JP2015212746A - ズームトラッキング制御装置、ズームトラッキング制御プログラム、光学機器および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補正レンズの合焦移動量にかかわらず、かつ過剰なズームトラッキング制御を行うことなく、変倍時における合焦維持精度を向上させる。【解決手段】ズームトラッキング制御装置１１０は、移動する変倍レンズ１０２と、変倍中において被写体に対する合焦状態を維持するために合焦位置に移動される補正レンズ１０５とを含むズームレンズに対して用いられる。該装置は、被写体距離ごとの変倍レンズの位置に対応する合焦位置を表すデータを記憶した記憶手段からデータの読み出しが可能であり、変倍中において、記憶手段から読み出したデータを用いて変倍中の被写体距離での変倍レンズの位置に対応する合焦位置を取得し、該取得した合焦位置に補正レンズを移動させるズームトラッキング制御を、設定された制御周期で行い、変倍中における変倍レンズの位置および被写体距離のうち少なくとも一方に応じて制御周期を変化させる。【選択図】図１

Description

本発明は、変倍中において合焦状態を維持するために補正レンズの位置を制御するズームトラッキング制御技術に関する。

インナーフォーカスタイプのズームレンズでは、ある被写体距離に対して合焦した状態から変倍レンズを移動させて変倍（ズーム）を行うと、像面の位置が変化してピントがぼける。このため、変倍レンズの移動に対して補正レンズ（コンペンセータ）をモータ等のアクチュエータによって移動させて像面の変位を補正することで合焦状態を維持するズームトラッキング制御を行うことが望ましい。ズームトラッキング制御としては、被写体距離と変倍レンズの位置（以下、ズーム位置という）とに対応する補正レンズの合焦位置を表すデータである電子カムデータを用いた補正レンズの位置制御が行われることが多い。ズームトラッキング制御では、変倍中に、マイクロコンピュータが電子カムデータから被写体距離とズーム位置とに対応する合焦位置を読み出し、その合焦位置に補正レンズを移動させるようアクチュエータを制御する動作を所定の周期で繰り返す。

ただし、このようなズームトラッキング制御において、同じ変倍レンズの移動量に対して合焦状態を維持するための補正レンズの移動量（以下、合焦移動量という）は、被写体距離とズーム位置によって異なり、一定ではない。このため、ズームトラッキング制御の周期が長いと、補正レンズの合焦移動量が大きい場合に、変倍レンズの移動に対して補正レンズの合焦移動量分の移動が間に合わず、合焦維持精度が低下するおそれがある。一方、ズームトラッキング制御の周期が短いと、マイクロコンピュータに過剰なズームトラッキング制御を行わせることになり、マイクロコンピュータの負荷が高くなる。

特許文献１には、変倍レンズの移動速度（以下、ズーム速度という）に応じてズームトラッキング制御の周期を変化させる、具体的にはズーム速度が速い場合にズームトラッキング制御の周期を短くして、変倍時の合焦維持精度を改善する方法が開示されている。

特開平０８−２６５６１９号公報

しかしながら、ズーム速度に応じてのみズームトラッキング制御の周期を変化させる特許文献１にて開示された方法では、ズームトラッキング制御の周期が長く設定されるズーム速度が遅い場合において補正レンズの合焦移動量が大きいと、合焦状態を維持できない。また、ズーム速度が速いと、合焦状態は維持できるものの、短い周期で過剰なズームトラッキング制御が行われるためにマイクロコンピュータの負荷が高くなる。

本発明は、補正レンズの合焦移動量にかかわらず、かつ過剰なズームトラッキング制御を行うことなく、変倍時における合焦維持精度を向上させることができるようにしたズームトラッキング制御装置およびズームトラッキング制御プログラムを提供する。さらに、本発明は、該ズームトラッキング制御装置を備えた光学機器および撮像装置を提供する。

本発明の一側面としての変倍のためにズームトラッキング制御装置は、移動する変倍レンズと、変倍中において被写体に対する合焦状態を維持するために合焦位置に移動される補正レンズとを含むズームレンズに対して用いられる。該ズームトラッキング制御装置は、被写体距離ごとの変倍レンズの位置に対応する合焦位置を表すデータを記憶した記憶手段からデータの読み出しが可能であり、変倍中において、記憶手段から読み出したデータを用いて変倍中の被写体距離での変倍レンズの位置に対応する合焦位置を取得し、該取得した合焦位置に補正レンズを移動させるズームトラッキング制御を、設定された制御周期で行い、変倍中における変倍レンズの位置および被写体距離のうち少なくとも一方に応じて制御周期を変化させることを特徴とする。

なお、上記ズームトラッキング制御装置を備えた撮像装置や交換レンズ等の光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、変倍レンズの位置および被写体距離のうち少なくとも一方に応じて、補正レンズを移動させるズームトラッキング制御の制御周期を変化させる。このため、補正レンズの移動量にかかわらず、かつ過剰なズームトラッキング制御を行うことなく、変倍時の合焦維持精度を向上させることができる。

本発明の実施例１であるレンズ交換式カメラシステムの構成を示すブロック図。 実施例１における被写体距離ごとの電子カムデータを示す図。 実施例１におけるフォーカスレンズの合焦位置の算出方法を説明する図。 実施例１における電子カムデータとフォーカスレンズの合焦移動量との関係を示す図。 ズームトラッキング制御が過剰に行われる例を説明する図。 ズームトラッキング制御による合焦維持精度が低下する例を説明する図。 実施例１においてズームトラッキング制御が適正に行われる例を説明する図。 実施例１におけるズーム位置とズームトラッキング制御周期との関係を説明する図。 実施例１においてズーム位置に応じてズームトラッキング制御周期を設定する処理を示すフローチャート。 本発明の実施例２における被写体距離とフォーカスレンズの合焦移動量との関係を説明する図。 実施例２における被写体距離とズームトラッキング制御周期との関係を説明する図。 実施例２において被写体距離に応じてズームトラッキング制御周期を設定する処理を示すフローチャート。 本発明の実施例３においてズーム位置とズーム速度に応じてズームトラッキング制御周期を設定する処理を示すフローチャート。 実施例３においてズーム速度によるズームトラッキング制御周期を補正する処理を示すフローチャート。 本発明の実施例４においてズーム位置とズーム速度に応じてズームトラッキング制御周期を設定する処理を示すフローチャート。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１には、本発明の実施例１であるレンズ交換式カメラシステムの構成を示している。このレンズ交換式カメラシステムは、ズームレンズとしての交換レンズ（光学機器）１１１と該交換レンズ１１１が取り外し可能に装着されるカメラ本体（撮像装置）１３１とにより構成され、静止画撮影と動画撮影を行うことができる。

被写体からの光は、交換レンズ１１１内のズーム撮影光学系（以下、単に撮影光学系という）を通ってカメラ本体１３１内に入射する。撮影光学系は、被写体側から順に、第１レンズ１０１と、変倍レンズ１０２と、絞り１０３と、ＮＤフィルタ１０４と、フォーカスレンズ１０５と、第４レンズ１０６とにより構成されている。交換レンズ１１１には、レンズマイクロコンピュータ（以下、レンズマイコンという）１１０と、変倍レンズ１０２の光軸方向での位置（以下、ズーム位置という）を検出するズーム位置検出部１０７と、絞り１０３を駆動する絞り駆動部１０８とが設けられている。また、交換レンズ１１１には、フォーカスレンズ１０５を光軸方向に移動させるフォーカス駆動部１０９が設けられている。

レンズマイコン１１０は、カメラ本体１３１内に設けられた後述するカメラマイクロコンピュータ（以下、カメラマイコンという）１２９との通信が可能である。

変倍レンズ１０２は、不図示のズーム駆動機構に連結されたズーム操作リングがユーザによって操作されることに応じて光軸方向に移動可能である。これにより、変倍レンズ１０２の移動によって撮影光学系の焦点距離が変更される変倍が行われる。ズーム位置検出部１０７は、可変抵抗等のズーム位置センサを用いてズーム位置を検出し、該ズーム位置のデータをレンズマイコン１１０に出力する。

絞り駆動部１０８は、ステッピングモータやボイスコイルモータ等の絞りアクチュエータと、ホール素子等の絞り１０３の駆動位置を検出する絞りセンサを含む。また、フォーカス駆動部１０９は、ステッピングモータ、振動波モータ、ボイスコイルモータ等のフォーカスアクチュエータと、エンコーダ等のフォーカスレンズ１０５の光軸方向での位置を検出するフォーカス位置センサを含む。絞り駆動部１０８の絞りアクチュエータおよびフォーカス駆動部１０９のフォーカスアクチュエータは、カメラマイコン１２９からの絞り駆動指令やフォーカス駆動指令を受けたレンズマイコン１１０によって制御される。

ＮＤフィルタ１０４は、ユーザによって操作される不図示の挿抜機構によって撮影光学系の光路に対して挿抜が可能である。

撮影光学系からカメラ本体１３１内に入射した光は、ミラー１２３によって反射され、ペンタプリズム１２１を介して光学ファインダ（接眼レンズ）１２２に導かれる。ユーザは、光学ファインダ１２２を介して撮影光学系により形成された被写体像を観察することができる。

ミラー１２３の一部はハーフミラーであり、該ハーフミラーを透過した光は、ミラー１２３の背後に配置された不図のサブミラーによって反射されてデフォーカス検出部１２７に導かれる。デフォーカス検出部１２７は、位相差検出方式により撮影光学系の被写体に対するデフォーカス量を検出する。検出されたデフォーカス量は、カメラマイクロコンピュータ（以下、カメラマイコンという）１２９に送られる。

カメラマイコン１２９は、デフォーカス量から合焦状態を得るためのフォーカスレンズ１０５の移動量を算出し、レンズマイコン１１０に該移動量を含むフォーカス駆動指令を送信する。レンズマイコン１１０は、該フォーカス駆動指令に応じた移動量だけフォーカスレンズ１０５を移動させるようフォーカス駆動部１０９を制御する。これにより、位相差検出方式によるオートフォーカス（ＡＦ）が行われる。

ミラー１２３は、不図示のミラー駆動機構によって光路から退避可能である。ミラー１２３が光路から退避すると、被写体像が撮像素子１２４上に形成される。撮像素子１２４は、被写体像を電気信号に変換して該電気信号を信号処理部１２５に出力する。信号処理部１２５は、撮像素子１２４からの電気信号に対してＡ／Ｄ変換、増幅、色補正、ホワイトバランス等の処理を行って映像信号を生成する。映像信号は、動画撮影時には動画データとして、静止画撮影時にはその１フレームが静止画データとしてそれぞれ記録処理部１２６により記録される。また、記憶された動画データおよび静止画データは、不図示の電子ビューファインダに表示することができる。

また、信号処理部１２５で生成された映像信号は、コントラスト信号生成部１２８にも送られる。コントラスト信号生成部１２８は、映像信号のうち特定の高周波成分を抽出してコントラスト信号を生成する。カメラマイコン１２９は、コントラスト信号を用いて撮影光学系の焦点状態を判別し、フォーカスレンズ１０５を合焦位置（コントラスト信号がピークとなる位置）に移動させるようにレンズマイコン１１０にフォーカス駆動指令を送信する。レンズマイコン１１０は、該フォーカス駆動指令に応じてフォーカスレンズ１０５を移動させるようフォーカス駆動部１０９を制御する。これにより、コントラスト検出方式によるＡＦが行われる。

なお、本実施例では、撮像素子１２４とは別のデフォーカス検出部１２７によって位相差検出方式によるデフォーカス量検出を行う場合について説明するが、撮像素子１２４に位相差検出機能を設けてもよい。これにより、位相差検出方式のデフォーカス量検出とコントラスト検出方式による撮像素子１２４で行うような構成にしてもよい。

本実施例における撮影光学系は、インナーフォーカス（リアフォーカス）タイプのズームレンズである。インナーフォーカスタイプのズームレンズでは、ある被写体距離に対して合焦した状態でズーム位置を変更する（変倍を行う）と像面の位置が変動し、ピントがぼける。このため、ズームトラッキング制御装置（ズームトラッキング制御用コンピュータ）としてのレンズマイコン１１０は、変倍中に像面位置の変動を補正して合焦状態を維持するために、補正レンズとしても機能するフォーカスレンズ１０５を移動させるよう動作する。本実施例では、ズーム位置の変化に応じたフォーカスレンズ１０５の位置の補正を、被写体距離ごとのズーム位置に対応するフォーカスレンズ１０５の合焦位置を表すデータである電子カムデータを用いたズームトラッキング制御により行う。合焦位置は、ある被写体距離に対して撮影光学系の合焦状態が得られるフォーカスレンズ１０５の位置である。電子カムデータは、レンズマイコン１１０に内蔵されるフラッシュＲＯＭ等のメモリ（記憶手段）に記憶されている。

図２には、電子カムデータの例を示している。横軸はズーム位置を、縦軸はフォーカスレンズ１０５の位置（以下、フォーカス位置という）を示している。黒点は、離散的に選択された被写体距離（Ａ〜Ｄ：以下、代表被写体距離という）ごとに離散的に選択されたズーム位置（以下、代表ズーム位置という）を示している。実際のデータとしては、このような離散的な被写体距離ごとに離散的な代表ズーム位置に対応する合焦位置がメモリに記憶されている。ただし、同じ被写体距離の代表ズーム位置に対応する合焦位置を曲線で結ぶことでカムのような形状が表れることから、本実施例ではメモリに記憶された合焦位置のデータを電子カムデータと称する。

実際の被写体距離とズーム位置が代表被写体距離における代表ズーム位置に一致するときは、該代表ズーム位置に対応する合焦位置のデータを読み出すことで、フォーカスレンズ１０５を移動させるべき目標となる合焦位置を取得できる。また、代表被写体距離以外の被写体距離または代表ズーム位置以外のズーム位置に対しては、その被写体距離またはズーム位置の近傍の複数の代表ズーム位置に対応する合焦位置を用いた演算（線形補間）によって目標となる合焦位置を取得できる。

図３（ａ），（ｂ）を用いて、線形補間による合焦位置の算出方法について説明する。図３（ａ），（ｂ）において、横軸はズーム位置を、縦軸はフォーカス位置を示している。図（ａ）は、電子カムデータの全体を示しており、図３（ｂ）は図３（ａ）の一部（枠で囲った部分）を拡大して示している。図３（ｂ）に示した４つの黒点は、代表被写体距離Ａにおけるワイド（Ｗｉｄｅ）側とテレ（Ｔｅｌｅ）側の２つの代表ズーム位置と代表被写体距離Ｂにおけるワイド側とテレ側の２つの代表ズーム位置である。

ここでは、被写体距離Ａと被写体距離Ｂとの間の被写体距離Ａ′におけるワイド側ズーム位置ｘとテレ側ズーム位置ｚとの間のミドルズーム位置ｙでの合焦位置を求める場合について説明する。まず、ワイド側ズーム位置ｘにおける被写体距離Ａでの合焦位置と被写体距離Ｂでの合焦位置のデータを読み出すとともに、被写体距離Ａ，Ｂ間の差ａと被写体距離Ａ，Ａ′間の差ｂの比ｂ／ａを計算する。そして、これら合焦位置および比ｂ／ａを用いてワイド側ズーム位置ｘにおける被写体距離Ａ′での合焦位置を算出する。

また、同様にテレ側ズーム位置ｚにおける被写体距離Ａでの合焦位置と被写体距離Ｂでの合焦位置のデータを読み出す。被写体距離Ａ，Ｂ間の差ａ′と被写体距離Ａ，Ａ′間の差ｂ′の比ｂ′／ａ′は、比ｂ／ａと同じである。そして、これら合焦位置および比ｂ′／ａ′（＝ｂ／ａ）を用いてテレ側ズーム位置ｚにおける被写体距離Ａ′での合焦位置を算出する。

次に、ワイド側〜ミドルズーム位置間の変倍レンズの移動量（以下、ズーム移動量という）ｌと、テレ側〜ミドルズーム位置間のズーム移動量ｍを算出する。そして、被写体距離Ａ′におけるワイド側およびテレ側ズーム位置ｘ，ｚでの合焦位置と、上記距離の比ｌ／（ｌ＋ｍ）とを用いて、被写体距離Ａ′におけるミドルズーム位置ｙでの合焦位置を算出する。

次に、図４から図７を用いて、レンズマイコン１１０がズームトラッキング制御を実行する周期（以下、ズームトラッキング制御周期または単に制御周期という）について説明する。図４から図７において、横軸はズーム位置を、縦軸はフォーカス位置を示す。ある同一の被写体距離に対する複数の代表ズーム位置の合焦位置を曲線で結んで示す。この曲線は、ズームトラッキングカーブとも称されるが、本実施例では電子カム曲線という。縦の各破線はズームトラッキング制御の実行タイミングを示し、該破線間の間隔がズームトラッキング制御周期を表している。さらに、１制御周期内での電子カム曲線上でのフォーカス位置の変化量が、合焦状態を維持するためのフォーカスレンズ１０５の移動量（以下、合焦移動量という）を示す。

図４に示すように、被写体距離Ａに対する電気カム曲線の傾きは、ズーム位置ａ１よりもズーム位置ｂ１の方が大きい。このため、変倍レンズの移動速度（以下、ズーム速度という）が一定である場合にズームトラッキング制御を一定の制御周期で行うと、ズーム位置ａ１に対応する合焦位置からの合焦移動量よりもズーム位置ｂ１に対応する合焦位置からの合焦移動量が大きくなる。しかし、１制御周期内での合焦移動量が大きすぎると、その制御周期内でその合焦移動量のフォーカスレンズ１０５の移動を完了することができず、合焦状態を維持できなくなる（合焦維持精度が低下する）。

そこで、本実施例では、図５に示すように、ズームトラッキング制御周期を短くすることで、ズーム位置ｂ２のように電子カム曲線の傾きが大きくても、１制御周期内での合焦移動量が小さくなり、合焦維持精度を向上させることができる。

しかし、ズームトラッキング制御周期を短くすると、その分レンズマイコン１１０の負荷が増大する。このため、図５に示すズーム位置ａ２のように電子カム曲線の傾き（つまり合焦移動量）が小さくズームトラッキング制御を短い制御周期で行わなくてもよいズーム位置では、レンズマイコン１１０に必要以上の負荷が発生してしまう。逆に、図６に示すズーム位置ａ３でのレンズマイコン１１０への負荷を減らすためにズームトラッキング制御周期を一律に長くすると、ズーム位置ｂ３のように電子カム曲線の傾きが大きいズーム位置での合焦維持精度が低下する。このようにズームトラッキング制御周期を一定とした場合には、高い合焦維持精度とレンズマイコン１１０の負荷の軽減とを両立することが難しい。

このため、本実施例では、図７に示すように、ズームトラッキング制御周期をズーム位置に応じて変化させる。具体的には、電子カム曲線の傾きが互いに異なる２つのズーム位置を第１のズーム位置（第１の位置）と第２のズーム位置（第２の位置）とする。そして、第１および第２のズーム位置のうち、ズーム位置ｂ４のように電子カム曲線の傾きがより大きい、つまりはそのズーム位置からの同一のズーム移動量（同一移動量）に対する合焦移動量がより大きい方を第１のズーム位置とする。逆に、ズーム位置ａ４のように電子カム曲線の傾きがより小さい、つまりはそのズーム位置からの同一ズーム移動量に対する合焦移動量がより小さい方を第２のズーム位置とする。

このとき、第１のズーム位置におけるズームトラッキング制御周期を、第２のズーム位置でのズームトラッキング制御周期よりも短くする。これにより、合焦維持精度を向上させることができる。また、第２のズーム位置におけるズームトラッキング制御周期を、第１のズーム位置でのズームトラッキング制御周期よりも長くすることで、レンズマイコン１１０の負荷を軽減することができる。

なお、第１および第２のズーム位置の関係にある２つのズーム位置は、全てのズーム位置の中から複数組選択することができる。

次に、図８および図９を用いて、レンズマイコン１１０がズームトラッキング制御周期を変更する方法について説明する。図８（ａ）において、横軸はズーム位置を示し、縦軸はフォーカス位置を示す。黒点は代表被写体距離Ａにおける代表ズーム位置Ｚｗ，Ｚ１，Ｚ２，・・・，Ｚｎ，Ｚｎ＋１，Ｚｎ＋２，・・・，Ｚｔに対応する合焦位置を示す。図８（ｂ）は、上記代表ズーム位置ごとのズームトラッキング制御周期のデータテーブル（以下、制御周期テーブルという）を示す。該制御周期テーブルは、レンズマイコン１１０内のメモリに記憶されている。

図９のフローチャートには、レンズマイコン１１０が行う処理を示している。レンズマイコン１１０は、コンピュータプログラムとしてのズームトラッキング制御プログラムに従ってこの処理を実行する。また、ここでは、被写体距離が一定であるものとする。

ステップＳ８０１において処理を開始したレンズマイコン１１０は、ステップＳ８０２においてズーム位置検出部１０７を通じて現在のズーム位置を取得する。

次に、ステップＳ８０３では、レンズマイコン１１０は、カメラマイコン１２９を通してデフォーカス検出部１２７で検出されたデフォーカス量を取得する。そして、レンズマイコン１１０は、デフォーカス量と現在の被写体距離とからフォーカスレンズ１０５の合焦位置を算出する。

次に、ステップＳ８０４では、レンズマイコン１１０は、フォーカス駆動部１０９を制御して、フォーカスレンズ１０５をステップＳ８０３にて算出した合焦位置に移動させる。

次に、ステップＳ８０５では、レンズマイコン１１０は、前回のズームトラッキング制御周期におけるズーム位置と現在のズーム位置とに変化があったか否かを判定し、変化がない場合はステップＳ８１１に進み、ステップＳ８０２に戻る。一方、変化があった場合はステップＳ８０６に進む。

ステップＳ８０６では、レンズマイコン１１０は、現在のズーム位置が代表ズーム位置か否かを判定する。代表ズーム位置である場合はステップＳ８０７に進む。

ステップＳ８０７では、レンズマイコン１１０は、制御周期テーブルから現在のズーム位置に対応する制御周期のデータを読み出し（取得し）、ステップＳ８１０にてその取得した制御周期をズームトラッキング制御周期に設定する。

この後、レンズマイコン１１０は、設定された制御周期内でフォーカスレンズ１０５を合焦移動量だけ移動させるようにフォーカス駆動部１０９を制御する。そして、その制御周期が経過すると、レンズマイコン１１０はステップＳ８１１からステップＳ８０２に戻り、次のズーム位置の検出を行う。

一方、ステップＳ８０６において現在のズーム位置が代表ズーム位置でない場合は、レンズマイコン１１０は、ステップＳ８０８に進む。

ステップＳ８０８では、レンズマイコン１１０は、現在のズーム位置からこれに最も近いワイド側およびテレ側の代表ズーム位置までのズーム移動量の比率を求める。そして、その比率と制御周期テーブルから読み出したワイド側およびテレ側の代表ズーム位置での制御周期とを用いた線形補間によって、現在のズーム位置での制御周期を演算（取得）する。

こうして、ステップＳ８０９にて、レンズマイコン１１０は、ステップＳ８０８で取得した制御周期をズームトラッキング制御周期に設定する。

この後、レンズマイコン１１０は、前述したように、設定された制御周期内でフォーカスレンズ１０５を合焦移動量だけ移動させるようにフォーカス駆動部１０９を制御する。そして、その制御周期が経過すると、レンズマイコン１１０はステップＳ８１１からステップＳ８０２に戻って次のズーム位置の検出を行う。

以上説明したように、本実施例では、同一のズーム移動量に対するフォーカスレンズ１０５の合焦移動量が異なるズーム位置ごとにズームトラッキング制御周期を変化させる。このため、フォーカスレンズ１０５の合焦移動量にかかわらず、かつ過剰なズームトラッキング制御を行うことなく、変倍時の合焦維持精度を向上させることができる。

次に、図１０を用いて、本発明の実施例２について説明する。本実施例において、実施例１のカメラシステムと共通する構成要素には、実施例１と同符号を付す。

図１０において、横軸はズーム位置を示し、縦軸はフォーカス位置を示す。実線の曲線は代表被写体距離１ｍ，３ｍ，５ｍ，無限遠に対する電子カムデータを示している。また、破線の曲線は撮影光学系の光軸方向に同じ移動距離だけ移動する被写体を変倍しながら撮影した場合にフォーカスレンズ１０５が辿る合焦位置の軌跡（以下、合焦軌跡という）を示している。

光軸方向に移動する被写体を変倍しながら撮影すると、各ズーム位置での被写体距離が変化していく。このため、フォーカスレンズ１０５は図１０中の破線Ａや破線Ｂで示す合焦軌跡を辿って移動する。被写体距離とフォーカス位置との関係は、ガウスの結像公式から反比例関係となる。つまり、同一の変倍範囲であるズーム位置範囲（同一ズーム移動量）での変倍に対して、被写体距離が遠い場合（破線Ａ）の方が近い場合（破線Ｂ）よりも、被写体が光軸方向に同じ移動距離だけ移動したときのフォーカスレンズ１０５の合焦移動量は小さくなる。

このように、光軸方向への被写体の移動距離が等しくても、被写体距離が異なれば、同一ズーム位置範囲での変倍に対するフォーカスレンズ１０５の合焦移動量が異なり、被写体距離が近い場合の方が遠い場合よりも上記合焦移動量は大きくなる。

このため、本実施例では、ズームトラッキング制御周期を、被写体距離に応じて変化させる。具体的には、同一ズーム位置範囲での電子カム曲線の傾きが互いに異なる合焦可能な２つの被写体距離を、第１の被写体距離と第２の被写体距離とする。そして、第１および第２の被写体距離のうち電子カム曲線の傾きがより大きい、つまりは同一ズーム位置範囲に対する合焦移動量がより大きい方を第１の被写体距離とする。逆に、電子カム曲線の傾きがより小さい、つまりは同一ズーム位置範囲に対する合焦移動量がより小さい方を第２の被写体距離とする。

このとき、第１の被写体距離におけるズームトラッキング制御周期を、第２の被写体距離でのズームトラッキング制御周期よりも短くする。これにより、合焦維持精度を向上させることができる。また、第２の被写体距離におけるズームトラッキング制御周期を、第１の被写体距離でのズームトラッキング制御周期よりも長くすることで、レンズマイコン１１０の負荷を軽減することができる。

なお、第１および第２の被写体距離の関係にある２つの被写体距離は、全ての被写体距離の中から複数組選択することができる。

次に、図１１および図１２を用いて、レンズマイコン１１０がズームトラッキング制御周期を変更する方法について説明する。図１１（ａ）において、横軸はズーム位置を示し、縦軸はフォーカス位置を示す。実線の曲線は、代表被写体距離１ｍ，３ｍ，５ｍ，無限遠に対する電子カムデータを示す。図１１（ｂ）は、上記代表被写体距離ごとのズームトラッキング制御周期のデータテーブルである制御周期テーブルを示す。該制御周期テーブルは、レンズマイコン１１０内のメモリに記憶されている。

図１２のフローチャートには、レンズマイコン１１０が行う処理を示している。レンズマイコン１１０は、コンピュータプログラムとしてのズームトラッキング制御プログラムに従ってこの処理を実行する。

ステップＳ１２０１において処理を開始したレンズマイコン１１０は、ステップＳ１２０２においてズーム位置検出部１０７を通じて現在のズーム位置を取得する。

次に、ステップＳ１２０３では、レンズマイコン１１０は、現在の被写体距離を取得する。被写体が移動しない場合は被写体距離が変化しないので、レンズマイコン１１０は前回のズームトラッキング制御に用いた被写体距離を取得する。また、被写体距離が変化した場合は、レンズマイコン１１０は、カメラマイコン１２９を通してデフォーカス検出部１２７で検出されたデフォーカス量を取得する。そして、レンズマイコン１１０は、デフォーカス量から求められるフォーカスレンズ１０５の合焦位置と現在のズーム位置とから現在の被写体距離を演算することで取得する。

次に、ステップＳ１２０４では、レンズマイコン１１０は、現在の被写体距離とズーム位置とに対応するフォーカスレンズ１０５の合焦位置を取得する。ステップＳ１２０３にてフォーカスレンズ１０５の合焦位置を算出していない場合はこれを算出し、ステップＳ１２０３にて合焦位置を算出した場合はこれをそのまま用いる。

次に、ステップＳ１２０５では、レンズマイコン１１０は、フォーカス駆動部１０９を制御して、フォーカスレンズ１０５をステップＳ１２０４にて算出した合焦位置に移動させる。

次に、ステップＳ１２０６では、レンズマイコン１１０は、前回のズームトラッキング制御周期における被写体距離と現在の被写体距離とに変化があったか否かを判定し、変化がない場合はステップＳ１２１２に進み、ステップＳ１２０２に戻る。一方、変化があった場合はステップＳ１２０７に進む。

ステップＳ１２０７では、レンズマイコン１１０は、現在の被写体距離が代表被写体距離か否かを判定する。代表被写体距離である場合はステップＳ１２０８に進む。

ステップＳ１２０８では、レンズマイコン１１０は、制御周期テーブルから現在の被写体距離に対応する制御周期のデータを読み出し（取得し）、ステップＳ１２１１にてその取得した制御周期をズームトラッキング制御周期に設定する。

この後、レンズマイコン１１０は、設定された制御周期内でフォーカスレンズ１０５を合焦移動量だけ移動させるようにフォーカス駆動部１０９を制御する。そして、その制御周期が経過すると、レンズマイコン１１０はステップＳ１２１２からステップＳ１２０２，Ｓ１２０３に戻り、次のズーム位置および被写体距離の検出を行う。

一方、ステップＳ１２０７において現在の被写体距離が代表被写体距離でない場合は、レンズマイコン１１０は、ステップＳ１２０９に進む。

ステップＳ１２０９では、レンズマイコン１１０は、現在の被写体距離からこれに最も近い短距離側および長距離側の代表被写体距離までの距離の比率を求める。そして、その比率と制御周期テーブルから読み出した短距離側および長距離側の代表被写体距離での制御周期とを用いた線形補間によって、現在の被写体距離での制御周期を演算（取得）する。

こうして、ステップＳ１２１０にて、レンズマイコン１１０は、ステップＳ１２０９で取得した制御周期をズームトラッキング制御周期に設定する。

この後、レンズマイコン１１０は、前述したように設定された制御周期内でフォーカスレンズ１０５を合焦移動量だけ移動させるようにフォーカス駆動部１０９を制御する。そして、その制御周期が経過すると、レンズマイコン１１０はステップＳ１２１２からステップＳ１２０２，Ｓ１２０３に戻り、次のズーム位置および被写体距離の検出を行う。

Ｓ１２０６で前回のズームトラッキング制御時の被写体距離と現在の被写体距離で変化がないかを判断し、変化がない場合はＳ１２１２に進み処理を終了する。変化がある場合はＳ１２０７に進む。Ｓ１２０７では現在の被写体距離でズームトラッキング制御周期テーブルを参照可能か判定する。参照可能な場合はＳ１２０８に進む。Ｓ１２０８では現在の被写体距離を基にズームトラッキング制御周期テーブルを参照し、ズームトラッキング制御周期を取得する。現在の被写体距離でズームトラッキング制御周期テーブルを参照できない場合はＳ１２０９に進み、現在の被写体距離を挟むズームトラッキング制御周期テーブルの被写体距離から現在の被写体距離との比率を求める。Ｓ１２１０では求めた比率からズームトラッキング制御周期を線形補間により求める。Ｓ１２１１では求めたズームトラッキング制御周期を設定し、Ｓ１２１２で処理を終了する。

以上説明したように、本実施例では、同一のズーム位置範囲に対するフォーカスレンズ１０５の合焦移動量が異なる被写体距離ごとにズームトラッキング制御周期を変化させる。このため、フォーカスレンズ１０５の合焦移動量にかかわらず、かつ過剰なズームトラッキング制御を行うことなく、変倍時の合焦維持精度を向上させることができる。

なお、制御周期テーブルを被写体距離とズーム位置の双方に応じた制御周期のデータを含むデータテーブルとし、被写体距離とズーム位置に応じてズームトラッキング制御周期を変更するようにしてもよい。

次に、本発明の実施例３について説明する。ズーム位置が同じであってもズーム速度が異なると、同じ１制御周期においてフォーカスレンズ１０５を移動させるべき合焦移動量が変化する。このため、電子カム曲線の傾きが小さいズーム位置にてズーム速度が速い場合や電子カム曲線の傾きが大きいズーム位置にてズーム速度が遅い場合に、合焦維持精度が低下したり、過剰なズームトラッキング制御によりレンズマイコン１１０の負荷が増大したりする。

このため、本実施例では、実施例１のようにズーム位置に応じて設定したズームトラッキング制御周期を、ズーム速度によって補正する。言い換えれば、ズーム位置とズーム速度に応じてズームトラッキング制御周期を変化させる。これにより、ズーム速度に対して１制御周期内でフォーカスレンズ１０５を移動させるべき合焦移動量を適切に設定することが可能となる。

図１３のフローチャートには、本実施例においてレンズマイコン１１０が行う処理を示している。このフローチャートは、実施例１において図９に示したフローチャートに、ステップＳ１３１０とステップＳ１３１１を追加したものである。図９のフローチャートにも示したステップＳ８０１〜Ｓ８１１については説明を省略する。

ステップＳ８０７で現在のズーム位置に対応する制御周期を制御周期テーブルから読み出した又はステップＳ８０９で線形補間により現在のズーム位置に対応する制御周期を演算したレンズマイコン１１０は、ステップＳ１３１０で現在のズーム速度を取得する。現在のズーム速度は、前回と今回のズームトラッキング制御（制御周期）において取得したズーム位置の差を、前回設定された制御周期で除算することで算出することができる。

次に、ステップＳ１３１１では、レンズマイコン１１０は、ズーム速度に応じてズームトラッキング制御周期を補正する。

図１４のフローチャートは、ステップＳ１３１１にてレンズマイコン１１０が行うズーム速度に応じたズームトラッキング制御周期の補正処理（補正サブルーチン）を示している。本実施例では、予め基準となるズーム速度としての基準ズーム速度（所定速度）が設定されている。

ステップＳ１４０１で本処理を開始したレンズマイコン１１０は、ステップＳ１４０２において、ステップＳ１３１０で取得したズーム速度が基準ズーム速度と同じか否かを判定する。同じである場合は、ステップＳ１４０６に進み、本処理を抜けて図１３のステップＳ８１０に進む。すなわち、取得したズーム速度が基準ズーム速度と同じである場合は、ズームトラッキング制御周期を補正しない。一方、ステップＳ１３１０で取得したズーム速度が基準ズーム速度と同じでない場合は、ステップＳ１４０３に進む。

ステップＳ１４０３では、レンズマイコン１１０は、ステップＳ１３１０で取得したズーム速度が基準ズーム速度より速いか否かを判定する。取得したズーム速度が基準ズーム速度より速い場合は、１制御周期内でのフォーカスレンズ１０５の合焦移動量は基準ズーム速度の場合に比べて増加する。このため、レンズマイコン１１０は、ステップＳ１４０４に進み、ズームトラッキング制御周期をより短くなるように補正する。一方、取得したズーム速度が基準ズーム速度よりも遅い場合は、１制御周期内でのフォーカスレンズ１０５の合焦移動量は基準ズーム速度の場合よりも減少する。このため、レンズマイコン１１０は、ステップＳ１４０５に進み、ズームトラッキング制御周期をより長くするように補正する。これにより、ズーム速度が基準速度より速いときは、該基準速度より遅いときよりもズームトラッキング制御周期が短くなる。

なお、ステップＳ１４０４およびステップＳ１４０５において、レンズマイコン１１０は、ズームトラッキング制御周期の補正量を、取得したズーム速度と基準ズーム速度との比率を用いて線形補間によって算出する。

こうしてズームトラッキング制御周期を補正したレンズマイコン１１０は、ステップＳ１４０６にて本処理を抜けて図１３のステップＳ８１０に進む。

次に、本発明の実施例４について説明する。被写体距離が同じであってもズーム速度が異なると、同じ１制御周期においてフォーカスレンズ１０５を移動させるべき合焦移動量が変化する。このため、本実施例では、実施例２のように被写体距離に応じて設定したズームトラッキング制御周期を、ズーム速度によって補正する。言い換えれば、被写体距離とズーム速度に応じてズームトラッキング制御周期を変化させる。これにより、ズーム速度に対して１制御周期内でフォーカスレンズ１０５を移動させるべき合焦移動量を適切に設定することが可能となる。

図１５のフローチャートには、本実施例においてレンズマイコン１１０が行う処理を示している。このフローチャートは、実施例２において図１２に示したフローチャートに、ステップＳ１５１０とステップＳ１５１１を追加したものである。図１２のフローチャートにも示したステップＳ１２０１〜Ｓ１２１２については説明を省略する。

ステップＳ１２０８で現在の被写体距離に対応する制御周期を制御周期テーブルから読み出した又はステップＳ１２１０で線形補間により現在の被写体距離に対応する制御周期を演算したレンズマイコン１１０は、ステップＳ１５１０で現在のズーム速度を取得する。現在のズーム速度は、実施例３にて説明した方法で取得できる。

次に、ステップＳ１５１１では、レンズマイコン１１０は、実施例３にて図１４を用いて説明した補正サブルーチンを実行することで、ズーム速度に応じてズームトラッキング制御周期を補正する。すなわち、取得したズーム速度が基準ズーム速度より速い場合は、ズームトラッキング制御周期をより短くなるように補正する。また、取得したズーム速度が基準ズーム速度よりも遅い場合は、ズームトラッキング制御周期をより長くするように補正する。これにより、ズーム速度が基準速度より速いときは、該基準速度より遅いときよりもズームトラッキング制御周期が短くなる。

こうしてズームトラッキング制御周期を補正したレンズマイコン１１０は、図１５のステップＳ１２１１に進む。

なお、実施例２の最後に述べたように被写体距離とズーム位置に応じてズームトラッキング制御周期を変更する場合に、該ズームトラッキング制御周期をズーム速度に応じて補正してもよい。

上記各実施例では、交換レンズに設けられたレンズマイコンがズームトラッキング制御装置として、交換レンズに設けられたメモリに記憶された電子カムデータや制御周期データを用いてズームトラッキング制御を行う場合について説明した。しかし、これは例にすぎず、レンズ交換型のカメラ本体（撮像装置）やレンズ一体型のカメラ（光学機器）に搭載されたカメラマイコンが、交換レンズまたは一体レンズ部内の補正レンズを制御するズームトラッキング制御装置として機能するようにしてもよい。また、レンズ交換型のカメラシステムにおいて、電子カムデータや制御周期データを記憶したメモリを交換レンズに設け、このデータを用いたズームトラッキング制御をカメラ本体のカメラマイコンが行うようにしてもよい。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１０２ 変倍レンズ
１０５ フォーカスレンズ（補正レンズ）
１１０ レンズマイコン

Claims (9)

1. 変倍のために移動する変倍レンズと、変倍中において被写体に対する合焦状態を維持するために合焦位置に移動される補正レンズとを含むズームレンズに対して用いられるズームトラッキング制御装置であって、
   被写体距離ごとの前記変倍レンズの位置に対応する前記合焦位置を表すデータを記憶した記憶手段から前記データの読み出しが可能であり、
   変倍中において、前記記憶手段から読み出した前記データを用いて変倍中の被写体距離での前記変倍レンズの位置に対応する前記合焦位置を取得し、該取得した合焦位置に前記補正レンズを移動させるズームトラッキング制御を、設定された制御周期で行い、
   変倍中における前記変倍レンズの位置および被写体距離のうち少なくとも一方に応じて前記制御周期を変化させることを特徴とするズームトラッキング制御装置。
2. 前記変倍レンズが移動可能な第１の位置と第２の位置のうち、前記変倍レンズの同一移動量に対する前記ズームトラッキング制御による前記補正レンズの移動量がより大きい方を第１の位置とするとき、
   前記第１の位置での前記制御周期を前記第２の位置での前記制御周期よりも短くすることを特徴とする請求項１に記載のズームトラッキング制御装置。
3. 合焦可能な被写体距離である第１の被写体距離と第２の被写体距離のうち、同一の変倍範囲での前記変倍レンズの移動に対する前記ズームトラッキング制御による前記補正レンズの移動量がより大きい方を第１の被写体距離とするとき、
   前記第１の被写体距離での前記制御周期を前記第２の被写体距離での前記制御周期よりも短くすることを特徴とする請求項１に記載のズームトラッキング制御装置。
4. 変倍中における前記変倍レンズの位置および被写体距離のうち少なくとも一方と前記変倍レンズの移動速度とに応じて前記制御周期を変化させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のズームトラッキング制御装置。
5. 前記変倍レンズの移動速度が所定速度より速いときは、該所定速度より遅いときよりも前記制御周期を短くすることを特徴とする請求項４に記載のズームトラッキング制御装置。
6. 前記ズームレンズと、
   前記記憶手段と、
   請求項１から５のいずれか一項に記載されたズームトラッキング制御装置とを有することを特徴とする光学機器。
7. 請求項１から５のいずれか一項に記載されたズームトラッキング制御装置を有し、
   前記ズームレンズと前記記憶手段とを有するレンズ装置が取り外し可能に装着されることを特徴とする撮像装置。
8. 請求項１から５のいずれか一項に記載されたズームトラッキング制御装置と前記記憶手段とを有し、
   前記ズームレンズを有するレンズ装置が取り外し可能に装着されることを特徴とする撮像装置。
9. 変倍のために移動する変倍レンズと、変倍中において被写体に対する合焦状態を維持するために合焦位置に移動される補正レンズとを含むズームレンズに対して用いられるズームトラッキング制御用のコンピュータを動作させるコンピュータプログラムであって、
   前記コンピュータに、
   被写体距離ごとの前記変倍レンズの位置に対応する前記合焦位置を表すデータを記憶した記憶手段からの前記データの読み出しを可能とし、
   変倍中において、前記記憶手段から読み出した前記データを用いて変倍中の被写体距離での前記変倍レンズの位置に対応する前記合焦位置を取得し、該取得した合焦位置に前記補正レンズを移動させるズームトラッキング制御を、設定された制御周期で行い、
   変倍中における前記変倍レンズの位置および被写体距離のうち少なくとも一方に応じて前記制御周期を変化させることを特徴とするズームトラッキング制御プログラム。