JP2023129144A - 制御装置、レンズ装置、撮像装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカスレンズを移動させながら撮像を繰り返す制御においてもフォーカスレンズの応答性や合焦精度の低下を抑制可能な制御装置を提供すること。【解決手段】制御装置は、撮像装置と撮像装置に着脱可能なレンズ装置とを備えるカメラシステムに用いられる制御装置であって、撮像装置とレンズ装置の少なくとも一方からのフォーカス情報を取得する取得部と、フォーカス情報に応じて、互いに独立して光軸方向へ移動可能な第１のフォーカスレンズ及び光学素子の移動を制御する制御部とを有し、制御部は、第１のフォーカスレンズ及び光学素子を同時に移動させる場合において、第１のフォーカスレンズの移動に応じた像面移動量を小さくするように光学素子を移動させる第１の駆動を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、フォーカスレンズの移動を制御する制御装置に関する。

特許文献１には、収差を発生させることなく、分解能の低い第１フォーカスレンズで生じたデフォーカス量を打ち消すように、分解能の高い第２フォーカスレンズを移動させることで、高精度な合焦を実現する構成が開示されている。

特開２０２１－６７７１０号公報

近年、撮像装置の連続撮影速度は非常に高速になっており、フォーカスレンズを移動させながら撮像を繰り返す制御が行われる。しかしながら、特許文献１の構成では、フォーカスレンズを移動させながら撮像を繰り返す制御が考慮されていない。例えば、像面移動速度がフォーカスレンズを移動させるアクチュエータの最低駆動速度を下回る場合、駆動と停止を繰り返す間欠制御を実行する必要があり、フォーカスレンズの応答性や合焦精度が低下してしまう場合がある。

本発明は、フォーカスレンズを移動させながら撮像を繰り返す制御においてもフォーカスレンズの応答性や合焦精度の低下を抑制可能な制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての制御装置は、撮像装置と撮像装置に着脱可能なレンズ装置とを備えるカメラシステムに用いられる制御装置であって、撮像装置とレンズ装置の少なくとも一方からのフォーカス情報を取得する取得部と、フォーカス情報に応じて、互いに独立して光軸方向へ移動可能な第１のフォーカスレンズ及び光学素子の移動を制御する制御部とを有し、制御部は、第１のフォーカスレンズ及び光学素子を同時に移動させる場合において、第１のフォーカスレンズの移動に応じた像面移動量を小さくするように光学素子を移動させる第１の駆動を行うことを特徴とする。

また、本発明の他の側面としての制御方法は、撮像装置と撮像装置に着脱可能なレンズ装置とを備えるカメラシステムに用いられる制御方法であって、撮像装置とレンズ装置の少なくとも一方からのフォーカス情報を取得する第１ステップと、フォーカス情報に応じて、互いに独立して光軸方向へ移動可能な第１のフォーカスレンズ及び光学素子の移動を制御する第２ステップとを有し、第２ステップでは、第１のフォーカスレンズ及び光学素子を同時に移動させる場合において、第１のフォーカスレンズの移動に応じた像面移動量を小さくするように光学素子を移動させることを特徴とする。

本発明によれば、フォーカスレンズを移動させながら撮像を繰り返す制御においてもフォーカスレンズの応答性や合焦精度の低下を抑制可能な制御装置を提供することができる。

実施例１のカメラシステムのブロック図である。 被写体距離とフォーカスレンズ又はフローティングレンズとの関係を示す図である。 実施例１の通常制御モードにおけるレンズ位置と像面位置との関係を示す図である。 実施例１の低速制御モードにおけるレンズ位置と像面位置との関係を示す図である。 実施例１のフォーカスレンズとフローティングレンズの制御方法を示すフローチャートである。 実施例１のカメラシステムのブロック図である。 実施例２の通常制御モードにおける素子の位置と像面位置との関係を示す図である。 実施例２の低速制御モードにおける素子の位置と像面位置との関係を示す図である。 実施例２のフォーカスレンズと撮像素子の制御方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１（ａ）は、本実施例のカメラシステムのブロック図である。カメラシステムは、交換レンズ１００とカメラ本体（撮像装置）２００とを有する。交換レンズ１００は、カメラ本体２００に着脱可能に構成され、不図示のマウントを介してカメラ本体２００に機械的及び電気的に接続される。交換レンズ１００は、マウントに設けられた不図示の電源端子を介してカメラ本体２００から電力の供給を受ける。交換レンズ１００は、カメラ本体２００から供給された電力を用いて、後述する各種アクチュエータ（駆動手段）や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）１１３の制御を行う。カメラ本体２００は、マウントに設けられた不図示の通信端子部を介して交換レンズ１００と通信を行い、制御コマンドを送信することで交換レンズ１００の制御を行う。

カメラ本体２００は、撮像素子２０１、信号処理部２０２、記録処理部２０３、表示部２０４、操作部２０５、及び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）２０６を有する。

撮像素子２０１は、交換レンズ１００内の撮像光学系により形成された被写体像を光電変換して電気信号（アナログ信号）を出力する。不図示のＡ／Ｄ変換回路は、撮像素子２０１からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。

信号処理部２０２は、Ａ／Ｄ変換回路からのデジタル信号に対して各種画像処理を行って映像信号を生成する。また、信号処理部２０２は、映像信号から被写体像のコントラスト状態、すなわち撮像光学系の焦点状態を示すフォーカス情報や露出状態を表す輝度情報等を生成する。

撮像素子２０１は、位相差検出方式による被写体像の焦点状態を検出可能である。信号処理部２０２は、撮像素子２０１に含まれる焦点検出用の画素に対して、瞳分割を行うマイクロレンズを介して入射された光に基づいて得られた１対の被写体像の位相差信号を処理することで該位相差信号に対応するデフォーカス量を決定する。信号処理部２０２は映像信号を表示部２０４に出力し、表示部２０４は映像信号を構図やピント状態等の確認に用いられるライブビュー画像として表示する。表示部２０４は具体的には、カメラ本体２００の背面液晶や電子ビューファインダー等である。また、信号処理部２０２は映像信号を記録処理部２０３に出力し、記録処理部２０３は映像信号を静止画像や動画像データとして不図示の外部メモリ等に記憶する。

カメラマイコン２０６は、操作部２０５に含まれる撮像指示スイッチ及び各種設定スイッチ等の入力に応じてカメラ本体２００の制御を行う。また、カメラマイコン２０６は、輝度情報に応じた絞りユニット１０３の光量調節動作やデフォーカス量を含むフォーカス情報に応じた焦点調節に関する制御コマンドをレンズマイコン１１３に送信する。

交換レンズ１００は、撮像光学系、撮像光学系に含まれる素子を移動させる各種アクチュエータを制御する各種制御部、フォーカスレンズ操作リング１１２、及びレンズマイコン１１３を有する。

撮像光学系は、フィールドレンズ１０１、ズームレンズ１０２、絞りユニット１０３、像振れ補正レンズ１０４、フォーカスレンズ（第１のフォーカスレンズ）１０５、及びフローティングレンズ（第２のフォーカスレンズ）１０６を含む。

フィールドレンズ１０１は、被写体像における周辺光の進行方向の調整を行う。

ズームレンズ１０２は、図中に破線で示される撮像光学系の光軸方向へ移動可能であり、不図示のズーム機構に連結されたズーム操作リングがユーザに操作されることで光軸方向へ移動する。ズームレンズ１０２が移動することで、撮影光学系の焦点距離が変更される変倍が行われる。ズームレンズ位置検出部１０７は、可変抵抗等の位置検出センサを用いてズームレンズ１０２の位置を検出し、ズームレンズ１０２の位置に関する情報をレンズマイコン１１３に出力する。出力された位置データは、レンズマイコン１１３にてズームトラッキング制御等に用いられる。

絞りユニット１０３は、絞り羽根やホール素子等のセンサを備えて構成される。絞り羽根の状態は前述のセンサにより検出され、絞り羽根の状態に関する情報はレンズマイコン１１３に出力される。絞り制御部１０８は、レンズマイコン１１３からの指令により、ステッピングモータやボイスコイルモータ等のアクチュエータを駆動し、絞りユニット１０３による光量調節を行う。

像振れ補正レンズ１０４は、撮像光学系の光軸に直交する方向の成分を含む方向へ移動することで、手振れ等に起因する像振れを低減する。像振れ補正レンズ制御部１０９は、不図示の振動ジャイロや加速度センサ等により検出された振れに応じて、レンズマイコン１１３からの指令により、防振アクチュエータを駆動し、像揺れ補正レンズ１０４を移動させることで防振動作を行う。

フォーカスレンズ１０５は、撮像光学系の光軸方向へ移動可能であり、被写体を撮像素子２０１に結像させる合焦制御を行うことが可能である。フォーカスレンズ１０５の位置は不図示のフォトインタラプタやポテンショメータ等の位置検出センサを用いて検出され、フォーカスレンズ１０５の位置に関する情報はレンズマイコン１１３に出力される。フォーカスレンズ制御部１１０は、レンズマイコン１１３からの指令により、ステッピングモータや超音波モータ等のアクチュエータを駆動し、フォーカスレンズ１０５を移動させることで焦点調節を行う。

フローティングレンズ１０６は、撮像光学系の光軸方向へ移動可能である。フローティングレンズ１０６の位置は前述の位置検出センサを用いて検出され、フローティングレンズ１０６の位置に関する情報はレンズマイコン１１３に出力される。フローティングレンズ１０６をフォーカスレンズ１０５と共に被写体距離に連動して移動させることで、球面収差や歪曲収差等の収差を最小限に抑制可能である。また、フローティングレンズ１０６の位置によって焦点位置も変化する。この特性を用いて、フローティングレンズ１０６を効果的に制御することにより、応答性の良い焦点調節を行うことが可能である。

レンズマイコン１１３は、交換レンズ１００内の各部の動作を制御する。レンズマイコン１１３は、カメラ本体２００から送信された制御コマンドを受信し、レンズデータの送信要求を受ける。また、レンズマイコン１１３は、制御コマンドに対応するレンズ制御を行い、送信要求に対応するレンズデータをカメラ本体２００に送信する。具体的には、レンズマイコン１１３は、制御コマンドのうち光量調節に関するコマンドに応答して、絞り制御部１０８に指令を出して絞りユニット１０３による光量調節を行う。また、レンズマイコン１１３は、フォーカシングに関するコマンドに応答してフォーカスレンズ制御部１１０及びフローティングレンズ制御部１１１に指令を出してフォーカスレンズ１０５及びフローティングレンズ１０６を移動させ、焦点調節を行う。更に、レンズマイコン１１３は、フォーカスレンズ操作リング１１２の操作量に応じてフォーカスレンズ制御部１１０に指令を出してフォーカスレンズ１０５を移動させ、いわゆるマニュアルフォーカスによる焦点調節を行うことも可能である。フォーカスレンズ操作リング１１２の操作量は、不図示のフォトインタラプタ等のセンサから出力される信号を用いてレンズマイコン１１３により算出される。

また、レンズマイコン１１３は、図１（ｂ）に示されるように、取得部１１３ａと制御部１１３ｂとを備える。取得部１１３ａは、カメラ本体２００と交換レンズ１００の少なくとも一方からのフォーカス情報を取得する。制御部１１３ｂは、取得部１１３ａが取得したフォーカス情報に応じて、互いに独立して光軸方向へ移動可能なフォーカスレンズ１０５及び光学素子の移動を制御する。光学素子とは、フローティングレンズ１０６や光軸方向へ移動可能に構成された撮像素子である。なお、レンズマイコン１１３は、本実施例では交換レンズ１００内に搭載されているが、交換レンズ１００とは異なる制御装置として構成されていてもよい。また、カメラマイコン２０６が取得部１１３ａと制御部１１３ｂの機能を備えるように構成されていてもよい。

ここで、被写体距離と、フォーカスレンズ１０５及びフローティングレンズ１０６の位置との対応関係について説明する。レンズマイコン１１３は、カメラマイコン２０６から与えられる情報を基に、フォーカスレンズ１０５の目標位置とフローティングレンズ１０６の目標位置とが同一被写体距離になるように、フローティングレンズ１０６の目標位置を生成する。以下では、説明を簡単にするために交換レンズ１００が単焦点レンズの場合を示す。

図２（ａ）は、被写体距離と該被写体距離において合焦状態を保持するためのフォーカスレンズ１０５の位置（フォーカスレンズ位置）との関係を示している。図２（ａ）では、横軸は被写体距離であり、縦軸はフォーカスレンズ位置である。図２（ｂ）は、被写体距離と該被写体距離において合焦状態を保持するためのフローティングレンズ１０６の位置（フローティングレンズ位置）との関係を示している。図２（ｂ）では、横軸は被写体距離であり、縦軸はフローティングレンズ位置である。

図２において、フォーカスレンズ位置及びフローティングレンズ位置がそれぞれＡｆｏ及びＡｆｌである場合に、被写体距離Ａの被写体に合焦している状態となる。被写体距離がＡからＢに移り、フォーカスレンズ位置がＡｆｏからＢｆｏに変化した場合、フローティングレンズ位置も連動してＡｆ１からＢｆｌに変化させることで、収差状態やピント状態を維持することができる。

レンズマイコン１１３に搭載された不図示のメモリは、複数の代表的な被写体距離とフォーカスレンズ位置及びフローティングレンズ位置との関係を示す電子カムデータ（位置特性データ）を記憶している。なお、交換レンズ１００が焦点距離を変更可能なズームレンズや収差状態を変更可能な収差可変レンズの場合、焦点距離や収差状態ごとに位置特性データは記憶されていてもよい。

交換レンズ１００がズームレンズの場合、フォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６はズームレンズ１０２による変倍に伴う像面変動を補正する。例えば、リアフォーカス式の変倍光学系では、ズームレンズ１０２を移動させて変倍を行う際に生じる像面変動を、フォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６を移動させることによって補正し、合焦状態を維持するズームトラッキング制御が行われる。ズームトラッキング制御を行うために、レンズマイコン１１３に搭載された不図示のメモリには、電子カムデータが記憶されている。レンズマイコン１１３は、電子カムデータに基づいて、フォーカスレンズ制御部１１０とフローティングレンズ制御部１１１に制御指令を出して、フォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６を移動させてズームトラッキング制御を行う。

電子カムデータは、フォーカスレンズ１０５の単位駆動量に対する像面移動量であるフォーカス敏感度に基づいて生成される。ただし、実際にメモリに記憶されている電子カムデータは、例えば代表的な複数の被写体距離に対応するデータ、かつ代表的なズームレンズ位置（代表点）に対するデータである。代表点以外のズームレンズ位置に近い複数の代表点に対する距離の比率に応じた線形補完によって求めたいフォーカスレンズ位置が取得される。

フォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６を移動させて焦点調節を行う方法として、自動で焦点調節を行うオートフォーカス（以下、ＡＦという）と、手動で焦点調節を行うマニュアルフォーカス（以下、ＭＦという）とがある。ＡＦにおいて、カメラマイコン２０６は、撮像素子２０１で生成されるＡＦ評価値から被写体の合焦位置を算出し、フォーカシングに関する制御コマンドをレンズマイコン１１３に送信する。レンズマイコン１１３は、制御コマンドに応答してフォーカスレンズ制御部１１０とフローティングレンズ制御部１１１に指令を出してフォーカスレンズ１０５及びフローティングレンズ１０６を移動させ、焦点調節を行う。ＭＦにおいて、レンズマイコン１１３は、フォーカスレンズ操作リング１１２の操作量に応じてフォーカスレンズ制御部１１０に指令を出してフォーカスレンズ１０５を移動させ、焦点調節を行う。

しかしながら、ＡＦにおいて、フォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６を移動させるアクチュエータは、性能によってはカメラマイコン２０６により算出される駆動速度で駆動することはできない。特に、超音波モータは、駆動による騒音や耐久性等を考慮すると必要以上に低速で駆動することはできない。このような場合、駆動と停止を繰り返す間欠動作によって時間に対して平均的に駆動量を小さくすることでアクチュエータの実質的な低速駆動を実現することができる。ただし、間欠動作を実施するためには、カメラマイコン２０６はレンズマイコン１１３に対して駆動命令と停止命令とを繰り返す必要があり、更には撮像素子２０１の撮像タイミングを適切に管理する必要があり、制御が複雑化する。

本実施例の構成によれば、間欠動作を実施することなく、アクチュエータの低速限界を維持しつつ、撮像光学系により撮像素子２０１に結像される像の移動速度（像面移動速度）を低速化させることが可能である。また、撮像素子２０１に結像される像の最低移動量も小さくすることが可能である。

図３は、最低の像面移動速度が第１の速度である通常制御モード（第１の制御モード）における、電子カムデータに同期したレンズ位置と像面位置との関係を示す図である。図３において、横軸は時間である。図３（ａ）乃至図３（ｃ）における縦軸はそれぞれ、フォーカスレンズ位置、フローティングレンズ位置、及び撮像素子２０１に結像される像の位置（像面位置）である。

図３（ａ）において時間ｔ０におけるフォーカスレンズ位置Ｘｆｏ０に対して、電子カムデータを用いて取得されるフォーカスレンズ位置Ｘｆｏ０に同期したフローティングレンズ位置はＸｆｌ０である。時間ｔ０からｔ１までの区間では、フォーカスレンズ位置がＸｆｏ０からＸｆｏ１に変化すると共に、フローティングレンズ位置もＸｆｌ０からＸｆｌ１に変化する。

フォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６の移動により、像面位置は変化する。像は、フォーカスレンズ１０５の移動量にフォーカスレンズ１０５の敏感度係数Ｓｆｏを乗算した分だけ移動する。また、像は、フローティングレンズ１０６の移動量にフローティングレンズ１０６の敏感度係数Ｓｆｌを乗算した分だけ移動する。時間ｔ０からｔ１までの区間におけるフォーカスレンズ位置とフローティングレンズ位置の変化による像面位置の変化量（像面移動量）Ｘは、以下の式（１）で表される。

なお、敏感度係数Ｓｆｏ，Ｓｆｌはフォーカス位置ごとに変化し、値は正又は負である。つまり、フォーカスレンズ１０５又はフローティングレンズ１０６の移動方向とは異なる方向へ像が移動する場合もある。更に、交換レンズ１００がズームレンズの場合、ズーム位置によっても変化する。

例えば、時間ｔ０からｔ１までの区間において、フォーカスレンズ位置の変化量を２、フローティングレンズ位置の変化量を１、フォーカスレンズ１０５の敏感度係数Ｓｆｏを１．５、フローティングレンズ１０６の敏感度係数Ｓｆｌを１とする。この場合、像面移動量Ｘは、４である。

図４は、最低の像面移動速度が第１の速度よりも遅い第２の速度である低速制御モード（第２の制御モード）における、レンズ位置と像面位置との関係を示す図である。図４において、横軸は時間である。図４（ａ）乃至図４（ｃ）における縦軸はそれぞれ、フォーカスレンズ位置、フローティングレンズ位置、及び像面位置である。

時間ｔ０では、フォーカスレンズ位置はＹｆｏ０であり、電子カムデータを用いて取得されるフォーカスレンズ位置Ｙｆｏ０に同期したフローティングレンズ位置はＹｆｌ０である。時間ｔ１では、フォーカスレンズ位置はＹｆｏ１であり、電子カムデータを用いて取得されるフォーカスレンズ位置Ｙｆｏ１に同期したフローティングレンズ位置はＹｆｌ１である。しかしながら、低速制御モードでは、フローティングレンズ位置がＺｆｌ１となるように図４（ｂ）の実線に沿ってフローティングレンズ１０６を移動させる。

本実施例では、時間ｔ０からｔ１までの区間において、フローティングレンズ１０６を、通常制御モードで電子カムデータを用いて取得されるフォーカスレンズ位置に同期したフローティングレンズ位置への方向とは異なる方向へ移動させる。すなわち、時間ｔ０からｔ１までの区間において、フローティングレンズ１０６は、フォーカスレンズ１０５の移動によって生じた像面位置の変化を打ち消す方向へ移動する。本実施例では、時間ｔ０からｔ１までの区間において、フォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６とは互いに反対方向へ移動する。この場合、図４（ｃ）に示される像面移動量Ｙは、図３（ｃ）に示される像面移動量Ｘよりも小さくなる。そのため、単位時間当たりの像面移動量を小さくすることが可能である。このように、フォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６を同時に移動させる場合において、フォーカスレンズ１０５の移動に応じた像面移動量を小さくするようにフローティングレンズ１０６を移動させる駆動を第１の駆動という。

例えば、時間ｔ０からｔ１までの区間において、フォーカスレンズ位置の変化量を２、フローティングレンズ位置の変化量を－１、フォーカスレンズ１０５の敏感度係数Ｓｆｏを１．５、フローティングレンズ１０６の敏感度係数Ｓｆｌを１とする。このとき、像面移動量Ｙは、２であり、フォーカスレンズ１０５の移動に同期してフローティングレンズ１０６を移動させる場合の像面移動量Ｘよりも小さい。

時間ｔ１では、電子カムデータを用いて取得されるフォーカスレンズ位置Ｙｆｏ１に同期したフローティングレンズ位置Ｙｆｌ１と現在のフローティングレンズ位置Ｚｆｌ１との差分（以下、同期ズレという）が第１の閾値を超える。このタイミングで、フォーカスレンズ１０５を停止させる。第１の閾値は、光学諸収差、カメラ本体２００で決定された絞りユニット１０３のＦ値、及び撮像素子２０１の許容錯乱円径の少なくとも一つに基づいて設定される。

時間ｔ１からｔ２までの区間では、フォーカスレンズ１０５は、図４（ａ）に示されるように、停止したままである。フローティングレンズ１０６は、図４（ｂ）に示されるように、フローティングレンズ位置Ｙｆｌ１まで移動する。フローティングレンズ１０６の移動速度は、時間ｔ０からｔ１までの区間における像面移動速度と一致するように設定される。このように、フォーカスレンズ１０５を停止させ、フローティングレンズ１０６を同期ズレが小さくなるように移動させる駆動を第２の駆動という。第２の駆動におけるフローティングレンズ１０６の移動方向は、第１の駆動におけるフローティングレンズ１０６の移動方向とは反対方向である。

例えば、時間ｔ１からｔ２までの区間において、フォーカスレンズ位置の変化量を０、フローティングレンズ位置の変化量を２、フォーカスレンズ１０５の敏感度係数Ｓｆｏを１．５、フローティングレンズ１０６の敏感度係数Ｓｆｌを１とする。この場合、像面移動量は２であり、時間ｔ０からｔ１までの区間と時間ｔ１からｔ２までの区間における像面移動速度は一致する。なお、ここではフォーカスレンズ１０５を停止させる場合を示したが、停止させずに、フローティングレンズ１０６を、同期ズレを解消するように制御してもよい。例えば、フォーカスレンズ１０５を時間ｔ０からｔ１までの区間の速度よりも減速させ、フローティングレンズ１０６を、同期ズレを解消する方向へより速く移動させることで同様に実現可能である。

時間ｔ２では、同期ズレが第２の閾値以下になる。このタイミングで、第１の駆動が開始される。第２の閾値は、理想的には０であるが、フォーカスレンズ１０５やフローティングレンズ１０６を移動させるアクチュエータの停止精度によって設定されてもよい。また、第２の閾値は、光学諸収差、Ｆ値、及び撮像素子２０１の許容錯乱円径の何れかに基づいて設定されてもよい。

以上説明したように、低速制御モードでは、時間ｔ０からｔ１までの区間の駆動（第１の駆動）と時間ｔ１からｔ２までの区間における駆動（第２の駆動）が繰り返される。これにより、像面移動速度を、フォーカスレンズ１０５の移動に同期してフローティングレンズ１０６を移動させる場合よりも遅くすることが可能となる。また、カメラ本体２００からは、像は間欠的ではなく、常に移動しているように見える。そのため、カメラ本体２００はフォーカスレンズ１０５の状態を管理する必要がなく撮像のタイミングを決定できることから、カメラマイコン２０６の撮像処理負荷を低減させることが可能となる。なお、通常制御モードと低速制御モードは、それぞれに対応する位置特性データを用いて実行されてもよい。

以下、図５を参照して、本実施例のフォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６の制御方法について説明する。図５は、本実施例のフォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６の制御方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１では、レンズマイコン１１３（取得部１１３ａ）は、カメラ本体２００により指定された像面移動速度を取得する。

ステップＳ１０２では、レンズマイコン１１３（制御部１１３ｂ）は、ステップＳ１０１で取得した像面移動速度が閾値より小さいかどうかを判定する。像面移動速度が閾値より小さいと判定された場合、ステップＳ１０４に進み、そうでないと判定された場合、ステップＳ１０３に進む。なお、像面移動速度が閾値と等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。

ステップＳ１０３では、レンズマイコン１１３（制御部１１３ｂ）は、通常制御モードに設定され、通常制御モードでフォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６の移動を制御する。

ステップＳ１０４では、レンズマイコン１１３（制御部１１３ｂ）は、低速制御モードに設定される。

なお、通常制御モードと低速制御モードとの切り替えは、本実施例では像面移動速度を用いて行われるが、像面移動量を用いて行われてもよい。

ステップＳ１０５では、レンズマイコン１１３（制御部１１３ｂ）は、ステップＳ１０１で取得した像面移動速度を実現するためのフォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６の移動速度を取得する。２つのレンズの移動速度は、２つのレンズを移動させるアクチュエータの最低駆動速度、及び２つのレンズの敏感度の少なくとも一つに基づいて取得される。フォーカスレンズ１０５の敏感度（第１の敏感度）とフローティングレンズ１０６の敏感度（第２の敏感度）は、各レンズの単位移動量に対する像面移動量である。

ステップＳ１０６では、レンズマイコン１１３（制御部１１３ｂ）は、フォーカスレンズ１０５の移動に応じた像面移動量を小さくするようにフローティングレンズ１０６を移動させる第１の駆動を行う。

ステップＳ１０７では、レンズマイコン１１３（制御部１１３ｂ）は、フォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６が目標位置に到達したかどうかを判定する。目標位置に到達したと判定された場合、ステップＳ１１２に進み、そうでないと判定された場合、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、レンズマイコン１１３（制御部１１３ｂ）は、同期ズレが第１の閾値以上であるかどうかを判定する。同期ズレが第１の閾値以上であると判定された場合、ステップＳ１０９に進み、そうでないと判定された場合、ステップＳ１０７に戻る。

ステップＳ１０９では、レンズマイコン１１３（制御部１１３ｂ）は、フォーカスレンズ１０５を停止し、フローティングレンズ１０６を同期ズレが小さくなるように移動させる第２の駆動を行う。ここで、フローティングレンズ１０６の移動速度は、ステップＳ１０１で取得した像面移動速度を実現するように決定される。

ステップＳ１１０では、レンズマイコン１１３（制御部１１３ｂ）は、フォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６が目標位置に到達したかどうかを判定する。目標位置に到達したと判定された場合、ステップＳ１１２に進み、そうでないと判定された場合、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１１では、レンズマイコン１１３（制御部１１３ｂ）は、同期ズレが第２の閾値以下以上であるかどうかを判定する。同期ズレが第２の閾値以下であると判定された場合、ステップＳ１０６に戻り、そうでないと判定された場合、ステップＳ１１０に戻る。

ステップＳ１１２では、レンズマイコン１１３は、フォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６の制御を終了する。

以上説明したように、本実施例の構成によれば、フォーカスレンズ１０５とフローティングレンズ１０６を駆動させるアクチュエータの最低駆動速度を変えずに、像面移動速度を低速にすることが可能となる。そのため、フォーカスレンズの応答性の低下を抑制可能である。また、ステップＳ１０６，Ｓ１０７の処理で目標位置に到達する場合、最小の像面移動量を通常制御モードよりも小さくすることが可能となり、合焦精度を向上させることも可能となる。

図６（ａ）は、本実施例のカメラシステムのブロック図である。本実施例のカメラシステムは、交換レンズ１００がフローティングレンズを有さない点と、撮像素子２０１が光軸方向へ移動可能に構成されている点が実施例１のカメラシステムと異なる。その他の構成については、実施例１のカメラシステムと同様である。本実施例では、実施例１と異なる構成についてのみ説明し、共通の構成については説明を省略する。

カメラマイコン２０６は、撮像素子制御部２０７を介して、撮像素子２０１の移動を制御する。また、カメラマイコン２０６は、図６（ｂ）に示されるように、取得部２０６ａと制御部２０６ｂとを備える。取得部２０６ａと制御部２０６ｂはそれぞれ、取得部１１３ａと制御部１１３ｂと同様の機能を備える。なお、カメラマイコン２０６は、本実施例ではカメラ本体２００に搭載されているが、カメラ本体２００とは異なる制御装置として構成されていてもよい。

図７は、最低の像面移動速度が第１の速度である通常制御モード（第１の制御モード）における、素子の位置と像面位置との関係を示す図である。図７において、横軸は時間である。図７（ａ）乃至図７（ｃ）における縦軸はそれぞれ、フォーカスレンズ位置、撮像素子２０１の位置、及び像面位置である。

通常制御モードでは、撮像素子２０１の位置をＰｉ０に固定した状態で、フォーカスレンズ１０５を移動させることで焦点調節が行われる。時間ｔ０からｔ１までの区間において、フォーカスレンズ位置がＰｆｏ０からＰｆｏ１に変化すると、像面位置はＰ０からＰ１に変化する。フォーカスレンズ位置の変化による像面移動量Ｐは、以下の式（２）で表される。

なお、敏感度係数Ｓｆｏは、フォーカス位置ごとに変化し、交換レンズ１００がズームレンズの場合はズーム位置によっても変化する。

例えば、時間ｔ０からｔ１までの区間において、フォーカスレンズ位置の変化量を２、撮像素子２０１の位置の変化量を０、フォーカスレンズ１０５の敏感度係数Ｓｆｏを１．５とする。この場合、像面位置の変化量Ｐは、３である。

図８は、最低の像面移動速度が第１の速度よりも遅い第２の速度である低速制御モード（第２の制御モード）における、素子の位置と像面位置との関係を示す図である。図４において、横軸は時間である。図８（ａ）乃至図８（ｃ）における縦軸はそれぞれ、フォーカスレンズ位置、フローティングレンズ位置、及び像面位置である。

時間ｔ０では、フォーカスレンズ位置はＱｆｏ０であり、撮像素子２０１の位置はＱｉ０である。時間ｔ０からｔ１までの区間において、フォーカスレンズ１０５は、フォーカスレンズ位置Ｑｆｏ１まで移動する。また、撮像素子２０１は、フォーカスレンズ１０５の移動によって生じた像面位置の変化を打ち消すように、位置Ｑｉ１まで移動する。本実施例では、時間ｔ０からｔ１までの区間において、撮像素子２０１は、フォーカスレンズ１０５の移動方向とは反対方向へ移動する。フォーカスレンズ１０５と撮像素子２０１の移動により、像面位置は変化する。フォーカスレンズ位置と撮像素子２０１の位置の変化による像面移動量Ｑは、以下の式（３）で表される。

図８（ｃ）に示される像面移動量Ｑは、図７（ｃ）に示される像面移動量Ｐよりも小さくなる。そのため、単位時間当たりの像面移動量を小さくすることが可能である。このように、フォーカスレンズ１０５と撮像素子２０１を同時に移動させる場合において、フォーカスレンズ１０５の移動に応じた像面移動量を小さくするように撮像素子２０１を移動させる駆動を第１の駆動という。

例えば、時間ｔ０からｔ１までの区間において、フォーカスレンズ位置の変化量を２、撮像素子２０１の変化量を－２、フォーカスレンズ１０５の敏感度係数Ｓｆｏを１．５とする。このとき、像面移動量Ｑは、１であり、撮像素子２０１を固定してフォーカスレンズ１０５を移動させる場合の像面移動量Ｐよりも小さい。

時間ｔ１では、撮像素子２０１は、撮像素子２０１の光軸方向における移動可能範囲の第１の端部である位置Ｑｉ１に到達する。このタイミングで、フォーカスレンズ１０５を停止させる。

時間ｔ１からｔ２までの区間では、フォーカスレンズ１０５は、図８（ａ）に示されるように、停止したままである。撮像素子２０１は、図８（ｂ）に示されるように、位置Ｑｉ０まで移動する。撮像素子２０１の移動速度は、時間ｔ０からｔ１までの区間における像面移動速度と一致するように設定される。このように、フォーカスレンズ１０５を停止させ、撮像素子２０１を移動可能範囲の第２の端部の側に（第１の駆動における撮像素子２０１の移動方向とは反対方向へ）移動させる駆動を第２の駆動という。なお、ここではフォーカスレンズ１０５を停止させる場合を示したが、停止させずとも減速させ、撮像素子２０１をより高速に駆動させることで同様に実現可能である。

例えば、時間ｔ１からｔ２までの区間において、フォーカスレンズ位置の変化量を０、撮像素子２０１の位置の変化量を２、フォーカスレンズ１０５の敏感度係数Ｓｆｏを１．５とする。この場合、像面位置の変化量は２であり、時間ｔ０からｔ１までの区間と時間ｔ１からｔ２までの区間における像面移動速度は一致する。

時間ｔ２では、撮像素子２０１は、移動可能範囲の第２の端部である位置Ｑｉ０に到達する。このタイミングで、第１の駆動が開始される。

以上説明したように、低速制御モードでは、時間ｔ０からｔ１までの区間の駆動（第１の駆動）と時間ｔ１からｔ２までの区間における駆動（第２の駆動）が繰り返される。これにより、像面移動速度を、撮像素子２０１を固定してフォーカスレンズ１０５を移動させる場合よりも遅くすることが可能となる。

以下、図９を参照して、本実施例のフォーカスレンズ１０５と撮像素子２０１の制御方法について説明する。図９は、本実施例のフォーカスレンズ１０５と撮像素子２０１の制御方法を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１では、カメラマイコン２０６（取得部２０６ａ）は、カメラ本体２００により指定された像面移動速度を取得する。

ステップＳ２０２では、カメラマイコン２０６（制御部２０６ｂ）は、ステップＳ２０１で取得した像面移動速度が閾値より小さいかどうかを判定する。像面移動速度が閾値より小さいと判定された場合、ステップＳ２０４に進み、そうでないと判定された場合、ステップＳ２０３に進む。なお、像面移動速度が閾値と等しい場合、どちらのステップに進むかは任意に設定可能である。

ステップＳ２０３では、カメラマイコン２０６（制御部２０６ｂ）は、通常制御モードに設定され、通常制御モードでフォーカスレンズ１０５と撮像素子２０１の移動を制御する。

ステップＳ２０４では、カメラマイコン２０６（制御部２０６ｂ）は、低速制御モードに設定される。

なお、通常制御モードと低速制御モードとの切り替えは、本実施例では像面移動速度を用いて行われるが、像面移動量を用いて行われてもよい。

ステップＳ２０５では、カメラマイコン２０６（制御部２０６ｂ）は、ステップＳ２０１で取得した像面移動速度を実現するためのフォーカスレンズ１０５と撮像素子２０１の移動速度を取得する。フォーカスレンズ１０５と撮像素子２０１の移動速度は、フォーカスレンズ１０５と撮像素子２０１を移動させるアクチュエータの最低駆動速度、及びフォーカスレンズ１０５の敏感度の少なくとも一つに基づいて取得される。フォーカスレンズ１０５の敏感度は、フォーカスレンズ１０５の単位移動量に対する像面移動量である。

ステップＳ２０６では、カメラマイコン２０６（制御部２０６ｂ）は、フォーカスレンズ１０５の移動に応じた像面移動量を小さくするように撮像素子２０１を移動させる第１の駆動を行う。

ステップＳ２０７では、カメラマイコン２０６（制御部２０６ｂ）は、フォーカスレンズ１０５と撮像素子２０１が目標位置に到達したかどうかを判定する。目標位置に到達したと判定された場合、ステップＳ２１２に進み、そうでないと判定された場合、ステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０８では、カメラマイコン２０６（制御部２０６ｂ）は、撮像素子２０１が移動可能範囲の第１の端部に到達したかどうかを判定する。第１の端部に到達したと判定された場合、ステップＳ２０９に進み、そうでないと判定された場合、ステップＳ２０７に戻る。

ステップＳ２０９では、カメラマイコン２０６（制御部２０６ｂ）は、フォーカスレンズ１０５を停止し、撮像素子２０１を移動可能範囲の第２の端部の側に移動させる第２の駆動を行う。ここで、撮像素子２０１の移動速度は、ステップＳ２０１で取得した像面移動速度を実現するように決定される。

ステップＳ２１０では、カメラマイコン２０６（制御部２０６ｂ）は、フォーカスレンズ１０５と撮像素子２０１が目標位置に到達したかどうかを判定する。目標位置に到達したと判定された場合、ステップＳ２１２に進み、そうでないと判定された場合、ステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１１では、カメラマイコン２０６（制御部２０６ｂ）は、撮像素子２０１が移動可能範囲の第２の端部に到達したかどうかを判定する。第２の端部に到達したと判定された場合、ステップＳ２０６に戻り、そうでないと判定された場合、ステップＳ２１０に戻る。

ステップＳ２１２では、カメラマイコン２０６は、フォーカスレンズ１０５と撮像素子２０１の制御を終了する。

以上説明したように、本実施例の構成によれば、フォーカスレンズ１０５と撮像素子２０１を駆動させるアクチュエータの最低駆動速度を変えずに、像面移動速度を低速にすることが可能となる。そのため、フォーカスレンズの応答性の低下を抑制可能である。また、ステップＳ２０６，Ｓ２０７の処理で目標位置に到達する場合、最小の像面移動量を通常制御モードよりも小さくすることが可能となり、合焦精度を向上させることも可能となる。
［その他の実施例］
本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

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。

１００ 交換レンズ（レンズ装置）
１０５ フォーカスレンズ（第１のフォーカスレンズ）
１０６ フローティングレンズ（光学素子、第２のフォーカスレンズ）
１１３ レンズマイクロコンピュータ（制御装置）
１１３ａ 取得部
１１３ｂ 制御部
２００ カメラ本体（撮像装置）
２０６ カメラマイクロコンピュータ（制御装置）
２０６ａ 取得部
２０６ｂ 制御部
２０１ 撮像素子（光学素子）

Claims (20)

1. 撮像装置と該撮像装置に着脱可能なレンズ装置とを備えるカメラシステムに用いられる制御装置であって、
   前記撮像装置と前記レンズ装置の少なくとも一方からのフォーカス情報を取得する取得部と、
   前記フォーカス情報に応じて、互いに独立して光軸方向へ移動可能な第１のフォーカスレンズ及び光学素子の移動を制御する制御部とを有し、
   前記制御部は、前記第１のフォーカスレンズ及び前記光学素子を同時に移動させる場合において、前記第１のフォーカスレンズの移動に応じた像面移動量を小さくするように前記光学素子を移動させる第１の駆動を行うことを特徴とする制御装置。
2. 前記制御部は、前記第１の駆動において、前記第１のフォーカスレンズと前記光学素子とを互いに反対方向へ移動させることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記光学素子は、前記レンズ装置に設けられた第２のフォーカスレンズであることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記第１の駆動を行っている際に、被写体距離と前記第１のフォーカスレンズ及び前記第２のフォーカスレンズの位置との関係を示す位置特性データに基づく前記第１のフォーカスレンズの位置に対応する前記第２のフォーカスレンズの位置と、前記第２のフォーカスレンズの現在の位置との差分が第１の閾値以上である場合、前記制御部は、前記第１のフォーカスレンズを停止、又は減速し、前記第２のフォーカスレンズを前記差分が小さくなるように移動させる第２の駆動を行うことを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 前記第１の閾値は、光学諸収差、Ｆ値、及び前記撮像装置に設けられた撮像素子の許容錯乱円径の少なくとも一つに基づいて設定されることを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 前記制御部は、前記第２の駆動を行っている際に、前記差分が第２の閾値以下である場合、前記第１の駆動を行うことを特徴とする請求項４又は５に記載の制御装置。
7. 前記第２の閾値は、前記第１のフォーカスレンズを移動させる駆動手段の停止精度及び前記第２のフォーカスレンズを移動させる駆動手段の停止精度、光学諸収差、Ｆ値、及び前記撮像装置に設けられた撮像素子の許容錯乱円径の少なくとも一つに基づいて設定されることを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. 前記制御部は、前記第１の駆動と前記第２の駆動とを繰り返して行うことを特徴する請求項４乃至７の何れか一項に記載の制御装置。
9. 前記光学素子は、前記撮像装置に設けられた撮像素子であることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
10. 前記制御部は、前記第１の駆動を行っている際に、前記撮像素子が移動可能範囲の第１の端部に到達した場合、前記第１のフォーカスレンズを停止、又は減速し、前記撮像素子を前記移動可能範囲の第２の端部の側に移動させる第３の駆動を行うことを特徴とする請求項９に記載の制御装置。
11. 前記制御部は、前記第３の駆動を行っている際に、前記撮像素子が前記第２の端部に到達した場合、前記第１の駆動を行うことを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
12. 前記制御部は、前記第１の駆動と前記第３の駆動とを繰り返して行うことを特徴する請求項１０又は１１に記載の制御装置。
13. 前記制御部は、前記撮像装置により指定された像面移動速度と像面移動量の一方に基づいて、最低の像面移動速度が第１の速度である第１の制御モードと、前記最低の像面移動速度が前記第１の速度よりも低速である第２の速度である第２の制御モードとに切り替えられることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の制御装置。
14. 前記光学素子が前記レンズ装置に設けられた第２のフォーカスレンズである場合、
    前記制御部は、前記第１のフォーカスレンズを移動させる駆動手段の最低駆動速度、前記第２のフォーカスレンズを移動させる駆動手段の最低駆動速度、前記第１のフォーカスレンズの単位移動量に対する像面移動量である第１の敏感度、及び前記第２のフォーカスレンズの単位移動量に対する像面移動量である第２の敏感度の少なくとも一つに基づいて、前記第２の制御モードにおける前記第１のフォーカスレンズ及び前記第２のフォーカスレンズの移動速度を取得することを特徴とする請求項１３に記載の制御装置。
15. 前記光学素子が前記レンズ装置に設けられた第２のフォーカスレンズである場合、
    前記制御部は、前記第１の制御モードにおいて、被写体距離と前記第１のフォーカスレンズ及び前記第２のフォーカスレンズの位置との関係を示す第１の位置特性データを用いた駆動を行い、前記第２の制御モードにおいて、前記第１の位置特性データとは異なる、被写体距離と前記第１のフォーカスレンズ及び前記第２のフォーカスレンズの位置との関係を示す第２の位置特性データを用いた前記第１の駆動、及び前記第１のフォーカスレンズを停止、又は減速し、前記第２のフォーカスレンズを、前記第２の位置特性データに基づく前記第１のフォーカスレンズの位置に対応する前記第２のフォーカスレンズの位置と前記第２のフォーカスレンズの現在の位置との差分が小さくなるように移動させる第２の駆動を行うことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の制御装置。
16. 前記光学素子が前記撮像装置に設けられた撮像素子である場合、
    前記制御部は、前記第１のフォーカスレンズを移動させる駆動手段の最低駆動速度、前記撮像素子を移動させる駆動手段の最低駆動速度、及び前記第１のフォーカスレンズの単位移動量に対する像面移動量である敏感度の少なくとも一つに基づいて、前記第２の制御モードにおける前記第１のフォーカスレンズ及び前記撮像素子の移動速度を取得することを特徴とする請求項１３に記載の制御装置。
17. 請求項１乃至１６の何れか一項に記載の制御装置と、
    前記第１のフォーカスレンズを含む光学系とを有することを特徴とするレンズ装置。
18. 請求項１乃至１６の何れか一項に記載の制御装置と、
    撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
19. 撮像装置と該撮像装置に着脱可能なレンズ装置とを備えるカメラシステムに用いられる制御方法であって、
    前記撮像装置と前記レンズ装置の少なくとも一方からのフォーカス情報を取得する第１ステップと、
    前記フォーカス情報に応じて、互いに独立して光軸方向へ移動可能な第１のフォーカスレンズ及び光学素子の移動を制御する第２ステップとを有し、
    前記第２ステップでは、前記第１のフォーカスレンズ及び前記光学素子を同時に移動させる場合において、前記第１のフォーカスレンズの移動に応じた像面移動量を小さくするように前記光学素子を移動させることを特徴とする制御方法。
20. 請求項１９に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。