JP4579572B2 - 光学機器の駆動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、マニュアルフォーカス（ＭＦ）とオートフォーカス（ＡＦ）とを異なるレンズユニットを移動させて行う光学機器の駆動制御装置に関するものである。

変倍レンズユニットよりも像面側にフォーカスレンズユニットを配置したリアフォーカス方式は、フォーカスレンズユニットの小型軽量化に有利であり、迅速な合焦が可能であることから、オートフォーカス方式のズームレンズに多く採用されている。

一方、変倍レンズユニットよりも物体側にフォーカスレンズユニットを配置した前玉フォーカス方式は、同一距離の被写体に対する前玉レンズユニットの移動量が変倍状態に依存することなく一定であり、マニュアルフォーカスに有利であることから、マニュアルフォーカス方式のズームレンズに多く採用されている。

特許文献１には、オートフォーカス用のレンズユニットとして変倍レンズユニットよりも像面側のレンズユニットを使用し、かつマニュアルフォーカス用のレンズユニットとして変倍レンズユニットよりも物体側のレンズユニットを使用する、２つのフォーカス方法を目的に応じて適宜選択可能としたズームレンズが開示されている。

また、特許文献２には、特許文献１にて開示されたズームレンズにおいて、ＡＦモードからＭＦモードに切り換えた際に、オートフォーカス用のレンズユニットを基準位置（該レンズユニットの位置制御の基準となる位置）に強制的に復帰させる制御方法が開示されている。
特許第２５６１６３７号公報（２頁左下欄１１行〜右下欄４行、第１〜３図） 特公平５−６１６３号公報（２頁右上欄９〜１８行、第２図）

しかしながら、特許文献２において開示されたズームレンズのように、ＡＦモードからＭＦモードへ切り換える際に、単にオートフォーカス用レンズユニットを基準位置へ強制的に移動させると、それまでオートフォーカスによって得られていた合焦状態が非合焦状態となってしまうため、ＭＦモードにおいてマニュアルで合焦が得られるまでピントがずれた見苦しい映像が撮影されてしまうことになるという難点がある。

そこで、本発明は、ＡＦモードからＭＦモードへの切り換えに際して、可能な限りピントずれ状態の発生を抑えることができるようにすることを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明の一側面としての光学機器の駆動制御装置は、マニュアルフォーカスのために光軸方向に移動する第１レンズユニットと、オートフォーカスのために光軸方向に移動する第２レンズユニットと、該第２レンズユニットの位置を検出するためのＡＦ位置検出器と、を含む光学機器の駆動制御装置であって、第２レンズユニットのオートフォーカスを行う第１モードと、第１レンズユニットのマニュアルフォーカス時に第２レンズユニットを所定位置にて不動とする第２モードとに切り換えが可能なモード切換スイッチと、第１レンズユニット及び第２レンズユニットの駆動を制御する制御手段と、を有する。そして、モード切換スイッチにより第１モードから第２モードへ切り換えられた場合、制御手段は、第１レンズユニットの位置情報に基づいて合焦状態を維持するように第２レンズユニットの駆動を制御する第３モードに切り換え、ＡＦ位置検出器によって第２レンズユニットの上記所定位置への到達を検出することに応じて第３モードから第２モードに移行させ、第３モードにおいて、第２レンズユニットの駆動目標方向を判別し、該判別の方向が前記所定位置に近づく方向であるときに、合焦状態を維持するように第２レンズユニットを駆動する。
本発明の別の側面としての光学機器の駆動制御装置は、マニュアルフォーカスのために光軸方向に移動する第１レンズユニットと、オートフォーカスのために光軸方向に移動する第２レンズユニットと、該第２レンズユニットの位置を検出するためのＡＦ位置検出器と、を含む光学機器の駆動制御装置であって、第２レンズユニットのオートフォーカスを行う第１モードと、第１レンズユニットのマニュアルフォーカス時に第２レンズユニットを所定位置にて不動とする第２モードとに切り換えが可能なモード切換スイッチと、第１レンズユニット及び第２レンズユニットの駆動を制御する制御手段と、を有する。そして、モード切換スイッチにより第１モードから第２モードへ切り換えられた場合、制御手段は、第１レンズユニットの位置情報に基づいて合焦状態を維持するように第２レンズユニットの駆動を制御する第３モードに切り換え、ＡＦ位置検出器によって第２レンズユニットの上記所定位置への到達を検出することに応じて第３モードから第２モードに移行させ、第３モードにおいて、第２レンズユニットの駆動目標方向を判別し、該判別の方向が上記所定位置から離れる方向であるときは、該判別の方向への第２レンズユニットの駆動を禁止する。

本発明によれば、モード切換スイッチにより第１モード（オートフォーカスモード）から第２モード（マニュアルフォーカスモード）に切り換えられた場合に、第３モードにおいて、第２レンズユニットが第２モードにおいて位置すべき所定位置に到達（復帰）するまで合焦状態が維持されるため、ピントがずれた映像を撮影してしまうことなく第１モードから第２モードへの切り換えを行うことができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である撮影システムの構成を示している。同図において、１１８はテレビカメラやビデオカメラ等のカメラ（撮影装置）であり、１１６は該カメラに装着されるズームレンズ（レンズ装置）である。

１１７はズームレンズ１１６に装着されたドライブユニット（駆動制御装置）であり、ズームレンズ１１６とドライブユニット１１７とによってズームレンズシステムが構成される。

本実施例の撮影システム１１９は、ズームレンズ１１６、ドライブユニット１１７およびカメラ１１８の３つから構成されている。但し、本発明は、ズームレンズにドライブユニットの機能が内蔵されたタイプのレンズ装置にも適用できる。

本実施例のズームレンズ１１６は、物体側から像面側に順に以下のように構成されている。１０１はマニュアルフォーカスのためにその全体又は一部が光軸方向に移動するレンズユニット（第１レンズユニット：以下、ＭＦレンズユニットという）である。このＭＦレンズユニット１０１は、ズームレンズ１１６に設けられたマニュアルフォーカス操作リング（図示せず）の回転を機械的に伝達したり、該回転を電気信号に変換してモータを駆動したりすることにより駆動される。本実施例では後者の方式によりＭＦレンズユニット１０１を駆動するものとして説明する。

１０２は変倍のためにその全体又は一部が光軸方向に移動する変倍レンズユニットである。１０３は光量を調節するための絞りユニット、１０４はオートフォーカスのためにその全体又は一部が光軸方向に移動するレンズユニット（第２レンズユニット：以下、ＡＦレンズユニットという）である。これらレンズユニットおよび絞りユニット１０１〜１０４により撮像光学系が構成される。本実施例のズームレンズは、前玉フォーカス方式とリアフォーカス方式とを併せ持つズームレンズである。

１２１は変倍レンズユニット１０２を光軸方向へ駆動するためのカム等の変倍駆動機構であり、１２０はＭＦレンズユニット１０１を光軸方向へ駆動させるためのＭＦ駆動機構である。また、１２２はＡＦレンズユニット１０４を光軸方向へ駆動させるＡＦ駆動機構である。これら駆動機構１２０〜１２２は、ドライブユニット１１７から駆動力を受けて作動する。但し、前述したように、手動操作力の機械的伝達によってこれら駆動機構１２０〜１２２を作動させることも可能である。

ドライブユニット１１７において、１０９は変倍レンズユニット１０２の駆動源となるモータ等のズームアクチュエータおよびその駆動回路を含む変倍制御部であり、１１０はＡＦレンズユニット１０４の駆動源となるＡＦアクチュエータおよびその駆動回路を含むＡＦ制御部である。また、１０８はＭＦレンズユニット１０１の駆動源となるＭＦアクチュエータおよびその駆動回路を含むＭＦ制御部である。なお、絞りユニット１０３に対しても不図示のアクチュエータおよびその駆動回路を含む制御部が設けられているが、この絞りユニット１０３も手動操作力の機械的伝達による駆動が可能である。

１１４は変倍駆動機構１２１に連結され、変倍レンズユニット１０２の位置を検出するためのエンコーダやポテンショメータ等のズーム位置検出器である。１１３はＭＦ駆動機構１２０に連結され、ＭＦレンズユニット１０１の位置を検出するためのエンコーダ等のＭＦ位置検出器である。さらに、１１５はＡＦ駆動機構１２２に連結され、ＡＦレンズユニット１０４の位置を検出するためのエンコーダ等のＡＦ位置検出器である。

１１１はドライブユニット１１７の各種動作を制御するコントローラとしてのレンズ制御回路であり、このレンズ制御回路１１１内には、各種演算処理を行うＣＰＵ（図示せず）や、ＡＦ位置検出器１１５，ＭＦ位置検出器１１３およびズーム位置検出器１１４からの信号に基づいて取得した各レンズユニットの位置情報を一時格納するテンポラリメモリ１１１ａや、ズームトラッキングデータ（これについては後述する）および各変倍率に一対一に対応した変倍レンズユニット１０２の位置情報が記憶されているデータメモリ１１１ｂが内蔵されている。なお、本実施例では、ＭＦ位置検出器１１３およびＡＦ位置検出器１１５からは、ＭＦおよびＡＦレンズユニットの移動量に応じたパルス信号が出力され、該パルス信号のパルス数を、後述するＭＦおよびＡＦ基準位置をそれぞれ基準として増減カウントすることにより、これら各レンズユニットの位置情報を得る。

また、１１２はモード切り換えスイッチであり、使用者はオートフォーカス（ＡＦ）モードとマニュアルフォーカス（ＭＦ）モードを該スイッチの操作によって選択的に設定する。モード切り換えスイッチ１１２の出力（切り換え指令信号）は、常にレンズ制御回路１１１によって監視されている。なお、ＡＦモードとＭＦモードとの切り換えは、ドライブユニット１１７に設けられたモード切り換えスイッチ１２２の操作に応じて行われるほか、ドライブユニット１１７とは別に設けられたコントロールボックス（図示せず）や放送スタジオから離れて設けられた調整ルーム内の遠隔操作システムからの切り換え指令信号に応じて行われるようにしてもよい。

１２３はディスプレイユニットであり、現在のフォーカスモードが、ＡＦモード、ＭＦモードおよび後述する遷移モード（第３モード）の何れの状態にあるかを使用者等に対して表示する。このフォーカスモードの表示は、レンズ制御回路１１１からの表示信号に応じて行われる。なお、レンズ制御回路１１１からの表示信号をカメラ１１８に通信し、カメラ１１８に設けられたビューファインダ等の表示部にフォーカスモードを表示するようにしてもよい。

カメラ１１８において、１０５は光学フィルタや色分解プリズムに相当するガラスブロックであり、１０６は撮影光学系によって形成された被写体像を光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。１０７はカメラ１１８の制御を司るカメラ制御回路であり、各種演算処理を行うＣＰＵ（図示せず）や撮像素子１０６からの撮像信号に対して各種画像処理を施す画像処理回路等が内蔵されている。

次に、レンズ制御回路１１１およびズームレンズ１１６の動作について説明する。オートフォーカスで合焦を得る場合には、モード切り換えスイッチ１１２にてＡＦモードが選択される。この場合、レンズ制御回路１１１はＡＦモード表示信号を出力し、ディスプレイユニット１２３にＡＦモードが設定されていることを表示させる。

ＡＦモードにおいて、レンズ制御回路１１１は、ＭＦレンズユニット１０１をＭＦ基準位置にて不動となるように、すなわちマニュアルフォーカス操作が行われてもＭＦ基準位置から移動しないように制御する。そして、フォーカスは、レンズ制御回路１１１の制御下にあるＡＦレンズユニット１０４の駆動によって自動的に行われる。

このＡＦレンズユニット１０４の駆動制御（ＡＦ駆動制御）において、レンズ制御回路（ＣＰＵ）１１１は、データメモリ１１１ｂに記録されているズームトラッキングデータと、カメラ１１８から送信されてくる撮像信号を用いて計算した焦点状態に対応した映像の鮮鋭度（コントラスト）を表すＡＦ評価信号（焦点情報）とに基づいて、ＡＦレンズユニット１０４が合焦位置へ近づくようにその駆動方向を演算し、該駆動方向に所定量駆動するための駆動指令を出力する。ＡＦ制御部１１０は、該駆動信号を受けて動作し、これによりＡＦレンズユニット１０４は合焦位置に駆動され、合焦した後はその合焦状態を維持するように制御される。

なお、ＡＦ評価信号は、レンズ制御回路１１１内のＣＰＵで生成するのではなく、カメラ制御回路１０６内のＣＰＵで生成して、そのＡＦ評価信号をレンズ制御回路１１１が取り込んでＡＦ駆動制御に用いるという形式を採ってもよい。

ズームトラッキングデータは、ＡＦモードにおいて、ＭＦレンズユニット１０１がＭＦ基準位置に固定された状態で、変倍レンズユニット１０２の移動に伴う像面変動を補正するためのＡＦレンズユニット１０４の位置に関するデータであり、例えば、変倍レンズユニット１０２の各位置に対応したＡＦレンズユニット１０４の位置のデータとしてデータメモリ１１１ｂに予め記憶されている。

マニュアルフォーカスで焦点調節する場合は、モード切り換えスイッチ１１２はＭＦモードが選択される。ＭＦモードでは、レンズ制御回路１１１はＭＦモード表示信号を出力し、ディスプレイユニット１２３にＭＦモードが設定されていることを表示させる。

また、ＭＦモードでは、レンズ制御回路１１１は、ＡＦレンズユニット１０４をＡＦ基準位置、すなわちＡＦレンズユニット１０４の駆動量（位置）を検出するための基準となる位置にて不動とする（例えば、ＡＦ駆動制御のための演算を行わない又は該演算は行うがＡＦレンズユニット１０４の駆動は行わないという制御フローで動作する）。

そして、ＭＦモードでの焦点調節は、使用者が目視によってマニュアルフォーカス操作リングを操作する等してレンズ制御回路１１１を介してＭＦアクチュエータ１２０を動作させ、ＭＦレンズユニット１０１を駆動することにより行われる。以下、このＭＦレンズユニット１０１の駆動をマニュアル駆動という。

レンズ制御回路１１１は、ＭＦレンズユニット１０１の位置情報をＭＦ位置検出器１１３からの信号に基づいて検知する。

次に、ＡＦモードからＭＦモードへの切り換えに際してのレンズ制御回路１１１の動作概要を説明する。

モード切り換えスイッチ１１２がＡＦモードからＭＦモードへ切り換えられ、レンズ制御回路１１１に切り換え指令信号が入力されると、レンズ制御回路１１１は遷移モードに入る。モード切り換えスイッチ１１２が切り換えられた時点においては、ＭＦレンズユニット１０１はＭＦ基準位置にあり、ＡＦレンズユニット１０４は、変倍率と被写体距離に応じた合焦を保つ位置（ＡＦ基準位置若しくはＡＦ基準位置から移動した位置）にある。

ＭＦレンズユニット１０１のマニュアル駆動によるマニュアルフォーカスを行える状態とするには、ＡＦレンズユニット１０４がＡＦ基準位置に戻っている必要がある。

遷移モードでは、レンズ制御回路１１１は、モード切り換えスイッチ１１２がＡＦモードからＭＦモードへ切り換えられた（切り換え指令信号が入力された）時点の状態から、ＭＦレンズユニット１０１のマニュアル駆動に追随して、ＡＦ制御部１１０を介したＡＦレンズユニット１０４のＡＦ駆動制御、すなわち合焦状態を維持するための制御を行う。但し、本実施例の遷移モードでは、ＡＦモードでのＡＦ駆動制御とは異なる方式でＡＦ駆動制御を行う（これについては後述する）。

そして、遷移モードにおいて、ＡＦレンズユニット１０４がＡＦ基準位置に復帰した時点で、レンズ制御回路１１１は完全にＭＦモードに切り換わる。

なお、遷移モードでは、レンズ制御回路１１１は遷移モード表示信号をディスプレイユニット１２３に送り、遷移モードである旨を表示させる。

また、遷移モードにおいて、レンズ制御回路１１１は、ＭＦレンズユニット１０１、ＡＦレンズユニット１０４および変倍レンズユニット１０２の位置情報を、位置検出器１１３，１１５，１１４からの信号に基づいて逐次取得する。

こうしてＭＦレンズユニット１０１の移動に伴いＡＦ駆動制御されるＡＦレンズユニット１０４がＡＦ基準位置に復帰すると、レンズ制御回路１１１はＡＦ位置検出器１１５からの信号によってこれを検知し、ＡＦ制御部１１０に対してＡＦレンズユニット１０４をＡＦ基準位置に固定するように信号を出力し、ディスプレイユニット１２３に対しては、ＭＦモード表示信号を送ってＭＦモードであることを表示させる。

図２には、ＡＦモードでのズームレンズの状態を概念的に示す。図２において、１は図１に示したＭＦレンズユニット１０１に相当し、２は変倍レンズユニット１０２、３は絞りユニット１０３、４はＡＦレンズユニット１０４に相当する。このときの被写体距離はＤであり、変倍率は任意の倍率βにあるとする。

図２において、ＭＦレンズユニット１はＭＦ基準位置Ｆ_０に固定されている。Ｒ_０はＡＦレンズユニット４のＡＦ基準位置を示している。また、Ｆ_ＭＯＤ，Ｒ_ＭＯＤはそれぞれ、ＭＦレンズユニット１およびＡＦレンズユニット１０４が最も至近側に移動したときの位置を表している。また、変倍レンズユニット２が広角端位置をＷ、望遠端位置をＴと表している。さらに、図２は、ＡＦレンズユニット１０４が、変倍率βで被写体距離Ｄに対して合焦する位置Ｒ_Ｄであって、ＡＦ基準位置Ｒ_０よりも物体側の位置にあることを示している。

今、ＡＦモードからＭＦモードへの切り換え指令信号が入力されると、レンズ制御回路１１１は遷移モードに入り、ＭＦレンズユニット１の固定を解除して、ＭＦレンズユニット１の移動に応じてＡＦレンズユニット４を合焦状態を保つようにＡＦ駆動制御を行う。この状態を表したのが図３である。このときのＭＦレンズユニット１の位置をＦ、ＡＦレンズユニット４の位置をＲで表す。

遷移モードにおいてＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置Ｒ_０に復帰し、ＭＦモードに移行した状態を図４に示す。このとき、レンズ制御回路１１１は、ＡＦレンズユニット４をＡＦ基準位置Ｒ_０に固定する。そして、ＭＦレンズユニット１は、距離Ｄにある被写体に合焦する位置Ｆ_Ｄにマニュアル駆動される。

以上説明したＡＦモードからＭＦモードへの切り換えに際してのレンズ制御回路（ＣＰＵ）１１１の動作は、図５にフローチャート化して示すコンピュータプログラムに従って行われる。ここでは、各レンズユニットについては、図４を併せ用いて説明する。

ＡＦモードにおいて、モード切り換えスイッチ１１２がＭＦモードに切り換えられ、切り換え指令信号が入力されると（ステップ（図にはＳと略記する）５１）、レンズ制御回路１１１はステップ５２において遷移モードに入り、ＡＦモードにて実行していたＡＦ駆動制御を停止させる。そして、ステップ５３において、ＡＦレンズユニット４の位置（Ｒ）がＡＦ基準位置（Ｒ_０）にあるかどうかを、ＡＦ位置検出器１１５からの信号に基づいて判別し、ＡＦ基準位置にある（Ｒ＝Ｒ_０）と判定したときはステップ５４に進む。

ステップ５４では、レンズ制御回路１１１は、ＡＦ制御部１１０に対してＡＦレンズユニット１０４を固定する（不動とする）信号を送る。これにより、ＡＦレンズユニット１０４はＡＦ基準位置にて固定される。

さらにステップ５５では、レンズ制御回路１１１は、ディスプレイユニット１２３にＭＦモードであることを表示させるＭＦモード信号を出力する。こうして、ＭＦモードに移行する。

一方、ステップ５３において、ＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置にない（Ｒ≠Ｒ_０）と判定されると、レンズ制御回路１１１は、ディスプレイユニット１２３に遷移モードであることを表示させる遷移モード信号を出力する。

そして、ステップ５６において、ＭＦレンズユニット１のマニュアル駆動が行われると、レンズ制御回路１１１は、ステップ５７にて、ＭＦ位置検出器１１３からの信号に基づいてＭＦレンズユニット１の位置情報を取得し、合焦状態を保つようにＡＦレンズユニット１０４のＡＦ駆動制御を行う（ステップ５７）。

遷移モードでのＡＦ駆動制御を開始すると、レンズ制御回路１１１は、ＡＦレンズユニット４の位置情報をモニターし、ステップ５３においてＡＦレンズユニット１０４がＡＦ基準位置にある（Ｒ＝Ｒ０）と判別するまで、該ＡＦ駆動制御を継続する。そして、ステップ５３にて、ＡＦレンズユニット１０４がＡＦ基準位置にあると判別したときには、ステップ５４を経てステップ５５に進み、ＭＦモードに移行する。

次に、遷移モードで実行されるＡＦ駆動制御について説明する。図３に示す遷移モードにおいて、合焦状態となっており、被写体距離をＤ、変倍率（又は変倍レンズユニット２の位置）をβ、ＭＦレンズユニット１の位置をＦ、ＡＦレンズユニット４の位置をＲ、このときのＭＦレンズユニット１のバックフォーカス敏感度をαＦ、ＡＦレンズユニット４のバックフォーカス敏感度をαＲとし、遷移モードにおいて被写体距離Ｄが変わらないとすると、ＭＦレンズユニット１をΔＸｆ移動させたときにＡＦレンズユニット４の変位量ΔＸｒが、次の式（１）で表される量であれば、合焦状態が維持される。

ΔＸｒ＝−αＦ／αＲ×ΔＸｆ （１）
ＡＦレンズユニット４のバックフォーカス敏感度とＭＦレンズユニット１のバックフォーカス敏感度との比（αＲ／αＦ）をｘとおくと、ΔＸｒは、変倍率β、ＭＦレンズユニット１の位置Ｆおよび被写体距離Ｄの関数、すなわちｘ（β，Ｆ，Ｄ）である。

ＡＦモードからＭＦモードに切り換えられる直前の合焦状態が図２に示す状態、すなわち、変倍率がβ、ＭＦレンズユニット１はＭＦ基準位置Ｆ_０に位置し、かつＡＦレンズユニット４が被写体距離Ｄに対する合焦位置Ｒ_Ｄにあるとすると、被写体距離Ｄは、ＭＦレンズユニットがＭＦ基準位置Ｆ_０にて固定されているＡＦモードでのＡＦレンズユニット４の位置Ｒ_Ｄおよびそのときの変倍率β_Ｄの関数、Ｄ（Ｒ_Ｄ，β_Ｄ）で規定される。

このため、ＭＦレンズユニット１とＡＦレンズユニット４のバックフォーカス敏感度の比ｘは、このＭＦモードへの切り換え直前のＡＦレンズユニット４の位置Ｒ_Ｄおよび変倍率β_Ｄを用いて、ｘ（β，Ｆ，Ｄ（Ｒ_Ｄ，β_Ｄ））で表される。

このｘの値を、ＭＦレンズユニット１の位置情報Ｆと、ＡＦレンズユニット４のＭＦモードへの切り換え直前での位置Ｒ_Ｄ、つまりは被写体距離Ｄと、変倍率（又は変倍レンズユニット２の位置）βの３つのパラメータで与えられる情報として図１に示したデータメモリ１１１ｂに記憶させておく。これにより、レンズ制御回路１１１は、ＡＦレンズユニット４の位置をＭＦレンズユニット１の位置に関連付けて制御でき、ズームレンズ１１６の合焦状態を維持したままＭＦモードへの移行を図ることが可能となる。

なお、本実施例では、ＭＦレンズユニットとＡＦレンズユニットのバックフォーカス敏感度の比（ｘ）を記憶させておき、その値をレンズ制御回路１１１が参照して合焦を維持するためのＡＦレンズユニットの位置を割り出す場合について説明したが、バックフォーカス敏感度の比を記憶する代わりに、被写体距離Ｄ（Ｒ_Ｄ，β_Ｄ）に対して合焦状態を維持するＭＦレンズユニットの位置（Ｆ）とＡＦレンズユニットの位置（Ｒ）と倍率（β）とを予め記憶させておき、これらのデータに従ってＭＦレンズユニットの位置に応じたＡＦレンズユニットのＡＦ駆動制御を行うようにしてもよい。

上記実施例１で説明した遷移モードにおけるＡＦ駆動制御は、ＭＦレンズユニットとＡＦレンズユニットのバックフォーカス敏感度の比ｘに関するデータを直接利用したものであるが、遷移モードにおいて、ＡＦモードで使用するＡＦ評価信号を積極的に利用したＡＦ駆動制御を行ってもよい。

この場合において、レンズ制御回路（ＣＰＵ）１１１が動作するためのコンピュータプログラムのフローチャートを図６に示す。なお、本実施例における撮影システムの構成は実施例１と同じであるので、以下の説明も、図１又は図４に示した符号を用いて行う。

ＡＦモードにおいて、モード切り換えスイッチ１１２がＡＦモードからＭＦモードへ切り換えられ、切り換え指令信号が入力されると（ステップ６１）、レンズ制御回路１１１は、遷移モードに入り、ＡＦモードにて実行していたＡＦ評価信号を用いたＡＦ駆動制御を継続させる（ステップ６２）。そして、ＡＦレンズユニット４の位置情報をＡＦ位置検出器１１５からの信号に基づいて取得し、ＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置にあるかどうかを判別する（ステップ６３）。

ＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置にある（Ｒ＝Ｒ_０）場合には、レンズ制御回路１１１はＡＦレンズユニット４をＡＦ基準位置に固定し（ステップ６４）、ＡＦ駆動制御を停止して（ステップ６５）、ＭＦモードに全移行する。（ステップ６６）。

一方、ステップ６３において、ＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置にない（Ｒ≠Ｒ_０）と判別した場合には、ＡＦ評価値を用いて、ＭＦレンズユニット１のマニュアル駆動（ステップ６７）に追随したＡＦレンズユニット４のＡＦ駆動制御を行う（ステップ６８）。これにより、ＭＦレンズユニット１がマニュアル駆動されても合焦状態が維持される。なお、この状態は、ＡＦモードからＭＦモードへの遷移状態（遷移モード）と言えるとともに、ＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置に到達することを条件に解除されるＡＦモードの継続状態とも言える。

このような遷移モードでのＡＦ駆動制御は、ステップ６３においてＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置にあることを判別するまで継続される。そして、ステップ６３においてＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置にあることを判別すると、ステップ６４，６５を経てステップ６６に進み、ＭＦモードに移行する。

以上説明したように、本実施例では、遷移モードにおいて、ＭＦレンズユニット１のマニュアル駆動に追随して合焦状態を維持するようにＡＦレンズユニットのＡＦ駆動制御を行う場合に、ＡＦモードで使用するＡＦ評価信号を利用する。実施例１にて説明した遷移モードでのＡＦ駆動制御の方式は、該遷移モードにおいて被写体距離が一定であることを条件に合焦状態を維持できるのに対し、本実施例によれば、原理的には被写体距離の制約を受けずに合焦状態を維持することができる。

上記実施例１，２では、遷移モードにおいてＭＦレンズユニットのマニュアル駆動に追随したＡＦレンズユニットの駆動方向にかかわらず、その駆動を許容する場合について説明した。しかし、何らかの原因、例えば被写体距離の遷移モード中での変動や、ズーム操作等によって、実施例１，２に示した遷移モードの制御では、ＡＦモードからＭＦモードへの移行が迅速にできなくなくなる可能性がある。

そこで、このような不都合を回避するためのステップを組み込んだ、本発明の実施例３におけるレンズ制御回路１１１の動作（コンピュータプログラム）を図７のフローチャートを用いて説明する。なお、本実施例における撮影システムの構成は実施例１と同じであるので、以下の説明も、図１又は図４に示した符号を用いて行う。

ＡＦモードにおいて、モード切り換えスイッチ１１２がＡＦモードからＭＦモードへ切り換えられ、切り換え指令信号が入力されると（ステップ７１）、レンズ制御回路１１１は、ＡＦレンズユニット４の位置情報をＡＦ位置検出器１１５からの信号に基づいて取得し、ＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置にあるかどうかを判別する（ステップ７２）。

ＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置にある場合には、実施例１，２と同様に、レンズ制御回路１１１は、ＡＦレンズユニット４をＡＦ基準位置に固定し（ステップ７３）、ＭＦモードへ移行する。（ステップ７４）
一方、ＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置にないと判別した場合には、実施例１又は実施例２で説明した方法による、ＭＦレンズユニット１のマニュアル駆動（ステップ７５）に追従したＡＦ駆動制御のための演算（ＡＦレンズユニット４の駆動目標方向ｄＲの演算）を行う（ステップ７６）。

そして、ステップ７６においては、演算したＡＦレンズユニット４の駆動目標方向ｄＲがＡＦ基準位置に近づく方向か否かの判定を行う。そして、ＡＦ基準位置に近づく方向である場合（ｄＲ＞０）には、該目標駆動方向に、所定量又は演算した駆動目標量、ＡＦレンズユニット４を駆動し（ステップ７７）、ステップ７２に戻る。

一方、演算したＡＦレンズユニット４の駆動目標方向ｄＲがＡＦ基準位置から離れる方向と判別した場合（ｄＲ＜０）には、ステップ７８に進み、ＡＦレンズユニット４を強制的にＡＦ基準位置に駆動し、ＡＦレンズユニット４を固定して（ステップ７３）、ＭＦモードへ移行する（ステップ７４）。

本実施例によれば、ステップ７６からステップ７８へ移行する間は合焦状態を維持し切れないが、ＡＦレンズユニット４をＡＦ基準位置から離れる方向にも駆動する場合に比べて迅速にＭＦモードへに移行させることができる。したがって、ＡＦモードからＭＦモードへの遷移状態が長引き、使用者に混乱を与える可能性を少なくすることができる。

上述した実施例３のステップ７８において、ＡＦレンズユニット４をＡＦ基準位置に強制的に移動させる代わりに、以下に説明するように、ステップ７６においてＡＦレンズユニット４の駆動目標方向がＡＦ基準位置から離れる方向であると判別した場合に（ｄＲ＜０）、ＡＦレンズユニット４の該方向への駆動を禁止し、ＡＦレンズユニット４を停止させておくようにしてもよい。

図８には、本発明の実施例４におけるレンズ制御回路１１１の動作（コンピュータプログラム）のフローチャートを示す。なお、本実施例における撮影システムの構成は実施例１と同じであるので、以下の説明も、図１又は図４に示した符号を用いて行う。

ＡＦモードにおいて、モード切り換えスイッチ１１２がＡＦモードからＭＦモードへ切り換えられ、切り換え指令信号が入力されると（ステップ８１）、レンズ制御回路１１１は、ＡＦレンズユニット４の位置情報をＡＦ位置検出器１１５からの信号に基づいて取得し、ＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置にあるかどうかを判別する（ステップ８２）。

ＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置にある場合には、実施例１，２と同様に、レンズ制御回路１１１は、ＡＦレンズユニット４をＡＦ基準位置に固定し（ステップ８３）、ＭＦモードへ移行する。（ステップ８４）
一方、ＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置にないと判別した場合には、実施例１又は実施例２で説明した方法による、ＭＦレンズユニット１のマニュアル駆動（ステップ８５）に追従したＡＦ駆動制御のための演算（ＡＦレンズユニット４の駆動目標方向ｄＲの演算）を行う（ステップ８６）。

そして、ステップ８６においては、演算したＡＦレンズユニット４の駆動目標方向ｄＲがＡＦ基準位置に近づく方向か否かの判定を行う。そして、ＡＦ基準位置に近づく方向である場合（ｄＲ＞０）には、該目標駆動方向に、所定量又は演算した駆動目標量、ＡＦレンズユニット４を駆動し（ステップ８７）、ステップ８２に戻る。
一方、演算したＡＦレンズユニット４の駆動目標方向ｄＲがＡＦ基準位置から離れる方向と判別した場合（ｄＲ＜０）には、ステップ８８に進み、ＡＦレンズユニット４の当該方向への駆動を禁止する（すなわち、ＡＦレンズユニット４を停止させる）。そして、ステップ８５に戻る。ステップ８５においてＭＦレンズユニット１がマニュアル駆動され、ステップ８６においてＡＦレンズユニット４の駆動目標方向ｄＲがＡＦ基準位置に近づく方向である判別したときには、再びＡＦレンズユニット４の、ＭＦレンズユニット１のマニュアル駆動に追従したＡＦ駆動制御が行われる。

このようなループがステップ８２においてＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置にあることを判別するまで継続される。そして、ステップ８２においてＡＦレンズユニット４がＡＦ基準位置にあることを判別すると、ステップ８３を経てステップ８４に進み、ＭＦモードに移行する。

なお、ステップ８８においてＡＦレンズユニット４の駆動を停止させている間は合焦状態にはない。そしてこの状態が続くと、いつまでもＭＦモードへ移行できないばかりか、ＭＦレンズユニット１のマニュアル駆動によって合焦が得られない状況が発生する可能正があり、使用者に混乱を与えるおそれがある。そこで、これを回避するために、ステップ８８によってＡＦレンズユニット１が停止させられている時間を計測し、該計測時間が所定時間以上となった場合には、ステップ８９に進み、強制的にＡＦレンズユニット４をＡＦ基準位置に戻す。そして、ステップ８３を経てステップ８４に進み、ＭＦモードに移行する。

本実施例によれば、ステップ８６からステップ８８およびステップ８９へ移行する間は合焦状態を維持し切れないが、ＡＦレンズユニット４をＡＦ基準位置から離れる方向にも駆動する場合に比べて迅速にＭＦモードへに移行させることができる。したがって、ＡＦモードからＭＦモードへの遷移状態が長引き、使用者に混乱を与える可能性を少なくすることができる。

（数値実施例）
次に、上記各実施例に適したズームレンズの数値実施例について説明する。図９には、該数値実施例の広角端におけるレンズ断面を示している。

図９において、物体側から順に、ＩはＭＦレンズユニットとしての正の屈折力を持つ前玉レンズユニットであり、マニュアルフォーカスを行う際はこの前玉レンズユニット全体を光軸方向に移動させる。IIは変倍レンズユニットとしての負の屈折力を持つバリエータレンズユニットであり、像面側へ単調に移動することにより、広角端（ワイド）から望遠端（テレ）への変倍を行う。IIIは負の屈折力を有するコンペンセータレンズユニットであり、変倍に伴う像面変動を補正するために、光軸上を物体側に凸の軌跡を描くように非直線的に移動する。バリエータレンズユニットIIとコンペンセータレンズユニットIIIとで変倍系を構成している。

ＳＰは絞り、IVは第２レンズユニットとしての正の屈折力を持つ、変倍時に不動のリレーレンズユニットである。このリレーレンズユニットIVは、物体側から順に第１レンズサブユニットＦＲおよび第２レンズサブユニットＢＲにより構成され、第２レンズサブユニットＢＲは、ＡＦモードにおいて光軸方向に移動することにより焦点調節を行う、上記各実施例にいうＡＦレンズユニットである。

Ｐは色分解プリズムや光学フィルタ等であり、同図ではガラスブロックとして示している。

本実施例において、マニュアルフォーカス時（ＭＦモード）においては、第２レンズサブユニットＢＲをＡＦ基準位置に固定し、前玉レンズユニットＩのマニュアル駆動のみによって焦点調節を行う。

また、オートフォーカス時（ＡＦモード）においては、前玉レンズユニットＩはＭＦ基準位置（例えば、無限遠の物体距離に対して合焦する位置）に固定され、第２レンズサブユニットＢＲのＡＦ駆動制御によって、物体距離の変化および変倍率の変化に対して第２レンズサブユニットＢＲの駆動が必要となる。

ＡＦモードからＭＦモードに切り換える際は、上記実施例で示したように、遷移モードを経てＭＦモードに移行する。

つまり、前玉レンズユニットＩのマニュアル駆動に伴い、実施例１又は２で説明したＡＦ駆動制御機能によって第２レンズサブユニットＢＲが合焦状態を維持するような軌道を描いて移動し、第２レンズサブユニットＢＲがＡＦ基準位置に到達するまでは該ＡＦ駆動制御が行われ、第２レンズサブユニットＢＲがＡＦ基準位置に到達した時点でＭＦモードに移行する。

また、実施例３で示したように、前玉レンズユニットＩのマニュアル駆動に追従する第２レンズサブユニットＢＲの駆動目標方向がＡＦ基準位置から離れる方向である場合には、使用者の混乱を避け、迅速なＭＦモードへの切り換えを実行するために、合焦状態を維持できなくても第２レンズサブユニットＢＲをＡＦ基準位置に強制復帰させ、ＭＦモードに移行するようにしてもよい。

表１および表２には、図９に示したズームレンズの諸元を示す。ただし、被写体は無限遠にあるとする。

また、表１において、ｆはズームレンズ全系の焦点距離、ｆｎｏはＦナンバー、ω（但し、各表にはｗと記す）は半画角、ｒｉは物体側からｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉはｉ番目とｉ＋１番目のレンズ面間の間隔、ｎｉ，νｉ（但し、各表ではｖｉと記す）は物体側からｉ番目のレンズエレメントの材料の屈折率とアッベ数である。 なお、各表のｒｉの値として０．０００とあるのは、∞を意味する。

表３は、本数値実施例の遷移モードにおけるＭＦレンズユニット（前玉レンズユニットＩ）およびＡＦレンズユニット（第２レンズサブユニットＢＲ）の移動量データを表す。この移動量データは、広角端における被写体距離が２．５ｍで一定であり、焦点距離が２９ｍｍ（Ｍ）、８７ｍｍ（ＴＭ）および１１１ｍｍ（Ｔ）のそれぞれの場合において、遷移モードでのＭＦレンズユニットの移動量［ｍｍ］に対して合焦状態を維持するためのＡＦレンズユニットの移動量［ｍｍ］を示したものである。数値は各フォーカスレンズユニットの基準位置を基準とし、像面側への移動方向を正としている。また、図１０は、表３で示した数値をグラフ化したものである。

本発明の実施例１である撮影システムの構成を示すブロック図。 実施例１のＡＦモードにおけるズームレンズの状態を示す図。 実施例１の遷移モードにおけるズームレンズの状態を示す図。 実施例１のＭＦモードにおけるズームレンズの状態を示す図。 実施例１の撮影システムの動作を示すフローチャート。 本発明の実施例２である撮影システムの動作を示すフローチャート。 本発明の実施例３である撮影システムの動作を示すフローチャート。 本発明の実施例４である撮影システムの動作を示すフローチャート。 本発明の数値実施例の広角端におけるレンズ断面図。 表３に示した遷移モードにおけるＭＦレンズユニットおよびＡＦレンズユニットの移動量データを示すグラフ。

符号の説明

１，１０１ ＭＦレンズユニット
２，１０２ 変倍レンズユニット
３，１０３ 絞りユニット
４，１０４ ＡＦレンズユニット
１１１ レンズ制御回路
１１６ ズームレンズ
１１７ ドライブユニット
１１８ カメラ

Claims (10)

1. マニュアルフォーカスのために光軸方向に移動する第１レンズユニットと、オートフォーカスのために光軸方向に移動する第２レンズユニットと、該第２レンズユニットの位置を検出するためのＡＦ位置検出器と、を含む光学機器の駆動制御装置であって、
   前記第２レンズユニットの移動によりオートフォーカスを行う第１モードと、前記第１レンズユニットの移動によりマニュアルフォーカス時に前記第２レンズユニットを所定位置にて不動とする第２モードとに切り換えが可能なモード切換スイッチと、
   前記第１レンズユニット及び前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御手段と、を有し、
   前記モード切換スイッチにより前記第１モードから前記第２モードへ切り換えられた場合、前記制御手段は、前記第１レンズユニットの位置情報に基づいて合焦状態を維持するように前記第２レンズユニットの駆動を制御する第３モードに切り換え、前記ＡＦ位置検出器によって前記第２レンズユニットの前記所定位置への到達を検出することに応じて前記第３モードから前記第２モードに移行させ、前記第３モードにおいて、前記第２レンズユニットの駆動目標方向を判別し、該判別の方向が前記所定位置に近づく方向であるときに、合焦状態を維持するように前記第２レンズユニットを駆動することを特徴とする光学機器の駆動制御装置。
2. 前記制御手段は、前記第１モードでは前記光学機器の焦点状態を示す焦点情報に基づいて前記オートフォーカスを行い、前記第３モードでは、該焦点情報とは異なる情報に基づいて合焦状態を維持するように前記第２レンズユニットの駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載の光学機器の駆動制御装置。
3. 前記制御手段は、前記第３モードにおいて、前記第２レンズユニットの駆動目標方向を判別し、該判別の方向が前記所定位置から離れる方向であるときは、前記第２レンズユニットを前記所定位置に駆動することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器の駆動制御装置。
4. 前記制御手段は、前記第３モードにおいて、前記第２レンズユニットの駆動目標方向を判別し、該判別の方向が前記所定位置から離れる方向であるときは、該判別の方向への前記第２レンズユニットの駆動を禁止することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器の駆動制御装置。
5. 前記制御手段は、前記第３モードにおいて前記第２レンズユニットを停止させている時間が所定時間以上となったときは、前記第２レンズユニットを前記所定位置に駆動することを特徴とする請求項４に記載の光学機器の駆動制御装置。
6. マニュアルフォーカスのために光軸方向に移動する第１レンズユニットと、オートフォーカスのために光軸方向に移動する第２レンズユニットと、該第２レンズユニットの位置を検出するためのＡＦ位置検出器と、を含む光学機器の駆動制御装置であって、
   前記第２レンズユニットの移動によりオートフォーカスを行う第１モードと、前記第１レンズユニットの移動によりマニュアルフォーカス時に前記第２レンズユニットを所定位置にて不動とする第２モードとに切り換えが可能なモード切換スイッチと、
   前記第１レンズユニット及び前記第２レンズユニットの駆動を制御する制御手段と、を有し、
   前記モード切換スイッチにより前記第１モードから前記第２モードへ切り換えられた場合、前記制御手段は、前記第１レンズユニットの位置情報に基づいて合焦状態を維持するように前記第２レンズユニットの駆動を制御する第３モードに切り換え、前記ＡＦ位置検出器によって前記第２レンズユニットの前記所定位置への到達を検出することに応じて前記第３モードから前記第２モードに移行させ、前記第３モードにおいて、前記第２レンズユニットの駆動目標方向を判別し、該判別の方向が前記所定位置から離れる方向であるときは、該判別の方向への前記第２レンズユニットの駆動を禁止することを特徴とする光学機器の駆動制御装置。
7. マニュアルフォーカスのために光軸方向に移動する第１レンズユニットおよびオートフォーカスのために光軸方向に移動する第２レンズユニットを含むレンズ装置と、
   請求項１から６のいずれか１つに記載の駆動制御装置とを有することを特徴とするレンズシステム。
8. マニュアルフォーカスのために光軸方向に移動する第１レンズユニットと、
   オートフォーカスのために光軸方向に移動する第２レンズユニットと、
   請求項１から６のいずれか１つに記載の駆動制御装置とを有することを特徴とする光学機器。
9. 請求項７に記載のレンズシステムと、
   前記レンズ装置が装着される撮影装置とを有することを特徴とする撮影システム。
10. 請求項８に記載の光学機器と、
    該光学機器が装着される撮影装置とを有することを特徴とする撮影システム。

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