レンズシステム
【課題】 マクロ移動レンズ郡が前玉フォーカスレンズ群とズームレンズ群の像側に配置されている構成において、被写体がMODより至近に位置している場合に正常にAFできなかった。
【解決手段】 ズームレンズ群と、前記ズームレンズ群の位置を検出するズーム位置検出手段と、前記ズームレンズ群を制御するズーム制御手段と、第１のフォーカスレンズ群と、前記第１のフォーカス位置を検出する第１フォーカス位置検出手段と、前記第１のフォーカスレンズ群を制御する第１フォーカス制御手段と、第２のフォーカスレンズ群と、前記第２のフォーカス位置を検出する第２フォーカス位置検出手段と、前記第２のフォーカスレンズ群を制御する第２フォーカス制御手段と、焦点検出手段と、デフォーカス量算出手段を有するレンズ装置。
【解決手段】 ズームレンズ群と、前記ズームレンズ群の位置を検出するズーム位置検出手段と、前記ズームレンズ群を制御するズーム制御手段と、第１のフォーカスレンズ群と、前記第１のフォーカス位置を検出する第１フォーカス位置検出手段と、前記第１のフォーカスレンズ群を制御する第１フォーカス制御手段と、第２のフォーカスレンズ群と、前記第２のフォーカス位置を検出する第２フォーカス位置検出手段と、前記第２のフォーカスレンズ群を制御する第２フォーカス制御手段と、焦点検出手段と、デフォーカス量算出手段を有するレンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出手段を有するオートフォーカスレンズシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラやビデオカメラ等の撮像装置におけるオートフォーカス（ＡＦ）技術として、様々な提案が成されている。例えば、結像光学系内の光路中に分岐手段を有し、分岐光束により合焦状態を検出しＡＦ制御を行う位相差ＡＦが提案されている。また、結像光学系内の光束とは別の外光による光束を用いる外測ＡＦも提案されている。さらには、撮像素子から出力される映像信号を用いて焦点評価値を算出し、所謂山登り方式による映像ＡＦが提案されている。
【０００３】
また、マクロ撮影可能なズームレンズを備えたカメラやビデオカメラのＡＦ技術において、非マクロ撮影時のＡＦに加え、マクロ撮影時も自動焦点調節可能なカメラは既に提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、被写体の目標合焦位置がマクロ域である場合に、ズームを微小量ワイド側にシフトしながらＡＦを実行するシステムが提案されている。また、特許文献２では、外測センサによるＡＦと映像信号によるＡＦを用い、外測センサの視差が発生しない通常領域では外測センサによるＡＦを行い、外測センサの視差が発生する領域であるマクロ領域では、映像ＡＦを用いるというシステムが提案されている。
【０００５】
また、放送用ズームレンズにおいては、特許文献３が知られている。特許文献３では、位相差ＡＦによる撮像システムにおいて、撮影効果を狙ったマクロ機構の特殊な使用方法として、一定量のボケ量を発生させるようなシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−１９７２５３号公報
【特許文献２】特開平１０−２９３２４５号公報
【特許文献３】特開２００７−２７１９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１や特許文献２で提案されている方式では、最終的な合焦点を探索するＡＦ方式となり、合焦までに時間を要してしまう可能性がある。また、最終的な合焦点に至る前にマクロ領域の駆動限界に達した場合、その時点ではじめて合焦不可能であるという判定が得られることとなる。そのため、あらかじめマクロ領域で合焦可能であるという指針を得ることが困難である。
【０００８】
また、位相差ＡＦにおいて、位相差センサへの分岐手段の位置よりも像側にマクロレンズ群が配置された構成の場合、マクロ撮影を行う場合には、マクロレンズ群の移動により撮像側と合焦検出側との焦点面の関係が崩れてしまう場合がある。これに対し、特許文献３ではマクロレンズ郡を基準位置から移動させた場合には、オートフォーカスを停止するという開示が成されているのみであった。そのため、マクロ移動レンズ郡が分岐手段の像側に配置されている構成において、マクロ領域における具体的な解決手段が開示されていなかった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上述の問題を解決し、通常領域からマクロ領域まで適切にオートフォーカス制御を行うことにより、より使い勝手の良いオートフォーカスレンズ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、ズーム機構と、前記ズーム位置を検出するズーム位置検出手段と、前記ズーム機構を制御するズーム制御手段と、第１のフォーカス機構と、前記第１のフォーカス位置を検出する第１フォーカス位置検出手段と、前記第１のフォーカス機構を制御する第１フォーカス制御手段と、第２のフォーカス機構と、前記第２のフォーカス位置を検出する第２フォーカス位置検出手段と、前記第２のフォーカス機構を制御する第２フォーカス制御手段と、焦点検出手段と、デフォーカス量算出手段とを有するレンズ装置であって、前記デフォーカス量算出手段は、前記焦点検出手段が出力する評価値と、前記ズーム位置と、前記第１のフォーカス位置と、前記第２のフォーカス位置とにもとづいて、第１のフォーカス機構の目標位置１と、第２のフォーカス機構の目標位置２とを算出し、前記目標位置１にしたがって前記第１のフォーカス機構を駆動し、前記目標位置２にしたがって前記第２のフォーカス機構を駆動することを特徴とする。
【００１１】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、オートフォーカス動作を適切に設定することにより、非マクロ領域からマクロ領域において、より使い勝手の良いオートフォーカスの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１におけるシステム構成図。
【図２】実施例１におけるＡＦセンサ構成図。
【図３】実施例１における撮影映像の例を示す図。
【図４】実施例１における撮影状況の例を示す図。
【図５】実施例１における処理のフローチャート。
【図６】実施例１におけるフォーカス、マクロ、ピント面、位相差の推移１。
【図７】実施例１におけるフォーカス、マクロ、ピント面、位相差の推移２。
【図８】実施例２における処理のフローチャート。
【図９】実施例２におけるフォーカス、マクロ、ピント面、位相差の推移１。
【図１０】実施例２におけるフォーカス、マクロ、ピント面、位相差の推移２。
【図１１】実施例３における処理のフローチャート１。
【図１２】実施例３における処理のフローチャート２。
【図１３】実施例３における処理のフローチャート３。
【図１４】実施例３における処理のフローチャート４。
【図１５】実施例４におけるシステム構成図。
【図１６】実施例４における処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１には、本発明の実施例１であるレンズシステムの構成を示している。該レンズシステムは、レンズ装置１００で構成されている。
【００１６】
レンズ装置１００において、１１１はフォーカスレンズ群である。フォーカスレンズ群１１１の像面側には、ズームレンズ群１２１が設けられている。ズームレンズ群１２１の像面側には、ハーフミラー１４１が設けられている。さらに、ハーフミラー１０４の像面側には、マクロレンズ群１３１が設けられている。この光学系は、フォーカスレンズ群１１１が該光学系のうち最も被写体側に配置された、所謂前玉フォーカスタイプの光学系である。
【００１７】
フォーカスレンズ群１１１には、フォーカスモータ１１２が接続されている。フォーカスドライバ１１３によってフォーカスモータ１１２が駆動され、フォーカスレンズ群１１１を光軸方向に移動させる。１１４はフォーカスレンズ群１１１の位置を検出するためのフォーカス位置検出部である。
【００１８】
ズームレンズ群１２１には、ズームモータ１２２が接続されている。ズームドライバ１２３によってズームモータ１２２が駆動され、ズームレンズ群１２１を光軸方向に移動させる。１２４はズームレンズ群１２１の位置を検出するためのズーム位置検出部である。
【００１９】
マクロレンズ群１３１には、マクロモータ１３２が接続されている。マクロドライバ１３３によってマクロモータ１３２が駆動され、マクロレンズ群１３１を光軸方向に移動させる。１３４はマクロレンズ群１３１の位置を検出するためのマクロ位置検出部である。
【００２０】
レンズ装置１００に入射した光束は、フォーカスレンズ群１１１およびズームレンズ群１２１を通り、ハーフミラー１４１を透過した光束とハーフミラー１４１で反射された光束とに分割される。ハーフミラー１４１を透過した光束は、レンズ装置１００に装着される不図示のカメラのＣＣＤに入射する。ハーフミラー１４１で反射された光束は、不図示のカメラのＣＣＤと共役な位置に設けられた焦点検出部１４２に入射する。
【００２１】
焦点検出部１４２は、不図示の複数対の二次結像レンズと、不図示の位相差センサとしてのＡＦセンサとを含む。ＡＦセンサ上には複数のエリアセンサが設けられている。各エリアセンサ上には、ハーフミラー１４１を透過して各対の二次結像レンズによって２つに分割された光束により一対の被写体像（以下、２像という）が形成される。各エリアセンサは、該２像を光電変換して２つの像信号を出力する。上記２つの像信号からは、レンズ装置１００（光学系）のフォーカス状態に応じた位相差を得ることができる。
【００２２】
レンズ装置１００が合焦状態にある場合は該２像間（被写体像間）の間隔に相当する位相差は特定値を示し、所謂前ピンの場合は、位相差は該特定値よりも小さくなる。また、所謂後ピンの場合は、位相差は該特定値よりも大きくなる。このように、焦点検出部１４２は、レンズ装置１００に入射した光により形成された被写体像間の位相差を検出する機能を有する。
【００２３】
１５０はＣＰＵである。ＣＰＵ１５０内には、デフォーカス量演算部１５１、レンズ制御部１５２、テーブル１５３、位置記憶部１５４が構成されている。焦点検出部１４２から出力される２つの像信号は、デフォーカス量演算部１５１に入力される。
【００２４】
レンズ制御部１５２は、フォーカス位置検出部１１４を通じて、フォーカスレンズ群１１１の位置を検出する。また、レンズ制御部１５２は、ズーム位置検出部１２４を通じて、ズームレンズ群１２１の位置を検出する。さらに、レンズ制御部１５２は、マクロ位置検出部１３４を通じて、マクロレンズ群１３１の位置を検出する。
【００２５】
デフォーカス量演算部１５１は、焦点検出部１４２から出力される２つの像信号に対する相関演算を行い、該像信号間の位相差を算出する。また、デフォーカス量演算部１５１は、レンズ制御部１５２を通じてフォーカスレンズ群１１１と１２１とマクロレンズ群１３１の各位置を取得し、テーブル１５３を参照し、フォーカスレンズ群１１１とマクロレンズ群１３１のデフォーカス量を算出する。
【００２６】
テーブル１５３は、フォーカスレンズ群１１１の位置、ズームレンズ群１２１の位置、上記位相差に対応するフォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１の目標位置が格納されたテーブルある。デフォーカス量演算部１５１は、現在のフォーカスレンズ群１１１の位置、ズームレンズ群１２１の位置、位相差から、合焦時の位相差とズームレンズ群１２１に対応するフォーカスレンズ群１１１の目標位置及びマクロレンズ群１３１の目標位置を算出する。テーブル１５３、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１の目標位置算出に関しては後述する。
【００２７】
このようにして、焦点検出部１４２に設けられた複数対のラインセンサに対応する複数のデフォーカス量が算出される。算出された複数のデフォーカス量は、レンズ制御部１５２に入力される。
【００２８】
そして、レンズ制御部１５２は、デフォーカス量演算部１５１によって算出されたデフォーカス量にしたがって、フォーカスレンズ群１１１とマクロレンズ群１３１を目標位置へ駆動する。この時、レンズ制御部１５２は、該算出されたフォーカスレンズ群１１１が光軸方向に移動するように、フォーカスドライバ１１３を介してフォーカスモータ１１２を駆動し、フォーカスレンズ群１１１を移動させる。同様に、該算出されたマクロレンズ群１３１が光軸方向に移動するように、マクロドライバ１３３を介してマクロモータ１３２を駆動し、マクロレンズ群１３１を移動させる。このようにして、オートフォーカスが行われる。
【００２９】
ここで、図２に撮影画面内での焦点検出エリアの一例を示す。図２の５０１から５２６は各焦点検出エリアである。デフォーカス量演算部１５１は、レンズ装置１００を通して不図示のカメラにより撮影可能な範囲である撮影範囲（撮影画面）内に予め設定された複数の焦点検出エリアの位置（座標）と、該焦点検出エリアの形状（大きさ）を記憶保持している。図２には、撮影範囲のうち上部、中部及び下部のそれぞれにおいて６つずつ横方向に並んだ１８の焦点検出エリアが配置された例を示す。上部左側から順に焦点検出エリア５０１〜５０６、中央部左側から順に焦点検出エリア５１１〜５１６、下部左側から順に焦点検出エリア５２１〜５２６とする。設定内容を変更することで、焦点検出エリアの位置、大きさ等の変更が可能である。本実施例では、図１のスイッチ２０１を用いて、焦点検出エリアを選択することとする。
【００３０】
図３および図４には、図２で示した測距エリアが設定された状態で被写体撮影している撮影映像および撮影の様子を示している。図４は、ＭＯＤよりも無限側に位置している被写体Ａと、ＭＯＤよりも至近側に位置している被写体Ｂを撮影している様子を示している。今、被写体Ａに合焦している状態であり、被写体Ｂにはピントが合わずボケているものとする。
【００３１】
第1の実施例では、図３および図４に示した撮影構図において、被写体Ａおよび被写体Ｂに合焦させる例を説明する。
【００３２】
図５のフローチャートには、レンズ装置１００におけるオートフォーカス処理の流れを示す。ＣＰＵ１５０は、これらの処理を、不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って制御する。
【００３３】
レンズ装置１００に電源が入ると、レンズＣＰＵ１５０の処理は、ステップＳ１０１から処理を実行する。ステップＳ１０１において、位置記憶部１５４は、レンズ制御部１５２を通して、マクロ位置検出部１３４が検出するマクロレンズ群１３１の位置をマクロレンズ群１３１の基準位置Mrefとして記憶する。
【００３４】
次に、ＣＰＵ１５０はステップＳ１０２に進み、焦点検出部１４２内の位相差センサを起動する。次に、Ｓ１０３に進み、スイッチ２０１が指定している焦点検出エリアを選択する。次に、Ｓ１０４に進み、デフォーカス量演算部１５１は、焦点検出部１４２から像データを取得し、選択されている焦点検出エリアの位相差を算出する。次に、Ｓ１０５に進み、レンズ制御部１５２は、フォーカス位置検出部１１４およびズーム位置検出部１２４、マクロ位置検出部１３４からそれぞれフォーカス位置、ズーム位置、マクロ位置を取得する。
【００３５】
次に、ＣＰＵ１５０はステップＳ１０６に進む。デフォーカス量演算部１５１は、テーブル１５３を参照し、ステップＳ１０５で取得したフォーカス位置、ズーム位置およびステップＳ１０４で算出された位相差から、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１の目標位置を算出する。テーブル１５３には、フォーカスレンズ群１１１の位置とズームレンズ群１２１の位置と位相差に対応するフォーカスレンズ群１１１の目標位置およびマクロレンズ群１３１の目標位置があらかじめ格納されている。ただし、マクロレンズ群１３１の目標位置は、ある基準位置Mbaseに対応した目標位置が格納されている。ここでは、マクロレンズ群１３１の基準位置Mrefと絶対基準位置Mbaseが等しいことを前提として説明する。なお、ステップＳ１０５で取得したフォーカス位置やズーム位置およびステップＳ１０４で算出された位相差に等しいデータがテーブル１５３に無い場合は、近傍のデータを読出し、線形補間等を用いて各目標位置を算出しても良い。
【００３６】
次に、ＣＰＵ１５０はステップＳ１１０に進む。レンズ制御部１５２は、Ｓ１０６にてデフォーカス量演算部１５１によって算出された目標位置がＭＯＤ−無限側領域か、マクロ領域であるかを判定する。ここでは、フォーカスレンズ群１１１の目標位置がＭＯＤよりも無限側である場合、マクロレンズ群１３１の目標位置に関わらず、目標位置がＭＯＤから無限の間と判定する。また、マクロレンズ群１３１の目標位置が基準位置Mref以外の値である場合は、フォーカスレンズ群１１１の目標位置に関わらず、目標位置はマクロ域であると判定する。なお、ステップＳ１１０における目標位置の判定方法についてはこれに限らない。例えば、ステップＳ１０４で算出した像ずれ量とフォーカスレンズ群１１１の位置とズームレンズ群１２１の位置にもとづきレンズ装置１００から被写体までの距離を求め、ＭＯＤよりも至近側か無限側かを判定しても良い。
【００３７】
ステップＳ１１０にて、目標位置がＭＯＤから無限の間であると判定された場合、ＣＰＵ１５０はステップＳ１２０に進む。ステップＳ１０５で検出したマクロレンズ群１３１の位置が基準位置Mrefと等しい場合は真となり、ステップＳ１２２へ進む。ステップＳ１２０の判定が偽、つまりステップＳ１０５で検出したマクロレンズ群１３１の位置が基準位置Mrefと異なる場合は、ステップＳ１２１に進む。
【００３８】
ステップＳ１２１において、レンズ制御部１５２は、マクロドライバ１３３を通じて、マクロレンズ群１３１を基準位置Mrefへ駆動し、ステップＳ１２２へと進む。ステップＳ１２２では、ステップＳ１０５にてデフォーカス量演算部１５１によって算出されたフォーカス目標位置にしたがい、レンズ制御部１５２がフォーカスドライバ１１３を通じて、フォーカスレンズ群１１１を駆動する。このようなフローにより、ステップＳ１２０で偽と判定された場合は、ステップＳ１２１実行後、ただちにステップＳ１２２が実行されるため、フォーカスレンズ１１１とマクロレンズ１３１をほぼ同時に駆動することとなる。
【００３９】
ステップＳ１１０にて、目標位置がマクロ域であると判定された場合、ＣＰＵ１５０はステップＳ１３０に進む。ここでは、ステップＳ１０５で検出したフォーカスレンズ群１１１の位置を判定する。フォーカスレンズ群１１１の位置がMOD、つまり至近端である場合は真と判定し、ステップＳ１３２へ進む。一方、ステップＳ１３０の判定が偽である場合は、ステップＳ１３１へ進む。ステップＳ１３１において、レンズ制御部１５２は、フォーカスドライバ１１３を通じてフォーカスレンズ群１１１をＭＯＤつまり至近端へ駆動し、Ｓ１３２へと進む。ステップＳ１３２では、ステップＳ１０５にてデフォーカス量演算部１５１によって算出されたマクロ目標位置にしたがい、レンズ制御部１５２がマクロドライバ１１３を通じて、マクロレンズ群１３１を駆動する。このようなフローにより、ステップＳ１３０で偽と判定された場合は、ステップＳ１３１実行後、ただちにステップＳ１３２が実行されるため、フォーカスレンズ１１１とマクロレンズ１３１をほぼ同時に駆動することとなる。
【００４０】
ＣＰＵ１５０は、ステップＳ１２２又はステップＳ１３２を実行した後、再びステップＳ１０２へジャンプし、同様の処理を繰り返し実行する。
【００４１】
図３において被写体Ａに合焦している状態から、スイッチ２０１により被写体Ｂに該当する焦点検出エリアを選択した場合、ＭＯＤ−無限側領域からマクロ領域へのフォーカス送りを実行することとなる。図６は、この時のフォーカスレンズ群１１１、マクロレンズ群１３１、ピント面、焦点検出部１４２から出力される位相差の流れ、および目標位置の軌跡を示したものである。図６の横軸は時刻であり、縦軸は被写体距離である。縦軸には、それぞれ無限側から被写体Ａの位置、ＭＯＤ、被写体Ｂの位置が示してある。ＭＯＤを境界として、至近側はグレーアウトされており、マクロ領域であることを示している。図６下部に焦点検出部１４２から出力される２像の波形の例を示している。前述したように、該２像の波形の像ズレ量が位相差であり、フォーカスレンズ群１１１を動作している間に位相差が変化していることを示している。ここでは、２像が一致している状態で合焦とする。
【００４２】
いま、初期状態として、スイッチ２０１は、図２の焦点検出エリア５１２が選択されている。この時、被写体Ａに合焦しており、フォーカスレンズ群１１１の初期位置は被写体Ａにあり、マクロレンズ群１３１の初期位置は基準位置Mrefにある。また、ピント面および、目標位置は被写体Ａにある。
【００４３】
ここで、時刻t1において、フォーカス送りをするため、スイッチ２０１を用いて、図２の焦点検出エリア５１４を選択する。ＣＰＵ１５０は、図５のステップＳ１０１からＳ１０６までを実行し、Ｓ１１０の判定では、被写体がマクロ領域にいると判定する。この時、図６に示したように、時刻t1において、目標位置が被写体Ｂとなる。次に、図５フローチャートのステップＳ１３０からステップＳ１３１において、フォーカスレンズ群１１１をＭＯＤに駆動し、マクロレンズ群１３１を目標位置へ駆動する。図１に示したように、分岐手段１４１は、フォーカスレンズ群１１１とズームレンズ群１２１の後段に配置されているため、焦点検出部１４２に入射される光束は、フォーカスレンズ群１１１とズームレンズ群１２１の位置によって決定する。そのため、フォーカスレンズ群１１１を駆動している区間である時刻t1からt2の間に位相差は減少する。ここで、時刻t1からt2の間、位相差は変動するため、デフォーカス量算出部１５１によって周期的に更新される目標位置は変化する。
【００４４】
時刻t2において、フォーカスレンズは、至近側の端つまりＭＯＤまでの駆動を完了する。目標位置である被写体Ｂの位置まで偏差があるため、図６下部に示すように一定の量を持つ。この時、デフォーカス量算出手段１５１によって算出されるマクロレンズ群１３１の目標位置が最終的な目標位置となる。時刻t3において、マクロレンズ群１３１は、被写体Ｂに合焦する位置へ駆動される。時刻t2からt3の間は、フォーカスレンズ群１１１はＭＯＤに固定されているため、マクロレンズ群１３１を駆動しても位相差は変化しない。
【００４５】
このように、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１を同時に駆動することによって、素早く合焦させることが可能となる。
【００４６】
また、図３において被写体Ｂに合焦している状態から、スイッチ２０１により被写体Ａに該当する焦点検出エリアを選択した場合、マクロ領域からＭＯＤ−無限側領域へのフォーカス送りを実行することとなる。図７は、この時のフォーカスレンズ群１１１、マクロレンズ群１３１、ピント面、焦点検出部１４２から出力される位相差の流れ、および目標位置の軌跡を示したものである。図７の横軸は時刻であり、縦軸は被写体距離であり、図６と同様である。また、縦軸には、それぞれ無限側から被写体Ａの位置、ＭＯＤ、被写体Ｂの位置が示してある。ＭＯＤを境界として、至近側はグレーアウトされており、マクロ領域であることを示している。図７下部には、図６同様に、焦点検出部１４２から出力される２像の波形の例を示している。
【００４７】
図６と同様に、２像が一致している状態で合焦とする。
【００４８】
いま、初期状態として、スイッチ２０１は、図２の焦点検出エリア５１４が選択されている。この時、被写体Ｂに合焦しており、フォーカスレンズ群１１１の初期位置はＭＯＤにあり、マクロレンズ群１３１の初期位置は被写体Ｂにある。また、ピント面および、目標位置は被写体Ｂにある。
【００４９】
時刻t1において、フォーカス送りをするため、スイッチ２０１を用いて、図２の焦点検出エリア５１２を選択する。ＣＰＵ１５０は、図５のステップＳ１０１からＳ１０６までを実行し、Ｓ１１０の判定において、被写体がＭＯＤ−無限側領域にいると判定する。この時、図７に示したように、時刻t1において、目標位置が被写体Ａとなる。次に、ステップＳ１２０からＳ１２２において、マクロレンズ群１３１を基準位置Mrefに駆動し、フォーカスレンズ群１１１を目標位置へ駆動する。
【００５０】
前述したように、焦点検出部１４１で得られる位相差からは、マクロレンズ群１３１の位置に関係なく、フォーカスレンズ群１１１の目標位置算出が可能である。そのため、時刻t1において、ピント面がマクロ領域にあったとしても、フォーカスレンズ群１１１の目標位置とマクロレンズ群１３１の目標位置の算出が可能であり、同時に駆動することが可能となる。時刻t2において、マクロレンズは基準位置Mrefへの駆動が完了する。時刻t2から時刻t3において、デフォーカス量算出部１５１は、焦点検出部１４２から得られる位相差がなくなるまで、つまり２像が一致するまで、フォーカスレンズ群１１１を駆動する。そして、時刻t3において、被写体Ａへの合焦が完了する。
【００５１】
このように、本実施例では、被写体の検出を行った時点の位相差とフォーカスレンズ群１１１、ズームレンズ群１２１、マクロレンズ群１３１の位置に基づいて、フォーカスレンズ群１１１の目標位置とマクロレンズ群１３１の目標位置を算出する。これにより、無限側からMODおよびマクロ域にかけて、目標位置を素早く確定し、合焦動作させることが可能となる。
【実施例２】
【００５２】
撮影の効果を狙い、ぼけた画像から合焦に至るまでのぼけ量をコントロールしたい場合がある。特に、ＭＯＤ−無限側領域からマクロ領域へのピント面移行時や、逆にマクロ領域からＭＯＤ−無限側領域へのピント面移行時には、駆動対象のレンズ群がフォーカスレンズ群とマクロレンズ群の間で切り替えられるため、切り替え時のスムーズな連結が必要となる。そこで、フォーカス送りの速度を制御することや、フォーカスレンズ群とマクロレンズ群の制御対象の切替方法を適切に行うことによって、効果的な撮影効果を得ることが可能となる。
【００５３】
本実施例では、このような撮影状況に適するオートフォーカスの方法について説明する。
【００５４】
実施例２の撮影システムの構成、ＡＦセンサの構成及び焦点検出エリアの構成は実施例１の図１、図２と同様なので説明を省略する。第１実施例と同様に、図３および図４の撮影シーンを例に、図８から１０を用いて説明する。
【００５５】
図８のフローチャートには、レンズ装置１００におけるオートフォーカス処理の流れを示す。ＣＰＵ１５０は、これらの処理を、不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って制御する。
【００５６】
ステップＳ１０１からＳ１０６では実施例１と同様に、位置記憶部１５４はマクロレンズ群１３１の基準位置を記憶する。また、焦点検出部１４２の位相差センサを起動し、スイッチ２０１による焦点検出エリアの選択を行い、デフォーカス量演算手段１５１が対象エリアの位相差を算出する。さらに、レンズ制御部１５２は、フォーカスレンズ群１１１、ズームレンズ群１２１、マクロレンズ群１３１の位置検出を行う。デフォーカス量演算部１５１は、テーブル１５３を参照し、フォーカスレンズ群１１１とマクロレンズ群１３１の目標位置を算出する。
【００５７】
ステップＳ１１０では、実施例１と同様に目標位置がＭＯＤ−無限側領域であるか、マクロ領域であるかを判定する。目標位置がＭＯＤ−無限側領域である場合はステップＳ１２０へ進み、目標位置がマクロ領域である場合はステップＳ１３０に進む。
【００５８】
ステップＳ１２０では、実施例１と同様にマクロレンズ群１３１が基準位置Mrefと等しいかどうかを判定する。この判定が真である場合は、ステップＳ２２２に進み、偽であればステップＳ２２１へ進む。ステップＳ２２１において、レンズ制御部１５２はマクロレンズ群１３１を基準位置Mrefへ移動する。また、ステップＳ２２２おいて、レンズ制御部１５２はフォーカスレンズ群１１１をステップＳ１０６で算出された目標位置へ駆動する。ステップＳ１２０、ステップＳ２２１および、Ｓ２２２では、マクロレンズ群１３１の位置が基準位置Mrefへ復帰していない場合、まずマクロレンズ群１３１が基準位置Mrefへ復帰するまでマクロレンズ群１３１を駆動する。そして、マクロレンズ群１３１が基準位置Mrefへの復帰が完了した後に、フォーカスレンズ群１１１を目標位置へ駆動することとなる。
【００５９】
ステップＳ１３０では、実施例１と同様にフォーカスレンズ群１１１の位置がＭＯＤと等しいかどうかを判定する。この判定が真である場合は、ステップＳ２３２に進み、偽であればステップＳ２３１に進む。ステップＳ２３１において、レンズ制御１５２はフォーカスレンズ群１１１をＭＯＤへ駆動する。また、ステップＳ２３２において、レンズ制御部１５２はマクロレンズ群１３１をステップＳ１０６で算出された目標位置へ駆動する。ステップＳ１３０、ステップＳ２３１および、Ｓ２３２では、フォーカスレンズ群１１１がＭＯＤへ駆動していない場合、まずフォーカスレンズ群１１１がＭＯＤへ駆動するまでフォーカスレンズ群１１１を駆動する。そして、フォーカスレンズ群１１１がＭＯＤへの駆動が完了した後に、マクロレンズ群１３１を目標位置へ駆動することとなる。
【００６０】
図３において被写体Ａに合焦している状態から、スイッチ２０１によって被写体Ｂに該当する焦点検出エリアを選択しフォーカス送りを行った場合、ＭＯＤ−無限側領域からマクロ領域へのフォーカス送りを実行することとなる。図９は、この時のフォーカスレンズ群１１１、マクロレンズ群１３１、ピント面、焦点検出部１４２から出力される位相差の流れ、および目標位置の軌跡を示したものである。図９の表記は図６や図７と同様である。
【００６１】
いま、初期状態として、スイッチ２０１は、図２の焦点検出エリア５１２が選択されている。この時、被写体Ａに合焦しており、フォーカスレンズ群１１１の初期位置は被写体Ａにあり、マクロレンズ群１３１の初期位置は基準位置Mrefにある。また、ピント面および、目標位置は被写体Ａにある。
【００６２】
ここで、時刻t1において、フォーカス送りをするため、スイッチ２０１を用いて、図２の焦点検出エリア５１４を選択する。ＣＰＵ１５０は、図８のステップＳ１０１からＳ１０６までを実行し、Ｓ１１０の判定では、被写体がマクロ領域にいると判定する。この時、図９に示したように、時刻t1において、目標位置が被写体Ｂとなる。次に、図８フローチャートのステップＳ１３０、Ｓ２３１、Ｓ２３２において、フォーカスレンズ群１１１をＭＯＤに駆動し、再びＳ１０２から処理を繰り返す。ステップＳ１３０において、フォーカスレンズ群１１１がＭＯＤに到達していない間は、繰り返しＳ２３１が実行される。つまり、時刻t1からt2では、マクロレンズ群１３１は固定のまま、フォーカスレンズ群１１１を至近側の端つまりＭＯＤに到達するまで駆動する。また、時刻t1からt2の区間では、デフォーカス量演算部１５１は、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１の目標位置を定期的に更新する。そして、時刻t2においてフォーカスレンズ群１１１がＭＯＤに到達すると、ステップＳ１３０の判定後にステップＳ２３２へと進む。
【００６３】
時刻t2から時刻t3の間は、マクロレンズ群１３１のみが目標位置に向かって駆動される。また、フォーカスレンズ群１１１がＭＯＤに位置している状態で、目標位置である被写体Ｂの位置まで偏差があるため、図９下部に示すように、位相差は一定の量を持つ。時刻t2からt3の間は、マクロレンズ群１３１を駆動しても位相差は変化しない。よって、時刻t2において、デフォーカス量算出手段１５１によって算出されるマクロレンズ群１３１の目標位置が最終的な目標位置となる。そして、時刻t3において、マクロレンズ群１３１は合焦位置へ到達する。
【００６４】
このようにして、フォーカスレンズ群１１１からマクロレンズ群１３１への駆動切り替え時、ＭＯＤを境界に切り替えることによって、図９のようなピント面の軌跡を得ることが可能となる。また、撮影される画像のピント面の移動をスムーズに切り替えることが可能となる。
【００６５】
図３において被写体Ａに合焦している状態から、スイッチ２０１によって被写体Ａに該当する焦点検出エリアを選択しフォーカス送りを行った場合、マクロ領域からＭＯＤ−無限側領域へのフォーカス送りを実行することとなる。図１０は、この時のフォーカスレンズ群１１１、マクロレンズ群１３１、ピント面、焦点検出部１４２から出力される位相差の流れ、および目標位置の軌跡を示したものである。図１０の表記は図６や図７、図９等と同様である。
【００６６】
いま、初期状態として、スイッチ２０１は、図２の焦点検出エリア５１４が選択されている。この時、被写体Ｂに合焦しており、フォーカスレンズ群１１１の初期位置は被写体Ｂにあり、フォーカスレンズ群１１１の初期位置はＭＯＤにある。また、マクロレンズ群１３１の初期位置は被写体Ｂに合焦する位置にある。また、ピント面および、目標位置は被写体Ｂにある。
【００６７】
ここで、時刻t1において、フォーカス送りをするため、スイッチ２０１を用いて、図２の焦点検出エリア５１２を選択する。ＣＰＵ１５０は、図８のステップＳ１０１からＳ１０６までを実行し、Ｓ１１０の判定では、被写体がＭＯＤ−無限側領域にいると判定する。この時、図１０に示したように、時刻t1において、目標位置が被写体Ａとなる。次に、ステップＳ１２０およびＳ２２１において、マクロレンズ群１３１を基準位置Mrefに駆動し、再びＳ１０２から処理を繰り返す。ステップＳ１２０において、マクロレンズ群１３１が基準位置Mrefに到達していない間は、繰り返しＳ２２１が実行される。つまり、時刻t1からt2では、フォーカスレンズ群１１１はＭＯＤに固定のまま、マクロレンズ群１３１を基準位置Mrefに到達するまで駆動する。また、時刻t1以降、デフォーカス量演算部１５１は、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１の目標位置を定期的に更新する。そして、時刻t2においてマクロレンズ群１３１が基準位置Mrefに到達すると、ステップＳ１２０の判定後にステップＳ２２２へと進む。
【００６８】
時刻t2から時刻t3の間は、フォーカスレンズ群１１１のみが目標位置に向かって駆動される。前述したように、焦点検出部１４１で得られる位相差からは、マクロレンズ群１３１の位置に関係なく、フォーカスレンズ群１１１の目標位置算出が可能である。時刻t2から時刻t3において、デフォーカス量算出部１５１は、焦点検出部１４２から得られる位相差がなくなるまで、つまり２像が一致するまで、フォーカスレンズ群１１１を駆動する。そして、時刻t3において、被写体Ａへの合焦が完了する。
【００６９】
このようにして、マクロレンズ群１３１からフォーカスレンズ群１１１への駆動切り替え時、ＭＯＤを境界に切り替えることによって、図１０のようなピント面の軌跡を得ることが可能となる。また、撮影される画像のピント面の移動をスムーズに切り替えることが可能となる。
【００７０】
また、本実施例では、Ｓ１３０においてフォーカスレンズ群１１１の位置の判定基準をＭＯＤとしたが、ＭＯＤに対し、ある値に任意のオフセットや任意のゲインをかけた値としても良い。これにより、フォーカスレンズ群１１１からマクロレンズ群１３１の駆動切替時に、撮影される画像のピント面の移動において、引っかかるような違和感を低減させることが上記と同様に可能である。さらに、フォーカスレンズ群１１１からマクロレンズ群１３１へのレンズ駆動切り替えをスムーズに行うために、以下のようにしても良い。まず、フォーカスレンズ群１１１がＭＯＤに達するよりも一定値分手前から、マクロレンズ群１３１とフォーカスレンズ群１１１を同時に駆動する。次に、フォーカスレンズ群１１１がＭＯＤに達した後、引き続きマクロレンズ群１３１を駆動させる。このようにフォーカスレンズ群１１１からマクロレンズ群１３１への駆動切り替えをオーバーラップさせることによって、撮影される画像のピント面の移動をスムーズに切り替えることができる。
【００７１】
また、被写体に対して素早く合焦させるためにはフォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１１１を速い速度で駆動する必要がある。ただし、ゆっくりと合焦させたい場合や、効果的な撮影効果を得たい場合は、ある一定の移動速度あるいは、ぼけ量の推移が一定となるような移動速度で、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１を駆動させても良い。また、この移動速度は、あらかじめプログラムに組み込んでも良いし、不図示のスイッチや不図示のボリュームを設けてユーザーが指定できるようにしても良い。
【実施例３】
【００７２】
撮影の状況によっては、移動している被写体に対してリアルタイムに合焦させたい場合がある。このような状況では、目的の被写体に対し、常に合焦あるいは合焦近傍で推移させる必要があるため、現在のピント位置から目標のピント位置までのフォーカス送りに必要なデフォーカス量は比較的小さいといえる。また、ある被写体から別の被写体に対して合焦対象を切り替えることで、現在のピント位置から目標のピント位置まで大幅なデフォーカスが必要となる場合もある。このように、現在のピント位置近傍を目標位置にする場合と、現在のピント位置から大幅に離れている場合とで、求められる合焦動作が異なることが考えられ、様々な撮影状況に対応できるオートフォーカスシステムが必要となる。
【００７３】
本実施例では、このような撮影状況に適するオートフォーカスについて説明する。現在のピント位置と目標のピント位置との差分であるデフォーカス量にもとづいて、フォーカスレンズ群およびマクロレンズ群の制御方式を選択する。この選択によって、高速に合焦させたい場合と被写体追従させたい場合やボケ量の推移をコントロールしたい場合等の撮影状況に対応することが可能となる。
【００７４】
本実施例の撮影システムの構成、ＡＦセンサの構成及び焦点検出エリアの構成は実施例１の図１、図２と同様であるため、説明を省略する。図１１から図１４を用いて説明する。
【００７５】
図１１のフローチャートには、レンズ装置１００におけるオートフォーカス処理の流れを示す。ＣＰＵ１５０は、これらの処理を、不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って制御する。
【００７６】
ステップＳ１０１からＳ１０５で行われる処理は、実施例１および実施例２と同様であるため説明を省略する。
【００７７】
次に、ＣＰＵ１５０はステップＳ３１０に進む。ステップＳ３１０では、閾値ＶＡＬ−Ｄを設定する。図１２にＶＡＬ−Ｄ設定のフローチャートを示す。ステップＳ３１１では、ステップＳ１０５において、レンズ制御部１５２がフォーカス位置検出部１１４およびマクロ位置検出部１３４を通じて取得したフォーカスレンズ群１１１の位置およびマクロレンズ群１３１の位置に基づいて、現在のピント位置を判定する。ここでは、マクロレンズ群１３１が基準位置Mrefである場合は、現在のピント位置はＭＯＤ−無限側領域にあると判定し、ステップＳ３１２に進む。一方、マクロレンズ群１３１が基準位置Mref以外にあり、フォーカスレンズ群がＭＯＤである場合、現在のピント位置はマクロ域にあると判定し、ステップＳ３１３に進む。
【００７８】
ステップＳ３１２では、デフォーカス量の閾値ＶＡＬ−ＤにＶＡＬ−Ｆを設定する。ＶＡＬ−Ｆは、ステップＳ１０５で検出されたフォーカスレンズ群１１１の位置とＭＯＤとの差分値であり、現在のピント面位置がＭＯＤ−無限側領域にある場合のデフォーカス量閾値となる。ステップＳ３１３では、閾値ＶＡＬ−ＤにＶＡＬ−Ｍを設定する。ＶＡＬ−Ｍは、ステップＳ１０５で検出されたマクロレンズ群１３１の位置と基準位置Mrefとの差分値であり、現在のピント面位置がマクロ領域にある場合のデフォーカス量閾値となる。ここで、ＶＡＬ−ＦおよびＶＡＬ−Ｍは、上記以外の構成方法として、あらかじめプログラム内に定数として組み込んでも良いし、不図示のメモリから読み込んでも良い。また、不図示のスイッチやボリュームによって、ユーザーが指定きるような構成にしても良い。ステップＳ３１２またはステップＳ３１３が実行されたところで、ステップＳ３１０は処理を完了し、ステップＳ１０６に進む。
【００７９】
ステップＳ１０６では、実施例１および実施例２と同様に、デフォーカス量演算部１５１によって、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１の目標位置がデフォーカス量として算出される。
【００８０】
次に、ステップＳ３２０では、ステップＳ１０６にて算出されたデフォーカス量と閾値ＶＡＬ−Ｄとの比較が行われる。デフォーカス量よりもＶＡＬ−Ｄの方が大きい場合は、ステップＳ３２１へ進み、ＶＡＬ−Ｄがデフォーカス量以下である場合は、ステップＳ３２２へ進む。
【００８１】
ステップＳ３２１では、処理Ａが実行される。処理Ａのフローチャートを図１３に示す。処理Ａは実施例１のステップＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１２１、Ｓ１２２、Ｓ１３０、Ｓ１３１、Ｓ１３２で行われる処理と同様である。ステップＳ３２２では、処理Ｂが実行される。処理Ｂのフローチャートを図１４に示す。処理Ｂは実施例２のステップＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ２２１，Ｓ２２２，Ｓ１３０、Ｓ２３１，Ｓ２３２で行われる処理と同様である。
【００８２】
デフォーカス量が閾値ＶＡＬ−Ｄよりも大きい場合、つまり大ぼけからの引込みを行う場合、被写体に素早く合焦させる必要がある。大ぼけからの引込みを行う状況として、ＭＯＤ−無限側領域からマクロ領域へのフォーカス送り時や、マクロ領域からＭＯＤ−無限側領域へのフォーカス送り時が挙げられる。このように、デフォーカス量がＭＯＤをまたぐような大きな値である場合は、処理Ａつまりフォーカスレンズ群１１１とマクロレンズ群１３１を同時に駆動させることにより、目標位置に素早く合焦させることができる。一方、デフォーカス量が閾値よりも小さい場合は、被写体への追従性を向上させるために、フォーカスレンズ群１１１またはマクロレンズ群１３１の片方を固定しておき、もう一方を追従のために動作させる。これにより、大ボケ時の引込性能と被写体への追従性を向上させることが可能となる。なお、処理Ｂの場合は、実施例２と同様に、フォーカスレンズ群１１１やマクロレンズ群１３１の駆動速度を任意の速度値として指定可能としても良い。
【００８３】
ステップＳ３２１またはステップＳ３２２が実行されると、ＣＰＵ１５０は再びＳ１０２から処理を繰り返し実行する。
【００８４】
このように、本実施例では、デフォーカス量を閾値ＶＡＬ−Ｄと比較し、制御方式を切り替えることによって、大ボケからの引込時および被写体へのフォーカス追従時等、様々な合焦動作を行うことが可能である。
【実施例４】
【００８５】
本実施例の撮影システムの構成を図１５に示す。焦点検出エリアの構成は実施例１の図２と同様であるため、説明を省略する。本実施例では、図１５の構成図および図１６のフローチャートを用いて説明する。
【００８６】
本発明のレンズ装置をカメラに装着して使用する場合、カメラのフランジバックに合わせて、レンズ装置側のフランジバックを調整する必要がある。フランジバックの調整によって、ズームレンズ群１２１の移動によらずピント位置を固定させることが可能である一方で、装着するカメラ毎にマクロレンズ群１３１の基準位置が変動する場合がある。したがって、焦点検出部１４２で得られる位相差と、フォーカスレンズ群１１１、ズームレンズ群１２１に対応するマクロレンズ群１３１の変位量が一意に決定しない可能性がある。
【００８７】
本実施例では、このような撮影状況に適するオートフォーカスについて説明する。まず、マクロレンズ群１３１の基準位置が変更されたかどうかを判定する。次に、テーブル１５３に保持しているマクロレンズ群１３１のテーブルから得られるデータに対して基準位置の変位量に基づいて補正する。この補正によって、マクロ領域におけるオートフォーカスの精度を向上させることが可能となる。
【００８８】
図１５の４０１はボリュームである。ボリューム４０１は、マクロ基準位置を指定するための手段である。ボリューム４０１はレンズ制御部１５２に接続される。レンズ制御部１５２は、ボリューム４０１の変動量を監視し、変動量にしたがってマクロドライバ１３３およびマクロモータ１３２を通してマクロレンズ群１３１を駆動する。これにより、フランジバックの調整を行う。
【００８９】
図１６のフローチャートには、レンズ装置１００におけるオートフォーカス処理の流れを示す。ＣＰＵ１５０は、これらの処理を、不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って制御する。
【００９０】
ステップＳ１０１では、実施例１と同様に、マクロレンズ群１３１の位置を基準位置Mrefとして記憶する。
【００９１】
次に、ステップＳ４０１において、レンズ制御部１５２はボリューム４０１の位置ＶＯＬ−Ｐを記憶する。
【００９２】
次に、ステップＳ４１０では、ボリューム４０１の現在位置と記憶しているＶＯＬ−Ｐと比較し、ボリューム４０１の位置が変更されたかどうかを判定する。ボリューム４０１の位置が変更されている場合、マクロレンズ群１３１のステップＳ４１１に進む。
【００９３】
ステップＳ４１１において、レンズ制御部１５２はマクロレンズ群１３１をマクロ基準位置Mrefへ駆動する。マクロ基準位置変更中ではない場合、オートフォーカス動作していることとなるため、合焦のためにマクロレンズ群１３１が基準位置から変位している場合がある。そのため、マクロ基準位置変更中となった場合は、一度基準位置へ復帰させる。
【００９４】
次に、ステップＳ４１２に進み、レンズ制御部１５２はボリューム４０１の位置とＶＯＬ−Ｐとの差分量を算出する。そして、差分量に応じたマクロレンズ群１３１の目標位置を算出する。次に、ステップＳ４１３に進み、マクロレンズ群１３１を目標位置へ駆動する。
【００９５】
ステップＳ４１４において、レンズ制御部１５２は、マクロ位置検出部１５４を通じてマクロレンズ群１３１の位置を新たな基準位置Mrefとして記憶する。また、ステップＳ４１２で変更されたボリューム４０２の位置ＶＯＬ−Ｐを記憶する。次にＣＰＵ１５０はステップＳ４１０に進み、前述同様の処理を実行する。
【００９６】
ステップＳ４１０において、ボリューム４０１の位置が変更されていない場合は、マクロレンズ群１３１の基準位置は変更中ではないと判断し、ステップＳ１０２へと処理を進める。
【００９７】
ステップＳ１０２からステップＳ１０５で行われる処理は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。また、ステップＳ３１０で行われる処理は、実施例３と同様に、ＶＡＬ−Ｄを設定する。次に、ＣＰＵ１５０はステップＳ４０２へ処理を進める。
【００９８】
ステップＳ４０２において、デフォーカス量演算部１５１は、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１の目標位置を演算する。デフォーカス量演算部１５１は、ステップＳ４０１またはステップＳ４１４で記憶したマクロレンズ群１３１の記憶位置Mrefをレンズ制御部１５２から取得する。そして、実施例１に示したように、デフォーカス量演算部１５１は、テーブル１５３を参照し、現在のフォーカス位置、ズーム位置、位相差から、フォーカスレンズ群１１１の目標位置およびマクロレンズ群１３１の目標位置を算出する。
【００９９】
実施例１と同様に、被写体がＭＯＤ−無限側にいると判定された場合は、フォーカスレンズ群１１１の目標位置はＭＯＤ-無限側の間となり、マクロレンズ群１３１の目標位置は基準位置Mrefとなる。一方、被写体がマクロ域にいると判定された場合は、フォーカスレンズ群１１１の目標位置はＭＯＤとなり、マクロレンズ群１３１の目標位置はマクロ域の所定の位置となる。ただし、実施例１にも示したように、テーブル１５３に保持されているテーブルは、マクロレンズ群１３１の基準位置Mbaseにおける目標位置テーブルである。本実施例では、ステップＳ４１０からステップＳ４１４において、マクロレンズ群１３１の基準位置Mrefが変更された場合、Mbaseとは異なる位置となる。そのため、テーブル１５３を参照して得られたマクロレンズ群１３１の目標位置に、MbaseとMrefとの差分量Moffsetを補正値として加算し、マクロレンズ群１３１の補正後目標位置を得る。
【０１００】
ここで、本実施例の構成は、フォーカス１１１の後段にズームレンズ群１２１が配置されているため、その後段のマクロレンズ群１３１に入射する光束は平行光となる。そのため、マクロレンズ群１３１の移動量に対する焦点距離の変動量の敏感度は、マクロレンズ群１３１の駆動範囲全域で１：１となり、マクロレンズ群１３１の目標位置の補正量としては、オフセット量で補正可能となる。なお、マクロレンズ群１３１の敏感度が１：ｎ（n≠1）である場合は、マクロレンズ群１３１の敏感度テーブルをあらかじめテーブル１５３等に記憶する。そして、マクロレンズ群１３１の敏感度テーブル、MbaseおよびMrefにもとづいてマクロレンズ群１３１の目標位置補正量を算出しても良い。
【０１０１】
フローチャートの説明に戻る。ステップＳ３２０では、実施例３と同様に、デフォーカス量演算部１５１によって算出されたデフォーカス量とＶＡＬ−Ｄとを比較し、ステップＳ３２１あるいはステップＳ３２２へと進む。ステップＳ３２１およびステップＳ３２２で行われる処理は実施例３と同様に、処理Ａあるいは処理Ｂが実行される。
【０１０２】
以上の処理を終えると、ＣＰＵ１５０は再びステップＳ４１０に戻り、繰り返し実行する。
【０１０３】
このように、本実施例では、フランジバック調整によって、マクロレンズ群１３１の基準位置Mrefが変動した場合、テーブル１５３で保持しているマクロレンズ群１３１の目標位置に対する補正量を求める。この補正量が適用された新たな目標位置に対して、マクロレンズ１３１を駆動させることで、オートフォーカスの合焦精度を向上させることが可能となる。
【０１０４】
本実施例では、図１６のフローチャートのステップＳ４１０において、ボリューム４０１の位置の変更有無によって、マクロレンズ群１３１の基準位置が変更中であるかどうかを判定した。この他に、不図示のスイッチを用意し、スイッチの状態によって判定しても良い。フランジバック調整は、ユーザーによって意図的に行われるものであり、通常運用中にマクロ基準位置が誤操作によって変更されてしまうことを防ぐためにも、スイッチによる上述の判定は有効である。
【０１０５】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【０１０６】
例えば、実施例１から４に記載した処理を組み合わせて実施しても良い。さらには、複数の撮影シーンに対応するために、切替手段を設けて各処理を切り替えても良い。
【０１０７】
また、本発明では、結像光学系内に分岐手段を設け、分岐光束を用いた焦点検出部を構成する例を示したが、ハーフミラー１４１を構成せず、焦点検出部１４２をレンズ装置１００の外部に構成し、外光による光束を用いて焦点を検出するようにしても良い。
【０１０８】
さらに、本発明では、デフォーカス量演算部１５１とレンズ制御部１５２とテーブル１５３と位置記憶部１５４をひとつのＣＰＵ１５０内に構成したが、別々のＣＰＵや演算装置に分散させても良いし、レンズ装置１００外部に構成しても良い。
【符号の説明】
【０１０９】
１００ レンズ装置
１１１ フォーカスレンズ群
１１２ フォーカスモータ
１１３ フォーカスドライバ
１１４ フォーカス位置検出部
１２１ ズームレンズ群
１２２ ズームモータ
１２３ ズームドライバ
１２４ ズーム位置検出部
１３１ マクロレンズ群
１３２ マクロモータ
１３３ マクロドライバ
１３４ マクロ位置検出部
１４１ ハーフミラー
１４２ 焦点検出部
１５０ ＣＰＵ
１５１ デフォーカス量演算部
１５２ レンズ制御部
１５３ テーブル
１５４ 位置記憶部
２０１ スイッチ
４０１ ボリューム
４０３ テーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出手段を有するオートフォーカスレンズシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラやビデオカメラ等の撮像装置におけるオートフォーカス（ＡＦ）技術として、様々な提案が成されている。例えば、結像光学系内の光路中に分岐手段を有し、分岐光束により合焦状態を検出しＡＦ制御を行う位相差ＡＦが提案されている。また、結像光学系内の光束とは別の外光による光束を用いる外測ＡＦも提案されている。さらには、撮像素子から出力される映像信号を用いて焦点評価値を算出し、所謂山登り方式による映像ＡＦが提案されている。
【０００３】
また、マクロ撮影可能なズームレンズを備えたカメラやビデオカメラのＡＦ技術において、非マクロ撮影時のＡＦに加え、マクロ撮影時も自動焦点調節可能なカメラは既に提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、被写体の目標合焦位置がマクロ域である場合に、ズームを微小量ワイド側にシフトしながらＡＦを実行するシステムが提案されている。また、特許文献２では、外測センサによるＡＦと映像信号によるＡＦを用い、外測センサの視差が発生しない通常領域では外測センサによるＡＦを行い、外測センサの視差が発生する領域であるマクロ領域では、映像ＡＦを用いるというシステムが提案されている。
【０００５】
また、放送用ズームレンズにおいては、特許文献３が知られている。特許文献３では、位相差ＡＦによる撮像システムにおいて、撮影効果を狙ったマクロ機構の特殊な使用方法として、一定量のボケ量を発生させるようなシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−１９７２５３号公報
【特許文献２】特開平１０−２９３２４５号公報
【特許文献３】特開２００７−２７１９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１や特許文献２で提案されている方式では、最終的な合焦点を探索するＡＦ方式となり、合焦までに時間を要してしまう可能性がある。また、最終的な合焦点に至る前にマクロ領域の駆動限界に達した場合、その時点ではじめて合焦不可能であるという判定が得られることとなる。そのため、あらかじめマクロ領域で合焦可能であるという指針を得ることが困難である。
【０００８】
また、位相差ＡＦにおいて、位相差センサへの分岐手段の位置よりも像側にマクロレンズ群が配置された構成の場合、マクロ撮影を行う場合には、マクロレンズ群の移動により撮像側と合焦検出側との焦点面の関係が崩れてしまう場合がある。これに対し、特許文献３ではマクロレンズ郡を基準位置から移動させた場合には、オートフォーカスを停止するという開示が成されているのみであった。そのため、マクロ移動レンズ郡が分岐手段の像側に配置されている構成において、マクロ領域における具体的な解決手段が開示されていなかった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上述の問題を解決し、通常領域からマクロ領域まで適切にオートフォーカス制御を行うことにより、より使い勝手の良いオートフォーカスレンズ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、ズーム機構と、前記ズーム位置を検出するズーム位置検出手段と、前記ズーム機構を制御するズーム制御手段と、第１のフォーカス機構と、前記第１のフォーカス位置を検出する第１フォーカス位置検出手段と、前記第１のフォーカス機構を制御する第１フォーカス制御手段と、第２のフォーカス機構と、前記第２のフォーカス位置を検出する第２フォーカス位置検出手段と、前記第２のフォーカス機構を制御する第２フォーカス制御手段と、焦点検出手段と、デフォーカス量算出手段とを有するレンズ装置であって、前記デフォーカス量算出手段は、前記焦点検出手段が出力する評価値と、前記ズーム位置と、前記第１のフォーカス位置と、前記第２のフォーカス位置とにもとづいて、第１のフォーカス機構の目標位置１と、第２のフォーカス機構の目標位置２とを算出し、前記目標位置１にしたがって前記第１のフォーカス機構を駆動し、前記目標位置２にしたがって前記第２のフォーカス機構を駆動することを特徴とする。
【００１１】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、オートフォーカス動作を適切に設定することにより、非マクロ領域からマクロ領域において、より使い勝手の良いオートフォーカスの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１におけるシステム構成図。
【図２】実施例１におけるＡＦセンサ構成図。
【図３】実施例１における撮影映像の例を示す図。
【図４】実施例１における撮影状況の例を示す図。
【図５】実施例１における処理のフローチャート。
【図６】実施例１におけるフォーカス、マクロ、ピント面、位相差の推移１。
【図７】実施例１におけるフォーカス、マクロ、ピント面、位相差の推移２。
【図８】実施例２における処理のフローチャート。
【図９】実施例２におけるフォーカス、マクロ、ピント面、位相差の推移１。
【図１０】実施例２におけるフォーカス、マクロ、ピント面、位相差の推移２。
【図１１】実施例３における処理のフローチャート１。
【図１２】実施例３における処理のフローチャート２。
【図１３】実施例３における処理のフローチャート３。
【図１４】実施例３における処理のフローチャート４。
【図１５】実施例４におけるシステム構成図。
【図１６】実施例４における処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１には、本発明の実施例１であるレンズシステムの構成を示している。該レンズシステムは、レンズ装置１００で構成されている。
【００１６】
レンズ装置１００において、１１１はフォーカスレンズ群である。フォーカスレンズ群１１１の像面側には、ズームレンズ群１２１が設けられている。ズームレンズ群１２１の像面側には、ハーフミラー１４１が設けられている。さらに、ハーフミラー１０４の像面側には、マクロレンズ群１３１が設けられている。この光学系は、フォーカスレンズ群１１１が該光学系のうち最も被写体側に配置された、所謂前玉フォーカスタイプの光学系である。
【００１７】
フォーカスレンズ群１１１には、フォーカスモータ１１２が接続されている。フォーカスドライバ１１３によってフォーカスモータ１１２が駆動され、フォーカスレンズ群１１１を光軸方向に移動させる。１１４はフォーカスレンズ群１１１の位置を検出するためのフォーカス位置検出部である。
【００１８】
ズームレンズ群１２１には、ズームモータ１２２が接続されている。ズームドライバ１２３によってズームモータ１２２が駆動され、ズームレンズ群１２１を光軸方向に移動させる。１２４はズームレンズ群１２１の位置を検出するためのズーム位置検出部である。
【００１９】
マクロレンズ群１３１には、マクロモータ１３２が接続されている。マクロドライバ１３３によってマクロモータ１３２が駆動され、マクロレンズ群１３１を光軸方向に移動させる。１３４はマクロレンズ群１３１の位置を検出するためのマクロ位置検出部である。
【００２０】
レンズ装置１００に入射した光束は、フォーカスレンズ群１１１およびズームレンズ群１２１を通り、ハーフミラー１４１を透過した光束とハーフミラー１４１で反射された光束とに分割される。ハーフミラー１４１を透過した光束は、レンズ装置１００に装着される不図示のカメラのＣＣＤに入射する。ハーフミラー１４１で反射された光束は、不図示のカメラのＣＣＤと共役な位置に設けられた焦点検出部１４２に入射する。
【００２１】
焦点検出部１４２は、不図示の複数対の二次結像レンズと、不図示の位相差センサとしてのＡＦセンサとを含む。ＡＦセンサ上には複数のエリアセンサが設けられている。各エリアセンサ上には、ハーフミラー１４１を透過して各対の二次結像レンズによって２つに分割された光束により一対の被写体像（以下、２像という）が形成される。各エリアセンサは、該２像を光電変換して２つの像信号を出力する。上記２つの像信号からは、レンズ装置１００（光学系）のフォーカス状態に応じた位相差を得ることができる。
【００２２】
レンズ装置１００が合焦状態にある場合は該２像間（被写体像間）の間隔に相当する位相差は特定値を示し、所謂前ピンの場合は、位相差は該特定値よりも小さくなる。また、所謂後ピンの場合は、位相差は該特定値よりも大きくなる。このように、焦点検出部１４２は、レンズ装置１００に入射した光により形成された被写体像間の位相差を検出する機能を有する。
【００２３】
１５０はＣＰＵである。ＣＰＵ１５０内には、デフォーカス量演算部１５１、レンズ制御部１５２、テーブル１５３、位置記憶部１５４が構成されている。焦点検出部１４２から出力される２つの像信号は、デフォーカス量演算部１５１に入力される。
【００２４】
レンズ制御部１５２は、フォーカス位置検出部１１４を通じて、フォーカスレンズ群１１１の位置を検出する。また、レンズ制御部１５２は、ズーム位置検出部１２４を通じて、ズームレンズ群１２１の位置を検出する。さらに、レンズ制御部１５２は、マクロ位置検出部１３４を通じて、マクロレンズ群１３１の位置を検出する。
【００２５】
デフォーカス量演算部１５１は、焦点検出部１４２から出力される２つの像信号に対する相関演算を行い、該像信号間の位相差を算出する。また、デフォーカス量演算部１５１は、レンズ制御部１５２を通じてフォーカスレンズ群１１１と１２１とマクロレンズ群１３１の各位置を取得し、テーブル１５３を参照し、フォーカスレンズ群１１１とマクロレンズ群１３１のデフォーカス量を算出する。
【００２６】
テーブル１５３は、フォーカスレンズ群１１１の位置、ズームレンズ群１２１の位置、上記位相差に対応するフォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１の目標位置が格納されたテーブルある。デフォーカス量演算部１５１は、現在のフォーカスレンズ群１１１の位置、ズームレンズ群１２１の位置、位相差から、合焦時の位相差とズームレンズ群１２１に対応するフォーカスレンズ群１１１の目標位置及びマクロレンズ群１３１の目標位置を算出する。テーブル１５３、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１の目標位置算出に関しては後述する。
【００２７】
このようにして、焦点検出部１４２に設けられた複数対のラインセンサに対応する複数のデフォーカス量が算出される。算出された複数のデフォーカス量は、レンズ制御部１５２に入力される。
【００２８】
そして、レンズ制御部１５２は、デフォーカス量演算部１５１によって算出されたデフォーカス量にしたがって、フォーカスレンズ群１１１とマクロレンズ群１３１を目標位置へ駆動する。この時、レンズ制御部１５２は、該算出されたフォーカスレンズ群１１１が光軸方向に移動するように、フォーカスドライバ１１３を介してフォーカスモータ１１２を駆動し、フォーカスレンズ群１１１を移動させる。同様に、該算出されたマクロレンズ群１３１が光軸方向に移動するように、マクロドライバ１３３を介してマクロモータ１３２を駆動し、マクロレンズ群１３１を移動させる。このようにして、オートフォーカスが行われる。
【００２９】
ここで、図２に撮影画面内での焦点検出エリアの一例を示す。図２の５０１から５２６は各焦点検出エリアである。デフォーカス量演算部１５１は、レンズ装置１００を通して不図示のカメラにより撮影可能な範囲である撮影範囲（撮影画面）内に予め設定された複数の焦点検出エリアの位置（座標）と、該焦点検出エリアの形状（大きさ）を記憶保持している。図２には、撮影範囲のうち上部、中部及び下部のそれぞれにおいて６つずつ横方向に並んだ１８の焦点検出エリアが配置された例を示す。上部左側から順に焦点検出エリア５０１〜５０６、中央部左側から順に焦点検出エリア５１１〜５１６、下部左側から順に焦点検出エリア５２１〜５２６とする。設定内容を変更することで、焦点検出エリアの位置、大きさ等の変更が可能である。本実施例では、図１のスイッチ２０１を用いて、焦点検出エリアを選択することとする。
【００３０】
図３および図４には、図２で示した測距エリアが設定された状態で被写体撮影している撮影映像および撮影の様子を示している。図４は、ＭＯＤよりも無限側に位置している被写体Ａと、ＭＯＤよりも至近側に位置している被写体Ｂを撮影している様子を示している。今、被写体Ａに合焦している状態であり、被写体Ｂにはピントが合わずボケているものとする。
【００３１】
第1の実施例では、図３および図４に示した撮影構図において、被写体Ａおよび被写体Ｂに合焦させる例を説明する。
【００３２】
図５のフローチャートには、レンズ装置１００におけるオートフォーカス処理の流れを示す。ＣＰＵ１５０は、これらの処理を、不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って制御する。
【００３３】
レンズ装置１００に電源が入ると、レンズＣＰＵ１５０の処理は、ステップＳ１０１から処理を実行する。ステップＳ１０１において、位置記憶部１５４は、レンズ制御部１５２を通して、マクロ位置検出部１３４が検出するマクロレンズ群１３１の位置をマクロレンズ群１３１の基準位置Mrefとして記憶する。
【００３４】
次に、ＣＰＵ１５０はステップＳ１０２に進み、焦点検出部１４２内の位相差センサを起動する。次に、Ｓ１０３に進み、スイッチ２０１が指定している焦点検出エリアを選択する。次に、Ｓ１０４に進み、デフォーカス量演算部１５１は、焦点検出部１４２から像データを取得し、選択されている焦点検出エリアの位相差を算出する。次に、Ｓ１０５に進み、レンズ制御部１５２は、フォーカス位置検出部１１４およびズーム位置検出部１２４、マクロ位置検出部１３４からそれぞれフォーカス位置、ズーム位置、マクロ位置を取得する。
【００３５】
次に、ＣＰＵ１５０はステップＳ１０６に進む。デフォーカス量演算部１５１は、テーブル１５３を参照し、ステップＳ１０５で取得したフォーカス位置、ズーム位置およびステップＳ１０４で算出された位相差から、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１の目標位置を算出する。テーブル１５３には、フォーカスレンズ群１１１の位置とズームレンズ群１２１の位置と位相差に対応するフォーカスレンズ群１１１の目標位置およびマクロレンズ群１３１の目標位置があらかじめ格納されている。ただし、マクロレンズ群１３１の目標位置は、ある基準位置Mbaseに対応した目標位置が格納されている。ここでは、マクロレンズ群１３１の基準位置Mrefと絶対基準位置Mbaseが等しいことを前提として説明する。なお、ステップＳ１０５で取得したフォーカス位置やズーム位置およびステップＳ１０４で算出された位相差に等しいデータがテーブル１５３に無い場合は、近傍のデータを読出し、線形補間等を用いて各目標位置を算出しても良い。
【００３６】
次に、ＣＰＵ１５０はステップＳ１１０に進む。レンズ制御部１５２は、Ｓ１０６にてデフォーカス量演算部１５１によって算出された目標位置がＭＯＤ−無限側領域か、マクロ領域であるかを判定する。ここでは、フォーカスレンズ群１１１の目標位置がＭＯＤよりも無限側である場合、マクロレンズ群１３１の目標位置に関わらず、目標位置がＭＯＤから無限の間と判定する。また、マクロレンズ群１３１の目標位置が基準位置Mref以外の値である場合は、フォーカスレンズ群１１１の目標位置に関わらず、目標位置はマクロ域であると判定する。なお、ステップＳ１１０における目標位置の判定方法についてはこれに限らない。例えば、ステップＳ１０４で算出した像ずれ量とフォーカスレンズ群１１１の位置とズームレンズ群１２１の位置にもとづきレンズ装置１００から被写体までの距離を求め、ＭＯＤよりも至近側か無限側かを判定しても良い。
【００３７】
ステップＳ１１０にて、目標位置がＭＯＤから無限の間であると判定された場合、ＣＰＵ１５０はステップＳ１２０に進む。ステップＳ１０５で検出したマクロレンズ群１３１の位置が基準位置Mrefと等しい場合は真となり、ステップＳ１２２へ進む。ステップＳ１２０の判定が偽、つまりステップＳ１０５で検出したマクロレンズ群１３１の位置が基準位置Mrefと異なる場合は、ステップＳ１２１に進む。
【００３８】
ステップＳ１２１において、レンズ制御部１５２は、マクロドライバ１３３を通じて、マクロレンズ群１３１を基準位置Mrefへ駆動し、ステップＳ１２２へと進む。ステップＳ１２２では、ステップＳ１０５にてデフォーカス量演算部１５１によって算出されたフォーカス目標位置にしたがい、レンズ制御部１５２がフォーカスドライバ１１３を通じて、フォーカスレンズ群１１１を駆動する。このようなフローにより、ステップＳ１２０で偽と判定された場合は、ステップＳ１２１実行後、ただちにステップＳ１２２が実行されるため、フォーカスレンズ１１１とマクロレンズ１３１をほぼ同時に駆動することとなる。
【００３９】
ステップＳ１１０にて、目標位置がマクロ域であると判定された場合、ＣＰＵ１５０はステップＳ１３０に進む。ここでは、ステップＳ１０５で検出したフォーカスレンズ群１１１の位置を判定する。フォーカスレンズ群１１１の位置がMOD、つまり至近端である場合は真と判定し、ステップＳ１３２へ進む。一方、ステップＳ１３０の判定が偽である場合は、ステップＳ１３１へ進む。ステップＳ１３１において、レンズ制御部１５２は、フォーカスドライバ１１３を通じてフォーカスレンズ群１１１をＭＯＤつまり至近端へ駆動し、Ｓ１３２へと進む。ステップＳ１３２では、ステップＳ１０５にてデフォーカス量演算部１５１によって算出されたマクロ目標位置にしたがい、レンズ制御部１５２がマクロドライバ１１３を通じて、マクロレンズ群１３１を駆動する。このようなフローにより、ステップＳ１３０で偽と判定された場合は、ステップＳ１３１実行後、ただちにステップＳ１３２が実行されるため、フォーカスレンズ１１１とマクロレンズ１３１をほぼ同時に駆動することとなる。
【００４０】
ＣＰＵ１５０は、ステップＳ１２２又はステップＳ１３２を実行した後、再びステップＳ１０２へジャンプし、同様の処理を繰り返し実行する。
【００４１】
図３において被写体Ａに合焦している状態から、スイッチ２０１により被写体Ｂに該当する焦点検出エリアを選択した場合、ＭＯＤ−無限側領域からマクロ領域へのフォーカス送りを実行することとなる。図６は、この時のフォーカスレンズ群１１１、マクロレンズ群１３１、ピント面、焦点検出部１４２から出力される位相差の流れ、および目標位置の軌跡を示したものである。図６の横軸は時刻であり、縦軸は被写体距離である。縦軸には、それぞれ無限側から被写体Ａの位置、ＭＯＤ、被写体Ｂの位置が示してある。ＭＯＤを境界として、至近側はグレーアウトされており、マクロ領域であることを示している。図６下部に焦点検出部１４２から出力される２像の波形の例を示している。前述したように、該２像の波形の像ズレ量が位相差であり、フォーカスレンズ群１１１を動作している間に位相差が変化していることを示している。ここでは、２像が一致している状態で合焦とする。
【００４２】
いま、初期状態として、スイッチ２０１は、図２の焦点検出エリア５１２が選択されている。この時、被写体Ａに合焦しており、フォーカスレンズ群１１１の初期位置は被写体Ａにあり、マクロレンズ群１３１の初期位置は基準位置Mrefにある。また、ピント面および、目標位置は被写体Ａにある。
【００４３】
ここで、時刻t1において、フォーカス送りをするため、スイッチ２０１を用いて、図２の焦点検出エリア５１４を選択する。ＣＰＵ１５０は、図５のステップＳ１０１からＳ１０６までを実行し、Ｓ１１０の判定では、被写体がマクロ領域にいると判定する。この時、図６に示したように、時刻t1において、目標位置が被写体Ｂとなる。次に、図５フローチャートのステップＳ１３０からステップＳ１３１において、フォーカスレンズ群１１１をＭＯＤに駆動し、マクロレンズ群１３１を目標位置へ駆動する。図１に示したように、分岐手段１４１は、フォーカスレンズ群１１１とズームレンズ群１２１の後段に配置されているため、焦点検出部１４２に入射される光束は、フォーカスレンズ群１１１とズームレンズ群１２１の位置によって決定する。そのため、フォーカスレンズ群１１１を駆動している区間である時刻t1からt2の間に位相差は減少する。ここで、時刻t1からt2の間、位相差は変動するため、デフォーカス量算出部１５１によって周期的に更新される目標位置は変化する。
【００４４】
時刻t2において、フォーカスレンズは、至近側の端つまりＭＯＤまでの駆動を完了する。目標位置である被写体Ｂの位置まで偏差があるため、図６下部に示すように一定の量を持つ。この時、デフォーカス量算出手段１５１によって算出されるマクロレンズ群１３１の目標位置が最終的な目標位置となる。時刻t3において、マクロレンズ群１３１は、被写体Ｂに合焦する位置へ駆動される。時刻t2からt3の間は、フォーカスレンズ群１１１はＭＯＤに固定されているため、マクロレンズ群１３１を駆動しても位相差は変化しない。
【００４５】
このように、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１を同時に駆動することによって、素早く合焦させることが可能となる。
【００４６】
また、図３において被写体Ｂに合焦している状態から、スイッチ２０１により被写体Ａに該当する焦点検出エリアを選択した場合、マクロ領域からＭＯＤ−無限側領域へのフォーカス送りを実行することとなる。図７は、この時のフォーカスレンズ群１１１、マクロレンズ群１３１、ピント面、焦点検出部１４２から出力される位相差の流れ、および目標位置の軌跡を示したものである。図７の横軸は時刻であり、縦軸は被写体距離であり、図６と同様である。また、縦軸には、それぞれ無限側から被写体Ａの位置、ＭＯＤ、被写体Ｂの位置が示してある。ＭＯＤを境界として、至近側はグレーアウトされており、マクロ領域であることを示している。図７下部には、図６同様に、焦点検出部１４２から出力される２像の波形の例を示している。
【００４７】
図６と同様に、２像が一致している状態で合焦とする。
【００４８】
いま、初期状態として、スイッチ２０１は、図２の焦点検出エリア５１４が選択されている。この時、被写体Ｂに合焦しており、フォーカスレンズ群１１１の初期位置はＭＯＤにあり、マクロレンズ群１３１の初期位置は被写体Ｂにある。また、ピント面および、目標位置は被写体Ｂにある。
【００４９】
時刻t1において、フォーカス送りをするため、スイッチ２０１を用いて、図２の焦点検出エリア５１２を選択する。ＣＰＵ１５０は、図５のステップＳ１０１からＳ１０６までを実行し、Ｓ１１０の判定において、被写体がＭＯＤ−無限側領域にいると判定する。この時、図７に示したように、時刻t1において、目標位置が被写体Ａとなる。次に、ステップＳ１２０からＳ１２２において、マクロレンズ群１３１を基準位置Mrefに駆動し、フォーカスレンズ群１１１を目標位置へ駆動する。
【００５０】
前述したように、焦点検出部１４１で得られる位相差からは、マクロレンズ群１３１の位置に関係なく、フォーカスレンズ群１１１の目標位置算出が可能である。そのため、時刻t1において、ピント面がマクロ領域にあったとしても、フォーカスレンズ群１１１の目標位置とマクロレンズ群１３１の目標位置の算出が可能であり、同時に駆動することが可能となる。時刻t2において、マクロレンズは基準位置Mrefへの駆動が完了する。時刻t2から時刻t3において、デフォーカス量算出部１５１は、焦点検出部１４２から得られる位相差がなくなるまで、つまり２像が一致するまで、フォーカスレンズ群１１１を駆動する。そして、時刻t3において、被写体Ａへの合焦が完了する。
【００５１】
このように、本実施例では、被写体の検出を行った時点の位相差とフォーカスレンズ群１１１、ズームレンズ群１２１、マクロレンズ群１３１の位置に基づいて、フォーカスレンズ群１１１の目標位置とマクロレンズ群１３１の目標位置を算出する。これにより、無限側からMODおよびマクロ域にかけて、目標位置を素早く確定し、合焦動作させることが可能となる。
【実施例２】
【００５２】
撮影の効果を狙い、ぼけた画像から合焦に至るまでのぼけ量をコントロールしたい場合がある。特に、ＭＯＤ−無限側領域からマクロ領域へのピント面移行時や、逆にマクロ領域からＭＯＤ−無限側領域へのピント面移行時には、駆動対象のレンズ群がフォーカスレンズ群とマクロレンズ群の間で切り替えられるため、切り替え時のスムーズな連結が必要となる。そこで、フォーカス送りの速度を制御することや、フォーカスレンズ群とマクロレンズ群の制御対象の切替方法を適切に行うことによって、効果的な撮影効果を得ることが可能となる。
【００５３】
本実施例では、このような撮影状況に適するオートフォーカスの方法について説明する。
【００５４】
実施例２の撮影システムの構成、ＡＦセンサの構成及び焦点検出エリアの構成は実施例１の図１、図２と同様なので説明を省略する。第１実施例と同様に、図３および図４の撮影シーンを例に、図８から１０を用いて説明する。
【００５５】
図８のフローチャートには、レンズ装置１００におけるオートフォーカス処理の流れを示す。ＣＰＵ１５０は、これらの処理を、不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って制御する。
【００５６】
ステップＳ１０１からＳ１０６では実施例１と同様に、位置記憶部１５４はマクロレンズ群１３１の基準位置を記憶する。また、焦点検出部１４２の位相差センサを起動し、スイッチ２０１による焦点検出エリアの選択を行い、デフォーカス量演算手段１５１が対象エリアの位相差を算出する。さらに、レンズ制御部１５２は、フォーカスレンズ群１１１、ズームレンズ群１２１、マクロレンズ群１３１の位置検出を行う。デフォーカス量演算部１５１は、テーブル１５３を参照し、フォーカスレンズ群１１１とマクロレンズ群１３１の目標位置を算出する。
【００５７】
ステップＳ１１０では、実施例１と同様に目標位置がＭＯＤ−無限側領域であるか、マクロ領域であるかを判定する。目標位置がＭＯＤ−無限側領域である場合はステップＳ１２０へ進み、目標位置がマクロ領域である場合はステップＳ１３０に進む。
【００５８】
ステップＳ１２０では、実施例１と同様にマクロレンズ群１３１が基準位置Mrefと等しいかどうかを判定する。この判定が真である場合は、ステップＳ２２２に進み、偽であればステップＳ２２１へ進む。ステップＳ２２１において、レンズ制御部１５２はマクロレンズ群１３１を基準位置Mrefへ移動する。また、ステップＳ２２２おいて、レンズ制御部１５２はフォーカスレンズ群１１１をステップＳ１０６で算出された目標位置へ駆動する。ステップＳ１２０、ステップＳ２２１および、Ｓ２２２では、マクロレンズ群１３１の位置が基準位置Mrefへ復帰していない場合、まずマクロレンズ群１３１が基準位置Mrefへ復帰するまでマクロレンズ群１３１を駆動する。そして、マクロレンズ群１３１が基準位置Mrefへの復帰が完了した後に、フォーカスレンズ群１１１を目標位置へ駆動することとなる。
【００５９】
ステップＳ１３０では、実施例１と同様にフォーカスレンズ群１１１の位置がＭＯＤと等しいかどうかを判定する。この判定が真である場合は、ステップＳ２３２に進み、偽であればステップＳ２３１に進む。ステップＳ２３１において、レンズ制御１５２はフォーカスレンズ群１１１をＭＯＤへ駆動する。また、ステップＳ２３２において、レンズ制御部１５２はマクロレンズ群１３１をステップＳ１０６で算出された目標位置へ駆動する。ステップＳ１３０、ステップＳ２３１および、Ｓ２３２では、フォーカスレンズ群１１１がＭＯＤへ駆動していない場合、まずフォーカスレンズ群１１１がＭＯＤへ駆動するまでフォーカスレンズ群１１１を駆動する。そして、フォーカスレンズ群１１１がＭＯＤへの駆動が完了した後に、マクロレンズ群１３１を目標位置へ駆動することとなる。
【００６０】
図３において被写体Ａに合焦している状態から、スイッチ２０１によって被写体Ｂに該当する焦点検出エリアを選択しフォーカス送りを行った場合、ＭＯＤ−無限側領域からマクロ領域へのフォーカス送りを実行することとなる。図９は、この時のフォーカスレンズ群１１１、マクロレンズ群１３１、ピント面、焦点検出部１４２から出力される位相差の流れ、および目標位置の軌跡を示したものである。図９の表記は図６や図７と同様である。
【００６１】
いま、初期状態として、スイッチ２０１は、図２の焦点検出エリア５１２が選択されている。この時、被写体Ａに合焦しており、フォーカスレンズ群１１１の初期位置は被写体Ａにあり、マクロレンズ群１３１の初期位置は基準位置Mrefにある。また、ピント面および、目標位置は被写体Ａにある。
【００６２】
ここで、時刻t1において、フォーカス送りをするため、スイッチ２０１を用いて、図２の焦点検出エリア５１４を選択する。ＣＰＵ１５０は、図８のステップＳ１０１からＳ１０６までを実行し、Ｓ１１０の判定では、被写体がマクロ領域にいると判定する。この時、図９に示したように、時刻t1において、目標位置が被写体Ｂとなる。次に、図８フローチャートのステップＳ１３０、Ｓ２３１、Ｓ２３２において、フォーカスレンズ群１１１をＭＯＤに駆動し、再びＳ１０２から処理を繰り返す。ステップＳ１３０において、フォーカスレンズ群１１１がＭＯＤに到達していない間は、繰り返しＳ２３１が実行される。つまり、時刻t1からt2では、マクロレンズ群１３１は固定のまま、フォーカスレンズ群１１１を至近側の端つまりＭＯＤに到達するまで駆動する。また、時刻t1からt2の区間では、デフォーカス量演算部１５１は、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１の目標位置を定期的に更新する。そして、時刻t2においてフォーカスレンズ群１１１がＭＯＤに到達すると、ステップＳ１３０の判定後にステップＳ２３２へと進む。
【００６３】
時刻t2から時刻t3の間は、マクロレンズ群１３１のみが目標位置に向かって駆動される。また、フォーカスレンズ群１１１がＭＯＤに位置している状態で、目標位置である被写体Ｂの位置まで偏差があるため、図９下部に示すように、位相差は一定の量を持つ。時刻t2からt3の間は、マクロレンズ群１３１を駆動しても位相差は変化しない。よって、時刻t2において、デフォーカス量算出手段１５１によって算出されるマクロレンズ群１３１の目標位置が最終的な目標位置となる。そして、時刻t3において、マクロレンズ群１３１は合焦位置へ到達する。
【００６４】
このようにして、フォーカスレンズ群１１１からマクロレンズ群１３１への駆動切り替え時、ＭＯＤを境界に切り替えることによって、図９のようなピント面の軌跡を得ることが可能となる。また、撮影される画像のピント面の移動をスムーズに切り替えることが可能となる。
【００６５】
図３において被写体Ａに合焦している状態から、スイッチ２０１によって被写体Ａに該当する焦点検出エリアを選択しフォーカス送りを行った場合、マクロ領域からＭＯＤ−無限側領域へのフォーカス送りを実行することとなる。図１０は、この時のフォーカスレンズ群１１１、マクロレンズ群１３１、ピント面、焦点検出部１４２から出力される位相差の流れ、および目標位置の軌跡を示したものである。図１０の表記は図６や図７、図９等と同様である。
【００６６】
いま、初期状態として、スイッチ２０１は、図２の焦点検出エリア５１４が選択されている。この時、被写体Ｂに合焦しており、フォーカスレンズ群１１１の初期位置は被写体Ｂにあり、フォーカスレンズ群１１１の初期位置はＭＯＤにある。また、マクロレンズ群１３１の初期位置は被写体Ｂに合焦する位置にある。また、ピント面および、目標位置は被写体Ｂにある。
【００６７】
ここで、時刻t1において、フォーカス送りをするため、スイッチ２０１を用いて、図２の焦点検出エリア５１２を選択する。ＣＰＵ１５０は、図８のステップＳ１０１からＳ１０６までを実行し、Ｓ１１０の判定では、被写体がＭＯＤ−無限側領域にいると判定する。この時、図１０に示したように、時刻t1において、目標位置が被写体Ａとなる。次に、ステップＳ１２０およびＳ２２１において、マクロレンズ群１３１を基準位置Mrefに駆動し、再びＳ１０２から処理を繰り返す。ステップＳ１２０において、マクロレンズ群１３１が基準位置Mrefに到達していない間は、繰り返しＳ２２１が実行される。つまり、時刻t1からt2では、フォーカスレンズ群１１１はＭＯＤに固定のまま、マクロレンズ群１３１を基準位置Mrefに到達するまで駆動する。また、時刻t1以降、デフォーカス量演算部１５１は、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１の目標位置を定期的に更新する。そして、時刻t2においてマクロレンズ群１３１が基準位置Mrefに到達すると、ステップＳ１２０の判定後にステップＳ２２２へと進む。
【００６８】
時刻t2から時刻t3の間は、フォーカスレンズ群１１１のみが目標位置に向かって駆動される。前述したように、焦点検出部１４１で得られる位相差からは、マクロレンズ群１３１の位置に関係なく、フォーカスレンズ群１１１の目標位置算出が可能である。時刻t2から時刻t3において、デフォーカス量算出部１５１は、焦点検出部１４２から得られる位相差がなくなるまで、つまり２像が一致するまで、フォーカスレンズ群１１１を駆動する。そして、時刻t3において、被写体Ａへの合焦が完了する。
【００６９】
このようにして、マクロレンズ群１３１からフォーカスレンズ群１１１への駆動切り替え時、ＭＯＤを境界に切り替えることによって、図１０のようなピント面の軌跡を得ることが可能となる。また、撮影される画像のピント面の移動をスムーズに切り替えることが可能となる。
【００７０】
また、本実施例では、Ｓ１３０においてフォーカスレンズ群１１１の位置の判定基準をＭＯＤとしたが、ＭＯＤに対し、ある値に任意のオフセットや任意のゲインをかけた値としても良い。これにより、フォーカスレンズ群１１１からマクロレンズ群１３１の駆動切替時に、撮影される画像のピント面の移動において、引っかかるような違和感を低減させることが上記と同様に可能である。さらに、フォーカスレンズ群１１１からマクロレンズ群１３１へのレンズ駆動切り替えをスムーズに行うために、以下のようにしても良い。まず、フォーカスレンズ群１１１がＭＯＤに達するよりも一定値分手前から、マクロレンズ群１３１とフォーカスレンズ群１１１を同時に駆動する。次に、フォーカスレンズ群１１１がＭＯＤに達した後、引き続きマクロレンズ群１３１を駆動させる。このようにフォーカスレンズ群１１１からマクロレンズ群１３１への駆動切り替えをオーバーラップさせることによって、撮影される画像のピント面の移動をスムーズに切り替えることができる。
【００７１】
また、被写体に対して素早く合焦させるためにはフォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１１１を速い速度で駆動する必要がある。ただし、ゆっくりと合焦させたい場合や、効果的な撮影効果を得たい場合は、ある一定の移動速度あるいは、ぼけ量の推移が一定となるような移動速度で、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１を駆動させても良い。また、この移動速度は、あらかじめプログラムに組み込んでも良いし、不図示のスイッチや不図示のボリュームを設けてユーザーが指定できるようにしても良い。
【実施例３】
【００７２】
撮影の状況によっては、移動している被写体に対してリアルタイムに合焦させたい場合がある。このような状況では、目的の被写体に対し、常に合焦あるいは合焦近傍で推移させる必要があるため、現在のピント位置から目標のピント位置までのフォーカス送りに必要なデフォーカス量は比較的小さいといえる。また、ある被写体から別の被写体に対して合焦対象を切り替えることで、現在のピント位置から目標のピント位置まで大幅なデフォーカスが必要となる場合もある。このように、現在のピント位置近傍を目標位置にする場合と、現在のピント位置から大幅に離れている場合とで、求められる合焦動作が異なることが考えられ、様々な撮影状況に対応できるオートフォーカスシステムが必要となる。
【００７３】
本実施例では、このような撮影状況に適するオートフォーカスについて説明する。現在のピント位置と目標のピント位置との差分であるデフォーカス量にもとづいて、フォーカスレンズ群およびマクロレンズ群の制御方式を選択する。この選択によって、高速に合焦させたい場合と被写体追従させたい場合やボケ量の推移をコントロールしたい場合等の撮影状況に対応することが可能となる。
【００７４】
本実施例の撮影システムの構成、ＡＦセンサの構成及び焦点検出エリアの構成は実施例１の図１、図２と同様であるため、説明を省略する。図１１から図１４を用いて説明する。
【００７５】
図１１のフローチャートには、レンズ装置１００におけるオートフォーカス処理の流れを示す。ＣＰＵ１５０は、これらの処理を、不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って制御する。
【００７６】
ステップＳ１０１からＳ１０５で行われる処理は、実施例１および実施例２と同様であるため説明を省略する。
【００７７】
次に、ＣＰＵ１５０はステップＳ３１０に進む。ステップＳ３１０では、閾値ＶＡＬ−Ｄを設定する。図１２にＶＡＬ−Ｄ設定のフローチャートを示す。ステップＳ３１１では、ステップＳ１０５において、レンズ制御部１５２がフォーカス位置検出部１１４およびマクロ位置検出部１３４を通じて取得したフォーカスレンズ群１１１の位置およびマクロレンズ群１３１の位置に基づいて、現在のピント位置を判定する。ここでは、マクロレンズ群１３１が基準位置Mrefである場合は、現在のピント位置はＭＯＤ−無限側領域にあると判定し、ステップＳ３１２に進む。一方、マクロレンズ群１３１が基準位置Mref以外にあり、フォーカスレンズ群がＭＯＤである場合、現在のピント位置はマクロ域にあると判定し、ステップＳ３１３に進む。
【００７８】
ステップＳ３１２では、デフォーカス量の閾値ＶＡＬ−ＤにＶＡＬ−Ｆを設定する。ＶＡＬ−Ｆは、ステップＳ１０５で検出されたフォーカスレンズ群１１１の位置とＭＯＤとの差分値であり、現在のピント面位置がＭＯＤ−無限側領域にある場合のデフォーカス量閾値となる。ステップＳ３１３では、閾値ＶＡＬ−ＤにＶＡＬ−Ｍを設定する。ＶＡＬ−Ｍは、ステップＳ１０５で検出されたマクロレンズ群１３１の位置と基準位置Mrefとの差分値であり、現在のピント面位置がマクロ領域にある場合のデフォーカス量閾値となる。ここで、ＶＡＬ−ＦおよびＶＡＬ−Ｍは、上記以外の構成方法として、あらかじめプログラム内に定数として組み込んでも良いし、不図示のメモリから読み込んでも良い。また、不図示のスイッチやボリュームによって、ユーザーが指定きるような構成にしても良い。ステップＳ３１２またはステップＳ３１３が実行されたところで、ステップＳ３１０は処理を完了し、ステップＳ１０６に進む。
【００７９】
ステップＳ１０６では、実施例１および実施例２と同様に、デフォーカス量演算部１５１によって、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１の目標位置がデフォーカス量として算出される。
【００８０】
次に、ステップＳ３２０では、ステップＳ１０６にて算出されたデフォーカス量と閾値ＶＡＬ−Ｄとの比較が行われる。デフォーカス量よりもＶＡＬ−Ｄの方が大きい場合は、ステップＳ３２１へ進み、ＶＡＬ−Ｄがデフォーカス量以下である場合は、ステップＳ３２２へ進む。
【００８１】
ステップＳ３２１では、処理Ａが実行される。処理Ａのフローチャートを図１３に示す。処理Ａは実施例１のステップＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１２１、Ｓ１２２、Ｓ１３０、Ｓ１３１、Ｓ１３２で行われる処理と同様である。ステップＳ３２２では、処理Ｂが実行される。処理Ｂのフローチャートを図１４に示す。処理Ｂは実施例２のステップＳ１１０、Ｓ１２０、Ｓ２２１，Ｓ２２２，Ｓ１３０、Ｓ２３１，Ｓ２３２で行われる処理と同様である。
【００８２】
デフォーカス量が閾値ＶＡＬ−Ｄよりも大きい場合、つまり大ぼけからの引込みを行う場合、被写体に素早く合焦させる必要がある。大ぼけからの引込みを行う状況として、ＭＯＤ−無限側領域からマクロ領域へのフォーカス送り時や、マクロ領域からＭＯＤ−無限側領域へのフォーカス送り時が挙げられる。このように、デフォーカス量がＭＯＤをまたぐような大きな値である場合は、処理Ａつまりフォーカスレンズ群１１１とマクロレンズ群１３１を同時に駆動させることにより、目標位置に素早く合焦させることができる。一方、デフォーカス量が閾値よりも小さい場合は、被写体への追従性を向上させるために、フォーカスレンズ群１１１またはマクロレンズ群１３１の片方を固定しておき、もう一方を追従のために動作させる。これにより、大ボケ時の引込性能と被写体への追従性を向上させることが可能となる。なお、処理Ｂの場合は、実施例２と同様に、フォーカスレンズ群１１１やマクロレンズ群１３１の駆動速度を任意の速度値として指定可能としても良い。
【００８３】
ステップＳ３２１またはステップＳ３２２が実行されると、ＣＰＵ１５０は再びＳ１０２から処理を繰り返し実行する。
【００８４】
このように、本実施例では、デフォーカス量を閾値ＶＡＬ−Ｄと比較し、制御方式を切り替えることによって、大ボケからの引込時および被写体へのフォーカス追従時等、様々な合焦動作を行うことが可能である。
【実施例４】
【００８５】
本実施例の撮影システムの構成を図１５に示す。焦点検出エリアの構成は実施例１の図２と同様であるため、説明を省略する。本実施例では、図１５の構成図および図１６のフローチャートを用いて説明する。
【００８６】
本発明のレンズ装置をカメラに装着して使用する場合、カメラのフランジバックに合わせて、レンズ装置側のフランジバックを調整する必要がある。フランジバックの調整によって、ズームレンズ群１２１の移動によらずピント位置を固定させることが可能である一方で、装着するカメラ毎にマクロレンズ群１３１の基準位置が変動する場合がある。したがって、焦点検出部１４２で得られる位相差と、フォーカスレンズ群１１１、ズームレンズ群１２１に対応するマクロレンズ群１３１の変位量が一意に決定しない可能性がある。
【００８７】
本実施例では、このような撮影状況に適するオートフォーカスについて説明する。まず、マクロレンズ群１３１の基準位置が変更されたかどうかを判定する。次に、テーブル１５３に保持しているマクロレンズ群１３１のテーブルから得られるデータに対して基準位置の変位量に基づいて補正する。この補正によって、マクロ領域におけるオートフォーカスの精度を向上させることが可能となる。
【００８８】
図１５の４０１はボリュームである。ボリューム４０１は、マクロ基準位置を指定するための手段である。ボリューム４０１はレンズ制御部１５２に接続される。レンズ制御部１５２は、ボリューム４０１の変動量を監視し、変動量にしたがってマクロドライバ１３３およびマクロモータ１３２を通してマクロレンズ群１３１を駆動する。これにより、フランジバックの調整を行う。
【００８９】
図１６のフローチャートには、レンズ装置１００におけるオートフォーカス処理の流れを示す。ＣＰＵ１５０は、これらの処理を、不図示のメモリに格納されたコンピュータプログラムに従って制御する。
【００９０】
ステップＳ１０１では、実施例１と同様に、マクロレンズ群１３１の位置を基準位置Mrefとして記憶する。
【００９１】
次に、ステップＳ４０１において、レンズ制御部１５２はボリューム４０１の位置ＶＯＬ−Ｐを記憶する。
【００９２】
次に、ステップＳ４１０では、ボリューム４０１の現在位置と記憶しているＶＯＬ−Ｐと比較し、ボリューム４０１の位置が変更されたかどうかを判定する。ボリューム４０１の位置が変更されている場合、マクロレンズ群１３１のステップＳ４１１に進む。
【００９３】
ステップＳ４１１において、レンズ制御部１５２はマクロレンズ群１３１をマクロ基準位置Mrefへ駆動する。マクロ基準位置変更中ではない場合、オートフォーカス動作していることとなるため、合焦のためにマクロレンズ群１３１が基準位置から変位している場合がある。そのため、マクロ基準位置変更中となった場合は、一度基準位置へ復帰させる。
【００９４】
次に、ステップＳ４１２に進み、レンズ制御部１５２はボリューム４０１の位置とＶＯＬ−Ｐとの差分量を算出する。そして、差分量に応じたマクロレンズ群１３１の目標位置を算出する。次に、ステップＳ４１３に進み、マクロレンズ群１３１を目標位置へ駆動する。
【００９５】
ステップＳ４１４において、レンズ制御部１５２は、マクロ位置検出部１５４を通じてマクロレンズ群１３１の位置を新たな基準位置Mrefとして記憶する。また、ステップＳ４１２で変更されたボリューム４０２の位置ＶＯＬ−Ｐを記憶する。次にＣＰＵ１５０はステップＳ４１０に進み、前述同様の処理を実行する。
【００９６】
ステップＳ４１０において、ボリューム４０１の位置が変更されていない場合は、マクロレンズ群１３１の基準位置は変更中ではないと判断し、ステップＳ１０２へと処理を進める。
【００９７】
ステップＳ１０２からステップＳ１０５で行われる処理は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。また、ステップＳ３１０で行われる処理は、実施例３と同様に、ＶＡＬ−Ｄを設定する。次に、ＣＰＵ１５０はステップＳ４０２へ処理を進める。
【００９８】
ステップＳ４０２において、デフォーカス量演算部１５１は、フォーカスレンズ群１１１およびマクロレンズ群１３１の目標位置を演算する。デフォーカス量演算部１５１は、ステップＳ４０１またはステップＳ４１４で記憶したマクロレンズ群１３１の記憶位置Mrefをレンズ制御部１５２から取得する。そして、実施例１に示したように、デフォーカス量演算部１５１は、テーブル１５３を参照し、現在のフォーカス位置、ズーム位置、位相差から、フォーカスレンズ群１１１の目標位置およびマクロレンズ群１３１の目標位置を算出する。
【００９９】
実施例１と同様に、被写体がＭＯＤ−無限側にいると判定された場合は、フォーカスレンズ群１１１の目標位置はＭＯＤ-無限側の間となり、マクロレンズ群１３１の目標位置は基準位置Mrefとなる。一方、被写体がマクロ域にいると判定された場合は、フォーカスレンズ群１１１の目標位置はＭＯＤとなり、マクロレンズ群１３１の目標位置はマクロ域の所定の位置となる。ただし、実施例１にも示したように、テーブル１５３に保持されているテーブルは、マクロレンズ群１３１の基準位置Mbaseにおける目標位置テーブルである。本実施例では、ステップＳ４１０からステップＳ４１４において、マクロレンズ群１３１の基準位置Mrefが変更された場合、Mbaseとは異なる位置となる。そのため、テーブル１５３を参照して得られたマクロレンズ群１３１の目標位置に、MbaseとMrefとの差分量Moffsetを補正値として加算し、マクロレンズ群１３１の補正後目標位置を得る。
【０１００】
ここで、本実施例の構成は、フォーカス１１１の後段にズームレンズ群１２１が配置されているため、その後段のマクロレンズ群１３１に入射する光束は平行光となる。そのため、マクロレンズ群１３１の移動量に対する焦点距離の変動量の敏感度は、マクロレンズ群１３１の駆動範囲全域で１：１となり、マクロレンズ群１３１の目標位置の補正量としては、オフセット量で補正可能となる。なお、マクロレンズ群１３１の敏感度が１：ｎ（n≠1）である場合は、マクロレンズ群１３１の敏感度テーブルをあらかじめテーブル１５３等に記憶する。そして、マクロレンズ群１３１の敏感度テーブル、MbaseおよびMrefにもとづいてマクロレンズ群１３１の目標位置補正量を算出しても良い。
【０１０１】
フローチャートの説明に戻る。ステップＳ３２０では、実施例３と同様に、デフォーカス量演算部１５１によって算出されたデフォーカス量とＶＡＬ−Ｄとを比較し、ステップＳ３２１あるいはステップＳ３２２へと進む。ステップＳ３２１およびステップＳ３２２で行われる処理は実施例３と同様に、処理Ａあるいは処理Ｂが実行される。
【０１０２】
以上の処理を終えると、ＣＰＵ１５０は再びステップＳ４１０に戻り、繰り返し実行する。
【０１０３】
このように、本実施例では、フランジバック調整によって、マクロレンズ群１３１の基準位置Mrefが変動した場合、テーブル１５３で保持しているマクロレンズ群１３１の目標位置に対する補正量を求める。この補正量が適用された新たな目標位置に対して、マクロレンズ１３１を駆動させることで、オートフォーカスの合焦精度を向上させることが可能となる。
【０１０４】
本実施例では、図１６のフローチャートのステップＳ４１０において、ボリューム４０１の位置の変更有無によって、マクロレンズ群１３１の基準位置が変更中であるかどうかを判定した。この他に、不図示のスイッチを用意し、スイッチの状態によって判定しても良い。フランジバック調整は、ユーザーによって意図的に行われるものであり、通常運用中にマクロ基準位置が誤操作によって変更されてしまうことを防ぐためにも、スイッチによる上述の判定は有効である。
【０１０５】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【０１０６】
例えば、実施例１から４に記載した処理を組み合わせて実施しても良い。さらには、複数の撮影シーンに対応するために、切替手段を設けて各処理を切り替えても良い。
【０１０７】
また、本発明では、結像光学系内に分岐手段を設け、分岐光束を用いた焦点検出部を構成する例を示したが、ハーフミラー１４１を構成せず、焦点検出部１４２をレンズ装置１００の外部に構成し、外光による光束を用いて焦点を検出するようにしても良い。
【０１０８】
さらに、本発明では、デフォーカス量演算部１５１とレンズ制御部１５２とテーブル１５３と位置記憶部１５４をひとつのＣＰＵ１５０内に構成したが、別々のＣＰＵや演算装置に分散させても良いし、レンズ装置１００外部に構成しても良い。
【符号の説明】
【０１０９】
１００ レンズ装置
１１１ フォーカスレンズ群
１１２ フォーカスモータ
１１３ フォーカスドライバ
１１４ フォーカス位置検出部
１２１ ズームレンズ群
１２２ ズームモータ
１２３ ズームドライバ
１２４ ズーム位置検出部
１３１ マクロレンズ群
１３２ マクロモータ
１３３ マクロドライバ
１３４ マクロ位置検出部
１４１ ハーフミラー
１４２ 焦点検出部
１５０ ＣＰＵ
１５１ デフォーカス量演算部
１５２ レンズ制御部
１５３ テーブル
１５４ 位置記憶部
２０１ スイッチ
４０１ ボリューム
４０３ テーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズーム機構と、前記ズーム位置を検出するズーム位置検出手段と、前記ズーム機構を制御するズーム制御手段と、第１のフォーカス機構と、前記第１のフォーカス位置を検出する第１フォーカス位置検出手段と、前記第１のフォーカス機構を制御する第１フォーカス制御手段と、第２のフォーカス機構と、前記第２のフォーカス位置を検出する第２フォーカス位置検出手段と、前記第２のフォーカス機構を制御する第２フォーカス制御手段と、焦点検出手段と、デフォーカス量算出手段とを有するレンズ装置であって、
前記デフォーカス量算出手段は、前記焦点検出手段が出力する評価値と、前記ズーム位置と、前記第１のフォーカス位置と、前記第２のフォーカス位置とにもとづいて、第１のフォーカス機構の目標位置１と、第２のフォーカス機構の目標位置２とを算出し、前記目標位置１にしたがって前記第１のフォーカス機構を駆動し、前記目標位置２にしたがって前記第２のフォーカス機構を駆動することを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記第２のフォーカス位置を記憶するための第２フォーカス位置記憶手段と、前記第２のフォーカス機構が第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置にあり、前記目標位置２が前記第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置とは異なる場合、合焦状態とするために、前記第１のフォーカス機構を所定の位置へ駆動した後に、前記目標位置２にしたがって前記第２のフォーカス機構を駆動する第１の合焦制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記第２のフォーカス位置を記憶するための第２フォーカス位置記憶手段と、前記第２のフォーカス機構が第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置にあり、前記目標位置２が前記第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置とは異なる場合、合焦状態とするために、前記第１のフォーカス機構を所定の位置へ駆動するとともに、前記目標位置２にしたがって前記第２のフォーカス機構を駆動する第２の合焦制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記第２のフォーカス位置を記憶するための第２フォーカス位置記憶手段と、前記第２のフォーカス機構が第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置とは異なる位置にあり、前記目標位置１が所定の位置である場合、合焦状態とするために、前記第２のフォーカス機構を第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置へ駆動した後に、前記目標位置１にしたがって前記第１のフォーカス機構を駆動する第３の合焦制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記第２のフォーカス位置を記憶するための第２フォーカス位置記憶手段と、前記第２のフォーカス機構が第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置とは異なる位置にあり、前記目標位置１が所定の位置である場合、合焦状態とするために、前記第２のフォーカス機構を第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置へ駆動するとともに、前記目標位置１にしたがって前記第１のフォーカス機構を駆動する第４の合焦制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記第２のフォーカス位置を記憶するための第２フォーカス位置記憶手段と、前記第２のフォーカス機構が第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置とは異なる位置にあり、前記目標位置２が前記第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置とは異なる場合、合焦状態とするために、前記第１のフォーカス機構を所定の位置へ駆動するとともに、前記目標位置２にしたがって前記第２のフォーカス機構を駆動する第５の合焦制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記第１から第４の自動合焦制御手段を切り替える切替手段を持つことを特徴とする請求項２から５記載のレンズ装置。
【請求項８】
前記切替手段は、前記デフォーカス量が所定の値に基づいて切り替わることを特徴とする請求項７記載のレンズ装置。
【請求項９】
前記切替手段は、前記デフォーカス量が所定の値よりも小さい場合は、第１又は第３の自動合焦制御手段に切り替わり、前記デフォーカス量が所定の値よりも大きい場合は、第２又は第４の自動合焦制御手段に切り替わることを特徴とする請求項８記載のレンズ装置。
【請求項１０】
前記第１のフォーカス機構の像側に前記ズーム機構を配置し、前記ズーム機構の像側に前記第２のフォーカス機構を配置したことを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
【請求項１１】
前記焦点検出手段は、前記ズーム機構と前記第２のフォーカス機構との間の光路中に配置された分岐手段からの分岐光束を用いて焦点を検出することを特徴とする請求項１０記載のレンズ装置。
【請求項１２】
前記焦点検出手段は、前記第１のフォーカスレンズ群を通る光束とは別の光束を用いて焦点を検出することを特徴とする請求項１０記載のレンズ装置。
【請求項１３】
第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置は、調整されたフランジバック位置であることを特徴とする請求項２から６記載のレンズ装置。
【請求項１４】
前記第１のフォーカス機構は、前玉フォーカス機構であり、前記第２のフォーカス機構は、リレー群のマクロ機構であることを特徴する請求項１１から１２記載のレンズ装置。
【請求項１５】
前記所定の位置は、第１のフォーカス機構の至近側の端の位置であることを特徴とする請求項２、３、６記載のレンズ装置。
【請求項１６】
前記所定の位置は、第１のフォーカス機構の至近側の端以外の位置であることを特徴とする請求項４から５記載のレンズ装置。
【請求項１７】
前記目標位置１は、前記焦点検出手段が出力する評価値と、前記ズーム位置とにもとづいて算出されることを特徴とする請求項１のレンズ装置。
【請求項１８】
前記目標位置２は、前記焦点検出手段が出力する評価値と、前記ズーム位置と、前記第１のフォーカス位置とにもとづいて算出されることを特徴とする請求項１のレンズ装置。
【請求項１】
ズーム機構と、前記ズーム位置を検出するズーム位置検出手段と、前記ズーム機構を制御するズーム制御手段と、第１のフォーカス機構と、前記第１のフォーカス位置を検出する第１フォーカス位置検出手段と、前記第１のフォーカス機構を制御する第１フォーカス制御手段と、第２のフォーカス機構と、前記第２のフォーカス位置を検出する第２フォーカス位置検出手段と、前記第２のフォーカス機構を制御する第２フォーカス制御手段と、焦点検出手段と、デフォーカス量算出手段とを有するレンズ装置であって、
前記デフォーカス量算出手段は、前記焦点検出手段が出力する評価値と、前記ズーム位置と、前記第１のフォーカス位置と、前記第２のフォーカス位置とにもとづいて、第１のフォーカス機構の目標位置１と、第２のフォーカス機構の目標位置２とを算出し、前記目標位置１にしたがって前記第１のフォーカス機構を駆動し、前記目標位置２にしたがって前記第２のフォーカス機構を駆動することを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記第２のフォーカス位置を記憶するための第２フォーカス位置記憶手段と、前記第２のフォーカス機構が第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置にあり、前記目標位置２が前記第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置とは異なる場合、合焦状態とするために、前記第１のフォーカス機構を所定の位置へ駆動した後に、前記目標位置２にしたがって前記第２のフォーカス機構を駆動する第１の合焦制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記第２のフォーカス位置を記憶するための第２フォーカス位置記憶手段と、前記第２のフォーカス機構が第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置にあり、前記目標位置２が前記第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置とは異なる場合、合焦状態とするために、前記第１のフォーカス機構を所定の位置へ駆動するとともに、前記目標位置２にしたがって前記第２のフォーカス機構を駆動する第２の合焦制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記第２のフォーカス位置を記憶するための第２フォーカス位置記憶手段と、前記第２のフォーカス機構が第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置とは異なる位置にあり、前記目標位置１が所定の位置である場合、合焦状態とするために、前記第２のフォーカス機構を第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置へ駆動した後に、前記目標位置１にしたがって前記第１のフォーカス機構を駆動する第３の合焦制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記第２のフォーカス位置を記憶するための第２フォーカス位置記憶手段と、前記第２のフォーカス機構が第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置とは異なる位置にあり、前記目標位置１が所定の位置である場合、合焦状態とするために、前記第２のフォーカス機構を第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置へ駆動するとともに、前記目標位置１にしたがって前記第１のフォーカス機構を駆動する第４の合焦制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記第２のフォーカス位置を記憶するための第２フォーカス位置記憶手段と、前記第２のフォーカス機構が第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置とは異なる位置にあり、前記目標位置２が前記第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置とは異なる場合、合焦状態とするために、前記第１のフォーカス機構を所定の位置へ駆動するとともに、前記目標位置２にしたがって前記第２のフォーカス機構を駆動する第５の合焦制御手段を有することを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記第１から第４の自動合焦制御手段を切り替える切替手段を持つことを特徴とする請求項２から５記載のレンズ装置。
【請求項８】
前記切替手段は、前記デフォーカス量が所定の値に基づいて切り替わることを特徴とする請求項７記載のレンズ装置。
【請求項９】
前記切替手段は、前記デフォーカス量が所定の値よりも小さい場合は、第１又は第３の自動合焦制御手段に切り替わり、前記デフォーカス量が所定の値よりも大きい場合は、第２又は第４の自動合焦制御手段に切り替わることを特徴とする請求項８記載のレンズ装置。
【請求項１０】
前記第１のフォーカス機構の像側に前記ズーム機構を配置し、前記ズーム機構の像側に前記第２のフォーカス機構を配置したことを特徴とする請求項１記載のレンズ装置。
【請求項１１】
前記焦点検出手段は、前記ズーム機構と前記第２のフォーカス機構との間の光路中に配置された分岐手段からの分岐光束を用いて焦点を検出することを特徴とする請求項１０記載のレンズ装置。
【請求項１２】
前記焦点検出手段は、前記第１のフォーカスレンズ群を通る光束とは別の光束を用いて焦点を検出することを特徴とする請求項１０記載のレンズ装置。
【請求項１３】
第２フォーカス位置記憶手段によって記憶された位置は、調整されたフランジバック位置であることを特徴とする請求項２から６記載のレンズ装置。
【請求項１４】
前記第１のフォーカス機構は、前玉フォーカス機構であり、前記第２のフォーカス機構は、リレー群のマクロ機構であることを特徴する請求項１１から１２記載のレンズ装置。
【請求項１５】
前記所定の位置は、第１のフォーカス機構の至近側の端の位置であることを特徴とする請求項２、３、６記載のレンズ装置。
【請求項１６】
前記所定の位置は、第１のフォーカス機構の至近側の端以外の位置であることを特徴とする請求項４から５記載のレンズ装置。
【請求項１７】
前記目標位置１は、前記焦点検出手段が出力する評価値と、前記ズーム位置とにもとづいて算出されることを特徴とする請求項１のレンズ装置。
【請求項１８】
前記目標位置２は、前記焦点検出手段が出力する評価値と、前記ズーム位置と、前記第１のフォーカス位置とにもとづいて算出されることを特徴とする請求項１のレンズ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１２３３３９（Ｐ２０１１−１２３３３９Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１４４５（Ｐ２００９−２８１４４５）
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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