JP5312502B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、カメラ等の光学機器に関し、詳しくは合焦動作及び制御に関するものである。

近年、被写体像を撮像光学系により半導体撮像素子（ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等）上に結像して電気信号に変換し、これにより得られた画像の画像情報を半導体メモリや磁気ディスクのような記録媒体に記録する、いわゆるデジタルカメラが広く普及している。

この種の電子カメラは、被写体像を自動的に合焦すべく撮影条件を制御するオートフォーカス（ＡＦ）機能が搭載されており、該オートフォーカス制御方法として、コントラストＡＦ方式や位相差検出ＡＦ方式が採用されている。

コントラストＡＦ方式は、撮像素子から得られる輝度信号の高域成分（以下、ＡＦ評価値（鮮鋭度）と称す）が増加する方向にフォーカスレンズを動かし、ＡＦ評価値が最大になるレンズ位置を合焦位置とする山登り方式、測距範囲の全域にわたりフォーカスレンズを駆動しながらＡＦ評価値を記憶していき、記憶したＡＦ評価値の最大値に相当するレンズ位置を合焦位置とする全域スキャン方式が知られている。特に、このコントラストＡＦ方式は、撮像用の撮像素子をそのまま使用し、該撮像素子からの出力に基づいてＡＦ評価値を検出しているため、広く採用されている。

また、一眼レフカメラにおいては位相差検出ＡＦ方式が採用されている。この位相差検出方式は、撮像面に対して複数の異なる撮影レンズの瞳領域を通過する光束を利用し、それを二次結像させる光学系を有している。

そして、この二次結像された２像を二つのラインセンサを用いて検出し、その２像の像データの位相差を検出することによって被写体像のデフォーカス状態（量）を検出して、ピント位置を算出し所定のレンズ駆動を行うことにより、合焦状態になるように制御するものである。

さらに、これら各ＡＦ方式を組み合わせたハイブリッドＡＦ方式なるフォーカス制御も提唱されている。このハイブリッドＡＦ方式では、例えば、位相差検出ＡＦ方式で合焦点の近傍までフォーカスレンズを駆動した後、コントラストＡＦ方式でさらに高精度にフォーカスレンズを合焦位置に駆動する（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−０４３６０５号公報（段落００１０、図６等）

しかしながら、コントラストＡＦ方式の焦点検出においては、検出可能なデフォーカス量の範囲が狭いため、大きくピントがずれている状態では、焦点検出が困難になり、また、合焦位置を知るために合焦レンズを無限遠から至近端まで走査するのに時間がかかるため、迅速な動作を必要とするシステム及び迅速に移動する被写体の撮影には不向きである。さらには、合焦位置から離れた部分では輝度信号の高域成分の変化が少ないため、ピントのずれが前ピンなのか後ピンなのか分り難い問題を有している。

また、位相差検出ＡＦ方式の焦点検出においては、検出可能なデフォーカス量の範囲は広いが、焦点検出エリアに不感帯が生じてしまうといった問題がある。また、撮像素子における結像位置のずれによってフォーカスレンズの移動量を決定するので、撮像素子やレンズ系によっては、ＡＦ可能範囲（ＡＦレンジ）が制限される。したがって、無限遠から至近端までの範囲が大きい場合、すべての撮影可能範囲においてＡＦ可能なようにレンズ系を設定すると、撮像素子の素子サイズとの兼ね合い等から分解能が落ち、ＡＦ精度が下がる場合がある。

このようなことから特開平７−０４３６０５号公報にて開示されたハイブリットＡＦ方式は、位相差検出方式の焦点検出により粗調を行ってから、さらにコントラスト方式の焦点検出により微調を行ってフォーカスレンズの合焦動作を行うことで上記問題に対応しようとしている。

しかし、ピント精度上は位相差検出方式の焦点検出だけで十分な時にでも、常にコントラスト方式の焦点検出を行うので、合焦動作に時間が掛かってしまい、動きの速い被写体の撮影機会を逃したり、撮影時に毎回時間が掛かってしまったりする。

本発明では、迅速な合焦動作が得られ、かつ正確なピント合わせを可能とする光学機器を提供することを目的の１つとする。

本発明の一側面である光学機器は、デフォーカス量を検出する第１の焦点検出手段と、コントラスト検出方式で焦点状態を検出する第２の焦点検出手段と、第１の焦点検出手段を用いる第１のシーケンスと第１および第２の焦点検出手段を用いる第２のシーケンスとにより撮影光学系のフォーカス制御を行う制御手段とを有する。そして、制御手段は、第１の焦点検出手段による複数回の検出結果から被写体像の動きが同一方向に連続する場合は第１のシーケンスを行い、該複数回の検出結果から被写体像の動きが同一方向でない場合は第２のシーケンスを行うことを特徴とする。

本発明によれば、動体検出による検出結果又は焦点距離の検出結果に応じて最適なシーケンスでのフォーカス制御が行われるため、迅速、かつ正確な合焦動作が可能となる光学機器を提供することができる。

本発明の実施例１におけるカメラシステムの構成図である。 本発明の実施例１におけるカメラシステムの構成ブロック図である。 本発明の実施例１における位相差検出方式の原理説明図である。 本発明の実施例１における位相差検出方式の原理説明図である。 本発明の実施例１における位相差検出方式の原理説明図である。 本発明の実施例１における位相差検出方式の動作および構成を示したブロック図である。 本発明の実施例１における動体検出手段の一例を示した図である。 本発明の実施例１における撮像素子の撮影領域の概略図である。 本発明の実施例１のコントラスト方式におけるレンズ位置と高周波成分との関係を示した図である。 本発明の実施例１におけるコントラスト方式の焦点検出のフローチャートである。 本発明の実施例１におけるフォーカス制御を示すフローチャートである。 本発明の実施例２におけるフォーカス制御を示すフローチャートである。 本発明の実施例３であるカメラシステム（光学機器）における主要な構成を示す図である。 図９に対応するフォーカス制御を説明するフロー図である。 図１０に対応するフォーカス制御を説明するフロー図である。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施例１であるカメラシステム（光学機器）における主要な構成を示す図である。本実施例のカメラシステムは、カメラ本体１０２と、カメラ本体１０２に装着されるレンズ装置１０１とを有している。なお、本実施例はレンズ装置１０１がカメラ本体１０２に着脱可能な光学機器、例えば、一眼レフ等の機器形態を想定して説明するが、レンズ一体型の光学機器であってもよい。

１及び２は撮影レンズである。具体的には、撮影レンズ１は光軸方向に移動して撮影光学系の焦点距離を変更可能なズームレンズ、撮影レンズ２は光軸Ｌ方向に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズであり、各レンズは１枚又は複数枚のレンズから構成してもよい。３は被写体の輝度に応じて、像面に入射する光量を調節する光量調節部材としての絞りである。ここで、撮影レンズ１、２および絞り３は、レンズ装置１０１内に設けられている。

５はミラーであり、カメラ本体１０２が非撮影状態にあるときには撮影光路内に配置され、撮影状態にあるときには撮影光路から退避した位置にある。ミラー５はハーフミラー５ａおよびサブミラー５ｂを有している。

ハーフミラー５ａは、非撮影状態にあるとき、撮影レンズ１、２を通過した光束のうち一部の光束を透過させて像面側に向かわせるとともに、残りの光束を反射させてカメラ本体１０２内に設けられた不図示のファインダ光学系に導く。ハーフミラー５ａに対して像面側に配置されたサブミラー５ｂは、非撮影状態にあるとき、ハーフミラー５ａを透過した光束を反射させて、後述する焦点検出ユニット９に導く。

Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ、ハーフミラー５で分割された光束のうち像面に向かう光束の光軸と、焦点検出ユニット９に向かう光束の光軸である。８は、撮影レンズ１、２によって形成された被写体像（光学像）を光電変換する撮像素子（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ）である。

１０はシャッタ（フォーカルプレンシャッタ）であり、先幕および後幕を開閉動作させることで、撮像素子８に入射する光量を時間的に制限する。このシャッタ部材１０は、撮像時にはレリーズスイッチのＯＮ−ＯＦＦに応じて撮影光束の光路から退避して露光を開始させ、撮像素子８からのデータ読出し時にはシャッタ１０が閉じられる。

９は第１の焦点検出手段である焦点検出ユニットであり、サブミラー５ｂで反射した光束（ＡＦ光束）を受光して位相差検出方式によって撮影光学系（撮影レンズ１、２を含む）の焦点状態を検出する。ここで、９ａはＡＦミラー（高反射率のミラー）であり、サブミラー５ｂからのＡＦ光束を反射させて後述するＡＦセンサに導く。９ｂはＡＦ光束の瞳を分割するためのセパレータレンズである。９ｃはＡＦセンサであり、セパレータレンズ９ｂで分割されたＡＦ光束を受光して、位相差検出方式により焦点調節状態（デフォーカス量）を検出する。

次に、図２を参照して本実施例のカメラシステムの回路構成について説明する。図２は、本実施例のカメラシステムの構成を示すブロック図である。図１で説明した部材と同じ部材については同一符号を付している。

システムコントローラ４６は、撮像回路３０を介して撮像素子８の駆動を制御する。撮像素子８から読み出された信号は、Ａ／Ｄ変換器３１でデジタル信号に変換されるとともに、画像処理回路３２で所定の画像処理（色処理等）が施される。そして、画像処理回路３２で生成された画像信号は、バッファメモリ３３に一旦格納される。

画像情報を保存する場合、バッファメモリ３３で格納されたデータは圧縮伸長回路３４においてＪＰＥＧ方式等により圧縮処理された後、ディスクドライブ３５を介して記録媒体（例えば、半導体メモリや磁気ディスク）３６に記録される。

なお、記録媒体３６に記録された画像情報は、圧縮伸長回路３４で伸長処理されてバッファメモリ３３に格納された後に、ＶＲＡＭ（ビデオＲＡＭ）４２を経て、表示制御回路４３により表示ユニット（ＬＣＤモニター、liquid crystal display）４４で撮影画像として表示される。

また、システムコントローラ４６は、ＡＦ制御部４５、動体検出部４９、コントラスト信号生成部５０が設けられている。コントラスト信号生成部５０は第２の焦点検出手段として、撮像素子８からの出力信号に基づいて、ＡＦ評価値（鮮鋭度；被写体の輝度信号の高域周波成分）を生成してＡＦ制御部４５に出力する。

したがって、このＡＦ制御部４５はＡＦセンサ９ｃからの出力信号が入力されるとともに、コントラスト信号生成部５０からのＡＦ評価値が入力され、位相差検出方式によるＡＦ制御とコントラスト方式によるＡＦ制御の両制御を行う。そして、このシステムコントローラ４６は、ＡＦ制御部４５でのＡＦ制御に応じてフォーカス駆動回路１９を介してフォーカスモータ２１の駆動制御を行い、フォーカスレンズ２を駆動する。

また、システムコントローラ４６はカメラシステム内での制御を行い、レリーズスイッチ４１およびズームスイッチ４８からの指示を受けて、これらの指示に応じた動作を行う。

レリーズスイッチ４１は、撮影準備動作（測光動作や焦点調節動作等）の開始を指示するスイッチＳＷ１と、撮影動作（撮像素子８から読み出された信号の記録媒体３６への記録等）の開始を指示するスイッチＳＷ２とを有している。ズームスイッチ４８は、撮影光学系の焦点距離の切り換えを指示するスイッチである。

また、システムコントローラ４６は、ズームスイッチ４８からの指示を受けると、ズーム駆動回路３９を介してズームモータ４０の駆動制御を行うことによって、ズームレンズ１を駆動するとともに、焦点距離検出回路４７からの出力信号に基づいてズームレンズ１の位置（撮影光学系の焦点距離）を監視（検出）している。

なお、カメラ本体１０２およびレンズ装置１０１のそれぞれにコントローラが設けられている場合には、システムコントローラ４６の動作のうち一部の動作をカメラ本体１０２内のコントローラによって行い、他の動作をレンズ装置１０１内のコントローラによって行うことができる。

次に、図３Ａ〜３Ｃおよび図４を参照して焦点検出ユニット９における位相差検出方式の原理及び処理について説明する。

９ｂはサブミラー５ｂにより反射されたＡＦ光束を光電変換素子列９ｄ１、９ｄ２に集光させるセパレータレンズである。図３Ａは合焦状態のレンズ位置とセンサ出力を示しており、合焦状態にそれぞれの光電変換素子列９ｄ１、９ｄ２上の中央部に結像している。

一方、フォーカスレンズ２が図３Ａに示す合焦位置よりも図中右側又は左側に移動すると、図３Ｂ、３Ｃに示すように、光電変換素子列９ｄ１、９ｄ２上での結像位置が光電変換素子列９ｄ１、９ｄ２の端側に移動する。すなわち、図３Ｂに示す状態（前ピンの状態）では、２つの光束の結像位置が互いに近づく方向に変位する。また、図３Ｃに示す状態（後ピンの状態）では、２つの光束の結像位置が互いに離れる方向に変位する。

よって、結像位置のズレ量とズレ方向を検知、演算すれば、フォーカスレンズ２を合焦位置まで駆動させるために必要な信号を特定できる。

図４は、位相差検出方式によるＡＦ動作を行う構成を示したブロック図である。

ＡＦセンサ９ｃの出力信号のレベルが所定値に達するか、もしくはシステムコントローラ４６に設けられた蓄積時間計測部１８での計測時間が所定時間（Ｔｍａｘ）に到達するまで光電変換素子列９ｄ１、９ｄ２での電荷蓄積を行い、電荷蓄積が終了すると、ＡＦセンサ９ｃの出力信号は、Ａ／Ｄ１５で量子化された後、システムコントローラ４６に入力される。

量子化された量子情報はＤｆ量演算部１６に入力されてズレ量算出の演算が行われ、デフォーカス量Ｄｆとして正規化される。正規化されたデフォーカス量Ｄｆはモータ駆動量変換部１７に入力され、該モータ駆動量変換部１７によりデフォーカス量Ｄｆに対応するフォーカスモータ２１の駆動量を算出する。そして、その値に応じて必要な量だけフォーカスモータ２１を駆動し、フォーカスレンズ２を合焦位置へと導く。

また、この位相差検出方式により出力されるデフォーカス量Ｄｆは、動体検出部４９の動体検出処理にも使用される。つまり、上記のように、一旦合焦すると被写体が移動しない限り合焦状態が維持されるので、合焦状態が維持されているかどうかを検出すれば、被写体が移動しているか否かを検出できる。

具体的には、一度、合焦処理によりフォーカスレンズ２が合焦位置に移動すると被写体が移動しない限り合焦状態を維持するので、このときに演算されるデフォーカス量Ｄｆは変化しない。そこで、動体検出部４９は、所定時間におけるデフォーカス量Ｄｆの演算を所定回数行い、その所定回数演算さえたデフォーカス量Ｄｆの変化量ΔＤｆを算出する。
そしてΔＤｆが所定値（閾値）以上か否かを検知し、該変化量ΔＤｆが閾値以上である場合には被写体は移動している、すなわち被写体が動体であると判断し、ＡＦ制御部４５に出力する。

このように動体検出部４９は、デフォーカス量Ｄｆの演算を所定回数行うことで、被写体との距離をその都度検出し、その距離変化を調べることにより被写体が移動状態か否かを認識する被写体状態認識処理を行っている。

なお、デフォーカス量Ｄｆの演算、変化量ΔＤｆの算出は動体検出部４９で行ってもよいが、Ｄｆ量演算部１６に処理信号を出力して所定時間間隔における演算されたデフォーカス量Ｄｆを所定回数分取得し、変化量ΔＤｆを算出して閾値との比較により被写体が動体か否かを判断するようにしてもよい。

また、本実施例における動体検出手段は上述の検出方法以外にも、例えば、位相差、距離、コントラストの変化、撮影装置のスイッチ等の変化に基づいて検出してもよく、被写体が動体か否かを検出できる検出方法であれば制限されることなく適用することができる。

例えば、図５に示すように、位相差検出方式のデフォーカス量Ｄｆの演算を行い、時刻Ｔ２におけるデフォーカス量Ｄｆ２を繰返し検出する。なお、前回の時刻Ｔ１において検出されたデフォーカス量をＤＦ１とする。

このとき、システムコントローラ４６は時刻Ｔ１、Ｔ２間におけるフォーカスレンズ２の繰り出し量ＬＭを求める。さらに、システムコントローラ４６はフォーカスレンズ２の位置に対する被写体速度Ｖ１を、
Ｖ１＝（ＤＦ２＋ＬＭ−ＤＦ１）/（Ｔ２−Ｔ１）…（１）
に基づいて算出する。このようにして求めた被写体像の動きが同一方向に連続する場合、被写体が動体であると判断することができる。

図６に撮像素子８の撮影領域の概略図を示す。本実施例では読出し動作の高速化のために、必要な読出し領域のみ通常の速さで読み出し、それ以外は高速に読み出す掃出し転送を行う。２５が通常読出し転送領域、２６および２７がそれぞれ前半および後半の高速読出し転送領域となっている。このようにして必要な読出し領域以外を高速に掃出すことで、部分読出し動作の高速化を行うことができる。

次に、図７、図８を参照してコントラスト方式のＡＦ制御について説明する。図７は全域スキャン方式におけるフォーカスレンズ２の位置とＡＦ評価値との関係を示し、図８は該コントラスト方式における焦点検出のフローチャート図である。

位相差検出方式でのフォーカスレンズ２の移動位置をＸ位置とし、それまでのフォーカスレンズ２の移動方向が図の右方向とすると、まずフォーカスレンズ２をＸ位置から左にＡ位置（無限遠又は至近端）まで移動させる。そして、Ａ位置を出発点として右方向に微小シフト量ａずつフォーカスレンズ２をシフトさせ、それぞれの位置で撮像素子８から出力された信号に基づいてコントラスト信号生成部５０によりＡＦ評価値を出力する。なお、ここで説明したＡ位置は無限遠又は至近端である必要はなく、所定の位置とすることも可能である。ＡＸ位置の間において所望する合焦位置が得られるＡ位置であれば足りる。

具体的には、図８に示すように、最初に測光（Ｓ４０）を行う。この測光結果により露光条件を設定し（Ｓ４１）露光と電荷蓄積（Ｓ４２）を行う。そして、この電荷蓄積情報を撮像素子８から読み出し（Ｓ４３）、コントラスト信号生成部５０に出力する。コントラスト信号生成部５０ではＡＦ評価値を出力するとともに（Ｓ４４）、そのＡＦ評価値の最大値と、この最大値に対応するフォーカスレンズ２のレンズ位置を記憶しておく（Ｓ４５）。その後、フォーカスレンズ２を微小シフト量ａだけ移動させる（Ｓ４６）。

なお、微小シフト量ａは、本来できるだけ小さい方が精度としては上がるが、小さければ小さいほどその検出回数が多くなり、フォーカス動作の時間が長くなる。反対に微小シフト量ａを大きくしすぎると精度が下がり、システムとして使用できなくなり、また、レンズ移動の速さや撮像素子８の読出し速度等もかかわってくる。したがって、装着されるレンズユニットに応じて当該微小シフト量ａを変えるようにする。

そして、フォーカスレンズ２の移動後、フォーカスレンズ２を微小シフト量ａだけ移動させた後のレンズ位置がスキャン範囲内かどうかを判定し、範囲内である場合（Ｓ４７）、装着されるレンズユニット等に応じて決定される所定のスキャン範囲を走査すべく撮像素子８の露光条件設定からの一連の処理を繰り返し行う（Ｓ４１〜Ｓ４６）。

スキャン範囲外になると（Ｓ４７）、スキャン範囲のすべての走査が終了したと判断して、一連の繰り返し処理を中止し、それまでに記憶してあるＡＦ評価値の中から最大値を求める。このＡＦ評価値の最大値に対応する像面位置が合焦位置であると判断され、その位置にフォーカスレンズ２を移動させる（Ｓ４８）
次に、本実施例のカメラシステムのＡＦ制御について説明する。図９は本実施例のフォーカス制御を示すフローチャートである。

まず、レリーズスイッチＳＷ１がＯＮされ、焦点検出動作が開始されると焦点検出ユニット９は、上述のようにＡＦセンサ９ｃの出力がある一定値に達するか、もしくは所定時間（Ｔｍａｘ）が経過するまで光電変換素子列９ｄ１、９ｄ２での電荷蓄積を行う（Ｓ１）。電荷蓄積処理が終了すると（Ｓ２）、Ｄｆ量演算部１６においてデフォーカス量Ｄｆを演算し（Ｓ３）、この演算結果に基づいてフォーカスレンズ２のレンズ駆動を行う（Ｓ４）。

次に、システムコントローラ４６は、動体検出部４９による被写体状態認識処理を（Ｓ５）を行う。被写体が移動しているかどうかがわからない場合は、ステップ５からステップ１に戻りステップ１〜ステップ５の処理、すなわちデフォーカス量Ｄｆの演算が所定回数繰り返され、所定回数のＤｆ演算処理が終了すると（Ｓ５）、被写体が動体か否かの判断を行う（Ｓ６）。

被写体が動体であるかどうかは、上記のように動体検出部４９が所定時間におけるデフォーカス量Ｄｆの演算を所定回数行い、その所定回数演算されたデフォーカス量Ｄｆの変化量ΔＤｆを算出する。そしてΔＤｆが所定値（閾値）以上か否かを検知し、該変化量ΔＤｆが閾値以上である場合には被写体が動体であると判断する。被写体が動体でないと判断されると、システムコントローラ４６は、再度位相差検出方式によるデフォーカス量Ｄｆを演算し（Ｓ７）、その演算の結果に基づくレンズ駆動を行う（Ｓ８）。

そして、位相差検出方式で合焦になったか否かの判断し（Ｓ９）、位相差検出方式のＡＦ制御において合焦していないと判断されると、デフォーカス量Ｄｆを演算し直し、再度ステップ７〜ステップ９を繰り返す。

位相差検出方式のＡＦ制御で合焦したと判断された場合は（Ｓ９）、コントラスト方式による焦点検出処理に移行する（Ｓ１０）。このコントラスト方式による焦点検出処理は、図７、図８における上述の処理により行われる。そして、コントラスト方式の焦点検出の結果、合焦しているか否かの判断を行う（Ｓ１３）。

なお、被写体が動体でない場合には、ステップ７とステップ８の処理を行わずに、コントラスト焦点検出処理に移行することも可能であるが、本実施例では被写体が動体の場合と静止している場合とに対応するため、被写体が動体でない場合でも上記ステップ７、８の処理を行うことが望ましい。

一方、ステップ６において被写体は動体であると判断された場合、位相差検出方式によるデフォーカス量Ｄｆを演算し（Ｓ１１）、その演算結果に応じてレンズ駆動を行い（Ｓ１２）、ステップ１３の合焦確認処理に進む。この合焦確認（判定）において合焦していないと判断すると（Ｓ１３）、ステップＳ１に戻り、再度焦点検出ユニット９による位相差検出を行う。

このように、ステップ１３では、ステップ１０を経由した場合には、コントラスト方式に基づいて合焦状態を判断し、ステップ１２を経由した場合には、位相差方式に基づいて合焦を判断する。

そして、ステップ１３において合焦していると判断されると、撮影者等に合焦を知らせるために合焦表示を行い（Ｓ１４）、レリーズスイッチＳＷ２がＯＮされるのを待って（Ｓ１５）、撮影動作が行われる（Ｓ１６）。

このように本実施例では、位相差検出方式による第１のシーケンスと、コントラスト方式による第２のシーケンスとを選択しながら、撮影状況に応じた最適な処理シーケンスによるフォーカス制御を可能としている。

特に、ＡＦ制御回路４５は被写体が動体であることが検出されたときは焦点検出ユニット９における第１の焦点検出シーケンスを選択し、被写体が動体ではないことが検出されたときはコントラスト信号生成部５０が生成するＡＦ評価値に基づく第２のシーケンスを選択する。

したがって、例えば、移動している被写体が速い場合に焦点検出動作が遅いために撮影したい被写体を逃してしまったりすることなく自動的に選択（切替え）でき、撮影者の手を煩わせることなく、被写体の状況に応じた最適なシーケンスでのフォーカス制御が行われるので、迅速、かつ正確な合焦動作が可能となる光学機器を提供することができる。

さらには、被写体の動体検出は、位相差検出方式の焦点検出ユニット９において算出されるデフォーカス量Ｄｆ（変化量ΔＤｆ）に基づいて行われるので、特別な検出回路、演算回路等を必要とせず、簡略化されたＡＦ制御を実現できる。

図１０に本発明の実施例２を示す。図１０は実施例２のカメラシステムにおけるＡＦ制御のフローチャートである。なお、カメラ本体１０２、レンズ装置１０１、回路構成等は実施例１と同様であるため、説明を省略する。

本実施例は、焦点距離が短くなるにつれて焦点深度が深くなり、焦点距離が長くなるにつれて焦点深度が浅くなるため、焦点距離が長い場合に精密なＡＦ制御を行う必要性がある。そこで、焦点距離検出回路４７により検出された焦点距離に基づいてＡＦ制御するカメラシステムに実施例である。

まず、焦点距離検出回路４７はズームレンズ１の位置を検出するとともに、ズームレンズ１の位置に基づいて焦点距離を算出し、システムコントローラ４６に焦点距離情報として出力する。

システムコントローラ４６に入力された焦点距離情報が所定値（閾値）よりも長いと判断された場合（Ｓ２０）、焦点検出ユニット９が位相差検出方式によるデフォーカス量（Ｄｆ）を演算する（Ｓ２１）。そのＤｆ演算結果に応じてレンズ駆動を行い（Ｓ２２）、この位相差検出方式のＡＦ制御において合焦になったか否かの判断を行う（Ｓ２３）。

そして、位相差検出方式のＡＦ制御で合焦していないと判断されると、再度デフォーカス量Ｄｆを演算するためにステップ２１〜ステップ２３の処理を繰り返し行う。位相差検出方式のＡＦ制御で合焦したと判断されると（Ｓ２３）、次にコントラスト方式による焦点検出処理に進む（Ｓ２４、図８参照）。コントラスト方式の焦点検出により合焦したか否かの判断を行い（Ｓ２５）、合焦していない判断されると、再度、焦点距離検出回路４７による焦点距離の検出処理に戻る（Ｓ２０）。

一方、焦点距離が所定値よりも短い（所定値以下）と判断されると、位相差検出方式によるデフォーカス量Ｄｆを演算する（Ｓ２６）。そして、そのＤｆ演算結果に応じてレンズ駆動を行い（Ｓ２７）、合焦確認処理に進む（Ｓ２５）。この合焦確認処理において合焦していないと判断されると（Ｓ２５）、ステップ２０に戻り再度、焦点距離検出回路４７による焦点距離検出処理を行う。

そして、ステップ２５において合焦していると判断される場合、撮影者に合焦表示を行い（Ｓ２８）、レリーズスイッチＳＷ２がＯＮされた場合には（Ｓ２９）、撮影制御を行う（Ｓ３０）。

このように本実施例では、ＡＦ制御回路４５は焦点距離検出回路４７により検出された焦点距離が短い場合には、焦点検出ユニット９における第１の焦点検出シーケンスを選択し、該焦点距離が長い場合にはコントラスト信号生成部５０が生成するＡＦ評価値に基づく第２のシーケンスを選択する。

したがって、撮影者の手を煩わせることなく、自動的に最適なシーケンスの切替えが行われ、迅速、かつ正確なフォーカス制御が可能となる。

図１１は、本発明の実施例３であるカメラシステム（光学機器）における主要な構成を示す図である。本実施例のカメラシステムは、図１で説明したカメラシステム（光学機器）と一部異なる要素がある。同じ要素については、同符号をもって説明を省略する。ここで、特徴的なのは、 ミラー１０５である。

具体的には、第１の状態として、ＯＶＦ（Optical View Finder）状態にあるとき、ハーフミラー１０５ａは、撮影レンズ１、２を通過した光束のうち一部の光束を透過させて像面側に向かわせるとともに、残りの光束を反射させてカメラ本体１０２内に設けられた不図示のファインダ光学系に導く。ハーフミラー１０５ａに対して像面側に配置されたサブミラー１０５ｂは、非撮影状態にあるとき、ハーフミラー１０５ａを透過した光束を反射させて、焦点検出ユニット９に導く。これは、第１、第２の実施例でも存在する状態である。

一方、第２の状態として、ＬＣＤモニター状態にあるとき、ハーフミラー１０５ａは、撮影レンズ１、２を通過した光束のうち一部の光束を透過させて撮像素子（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ）８に向かわせるとともに、残りの光束を反射させて焦点検出ユニット９に導く。このＬＣＤモニター状態にあるとき、サブミラー１０５ｂは、被写体の光路からは退避した位置に移動している。

ＬＣＤモニター状態は、ＯＶＦ状態と異なり、被写体の光路上に撮像素子８を有することができる。したがって、システムコントローラ４６は、焦点検出ユニット９において位相差ＡＦを行いつつ、表示制御回路４３により表示ユニット（ＬＣＤモニター、Liquid Crystal Display）４４で撮影画像として表示できる。

さらに、ＬＣＤモニター状態において、システムコントローラ４６は、焦点検出ユニット９において位相差ＡＦを行いつつ、コントラストＡＦを行うことができる。すなわち、システムコントローラ４６は、ＡＦ制御部４５、動体検出部４９、コントラスト信号生成部５０を並行して制御することもできる。

なお、第３の状態として、撮影状態にあるときには、ハーフミラー１０５ａ、サブミラー１０５ｂの両方が、撮影レンズ１、２を通過した光路から退避した位置に移動し、当該光路上に撮像素子（例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ）８が存在して撮影する状態となることもできる。これは、第１、第２の実施例でも存在する状態である。

このように実施例３によるカメラシステム（光学機器）では、そのフォーカス制御も次のような特徴がある。図１２、図１３は、それぞれ図９、図１０に対応するフォーカス制御を説明するフロー図である。

図１２、図１３のフローにおけるステップ６より後、すなわちステップ７又はステップ１１以降では、上述の第２の状態における制御フローに従う。同様の処理ステップについては、同じ符号を付している。ここで特徴的なのは、図１２においては、ステップ１２１である。すなわち、位相差検出方式によるデフォーカス量Ｄｆを演算し（Ｓ７）、その演算の結果に基づくレンズ駆動を行う（Ｓ８）ことと並行して、コントラスト方式の焦点検出処理を行うようにしている。

これにより、その後のステップ１０での焦点検出処理の処理時間の省略、若しくは処理時間の短縮を図ることができる。ステップ１２１では、レンズ駆動に合せてＡＦ評価値の取得を行い。ステップ９での合焦判断は位相差ＡＦに基づく合焦判断とする。なお、ステップ１３では、実施例１と同様に、ステップ１０を経由した場合には、コントラスト方式に基づいて合焦状態を判断し、ステップ１２を経由した場合には、位相差方式に基づいて合焦を判断する。

ここで、実施例３においては、ステップ１１、ステップ１２の処理と並行してコントラスト方式の焦点検出処理を行っても構わない。しかし、このような場合には、被写体が移動している可能性が高いため、ステップ１３では、やはり、位相差ＡＦに基づく合焦判断を優先する。

一方、図１３においては、ステップ１３１である。すなわち、位相差検出方式によるデフォーカス量Ｄｆを演算し（Ｓ２１）、その演算の結果に基づくレンズ駆動を行う（Ｓ２２）ことと並行して、コントラスト方式の焦点検出処理を行うようにしている。これにより、その後のステップ２４での焦点検出処理の処理時間の省略、若しくは処理時間の短縮を図ることができる。ステップ１３１では、レンズ駆動に合せてＡＦ評価値の取得を行い。ステップ２３での合焦判断は位相差ＡＦに基づく合焦判断とする。なお、ステップ２５では、実施例２と同様に、ステップ２２を経由した場合には、コントラスト方式に基づいて合焦状態を判断し、ステップ２７を経由した場合には、位相差方式に基づいて合焦を判断する。ここで、実施例３においては、ステップ２６、ステップ２７の処理と並行してコントラスト方式の焦点検出処理を行っても構わない。

以上の実施例２，３では、位相差検出方式による第１の焦点検出手段とコントラスト方式による第２の焦点検出手段とを組み合わせたハイブリットＡＦ制御において、焦点距離に応じて位相差検出方式による焦点検出処理に切替えているが、例えば、ハイブリットＡＦ制御の位相差検出方式による焦点検出処理を行わずに、焦点距離が長い場合にコントラスト方式の焦点検出処理に切替えてフォーカス制御を行ってもよい。

９ 焦点検出ユニット
４６ システムコントローラ
４７ 焦点距離検出回路
４９ 動体検出回部
５０ コントラスト信号生成部

Claims (4)

1. デフォーカス量を検出する第１の焦点検出手段と、
   コントラスト検出方式で焦点状態を検出する第２の焦点検出手段と、
   前記第１の焦点検出手段を用いる第１のシーケンスと前記第１および第２の焦点検出手段を用いる第２のシーケンスとにより撮影光学系のフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記第１の焦点検出手段による複数回の検出結果から被写体像の動きが同一方向に連続する場合は前記第１のシーケンスを行い、前記複数回の検出結果から被写体像の動きが同一方向でない場合は前記第２のシーケンスを行うことを特徴とする光学機器。
2. 前記第１の焦点検出手段は位相差検出方式で前記デフォーカス量を検出することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記制御手段は、前記第１の焦点検出手段による複数回の検出結果の変化量を求め、前記変化量が所定値より大きい場合は前記第１のシーケンスを行い、前記複数回の検出結果から前記変化量が前記所定値より小さい場合は前記第２のシーケンスを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
4. 前記制御手段は、被写体が動体の場合は前記第１のシーケンスを行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学機器。