JP6320095B2 - 撮像装置、その制御方法、および制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置、その制御方法、および制御プログラムに関し、特に、ズーム操作によって焦点距離を変化させた際に焦点位置が変化するバリフォーカルタイプの撮影レンズユニットを備えた撮像装置に関する。

一般に、ズーム操作によって焦点距離を変化させるとその焦点位置が変化するバリフォーカルタイプの撮影レンズユニットが知られている。この撮影レンズユニットは、一般的なズームレンズよりも小型化を図ることができ、さらに、近接距離の被写体を撮影できるという利点がある。

一方で、バリフォーカルタイプの撮影レンズユニット（以下単にバリフォーカルレンズと呼ぶ）では、ズーム操作によって焦点距離を変化させても焦点位置が変わらないように、ズーム操作に連動してフォーカスレンズを追従させることが必要となる。つまり、バリフォーカルレンズが装着された撮像装置においては、ズーム操作に伴うフォーカスレンズの駆動量を予め記憶して、ズーム操作量に応じてフォーカスレンズを駆動することが必要となる。

さらに、バリフォーカルレンズを交換レンズユニットとして撮像装置本体に装着する撮像装置がある。この場合には、撮像装置本体に被写体の焦点検出を行うための焦点検出部を備えて、当該焦点検出部による焦点検出結果に応じて、撮像装置本体が交換レンズユニットに備えられたフォーカスレンズを合焦位置に駆動する。

上述のバリフォーカルレンズが装着された撮像装置において、ズーム操作中に焦点検出を行ってフォーカスレンズを駆動して合焦させる際、ズーム操作と焦点検出とを行うタイミングのずれを考慮して、ズーム操作中に焦点検出を行っても高精度な焦点合わせを行うようにしたものがある（特許文献１参照）。

特開平４−３５０６１２号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の撮像装置においては、ズーム操作に応じた焦点位置の変化に対するフォーカスレンズの駆動が間に合わず、焦点位置のずれ量が大きくなって、焦点検出が困難なことがある。特に、一眼レフタイプの撮像装置においては、撮影者の手動によるズーム操作機構が採用されており、撮影者によるズーム操作の速度が速いと、フォーカスレンズの駆動速度が間に合わない。その結果、焦点位置のずれが大きくなってしまう。

この場合、焦点検出部で光学像は所謂大ボケ状態となるので、焦点検出可能な像が検出されるまでフォーカスレンズをサーチ駆動する必要がある。そして、サーチ駆動の方向が合焦方向と逆方向になると、合焦するまでの時間が極めて長くなってしまう。

従って、本発明の目的は、ズーム操作による焦点位置のずれ量が大きく焦点検出が困難な場合においても、短時間で正確に焦点検出を行うことができる撮像装置、その制御方法、および制御プログラムを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、ズームレンズおよびフォーカスレンズを備え、ズーム操作によって焦点距離を変化させると前記フォーカスレンズの焦点位置が変化するバリフォーカルタイプの撮影レンズユニットを備え、前記撮影レンズユニットを介して結像した光学像に応じた画像を得る撮装置であって、前記ズーム操作による焦点位置の変化に応じて所定の焦点位置となるように前記フォーカスレンズを駆動制御する焦点追従手段と、前記撮影レンズユニットを介して得た光学像に応じて焦点検出を行う焦点検出手段と、ズーム操作中又はズーム操作後に前記焦点検出を行う際、前記所定の焦点位置と現在の焦点位置とのずれ量が所定の閾値よりも大きいと、前記フォーカスレンズを前記ずれ量が小さくなる方向に駆動し、前記焦点検出手段によって焦点検出が可能となるまで前記フォーカスレンズを駆動する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明による制御方法は、ズームレンズおよびフォーカスレンズを備え、ズーム操作によって焦点距離を変化させると前記フォーカスレンズの焦点位置が変化するバリフォーカルタイプの撮影レンズユニットを備え、前記撮影レンズユニットを介して結像した光学像に応じた画像を得る撮像装置の制御方法であって、前記ズーム操作による焦点位置の変化に応じて所定の焦点位置となるように前記フォーカスレンズを駆動制御する焦点追従ステップと、前記撮影レンズユニットを介して得た光学像に応じて焦点検出を行う焦点検出ステップと、ズーム操作中又はズーム操作後に前記焦点検出を行う際、前記所定の焦点位置と現在の焦点位置とのずれ量が所定の閾値よりも大きいと、前記フォーカスレンズを前記ずれ量が小さくなる方向に駆動し、前記焦点検出手段によって焦点検出が可能となるまで前記フォーカスレンズを駆動する制御ステップと、を有することを特徴とする。

本発明による制御プログラムは、ズームレンズおよびフォーカスレンズを備え、ズーム操作によって焦点距離を変化させると前記フォーカスレンズの焦点位置が変化するバリフォーカルタイプの撮影レンズユニットを備え、前記撮影レンズユニットを介して結像した光学像に応じた画像を得る撮像装置で用いられる制御プログラムであって、前記撮像装置が備えるコンピュータに、前記ズーム操作による焦点位置の変化に応じて所定の焦点位置となるように前記フォーカスレンズを駆動制御する焦点追従ステップと、前記撮影レンズユニットを介して得た光学像に応じて焦点検出を行う焦点検出ステップと、ズーム操作中又はズーム操作後に前記焦点検出を行う際、前記所定の焦点位置と現在の焦点位置とのずれ量が所定の閾値よりも大きいと、前記フォーカスレンズを前記ずれ量が小さくなる方向に駆動し、前記焦点検出手段によって焦点検出が可能となるまで前記フォーカスレンズを駆動する制御ステップと、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、ずれ量が所定の閾値よりも大きいと、フォーカスレンズをずれ量が小さくなる方向に駆動して、焦点検出が可能となるまでフォーカスレンズを駆動する。つまり、ズーム操作による焦点位置のずれ量が大きく焦点検出が困難な場合には、ずれ量を小さくした後に焦点検出を行う。この結果、短時間で正確に焦点検出を行うことができる。

本発明の第１の実施形態による撮像装置に装着されるバリフォーカルタイプの撮影レンズユニットについてその光学系を説明するための断面図である。 図１に示すバリフォーカルレンズの焦点距離とフォーカスレンズの位置との関係を説明するための図である。 図１に示すバリフォーカルレンズが装着された撮像装置の一例を説明するためのブロック図である。 図３に示す撮像装置においてズーム操作における追従遅れを説明するための図であり、（Ａ）は広角端において無限遠物体に合焦している状態で所定の速度で望遠端に向けてズームした後の焦点位置のずれ量を示す図、（Ｂ）は広角端で至近距離物体に合焦している状態で所定の時間をかけて望遠端に向けてズームした直後の焦点位置のずれ量を示す図である。 図１に示す撮像装置においてズーム操作による焦点追従動作を説明するためのフローチャートである。 図３に示す撮像装置において追従遅れが生じた際の焦点検出処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態による撮像装置で行われる焦点検出処理を説明するためのフローチャートである。

以下に、本発明の実施の形態による撮像装置の一例について図面を参照して説明する。なお、ここでは、撮影レンズユニットが撮像装置本体に対して交換可能な撮像装置を例に挙げて説明するが、撮影レンズユニットが撮像装置本体と一体になった撮像装置についても同様にして適用することができる。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による撮像装置に装着されるバリフォーカルタイプの撮影レンズユニットについてその光学系（撮影光学系）を説明するための断面図である。

バリフォーカルタイプの撮影レンズユニット（以下単にバリフォーカルレンズと呼ぶ）は第１〜第６のレンズ群Ｌ１〜Ｌ６と第３のレンズ群Ｌ３の近傍に配置された絞りを有している。第１のレンズ群Ｌ１は正の屈折力を有しており、第２のレンズ群Ｌ２は負の屈折力を有している。また、第３のレンズ群Ｌ３は正の屈折力を有し、第４のレンズ群Ｌ４は正の屈折力を有している。そして、第５のレンズ群Ｌ５は負の屈折力を有し、第６のレンズ群Ｌ６は正の屈折力を有している。なお、図中、第６レンズ群Ｌ６の右側には撮像面（図示せず）が規定されて、当該撮像面にＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子が配置される。

図１に示すバリフォーカルレンズは広角端の状態で示されており、望遠端側へのズームの際には、第１のレンズ群Ｌ１および第３のレンズ群Ｌ３が図中左側に移動し、さらに、第４のレンズ群Ｌ４、第５のレンズ群Ｌ５、および第６レンズ群Ｌ６が一体に図中左側に移動する。

なお、ズームに伴って焦点位置が変化するので、焦点位置を一定に保つように、第５のレンズ群Ｌ５を単独で移動させる必要がある。この点については後述する。

図示のバリフォーカルレンズは、無限遠の物体から至近距離の物体にフォーカスを行う際には、第５のレンズ群Ｌ５を撮像面側に移動させる所謂リアフォーカス構成となっている。よって、高倍ズームを行ってもフォーカスレンズ（第５のレンズ群Ｌ５）を小型化することができる。

また、第５のレンズ群Ｌ５を小型化できるので、安価で小型のアクチュエータを用いて、例えば、動画撮影のためのウォブリング動作と静止画撮影のための高速駆動を両立させることができる。なお、図示のバリフォーカルレンズでは、無限遠の物体から至近距離の物体にフォーカスを行う際、広角端および望遠端において第５のレンズ群Ｌ５の移動量は異なり、広角端側から望遠端側に行く程、第５のレンズ群Ｌ５の移動量は大きくなる。

図２は、図１に示すバリフォーカルレンズの焦点距離とフォーカスレンズの位置との関係を説明するための図である。

図２において、横軸はズーム操作による焦点距離を示し、原点側が広角端であり、図中右側が望遠端となる。縦軸はフォーカスレンズ（第５のレンズ群Ｌ５）の光軸方向の位置を示し、原点側が図１における物体側となる。そして、図中、上側が図１に示す像面側に対応する。また、移動軌跡１０１は、至近距離物体に対するフォーカスレンズの移動軌跡を示し、移動軌跡１０２は無限遠物体に対するフォーカスレンズの移動軌跡を示す。移動軌跡１０３は標準距離物体に対するフォーカスレンズの移動軌跡を示す。

広角端から望遠端側にズームする際には、第４のレンズ群Ｌ４、第５のレンズ群Ｌ５、および第６のレンズ群Ｌ６は一体で移動する。この際、第５のレンズ群Ｌ５については、ズームによる焦点位置の変化に対して焦点位置を一定に保つため、図２に示す移動軌跡１０１、１０２、又は１０３に沿って移動させる。

つまり、被写体が至近距離に存在する場合には、移動軌跡１０１に沿って第５のレンズ群Ｌ５を移動させる。これによって、フォーカスレンズである第５のレンズ群Ｌ５は図中至近Ｗから至近Ｔに移動することになって、その移動量は大きい。

一方、被写体が無限遠に存在する場合には、移動軌跡１０２に沿って第５のレンズ群Ｌ５を移動させる。これによって、フォーカスレンズである第５のレンズ群Ｌ５は図中無限遠Ｗから無限遠Ｔに移動することとなって、その移動量は小さい。

このように、広角端から望遠端側にズーム操作を行う際には、無限遠物体よりも至近側物体の方がフォーカスレンズである第５のレンズ群Ｌ５を大きく移動させる必要があることが分かる。そして、ズーム操作中においても、図２に示す移動軌跡に沿ってフォーカスレンズを移動させると、焦点位置を一定に保つことができる。

図３は、図１に示すバリフォーカルレンズが装着された撮像装置の一例を説明するためのブロック図である。なお、図３において、破線よりも右側が撮像装置（つまり、撮像装置本体）であり、破線よりも左側がバリフォーカルレンズ（以下撮影レンズともいう）に対応する。そして、撮影レンズはマウント機構（図示せず）によって撮像装置本体に交換可能に連結されている。

撮像装置本体は撮像装置制御部２０１を有しており、この撮像装置制御部２０１は撮像装置全体の制御を行う。撮像装置入出力部２０２は撮影レンズとデータの入出力を行う。同様に、撮影レンズ制御部３０１は撮影レンズの制御を行う。なお、図示はしないが、撮像装置本体には、ＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子が備えられ、撮影レンズを介して撮像素子に結像した光学像に応じた画像を出力する。

撮影レンズは撮影レンズ入出力部３０２を備えており、当該撮影レンズ入出力部３０２は、撮像装置入出力部２０１を介して撮像装置本体と撮影レンズに係るデータの入出力を行う。

撮像装置本体には、焦点検出部２０３が備えられており、焦点検出部２０３は、撮影レンズを通過した光束に応じてフォーカスレンズの焦点位置を検出する。撮像装置制御部２０１は、焦点調節プログラムに従って、焦点検出部２０３による検出結果に応じてフォーカスレンズ群ＬＦ（図１に示す第５のレンズ群Ｌ５）を駆動制御して焦点調節を行う。

前述のように、撮影レンズはズームレンズ群ＬＺを備えており、このズームレンズ群ＬＺはズーム操作に応じて移動する第１のレンズ群Ｌ１、第３のレンズ群Ｌ３、第４のレンズ群Ｌ４、第５のレンズ群Ｌ５、および第６のレンズ群Ｌ６に対応する（図１参照）。

撮影レンズには、ズーム操作部材３０３が備えられ、撮影者はズーム操作部材３０３を直接操作してズームを行う。このズーム操作部材３０３はメカ機構（図示せず）によってズームレンズ群ＬＺに連結されている。これによって、撮影者による操作量および操作時間に応じてダイレクトにズームレンズ群ＬＺが光軸に沿って移動する。

ズーム位置検知部３０４はメカ機構（図示せず）によってズーム操作部材２０１に連結されている。ズーム位置検知部３０４はズーム操作部材２０１の操作量、操作方向、および操作速度を検知して、ズーム操作情報として撮影レンズ制御部３０１に出力する。

フォーカス操作部材３０５は撮影者によって直接操作される。フォーカス操作部材３０５は、メカ機構などによって直接フォーカスレンズ群ＬＦには連結されず、後述するように、フォーカス操作部材３０５の操作に応じてフォーカスレンズ群ＬＦはフォーカスモータ３０７によって光軸に沿って駆動される。

フォーカス操作量検知部３０６は、フォーカス操作部材３０５の操作量、操作方向、および操作速度を検知して、フォーカス操作情報としてレンズ制御部３０１に出力する。

フォーカスレンズ群ＬＦはフォーカスモータ３０７とメカ機構（図示せず）によって連結され、フォーカスモータ３０７によって駆動される。ここでは、フォーカスモータ３０７として、例えば、所定のステップ単位でフォーカスレンズ群ＬＦを駆動するステッピングモータが用いられる。そして、フォーカスモータ３０７の回転軸に一体的に設けられたスクリューネジ（図示せず）にフォーカスレンズ群ＬＦを保持する鏡筒がラック係合し、ネジ送りによってフォーカスレンズ群ＬＦが駆動される。

フォーカスレンズ位置検知部３０８は、フォーカスレンズ群ＬＦの位置を検出する。前述のように、フォーカスモータ３０７としてステッピングモータが用いられている。よって、フォーカスレンズ位置検知部３０８は、フォトインタラプタと遮光版とを用いてステッピングモータの原点位置を検出し、ステッピングモータの駆動パルスをインクリメント（つまり、カウント）することによってフォーカスレンズ群ＬＦの位置検出を行う。

いま、例えば、広角端の距離である被写体に合焦している際に、撮影者によってズーム操作部材３０３が操作されて望遠端までズームしたとする。ここでは、ズーム操作前において、撮影レンズ制御部３０１は焦点距離とフォーカスレンズ位置に応じて、現在の焦点位置に対応する被写体までの距離（被写体距離）を求める。

ズーム操作の後、ズーム位置検知部３０４の出力であるズーム操作情報が撮影レンズ制御部３０１に送られる。撮影レンズ制御部３０１には、ズーム位置が変化した際、焦点位置が変化しないようにフォーカスレンズ群ＬＦを駆動ための移動軌跡を示すデータ（図２参照）が予め記憶されている。撮影レンズ制御部３０１は、上記の被写体距離に応じて前述して移動軌跡を選択して、当該移動軌跡に基づいてフォーカスモータ３０７を駆動制御する。これによって、撮影者は焦点位置の変化がなく違和感のないズーム操作を行うことができる。

ところが、撮影者によるズーム操作が速いと、フォーカスモータ３０７の速度が限界に達してしまい、フォーカスレンズ群ＬＦの駆動に遅れが生じる。特に、ズーム操作部材３０３は、メカ機構によってズームレンズ群ＬＺに直接連結されているので、撮影者は、その操作次第で高速なズーム操作を簡単に行うことができる。これによって、上述の追従遅れが発生する。さらに、望遠ズームにおいては、図２で説明したように、至近端においてフォーカスレンズ群ＬＦの駆動範囲が非常に大きくなるので、追従遅れが発生しやすい。

図４は、図３に示す撮像装置においてズーム操作における追従遅れを説明するための図である。そして、図４（Ａ）は広角端において無限遠物体に合焦している状態で所定の速度で望遠端に向けてズームした後の焦点位置のずれ量を示す図であり、図４（Ｂ）は広角端で至近距離物体に合焦している状態で所定の時間をかけて望遠端に向けてズームした直後の焦点位置のずれ量を示す図である。

図４において、横軸はズーム位置を示し、左側の原点位置が広角端であり、右側が望遠端である。また、縦軸は焦点位置のずれ量、つまり、ピントずれ量を示す。図４（Ａ）に示す破線４０１は、広角端において無限遠物体に合焦している状態で所定の速度で望遠端に向けてズームした後の焦点位置のずれ量である。また、図４（Ｂ）に示す破線４０２は広角端で至近距離物体に合焦している状態で所定の時間をかけて望遠端に向けてズームした直後の焦点位置のずれ量である。

図４（Ａ）に示す例では、被写体が無限遠物体であるので、図２に関連して説明したように、ズーム操作に伴うフォーカスレンズ群ＬＦの駆動範囲は小さい。よって、フォーカスモータ３０７の駆動速度が限界に達することはなく、フォーカスレンズ群ＬＦの駆動は十分に間に合う。この結果、図示のように、焦点位置のずれ量は発生していない。つまり、焦点追従に遅れがない状態となる。

図４（Ｂ）に示す例では、被写体が至近距離物体であるので、図２に関連して説明したように、ズーム操作に伴うフォーカスレンズ群ＬＦの駆動範囲は非常に大きい。よって、フォーカスモータ３０７の駆動速度が限界に達して、フォーカスレンズ群ＬＦの駆動が
間に合わなくなる。この結果、図示のように、途中から焦点位置のずれが発生して望遠端で、ズレ量が最大となる。つまり、焦点追従による遅れが発生している状態となる。

上述のように、フォーカスレンズ群ＬＦの駆動範囲が大きいと、焦点追従に遅れが発生しやすくなる。この追従遅れは、ズーム操作部材３０３の操作速度にも依存しており、操作速度が速い程、追従遅れが発生しやすい。

一方、ズーム操作部材３０３の操作速度がゆっくりであれば、追従遅れは発生しない。また、この追従遅れはフォーカスモータ３０７の速度限界に起因するので、時間が経過すると次第に遅れがなくなって、合焦状態に戻る。

しかしながら、追従遅れが大きくなって、焦点位置のずれ量が大きい状態において焦点検出部２０３による焦点検出が行われると、光学像は大ボケの状態であるので焦点検出が困難となる。よって、焦点検出部２０３による焦点検出可能な光学像となるまでフォーカスレンズＬＦをサーチ駆動する必要がある。この際、前述のように、サーチ駆動の方向が合焦の方向と逆方向であると合焦状態となるまで時間が大きくなってしまう。

そこで、図３に示す撮像装置では、焦点追従よる遅れが発生している状態で焦点検出を行う際には、後述する焦点検出アルゴリズムを用いて、短時間で正確な焦点検出ができるようにする。

図５は、図１に示す撮像装置においてズーム操作による焦点追従動作を説明するためのフローチャートである。なお、図示のフローチャートに係る処理は撮影レンズ制御部３０１に格納された動作プログラムの実行によって行われる。

焦点追従動作を開始すると、撮影レンズ制御部３０１はズーム操作部材３０３によるズーム操作が実行された否かを判定する（ステップＳ５０１）。ズーム操作が行われないと（ステップＳ５０１において、ＮＯ）、撮影レンズ制御部３０１は待機する。

ズーム操作が行われると（ステップＳ５０１において、ＹＥＳ）、撮影レンズ制御部３０１は、ズーム位置検出部３０４によってズーム操作方向、ズーム操作量、およびズーム速度を検出して、ズーム操作情報を得る（ステップＳ５０２）。

続いて、撮影レンズ制御部３０１はズーム操作直前の焦点距離およびフォーカスレンズ群の位置に応じて被写体距離を算出する（ステップＳ５０３）。そして、撮影レンズ制御部３１０はズーム操作情報と被写体距離とに基づいて、フォーカスレンズ群ＬＦの駆動量および移動速度を求める。

なお、被写体距離に対応付けてズーム操作情報に応じたフォーカスレンズ群ＬＦの駆動量は図２に示す移動軌跡として予めレンズ制御部３０１のメモリ領域に格納されている。

次に、撮影レンズ制御部３０１は、算出した駆動量および移動速度に基づいて、フォーカスモータ３０７を駆動制御して、フォーカスレンズ群ＬＦを駆動する（ステップＳ５０５）。そして、撮影レンズ制御部３０１は焦点追従動作を終了する。

ステップＳ５０１〜Ｓ５０５の処理は、数十ｍｓｅｃの周期で繰り返し行われる。これによって、撮影者によるズーム操作に対して、応答性を高めて焦点追従を行うことができる。

ところが、図４（Ｂ）に示すように、ズーム操作に対する焦点追従に遅れが発生すると、ズーム操作情報に応じたフォーカスレンズＬＦの駆動が間に合わない状態となる。つまり、ステップＳ５０５の処理においてフォーカスモータ３０７の駆動に遅れが生じて、恰もフォーカスモータ３０７が待機した状態となってしまう。

図６は、図３に示す撮像装置において追従遅れが生じた際の焦点検出処理を説明するためのフローチャートである。なお、図示のフローチャートに係る処理は撮像装置制御部２０１に格納された動作プログラムの実行によって行われる。

焦点検出処理の開始の際、撮像装置制御部２０１は撮像装置において撮影者によって焦点検出指示が行われたか否かを実行されたか否かを判定する（ステップＳ６０１）。焦点検出指示が行われないと（ステップＳ６０１において、ＮＯ）、撮像装置制御部２０１は待機する。

焦点検出指示が行われると（ステップＳ６０１において、ＹＥＳ）、撮像装置制御部２０１は、ズーム操作による焦点追従のためフォーカスレンズ群ＬＦが駆動中であるか否かを示す駆動情報を撮影レンズから受ける。そして、撮像装置制御部２０１は当該駆動情報に応じてフォーカスレンズ群ＬＦが駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ６０２）。

フォーカスレンズ群ＬＦが駆動中であると（ステップＳ６０２において、ＹＥＳ）、撮像装置制御部２０１は、焦点検出指示が行われた時点におけるズーム操作による焦点位置のずれ量を算出する指示を撮影レンズに行う。そして、撮像装置制御部２０１は撮影レンズ制御部３０１から焦点位置のずれ量を得る（ステップＳ６０３：焦点位置のずれ量算出）。

続いて、撮像装置制御部２０１は、焦点位置のずれ量が予め設定された閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ６０４）。

ところで、図３に示す撮像装置においては、２次結像光学系を用いた位相差方式による焦点検出部（以下第１の焦点検出部という）と、ＣＭＯＳイメージセンサなとの撮像素子の出力を用いた位相差方式による焦点検出部（以下第２の焦点検出部）とを備えているものとする。この場合には、第１および第２の焦点検出部によって検出可能な焦点位置のずれ量（デフォーカス量）が異なる。

例えば、第１の焦点検出部においては比較的大きいデフォーカス量まで検出することが可能であるが、第２の焦点検出部においては検出可能なデフォーカス量が小さい。よって、上記の閾値は、第１および第２の焦点検出部に対応して設定されている（つまり、第１および第２の閾値が設定されている）。そして、撮像装置制御部２０１は撮影者によって指定された焦点検出部に応じて第１および第２の閾値を切り替える（つまり、閾値を変更する）。

これによって、焦点検出手法に応じて最適な焦点検出を行うことができる。なお、ここでは、２つの焦点検出部を備えるものとしたが、さらに複数の焦点検出部を備える場合においても同様にして適用することができる。

焦点位置のずれ量が閾値より大きいと（ステップＳ６０４において、ＹＥＳ）、撮像装置制御部２０１は、ステップＳ６０３で得られた焦点位置のずれ量に応じたずれがフォーカスレンズ群ＬＦの合焦位置に対していずれの方向にずれているかを検出する。そして、撮像装置制御部２０１は、ずれの方向に応じて、つまり、ずれ量が小さくなる方向に応じてフォーカスレンズ群ＬＦの駆動方向を決定する（ステップＳ６０５）。

次に、撮像装置制御部２０１は撮影レンズに対して、ステップＳ６０５で決定した駆動方向およびずれ量に応じたフォーカスレンズ群ＬＦの駆動量を送る。そして、撮影レンズ制御部３０１は当該駆動方向および駆動量に応じてフォーカスモータ３０７を駆動制御してフォーカスレンズＬＦを光軸に沿って駆動する（ステップＳ６０６）。なお、このときのフォーカスモータ３０７の駆動速度は、図５による焦点追従動作時の駆動速度より速い速度での駆動が可能となる。なぜなら、図５による焦点追従動作時には撮影者によるズーム操作部材の操作による追従動作であるため、高速で駆動しすぎると応答性が悪くなる。一方、ステップ６０５における駆動は、所定の駆動量を最短で駆動するためフォーカスモータ３０７の最高速を用いることが可能となる。

続いて、撮像装置制御部２０１は焦点検出部２０３によって焦点検出を行う（ステップＳ６０７）。なお、フォーカスレンズ群ＬＦが駆動中でないと（ステップＳ６０２において、ＮＯ）、撮像装置制御部２０１はステップＳ６０７の処理に進む。同様に、焦点位置のずれ量が閾値以下であると（ステップＳ６０４において、ＮＯ）、撮像装置制御部２０１はステップＳ６０７の処理に進む。

次に、撮像装置制御部２０１は、焦点検出部２０３に送られる像信号に応じて焦点検出可能であるか否かを判定する（ステップＳ６０８）。焦点検出が可能でないと（ステップＳ６０８において、ＮＯ）、撮像装置制御部２１０はステップＳ６０６の処理に戻って、撮影レンズ制御部３０１によってフォーカスモータ３０７を駆動制御する。ステップＳ６０５〜ステップＳ６０８の処理は、所定の間隔で繰り返し行われ、駆動方向が決定されると、焦点検出可能となるまでフォーカスレンズＬＦを当該駆動方向に駆動しつつ焦点検出が行われることになる。

これによって、焦点位置のずれ量は小さくなって焦点検出可能な状態となる。なお、一般的な静止被写体であれば、フォーカスレンズＬＦの駆動（ステップＳ６０６）は１回のみで焦点検出可能となる。しかしながら、被写体のコントラストによっては焦点検出不能となることもある。従って、フォーカスレンズ群ＬＦを駆動端まで駆動した際には、図示はしないが、撮像装置制御部２０１は、焦点検出不能である旨を撮影者に通知して焦点検出処理を終了する。

焦点検出が可能であると（ステップＳ６０８において、ＹＥＳ）、撮像装置制御部２０１は、焦点検出部２０３による焦点検出結果に基づいてフォーカスレンズＬＦの駆動量を算出する（ステップＳ６０９）。そして、撮像装置制御部２０１は、撮影レンズ制御部３０１によって、ステップＳ６０９で求めた駆動量に応じてフォーカスモータ３０７を駆動制御してフォーカスレンズ群ＬＦを駆動する（ステップＳ６１０）。これによって、フォーカスレンズ群ＬＦは合焦位置に至る。その後、撮像装置制御部２０１は焦点検出処理を終了する。

このようにして、本発明の第１の実施形態では、ズーム操作中又はズーム操作後に焦点検出指示があると、その際の焦点位置のずれ量が所定の閾値より大きいと、焦点位置のずれ量が小さくなる方向に向かってフォーカスレンズ群ＬＦを駆動しつつ焦点検出を行う。よって、ズーム操作による焦点位置のずれ量が大きい場合に、ずれ量がさらに大きくなる方向にフォーカスレンズ群ＬＦが駆動されることがなくなって、短時間で正確に合焦を行うことができる。

［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態による撮像装置の一例について説明する。なお、第２の実施形態による撮像装置の構成は、図３に示す撮像装置と同様である。また、バリフォーカルレンズ、つまり、撮影レンズの構成は図１に示す撮影レンズと同様である。

図７は、本発明の第２の実施形態による撮像装置で行われる焦点検出処理を説明するためのフローチャートである。

なお、図示のフローチャートに係る処理は撮像装置制御部２０１に格納された動作プログラムの実行および撮影レンズ制御部３０１に格納された動作プログラムの実行によって行われる。また、図７において、図６に示すフローチャートのステップと同一のステップについては同一の参照符号を付す。

ステップＳ６０１において、撮影者による焦点検出指示があると、撮像装置制御部２０１はその旨を撮影レンズ制御部３０１に送る。そして、撮影レンズ制御部３０１はフォーカスレンズ群ＬＦが駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ７０２）。

フォーカスレンズ群ＬＦが駆動中であると（ステップＳ７０２において、ＹＥＳ）、撮影レンズ制御部３０１は、焦点検出指示が行われた時点におけるズーム操作による焦点位置のずれ量を算出する（ステップＳ７０３）。続いて、撮影レンズ制御部３０１は、撮像装置制御部２０１からずれ量を判定するための所定の閾値を得て、焦点位置のずれ量が当該閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ７０４）。

焦点位置のずれ量が閾値より大きいと（ステップＳ７０４において、ＹＥＳ）、撮影レンズ制御部３０１は、ステップＳ７０３で得られた焦点位置のずれ量に応じたずれがフォーカスレンズ群ＬＦの合焦位置に対していずれの方向にずれているかを検出する。そして、撮影レンズ制御部３０１は、ずれの方向に応じて、つまり、ずれ量が小さくなる方向に応じてフォーカスレンズ群ＬＦの駆動方向を決定する（ステップＳ７０５）。

次に、撮影レンズ制御部３０１は、ステップＳ７０５で決定した駆動方向およびずれ量に応じたフォーカスレンズ群ＬＦの駆動量に応じてフォーカスモータ３０７を駆動制御してフォーカスレンズＬＦを光軸に沿って駆動する（ステップＳ７０６）。その後、撮影レンズ制御部３０１はステップＳ７０４の処理に戻る。

焦点位置のずれ量が閾値以下であると（ステップＳ７０４において、ＮＯ）、撮影レンズ制御部３０１は、その旨を撮像装置制御部２０１に送る。これによって、撮像装置制御部２０１は、ステップＳ６０７において焦点検出部２０３によって焦点検出を行う。なお、フォーカスレンズ群ＬＦが駆動中でないと（ステップＳ７０２において、ＮＯ）、撮影レンズ制御部３０１は、その旨を撮像装置制御部２０１に送る。これによって、撮像装置制御部２０１はステップＳ６０７の処理を行う。

その後、撮像装置制御部２０１は、ステップＳ６０９において、焦点検出部２０３による焦点検出結果に基づいてフォーカスレンズＬＦの駆動量を算出する。そして、撮像装置制御部２０１は、ステップＳ６１０において、撮影レンズ制御部３０１によって、ステップＳ６０９で求めた駆動量に応じてフォーカスモータ３０７を駆動制御してフォーカスレンズ群ＬＦを駆動する。これによって、フォーカスレンズ群ＬＦは合焦位置に至る。その後、撮像装置制御部２０１は焦点検出処理を終了する。

このようにして、本発明の第２の実施形態では、ズーム操作中又はズーム操作後に焦点検出指示があると、その際の焦点位置のずれ量が所定の閾値より大きいと、焦点位置のずれ量が小さくなる方向に向かってフォーカスレンズ群ＬＦを駆動しつつ焦点検出を行う。よって、ズーム操作による焦点位置のずれ量が大きい場合に、ずれ量がさらに大きくなる方向にフォーカスレンズ群ＬＦが駆動されることがなくなって、短時間で正確に合焦を行うことができる。

そして、第２の実施形態では、ステップＳ７０２〜Ｓ７０６の処理を撮影レンズ制御部で行うようにしてので、撮像装置本体と撮影レンズとの通信量を削減することができる。この結果、焦点検出処理を高速化して省電力化を図ることができる。

上述の説明から明らかなように、図３に示す例においては、撮影レンズ制御部３０１およびフォーカスモータ３０７が焦点追従手段として機能し、焦点検出部２０３および撮像装置制御部２０１が焦点検出手段として機能する。また、撮像装置制御部２０１は制御手段として機能する。さらに、撮影レンズ制御部３０１は第１の制御部として機能し、撮像装置制御部２０１は第２の制御部として機能する。

以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を撮像装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを撮像装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。

上記の制御方法および制御プログラムの各々は、少なくとも焦点追従ステップ、焦点検出ステップ、および制御ステップを有している。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。つまり、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種の記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵなど）がプログラムを読み出して実行する処理である。

２０１ 撮像装置制御部
２０３ 焦点検出部
３０１ 撮影レンズ制御部
３０３ ズーム操作部材
３０４ ズーム位置検出部
３０５ フォーカス操作部材
３０６ フォーカス操作量検知部
３０７ フォーカスモータ
３０８ フォーカスレンズ位置検出部

Claims (8)

1. ズームレンズおよびフォーカスレンズを備え、ズーム操作によって焦点距離を変化させると前記フォーカスレンズの焦点位置が変化するバリフォーカルタイプの撮影レンズユニットを備え、前記撮影レンズユニットを介して結像した光学像に応じた画像を得る撮装置であって、
   前記ズーム操作による焦点位置の変化に応じて所定の焦点位置となるように前記フォーカスレンズを駆動制御する焦点追従手段と、
   前記撮影レンズユニットを介して得た光学像に応じて焦点検出を行う焦点検出手段と、
   ズーム操作中又はズーム操作後に前記焦点検出を行う際、前記所定の焦点位置と現在の焦点位置とのずれ量が所定の閾値よりも大きいと、前記フォーカスレンズを前記ずれ量が小さくなる方向に駆動し、前記焦点検出手段によって焦点検出が可能となるまで前記フォーカスレンズを駆動する制御手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記焦点検出手段は、撮影者からの焦点検出指示に応じて焦点検出を行い、
   前記制御手段は、前記焦点追従手段による前記フォーカスレンズの駆動制御中に前記焦点検出指示が行われた際に、前記所定の焦点位置と現在の焦点位置とのずれ量が所定の閾値よりも大きいと、前記フォーカスレンズを前記ずれ量が小さくなる方向に駆動し、前記焦点検出手段によって焦点検出が可能となるまで前記フォーカスレンズを駆動することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮影レンズユニットには、前記バリフォーカルタイプの撮影光学系、前記ズーム操作を行うためのズーム操作部材、および前記焦点追従手段が備えられており、
   前記撮影レンズユニットが交換可能に装着される撮像装置本体に前記焦点検出手段および前記制御手段が備えられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記焦点検出手段によって焦点検出が可能となると、前記焦点検出手段による焦点検出結果に基づいて前記フォーカスレンズの駆動量を求めて、当該駆動量に応じて前記フォーカスレンズを駆動制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 互いに検出手法が異なる複数の焦点検出手段を備え、
   前記制御手段は、焦点検出の際に用いる焦点検出手段に応じて前記閾値を変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記制御手段は、前記ずれ量が所定の閾値よりも大きいと、前記フォーカスレンズを前記ずれ量が小さくなる方向に駆動する第１の制御部と、
   前記第１の制御部によって前記ずれ量が所定の閾値以下となったと判定されると、前記焦点検出手段による焦点検出を行わせる第２の制御部とを有し、
   前記撮影レンズユニットには、前記バリフォーカルタイプの撮影光学系、前記ズーム操作を行うためのズーム操作部材、前記焦点追従手段、および前記第１の制御部が備えられており、
   前記撮影レンズユニットが交換可能に装着される撮像装置本体に前記焦点検出手段および前記第２の制御部が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
7. ズームレンズおよびフォーカスレンズを備え、ズーム操作によって焦点距離を変化させると前記フォーカスレンズの焦点位置が変化するバリフォーカルタイプの撮影レンズユニットを備え、前記撮影レンズユニットを介して結像した光学像に応じた画像を得る撮像装置の制御方法であって、
   前記ズーム操作による焦点位置の変化に応じて所定の焦点位置となるように前記フォーカスレンズを駆動制御する焦点追従ステップと、
   前記撮影レンズユニットを介して得た光学像に応じて焦点検出を行う焦点検出ステップと、
   ズーム操作中又はズーム操作後に前記焦点検出を行う際、前記所定の焦点位置と現在の焦点位置とのずれ量が所定の閾値よりも大きいと、前記フォーカスレンズを前記ずれ量が小さくなる方向に駆動し、前記焦点検出手段によって焦点検出が可能となるまで前記フォーカスレンズを駆動する制御ステップと、
   を有することを特徴とする制御方法。
8. ズームレンズおよびフォーカスレンズを備え、ズーム操作によって焦点距離を変化させると前記フォーカスレンズの焦点位置が変化するバリフォーカルタイプの撮影レンズユニットを備え、前記撮影レンズユニットを介して結像した光学像に応じた画像を得る撮像装置で用いられる制御プログラムであって、
   前記撮像装置が備えるコンピュータに、
   前記ズーム操作による焦点位置の変化に応じて所定の焦点位置となるように前記フォーカスレンズを駆動制御する焦点追従ステップと、
   前記撮影レンズユニットを介して得た光学像に応じて焦点検出を行う焦点検出ステップと、
   ズーム操作中又はズーム操作後に前記焦点検出を行う際、前記所定の焦点位置と現在の焦点位置とのずれ量が所定の閾値よりも大きいと、前記フォーカスレンズを前記ずれ量が小さくなる方向に駆動し、前記焦点検出手段によって焦点検出が可能となるまで前記フォーカスレンズを駆動する制御ステップと、
   を実行させることを特徴とする制御プログラム。

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