JP6366295B2 - 光学機器および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、変倍に伴う像面変動を補正する撮影光学系において、移動する被写体に自動焦点調節（移動体ＡＦ）を行う光学機器および制御方法に関する。

近年、移動体ＡＦの精度の向上が益々要求されている。特許文献１は、検出したデフォーカス量を制御部へ送信する際の戻り値として焦点調節レンズの駆動目標位置を取得し、取得時点の焦点調節レンズ位置を用いて駆動目標位置を補正し、補正後の駆動目標位置を使用して動体予測制御を行うカメラを提案している。

また、リアフォーカス式の変倍光学系で、変倍レンズを移動させて変倍を行う際に生じる像面変動を、フォーカスレンズを移動させることによって補正し、合焦状態を維持する制御はトラッキング制御として知られている。トラッキング制御では、被写体距離ごとに、変倍レンズの位置（焦点距離）に対するフォーカスレンズの合焦位置を示す電子カム（トラッキング曲線）の情報が予め記憶されている。変倍レンズが移動されると、電子カムに従ってフォーカスレンズの位置が制御される。電子カムの例は、特許文献２の図４に記載されている。

特開２００９−１２８６１４号公報 特開２０１３−２４２３５３号公報

しかしながら、フォーカスレンズを駆動するモータの性能によっては電子カムに直ちにフォーカスレンズを追従させることができない場合があり、電子カムにフォーカスレンズが追従するまで時間的な遅れが発生し、この像面変動を補正している間はボケが発生する。特許文献１は、このボケを考慮していない。このため、この期間にカメラ本体が位相差検出方式の焦点検出を行って焦点調節用の駆動命令を送信すると、駆動命令送信時には解消されているボケの影響が駆動命令に含まれているため、合焦精度が低下してしまう。

本発明は、変倍に伴う像面変動を補正する撮影光学系において、移動する被写体に高精度に自動焦点調節を行うことが可能な光学機器および制御方法を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としての光学機器は、撮像装置に着脱可能なレンズ装置であって、光軸方向に移動されて焦点距離を変更する変倍レンズと、前記光軸方向に移動されて焦点調節を行うフォーカスレンズを含む撮影光学系と、前記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動部と、被写体距離と前記撮影光学系の焦点距離に応じた前記フォーカスレンズの合焦位置を表したトラッキング曲線を示す情報に基づいて、変倍に際して前記フォーカスレンズ駆動部を制御する制御手段と、前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段と、を有し、前記制御手段は、前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求が前記撮像装置からあったときに、前記フォーカスレンズ駆動部が前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させていない場合には、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を前記撮像装置に送信し、前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求が前記撮像装置からあったときに、前記フォーカスレンズ駆動部が前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させている場合には、前記トラッキング曲線によって示された前記フォーカスレンズの合焦位置と前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置との差分と、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置とに基づいて算出される、前記フォーカスレンズの補正された位置を示す情報を前記撮像装置に送信することを特徴とする。
また、本発明の他の一側面としての光学機器は、撮像装置に着脱可能なレンズ装置であって、光軸方向に移動されて焦点距離を変更する変倍レンズと、前記光軸方向に移動されて焦点調節を行うフォーカスレンズを含む撮影光学系と、前記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動部と、被写体距離と前記撮影光学系の焦点距離に応じた前記フォーカスレンズの合焦位置を表したトラッキング曲線を示す情報に基づいて、変倍に際して前記フォーカスレンズ駆動部を制御する制御手段と、前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段と、を有し、前記制御手段は、前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求が前記撮像装置からあったときに、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を前記撮像装置に送信し、前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求が前記撮像装置からあったときに、前記フォーカスレンズ駆動部が前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させている場合には、前記トラッキング曲線によって示された前記フォーカスレンズの合焦位置と前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置との差分に対応するように前記トラッキング曲線を変更することを特徴とする。
また、本発明の他の一側面としての光学機器は、撮像装置に着脱可能なレンズ装置であって、光軸方向に移動されて焦点距離を変更する変倍レンズと、前記光軸方向に移動されて焦点調節を行うフォーカスレンズを含む撮影光学系と、前記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動部と、被写体距離と前記撮影光学系の焦点距離に応じた前記フォーカスレンズの合焦位置を表したトラッキング曲線を示す情報に基づいて、変倍に際して前記フォーカスレンズ駆動部を制御する制御手段と、前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段と、を有し、前記制御手段は、前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求が前記撮像装置からあったときに、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を前記撮像装置に送信し、前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求が前記撮像装置からあったときに、前記フォーカスレンズ駆動部が前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させていない場合には、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信した後に前記撮像装置から送信される前記フォーカスレンズの駆動命令を実行し、前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求が前記撮像装置からあったときに、前記フォーカスレンズ駆動部が前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させている場合には、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信した後に前記撮像装置から送信される、前記変倍レンズの移動に対する前記フォーカスレンズの移動遅れに基づく駆動命令を実行しないことを特徴とする。

本発明によれば、変倍に伴う像面変動を補正する撮影光学系において、移動する被写体に高精度に自動焦点調節を行うことができる。

本実施形態のカメラシステムのブロック図である。 位置敏感度、デフォーカス量とレンズ移動量の関係、および位置敏感度とデフォーカスの関係を示す図である。 電子カムにフォーカスレンズが追従するまで時間的な遅れが発生する場合の問題を説明する図である。 図３の問題を解決する方法を説明する図とフローチャートである。（実施例１） 図３の問題を解決する方法を説明する図とフローチャートである。（実施例２） 図３の問題を解決する方法を説明する図とフローチャートである。（実施例３）

図１は、本実施形態のレンズ交換式カメラシステム（撮像システム、光学機器）のブロック図である。カメラシステムは、レンズ装置（交換レンズ、光学機器）１００とカメラ本体（撮像装置、光学機器）１５０から構成される。

レンズ装置１００は、カメラ本体１５０にマウントを介して着脱可能に装着される。また、レンズ装置１００はカメラ本体１５０から電源を取得する。本実施形態は、一眼レフカメラであるが、本発明はいわゆるミラーレスカメラにも適用可能である。また、本発明はレンズ一体型カメラにも適用可能である。カメラはデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラを含む。

レンズ装置１００は撮影光学系、ズームレンズ位置検出部１０７、絞り駆動部１０８、フォーカスレンズ駆動部１０９およびレンズマイコン（レンズ制御手段）１２０を有する。

撮影光学系は、複数の光学素子により構成され、被写体の光学像を形成する。本実施例の撮影光学系は、被写体像の入射方向から順に、固定の第１レンズ１０１、ズームレンズ（変倍レンズ）１０２、絞り１０３、ＮＤフィルタ１０４、フォーカスレンズ１０５、固定の第４レンズ１０６から構成されている。このように、撮影光学系は前玉レンズが固定されたリアフォーカス式である。なお、各レンズは、実際には一または複数のレンズユニットとして構成されているが、図１では、作図の便宜上、単レンズとしてそれぞれ表されている。

ズームレンズ１０２は、光軸方向に移動されて焦点距離を変更する。ズームレンズ１０２は、不図示の操作部をユーザがズーム操作（変倍操作）をすることによって繰り出される。ズームレンズ１０２の位置は、可変抵抗などを利用したズームレンズ位置検出部１０７で検出され、検出結果である位置データはレンズマイコン１２０に送信される。レンズマイコン１２０は、位置データを内蔵のＡ／Ｄ変換部でデジタルデータに変換して必要な制御に使用する。

絞り１０３は、絞り駆動部１０８によって、絞り量（光量）を調節可能であり、レンズマイコン１２０が指令を与えることで駆動される。絞り駆動部としては、ステッピングモータやＶＣＭなどと、コイルに流れる電流を感知するホールセンサーや端位置を検知するセンサを用いて絞り位置を検知する検出手段を用いて絞りの制御を行うことができる。

ＮＤフィルタ１０４は、不図示のメカ切り替え手段によってユーザが操作し、自由に光軸上に出し入れ可能になっており、ＮＤフィルタ１０４が光路に挿入されているかどうかはフォトインターラプタから構成される不図示の検知部により、検出される。ＮＤフィルタを複数枚変更できるような構成や、カラーフィルタなど他の光学部材も選択できるような構成にしてもよい。

フォーカスレンズ１０５は、レンズマイコン１２０によって制御されるフォーカスレンズ駆動部１０９によって光軸方向に移動され、焦点調節を行う。

また、撮影光学系はリアフォーカス式であり、フォーカスレンズ１０５は、ズームレンズ１０２による変倍に伴う像面変動を補正して合焦状態を維持する機能を有する。トラッキング制御では、被写体距離ごとに、ズームレンズ１０２の位置（焦点距離）に応じたフォーカスレンズ１０５の合焦位置を表した電子カム（トラッキング曲線）を示す情報が予めズームトラッキングデータとして記憶されている。ズームレンズ１０２が移動されると、ズームトラッキングデータに従ってフォーカスレンズ１０５の位置が制御される。

カメラ本体１５０は、ファインダー光学系、ミラー１５３、撮像素子１５４、信号処理部１５５、記録処理部１５６、デフォーカス検出部１５７、コントラスト信号生成部１５８、カメラマイコン（カメラ制御手段）１５９を有する。

ファインダー光学系は、ペンタプリズム１５１とファインダー１５２を有し、被写体像が撮影者に観察されることを可能にする。ペンタプリズム１５１は像を反転させる。

ミラー（主ミラー）１５３は、不図示のサブミラーと共に、図１に示すダウン位置とアップ位置の間を移動可能に構成されている。主ミラーとサブミラーは、ダウン位置では光路に配置され、アップ位置では光路から退避する。ミラー１５３はハーフミラーから構成され、ダウン位置では入射光の一部をファインダー光学系に反射すると共に残りを透過する。サブミラーはミラー１５３を透過した光をデフォーカス検出部１５７に反射する。主ミラーとサブミラーがアップ位置にある時は、入射光は撮像素子１５４に結像する。

デフォーカス検出部１５７は、一対の被写体像の像信号の位相差を検出することによって焦点検出をする位相差検出方式の焦点検出（位相差ＡＦ）によってデフォーカス量を検出し、ＴＴＬ位相差検出素子などで構成される。デフォーカス量はカメラマイコン１５９に送られる。

撮像素子１５４は、撮影光学系によって形成された被写体の光学像を光電変換する、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの光電変換素子である。なお、デフォーカス検出部１５７を設ける代わりに、位相差ＡＦを撮像素子１５４の撮像面で行う方式は撮像面位相差ＡＦを利用してもよい。

撮像素子１５４から出力されるアナログ電気信号は、不図示のＡ／Ｄ変換部によってデジタル信号に変換され、信号処理部１５５に送られる。信号処理部１５５は、デジタル信号に信号増幅、色補正、ホワイトバランスなどの処理を施し、デジタル映像信号として記録処理部１５６と信号生成部１５８に送信する。記録処理部１５６は、デジタル映像信号を記憶する。記憶処理部１２６に記憶された映像データは不図示の電子ファインダーに表示することができる。

コントラスト信号生成部１５８は、輝度信号を複数の特定領域分をハイパスフィルタによって摘出された高周波成分の量を積分した１つもしくは複数の高周波信号積分値を利用することによってコントラスト信号を生成する。コントラスト信号はカメラマイコン１５９に送信され、カメラマイコン１５９は、この値の大小によって合焦状態を判別することができる。

この場合、カメラマイコン１５９は、コントラスト検出方式の焦点検出（コントラストＡＦ）を行う。コントラストＡＦでは、撮影光学系によって形成される焦点位置と撮像素子の相対位置を変化させるスキャンを行いながら撮像素子が形成した被写体像のコントラストのピーク位置を検出することによって焦点検出する。

カメラ本体１５０とレンズ装置１００はマウントにより、機械的および電気的に接続されている。レンズマイコン１２０とカメラマイコン１５９はいずれもマイクロコンピュータなどのプロセッサから構成されており、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶手段を含んでいる。記憶手段には、各種のデータ、プロトコル、プログラムが保存されているが、特に、レンズマイコン１２０の記憶手段には、図４を参照して後述されるフォーカスレンズ１０５の位置制御方法のプログラムと必要なデータが格納されている。但し、レンズ一体型のカメラの場合にはカメラマイコンの記憶手段にこれらの情報が格納される。

カメラマイコン１５９は、レンズマイコン１２０と所定の周期、若しくは必要な時に、相互に通信する。カメラマイコン１５９は、レンズ制御データ（フォーカス駆動命令（駆動パルス）、光学情報取得命令、絞り命令、等）を送信する。レンズマイコン１２０は、レンズの各種情報を送信し、カメラマイコン１５９はこの情報を自動露出や自動調光および自動焦点調節（ＡＦ）に用いる。レンズの各種情報は、フォーカスレンズ位置、ズームレンズ位置、位置敏感度、焦点距離、撮影距離、被写体距離、ベストピント補正値、開放Ｆ値、最小Ｆ値、射出瞳値、像高射出瞳値、補正値、１パルスあたりのレンズの繰り出し量等の光学情報を含む。レンズマイコン１２０は、カメラマイコン１５９から受信した各種レンズ制御データを用い、各種部位の駆動を制御する。

フォーカスレンズ駆動部１０９がステッピングモータから構成される例は、特許文献２の図２に開示されている。この場合、ステッピングモータのモータ軸はリードスクリューと結合している。フォーカスレンズ１０５を保持する保持枠（ラック）の貫通孔の内面には、雌ネジが形成されており、雄ネジであるリードスクリューと係合している。また、保持枠の他端はフォトインターラプタの光路を横切るように構成され、信号が変化する位置が原点に設定される。フォーカスレンズ１０５は、ステッピングモータによってリードスクリューが回転されると光軸方向に移動される。原点位置からのステッピングモータの駆動パルス数を計数することによって、レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ１０５の位置を把握することができる。フォーカス位置は、パルスのカウント値であるＦＰＣ（Ｆｏｃｕｓ Ｐｕｌｓｅ Ｃｏｕｎｔ）値で表される場合もある。

フォーカスレンズ駆動部１０９を、ＤＣモータや磁石とコイルの電磁作用で駆動させるＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）などの最小移動量が決まっていない駆動手段から構成してもよい。この場合、電気的な位置センサを別に用意し、位置を測定することによって同様にフォーカスレンズの位置を知ることができる。

図２（ａ）は、位置敏感度を説明するための光路図、図２（ｂ）は、デフォーカス量とレンズ移動量との関係を示すグラフ、図２（ｃ）は、位置敏感度とデフォーカス量との関係を示すグラフである。位置敏感度は、レンズが光軸方向に移動する量に対して像面がどれだけ移動するかを示す数値である。位置敏感度の数値が大きいほど、レンズの移動量が少なくても像面が大きく移動する。

図２（ａ）に示すように、フォーカスレンズ１０５、固定の第４レンズ１０６、撮像素子１５４とし、フォーカスレンズ１０５の繰り出し量をＬ、デフォーカス量をｄとすると、次式の比例定数Ｓが位置敏感度となる。

ｄ＝Ｌ×Ｓ （１）
図２（ｂ）に示すように、横軸にＬ、縦軸にｄを設定すると、単純なレンズ構成ではＬ：ｄ＝１：１の関係（実線の比例関係）が成立し、図２（ｃ）に示すように、横軸にｄ、縦軸にＳを設定すると、図２（ｃ）のｄの値によらずＳ＝１となる場合がある。

しかし、複雑なレンズになるとフォーカスを移動すると位置敏感度は変化し、Ｌの繰り出し量によって位置敏感度が変化した値でのｄの累計となり、次式で表される。

Ｓ＝ｆ（ｄ） （２）
テーラー展開してｆ（ｄ）を表すと下記のようになる。

Ｓ＝ｆ（ｄ）＝Ｓ_０＋Ｓ_１ｄ^１＋Ｓ_２ｄ^２＋…＋Ｓ_ｎｄ^ｎ （３）
例えば、Ｌを繰り出すと次第にｄの移動幅が１：１の関係から減少するレンズでは、図２（ｂ）の破線のグラフを描き、図２（ｃ）の破線のようにデフォーカスが大きくなるとＳ＝１以下となる破線のグラフを描く。これを式で表現すると次式のようになる。

Ｌ＝ｄ／Ｓ＝ｄ／（Ｓ_０＋Ｓ_１ｄ^１＋Ｓ_２ｄ^２＋…＋Ｓ_ｎｄ^ｎ） （４）
また、レンズ制御においては、実際の繰り出し量Ｌそのものではなく、パルス数Ｐを用いて次のように表される。

Ｐ＝Ｌ／ｈ＝ｄ／（ｈ・Ｓ） （５）
但し、ｈ（ｍｍ／ｐｕｌｓｅ）は１パルスあたりのレンズ繰り出し量である。この量をレンズ本体、カメラ本体で計算してフォーカスレンズ１０５を駆動する。一般に、全体繰り出しレンズはＳ＝定数になるが、リアフォーカス、全郡繰り出し等のレンズの一部をフォーカス調整に用いるレンズはＳ＝非定数となり、１次以降の係数のＳが必要となる。基本的に位置敏感度Ｓは焦点距離の２乗の変化に対応して変化し、リアフォーカス等のレンズはフォーカスレンズ１０５を動かしても焦点距離が変化するため、Ｓはズームレンズ、フォーカスレンズを動かしても変化する値となる。この敏感度をズーム位置、フォーカス位置に対して領域を分割して、敏感度係数（通常３次まで）を持ち、レンズマイコン１２０内に保存しておき、ズーム位置、レンズ位置ごとに呼び出して使うことができる。位置敏感度Ｓは、特開平１−２３２３１３号公報などに詳しく開示されているため、詳細を省く。

位相差ＡＦでは、カメラマイコン１５９は、デフォーカス検出部１５７がデフォーカス量を測定し、予めレンズマイコン１２０から送信された現在のフォーカス位置、ズーム位置における位置敏感度、１パルスあたりのレンズ繰り出し量を受信する。次いで、カメラマイコン１５９は、デフォーカス量と敏感度、１パルスあたりのレンズ繰り出し量から（５）式より、フォーカスレンズ１０５の移動量を計算する。フォーカス位置はＦＰＣ値で表す。

このデータに対して、絞込みピント移動や、デフォーカス検出部１５７と撮像面との光路長などの補正パルス量を加味して、フォーカスレンズ１０５の駆動量であるＦＰＣ量をカメラマイコン１５９からレンズマイコン１２０に送信する。レンズマイコン１２０は、受信したＦＰＣ量に基づいてフォーカスレンズ駆動部１０９を用いてフォーカスレンズ１０５を駆動する。合焦状態が得られない場合、再度デフォーカス検出部１５７がデフォーカス量を検出してフォーカスレンズ１０５を再駆動してもよい。

移動する被写体に撮影光学系を追従させるサーボＡＦ撮影においては、まずデフォーカス量に位置敏感度をかけて駆動すべきＦＰＣ量を計算する。その時、レンズマイコン１２０からフォーカスレンズ１０５の位置を示すＦＰＣ値を取得し、駆動すべきフォーカスレンズパルス量と足し合わせることによって、現在の被写***置とＦＰＣとの対応をつける。フォーカスレンズ１０５の位置を示すＦＰＣと対比して被写体ＦＰＣと呼ぶ。

時間が経過して被写体が移動すると、カメラマイコン１５９は、同様にデフォーカス量を取得し、デフォーカス量を位置敏感度を用いてＦＰＣ量に変換し、ＦＰＣ量から被写体ＦＰＣを計算する。時間的に１つ前の被写***置ＦＰＣと現在の被写体ＦＰＣがわかり、被写体の移動と対応しているため、被写体の動きを等速運動と考え、２つの値の取得時間の差から次の駆動命令実行時間での被写体ＦＰＣを予想する。予想された被写体ＦＰＣを、現在のＦＰＣから引き算した値を駆動命令のＦＰＣ量としてレンズマイコン１２０に送信する。

ここでは、レンズの位置であるＦＰＣ（レンズ面換算）で被写***置を考えている。しかしながら、レンズの位置を敏感度を用いて撮像面の位置（像面換算）に変換し、変換されたレンズ位置の像面換算値とデフォーカス量を使ってすべてを撮像面のズレ位置（像面換算）で考えてもよい。

以下、電子カムを用いた変倍光学系において、被写体に合焦させつつ変倍させて画角を整える場合の問題について説明する。ここでは、便宜上、ズーム動作の被写体距離が一定の静止被写体について述べるが、被写体距離が変化する動体に対しても同様の問題が発生する。

図３は、ワイド端（広角端）からテレ端（望遠端）にズームさせた時の焦点距離とフォーカスレンズの位置（ＦＰＣ）の関係を示す図である。横軸は焦点距離（ズーム位置）、縦軸はフォーカスレンズの位置（ＦＰＣ）であり、実線は、被写体距離が同一のものを接続した特定カムを表し、破線は、実際のフォーカスレンズの位置を表している。

レンズマイコンは、不図示のメモリ（記憶手段）に記憶されている実線で示す特定カムの情報を取得することができる。また、不図示のフォーカスレンズ位置検出手段から破線で示す実際のフォーカスレンズ位置を取得することができる。

図３では、カメラマイコンはレンズマイコンに焦点距離IとIIのタイミングでフォーカスレンズの位置を要求する。テレ端で固定被写体に一度フォーカスを合わせて、ズームさせ、サーボＡＦを行った場合、焦点距離Iでは、最初は実線と破線はＦＰＣに変化が生じない。

しかし、焦点距離IIで、電子カムが盛り上がりを生じ、レンズマイコンは、フォーカスレンズを追従させようとトラッキング制御を行うが、ズーム変化が速い場合、フォーカスモータであるＳＴＭの応答速度には限界があるため、遅れを生じてしまう。この遅れは、焦点距離IIにおいて、両矢印で表されており、ボケを生じる。そして、焦点距離IIの時にレンズマイコンは破線のフォーカスレンズ位置をカメラマイコンに送信する。

カメラマイコンは、フォーカスレンズが電子カムに追従しているという前提で焦点距離IIの時点で位相差ＡＦを行うと、被写体が移動したと判断する。このため、カメラマイコンは、焦点距離IとIIのＦＰＣ値とデフォーカス量から計算させるＦＰＣ値、即ち、両矢印のボケを補正するようなフォーカスレンズの駆動量を算出してしまう。

焦点距離IIとIIIの間で破線は実線に一致し、フォーカスレンズは電子カムに追従し、焦点距離IIにおける両矢印に起因するボケはこの時点で解消する。しかしながら、焦点距離IIIにおいて、カメラマイコンは両矢印に起因するボケを解消するためのＡＦ駆動命令をレンズマイコンに送信するために、焦点距離III以降では、破線で示すように、その分だけフォーカスレンズが移動してしまい、過補正になってしまう。

図４（ａ）は、フォーカスレンズ１０５の第１の位置制御方法を適用した場合に、ワイド端からテレ端にズームさせた時の焦点距離とフォーカスレンズ１０５の位置（ＦＰＣ）の関係を示す図である。図４（ｂ）は、フォーカスレンズ１０５の第１の位置制御方法の要部を示すフローチャートであり、「Ｓ」はステップを表す。フォーカスレンズ１０５の位置制御方法は、コンピュータに位置制御方法を実行させるためのプログラムとしてレンズマイコン１２０の不図示の記憶手段に格納される。これは他の実施例でも同様である。

図４（ａ）において、横軸は焦点距離（ズーム位置）、縦軸はフォーカスレンズ１０５の位置（ＦＰＣ）、実線は、図３と同じ特定カム、破線は実際のフォーカスレンズ１０５の位置を表している。点線は、レンズマイコン１２０がカメラマイコン１５９に送信するフォーカスレンズ１０５の位置（ＦＰＣ値）である。

レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ１０５の位置を示す情報の送信要求があるかどうかを判断し（Ｓ１０）、なければ待機し、あればフォーカスレンズ駆動部１０９がフォーカスレンズ１０５を駆動中であるかどうかを判断する（Ｓ１２）。Ｓ１２は、現在の焦点距離に対応する電子カム上の位置にフォーカスレンズがあるかどうか、と同じ意味で使用されている。つまり、Ｓ１２では、フォーカスレンズ駆動部１０９がトラッキング曲線を示す情報に基づいてフォーカスレンズ１０５を駆動させているかどうかが判断される。

レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ駆動部１０９がフォーカスレンズ１０５を駆動中でなければ（例えば、焦点距離Iの場合）フォーカスレンズの実際の位置を送信する（Ｓ１４）。一方、レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ駆動部１０９がフォーカスレンズ１０５を駆動中であれば（例えば、焦点距離IIの場合）フォーカスレンズ１０５の補正された位置を送信する（Ｓ１６）。図３では、Ｓ１６はＳ１４と同じであったが、実施例１ではＳ１６を設けている。

Ｓ１６では、レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ１０５の実際の位置を返信するのではなく、実線と破線の差分を破線から引いた点線の値をフォーカスレンズ１０５の補正された位置として送信する。これにより、焦点距離IIIの時点でＡＦ駆動命令の移動量は補正分が引かれているので、過補正を防止することができる。なお、被写体が動体の場合には、補正された位置は、ズームレンズの位置とフォーカスレンズの位置の位置敏感度に基づいて決定される。

図５（ａ）は、フォーカスレンズ１０５の第２の位置制御方法を適用した場合に、ワイド端からテレ端にズームさせた時の焦点距離とフォーカスレンズ１０５の位置（ＦＰＣ）の関係を示す図である。図５（ｂ）は、フォーカスレンズ１０５の第２の位置制御方法の要部を示すフローチャートであり、「Ｓ」はステップを表す。

図５（ｂ）において、横軸は焦点距離（ズーム位置）、縦軸はフォーカスレンズ１０５の位置（ＦＰＣ）、実線は、図３と同じ特定カム、破線は実際のフォーカスレンズ１０５の位置を表している。

レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ１０５の位置の送信要求があるかどうかを判断し（Ｓ２０）、なければ待機し、あれば（焦点距離Iの場合も焦点距離IIの場合も）フォーカスレンズ１０５の実際の位置をカメラマイコン１５９に送信する（Ｓ２２）。Ｓ２０とＳ２２は図３と同じである。しかし、本実施例はＳ２４とＳ２６を更に行う点で図３と相違する。即ち、レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ駆動部１０９がフォーカスレンズ１０５を駆動中であるかどうかを判断する（Ｓ２４）。Ｓ２４は、現在の焦点距離に対応する電子カム上の位置にフォーカスレンズがあるかどうか、と同じ意味で使用されている。つまり、Ｓ２４では、フォーカスレンズ駆動部１０９がトラッキング曲線を示す情報に基づいてフォーカスレンズ１０５を駆動させているかどうかが判断される。

レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ駆動部１０９がフォーカスレンズ１０５を駆動中でなければ処理を終了する。一方、レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ駆動部１０９がフォーカスレンズ１０５を駆動中であれば、フォーカスレンズ１０５の位置を返信した時点で、フォーカスレンズ１０５の電子カムを別の被写体距離の特定カムに変更する（Ｓ２６）。

Ｓ２６で変更される電子カムは、図３の両矢印のデフォーカス量に対応するものであり、被写体が動体の場合には、「別の被写体距離」は、ズームレンズの位置とフォーカスレンズの位置の位置敏感度に基づいて決定される。

この結果、焦点距離IIIの時点では図３の両矢印のデフォーカス量分だけフォーカスレンズ１０５は最初の特定カムからずれているが、ＡＦ駆動命令で移動される結果、特定カムに戻ることになる。図４（ａ）と図５（ａ）を比較すると、本実施例では、焦点距離IIとIIIの間でボケを生じてしまうが、焦点距離III以降では、ボケの発生を防止することができる。

図６（ａ）は、フォーカスレンズ１０５の第３の位置制御方法を適用した場合に、ワイド端からテレ端にズームさせた時の焦点距離とフォーカスレンズ１０５の位置（ＦＰＣ）の関係を示す図である。図６（ｂ）は、フォーカスレンズ１０５の第２の位置制御方法の要部を示すフローチャートであり、「Ｓ」はステップを表す。

図６（ｂ）において、横軸は焦点距離（ズーム位置）、縦軸はフォーカスレンズ１０５の位置（ＦＰＣ）、実線は、図３と同じ特定カム、破線は実際のフォーカスレンズ１０５の位置を表している。

レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ１０５の位置の送信要求があるかどうかを判断し（Ｓ３０）、なければ待機し、あれば（焦点距離Iの場合も焦点距離IIの場合も）フォーカスレンズ１０５の実際の位置をカメラマイコン１５９に送信する（Ｓ３２）。次に、レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ駆動部１０９がフォーカスレンズ１０５を駆動中であるかどうかを判断する（Ｓ３４）。Ｓ３４は、現在の焦点距離に対応する電子カム上の位置にフォーカスレンズがあるかどうか、と同じ意味で使用されている。つまり、Ｓ３４では、フォーカスレンズ駆動部１０９がトラッキング曲線を示す情報に基づいてフォーカスレンズ１０５を駆動させているかどうかが判断される。

レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ駆動部１０９がフォーカスレンズ１０５を駆動中でなければ、その後のフォーカスレンズ１０５の駆動命令を実行する（Ｓ３６）。レンズマイコン１２０は、フォーカスレンズ駆動部１０９がフォーカスレンズ１０５を駆動中であれば、その後のフォーカスレンズ１０５の駆動命令を無視する（Ｓ３８）。

焦点距離IIにおいてフォーカスレンズ駆動部１０９がフォーカスレンズ１０５を駆動中であれば、その後の焦点距離IIIにおけるフォーカスレンズ１０５の駆動命令を実行すると図３と同様の問題が発生してしまう。そこで、本実施例では、問題を生じるフォーカスレンズ１０５の駆動命令を無視して（実行しないで）、特定カムにフォーカスレンズ１０５を追従させるようにしている。本実施例では、図３の両矢印に対応する量の駆動命令を実行しないが、例えば、被写体距離が変化した場合の焦点調節のための駆動命令を実行してもよい（もちろん全ての駆動命令を無視してもよい）。

ＡＦ駆動命令を無視する条件として、変倍中にトラッキング制御がなされている場合や、サーボＡＦを行っている場合などの条件を付け加えて、他のＡＦ駆動命令を無視しない処理にすることが好ましい。

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。

本発明は、レンズ装置やレンズ一体型のカメラなどの光学機器に適用することができる。

１０２…ズームレンズ（変倍レンズ）、１０５…フォーカスレンズ、１０９…フォーカスレンズ駆動部、１２０…レンズマイコン（レンズ制御手段）

Claims (8)

1. 撮像装置に着脱可能なレンズ装置であって、
   光軸方向に移動されて焦点距離を変更する変倍レンズと、前記光軸方向に移動されて焦点調節を行うフォーカスレンズを含む撮影光学系と、
   前記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動部と、
   被写体距離と前記撮影光学系の焦点距離に応じた前記フォーカスレンズの合焦位置を表したトラッキング曲線を示す情報に基づいて、変倍に際して前記フォーカスレンズ駆動部を制御する制御手段と、
   前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段と、を有し、
   前記制御手段は、
   前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求が前記撮像装置からあったときに、前記フォーカスレンズ駆動部が前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させていない場合には、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を前記撮像装置に送信し、
   前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求が前記撮像装置からあったときに、前記フォーカスレンズ駆動部が前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させている場合には、前記トラッキング曲線によって示された前記フォーカスレンズの合焦位置と前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置との差分と、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置とに基づいて算出される、前記フォーカスレンズの補正された位置を示す情報を前記撮像装置に送信することを特徴とする光学機器。
2. 撮像装置に着脱可能なレンズ装置であって、
   光軸方向に移動されて焦点距離を変更する変倍レンズと、前記光軸方向に移動されて焦点調節を行うフォーカスレンズを含む撮影光学系と、
   前記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動部と、
   被写体距離と前記撮影光学系の焦点距離に応じた前記フォーカスレンズの合焦位置を表したトラッキング曲線を示す情報に基づいて、変倍に際して前記フォーカスレンズ駆動部を制御する制御手段と、
   前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段と、を有し、
   前記制御手段は、
   前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求が前記撮像装置からあったときに、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を前記撮像装置に送信し、
   前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求が前記撮像装置からあったときに、前記フォーカスレンズ駆動部が前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させている場合には、前記トラッキング曲線によって示された前記フォーカスレンズの合焦位置と前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置との差分に対応するように前記トラッキング曲線を変更することを特徴とする光学機器。
3. 撮像装置に着脱可能なレンズ装置であって、
   光軸方向に移動されて焦点距離を変更する変倍レンズと、前記光軸方向に移動されて焦点調節を行うフォーカスレンズを含む撮影光学系と、
   前記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動部と、
   被写体距離と前記撮影光学系の焦点距離に応じた前記フォーカスレンズの合焦位置を表したトラッキング曲線を示す情報に基づいて、変倍に際して前記フォーカスレンズ駆動部を制御する制御手段と、
   前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段と、を有し、
   前記制御手段は、
   前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求が前記撮像装置からあったときに、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を前記撮像装置に送信し、
   前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求が前記撮像装置からあったときに、前記フォーカスレンズ駆動部が前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させていない場合には、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信した後に前記撮像装置から送信される前記フォーカスレンズの駆動命令を実行し、
   前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求が前記撮像装置からあったときに、前記フォーカスレンズ駆動部が前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させている場合には、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信した後に前記撮像装置から送信される、前記変倍レンズの移動に対する前記フォーカスレンズの移動遅れに基づく駆動命令を実行しないことを特徴とする光学機器。
4. 光軸方向に移動されて焦点距離を変更する変倍レンズと、前記光軸方向に移動されて焦点調節を行うフォーカスレンズを含む撮影光学系と、
   前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段を有する光学機器の制御方法であり、
   被写体距離と前記撮影光学系の焦点距離に応じた前記フォーカスレンズの合焦位置を表したトラッキング曲線を示す情報に基づいて、変倍に際して前記フォーカスレンズの駆動制御を行う制御方法であって、
   前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求を受信する受信ステップと、
   前記受信ステップの際に前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させているか否か、を判断する判断ステップと、
   前記判断ステップにおける判断結果に基づいて、処理を行う処理ステップと、を有し、
   前記判断ステップにおいて前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させていないと判断した場合には、前記処理ステップとして、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を撮像装置に送信し、
   前記判断ステップにおいて前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させていると判断した場合には、前記処理ステップとして、前記トラッキング曲線によって示された前記フォーカスレンズの合焦位置と前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置との差分と、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置とに基づいて算出される、前記フォーカスレンズの補正された位置を示す情報を前記撮像装置に送信することを特徴とする制御方法。
5. 光軸方向に移動されて焦点距離を変更する変倍レンズと、前記光軸方向に移動されて焦点調節を行うフォーカスレンズを含む撮影光学系と、
   前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段を有する光学機器の制御方法であり、
   被写体距離と前記撮影光学系の焦点距離に応じた前記フォーカスレンズの合焦位置を表したトラッキング曲線を示す情報に基づいて、変倍に際して前記フォーカスレンズの駆動制御を行う制御方法であって、
   前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求を受信する受信ステップと、
   前記受信ステップを実行したときに、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を撮像装置に送信するステップと、
   前記受信ステップの際に前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させているか否か、を判断する判断ステップと、
   前記判断ステップにおける判断結果に基づいて、処理を行う処理ステップと、を有し、
   前記判断ステップにおいて前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させていると判断した場合には、前記処理ステップとして、前記トラッキング曲線によって示された前記フォーカスレンズの合焦位置と前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置との差分に対応するように前記トラッキング曲線を変更することを特徴とする制御方法。
6. 光軸方向に移動されて焦点距離を変更する変倍レンズと、前記光軸方向に移動されて焦点調節を行うフォーカスレンズを含む撮影光学系と、
   前記フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段を有する光学機器の制御方法であり、
   被写体距離と前記撮影光学系の焦点距離に応じた前記フォーカスレンズの合焦位置を表したトラッキング曲線を示す情報に基づいて、変倍に際して前記フォーカスレンズの駆動制御を行う制御方法であって、
   前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信する要求を受信する受信ステップと、
   前記受信ステップを実行したときに、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を撮像装置に送信するステップと、
   前記受信ステップの際に前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させているか否か、を判断する判断ステップと、
   前記判断ステップにおける判断結果に基づいて、処理を行う処理ステップと、を有し、
   前記判断ステップにおいて前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させていないと判断した場合には、前記処理ステップとして、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信した後に前記撮像装置から送信される前記フォーカスレンズの駆動命令を実行し、
   前記判断ステップにおいて前記トラッキング曲線を示す情報に基づいて前記フォーカスレンズを駆動させていると判断した場合には、前記処理ステップとして、前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置を示す情報を送信した後に前記撮像装置から送信される、前記変倍レンズの移動に対する前記フォーカスレンズの移動遅れに基づく駆動命令を実行しない処理を行うことを特徴とする制御方法。
7. 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
8. レンズ装置と、当該レンズ装置が着脱可能な撮像装置と、を含む光学機器であって、
   前記レンズ装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレンズ装置であることを特徴とする光学機器。