズ駆動手段は、被写体像のコントラストが最大となるレンズ位置以外に擬似ピークが出現する特性の撮影レンズに対しては前記全域スキャン方式を選択することを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項５】
請求項３に記載の自動焦点調節装置において、
前記レンズ駆動手段は、焦点評価値がピークとなるレンズ位置付近では前記所定の移動量を他のレンズ位置よりも少なくすることを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項６】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置を備えることを特徴とするカメラ。
【請求項７】
請求項１または請求項６に記載のカメラに装着可能なレンズ鏡筒であって、
前記撮影レンズの特性に関する情報を記憶する記憶手段と、
前記特性に関する情報を前記カメラに出力する出力手段とを備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影光学系の焦点を自動調節する装置と、その自動焦点調節装置を備えたカメラ、並びに前記カメラに装着可能なレンズ鏡筒に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影レンズを通る一対の被写体光を一対の光電変換素子列へ導き、一対の被写体像の位相差を検出して撮影レンズの焦点調節状態を検出する位相差検出方式の焦点検出装置と、撮影レンズにより結像された被写体像を撮像する撮像素子の出力からコントラストを検出し、コントラストにより撮影レンズの焦点調節状態を検出するコントラスト方式の焦点検出装置とを併用するハイブリッドＡＦ（オートフォーカス）カメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この種のハイブリッドＡＦカメラでは、合焦位置近傍まで位相差検出方式により焦点検出を行って撮影レンズを駆動し、合焦位置近傍に到達した後はコントラスト方式により焦点検出を行って撮影レンズを駆動しており、合焦精度の向上と合焦時間の短縮を図っている。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開２００３−０２９１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ハイブリッドＡＦを備えたレンズ交換式カメラにおいて、コントラスト方式のみによりＡＦを行う場合に、撮影レンズの光学性能によっては、図５に示すようにコントラスト値に周波数成分による擬似ピークが出現する場合があり、単純に山登り方式によるコントラストＡＦを行うと、このような擬似ピークに合焦してしまうことがある。かといって、常に全域スキャン方式によるコントラストＡＦを行うと合焦時間が長くなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）  請求項１の発明は、撮影レンズによる被写体像を撮像する撮像手段で得られる画像信号のコントラスト状態に基づいて撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段を備えたカメラに適用され、撮影レンズの特性に関する情報に基づいて、焦点調節状態を検出する際の撮影レンズの駆動方式を選択する駆動制御手段を備える。
（２）  請求項２の発明は、撮影レンズにより結像された被写体像を撮像し、撮影レンズを駆動する間に撮像信号のコントラスト状態に基づいて撮影レンズの焦点調節状態を検出するとともに、撮影レンズの特性を入手し、撮影レンズの特性に応じて撮影レンズの駆動方式を選択し、焦点調節状態の検出結果に基づいて撮影レンズを駆動する。
（３）  請求項３の発明は、撮影レンズの駆動方式として、焦点評価値を演算しながら焦点調節レンズをその移動範囲の全域にわたって所定の移動量きざみで駆動し、焦点評価値が最大となる位置を検出してその位置に焦点調節レンズを設定する全域スキャン方式と、焦点評価値が大きくなる方向に焦点調節レンズを所定の移動量ずつ駆動し、焦点評価値のピーク位置まで到達したらその位置に焦点調節レンズを設定する山登り方式とを有し、撮影レンズの特性に応じて全域スキャン方式または山登り方式を選択する。
（４）  請求項４の発明は、被写体像のコントラストが最大となるレンズ位置以外に擬似ピークが出現する特性の撮影レンズに対しては全域スキャン方式を選択する。
（５）  請求項５の発明は、焦点評価値がピークとなるレンズ位置の付近では前記所定の移動量を他のレンズ位置よりも少なくする。
（６）  請求項６の発明は、カメラに、上記請求項２〜５のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置を備えたものである。
（７）  請求項７の発明は、上記請求項１または請求項６に記載のカメラに装着可能なレンズ鏡筒であって、撮影レンズの特性に関する情報を記憶する記憶手段と、前記特性に関する情報をカメラに出力する出力手段とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、撮影レンズの光学特性に応じた最適なコントラストＡＦ方式を選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本願発明を、撮影レンズを通る一対の被写体光を一対の光電変換素子列へ導き、一対の被写体像の位相差を検出して撮影レンズの焦点調節状態を検出する位相差検出方式の焦点検出装置と、撮影レンズにより結像された被写体像を撮像する撮像素子の出力からコントラストを検出し、コントラストにより撮影レンズの焦点調節状態を検出するコントラスト方式の焦点検出装置とを併用するハイブリッドＡＦ方式のレンズ交換可能なカメラに適用した一実施の形態を説明する。
【０００８】
なお、本願発明は、ハイブリッドＡＦカメラに限定されず、コントラスト方式により撮影レンズの焦点調節を行うすべてのレンズ交換可能なカメラに適用することができる。
【０００９】
図１は一実施の形態のハイブリッドＡＦカメラの構成を示す。カメラボディ１０は撮像素子２０、ペンタプリズム３０、測光素子４０、リレーレンズ５０、接眼部６０、クイックリターンミラー７０、サブミラー８０、固定ミラー９０、位相差検出方式ＡＦセンサー１００を内蔵している。ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子２０は、後述する撮影レンズ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃにより結像された被写体像を電気信号に変換して出力する。なお、撮像素子２０の受光面には図示しない赤外カットフィルターと光学的ローパスフィルターが配置されている。
【００１０】
ペンタプリズム３０、リレーレンズ５０および接眼部６０は光学ファインダーを構成する。測光素子４０は、シャッター速度や絞りを決定するために被写界を測光して測光値を出力する。クイックリターンミラー７０およびサブミラー８０は通常は撮影レンズ１２０の光路中に置かれ、撮影レンズ１２０を通った被写体からの光がクイックリターンミラー７０に反射されて光学ファインダー３０〜６０へ導かれるとともに、被写体光の一部がクイックリターンミラー７０を透過してサブミラー８０と固定ミラー９０に反射され、位相差検出方式のＡＦセンサー１００へ導かれる。
【００１１】
ＡＦセンサー１００は焦点検出光学系と一対の光電変換素子列（ＣＣＤ）を有し、焦点検出光学系により一対の光電変換素子列上に一対の被写体像を結像させて一対の被写体像の像ずれ量を検出する。
【００１２】
撮像素子２０による撮像時（露光時）とコントラストＡＦを行うときは、クイックリターンミラー７０およびサブミラー８０が撮影レンズ１２０の光路から退避され、撮影レンズ１２０を通過した被写体光が撮像素子２０へ導かれる。
【００１３】
カメラボディ１０には脱着可能な撮影レンズ鏡筒１１０が装着されている。撮影レンズ鏡筒１１０は撮影レンズ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、焦点調節レンズ駆動用モーター１３０、絞り１４０、レンズメモリ１５０などを内蔵している。モーター１３０は撮影レンズ内の焦点調節用レンズ１２０ｂを光軸方向に移動する。また、レンズメモリ１５０には撮影レンズ１２０の特性データなどが記憶されている。
【００１４】
カメラボディ１０はまた、ボディＣＰＵ２００を備えている。ボディＣＰＵ２００は、マイクロコンピューターのソフトウエア形態により構成されるＣＣＤ制御部２２０、コントラスト検出部２３０、デフォーカス量演算部２４０、レンズ目標位置演算部２５０、レンズ駆動信号演算部２６０を備えている。なお、２１０はシャッターレリーズボタンの半押しスイッチである。
【００１５】
ＣＣＤ制御部２２０はＡＦセンサー１００の光電変換素子列（ＣＣＤ）の電荷蓄積制御を行い、デフォーカス量演算部２４０はＡＦセンサー１００で検出した像ずれ量に基づいて撮影レンズ１２０のデフォーカス量を演算する。レンズ目標位置演算部２５０はデフォーカス量に基づいて焦点調節レンズ１２０ｂの目標位置を演算し、レンズ駆動信号演算部２６０は目標位置まで焦点調節レンズ１２０ｂを駆動するための信号を演算する。さらに、コントラスト検出部２３０は撮像素子２０の画像出力に基づいて被写体像のコントラストを求め、焦点評価値を演算する。
【００１６】
図２は一実施の形態のコントラストＡＦプログラムを示すフローチャート、図３は全域スキャン方式コントラストＡＦプログラムを示すフローチャート、図４は山登り方式コントラストＡＦプログラムを示すフローチャートである。これらのフローチャートにより、一実施の形態のコントラストＡＦ動作を説明する。
【００１７】
ハイブリッドＡＦカメラにおいて、撮像素子２０で撮像した画像をＬＣＤモニター（不図示）に表示しながら静止画を撮影したり、あるいはＬＣＤモニターで画像を見ながら動画を撮影したい場合には、コントラスト方式ＡＦを選択して撮影レンズ１２０の焦点調節を行う。
【００１８】
ステップ１０１においてカメラボディ１０に装着されている撮影レンズ鏡筒１１０から撮影レンズ１２０の識別情報を取得する。撮影レンズ鏡筒１１０にはレンズメモリ１５０が設けられており、カメラボディ１０のマウント部接点（不図示）を介して撮影レンズ１２０のレンズメモリ１５０から種々の情報を入力する。レンズ情報には焦点距離、Ｆナンバーなどのレンズ固有の特性値の他に、山登り方式ＡＦに対する適、不適を示す識別記号ａが含まれる。
【００１９】
撮影レンズの光学性能において、図５に示すように、被写体のコントラストが最大となるレンズ位置以外の位置に擬似ピークが出現する撮影レンズは、山登り方式により焦点調節を行うと、擬似ピークを被写体のコントラストのピークと誤認して合焦することがある。したがって、図５に示すような擬似ピークが出現する光学特性の撮影レンズは山登り方式ＡＦには不適であり、記号ａを付して区別する。
【００２０】
ステップ１０２でスイッチ２１０によりシャッターレリーズボタンが半押しされたか否かを確認し、シャッターレリーズボタンが半押しされるとステップ１０３へ進み、撮影レンズ鏡筒１１０からフォーカシングレンズ１２０ｂの現在の位置を取得する。ステップ１０４で位相差検出用ＡＦセンサー１００のＣＣＤ制御を行い、続くステップ１０５ではＡＦセンサー１００で検出した像ずれ量に基づいてデフォーカス量を演算し、メモリ（不図示）に記憶する。このデフォーカス量により山登り方式ＡＦ時のフォーカシングレンズ１２０ｂの駆動方向を決定する。
【００２１】
ステップ１０６においてクイックリターンミラー７０とサブミラー８０のミラーアップを行い、撮像素子２０による撮像を開始する。次に、ステップ１０７で撮影レンズ１２０の種類が山登り方式ＡＦに適さない識別記号ａが付された種類であるか否かを確認し、識別記号ａが付された種類であればステップ１０８へ進んで全域スキャン方式のコントラストＡＦを行い、識別記号ａが付されていない種類であればステップ１０９へ進んで山登り方式のコントラストＡＦを行う。
【００２２】
識別記号ａの付された山登り方式ＡＦに適さない撮影レンズ鏡筒１１０が装着されている場合には、ステップ１０８で図３に示す全域スキャン方式によるレンズ駆動を行う。全域スキャン方式とは、焦点評価値を演算しながら焦点調節レンズ１２０ｂをその移動範囲の全域にわたって所定の移動量きざみで駆動し、焦点評価値がピークとなる位置を検出してその位置に焦点調節レンズ１２０ｂを設定するコントラストＡＦ方式である。
【００２３】
図３のステップ２０１においてフォーカシングレンズ１２０ｂを無限端へ移動する。この一実施の形態では全域スキャン方式ＡＦを実行する場合に無限端から至近端へフォーカシングレンズ１２０ｂを移動させる例を示すが、フォーカシングレンズ１２０ｂの位置が至近端に近い場合には至近端から無限端へ移動させてもよい。
【００２４】
ステップ２０２では撮像素子２０の画像出力に基づいて被写体像のコントラストを求め、焦点評価値を演算する。続くステップ２０３で無限端から至近端までの全域において焦点評価値の演算を終了したか否かを確認し、終了していない場合はステップ２０４へ進む。ステップ２０４ではフォーカシングレンズ１２０ｂを所定の移動量だけ駆動する。
【００２５】
ここで、全域スキャン方式ＡＦにおけるフォーカシングレンズ１２０ｂの所定の移動量を一定値とせず、コントラストがピークとなるレンズ位置の付近では所定の移動量を他のレンズ位置よりも少なくし、コントラストのピークを正確に検出できるようにする。さらに、焦点距離や撮影距離などのレンズ情報により所定の移動量を変えてもよい。
【００２６】
無限端から至近端までの全域において焦点評価値の演算を終了したらステップ２０５へ進み、演算の結果、最大の焦点評価値が得られたか、つまり焦点検出が可能か否かを確認し、焦点検出可能な場合はステップ２０６へ進み、最大の焦点評価値を示す位置を合焦位置としてフォーカシングレンズ１２０ｂを駆動する。一方、焦点検出不能な場合はステップ２０７へ進み、フォーカシングレンズ１２０ｂをスキャン動作させる。スキャン動作により焦点が検出されればその合焦位置へフォーカシングレンズ１２０ｂを駆動し、検出できなければスキャン動作を終了する。
【００２７】
一方、識別記号ａの付されていない山登り方式ＡＦに適した撮影レンズ鏡筒１１０が装着されている場合には、図２のステップ１０９で図４に示す山登り方式によるレンズ駆動を行う。山登り方式とは、焦点評価値が大きくなる方向に焦点調節レンズ１２０ｂを所定の移動量ずつ駆動し、焦点評価値のピーク位置まで到達したと判定されたらその位置に焦点調節レンズ１２０ｂを設定するコントラストＡＦ方式である。
【００２８】
図４のステップ３０１においてメモリからデフォーカス量を読み出し、フォーカシングレンズ１２０ｂの駆動方向を決定する。ステップ３０２で撮像素子２０の画像出力に基づいて被写体像のコントラストを求め、焦点評価値を演算する。
【００２９】
ステップ３０３でコントラストのピーク位置を超えたか否かを確認し、超えていない場合はステップ３０４へ進む。ステップ３０４ではフォーカシングレンズ１２０ｂを所定の移動量だけ駆動する。このとき、上述したようにコントラストがピークとなるレンズ位置の付近では所定の移動量を他のレンズ位置よりも少なくし、コントラストのピークを正確に検出できるようにする。さらに、焦点距離や撮影距離などのレンズ情報により所定の移動量を変えてもよい。
【００３０】
一方、コントラストのピーク位置を超えた場合はステップ３０５へ進み、コントラストの変化が急峻でそのピークがはっきりしており、焦点検出可能か否かを確認する。焦点検出可能な場合はステップ３０６へ進み、算出した焦点評価値から合焦位置を決定し、その合焦位置にフォーカシングレンズ１２０ｂを駆動する。また、焦点検出不能な場合はステップ３０７へ進み、フォーカシングレンズ１２０ｂをスキャン動作させる。スキャン動作により焦点が検出されればその合焦位置へフォーカシングレンズ１２０ｂを駆動し、検出できなければスキャン動作を終了する。
【００３１】
このように一実施の形態によれば、カメラボディ１０に対して交換可能に装着される撮影レンズ１２０の焦点調節を行う自動焦点調節装置であって、撮影レンズ１２０により結像された被写体像を撮像し、画像信号を出力する撮像素子２０と、焦点調節用レンズ１２０ｂを駆動する間に撮像素子２０から出力される画像信号のコントラスト状態に基づいて撮影レンズ１２０の焦点調節状態を検出するコントラスト演算部２３０と、撮影レンズ１２０の特性に関する情報を入手するレンズＣＰＵ２００と、レンズＣＰＵ２００により入手した特性情報に応じて撮影レンズ１２０の駆動方式を選択し、コントラスト演算部２３０による検出結果に基づいて撮影レンズ１２０を駆動するレンズ目標位置演算部２５０、レンズ駆動信号演算部２６０および焦点調節レンズ駆動用モーター１３０とを備え、これにより、撮影レンズ１２０の光学特性に応じた最適なコントラストＡＦ方式を選択することができる。
【００３２】
また、一実施の形態によれば、撮影レンズ１２０の駆動方式として、焦点評価値を演算しながら焦点調節レンズ１２０ｂをその移動範囲の全域にわたって所定の移動量きざみで駆動し、焦点評価値がピークとなる位置を検出してその位置に焦点調節レンズ１２０ｂを設定する全域スキャン方式と、焦点評価値が大きくなる方向に焦点調節レンズ１２０ｂを所定の移動量ずつ駆動し、焦点評価値のピーク位置まで到達したらその位置に焦点調節レンズ１２０ｂを設定する山登り方式とを有し、撮影レンズ１２０の特性に応じて全域スキャン方式または山登り方式を選択する。例えば、被写体像のコントラストが最大となるレンズ位置以外に擬似ピークが出現する特性の撮影レンズ１２０に対しては全域スキャン方式を選択する。これにより、撮影レンズ１２０の光学特性に応じた最適なコントラストＡＦ方式を選択することができ、コントラストの擬似ピークに誤って合焦するのを防止しながら、不要に全域スキャン方式を選択して合焦時間が長くなるのを避けることができる。
【００３３】
なお、上述した一実施の形態では、被写体像のコントラストが最大となるレンズ位置以外に擬似ピークが出現する光学特性を例に上げて説明したが、撮影レンズ１２０の特性はこのような光学特性に限定されず、他の光学特性の場合も合焦精度が向上し、かつ合焦時間が短縮するレンズ駆動方式を選択する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】一実施の形態のコントラストＡＦプログラムを示すフローチャートである。
【図３】一実施の形態の全域スキャン方式コントラストＡＦの動作を示すフローチャートである。
【図４】一実施の形態の山登り方式コントラストＡＦの動作を示すフローチャートである。
【図５】被写体のコントラストが最大となるフォーカシングレンズ位置以外のレンズ位置で擬似ピークが出現した一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  カメラボディ
２０  撮像素子
１２０  撮影レンズ
１３０  焦点調節レンズ駆動用モーター
２００  ボディＣＰＵ
２３０  コントラスト検出部
２５０  レンズ目標位置演算部
２６０  レンズ駆動信号演算部
【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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