JP2013242353A - レンズ装置および撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】比較的単純な構成でフォーカス位置と被写体距離の対応関係を維持することが可能なレンズ交換式の撮像システムを提供すること
【解決手段】レンズ装置１００は、検出されたフォーカスレンズ１０５の物理位置を所定の光学特性におけるフォーカスレンズの論理位置に補正してカメラ本体２００に送信し、カメラ本体から受信した所定の光学特性におけるフォーカスレンズの駆動情報を現在の光学特性におけるフォーカスレンズの駆動情報に補正し、前記検出されたフォーカスレンズの位置と補正されたフォーカスレンズの駆動情報に従ってフォーカスレンズ駆動部１１０にフォーカスレンズを駆動させるレンズマイコン１２０を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、レンズ装置および撮像システムに関する。

自動焦点調節（ＡＦ）機能や保存した位置にフォーカスレンズを移動させるフォーカスプリセット（ＦＰ）機能をカメラ本体に持たせ、フォーカスレンズの駆動手段と位置検出手段をレンズ装置に持たせたレンズ交換式カメラシステムは知られている。この場合、現在のフォーカス位置（フォーカスレンズの位置）をレンズ装置からカメラ本体に送信し、それに基づいてカメラ本体から目標のフォーカス位置または移動量をレンズ装置に送信する。

特許文献１は、リアフォーカスレンズのフォーカスレンズの移動可能範囲がズーム位置態によって変化する問題を解決する方法を提案している。なお、リアフォーカスレンズでは、ズーム位置（ズームレンズの位置）を変化させるとピントがずれるため、同一の被写体距離に合焦するためには、ズーム位置に合わせてフォーカス位置を移動させる必要がある。このようなズーム位置とフォーカス位置の関係は「カム軌跡」と呼ばれている。

特開２００８−２２７７９９号公報

しかし、製造誤差などによる各部品の個体差、温度変化、各種フィルタの光軸への挿脱状態などからフォーカス位置と被写体距離の関係が設計値や前回のフォーカス位置の情報を取得した状態から変化している場合がある。なお、各種フィルタの挿脱（光学条件）のみならず各部品の性能や温度もカメラシステムの光学性能に影響を与えるから、以下、これらを「光学特性」と称する場合がある。例えば、個体差によってカム軌跡が設計値からずれたり、ＦＰで位置を記憶した時の光学特性が現在のものと異なったり、コントラストＡＦにおいてコントラストのピーク位置を検出するスキャン時の光学特性が現在のものと異なったりする場合である。この場合、設計値のカム軌跡によって求まるフォーカス位置、ＦＰ機能で記憶した位置、検出されたコントラストのピーク位置に対応するフォーカス位置は目標とする被写体距離に対応しなくなる（ピント移動が発生する）。特許文献１も、光学特性の変化によるピント移動は考慮していない。

本発明は、レンズ交換式の撮像システムにおいて、比較的単純な構成でフォーカス位置と被写体距離の対応関係を維持することが可能なレンズ装置および撮像システムを提供することを例示的な目的とする。

本発明のレンズ装置は、撮像装置に着脱可能に装着されるレンズ装置であって、焦点調節を行うフォーカスレンズと、前記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第１の位置検出手段と、前記第１の位置検出手段によって検出された前記フォーカスレンズの位置を所定の光学特性における前記フォーカスレンズの位置に補正し、補正された前記フォーカスレンズの位置を前記撮像装置に送信し、前記撮像装置から受信した前記所定の光学特性における前記フォーカスレンズの駆動情報を現在の光学特性における前記フォーカスレンズの駆動情報に補正し、前記第１の位置検出手段によって検出された前記フォーカスレンズの位置と補正された前記フォーカスレンズの駆動情報に従って前記駆動手段に前記フォーカスレンズを駆動させる制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、レンズ交換式の撮像システムにおいて、比較的単純な構成でフォーカス位置と被写体距離の対応関係を維持することが可能なレンズ装置および撮像システムを提供することができる。

本実施例のカメラシステムのブロック図である。 図１に示すフォーカスレンズの駆動方法を説明するブロック図である。 図１に示すカメラシステムで使用されるフォーカス位置に関する図である。 カム軌跡の一例を示す図である。 個体差がある場合のカム軌跡の図である。 温度変化がある場合にフランジバック補正の前後のカム軌跡の図である。 フォーカスプリセットにおけるカム軌跡の図である。 図７のテレ端のフォーカス可動範囲をワイド端まで広げた場合の図である。

図１は、本実施例におけるレンズ交換式のカメラシステム（撮像システム、光学機器）のブロック図である。カメラシステムは、レンズ装置（光学機器）１００とカメラ本体（撮像装置、光学機器）２００とを有する。レンズ装置１００は、カメラ本体２００に着脱可能に装着される。

レンズ装置１００は、撮影光学系、ズームレンズ位置検出部１０７、絞り駆動部１０８、ＮＤ検出部１０９、フォーカスレンズ駆動部（駆動手段）１１０、温度センサ（温度検出手段）１１１、レンズマイコン（レンズ制御手段）１２０、メモリ１３０を有する。

撮影光学系は、複数の光学レンズ装置（光学素子）を有して不図示の鏡筒に収納され、カメラ本体２００内の撮像素子２０２上に物体（被写体）の光学像を形成する。本実施例の撮影光学系は、物体光の入射方向から順に、第１レンズ１０１、ズームレンズ（変倍レンズ）１０２、絞り１０３、ＮＤフィルタ１０４、フォーカスレンズ１０５、第４レンズ１０６を有する。図中の各レンズの枚数は限定されない。

ズームレンズ１０２は、不図示の操作部をユーザが操作することによって点線で示す光軸方向に移動して焦点距離を調整する。ズームレンズ位置検出部１０７は、例えば、可変抵抗を使用してズームレンズ１０２の位置（ズーム位置）を検出する第２の位置検出手段であり、その位置データをレンズマイコン１２０に送信する。

絞り１０３は、レンズマイコン１２０の指令に応じて絞り駆動部１０８によって駆動され絞り量が変更可能に構成されており、絞り量を変化させることによって光量を調整する。絞り駆動部１０８は、例えば、ステッピングモータやボイスコイルモータ（ＶＣＭ）と、コイルに流れる電流を感知するホールセンサを用いて絞り位置（現在の絞り値）を検知する検出手段（光学特性検出手段）を用いることができる。

絞り量が変化するとピント位置がずれるため、フォーカスレンズ１０５の位置（フォーカス位置）を補正する必要が生じる。この場合、絞り位置に対して複数のデータを持ち、中間値は線形補間することで絞り値とピント移動量（焦点位置のズレ量）を算出することができる。また、ピント補正量＝Ａ×（絞り値―開放絞り値）のように、開放絞り値からカメラが動作しているときの絞り値を引いた絞り値差にピント温度変化割合（係数）Ａをかけたものでもピント補正量を算出することができる。

ＮＤフィルタ１０４は、不図示の操作部をユーザが操作することによって光軸上に挿入および退避可能に構成されており、光量を調整する。ＮＤ検出部１０９はＮＤフィルタ１０４の挿脱状態を検出する光学特性検出手段である。ＮＤ検出部１０９は、例えば、フォトインターラプタから構成され、検出結果をレンズマイコン１２０に送信する。また、ＮＤフィルタ１０４の枚数は限定されず、カラーフィルタなど他の光学部材も選択可能な構成にしてもよい。

ＮＤフィルタ１０４が挿入されない場合には、ＮＤフィルタ１０４が挿入される場所の屈折率は空気の屈折率であり、光学設計値通りになるが、ＮＤフィルタ１０４が挿入されると、ＮＤフィルタ１０４の素材の屈折率になる。ＮＤフィルタ１０４を挿入すると、空気の屈折率とＮＤフィルタ１０４の屈折率の差分によってピントがずれることになるため、フォーカス位置の補正が必要となる。

また、濃度が異なるＮＤフィルタ１０４やカラーフィルタなどがローレット式に切り替えられる場合も同様に、各フィルタの挿入状態を検出し、それぞれのフィルタの屈折率や厚みにより異なる補正値を予めメモリ１３０に保存しておく。そして、検出されたフィルタに対する補正値をメモリ１３０から読み出してフォーカス位置を補正する。また、アタッチメントなど検知できないフィルタを装着した場合には、カメラ本体内の不図示の補正値マニュアル値選択手段にユーザが自由に書き込みをし、使用時に選択することによってフォーカス位置を補正してもよい。

フォーカスレンズ１０５は、レンズマイコン１２０からの駆動情報（駆動命令）に従ってフォーカスレンズ駆動部１１０によって光軸方向に移動（駆動）されて焦点調節を行う。即ち、レンズマイコン１２０はフォーカスレンズ駆動部１１０の駆動量（駆動パルス数を含む）や駆動位置（フォーカスレンズ１０５の目標位置も含む）を取得している。

図２は、フォーカス駆動部１１０がステッピングモータ１１０Ａを使用する場合のブロック図である。フォーカスレンズ１０５はリードスクリュー１１０ａにラック１１０ｂを介して連結されている。また、フォーカスレンズ１０５の位置を検出する第１の位置検出手段を構成するフォトインターラプタ１１０ｃが設けられている。ステッピングモータ１１０Ａがリードスクリュー１１０ａを回転すると、この回転はラック１１０ｂによって並進に変換され、その結果、フォーカスレンズ１０５は矢印方向に移動する。この時のステッピングモータ１１０Ａの駆動パルス数を数えることでフォーカスレンズ１０５の位置を把握することができる。パルスのカウント開始点が異なるとフォーカスレンズ１０５の位置がずれてしまうので、最初にステッピングモータ１１０Ａを駆動して全域をスキャンし、フォトインターラプタ１１０ｃの信号の変化する場所まで移動させる。その点を原点（基準位置）とする。そこからステッピングモータ１１０Ａの駆動パルス数を増減させることでフォトインターラプタ１１０ｃを基準としたフォーカス位置を得ることができる。

また、フォーカス駆動部１１０をＤＣモータや磁石とコイルの電磁作用で駆動させるＶＣＭなどの最小移動量が決まっていないものであれば、電気的な位置センサを別に用意し、位置を測定することで同様にフォーカスレンズ１０５の位置を知ることができる。

温度センサ１１１は、鏡筒内部と撮像素子の周辺に配置され、各位置の温度をレンズマイコン１２０に送信する光学特性検出手段である。温度センサ１１１の数は限定されない。例えば、外側面に配置されて外気温を測定したり、熱膨張率の違う部材毎に配置されたりしてもよい。温度変化によって鏡筒や撮影光学系が伸縮してフォーカス位置が変化するのでフォーカス位置の補正が必要となる。

ＮＤフィルタ１０４の挿脱時のピントズレ、温度変化によるピントズレ、絞り値によるピントズレの組み合わせの補正データを用意し、これにより、フォーカス位置の補正を算出してもよい。それぞれ独立の補正量を足し合わせることで補正することもできる。

レンズマイコン１２０は、カメラ本体２００のカメラマイコン２１０と通信すると共にレンズ装置１００の各部を制御する制御手段である。メモリ１３０は、レンズマイコン１２０の動作に必要な情報やプログラムを保存している。

カメラ本体２００は、撮像素子２０２、信号処理部２０４、記録処理部２０６、レンズ制御データ演算部２０８、カメラマイコン（撮像装置制御手段）２１０、メモリ２２０を有する。

撮像素子２０２は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサにより構成される光電変換素子であり、撮影光学系が形成した被写体像（光学像）を光電変換してアナログ信号を出力する。撮像素子２０２の出力はサンプリングされ、ゲイン調整およびデジタル変換される。

信号処理部２０４は、撮像素子２０２からの信号に、増幅、色補正、ホワイトバランスなどの各種の画像処理を行い、映像信号を生成する。記録処理部２０６は、記録媒体や表示部に画像を出力する。

レンズ制御データ演算部２０８は、信号処理部２０４の出力に、自動露光、自動焦点、動きベクトルなどのためのレンズ制御に必要な信号（自動露出（ＡＥ）信号、自動焦点調節（ＡＦ）信号、ベクトル信号）を生成する。ＡＥ信号は輝度信号について１画面分もしくは、特定領域分を積分し、その輝度が適正露出状態からどれだけ離れているかを評価する評価値データを作成することで作られる。ＡＦ信号（焦点信号）は輝度信号を複数の特定領域分をレンズ制御データ演算部２０８内のハイパスフィルターによって摘出された高周波成分の量を積分した１つもしくは複数の高周波信号積分値を利用することによって生成される。ＡＦ信号は、画像の鮮鋭度（コントラスト状態）し、鮮鋭度は撮影光学系の焦点状態によって変化するので撮影光学系の焦点状態を表す信号となる。このため、レンズ制御データ演算部２０８は、焦点状態を表す焦点信号を生成する焦点信号生成手段として機能する。このようなレンズ制御データはカメラマイコン２１０に送信される。

カメラマイコン２１０はレンズマイコン１２０とは所定の周期若しくは、必要な時に通信し、レンズマイコン１２０にレンズ制御データを送信し、レンズマイコン１２０から各種の状態を受信する。メモリ２２０は、カメラ本体２００およびレンズ装置１００および制御に必要な情報を保存している。カメラマイコン２１０は、フォーカスレンズ１０５の位置をメモリ２２０に記憶させると共に記憶されたフォーカスレンズ１０５の位置にフォーカスレンズ１０５を駆動するようにレンズマイコン１２０に命令するフォーカスプリセット手段として機能する。レンズマイコン１２０は、カメラマイコン２１０から受信した各種レンズ制御データに従って各部の駆動制御を行う。

リアフォーカスレンズの場合、同一の被写体距離に合焦するためには、カム軌跡においてズーム位置に対応するフォーカス位置にフォーカスレンズ１０５を移動させる必要がある。また、リアフォーカスレンズでは、ズーム位置により無限から至近までの位置に対する分解能が異なり、無限から至近までのステッピングモータのパルス数はワイド端に対してテレ端は１０倍のレンジの差が生じる。このため、プリセット機能で記憶した位置で合焦が得られない場合もある。また、フォーカスレンズの移動可動範囲がズームによって変化することも問題となる。

メモリ１３０に被写体距離とズーム位置のカム軌跡を保存して参照することによってズーム位置が変化しても合焦を得ることができる。また代表点以外の中間ズーム位置やフォーカス位置に対しては、線形補完することで高精度な位置を算出することができる。

図４は、ズームレンズ位置とフォーカスレンズの位置を示すグラフである。横軸はズーム位置であり、左側にワイド端（広角端）、右側にテレ端（望遠端）をとっている。縦軸はフォーカス位置であり、下側が無限側、上側が至近側である。無限端と至近端、ワイド端とテレ端の４点のズーム位置とフォーカス位置がメモリ１３０に保存されているものとする。

現在のズーム位置がワイド端で１０ｍの被写体距離に合焦するフォーカス位置ｘにあり、ズーム位置がミドル位置に移動された場合の被写体距離１０ｍのフォーカス位置ｙを求める場合について説明する。

ワイド端における至近端と無限端の距離ａ、位置ｘと無限端の距離ｂの比はテレ端における至近端と無限端の距離ａ’、位置ｚと無限端の距離ｂ’の比と同じであるから位置ｚが求まる。次に、ミドル位置のワイド端とテレ端までのそれぞれの距離の比ｌ：ｍと、位置ｘのフォーカス位置、位置ｚのフォーカス位置から位置ｙのフォーカス位置を求める。被写体距離とズーム位置の関係の代表点を増やせば高精度にフォーカス位置を得ることができる。

カメラシステムを構成する各部品の個体差から設計したカム軌跡にならない場合がある。これを補正するために、所定のズーム位置の所定の被写体距離に対して設計値からのフォーカス位置のズレ量を測定してレンズ装置１００のメモリ１３０に書き込んで実行時にそのズレを補正する。なお、光学部材の個体差によるピント移動は、ズーム位置ごとの製造誤差によるピント移動と、レンズの中心光束と周辺光束のピント移動がある。

図５は、個体差がある場合のカム軌跡のグラフであり、縦軸と横軸の定義は図４と同様である。ｐ、ｑ、ｒ、ｓの各点はそれぞれワイド端、ミドル、ミドル、テレ端における無限端を表している。各ズーム位置でフォーカスレンズ１０５を移動して合焦させ、その時のフォーカス位置をメモリ１３０内のデータと比較することによってフォーカス位置のズレ量を取得する（後述する補正値演算部１２１が取得してもよい）。そして、ズーム位置ごとにズレ量の情報をメモリ１３０に保存し、フォーカスレンズ１０５の動作時にそのズレ量を補正することによって合焦を得ることができる。図５に示す折れ線グラフになるように線形補間する。なお、無限端の代わりに、あるいは、これと共に、至近端を利用して補正されたカム軌跡の情報を取得してもよい。

レンズ装置１００の鏡筒や撮影光学系のレンズは温度変化によって若干伸縮するため、温度が変化すると、レンズ装置１００からカメラ本体２００の撮像素子２０２までの距離であるフランジバック（ＦＢ）の伸縮に相当する変化に起因してピント移動が発生する。

図６は、温度変化によるＦＢ補正を行った場合のカム軌跡の補正前（実線）と補正後（点線）の関係を示すグラフであり、縦軸と横軸の定義は図４と同様である。ＦＢ補正量は、ＦＢ補正量＝Ａ×（動作時温度―設計値温度）のように、設計値の温度を温度センサ１１１によって検出された現在の温度から引いた差にピント温度変化割合（係数）Ａをかけることによって算出することができる。

また、ズーム位置によって敏感度が変化するため、ＦＢ補正量に各ズーム位置の敏感度をかけたものが実際のピント補正量となる。この補正量だけフォーカスレンズ１０５を移動させることによってピント補正をすることができる。なお、敏感度は、フォーカスレンズ１０５を光軸方向に所定量だけ移動させることが撮像素子２０２を光軸方向にどの程度移動させたものに相当するかを表している。カメラ本体２００も温度によってＦＢが変化するため、同様にして、カメラマイコン２１０がＦＢ補正量を求め、レンズマイコン１２０に送信し、フォーカスレンズ１０５を駆動することで温度補正を行ってもよい。

図３（ａ）は、本実施例のレンズ交換式カメラシステムのフォーカス位置に関するブロック図である。補正値演算部１２１、物理位置論理位置（ＰＬ）変換部１２２、レンズインターフェース部１２３、像面移動量レンズ移動量（ＩＬ）変換部１２４は、レンズマイコン１２０内の処理及びデータに相当する。また、カメラインターフェース部２１１と補正演算部２２０はカメラマイコン２１０の処理及びデータに相当する。

まず、フォーカスレンズ１０５の現在の位置を第１の位置検出手段によって検出する。この位置は、フォーカスレンズ１０５の物理的な位置を表しているため、以下、「フォーカス物理位置」と呼ぶ場合がある。前述したように、フォーカス物理位置は、各部品の個別の特性、温度、光学条件などの光学特性の相違により、同一のフォーカス物理位置において同一の被写体距離に合焦するとは限らない。なお、各部品の個体差や温度変化は設計値（基準状態）との差であり、光学条件の変化（フィルタの挿脱など）は基準状態（例えば、フィルタなしの状態）との差である。そこで、本実施形態では、（特に、焦点状態に影響を与える）レンズ装置１００の各部品の個別の特性、温度、光学条件が予め設定された基準状態である場合を「所定の光学特性（基準光学特性）」と呼び、「現実の（または実際の）光学特性」と区別する。

ここで、光学特性に左右されずに被写体距離と対応するフォーカス位置である「フォーカス論理位置」を考える。フォーカス論理位置は、現在の光学特性を所定の光学特性に補正（変換）した場合のフォーカス位置である。まず、現在の光学特性に基づいて補正値演算部１２１がピント補正量（ピント移動量）の合計を演算し、フォーカス物理位置からピント補正値を除くことによってＰＬ変換部１２２がフォーカス物理位置をフォーカス論理位置に変換する。上述したように、補正値は、現在の光学特性と所定の光学特性（設計値における光学特性）との差分に依存している。

この時、個体差を考慮して、被写体距離が分かっている被写体、例えば、無限コリメータのチャートに対して光学特性を検出してマッチングを取り、各種補正に関わるパラメータとフォーカス物理位置との対応付けを行う。そして、光学特性の変化に合わせてピント補正量を算出してこれをフォーカス物理位置から除去することによって、フォーカス物理位置からフォーカス論理位置への変換をする。

図３（ｂ）は、フォーカス位置の補正前後のフォーカス物理位置の関係を示す図である。同図に示すように、フォーカス物理位置はフォーカス位置の補正前後で変化している。図３（ｃ）は、フォーカス位置の補正前後のフォーカス論理位置の関係を示す図である。同図に示すように、フォーカス論理位置はフォーカス位置の補正前後で一定である。レンズインターフェース部１２３は、フォーカス論理位置をカメラインターフェース部２１１に送信する。

一方、撮像素子２０２と信号処理部２０４から得られた映像信号に基づいて、レンズ制御データ演算部２０８がフォーカスレンズ１０５の移動量を演算し、カメラ本体２００側のＦＢズレ量などを補正値演算部２１２で算出して指定する場合がある。この場合は、像面移動量で指定した方がレンズ装置１００の状態に影響されないので都合がよい。カメラマイコン２１０がプリセット機能を実行する場合はレンズマイコン１２０から送信されたフォーカス論理位置でフォーカスレンズ１０５の位置を指定したい場合がある。この場合は、フォーカスレンズ１０５のパルス数を直接指定した方が都合がよい。そのため、２つの指定の仕方を実現するべきである。

フォーカス論理位置がカメラマイコン２１０に既に送信されているため、これを使用してフォーカス位置を指定することによって光学条件の影響を受けない。また、像面移動量は、上記所定の光学特性におけるフォーカスレンズ１０５の駆動情報である。ＩＬ変換部１２４によって像面移動量はフォーカスレンズ１０５の移動量に変換される。メモリ１３０は、光学敏感度データを予め保存している。ＩＬ変換部１２４は、送信された像面移動量を、現在のフォーカス位置や光学敏感度に影響がある光学条件（ズーム位置、絞り位置など）とメモリ１３０に保存されている光学敏感度データを利用して、レンズ論理移動量に変換する。変換されたレンズ論理移動量は、ＰＬ変換部１２２で現在の光学特性における物理位置に変換され、これによってフォーカスレンズ１０５の目標位置が決定される。

なお、カメラマイコン２１０は、フォーカス位置を指定する際に、フォーカス論理位置で指定してもよいし、像面移動量で指定してもよいし、これらの組み合わせで指定してもよい。像面移動量で指定する場合、最小像面移動量はパルスの分解能と敏感度によって変化するため、ＩＬ変換部１２４が最小像面移動量を算出し、レンズマイコン１２０がカメラマイコン２１０に送信する。また、レンズマイコン１２０が現在の位置から至近端や無限端までのパルス数を像面に変換してカメラマイコン２１０に送信することによって、カメラマイコン２１０は現在の最大移動量と最小移動量が分かり、この範囲でフォーカス位置を指定することができる。これにより、カメラマイコン２１０は、レンズ装置１００の光学条件に起因するフォーカス補正や光学敏感度の影響を受けずに、フォーカス位置を制御することができる。

リアフォーカスレンズの場合には、フォーカス論理位置だけではズーム位置の変化に対応できないため、フォーカス論理位置と対応するズーム位置を指定する。これにより、カメラマイコン２１０が指定したフォーカス論理位置とズーム位置がレンズ装置１００の現在のズーム位置と異なっていた場合、現在のズーム位置での同じ被写体距離に対応するフォーカス論理位置をカム軌跡から求めることができる。

ズーム位置と、フォーカス物理位置から補正量を除いたフォーカス位置を合わせて、１つのフォーカス論理位置と定義してもよい。このようにリアフォーカスレンズの場合でもズーム位置を指定することでズーム変動の影響を受けずに、カメラマイコン２１０はフォーカス位置を制御することができる。

例えば、レンズマイコン１２０は、所定の被写体距離（例えば、無限端）に関する設計値における第１のカム軌跡（図４の下側の点線）とズームレンズ位置検出部１０７が検出したズームレンズ１０２の位置から所定のズーム位置のフォーカス位置を取得する。これがフォーカス論理位置（補正されたフォーカスレンズの位置）である。そして、レンズマイコン１２０は、カメラマイコン２１０から受信した設計値におけるフォーカスレンズ１０５の駆動情報からフォーカスレンズ１０５の目標位置を得る。レンズマイコン１２０は、この目標位置に、図４のカム軌跡において対応するズーム位置に、現在の光学特性における第２のカム軌跡（図５の下側のｐｑｒｓの線）において対応するフォーカスレンズ１０５の位置にフォーカスレンズ１０５を駆動させる。なお、レンズマイコン１２０は、カメラマイコン２１０からズーム位置を取得してもよい。この場合、レンズマイコン１２０は、このズーム位置に、現在の光学特性における第２のカム軌跡（図５の下側のｐｑｒｓの線）において対応するフォーカスレンズ１０５の位置にフォーカスレンズ１０５を駆動させる。

図７は、フォーカスプリセットにおけるカム軌跡のグラフであり、横軸と縦軸は図４と同様である。点線はフォーカス論理位置におけるカム軌跡、実線はフォーカス物理位置におけるカム軌跡を表しており、カム補正がかけられた位置となる。カムは至近端と無限端と１ｍの３つの被写体距離に合焦するフォーカス位置とズーム位置の対応をそれぞれ表している。上述したように、カメラマイコン２１０はＦＰ手段として機能する。そして、カメラマイコン２１０が、ＦＰ手段としてレンズマイコン１２０に送信するフォーカスレンズ１０５の位置は所定の光学特性におけるフォーカスレンズの駆動情報である。

例えば、フォーカスレンズ１０５がテレ端でフォーカスレンズ１０５が１ｍの被写体に合焦している場合のフォーカス論理位置はｅ、フォーカス物理位置はｆとなる。フォーカスプリセットにおいてフォーカス位置が保存される場合、レンズマイコン１２０から周期的な通信によってズーム位置ｅとフォーカス論理位置ｆの情報がカメラマイコン２１０に送信される。

次に、フォーカスレンズ１０５のズーム位置とフォーカス物理位置が位置ｈに変更された後でＦＰ機能によって位置ｆに復帰する際には、カメラマイコン２１０は、ズーム位置とフォーカス論理位置として位置ｅをレンズマイコン１２０に通信する。レンズマイコン１２０は、位置ｅのズーム位置とフォーカス論理位置から現在のズーム位置でのフォーカス論理位置をカム軌跡から算出し、位置ｄを得る。

次に、位置ｄのカム補正量であるフォーカス物理位置ｇを算出する。そして、レンズマイコン１２０はフォーカスレンズ１０５を位置ｆへ移動させることによってフォーカスプリセットを実行する。

リアフォーカスレンズでない場合や同一のズーム位置の場合は、ズーム位置をレンズマイコン１２０とカメラマイコン２１０の間で必ずしも送受信する必要はない。また、他の光学条件によって変化する他の補正についても、現在の光学条件データと論理位置から物理位置を算出することができる。

また、図７のカムの至近無限間のフォーカス可動範囲が広い所（図７のズーム位置がテレ端の場合）のフォーカス範囲に合わせて、全てのズーム領域のフォーカス可動を広げた場合のフォーカスプリセットについて説明する。

図８は、フォーカスプリセットにおけるカム軌跡であるが、図７のテレ端のフォーカス可動範囲をワイド端まで広げた場合のグラフであり、横軸と縦軸の定義は図７と同様である。図８のカム軌跡は、至近被写体距離と無限被写体距離とその中間の被写体距離のそれぞれについて図７の点線で示す所定の光学特性（論理位置）におけるカム軌跡を、ズーム位置に対する無限端と至近端の距離のうち最大の距離で規格化したカム軌跡である。ここでは、図７では、テレ端の無限端と至近端の距離が最大である。

同図に示すカム軌跡を使用すれば、位置ｅとｄのフォーカス論理位置が同じになるため、位置ｆやｈを算出する必要がなくなり、汎用性が高くなる。レンズマイコン１２０は、図７に示すカム軌跡と図８に示すカム軌跡との対応付けをメモリ１３０に保存しており、図８に示すカム軌跡の情報をカメラマイコン２１０に送信する。

例えば、カメラマイコン２１０が、図８（規格化したカム軌跡）において位置ｈを指定すると、レンズマイコン１２０は図７（規格化される前のカム軌跡）の情報を使用して図８に示す位置ｈを図７に示すｈに変換してフォーカス位置を得る。これが所定の光学特性におけるフォーカスレンズの駆動情報となる。図８では、フォーカス領域を統一にしたため、最小フォーカス移動量がズーム位置によって異なってしまうため、取りえないフォーカス位置を指定する可能性がある。

フォーカス論理位置からフォーカス物理位置への変換の際に近似値に丸められ、プリセットを行うレンズ装置１００においてはできるだけ被写体距離が同じになる最適なフォーカス物理位置へと変換されるため、実際には問題にならない。また、フォーカス論理位置の間隔がズーム位置によって取れる値、つまり、分解能が異なるが、カメラマイコン２１０は移動量としては最小像面移動量以上の値を指定することで解決される。更に、前述したように、フォーカス物理位置では可能な限りの値が使えるため、問題とはならない。

ＡＦにおいては、ＰＬ変換部１２２が、現在のフォーカスレンズ１０５の位置であるフォーカス物理位置をフォーカス論理位置に変換する。そして、レンズマイコン１２０は、フォーカス論理位置と既知のカム軌跡の情報や敏感度の情報からＩＬ変換部１２４で最小像面移動量、至近像面移動限界、無限像面移動限界をレンズインターフェース部１２３から送信する。カメラマイコン２１０は、カメラインターフェース部２１１を介して、それらの情報を取得し、カメラマイコン２１０は、フォーカスレンズ１０５を微小振動（ウォブリング）させてＡＦ評価値のピークを調べる駆動命令をレンズマイコン１２０に送信する。この時に送信するデータは、レンズマイコン１２０から受信した現在のフォーカス論理位置と、移動したい像面移動量であり、移動量は符号付きで、正の場合を無限方向のデータとする。

レンズマイコン１２０は駆動命令を受信し、ＩＬ変換部１２４が像面移動量をレンズ論理移動量に変換する。レンズマイコン１２０は、受信したフォーカス論理位置とレンズ論理移動量を合計して目標のフォーカス論理位置を算出する。また、補正値演算部１２１が現在の光学条件から補正値を算出する。そして、ＰＬ変換部１２２が、算出された補正値に基づいて目標のフォーカス論理位置を目標のフォーカス物理位置へ変換する。その後、レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ駆動部１１０に目標のフォーカス物理位置にフォーカスレンズ１０５を駆動させる。

信号処理部２０４からの映像信号に基づいて、レンズ制御データ演算部２０８はコントラスト値を確認し、今度は逆方向にフォーカスレンズ１０５をウォブリングさせて、同様にコントラスト値を確認し、ピーク位置がある合焦方向を判別する。そして、カメラマイコン２１０は、フォーカスレンズ１０５を合焦方向に大きく移動させるために、より大きな像面移動量と現在のフォーカス論理位置をレンズマイコン１２０に送信する。この結果、同様な手順でフォーカスレンズ１０５は駆動され、合焦となるコントラストのピーク位置まで駆動される（実際にはピーク位置を越えた後でピーク位置に戻される）。

また、撮像素子に撮像用画素と焦点検出用画素を設け、撮像面で位相差方式の焦点検出を行う場合は、検出された焦点位置に対応する像面移動量と現在のフォーカス論理位置をレンズマイコン１２０に送信して位相差ＡＦを行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明は、レンズ交換型のカメラシステムおよびレンズ装置に適用することができる。

１００…レンズ装置、１０５…フォーカスレンズ、１１０…フォーカスレンズ駆動部（駆動手段）、１１０ｃ…フォトインターラプタ（第１の位置検出手段）、１２０…レンズマイコン（制御手段）、２００…カメラ本体（撮像装置）

Claims (13)

1. 撮像装置に着脱可能に装着されるレンズ装置であって、
   焦点調節を行うフォーカスレンズと、
   前記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第１の位置検出手段と、
   前記第１の位置検出手段によって検出された前記フォーカスレンズの位置を所定の光学特性における前記フォーカスレンズの位置に補正し、補正された前記フォーカスレンズの位置を前記撮像装置に送信し、前記撮像装置から受信した前記所定の光学特性における前記フォーカスレンズの駆動情報を現在の光学特性における前記フォーカスレンズの駆動情報に補正し、前記第１の位置検出手段によって検出された前記フォーカスレンズの位置と補正された前記フォーカスレンズの駆動情報に従って前記駆動手段に前記フォーカスレンズを駆動させる制御手段と、
   を有することを特徴とするレンズ装置。
2. 前記現在の光学特性を検出する光学特性検出手段を更に有し、
   前記制御手段は、前記光学特性検出手段が検出した前記現在の光学特性と前記所定の光学特性との差に基づく焦点位置のズレ量を補正値として算出し、前記補正値を前記第１の位置検出手段によって検出された前記フォーカスレンズの位置から除くことによって前記補正されたフォーカスレンズの位置を算出することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記フォーカスレンズの光軸上に挿入および退避可能に構成され、光量を調整するフィルタを更に有し、
   前記光学特性検出手段は前記フィルタの挿脱を検出し、前記現在の光学特性と前記所定の光学特性との差は前記フィルタの屈折率と空気の屈折率の差であることを特徴とする請求項２に記載のレンズ装置。
4. 光量を調整する絞りを更に有し、
   前記光学特性検出手段は前記絞りの絞り値を検出し、前記現在の光学特性と前記所定の光学特性との差は前記絞り値と開放絞り値の差であることを特徴とする請求項２または３に記載のレンズ装置。
5. 前記光学特性検出手段は前記レンズ装置の温度を検出し、前記現在の光学特性と前記所定の光学特性との差は温度変化であることを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
6. 前記フォーカスレンズを含み、被写体像を形成する撮影光学系と、
   当該撮影光学系を収納する鏡筒と、
   を更に有し、
   前記制御手段は、前記温度変化によって前記撮影光学系と前記鏡筒が伸縮することによる前記焦点位置のズレ量の割合を表す係数を前記温度変化にかけることによって前記補正値を算出することを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
7. 前記撮像装置は、被写体像を光電変換する撮像素子を有し、
   前記制御手段は、前記温度変化によって前記レンズ装置から前記撮像装置の前記撮像素子までの距離であるフランジバックが伸縮することによる前記焦点位置のズレ量の割合を表す係数を前記温度変化にかけることによって前記補正値を算出することを特徴とする請求項５に記載のレンズ装置。
8. 焦点距離を調整するズームレンズと、
   前記ズームレンズの位置を検出する第２の位置検出手段と、
   を更に有し、
   前記制御手段は、所定の被写体距離に関する前記ズームレンズの位置と前記フォーカスレンズの位置の関係を表す前記所定の光学特性における第１のカム軌跡と前記第２の位置検出手段が検出した前記ズームレンズの位置から前記補正されたフォーカスレンズの位置を取得し、前記撮像装置から受信した前記所定の光学特性における前記フォーカスレンズの駆動情報としてのズーム位置に、前記所定の被写体距離に関する前記現在の光学特性における第２のカム軌跡において対応する前記フォーカスレンズの位置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に記載のレンズ装置。
9. 前記現在の光学特性を検出する光学特性検出手段を更に有し、
   前記制御手段は、前記光学特性検出手段が検出した前記現在の光学特性と前記所定の光学特性との差に基づく焦点位置のズレ量を補正値として演算し、前記撮像装置から受信した前記所定の光学特性における前記フォーカスレンズの駆動情報から得られる前記フォーカスレンズの目標位置に前記補正値を加えることによって前記現在の光学特性における前記フォーカスレンズの駆動情報である目標位置を取得することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
10. 前記撮像装置は、被写体像を光電変換する撮像素子を有し、
    前記制御手段は、前記撮像装置から前記フォーカスレンズの駆動情報を前記撮像素子の像面移動量として受信することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
11. 焦点距離を調整するズームレンズと、
    前記ズームレンズの位置を検出する第２の位置検出手段と、
    を更に有し、
    前記制御手段は、至近被写体距離と無限被写体距離とその中間の被写体距離のそれぞれについて前記ズームレンズの位置と前記フォーカスレンズの位置の関係を表す前記所定の光学特性におけるカム軌跡を、前記ズームレンズの位置に対する無限端と至近端の距離のうち最大の距離で規格化したカム軌跡を前記撮像装置に送信し、
    前記制御手段は、前記撮像装置が前記規格化したカム軌跡において指定した前記フォーカスレンズの駆動情報に、規格化される前の前記カム軌跡において対応する前記フォーカスレンズの駆動情報を前記撮像装置から受信した前記所定の光学特性における前記フォーカスレンズの駆動情報として取得することを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
12. 請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載のレンズ装置と、当該レンズ装置が着脱可能に装着される撮像装置と、を有する撮像システムであって、
    前記撮像装置は、メモリと、前記フォーカスレンズの位置を前記メモリに記憶させると共に前記メモリに記憶された前記フォーカスレンズの位置に前記フォーカスレンズを駆動するように前記制御手段に命令するフォーカスプリセット手段と、を有し、
    前記フォーカスプリセット手段が前記制御手段に送信する前記フォーカスレンズの位置は前記所定の光学特性における前記フォーカスレンズの駆動情報であることを特徴とする撮像システム。
13. 請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載のレンズ装置と、当該レンズ装置が着脱可能に装着される撮像装置と、を有する撮像システムであって、
    前記撮像装置は、
    被写体像を光電変換する撮像素子を有し、
    焦点状態を表す焦点信号を生成する焦点信号生成手段と、
    前記焦点信号生成手段によって生成された前記焦点信号が合焦を表すように前記フォーカスレンズの駆動情報を前記撮像素子の像面移動量として演算する演算手段と、
    を有することを特徴とする撮像システム。