JP5072764B2 - 光学機器及びカメラシステム - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラや交換レンズ等の光学機器に関し、特に光軸方向でのピント振れ低減するためにフォーカスレンズを光軸方向に移動させる機能を有する光学機器に関する。

撮像に用いられる光学機器には、手振れ等のカメラ振れに起因する像振れを低減するために、いわゆる防振機能を有するものが多い。カメラ振れは、角速度センサや加速度センサ等の振れ検出センサにより検出され、その検出結果に応じて撮像光学系の一部を光軸に直交する方向にシフトさせることで、カメラの角度振れ（ピッチ方向及びヨー方向での振れ）による像振れを低減させる。

また、カメラを手に持ってマクロ撮像等の撮像倍率が高い撮像を行う場合には、被写界深度が浅くなるために、カメラのわずかな光軸方向での振れ（シフト振れ）により、被写体に対するピントがずれてしまうことがある。このようなピント振れを回避するためには、焦点検出ユニットにより検出される焦点状態の変化に応じてフォーカスレンズを光軸方向に移動させればよい。

ただし、クイックリターンミラーを有する一眼レフカメラでは、露光開始を指示するスイッチ操作（レリーズボタンの第２ストローク操作）の後、シャッタが開動作して露光が開始されるまでの間に、クイックリターンミラーが撮像光路外に退避する。これにより、撮像光路内に配置されたクイックリターンミラーから被写体光が導かれていた焦点検出ユニットに被写体光が到達しなくなるため、焦点状態の検出を行えない。

特許文献１には、カメラの光軸方向の変位を検出する変位センサを有し、焦点検出ユニットによる検出結果に基づいてフォーカスレンズを移動させた後、変位センサによる検出結果に基づいて露光中にもフォーカスレンズを移動させるカメラが開示されている。

また、特許文献２には、露光開始の指示がなされる前に、焦点検出ユニットによる焦点検出を複数回行い、最後の焦点検出の結果に基づいて、フォーカスレンズの駆動を露光開始よりも早く開始させるカメラが開示されている。
特許３７９９６６６号 特開２００６−１６２６８２号

しかしながら、特許文献１にて開示されたカメラのように、露光中にもフォーカスレンズを移動させるためには、撮像光学系の倍率がフォーカスレンズの移動によって変動しないことが必要となる。つまり、特許文献１にて開示された方法は、フォーカスレンズの移動によって撮像倍率が変動する光学機器には使用することができない。

また、特許文献２にて開示されたカメラのように、露光開始が指示される前に行った複数回の焦点検出のうち最後の焦点検出の結果を用いても、露光開始までにピント振れが生じることで、ピント振れの影響を受けた画像が得られる可能性がある。

本発明は、フォーカスレンズの移動による倍率変動の有無にかかわらず、撮像により取得された画像におけるピント振れの影響をより低減することができるようにした光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学機器は、フォーカスレンズを含む撮像光学系と、該撮像光学系の光軸方向におけるフォーカスレンズの移動を制御する制御手段と、
光軸方向における該光学機器の振れ量を検出する振れ検出手段と、該振れ検出手段により検出された複数の振れ量を記憶する記憶手段とを有する。そして、制御手段は、撮像のための露光の開始が指示されたことに応じて、記憶手段に記憶された、該指示の後に検出された振れ量を少なくとも含む複数の振れ量に基づいて、露光が開始される前に露光時における振れ量の予測値を取得し、該予測値に応じた位置にフォーカスレンズを露光が開始される前に移動させることを特徴とする。

本発明では、露光の開始が指示されたことに応じて、露光が開始される前に露光時における光学機器の振れ量の予測値を算出し、露光の開始前に該予測値に応じた位置にフォーカスレンズを移動させる。このため、本発明によれば、フォーカスレンズの移動による倍率変動の有無にかかわらず、撮像におけるピント振れの影響を低減することができる。

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には、本発明の実施例１である光学機器としてのレンズ装置を含むカメラシステムの構成を示している。

図１において、１００は一眼レフデジタルカメラ（撮像装置：以下、単にカメラという）であり、２００はカメラ１００に対して着脱が可能な交換レンズ（レンズ装置）である。これらカメラ１００と交換レンズ２００とによってカメラシステムが構成される。なお、カメラは、フィルムカメラでもよい。

被写体３００からの光束は、交換レンズ２００内に収容された撮像光学系（２０１〜２０４）によって結像される。撮像光学系は、第１の光学系２０１と、撮像光学系の光軸ｘに対して直交する方向にシフト可能な防振光学系２０２と、焦点調節のために光軸ｘの方向（光軸方向）に移動するフォーカスレンズ２０３と、光量を調節するための絞り２０４とを含む。

本実施例における交換レンズ２００は、焦点距離が１００ｍｍ、開放Ｆナンバーが２．８の単焦点の防振機能付きマクロレンズである。

交換レンズ２００内には、フォーカスレンズ２０３を光軸方向に駆動するフォーカス駆動部（モータ及びその駆動回路）２０９と、防振光学系２０２を光軸直交方向に駆動する防振駆動部（アクチュエータ及びその駆動回路）２１１とが設けられている。フォーカス駆動部２０９及び防振駆動部２１１は、レンズＣＰＵ２０７からの信号に応じて動作する。

また、２０５は絞り駆動部であり、レンズＣＰＵ２０７からの信号に応じて、絞り２０４を駆動し、その開口径を変化させる。

２０６は操作部であり、オートフォーカスとマニュアルフォーカスとを切り替えるＡＦ／ＭＦスイッチや、防振機能のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるＩＳスイッチ等を含む。

レンズＣＰＵ２０７は、レンズ通信部２１４とカメラ１００内に設けられたカメラ通信部１０３を介してカメラＣＰＵ１１１とコマンドや情報の通信を行いながら、交換レンズ２００内の各部の動作を制御する。

２１０はフォーカスレンズ位置検出部であり、フォーカスレンズ２０３の光軸方向での位置を検出する。具体的には、フォーカスレンズ位置検出部２１０は、フォーカス駆動部２０９内のモータの回転に伴ってパルス信号を出力するパルス発生器を含む。レンズＣＰＵ２０７において、フォーカスレンズ２０３を所定の基準位置に移動させた後、パルス発生器からのパルス信号のパルス数をカウントすることで、フォーカスレンズ２０３の位置を検出することができる。

また、レンズＣＰＵ２０７は、フォーカスレンズ２０３の位置の変化に基づいて、フォーカスレンズ２０３の移動速度を検出することもできる。レンズＣＰＵ２０７は、検出したフォーカスレンズ２０３の位置や移動速度をモニタしながらフォーカスレンズ２０３の移動を制御する。

２０８はＲＯＭ等で構成されたメモリ（記憶手段）である。該メモリ２０８は、交換レンズ２００の固有識別情報（ＩＤ）、焦点距離情報、フォーカスレンズ２０３の移動量に対する像面移動量の比であるフォーカス敏感度情報を記憶している。また、メモリ２０８は、交換レンズ２００が装着されているカメラ１００における後述する露光遅延情報や、後述するシフト振れ量を記憶することができる。メモリ２０８に記憶された情報は、レンズＣＰＵ２０７によって随時読み出される。

２１２は加速度センサであり、交換レンズ２００（カメラシステム全体）の光軸方向での加速度を検出する。交換レンズ２００の光軸方向での振れであるシフト振れに応じて出力された加速度センサ２１２からの信号を２回積分することによって、交換レンズ２００の光軸方向での変位（シフト振れ量）を算出できる。なお、加速度センサ２１２として、光軸方向を含む３軸方向での加速度を検出するセンサを使用してもよく、光軸方向以外の２軸方向での加速度を２回積分した変位を、光軸ｘと直交する平面内のシフト振れ補正に利用してもよい。

２１３は別の振れ検出手段としての角速度センサであり、光軸ｘに直交し、かつ互いに直交する２軸方向（ピッチ方向及びヨー方向）での角速度を検出する。交換レンズ２００（カメラシステム全体）のピッチ方向及びヨー方向での振れである角度振れに応じて出力された角速度センサ２１３からの信号を積分することで、ピッチ方向及びヨー方向での変位（角度振れ量）を算出することができる。

レンズＣＰＵ２０７は、角度振れ量に応じて防振光学系２０２を防振駆動部２１１を通じて光軸直交方向に移動させる。これにより、角度振れによる像振れを低減するための角度振れ補正（角度防振）が行われる。また、前述した光軸ｘに直交した平面内のシフト振れ補正と合わせた駆動制御を行ってもよい。

また、レンズＣＰＵ２０７は、シフト振れ量に応じてフォーカスレンズ２０３をフォーカス駆動部２０９を通じて光軸方向に移動させる。これにより、シフト振れによるピントの変動であるピント振れを低減するためのピント振れ補正（ピント防振）が行われる。

撮像光学系からデジタルカメラ１００内に入射した光束は、撮像光路内に配置されたクイックリターンミラー１０１によって、後述するファインダ光学系に向かう光束と、図示しないサブミラーを介して焦点検出ユニット１０４に向かう光束とに分割される。クイックリターンミラー（以下、ＱＲミラーという）１０１が撮像光路外に退避した状態では、撮像光学系からの光束は、ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサにより構成される撮像素子１０２上に結像する。

本実施例のカメラ１００は、撮像素子１０２での露光時間（電荷蓄積時間）を増減させることで露出を制御する電子シャッタを採用している。このため、フォーカルプレンシャッタ等の機械的なシャッタは搭載していない。ただし、交換レンズ２００が装着されるカメラは、機械的なシャッタを搭載していてもよい。

ファインダ光学系は、不図示のピント板と、ペンタプリズム１０８と、接眼レンズ１１４とにより構成され、ピント板に結像した被写体像を接眼レンズ１１４を通じて撮影者に観察させる。

１０９はクイックリターンミラー制御部であり、ＱＲミラー１０１の撮像光路に対するアップ（退避）／ダウン（進入）動作を、カメラＣＰＵ１１１からの信号に応じて制御する。

また、１１０は測光ユニットであり、ファインダ光学系内を進む光束（つまりは交換レンズ２００からの光束）の一部を受光して被写体輝度（測光情報）を測定する。測光情報は、カメラＣＰＵ１１１に伝達される。カメラＣＰＵ１１１は、測光情報に基づいて、絞り２０４の開口径（目標絞り値）や撮像素子１０２の露光時間（電荷蓄積時間）を決定する。

１０４は焦点検出ユニットであり、ＴＴＬ位相差検出方式にて撮像光学系の焦点状態（２像の位相差）を検出する。位相差の情報はカメラＣＰＵ１１１に入力され、カメラＣＰＵ１１１は該位相差から求めたデフォーカス量と、レンズＣＰＵ２０７から受け取ったフォーカス敏感度情報に基づいて、合焦状態を得るためのフォーカスレンズ２０３の駆動量を算出する。レンズＣＰＵ２０７は、該駆動量の情報をカメラ通信部１０３及びレンズ通信部２１４を介してカメラＣＰＵ１１１から受け取り、フォーカス駆動部２０９を通じてフォーカスレンズ２０３を光軸方向に駆動する。これにより、ＡＦが行われる。

本実施例では、ＡＦにおいては、カメラＣＰＵ１１１とレンズＣＰＵ２０７とが一体となってフォーカスレンズ２０３の移動（駆動）を制御する。一方、ピント振れ補正については、レンズＣＰＵ２０７が、カメラＣＰＵ１１１から必要な情報を得ながらフォーカスレンズ２０３の移動（駆動）を制御する。

１１３は２段スイッチで構成されたレリーズスイッチであり、第１ストローク（第１段）操作によって測光、焦点検出及びＡＦを行う露光準備動作（撮像準備動作ともいう）を指示する露光準備開始（ＳＷ１）信号が出力される。また、レリーズスイッチ１１３の第２ストローク（第２段）操作によって、ＱＲミラー１０１のアップ動作と、撮像のための撮像素子１０２の露光の開始とを指示する露光開始（ＳＷ２）信号が出力される。これらＳＷ１信号及びＳＷ２信号は、カメラＣＰＵ１１１に入力される。

なお、本実施例での「露光」とは、記録用の静止画像を取得するための撮像素子１０２の電荷蓄積の開始から終了までの動作に相当する。

撮像素子１０２において被写体像の光電変換により得られた出力信号は、不図示の画像処理回路で各種処理を受けてデジタル映像信号としてカメラＣＰＵ１１１に入力される。カメラＣＰＵ１１１は、この映像信号を用いて静止画像又は動画像を生成する。

また、カメラＣＰＵ１１１は、レンズＣＰＵ２０７との通信や、ＬＣＤ等の表示ユニット１１２の制御や、各種動作モードを設定するための設定部１０７からの入力に対する制御や、電源１０６の残容量チェックや、電力供給制御等の各種制御を行う。

生成された静止画像又は動画像は、記録部１０５において不図示の記録媒体（半導体メモリや光ディスク等）に記録される。

次に、カメラＣＰＵ１１１及びレンズＣＰＵ２０７で行われる動作を図２のタイムチャートを用いて説明する。

レリーズスイッチ１１３の第１ストローク操作によってＳＷ１信号がカメラＣＰＵ１１１に入力されると、カメラＣＰＵ１１１は、焦点検出ユニット１０４に焦点検出を行わせる。そして、焦点検出ユニット１０４により得られたデフォーカス量情報とレンズＣＰＵ２０７を通じてメモリ２０８から読み出したフォーカス敏感度情報とに基づいてフォーカスレンズ２０３の駆動量を算出する。レンズＣＰＵ２０７は、カメラＣＰＵ１１１から駆動量情報を受け取り、その駆動量情報に基づいて、フォーカス駆動部２０９を通じてフォーカスレンズ２０３を移動させ、合焦状態を得る。

また、ＳＷ１信号を受けたカメラＣＰＵ１１１は、測光ユニット１１０に測光動作を行わせ、測光ユニット１１０からの測光情報に基づいて、絞り値と露光時間を決定する。

さらに、ＳＷ１信号を受けたカメラＣＰＵ１１１は、レンズＣＰＵ２０７を通じて、加速度センサ２１２及び角速度センサ２１３を起動させる。角速度センサ２１３の出力信号に基づいて、防振光学系２０２の駆動が開始される。また、レンズＣＰＵ２０７は、加速度センサ２１２からの出力信号を所定周期で２回積分して変位量（シフト振れ量）に換算し、順次得られる複数のシフト振れ量をメモリ２０８に記憶(蓄積)する。

図２の下側に示す曲線は、加速度センサ２１２からの出力信号に基づいて得られる実際のシフト振れ量（実測値）の例を示している。

ここで、メモリ２０８に蓄積するシフト振れ量は、今回検出されたシフト振れ量とそれよりも過去に検出された少なくとも１つのシフト振れ量を含む、所定周期ごとに連続して検出された所定数(複数：例えば、５つ)のシフト振れ量とする。メモリ２０８に既に所定数のシフト振れ量が蓄積されている場合には、該シフト振れ量のうち最も過去に記憶されたシフト振れ量をメモリ２０８から消去して、今回のシフト振れ量をメモリ２０８に記憶させる。

その後、ＳＷ２信号がカメラＣＰＵ１１１に入力されると、カメラＣＰＵ１１１は、ＱＲミラー１０１のアップ動作を開始し、ＳＷ２信号が入力されたことを示すＳＷ２入力情報と目標絞り値の情報をレンズＣＰＵ２０７に送信する。ＳＷ２入力情報を受けたレンズＣＰＵ２０７は、絞り２０４の現在の絞り位置（開放絞り位置）から目標絞り値に対応する絞り位置への駆動を開始する。ＱＲミラー１０１のアップ動作により焦点検出ユニット１０４による焦点検出及びＡＦを行うことができなくなるが、加速度センサ２１２は動作しているので、シフト振れは検出されている。

また、レンズＣＰＵ２０７は、絞り２０４を現在の絞り位置（開放絞り位置）から目標絞り値に対応する絞り位置まで駆動するのに要する時間（絞り駆動時間）を算出する。目標絞り値に対応する開口径が小さいほど、開放絞り位置からの絞り駆動時間が長くなる。

レンズＣＰＵ２０７は、絞り駆動時間と、カメラ１００から受け取る等してメモリ２０８に記憶された、交換レンズ２００が装着されたカメラ１００に関する情報とに基づいて、露光遅延時間ｔｒ₁を判定（決定又は算出）する。カメラ１００に関する情報は、予め該交換レンズ２００が装着可能な複数のカメラの機種情報としてメモリ２０８に記憶されたものの中から選択的に読み出されてもよい。

露光遅延時間ｔｒ₁は、カメラ１００においてＳＷ２信号の発生後、すなわち露光の開始が指示された時点から実際に露光が開始されるまでの時間である。

ここで、「カメラ１００に関する情報」には、カメラの機種（種類）の情報が含まれる。ＱＲミラー１０１のアップ動作に要する時間（ミラー駆動時間）は、カメラの機種ごとに異なる各機種に固有の情報である。すなわち、交換レンズ２００が装着されるカメラの機種が異なれば、ミラー駆動時間が異なるので、露光遅延時間ｔｒ₁を判定する要素となる。

また、「カメラ１００に関する情報」には、カメラ１００における撮像モードの情報も含まれる。カメラ１００の撮像モードには、ファインダ光学系による被写体観察状態からＱＲミラー１０１をアップ動作させて撮像を行う通常撮像モードがある。また、ＱＲミラー１０１をアップ状態のままライブビュー画像（電子ファインダ画像）を表示部１１２に表示させた状態から撮像を行うライブビュー撮像モードがある。そして、通常撮像モードでは、ライブビュー撮像モードに対して、ＱＲミラー１０１をアップ動作させる時間分、ＳＷ２信号の発生から露光が開始されるまでの時間が長くなる。したがって、撮像モードの情報も露光遅延時間ｔｒ₁を判定する要素となる。

例えば、カメラ１００に関する情報から得られる遅延時間が６０ｍｓｅｃで、絞り駆動時間が３５ｍｓｅｃである場合には、それらのうち長い方の時間である６０ｍｓｅｃを露光遅延時間ｔｒ_１と判定する。また、例えば、カメラ１００に関する情報から得られる遅延時間が３５ｍｓｅｃで、絞り駆動時間が４０ｍｓｅｃである場合には、それらのうち長い方の時間である４０ｍｓｅｃを露光遅延時間ｔｒ_１と判定する。

このように、露光開始指示に応じて露光の開始までに動作する要素（絞りやＱＲミラー）の動作に要する時間、及び撮像モードのうち少なくとも１つに基づいて、露光遅延時間ｔｒ_１、つまりは予測シフト振れ量の算出対象時点である露光開始時を判定する。これにより、露光開始時の予測シフト振れ量を精度良く算出することができる。

また、メモリ２０８には、撮像倍率（言い換えれば、フォーカスレンズ２０３の位置）及び絞り値ごとのピント振れ補正駆動時間ｔｐの情報も記憶されている。ピント振れ補正駆動時間ｔｐは、ＳＷ２信号の発生時におけるフォーカスレンズ２０３の位置から、予め想定された最大のピント振れ量を補正する位置にフォーカスレンズ２０３を駆動するのに必要な時間である。つまり、ピント振れ補正駆動時間ｔｐは、露光遅延時間ｔｒ_１において発生する可能性のあるピント振れ量に対応した位置へのフォーカスレンズ２０３の駆動が可能な時間を表している。

ＳＷ２入力情報を受けたレンズＣＰＵ２０７は、その時点でフォーカスレンズ位置検出部２１０により検出されたフォーカスレンズ２０３の位置を取得し、その位置に応じたピント振れ補正駆動時間ｔｐをメモリ２０８から読み出す。そして、レンズＣＰＵ２０７は、露光遅延時間ｔｒ_１からピント振れ補正駆動時間ｔｐを除いた時間Δｔ_１の間、それまでにメモリ２０８に順次記憶された所定数のシフト振れ量を読み出す。

さらに、レンズＣＰＵ２０７は、該読み出した所定数のシフト振れ量に基づいて、露光遅延時間ｔｒ_１の経過時、つまりは露光開始時におけるシフト振れ量の予測値である予測シフト振れ量を所定周期で順次算出する。予測シフト振れ量の算出方法については、後述する。

時間Δｔ_１が経過した時点（露光開始前）で、レンズＣＰＵ２０７は、このタイミングにおいて最新の予測シフト振れ量に応じた位置、すなわち該予測シフト振れ量により生ずるピントずれを補正するための位置へのフォーカスレンズ２０３の駆動を開始する。前述したように、このときのフォーカスレンズ２０３の駆動は、時間ｔｐ内に終了する。つまり、露光の開始時におけるシフト振れ補正のためのフォーカスレンズ２０３の駆動は、露光が開始される前に開始され、かつ完了する。

フォーカスレンズ２０３の駆動が完了して露光遅延時間ｔｒ_１が経過すると、カメラＣＰＵ１１１は、撮像素子１０２の露光を開始させる。そして、設定された露光時間ｔｓの経過後に、露光を完了させる。露光が完了すると、カメラＣＰＵ１１１は、ＱＲミラー１０１のダウン動作を開始させる。

ここで、露光中（露光の開始後）も加速度センサ２１２の出力からのシフト振れ量の算出とメモリ２０８への記憶(蓄積)が所定周期で続行される。そして、露光開始時の予測シフト振れ量の算出と同様の方法で、ＱＲミラー１０１のダウン動作が完了することで次の露光が可能となる時点（露光可能時点）における予測シフト振れ量(以下、ミラーダウン完了時の予測振れという)を逐次算出する。

露光の完了からミラーダウン完了時までの遅延時間を、露光後遅延時間ｔｒ_２とする。露光後遅延時間ｔｒ_２も、前述したカメラ１００に関する情報から判定される。

このとき、露光完了から時間Δｔ_２(＜ｔｒ_２)の経過後に、ミラーダウン完了時の予測シフト振れ量に応じた位置へのフォーカスレンズ２０３の駆動を開始する。このときのフォーカスレンズ２０３の駆動も時間ｔｐ内で完了するため、露光後遅延時間ｔｒ_２の経過時、つまりはミラーダウン完了時よりも前に完了する。

これにより、ファインダ光学系を使用して撮像を行っている撮影者は、ファインダ光学系により被写体が見えている間はピントが合った被写体を観察することができるので、違和感なく次の撮像に移行することができる。このことは、特に連写(連続撮像)時に有効である。

次に、露光時の予測シフト振れ量の算出方法の例について説明する。ここでは、レンズＣＰＵ２０７による時間ｔｐ後の予測シフト振れ量を算出するために、今回及び過去に連続して検出された５つのシフト振れ量を用いる場合について説明する。

５つのシフト振れ量を用いることで、４次の多項式による近似計算により予測シフト振れ量を算出することができる。

なお、予測シフト振れ量の算出に用いるシフト振れ量の数は複数であればいくつであってもよい。シフト振れ量の数を増やすほど、より高次の多項式による近似計算を行うことができ、予測精度を上げることができる。

加速度センサ２１２の出力のサンプリングは、例えば０．５ｍｓｅｃごとに行い、２回の加速度の平均値（平均加速度）を求め、該平均加速度を２回積分することによってシフト振れ量を算出する。つまり、１ｍｓｅｃ(所定周期)ごとに新たなシフト振れ量が算出(検出)される。

ここで、順次検出される５つのシフト振れ量のうち今回(最新)のシフト振れ量をｄ_１とし、該ｄ_１よりも１回前に検出されたシフト振れ量をｄ_２とし、以下それぞれ、ｄ_３，ｄ_４，ｄ_５とする。また、シフト振れ量ｄ_１，ｄ_２，ｄ_３，ｄ_４，ｄ_５を検出した時刻(１ｍｓｅｃ間隔)をそれぞれ、ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，ｔ_４，ｔ_５とする。

なお、図２に示すｔ₁は、ＳＷ２入力信号の受信（ＳＷ２信号の発生）後、時間Δｔ_１が経過する直前の時刻である。

シフト振れ量ｄ_１〜ｄ_５及び検出時刻ｔ_１〜ｔ_５から、最小二乗法を用いた以下の（１）式に示す４次の多項式による近似計算によって、予測シフト振れ量を算出することができる。ここで、ｙは予測シフト振れ量を示し、ｘは時刻を示す。また、ａ_０，ａ_１，ａ_２，ａ_３，ａ_４は定数である。

ｙ＝ｆ（ｘ）＝ａ_０＋ａ_１ｘ＋ａ_２ｘ^２＋ａ_３ｘ^３＋ａ_４ｘ^４ …(１)
シフト振れ量ｄ_１〜ｄ_５と検出時刻ｔ_１〜ｔ_５を上記（１）式に代入して、定数ａ_０〜ａ_４を求め、ｘの値をピント振れ補正駆動時間ｔｐとしたときのｙの値を求める。つまり、時間Δｔ_１の経過時までに検出された５つのシフト振れ量に基づいて、時間Δｔ_１の経過時からピント振れ補正駆動時間ｔｐが経過した時点での予測シフト振れ量を算出する。

ＳＷ２信号の発生時に実際に生じたシフト振れ量と露光開始時に実際に生じたシフト振れ量との差をΔＨとする。この場合、露光開始時における予測シフト振れ量の算出とそれに基づくフォーカスレンズ２０３の駆動（以下、これらをまとめてフォーカス予測駆動という）が露光開始前に行われていないと、ΔＨに相当する大きなピントずれが発生する。

しかし、フォーカス予測駆動を露光開始前に行い、そのときの予測シフト振れ量がＱであれば、実際のシフト振れ量の差はΔＨよりもかなり小さいΔＨ′となり、大きなピントずれのない状態で露光を行うことができる。

なお、図２では、予測シフト振れ量の算出に用いる全てのシフト振れ量がＳＷ２信号の発生後に検出及び記憶された場合について説明したが、必ずしも全てのシフト振れ量をＳＷ２信号の発生後に検出及び記憶する必要はない。つまり、一部のシフト振れ量がＳＷ２信号の発生後に検出及び記憶されたものであれば、他はＳＷ２信号の発生前に検出及び記憶されたものであってもよい。言い換えれば、予測シフト振れ量の算出に用いる全てのシフト振れ量の一部に、少なくともＳＷ２信号の発生後に検出された値が含まれていればよい。

次に、図３のフローチャートを用いて、図２に示したフォーカス予測駆動を含むカメラシステム全体の動作の流れについて説明する。なお、この動作は、カメラＣＰＵ１１１及びレンズＣＰＵ２０７内に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。

ステップＳ０１でカメラ１００の電源がＯＮされると、カメラ１００から交換レンズ２００に電源が供給され、カメラＣＰＵ１１１とレンズＣＰＵ２０７との間の通信が開始される。このとき、カメラＣＰＵ１１１とレンズＣＰＵ２０７は、互いに装着された交換レンズ２００とカメラ１００を認識して必要な情報をやり取りする。また、ライブビュー撮像モードでは、表示部１１２に撮像素子１０２を用いて得られた画像を表示する。

ステップＳ０２では、カメラＣＰＵ１１１は、レリーズスイッチ１１３からＳＷ１信号が入力されたか否かを判定し、ＳＷ１信号が入力されていればステップＳ０３に進む。

ステップＳ０３では、カメラＣＰＵ１１１は、ＡＦ及び測光を行い、測光結果に基づいて目標絞り値を決定する。レンズＣＰＵ２０７は、角速度センサ２１３及び加速度センサ２１２を起動する。そして、角速度センサ２１３の出力に基づいて角度振れ補正動作を開始し、加速度センサ２１２の出力から得られたシフト振れ量のメモリ２０８への記憶も開始する。

次に、ステップＳ０４では、カメラＣＰＵ１１１は、ＡＦにより合焦状態が得られたか否かを判定し、合焦状態が得られたと判定したときは、ステップＳ０５に進む。また、レンズＣＰＵ２０７は、そのときにフォーカスレンズ位置検出部２１０から取得したフォーカスレンズ２０３の位置から撮像倍率を算出する。

ステップＳ０５では、レンズＣＰＵ２０７は、ステップＳ０４で算出した撮像倍率が所定値(例えば、０．５)より大きいか否かを判定する。撮像倍率が所定値より大きければステップＳ０６に進み、撮像倍率が所定値より小さいときはステップＳ２０に進む。

なお、所定値の例として０．５を挙げたが、該所定値は交換レンズ２００の焦点距離等によって決まるフォーカス敏感度に応じて変更してもよい。また、撮像倍率が所定値より小さいとき（フォーカス予測駆動を行わないとき）は、従来のＡＦを行ってもよい。

ステップＳ０６では、カメラＣＰＵ１１１は、ＳＷ２信号が入力されたか否かを判定し、ＳＷ２信号が入力されたときはステップＳ０７に進むとともに、ＳＷ２入力情報をレンズＣＰＵ２０７に送信する。ＳＷ２信号が入力されていないときはステップＳ０２に戻る。

ステップＳ０７では、カメラＣＰＵ１１１は、ステップＳ０３での測光結果に基づいて決定した目標絞り値をレンズＣＰＵ２０７に送信する。これにより、レンズＣＰＵ２０７は、絞り２０４を現在の絞り位置から目標絞り値に対応する絞り位置まで駆動する。

続いてステップＳ０８では、カメラＣＰＵ１１１は、クイックリターンミラー制御部１０９にＱＲミラー１０１のアップ動作を行わせる。

ステップＳ０９では、レンズＣＰＵ２０７は、ステップＳ０４で算出した撮像倍率と絞り値とに応じたピント振れ補正駆動時間ｔｐをメモリ２０８から読み出す。また、レンズＣＰＵ２０７は、目標絞り値に基づいて絞り駆動時間を算出し、該絞り駆動時間と前述したカメラ１００の情報とに基づいて露光遅延時間ｔｒ₁を判定（算出）する。さらに、露光遅延時間ｔｒ₁とピント振れ補正駆動時間ｔｐとから時間Δｔ_１も算出する。

ステップＳ１０では、レンズＣＰＵ２０７は、メモリ２０８に蓄積された５回のシフト振れ量の検出結果に基づいて、露光開始時の予測シフト振れ量の算出を開始する。この後、露光開始時の予測シフト振れ量の算出を所定周期で逐次行う。

ステップＳ１１では、レンズＣＰＵ２０７は、ステップＳ０６でのＳＷ２入力情報の受信から時間Δｔ₁が経過したか否かを判定し、時間Δｔ₁が経過した時点で、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、レンズＣＰＵ２０７は、時間Δｔ₁が経過した時点での最新の露光開始時の予測シフト振れ量に基づいて、該予測シフト振れ量に応じた位置へのフォーカスレンズ２０３の駆動をピント振れ補正駆動時間ｔｐ内で行う。フォーカスレンズ２０３の駆動が完了すると、レンズＣＰＵ２０７は、カメラＣＰＵ１１１にフォーカスレンズ２０３の駆動が完了したことを示す情報を送信してステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、カメラＣＰＵ１１１は、撮像素子１０２の露光を開始し、ステップＳ１４では、露光時間ｔｓが経過したか否かを判定する。露光時間ｔｓが経過していない場合は本判定を繰り返し、露光時間ｔｓが経過したときはステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、レンズＣＰＵ２０７は、カメラＣＰＵ１１１からの露光完了を示す情報を受信したことに応じて、絞り２０４を開放側に駆動する。また、カメラＣＰＵ１１１は、ＱＲミラー１０１をダウン動作させる。

ステップＳ１６では、レンズＣＰＵ２０７は、露光後遅延時間ｔｒ_２とピント振れ補正駆動時間ｔｐとの差である時間Δｔ_２の間、ミラーダウン完了時の予測シフト振れ量を逐次算出する。

そして、ステップＳ１７では、レンズＣＰＵ２０７は、時間Δｔ_２が経過したか否かを判定し、その経過の判定を待ってステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８では、レンズＣＰＵ２０７は、最新のミラーダウン完了時の予測シフト振れ量に基づいて、該予測シフト振れ量に応じた位置にフォーカスレンズ２０３を駆動する。フォーカスレンズ２０３の駆動が完了した後に、ミラーダウンが完了し、絞り２０４の開放側への駆動も完了する。このため、撮影者はピントが合った被写体像をファインダ光学系を通して観察することができる。

ステップＳ１９では、カメラＣＰＵ１１１は、撮像により取得された画像を記録部１０５に記録して本シーケンスを終了する。

一方、ステップＳ０５で撮像倍率が所定値より小さいと判定された場合に行なわれるステップＳ２０〜Ｓ２４での処理は、ステップＳ０６〜Ｓ１８のうちフォーカス予測駆動を行わない処理に相当する。

ステップＳ２０での処理は、ステップＳ０６での処理と同様であり、ステップＳ２１での処理は、ステップＳ０７及びステップＳ０８での処理と同様である。

また、ステップＳ２２では、カメラＣＰＵ１１１は、ステップＳ１３と同様に撮像素子１０２の露光を行い、露光完了をステップＳ２３で検出すると、ステップＳ２４で、絞り２０４を開放側に駆動するとともに、ＱＲミラー１０１をダウン動作させる。その後、ステップＳ１９へと進む。

以上説明したように、本実施例によれば、露光の開始が指示されたことに応じて、露光が開始される前に、露光時（本実施例では露光開始時）における予測シフト振れを算出し、露光の開始前に該予測シフト量に応じた位置にフォーカスレンズを移動させる。このため、本実施例によれば、フォーカスレンズ２０３の移動による倍率変動の有無にかかわらず、撮像におけるピント振れの影響を低減することができる。

また、本実施例では、撮像倍率が所定倍率より大きいことを条件としてフォーカス予測駆動を行う。このため、シフト振れの影響が小さい撮像倍率では、消費電力を削減することができる。

また、本実施例では、露光遅延時間ｔｒ１を、カメラの機種情報、撮像モード情報、撮影光学系における絞りの設定値、及び露光時間のうち少なくとも１つに基づいて決定するので、フォーカス予測駆動の精度を上げることができる。

次に、図４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と共通する要素には実施例１（図１）と同符号を付す。また、本実施例におけるカメラトシステムの基本的な動作や処理は、実施例１と同じである。

実施例１では、露光時としての露光開始時の予測シフト振れ量を算出したが、本実施例では、露光時として、露光の開始から完了までの間（以下、露光途中という）における特定時点での予測シフト振れ量を算出する。そして、該特定時点での予測シフト振れ量に応じた位置に、フォーカスレンズ２０３を露光開始前（ＳＷ２信号の発生時から時間Δｔ_１の経過後）のピント振れ補正駆動時間ｔｐ内で駆動する。

露光途中の特定時点としては、例えば、露光開始から露光時間ｔｓの半分の時間（ｔｓ／２）が経過した時点が好ましい。

図４において、露光開始から時間ｔｓ／２が経過した時点での予測シフト振れ量はＲである。この予測シフト振れ量Ｒは、実施例１（図２）において露光開始時の予測シフト振れ量Ｑの算出に用いた時刻ｔ_１〜ｔ_５でのシフト振れ量ｄ_１〜ｄ_５を用いて算出したものである。露光開始から時間ｔｓ／２が経過した時点での予測シフト振れ量Ｒと露光開始時の予測シフト振れ量Ｑとの差は、ΔＦである。

図４に示すシフト振れ量の変化では、露光中のシフト振れの変動幅はＦであり、このＦの中央あたりのシフト振れ量に対応するフォーカスレンズ位置で撮像した方が、画像に与える影響が少ない。

露光開始から時間ｔｓ／２が経過した時点での予測シフト振れ量Ｒは、露光開始時の予測シフト振れ量Ｑに比べて、実際のシフト振れ量の変位幅Ｆの中央値との差が小さい。このため、予測シフト振れ量Ｒに対応する位置にフォーカスレンズ２０３を移動させることで、よりピント振れの影響の少ない画像を取得することができる。

時間ｔｓ／２は、測光ユニット１１０の測光情報に基づいて設定される露光時間ｔｓの情報をカメラＣＰＵ１１１からレンズＣＰＵ２０７に送信することで、レンズＣＰＵ２０７にて算出することができる。

本実施例では、露光開始指示に応じて露光の開始までに動作する要素（絞りやＱＲミラー）の動作に要する時間、撮像モード及び露光時間のうち少なくとも１つに基づいて、予測シフト振れ量を算出する対象となる露光途中の特定時点を判定（決定又は算出）する。これにより、露光途中の特定時点での予測シフト振れ量を精度良く算出することができる。

なお、本実施例でも、実施例１と同様に、露光完了から次の露光が可能となるミラーダウン完了時までの間でフォーカス予測駆動を行う。

本実施例によれば、露光途中の時点での予測シフト振れ量を算出し、該予測シフト振れ量に対応する位置にフォーカスレンズ２０３を露光開始前に移動させることで、露光時間内でのシフト振れ(ピント振れ)の撮像への影響をより小さくすることができる。

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。

例えば、上記各実施例では、振れ検出手段として加速度センサを用いたが、これ以外のセンサを用いてもよい。

また、上記各実施例では、レンズ交換式の一眼レフカメラシステムについて説明したが、本発明は、光学機器としてのレンズ一体型デジタルカメラにも適用することができる。この場合、ＡＦ及びピント振れ補正の双方をカメラに搭載された同じ又は別々のＣＰＵによってフォーカスレンズの駆動を制御することができる。

本発明の実施例１である交換レンズを含むカメラシステムの構成を示すブロック図。 実施例１のカメラシステムにおける露光準備動作の開始からミラーダウン時までの間に行われるフォーカス予測駆動とその間のシフト振れ量（実測値）の変化を模式的に示す図。 実施例１のカメラ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であるカメラシステムにおける露光準備動作の開始からミラーダウン時までの間に行われるフォーカス予測駆動とその間のシフト振れ量の変化を示す図。

符号の説明

１００ カメラ
２００ 交換レンズ
３００ 被写体
１１１ カメラＣＰＵ
２０２ 防振光学系
２０３ フォーカスレンズ
２０４ 絞り
２０７ レンズＣＰＵ
２１０ フォーカスレンズ位置検出部
２１２ 加速度センサ
２１３ 角速度センサ

Claims (9)

1. 撮像に用いられる光学機器であって、
   フォーカスレンズを含む撮像光学系と、
   該撮像光学系の光軸方向における前記フォーカスレンズの移動を制御する制御手段と、
   前記光軸方向における該光学機器の振れ量を検出する振れ検出手段と、
   該振れ検出手段により検出された複数の前記振れ量を記憶する記憶手段とを有し、
   前記制御手段は、前記撮像のための露光の開始が指示されたことに応じて、前記記憶手段に記憶された、該指示の後に検出された前記振れ量を少なくとも含む前記複数の振れ量に基づいて、前記露光が開始される前に前記露光時における前記振れ量の予測値を取得し、該予測値に応じた位置に前記フォーカスレンズを前記露光が開始される前に移動させることを特徴とする光学機器。
2. 前記露光時とは、前記露光の開始時であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記露光時とは、前記露光の途中の時点であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
4. 前記制御手段は、撮像倍率が所定値より大きいことを条件として前記予測値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学機器。
5. 前記制御手段は、前記予測値の算出対象時点である前記露光時を、前記露光の開始が指示されたことに応じて該露光の開始までに動作する要素の動作に要する時間、撮像モード、及び露光時間のうち少なくとも１つに基づいて判定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学機器。
6. 前記記憶手段は、前記露光の開始後に前記振れ検出手段により検出された複数の前記振れ量を記憶し、
   前記制御手段は、前記露光が完了したことに応じて、前記記憶手段に記憶された前記複数の振れ量に基づいて、次の前記露光が可能となる露光可能時点よりも前に該露光可能時点での前記振れの予測値を取得し、該予測値に応じた位置に前記フォーカスレンズを前記露光可能時点よりも前に移動させることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光学機器。
7. 前記予測値に応じた位置とは、前記露光時における振れ量により生ずる焦点位置ずれを補正するための位置であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光学機器。
8. 撮像を行う撮像装置と、
   該撮像装置に対して着脱が可能な請求項１から７のいずれか１つに記載の光学機器としての交換レンズとを有することを特徴とするカメラシステム。
9. 前記撮像装置は一眼レフカメラであり、
   前記撮像光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段と、
   撮像を行うための撮像素子と、を有し、
   前記撮像素子による露光中は、前記焦点検出手段による検出が不能であることを特徴とする請求項８に記載のカメラシステム。