(57)【要約】【課題】光路長差ＡＦと位相差ＡＦとを併用したときの違和感，ハンチングを未然に防止する。【解決手段】フォーカス・レンズ位置が合焦位置Ｐ０近傍の第１のしきい値位置Ｐ１となるまでは位相差ＡＦを利用して比較的速い第１の移動速度でフォーカス・レンズを移動する。フォーカス・レンズ位置が第１のしきい値位置Ｐ１よりも合焦位置Ｐ０側となると，光路長差ＡＦを利用して第１の移動速度よりも遅いが，あまり変わらない第２の移動速度でフォーカス・レンズが移動させられる。フォーカス・レンズが合焦位置Ｐ０に近づくにつれてフォーカス・レンズの移動速度が徐々に遅くさせられる。【選択図】図９
2016114614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカス・レンズを通って入射する光が瞳分割により二つに分けられて結像する二つの被写体像の瞳分割方向の位置ずれ量にもとづいてピントのずれ量を示す第１の合焦評価値信号を出力する第１の合焦評価値出力部，
前記フォーカス・レンズを通って入射する光の光路において、光路長が互いに異なる位置に配置された第１の撮像素子および第２の撮像素子，
前記第１の撮像素子の出力信号と前記第２の撮像素子の出力信号とにもとづいてピントのずれ量を示す第２の合焦評価値信号を出力する第２の合焦評価値出力部，ならびに
前記第１の合焦評価値信号に基づいて算出される合焦位置が第１の撮像素子の合焦位置と第２の撮像素子合焦位置の間にない場合は前記第１の合焦評価値出力部から出力される第１の合焦評価値信号にもとづいて前記フォーカス・レンズを第１の移動速度で移動し，前記第１の合焦評価値信号に基づいて算出される合焦位置が第１の撮像素子の合焦位置と第２の撮像素子合焦位置の間にある場合は前記第２の合焦評価値出力部から出力する第２の合焦評価値信号にもとづいて前記第１の移動速度よりも遅く、かつ、前記フォーカス・レンズが被写体像が合焦する位置に近いほど遅くなる第２の移動速度で前記フォーカス・レンズを移動するように前記フォーカス・レンズを制御するフォーカス・レンズ制御部，
を備えたオート・フォーカス装置。
【請求項２】
前記フォーカス・レンズ制御部は，
前記第１の合焦評価値信号に基づいて算出される合焦位置が第１の撮像素子の合焦位置と第２の撮像素子合焦位置の間にある場合であって，前記フォーカス・レンズが，被写体像が合焦する位置に近い位置となることにより，前記第１の移動速度での移動から，前記第２の移動速度での移動に切り替えるように前記フォーカス・レンズを制御するものである，
請求項１に記載のオート・フォーカス装置。
【請求項３】
前記フォーカス・レンズ制御部は，
与えられるフォーカス制御信号に応じて前記フォーカス・レンズを移動させるフォーカス・モータ，
前記第１の合焦評価値出力部から出力される第１の合焦評価値信号および前記第２の合焦評価値出力部から出力される第２の合焦評価値信号を入力し，与えられるゲイン係数に応じて，入力した第１の合焦評価値信号または第２の合焦評価値信号のレベルを増幅してフォーカス・モータ制御信号として前記フォーカス・モータに与えるゲイン制御増幅回路，ならびに
前記第１の合焦評価値信号に基づいて算出される合焦位置が第１の撮像素子の合焦位置と第２の撮像素子合焦位置の間にない場合は前記第１の合焦評価値出力部から出力される第１の合焦評価値信号にもとづいて前記フォーカス・レンズを第１の移動速度で移動し，前記第１の合焦評価値信号に基づいて算出される合焦位置が第１の撮像素子の合焦位置と第２の撮像素子合焦位置の間にある場合は前記第２の合焦評価値出力部から出力する第２の合焦評価値信号にもとづいて前記第１の移動速度よりも遅く、かつ、前記フォーカス・レンズが被写体像が合焦する位置に近いほど遅くなる第２の移動速度で前記フォーカス・レンズを移動するようなゲイン係数を前記ゲイン制御増幅回路に与えるゲイン係数制御部，
を備えている請求項１または２に記載のオート・フォーカス装置。
【請求項４】
第１の合焦評価値出力部が，フォーカス・レンズを通って入射する光が瞳分割により二つに分けられて結像する二つの被写体像の瞳分割方向の位置ずれ量にもとづいてピントのずれ量を示す第１の合焦評価値信号を出力し，
第２の合焦評価値出力部が，前記フォーカス・レンズを通って入射する光の光路において、光路長が互いに異なる位置に配置された第１の撮像素子および第２の撮像素子のそれぞれの出力信号にもとづいてピントのずれ量を示す第２の合焦評価値信号を出力し，
フォーカス・レンズ制御部が，前記第１の合焦評価値信号に基づいて算出される合焦位置が第１の撮像素子の合焦位置と第２の撮像素子合焦位置の間にない場合は前記第１の合焦評価値出力部から出力される第１の合焦評価値信号にもとづいて前記フォーカス・レンズを第１の移動速度で移動し，前記第１の合焦評価値信号に基づいて算出される合焦位置が第１の撮像素子の合焦位置と第２の撮像素子合焦位置の間にある場合は前記第２の合焦評価値出力部から出力する第２の合焦評価値信号にもとづいて前記第１の移動速度よりも遅く、かつ、前記フォーカス・レンズが被写体像が合焦する位置に近いほど遅くなる第２の移動速度で前記フォーカス・レンズを移動するように前記フォーカス・レンズを制御する，
オート・フォーカス装置の動作制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，オート・フォーカス装置およびその動作制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラのオート・フォーカスには，位相差ＡＦ（オート・フォーカス），コントラストＡＦなどがある。位相差ＡＦは，レンズから入った光を二つに分けて位相差ＡＦ用のセンサに導き，結像した二つの間隔からピントの方向と量を判断するものである。コントラストＡＦは，撮像素子に写った画像をもとにフォーカス・レンズを動かしながらコントラストが大きいところを探してピントを合わせるものである。コントラストＡＦには、ひとつの撮像素子に結像する画像のコントラストが最大となるフォーカス・レンズ位置を探るもの（合焦評価ＡＦ）と，光路長差が異なる位置に配置された二つの撮像素子で被写体を撮像し，それぞれの撮像素子から得られた画像信号にもとづいてピントを合わせるコントラストＡＦ（光路長差ＡＦ）の２種類があり、どちらもテレビ・カメラのＡＦとして利用される（特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第4189674号
【特許文献２】特開2004-212458号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
位相差ＡＦでは、被写体が合焦するまでのレンズの移動量を直接得られるため高速である反面、測距精度が粗く被写体に合焦しきらない問題があり、コントラストＡＦでは被写体の画像を使った合焦評価をすることから、被写体への合焦精度は高いが、合焦位置を探りながらレンズを動かすために合焦するまでの時間が長いという問題がある。一方で、コントラストＡＦでは、ピントのずれ量を示す合焦評価値信号に対してゲイン係数をかけて増幅することによりフォーカス・レンズの移動速度を設定しているので、このゲイン係数を大きくすることにより、合焦までの時間を短縮することが可能だが、ゲイン係数を大きくするとフォーカス・レンズの移動速度が速くなる反面，合焦位置に停止させることが難しくなるので合焦位置を挟んでフォーカス・レンズが前後に触れてしまうハンチングと呼ばれる現象が起きてしまうことがある。
【０００５】
このため、ピントが大きくずれているときは位相差ＡＦでレンズを動かし、合焦位置に近づいたらコントラストＡＦで高精度に合焦させるなど、位相差ＡＦの高速性とコントラストＡＦの高精度を組み合わせた動作をさせるときに、位相差ＡＦとコントラストＡＦの速度差が大きいと、切替時の急激な速度変化が違和感となって、使用者に不快感を与えてしまう。この違和感を解決するためにコントラストＡＦのゲイン係数を大きくすると、前記のハンチングを生じ、位相差ＡＦの速度を下げると、ＡＦ全体の速度が下がり、製品の性能低下を招いてしまう。
【０００６】
特許文献１では，フォーカスの精度優先モードと安定度優先モードとに応じて，オート・フォーカスに利用する映像信号の周波数特性を変えるものであり，特許文献２では，コントラストＡＦの光学系に絞りを入れて合焦評価値のピーク付近での特性を調整するものであり，いずれも位相差ＡＦとコントラストＡＦとの両方のＡＦを利用したときに生じる問題は考えられていない。
【０００７】
この発明は，位相差ＡＦとコントラストＡＦとの両方のＡＦを利用したときに生じる問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によるオート・フォーカス装置は，フォーカス・レンズを通って入射する光が瞳分割により二つに分けられて結像する二つの被写体像の瞳分割方向の位置ずれ量にもとづいてピントのずれ量を示す第１の合焦評価値信号を出力する第１の合焦評価値出力部，  フォーカス・レンズを通って入射する光の光路において、光路長が互いに異なる位置（フォーカス・レンズにより結像される被写体像の位置に対して光学的に前後等間隔の位置）に配置された第１の撮像素子および第２の撮像素子，第１の撮像素子の出力信号と第２の撮像素子の出力信号とにもとづいてピントのずれ量を示す第２の合焦評価値信号を出力する第２の合焦評価値出力部，ならびに第１の合焦評価値信号に基づいて算出される合焦位置が第１の撮像素子の合焦位置と第２の撮像素子合焦位置の間にない場合は第１の合焦評価値出力部から出力される第１の合焦評価値信号にもとづいてフォーカス・レンズを第１の移動速度で移動し，第１の合焦評価値信号に基づいて算出される合焦位置が第１の撮像素子の合焦位置と第２の撮像素子合焦位置の間にある場合は第２の合焦評価値出力部から出力する第２の合焦評価値信号にもとづいて第１の移動速度よりも遅く、かつ、フォーカス・レンズが被写体像が合焦する位置に近いほど遅くなる第２の移動速度でフォーカス・レンズを移動するようにフォーカス・レンズを制御する（フォーカス・レンズの位置が，被写体像が合焦する位置近傍のしきい値位置近傍となるまでは第１の合焦評価値出力部から出力される第１の合焦評価値信号にもとづいてフォーカス・レンズを第１の移動速度で移動し，フォーカス・レンズの位置が，しきい値位置よりも被写体像が合焦する位置近傍となったことに応じて第２の合焦評価値出力部から出力する第２の合焦評価値信号にもとづいて第１の移動速度よりも遅いしきい値移動速度よりも速く，かつフォーカス・レンズが被写体像が合焦する位置に近いほど遅くなる第２の移動速度でフォーカス・レンズを移動し，フォーカス・レンズが，被写体像が合焦する位置に近づくにつれてしきい値移動速度よりも遅い第３の移動速度でフォーカス・レンズを移動するようにフォーカス・レンズを制御する）フォーカス・レンズ制御部を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この発明は，オート・フォーカス装置に適した動作制御方法も提供している。すなわち，この方法は，第１の合焦評価値出力部が，フォーカス・レンズを通って入射する光が瞳分割により二つに分けられて結像する二つの被写体像の瞳分割方向の位置ずれ量にもとづいてピントのずれ量を示す第１の合焦評価値信号を出力し，第２の合焦評価値出力部が，フォーカス・レンズを通って入射する光の光路において、光路長が互いに異なる位置に配置された第１の撮像素子および第２の撮像素子のそれぞれの出力信号にもとづいてピントのずれ量を示す第２の合焦評価値信号を出力し，フォーカス・レンズ制御部が，第１の合焦評価値信号に基づいて算出される合焦位置が第１の撮像素子の合焦位置と第２の撮像素子合焦位置の間にない場合は第１の合焦評価値出力部から出力される第１の合焦評価値信号にもとづいてフォーカス・レンズを第１の移動速度で移動し，第１の合焦評価値信号に基づいて算出される合焦位置が第１の撮像素子の合焦位置と第２の撮像素子合焦位置の間にある場合は第２の合焦評価値出力部から出力する第２の合焦評価値信号にもとづいて第１の移動速度よりも遅く、かつ、フォーカス・レンズが被写体像が合焦する位置に近いほど遅くなる第２の移動速度でフォーカス・レンズを移動するようにフォーカス・レンズを制御するものである。
【００１０】
この発明によると，第１の合焦評価値信号にもとづいて算出される合焦位置が，第１の撮像素子の合焦位置と第２の合焦位置との間に無い場合には第１の合焦評価値出力部から出力される第１の合焦評価値信号にもとづいてフォーカス・レンズが第１の移動速度で移動させられる。迅速にフォーカス・レンズを移動させることができる。第１の合焦評価値信号にもとづいて算出される合焦位置が，第１の撮像素子の合焦位置と第２の合焦位置との間にある場合には，第１の移動速度よりも遅く，フォーカス・レンズが被写体像が合焦する位置に近いほど近くなる第２の移動速度でフォーカス・レンズが移動させられる。第１の合焦評価値出力部から出力される第１の合焦評価値信号にもとづくフォーカス・レンズの移動から切り替えられた直後には，第１の合焦評価値出力部から出力される第１の合焦評価値信号にもとづくフォーカス・レンズの移動速度とあまり変わらない速度でフォーカス・レンズが移動させられるので，フォーカス・レンズの移動速度があまり変化なく，ユーザに違和感を与えることがない。
【００１１】
フォーカス・レンズ制御部は，たとえば，第１の合焦評価値信号に基づいて算出される合焦位置が第１の撮像素子の合焦位置と第２の撮像素子合焦位置の間にある場合であって，フォーカス・レンズが，被写体像が合焦する位置に近い位置となることにより，第１の移動速度での移動から，第２の移動速度での移動に切り替えるようにフォーカス・レンズを制御するものでもよい。
【００１２】
フォーカス・レンズ制御部は，与えられるフォーカス制御信号に応じてフォーカス・レンズを移動させるフォーカス・モータ，第１の合焦評価値出力部から出力される第１の合焦評価値信号および第２の合焦評価値出力部から出力される第２の合焦評価値信号を入力し，与えられるゲイン係数に応じて，入力した第１の合焦評価値信号または第２の合焦評価値信号のレベルを増幅してフォーカス・モータ制御信号としてフォーカス・モータに与えるゲイン制御増幅回路，ならびに第１の合焦評価値信号に基づいて算出される合焦位置が第１の撮像素子の合焦位置と第２の撮像素子合焦位置の間にない場合は第１の合焦評価値出力部から出力される第１の合焦評価値信号にもとづいてフォーカス・レンズを第１の移動速度で移動し，第１の合焦評価値信号に基づいて算出される合焦位置が第１の撮像素子の合焦位置と第２の撮像素子合焦位置の間にある場合は第２の合焦評価値出力部から出力する第２の合焦評価値信号にもとづいて第１の移動速度よりも遅く、かつ、フォーカス・レンズが被写体像が合焦する位置に近いほど遅くなる第２の移動速度でフォーカス・レンズを移動するようなゲイン係数をゲイン制御増幅回路に与えるゲイン係数制御部を備えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】撮像レンズ・ユニットの構成を示している。
【図２】光路長差ＡＦ用撮像素子と被写体像の結像位置との関係を示している。
【図３】ＡＦ評価値とフォーカス・レンズ位置との関係を示している。
【図４】位相差ＡＦ評価値とフォーカス・レンズ位置との関係を示している。
【図５】差分ＡＦ評価値とフォーカス・レンズ位置との関係を示している。
【図６】合焦処理手順を示すフローチャートである。
【図７】合焦処理手順を示すフローチャートである。
【図８】合焦処理手順を示すフローチャートである。
【図９】フォーカス・レンズの移動時間と位置との関係を示している。
【実施例】
【００１４】
図１は，この発明の実施例を示すもので，放送用などに利用される撮影レンズ・ユニット１とカメラ本体20の一部の光学的構成を示している。
【００１５】
撮影レンズ・ユニット１は着脱自在にカメラ本体20に装着されている。
【００１６】
撮影レンズ・ユニット１には，撮影レンズ・ユニット１の光軸Ｏ１と共通の光軸をもつようにフォーカス・レンズ（フォーカス・レンズ群）２，ズーム・レンズ（ズーム・レンズ群）３，前側リレー・レンズ（前側リレー・レンズ群）５および後側リレー・レンズ（後側リレー・レンズ群）７が含まれている。ズーム・レンズ３と前側リレー・レンズ５との間には，撮影レンズ・ユニット１の光軸Ｏ１が中心を通るように絞り４が配置されている。また，前側リレー・レンズ５と後側リレー・レンズ７との間にはハーフ・ミラー６が配置されている。
【００１７】
カメラ本体20には，撮影レンズ・ユニット１が装着されたときに撮影レンズ・ユニット１の光軸Ｏ１と共通の光軸をもつ色分解プリズム21が設けられている。この色分解プリズム21には，第１のプリズム22，第２のプリズム23および第３のプリズム24が含まれており，入射した光が赤色成分，緑色成分および青色成分に分解される。第１のプリズム22の出射面に対向する位置，第２のプリズム23の出射面に対向する位置および第３のプリズム24の出射面に対向する位置に，第１の撮像用ＣＣＤ25，第２の撮像用ＣＣＤ26および第３の撮像用ＣＣＤ27がそれぞれ配置されている。
【００１８】
さらに，撮影レンズ・ユニット１には，ハーフ・ミラー６の中心で反射した一部の光を光軸［ＡＦ（オート・フォーカス）用光軸］Ｏ２とするＡＦ用リレー・レンズ（ＡＦ用リレー・レンズ群）８が設けられている。ＡＦ用リレー・レンズ８の後段にはハーフ・ミラー40（反射プリズムでもよい）が設けられている。また，ハーフ・ミラー40の後段には全反射ミラー９が設けられている。
【００１９】
全反射ミラー９の全反射方向には光路長差ＡＦセンサ55が設けられている。光路長差ＡＦセンサ55には第１のプリズム11と第２のプリズム12とから構成される分割プリズム10が含まれている。第１のプリズム11の出射面および第２のプリズム12の出射面には第１のＡＦ用ＣＣＤ13および第２のＡＦ用ＣＣＤ14がそれぞれ設けられている。
【００２０】
撮影レンズ・ユニット１に入射した光線束は，フォーカス・レンズ２，ズーム・レンズ３，絞り４，前側リレー・レンズ５，ハーフ・ミラー６および後側リレー・レンズ７を透過してカメラ本体20に導かれる。カメラ本体20に含まれる光分解プリズム21において，光線束は，赤色光成分，緑色光成分および青色光成分にそれぞれ分解され，第１の撮像用ＣＣＤ25，第２の撮像用ＣＣＤ26および第３の撮像用ＣＣＤ27のそれぞれにおいて被写体像が結像する。第１の撮像用ＣＣＤ25，第２の撮像用ＣＣＤ26および第３の撮像用ＣＣＤ27のそれぞれから赤色光成分，緑色光成分および青色光成分の被写体像を表わす映像信号が出力されることとなる。
【００２１】
撮影レンズ・ユニット１に入射した光線束は，ハーフ・ミラー６において一部が反射する。ハーフ・ミラー６において反射した光線束は，ＡＦ用リレー・レンズ８を透過し，ハーフ・ミラー40に導かれる。
【００２２】
ハーフ・ミラー40に入射した光の一部は反射して位相差ＡＦセンサ45に含まれる位相差センサ41に入射する。
【００２３】
位相差センサ41には集光レンズ，セパレータ・レンズおよび撮像素子（いずれも図示略）が含まれている。位相差センサ41に入射した光が集光レンズによって集光され，かつセパレータ・レンズによって二つに分けられる。二つに分けられた光が撮像素子上で二つの画像として結像する。二つの画像の間隔からフォーカス・レンズ２が合焦するようにフォーカス・レンズ２を制御できる。位相差センサ41からは，二つの画像を表わす映像信号が出力され，評価値算出回路42において，撮像によって得られた被写体像の合焦の程度を表わす位相差ＡＦ評価値が生成される。位相差ＡＦ評価値を表わす信号は増幅回路43を介してセレクタ33に入力する。
【００２４】
ハーフ・ミラー40を透過した光は，全反射ミラー９において全反射する。全反射ミラー９において全反射した光線束は分割プリズム10に入射し，一部が第１の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ13に入射し，残りが第２の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ14に入射する。第１の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ13および第２の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ14のそれぞれからＡＦ用の信号が出力することとなる。
【００２５】
第１の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ13および第２の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ14からそれぞれ出力した信号は評価値算出回路51および52にそれぞれに入力し，フォーカス・レンズ２の合焦の程度を表わすそれぞれの評価値が算出される。評価値算出回路51および52のそれぞれにおいて算出された評価値を表わす信号は，減算回路53に与えられる。評価値算出回路51において算出された評価値を表わす信号から，評価値算出回路52において算出された評価値を表わす信号が，減算回路53において減算され，差分ＡＦ評価値が得られる。差分ＡＦ評価値を表わす信号が増幅回路54において増幅されてセレクタ33に与えられる。
【００２６】
増幅回路43から出力した位相差ＡＦ評価値信号および増幅回路54から出力した差分ＡＦ評価値信号は，フォーカス制御回路31にも入力する。入力した位相差ＡＦ評価値信号および差分ＡＦ評価値信号にもとづいてセレクタ33が制御され，増幅回路43から出力される位相差ＡＦ評価値信号または増幅回路54から出力される差分ＡＦ評価値信号のいずれかがゲイン制御増幅回路34に与えられる。また，フォーカス制御回路31においてゲイン係数が算出され，算出されたゲイン係数を表わすデータがゲイン制御増幅回路34に与えられる。与えられたゲイン係数を用いて入力した信号が増幅されて，回転方向および回転速度を表わす制御信号としてフォーカス・モータ35に与えられる。フォーカス・モータ35によってフォーカス・レンズ２が移動させられる。
【００２７】
また，詳しくは後述するように，増幅回路43から出力した位相差ＡＦ評価値信号によって表されるフォーカス・レンズ２の移動方向と増幅回路54から出力される差分ＡＦ評価値信号によって表されるフォーカス・レンズ２の移動方向とが不一致の場合には，フォーカス制御回路31によって警告装置32が警告するように制御される。警告装置32は，たとえば，音，光，振動などにより，撮影レンズ・ユニット１を使用するカメラマンに警告を与えるもので，その警告に応じてカメラマンは手動によりフォーカシングすることとなろう。これにより，撮影機会の逸失が未然に防止される。
【００２８】
さらに，上述した各回路等の制御を統括するために撮影レンズ・ユニット１には，制御装置30が設けられている。
【００２９】
図２は，第１の撮像用ＣＣＤ25，第２の撮像用ＣＣＤ26および第３の撮像用ＣＣＤ27ならびに第１の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ13および第２の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ14の光学的距離の関係を示している。
【００３０】
第１の撮像用ＣＣＤ25，第２の撮像用ＣＣＤ26および第３の撮像用ＣＣＤ27ならびに第１の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ13および第２の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ14に光を入射させるための光学系がレンズ30によって表わされている。
【００３１】
第１の撮像用ＣＣＤ25，第２の撮像用ＣＣＤ26および第３の撮像用ＣＣＤ27に入射するまでの光学的距離は，いずれも等しい。これに対して，第１の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ13に入射するまでの光学的距離は，第１の撮像用ＣＣＤ25，第２の撮像用ＣＣＤ26および第３の撮像用ＣＣＤ27から所定の距離だけ前に配置された場合に等しく，第２の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ14に入射するまでの光学的距離は，第１の撮像用ＣＣＤ25，第２の撮像用ＣＣＤ26および第３の撮像用ＣＣＤ27から所定の距離だけ後に配置された場合に等しくなるように，第１の撮像用ＣＣＤ25，第２の撮像用ＣＣＤ26および第３の撮像用ＣＣＤ27ならびに第１の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ13および第２の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ14の位置関係（光学的に前後等間隔の位置）が規定されている。仮に同一光軸上に第１の撮像用ＣＣＤ25，第２の撮像用ＣＣＤ26および第３の撮像用ＣＣＤ27ならびに第１の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ13および第２の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ14が配置されると，第１の撮像用ＣＣＤ25，第２の撮像用ＣＣＤ26および第３の撮像用ＣＣＤ27の前後等間隔の位置に第１の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ13および第２の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ14が配置されていることと等価となる。
【００３２】
図３は，ＡＦ評価値とフォーカス・レンズ２の位置との関係を示している。
【００３３】
第１の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ13から出力される信号にもとづいて評価値算出回路51において算出された評価値信号からグラフＧ51が得られ，第２の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ14から出力される信号にもとづいて評価値算出回路52において算出された評価値信号からグラフＧ52が得られる。
【００３４】
上述したように，仮に同一光軸上に第１の撮像用ＣＣＤ25，第２の撮像用ＣＣＤ26および第３の撮像用ＣＣＤ27ならびに第１の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ13および第２の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ14が配置されると，第１の撮像用ＣＣＤ25，第２の撮像用ＣＣＤ26および第３の撮像用ＣＣＤ27の前後等間隔の位置に第１の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ13および第２の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ14が配置されていることと等価であるから，第１の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ13および第２の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ14のそれぞれの信号から得られたグラフＧ51およびＧ52との交点であるフォーカス・レンズ位置Ｐ０が，第１の撮像用ＣＣＤ25，第２の撮像用ＣＣＤ26および第３の撮像用ＣＣＤ27に被写体像が合焦するフォーカス・レンズ２の位置となる。
【００３５】
図４は，位相差ＡＦ評価値とフォーカス・レンズ２の位置との関係を示している。横軸がフォーカス・レンズ２の位置を示し，縦軸が位相差ＡＦ評価値を示している。
【００３６】
評価値算出回路42において位相差ＡＦ評価値が算出されると，算出された位相差ＡＦ評価値とグラフＧ０との関係からフォーカス・レンズ２の位置が分る。たとえば，評価値算出回路42において算出された位相差ＡＦ評価値がＤ１，Ｄ２またはＤ３であれば，フォーカス・レンズ２の位置は，Ｐ１，Ｐ２またはＰ３である。また，位相差ＡＦ評価値が０であれば，フォーカス・レンズ２の位置Ｐ０は被写体像が合焦する合焦位置とほぼ等しい。
【００３７】
図４においては，グラフＧ０は，直線で示されているが，ＡＦ評価値がＡＦセンサの分解能に応じたステップ状に得られるために、実際に求められるフォーカス・レンズ２の位置はＡＦセンサの分解能に応じて離散的な数値となり，位相差ＡＦ評価値が０のときに合焦位置Ｐ０は完全には対応しないことがある。
【００３８】
図５は，減算回路53から出力される差分ＡＦ評価値信号とフォーカス・レンズ２の位置との関係を示すグラフＧ53である。横軸がフォーカス・レンズ位置であり，縦軸が差分ＡＦ評価値である。
【００３９】
差分ＡＦ評価値の正のピーク値Ｄ11と負のピーク値Ｄ12との間では，差分ＡＦ評価値とフォーカス・レンズ２の位置関係は一対一に対応する。差分ＡＦ評価値が分れば，正のピーク値Ｄ11に対応するフォーカス・レンズ２の位置Ｐ11［第１の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ13（第１の撮像素子）の合焦位置］と負のピーク値Ｄ12に対応するフォーカス・レンズ２の位置Ｐ12［第２の光路長差ＡＦ用ＣＣＤ14（第２の撮像素子）の合焦位置］との間におけるフォーカス・レンズ２の位置も分る。差分ＡＦ評価値が０となるフォーカス・レンズ２の位置が合焦位置である。
【００４０】
図４に示すように，位相差ＡＦでは、位相差ＡＦ評価値からフォーカス・レンズ２の合焦位置Ｐ０との位置ずれ量を算出し，直接フォーカス・レンズ２を目標位置まで移動させるので，フォーカス・レンズを高速に移動させても，合焦位置Ｐ０を探す動作がないためにいわゆるハンチングが起きることはない。これに対して，差分ＡＦ評価値を用いてフォーカス・レンズ２を合焦位置Ｐ０に位置決めする場合には図５に示すように，合焦位置Ｐ０付近でのレンズ移動に対する評価値の変化が大きく、わずかにでもレンズが合焦位置Ｐ０を越えてしまうと、評価値が大きく変動してしまうのでフォーカス・レンズ２の移動速度が速いと、フォーカス・レンズ２を移動させつつ、合焦位置Ｐ０に達したかどうかを判定する間に合焦位置Ｐ０を越えてしまい、合焦位置越えと反転して引き戻す動作を繰り返すことになり、ハンチングが起きてしまう。
【００４１】
このために，差分ＡＦ評価値を用いてフォーカス・レンズ２を合焦位置Ｐ０に位置決めする場合には，フォーカス・レンズ２を比較的遅く移動させなければならない。しかしながら，位相差ＡＦ評価値からフォーカス・レンズ２の合焦位置Ｐ０との位置ずれ量を算出し，算出された位置ずれ量が無くなるようにフォーカス・レンズ２を移動させた後に，その後フォーカス・レンズ２を正確な合焦位置に位置決めするために，差分ＡＦ評価値を用いてフォーカス・レンズ２をハンチングが起きないように比較的遅く移動させるようにフォーカス・レンズ２の移動速度が変化すると，その変化したときに違和感が生じてしまう。このために，この実施例では，その変化時点で違和感が生じないように，その変化時点ではフォーカス・レンズ２の移動速度にあまり変化が無く，かつ合焦位置に近づいたら，ハンチングを防ぐためにフォーカス・レンズ２の移動速度が遅くなるように，ゲイン制御増幅回路34のゲイン係数が決定される（規定されている）。
【００４２】
図６から図８は，合焦処理手順を示すフローチャートである。図９は，フォーカス・レンズ２の位置とフォーカス・レンズ２が合焦位置に位置決めされるまでの時間との関係を示している。
【００４３】
まず，位相差ＡＦセンサ45が駆動され，位相差ＡＦにもとづいてフォーカス・レンズ２の合焦位置からの位置ずれ量を示す位相差ＡＦ評価値および光路長差ＡＦセンサ55が駆動され，光路長差ＡＦにもとづく差分ＡＦ評価値が算出される（ステップ61）。
【００４４】
位相差ＡＦにもとづくフォーカス・レンズ２の合焦位置からの位置ずれ量を示す位相差ＡＦ評価値信号がゲイン制御増幅回路34に与えられるようにフォーカス制御回路31によってセレクタが切り替えられる。ゲイン制御増幅回路34には所定のゲイン係数Ｇが与えられる。ゲイン制御増幅回路34において，入力したＡＦ評価値信号に対してゲイン係数Ｇが乗じられた信号が生成され，その生成された信号がフォーカス・モータ35回転速度を制御する信号としてフォーカス・モータ35に与えられる。位相差ＡＦ評価値にもとづいてフォーカス・レンズ２が移動させられる（ステップ62）。光路長差ＡＦ用撮像素子13，14等にもとづいて得られる差分ＡＦ評価値信号はフォーカス制御回路31に入力し，図５に示すグラフＧ53にもとづいてわかるフォーカス・レンズ２の移動方向と，ステップ62において位相差ＡＦ評価値にもとづいて移動させられているフォーカス・レンズ２の移動方向とが一致しているかどうかが判定される。一致していればフォーカス・レンズ２の移動方向が正しいことが確認され，不一致であればフォーカス・レンズ２の移動方向が誤っていることとなる。フォーカス・レンズ２の移動方向が誤っていると（ステップ64でＮＯ），警告装置32によって警告される（ステップ60）。
【００４５】
フォーカス・レンズ２の移動方向が正しければ（ステップ64でＹＥＳ），フォーカス・レンズ２の位置が合焦位置Ｐ０近傍の第１のしきい値位置Ｐ１よりも合焦位置Ｐ０側となったかどうかが確認される（ステップ65）。図９に示すように，フォーカス・レンズ２の位置が第１のしきい値位置Ｐ１となるまでは（ステップ65でＮＯ），位相差ＡＦの評価値にもとづいてフォーカス・レンズ２が駆動させられるので，フォーカス・レンズ２の移動速度は速く，フォーカス・レンズ２が第１のしきい値位置Ｐ１となるまでの時間ｔ１も短い（そのようにゲインＧがあらかじめ決められている）。
【００４６】
フォーカス・レンズ２が第１のしきい値位置Ｐ１となると（ステップ65でＹＥＳ），増幅回路54から出力される評価値信号がゲイン制御増幅回路34に与えられるようにセレクタ33が切り替えられる。また，フォーカス・レンズ２の移動速度が，フォーカス・レンズ２が第１のしきい値位置Ｐ１に移動する前までの第１の移動速度よりも遅いが，第１の移動速度に近く、かつしきい値移動速度よりも速い第２の移動速度となるようなゲイン係数Ｇ１がゲイン制御増幅回路34に与えられる。そのようなゲイン係数Ｇ１（あらかじめ決められている）が増幅回路54から出力された差分ＡＦ評価値信号に乗じられて，フォーカス・モータ35に制御信号として与えられることにより，フォーカス・モータ35によってフォーカス・レンズ２が移動させられる（ステップ66）。フォーカス・レンズ２が，第１のしきい値位置Ｐ１よりも合焦位置Ｐ０側にある第２のしきい値位置Ｐ２よりも合焦位置Ｐ０側となるまで，ステップ66の処理が繰り返される（ステップ67）。図９に示すように，フォーカス・レンズ２の位置が第２のしきい値位置Ｐ２となるまでは，位相差ＡＦの評価値にもとづいてフォーカス・レンズ２が移動されるときの第１の移動速度とあまり変わらない第２の移動速度でフォーカス・レンズ２が移動するようにゲイン制御増幅回路34のゲイン係数が決定されるので，位相差ＡＦの評価値にもとづくフォーカス・レンズ２の移動制御から，差分ＡＦ評価値にもとづくフォーカス・レンズ２の移動制御に切り替わっても違和感が無い。また，図９に示すようにフォーカス・レンズ２の位置が第２のしきい値位置Ｐ２となるまではフォーカス・レンズの移動速度は比較的速いので，フォーカス・レンズ２が第２のしきい値位置Ｐ２となるまでの時間ｔ２も比較的短い。
【００４７】
フォーカス・レンズ２が第２のしきい値位置Ｐ２よりも合焦位置Ｐ０側となると（ステップ67でＹＥＳ），フォーカス・レンズ２の移動速度が遅くなるように，ゲイン係数Ｇ１よりも小さなゲイン係数Ｇ２（このゲイン係数Ｇ２もあらかじめ決められている）がゲイン制御増幅回路34に与えられる。そのゲイン係数Ｇ２が増幅回路54から出力される差分ＡＦ評価値信号に乗じられて制御信号としてフォーカス・モータ35に与えられる。フォーカス・レンズ２は，第２の移動速度よりもさらに遅い第３の移動速度で移動させられる（ステップ68）。フォーカス・レンズ２が，第３のしきい値位置Ｐ３よりも合焦位置Ｐ０側となるまで，ステップ68の処理が繰り返される（ステップ69）。図９に示すように，フォーカス・レンズ２の位置が第３のしきい値位置Ｐ３となるまでは，第２の移動速度よりもさらに遅い第３の移動速度でフォーカス・レンズ２が移動させられる。
【００４８】
フォーカス・レンズ２が，図９に示す時間ｔ３において第３のしきい値位置Ｐ３よりも合焦位置Ｐ０側となると（ステップ69でＹＥＳ），さらにフォーカス・レンズ２の移動速度が遅くなるように，ゲイン係数Ｇ２よりもさらに小さなゲイン係数Ｇ３（このゲイン係数Ｇ３もあらかじめ決められている）がゲイン制御増幅回路34に与えられる。そのゲイン係数Ｇ３が増幅回路54から出力される差分ＡＦ評価値信号に乗じられて制御信号としてフォーカス・モータ35に与えられる。フォーカス・レンズ２は，第３の移動速度よりもさらに遅い第４の移動速度で移動させられる（ステップ70）。第３の移動速度でフォーカス・レンズ２が移動させられると，図５に示すように差分ＡＦ評価値が０となったときのフォーカス・レンズ２の位置は合焦位置Ｐ０であるから，フォーカス・レンズ２の移動が停止させられる（ステップ71）。
【００４９】
図９に示すように，フォーカス・レンズ２が，被写体像が合焦する位置近傍の第１のしきい値位置Ｐ１となるまでは位相差センサ41にもとづいて得られる位相差ＡＦ評価値を利用してフォーカス・レンズ２が第１の移動速度で移動させられる（ゲイン係数Ｇ）。フォーカス・レンズ２が第１のしきい値位置Ｐ１よりも被写体像が合焦する位置近傍となると光路長差撮像素子13，14にもとづいて得られる差分ＡＦ評価値にもとづいて第１の移動速度よりも遅く，かつ第１の移動速度に近く、かつしきい値移動速度よりも速い第２の移動速度でフォーカス・レンズ２が移動させられる（ゲイン係数Ｇ１）。さらに，フォーカス・レンズが，被写体像が合焦する位置に近づくにつれてしきい値移動速度よりも遅い第３の移動速度で徐々にフォーカス・レンズが移動させられる（ゲイン係数Ｇ２，Ｇ３）。このようにフォーカス・レンズ２が移動させられるので，二種類の方式のＡＦセンサを切り替えて利用しても違和感が生じずに，かつハンチングも未然に防止できる。
【００５０】
上述の実施例において，フォーカス・レンズ２が，図５に示す位置Ｐ11とＰ12との間となるまでは，位相差ＡＦ評価値信号を利用して第１の移動速度でフォーカス・レンズ２を駆動し，フォーカス・レンズ２が，それらの位置Ｐ11とＰ12との間となると差分ＡＦ評価値信号を利用して，第１の移動速度よりも遅い移動速度でフォーカス・レンズ２を駆動するようにしてもよい。この場合，フォーカス・レンズ２は，被写体像が合焦する位置Ｐ０に近づくほど遅くなる。また，フォーカス・レンズ２が，それらの位置Ｐ11とＰ12との間となったことにより，フォーカス・レンズ２の移動速度を第１の移動速度から第２の移動速度に切り替えるのではなく，より合焦位置Ｐ０に近づいた場合に位相差ＡＦ評価値信号を利用した第１の移動速度から差分ＡＦ評価値信号を利用した第２の移動速度に切り替わるようにしてもよい。
【００５１】
さらに，次のように制御が行われてもよい。位相差ＡＦにもとづくフォーカス・レンズ２の合焦位置からの位置ずれ量を示す位相差ＡＦ評価値信号によりフォーカス・レンズ２の目標位置が算出され、この目標位置に向けレンズを移動させる駆動を開始する。レンズの移動と同時に第二のＡＦセンサによる差分ＡＦ評価値での合焦判定を行い、第１のしきい値位置Ｐ１よりも被写体像が合焦する位置近傍になったこと判定したときに、光路長差ＡＦ用撮像素子13，14等にもとづいて得られる差分ＡＦ評価値信号はフォーカス制御回路31に入力し，図５に示すグラフＧ53にもとづいてわかるフォーカス・レンズ２の移動方向と，ステップ62において位相差ＡＦ評価値にもとづいて移動させられているフォーカス・レンズ２の移動方向とが一致しているかどうかが判定される。一致していればフォーカス・レンズ２の移動方向が正しいことが確認され，不一致であればフォーカス・レンズ２の移動方向が誤っていることとなる。フォーカス・レンズ２の移動方向が誤っていると（ステップ64でＮＯ），警告装置32によって警告される（ステップ60）。
【符号の説明】
【００５２】
13，14  光路長差ＡＦ用撮像素子
30  制御装置
31  フォーカス制御回路
33  セレクタ
34  ゲイン制御増幅回路
41  位相差センサ
42，51，52  評価値算出回路
【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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