撮像装置
【課題】光学系の特性および撮影状況に即した制御を行うことができる撮像装置を提供する。
【解決手段】１または複数のレンズからなるレンズ群を複数有し、該複数のレンズ群の中に、他のレンズ群に対して独立に移動可能であり、被写体のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群が含まれる光学系と、複数のレンズ群の移動を制御し、フォーカスレンズ群がピント合わせの限界位置に達した場合には、複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行うレンズ制御部と、を備える。
【解決手段】１または複数のレンズからなるレンズ群を複数有し、該複数のレンズ群の中に、他のレンズ群に対して独立に移動可能であり、被写体のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群が含まれる光学系と、複数のレンズ群の移動を制御し、フォーカスレンズ群がピント合わせの限界位置に達した場合には、複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行うレンズ制御部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を撮像して電子的な画像データを生成する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体を撮像して電子的な画像データを生成する撮像装置では、光学系としてリレー光学系を挿入することによってマクロ撮影を可能にする技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８３７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術では、光学系が取っている状態に応じた制御を行うことしか考慮されていなかった。このため、光学系の特性および撮影状況に即した制御を行うことができなかった。
【０００５】
具体的には、近年の撮像装置は、静止画のみならず動画撮影も可能になってきている。このため、ユーザは、タッチパネル等でピント合わせの対象のみを指定し、ＡＦ（Auto Focus）機構を利用してピント合わせする場合と、手動でピントリングなどを動かしながら、被写体を目視して確認しながらピント合わせしする場合がある。このような使い分けを考えると、動画を撮影する場合には、音声も入力されるため静かに高速にピント合わせできることが重要である一方、静止画を撮影する場合には、ピント合わせ可能範囲が広いことが重要になる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学系の特性および撮影状況に即した制御を行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、被写体を撮像して電子的な画像データを生成する撮像装置であって、１または複数のレンズからなるレンズ群を複数有し、該複数のレンズ群の中に、他のレンズ群に対して独立に移動可能であり、被写体のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群が含まれる光学系と、前記複数のレンズ群の移動を制御し、前記フォーカスレンズ群がピント合わせの限界位置に達した場合には、前記複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行うレンズ制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記少なくとも一部のレンズ群には前記フォーカスレンズ群が含まれ、前記レンズ制御部は、前記フォーカスレンズ群に対し、他のレンズ群と異なる態様で移動させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記画像データに対応する画像を表示可能な表示部と、前記表示部が表示する画像の中でピント合わせ対象となる被写体を指定する信号の入力を受け付ける入力部と、を備え、前記レンズ制御部は、前記入力部によって指定された被写体のピント合わせを行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記入力部によって指定された被写体の位置変化を予測する演算を行う予測演算部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記表示部は、前記フォーカスレンズ群がピント合わせの限界位置に達した場合、警告を表示し、前記レンズ制御部は、前記警告が表示されている状態で前記入力部によって入力される指示信号に応じて、前記複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行うことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記光学系および前記レンズ制御部が設けられてなり、当該撮像装置の本体部に着脱自在に装着されるレンズ部を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記光学系は、少なくとも無限遠物体から第１の近距離物体へのフォーカシングを行う第１のモードと、前記無限遠物体よりも近距離の第２の近距離物体から前記第１の近距離物体よりも近距離の第３の近距離物体へのフォーカシングを行う第２のモードをとることが可能であり、前記フォーカスレンズ群は、２枚以下のレンズからなり、かつ、前記第１のモードと前記第２のモードでのフォーカシング動作において光軸方向に移動するレンズ群であり、前記複数のレンズ群は、前記第１のモードから前記第２のモードへの変更の際に、前記フォーカスレンズ群とは別に光軸に沿って移動する１または複数のモード変更レンズ群を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記レンズ制御部は、前記フォーカスレンズ群に、光軸方向へのウォブリング移動を行わせるとともにフォーカシングのための移動を行わせることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記光学系は、被写体側から像側に向けて順に、第１レンズ群、第２レンズ群および第３レンズ群を有し、前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が前記モード変更レンズ群であり、前記第２レンズ群が前記フォーカスレンズ群であり、前記第１のモードから前記第２のモードへの変更の際に、前記第１〜第３レンズ群が像面に対して被写体側へ移動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、１または複数のレンズからなるレンズ群を複数有し、該複数のレンズ群の中に、他のレンズ群に対して独立に移動可能であり、被写体のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群が含まれる光学系と、複数のレンズ群の移動を制御し、フォーカスレンズ群がピント合わせの限界位置に達した場合には、複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行うレンズ制御部と、を備えているため、フォーカスレンズ群の限界位置付近で光学系の繰り出し、繰り込みを自然に変更することができる。したがって、光学系の特性および撮影状況に即した制御を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置の撮影者に面する側（背面側）の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、レンズ部の要部の構成を示す断面図である。
【図４】図４は、レンズ部の主要部品を被写体側から見た図である。
【図５】図５は、光学系の代表的な状態を示す断面図である。
【図６】図６は、光学系の沈胴状態を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置が行うＡＦ制御動作の概要を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置と所定被写体との距離の逆数と、レンズ部の繰り出し位置との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置における警告の表示例を示すとともに、警告が表示される状況を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置が行うモード切換処理の概要を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置が行うインナーフォーカス追尾処理の概要を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の一実施の形態の変形例に係る撮像装置が行うＡＦ制御処理の概要を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、本発明の一実施の形態の変形例に係る撮像装置と所定被写体との距離の逆数と、レンズ部の繰り出し位置との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施の形態の変形例に係る撮像装置における警告の表示例を示すとともに、警告が表示される状況を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は、光学系の第３−１モードの代表的な状態を示す断面図である。
【図１７】図１７は、光学系の第３−２モードの代表的な状態を示す断面図である。
【図１８】図１８は、光学系の第３−３モードの代表的な状態を示す断面図である。
【図１９】図１９は、光学系の別な実施例の代表的な状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置の撮影者に面する側（背面側）の構成を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図１および図２に示す撮像装置１は、デジタル一眼レフカメラであり、本体部２と、本体部２に着脱自在なレンズ部３と、を備える。
【００２０】
図１および図２に示すように、本体部２は、撮像部２０１と、撮像駆動部２０２と、信号処理部２０３と、操作入力部２０４と、表示部２０５と、タッチパネル２０６と、第１通信部２０７と、第２通信部２０８と、フラッシュ発光部２０９と、タイマー２１０と、記憶部２１１と、本体制御部２１２と、電源部２１３と、電源供給部２１４と、を有する。
【００２１】
撮像部２０１は、レンズ部３が集光した光を受光して電気信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子と、シャッタとを有する。
【００２２】
撮像駆動部２０２は、レリーズ信号に応じて撮像素子およびシャッタを駆動する機能を有する。
【００２３】
信号処理部２０３は、撮像部２０１から出力されるアナログ信号に増幅等の信号処理を施した後、Ａ／Ｄ変換を行うことによってデジタルの画像データを生成して出力する。
【００２４】
操作入力部２０４は、図１に示すように、撮像装置１の電源状態をオン状態またはオフ状態に切り換える電源スイッチ２４１と、静止画撮影の指示を与える静止画レリーズ信号を入力するレリーズスイッチ２４２と、撮像装置１に設定された各種撮影モード切換の指示を与える切換信号を入力する撮影モード切換スイッチ２４３と、撮像装置１の各種設定を選択または決定の指示を与える指示信号を入力する操作スイッチ２４４と、撮像装置１に設定された操作メニュー画面の表示の指示を与える指示信号を入力するメニュースイッチ２４５と、動画撮影の指示を与える動画レリーズ信号を入力する動画スイッチ２４６と、モード切換スイッチ２４７とを有する。
【００２５】
操作スイッチ２４４は、メニュー画面等における選択設定を行う上下左右の各方向ボタン２４４ａ〜２４４ｄと、メニュー画面等における各方向ボタン２４４ａ〜２４４ｄによる操作を決定する決定ボタン２４４ｅ（ＯＫボタン）とを有する（図１を参照）。
【００２６】
モード切換スイッチ２４７は、光学系３０１における第１のモードと第２のモードとをを任意に切り換えることができる。さらに、モードの切換はマニュアルで行い、合焦動作はオートフォーカスで行うことも可能である。また、モードの切換は、ボタン操作、レバー操作、ダイヤル操作、上述のような電気的スイッチによりマニュアル切換、ソフト的な処理操作のような自動的な切換など様々な例を挙げることができる。例えば、撮影者がマクロ撮影している状態において、被写体がある被写体距離の範囲に入ってきたときに、自動的にモードを切換えることもできる。このような場合、フォーカスレンズが移動しているとき、第２のモードに切換えながら、フォーカシングを継続することも可能である。さらに、第２の近距離物点状態から無限遠物点状態への合焦動作において、レンズの全体繰り込みを行いながら、フォーカシングすることも可能である。なお、光学系３０１では、第１のモードと第２のモードとの撮影領域（物像間距離）がオーバーラップする構成と、オーバーラップしていない構成とが含まれている。
【００２７】
表示部２０５は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等からなる表示パネルを用いて実現される。表示部２０５は、画像データのほか、撮像装置１の操作情報や撮影に関する情報を適宜表示する。
【００２８】
タッチパネル２０６は、表示部２０５の表示画面上に設けられる。タッチパネル２０６は、撮影者が表示部２０５で表示される情報に基づいて接触した位置を検出し、この接触位置に応じた操作信号の入力を受け付ける。一般に、タッチパネルとしては、抵抗膜方式、静電容量式、光学式等がある。本実施の形態では、いずれの方式のタッチパネルであっても適用可能である。
【００２９】
第１通信部２０７は、本体部２に装着されたレンズ部３との通信を行うための通信インターフェースである。第２通信部２０８は、本体部２に装着されるアクセサリ４との通信を行うための通信インターフェースである。アクセサリ４は、通信インターフェースをなして第２通信部２０８と通信するアクセサリ通信部４０１を有する。このようなアクセサリ４としては、例えば電子ビューファインダ（ＥＶＦ）やエレクトロニックフラッシュなどがある。
【００３０】
フラッシュ発光部２０９は、キセノンランプやＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を用いて構成される。フラッシュ発光部２０９は、撮像装置１が撮像する視野領域へ向けて補助光であるストロボ光を照射する。
【００３１】
記憶部２１１は、撮像装置１の内部に固定的に設けられるフラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体メモリを用いて実現される。記憶部２１１は、画像データを記憶するとともに、本体部２に装着可能なレンズ部３の情報やレンズ部３の種類に応じたズーム速度等の情報を記憶する。また、記憶部２１１は、各種プログラムやそれらのプログラムを実行する際に読み出す各種パラメータなども記憶する。なお、記憶部２１１が、外部から装着されるメモリカード等のコンピュータ読取可能な記録媒体を含むものであってもよい。
【００３２】
本体制御部２１２は、画像データに対してエッジ強調、色補正およびγ補正等の画像処理、や各種演算処理を行うとともに、本体部２の動作制御を行う。本体制御部２１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて実現される。
【００３３】
電源部２１３は、撮像装置１に着脱自在なバッテリを用いて構成される。電源供給部２１４は、撮像装置１の各構成部（装着されるレンズ部３も含む）に対して電源部２１３の電力を供給する。なお、電源供給部２１４は、外部電源（図示せず）から供給される電力を撮像装置１の各構成部に供給するようにしてもよい。
【００３４】
以上の構成を有する本体部２に対して、音声入出力機能や、インターネットを介した通信を行う通信機能などを具備させてもよい。
【００３５】
レンズ部３は、複数のレンズを有する光学系３０１と、光学系３０１内のレンズの光軸方向の位置を検出する位置検出部３０２と、光学系３０１内のレンズを駆動するレンズ駆動部３０３と、光学系３０１内の絞りを駆動する絞り駆動部３０４と、光学系３０１内のレンズを操作する信号が入力されるレンズ操作部３０５（リング状のものやプッシュスイッチ状のものを想定）と、本体部２に装着された時に本体部２の第１通信部２０７と通信を行うレンズ通信部３０６と、本体の制御部２１２から命令された内容に基づき、レンズの位置や動きを決定するための制御用プログラムや各種パラメータを記憶するレンズ記憶部３０７と、レンズ部３の駆動制御を行うレンズ制御部３０８と、を備える。
【００３６】
光学系３０１は、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とを有する。このうち、第２レンズ群Ｇ２は、被写体のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群（インナーフォーカスレンズ）である。また、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２は、レンズのモードを切り換える際にフォーカスレンズ群とは別に光軸に沿って移動するモード変更レンズ群である。
【００３７】
一般に、フォーカスレンズ群は２枚以下のレンズからなり、負レンズと正レンズの２枚のレンズからなればより好ましい。これは単レンズでも良いし、接合レンズでも良い。また、フォーカスレンズ群は、光学系３０１における第１のモードと第２のモードでのフォーカシング動作において光軸方向に移動するレンズ群である。フォーカスレンズ群は１つのレンズ群からなり、第１のモードと第２のモードでのフォーカシング動作において光軸方向に移動する唯一のレンズ群であることが好ましい。
【００３８】
フォーカスレンズ群を２枚以下のレンズで構成とすることでフォーカスレンズ群を軽量化することが、撮影時のフォーカス速度の高速化、省電力化、静音化に有利となる。特に、フォーカスレンズ群を負レンズと正レンズの２枚のレンズからなるように構成すれば、小型化と収差補正の両立に有利となり、遠距離合焦側と近距離合焦側での光学性能の確保に有利となる。近距離側撮影を行いたい場合、モード変更レンズ群を物体側に移動させることで第１のモードから第２のモードに切り換えられる。そして、近距離撮影領域においても撮影時のフォーカス速度の高速化、省電力化、静音化に有利となる。
【００３９】
本実施の形態において、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、および第３レンズ群Ｇ３は正の屈折力を有しており、第１のモードから第２のモードへの変更の際に、第１レンズ群と第３レンズ群との距離が大きくなるように移動する。このようにすることで、第２のモードにおける球面収差、像面湾曲などの補正に有利となる。
【００４０】
また、モード変更レンズ群のいずれか１つのレンズ群が、フォーカスレンズ群の被写体側直前のレンズ群であり、フォーカスレンズ群の光軸方向への移動域が第１のモードよりも第２のモードにて被写体側に移動することが望ましい。これにより、モード変更レンズ群とフォーカスレンズ群との距離を第１、第２のモードで離れすぎないように構成でき、例えば、光学系全体を保持する鏡筒を繰り出すメカ機構を用いる場合には不使用時の光学系の小型化につながる。
【００４１】
また、光学系を構成する複数のレンズ群のうち最も被写体側のレンズ群がモード変更レンズ群のうちのいずれかのレンズ群であることが望ましい。これにより、第１のモードにおけるレンズ全長の短縮化に有利となり、小型化につながる。
【００４２】
また、第１のモードから第２のモードへの変更の際に、モード変更レンズ群とフォーカスレンズ群が共に被写体側へ移動することが望ましい。モード変更時にフォーカスレンズ群を物体側へ移動させることで、フォーカスレンズ群の軸外光束が高くなり過ぎないように構成できる。また、径方向の小型化により、フォーカスレンズ群の軽量化につながる。
【００４３】
本実施の形態では、モード変更レンズ群として、第１レンズ群Ｇ１（第１のモード変更レンズ群）と第３レンズ群Ｇ３（第２のモード変更レンズ群）を有している。このように複数のモード変更レンズ群を有することにより、第１のモード、第２のモードにおける光学性能の確保に有利となる。
【００４４】
また、本実施の形態では、第１のモードから第２のモードへの変更の際に、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３との相対的な距離が変化する。これにより、第２のモードに変更した際の球面収差、像面湾曲などの補正に有利となる。
【００４５】
また、本実施の形態では、フォーカスレンズ群（第２レンズ群Ｇ２）を２つのモード変更レンズ群の間に配置にすることで、フォーカスレンズ群の径を小さくできて軽量化に有利となり、オートフォーカスの高速化につながる。
【００４６】
図３は、レンズ部３の要部の構成を示す断面図である。以下、図３を参照して、レンズ部のより詳細な構成を説明する。図３において、左側が被写体側（以下、前方という）であり、右側が本体部２に装着される側（以下、後方という）である。第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズＬ１１と、両凸正レンズＬ１２とからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹負レンズＬ２１と、両凸正レンズＬ２２とからなる。第３レンズ群Ｇ３は、被写体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１と、両凹負レンズＬ３２および両凸正レンズＬ３３が接合された接合レンズと、両凸正レンズＬ３４とからなる。
【００４７】
レンズ部３は交換式のレンズであり、レンズ部３の後端には、本体部２に取り付けるためのバヨネット式のマウント３ａが設けられている。マウント３ａはビス等で固定枠３ｂに固定されている。マウント３ａには、不図示の電気信号端子が設けられている。この電気信号端子は、本体部２との電気的な接続のインターフェースとなる。
【００４８】
レンズ部３は、第１レンズ群Ｇ１を保持する１群枠１０と、第２レンズ群Ｇ２を保持する２群枠２０と、第３レンズ群Ｇ３を保持するとともに絞り機構を保持する３群枠３０とを有する。
【００４９】
図４は、１群枠１０を駆動する機構を説明するために、主要部品を被写体の側から見た図である。各枠の駆動機構は同様な機構に構成されているので、以下の説明においては、１群枠１０の駆動機構についてのみ詳細に説明する。１群枠１０では、固定枠３ｂの内周側突出部の穴に、リードネジが形成された軸状の１群送りネジ１１の一端部が嵌合している。また、１群送りネジ１１の他端部は、固定枠３ｂに固定された前固定枠３ｄの穴に嵌合している。このような１群送りネジ１１は、光軸に平行な軸の回りに回転自在に保持されている。１群送りネジ１１の後端部には、１群ネジギア１２が、カシメや圧入等によって固着されている。
【００５０】
一方、固定枠３ｂの別の突出部には、板状の１群モータ台１３と一体の１群モータ１４がビス等で固定されている。１群モータ１４の回転軸の一端には１群モータギア１５が圧入等で固定され、１群モータギア１５には１群ネジギア１２が噛合している。１群モータ１４の回転軸の他端には、回転軸中心に対して放射状に複数のスリットを設けた１群位置検出ハネ１６が圧入等で固定されている。１群位置検出ハネ１６の外周部を通過するように、フォトインタラプタからなる１群位置検出器１７が設けられている。１群モータ１４および１群モータギア１５は、レンズ駆動部３０３の一部をなす。１群位置検出ハネ１６および１群位置検出器１７は、位置検出部３０２の一部をなす。
【００５１】
１群枠１０の外周側に設けられた突起には、１群送りネジ１１に螺合する雌ネジが形成されている。１群送りネジ１１や１群ネジギア１２の設置位置と光軸に対して対向する位置には、固定枠３ｂの内周側の突出部に両端を固定され、光軸に平行に配置された１群ガイド軸１８が設けられている（図４を参照）。
【００５２】
１群ガイド軸１８は、１群枠１０の外周に設けられた突起に形成された光軸に対して放射方向に延びる長穴に嵌合している。１群ガイド軸１８は、１群送りネジ１１と雌ネジとの螺合によって固定枠３ｂに位置決めされて保持されている。
【００５３】
次に、１群枠１０の動作について説明する。１群モータ１４を回転させると、１群モータギア１５に噛合している１群ネジギア１２が回転し、１群ネジギア１２と一体の１群送りネジ１１が回転する。すると、１群送りネジ１１に噛合している１群枠１０には、１群送りネジ１１の回転軸回りに回転する力が作用する。ここで、１群枠１０の回転は１群ガイド軸１８によって止められているので、１群枠１０は、１群送りネジ１１の１回転に伴って、１群送りネジ１のネジピッチ分だけ光軸方向に移動する。レンズ部３には、１群送りネジ１１の回転に伴って１群送りネジ１や１群ガイド軸１８に発生するガタを押さえるためのバネ等の部材が適宜設けられている（図示せず）。このため、１群モータ１４の回転は、確実に１群枠１０へと伝達されることとなる。このような構成を有するレンズ部３によれば、１群モータ１４のモータ軸の他端に取り付けた１群位置検出ハネ１６および１群位置検出器１７によってモータ軸の回転を検出し、１群枠１０の位置を正確に検出することが可能となる。
【００５４】
２群枠２０、３群枠３０の駆動動作も、１群枠１０の動作と基本的に同じであるため、重複する説明は省略する。なお、図３では、２群枠２０の動作に関連する部材を符号２１、２２、２３、・・・で記載するとともに、３群枠３０の動作に関連する部材を符号３１、３２、３３、・・・で記載している。これらの部材における下一桁の数字は、１群枠１０の動作に関連する部材のうちで同じ機能を有する部材に付された符号における下一桁の数字とそれぞれ一致している。
【００５５】
絞り４０は、複数の絞りハネ４１と、絞り板４２と、絞り台４３と、絞りフタ４４とを有する。絞り台４３および絞りフタ４４は、絞り板４２を光軸回りに回転自在に保持する。また、複数の絞りハネ４１との間には、カムとピンの機構が設けられている（図示せず）。この機構により、絞り板４２が回転すると、複数の絞りハネ４１が同時にカムに沿って動作し、絞りフタ４４の開口を絞る、いわゆる虹彩絞りを形成する。
【００５６】
絞り台４３には、絞りモータ５１を保持する絞りモータ台５２が取り付けられている。絞りモータ５１のモータ軸には絞りモータギア５３が取り付けられており、絞り板４２の外周側突出部に設けられる歯車と噛合している。絞りモータ５１が回転すると、絞り板４２が回転し、絞りハネ４１が形成する虹彩絞りの大きさを変化させることができる。絞りモータ５の回転軸の他端には、回転軸中心に対して放射状に複数のスリットを設けた絞り位置検出ハネ５４が圧入等で固定されている。絞り位置検出ハネ５４の外周部を通過するように、フォトインタラプタからなる絞り位置検出器５５が設けられている。絞りモータ５１および絞りモータギア５３は、絞り駆動部３０４の一部をなす。
【００５７】
次に、操作環６０について説明する。操作環６０は固定枠の外周部に光軸回りに回転自在に嵌合している。操作環６０の内周側には円筒状のスケール６１が設けられている。スケール６１は等ピッチでＮ極、Ｓ極が交互に円周方向に帯状（帯の長手方向は光軸方向）並んだ磁気スケールである。
【００５８】
スケール６１と対向して固定枠３ｂの外周部に設けられた位置検出器６２は、例えばＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗素子）であり、スケール６１の磁場変化によりその抵抗が変化し、電圧信号の変動としてスケール６１との相対位置変化を出力する。この電気信号に応じて、各モータを制御することにより、手動で各枠を制御することも可能である。なお、手動（マニュアルフォーカス：ＭＦ）にするか自動（オートフォーカス：ＡＦ）にするかは、操作入力部２０４の操作によって設定可能である。
【００５９】
上述した各種モータや位置検出器６２は、フレキシブル基板を通して、撮影レンズの主要回路が搭載された基板７０に電気接続されている。基板７０には、ＣＰＵが搭載されている。基板７０は、本体部２と電気的に接続されることによって信号の送受信を行う。
【００６０】
なお、上述した各種モータは回転電磁モータであることを想定しているが、圧電体を用いた圧電モータを用いてもよいし、光軸方向に直接動作するリニアモータを用いてもよい。また、ステッピングモータを用いることも可能であるが、この場合には位置検出器が不要となる。
【００６１】
また、１群枠１０〜３群枠３０の位置は、各群モータにつけた位置検出ハネをフォトインターラプタからなる位置検出器で検出する方法をとったが、ＧＭＲやホール素子を用いた磁気検出方式を採用してもよいし、静電容量の変化を検出する静電方式を採用してもよい。また、枠の動きを直接検出する方法を採用してもよい。操作環６０の位置検出に関しても、１群枠１０〜３群枠３０の位置検出と同様、様々な方法を採用することができる。
【００６２】
レンズ制御部３０８は、レンズ操作部３０５の操作信号や本体部２からの指示信号に応じてレンズ部３の動作を制御する。具体的には、レンズ制御部３０８は、レンズ操作部３０５の操作信号に応じてレンズ駆動部３０３を駆動させてレンズ部３のピント合わせやズーム変更を行なうとともに、絞り駆動部３０４を駆動させて絞り値の変更を行う。なお、レンズ制御部３０８は、レンズ部３が本体部２に装着された際に、レンズ部３のピント位置情報、焦点距離情報およびレンズ部３を識別する固有情報等を本体部２に送信するようにしてもよい。このようなレンズ制御部３０８は、ＣＰＵ等を用いて構成される。
【００６３】
ここで、光学系３０１の具体的な実施例を説明する。図５は、代表的な状態における光学系３０１の断面を示す図である。このうち、図５（ａ）は、光学系３０１が第１のモード（以下、「モード１」という）に設定されている時、無限遠合焦状態のレンズ断面を示す図である。図５（ｂ）は、光学系３０１がモード１の時、至近状態（第１の近距離物体への合焦時）のレンズ断面構成を示す図である（図３は、この状態におけるレンズ部３を示している）。図５（ｃ）は、第２のモード（以下、「モード２」という）に設定されている時、最遠距離合焦状態（第２の近距離物体への合焦時）のレンズ断面構成を示す図である。図５（ｄ）は、モード２の時、至近状態（第３の近距離物体への合焦時）のレンズ断面構成を示す図である。図６は、光学系３０１の沈胴状態を示す断面図である。
【００６４】
図５において、符号Ｃは、撮像部２０１が有する撮像素子の表面に設けられる平行平板状のカバーガラスＣを示しており、符号Ｉは、光学系３０１が形成する像面Ｉを示している。ここで、カバーガラスＣの表面に波長域制限用の多層膜を施してもよい。また、そのカバーガラスＣにローパスフィルタ作用を持たせるようにしてもよい。また、カバーガラスＣには、付着したごみを超音波振動で除去するフィルタ機能を持たせてもよい。また、カバーガラスＣを機能ごとに複数の平行平板に分けてもよい。
【００６５】
モード１において、無限遠物体から第１の近距離物体への合焦時に第２レンズ群Ｇ２が物体側へ移動する。また、モード１からモード２への切換時（図５（ｂ）→（ｃ））には、全てのレンズ群が被写体側へ移動し、レンズの繰り出しが行われる。
【００６６】
モード２において、無限遠物体よりも近距離の第２の近距離物体から、第１の近距離物体よりも近距離の第３の近距離物体へ合焦する時に、第２レンズ群Ｇ２のみが被写体側へ移動する（図５（ｃ）→（ｄ））。レンズ記憶部３０７に、これらのモード１、モード２にごとに各レンズ位置のデータを持っておき、撮像装置１の本体部２からモードが設定され、ピント合わせの信号が来ると、このパラメータに従って、レンズ制御部３０８が、各レンズ群を移動させる。このとき、レンズ制御部３０８は、レンズ記憶部３０７からモード遷移するためのレンズ位置制御のプログラムやパラメータを読み出して制御を行う。
【００６７】
また、このモード１からモード２への切換時に、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３との間隔が広がるようにして、全体的に物体側へ繰り出す。これにより、フローティングの効果により、収差変動を抑えることができる。
【００６８】
以上の構成を有する光学系３０１においては、以下の条件式（１）を満たしていればより好ましい。
６＜ｄＢ／ｄＡ＜５０ ・・・（１）
ここで、ｄＡは、フォーカスレンズ群の入射面から射出面までの光軸上での距離である。また、ｄＢは、モード１からモード２への変更の際に移動する全てのレンズ群のうち、最も物体側の入射面から最も像側の射出面までの光軸上での距離であり、その距離が変化する場合はその最大値である。条件式（１）において、下限値を７とすればより好ましく、下限値を７．５とすればさらに好ましい。また、条件式（１）において、上限値を４０とすればより好ましく、上限値を３０とすればさらに好ましい。
【００６９】
条件式（１）は、モード変更のために移動するレンズ群とフォーカスレンズ群のそれぞれの光軸上での厚みの好ましい比率を特定するものである。条件式（１）の下限値を下回らないようにしてフォーカスレンズ群の光軸上での距離を小さくすることでオートフォーカス時の高速化、省電力化等に有利となる。条件式（１）の上限値を上回らないようにしてモード変更時に移動するレンズ群の光軸方向の長さを小さくすることでレンズ群を移動させるための機構を小さくできる。
【００７０】
また、光学系３０１においては、フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２が、以下の条件式（２）、（３）を満足していればより好ましい。
２＜｜ｆＡ／ΔＡ１｜＜３５ ・・・（２）
２＜｜ｆＡ／ΔＡ２｜＜３５ ・・・（３）
ここで、ΔＡ１は、モード１におけるフォーカスレンズ群の光軸方向での可動範囲であり、ΔＡ２は、前記第２のモードにおける前記フォーカスレンズ群の光軸方向での可動範囲である。また、ｆＡは、フォーカスレンズ群の焦点距離である。条件式（２）または（３）において、下限値を５とすればより好ましく、下限値を１０とすればさらに好ましい。また、条件式（２）または（３）において、上限値を３０とすればより好ましく、上限値を２６とすればさらに好ましい。
【００７１】
モード１、モード２におけるフォーカス可能域を大きくするために、フォーカスレンズ群の可動範囲はある程度大きいほうが好ましい。条件式（２）、（３）の下限値を下回らないようにしてフォーカスレンズ群の屈折力を適度に抑えることで、フォーカスレンズ群の移動による収差変動を抑えやすくなり、フォーカス時の性能の確保に有利となる。条件式（２）、（３）の上限値を上回らないようにしてフォーカス可能域を確保することがユーザーの使用ニーズを満たす上で好ましい。
【００７２】
また、光学系３０１においては、第３レンズ群Ｇ３が、以下の条件式（４）を満足していればより好ましい。
１＜ｆ３／ｆ＜５ ・・・（４）
ここで、ｆ３は、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離である。また、ｆは、モード１で無限縁物体への合焦時における光学系３０１の焦点距離である。条件式（４）において、下限値を２、上限値を４とすればさらに好ましい。
【００７３】
条件式（４）は、第３レンズ群の好ましい屈折力を特定するものである。条件式（４）の下限値を下回らないように、第３レンズ群の屈折力を抑えることで像面湾曲等の収差発生を抑えやすくなる。条件式（４）の上限値を上回らないように、第３レンズ群の屈折力を確保することで、撮影レンズの全長を短縮化しやすくなり、鏡筒の小型化に有利となる。
【００７４】
また、光学系３０１においては、第２レンズ群Ｇ２が、以下の条件式（５）を満足していればより好ましい。
０．５＜｜ｆＡ／ｆ｜＜１０ ・・・（５）
条件式（５）において、下限値を０．７とすればより好ましく、下限値を１とすればさらに好ましい。また、条件式（５）において、上限値を８とすればより好ましく、上限値を６とすればさらに好ましい。
【００７５】
条件式（５）は、フォーカスレンズ群の好ましい屈折力を特定するものである。条件式（５）の下限値を下回らないように屈折力を適度に抑えることで、フォーカスレンズ群のフォーカス感度の過剰を抑えることでフォーカシングの制御が容易となる。条件式（５）の上限値を上回らないように屈折力の絶対値を確保することで、フォーカスのための移動量の増大を抑えつつフォーカス可能域を広くでき、鏡筒の小型化につながる。
【００７６】
また、モード変更レンズ群が２つのレンズ群からなり、そのうち物体側のレンズ群を第１のモード変更レンズ群とし、像側のレンズ群を第２のモード変更レンズ群としたときに、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
０．００＜｜（Ｄ１Ｇ−Ｄ２Ｇ）／Ｄ１Ｇ｜＜１．００ ・・・（６）
ここで、Ｄ１Ｇは、モード１からモード２へ変更したときの第１のモード変更レンズ群の物体側への移動量である。また、Ｄ２Ｇは、モード１からモード２へ変更したときの第２のモード変更レンズ群の物体側への移動量である。条件式（６）において、下限値を０．００１とすればより好ましく、下限値を０．００５５とすればさらに好ましく、下限値を０．１０とすれば一段と好ましく、下限値を０．０１５とすれば最も好ましい。また、条件式（６）において、上限値を０．６０とすればより好ましく、上限値を０．４０とすればさらに好ましく、上限値を０．３０とすれば一段と好ましい。
【００７７】
条件式（６）の下限値を下回らないように、且つ、上限値を上回らないように第１、第２のモード変更レンズ群の間隔を変更つつ双方のレンズ群を物体側に移動させることで間隔の変更による収差補正機能を確保できる。よって、モード１とモード２での諸収差の変動を抑えることに有利となる。また、モード２における第３の近距離物体へフォーカスした際の撮影倍率が撮影レンズにおける最大撮影倍率であることが好ましい。最大撮影倍率付近でのフォーカス速度の高速化等に有利となる。
【００７８】
なお、条件式（１）〜（６）は適宜組み合わせることが可能である。また、各条件式の上限値または下限値をさらに限定することも可能である。
【００７９】
以上の構成を有する光学系３０１によれば、モード変更レンズ群である第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３と、フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２との距離を二つのモード（モード１、モード２）で離れすぎないように構成することができる。したがって、メカ機構の小型化を図る上で好適である。
【００８０】
また、光学系３０１によれば、二つのモードの切換において、撮影可能な物像間距離の範囲を一部オーバーラップさせているため、撮影可能な物像間距離範囲の中抜けを防ぐことができる。
【００８１】
また、光学系３０１によれば、モード１からモード２へ変更する際に、モード変更レンズ群とフォーカスレンズ群がともに物体側へ移動するため、フォーカスレンズ群の軸外光束が高くなり過ぎないように構成できる。また、径方向の小型化により、フォーカスレンズ群の軽量化につながる。
【００８２】
また、光学系３０１によれば、フォーカスレンズ群を複数のモード変更レンズ群の間に配置することで、径方向のサイズを小さくでき軽量化できる。撮影レンズの光軸方向の厚みを抑えた構成にでき、小型化にも有利である。また、光学系３０１によれば、モード１、モード２におけるフォーカシングの高速化や省エネ化に有利となる。
【００８３】
図５においては、第１の近距離物体へ合焦時における物像間距離よりも第２の近距離物体への合焦時における物像間距離のほうが大きい。また、第１の近距離物体へ合焦時における倍率よりも第２の近距離物体への合焦時における倍率のほうが大きい。また、図５では、第１の近距離物体への合焦時における状態から第２の近距離物体への合焦時における状態へ変化するように示しているが、モードの変更時の各レンズ群の移動のさせ方はこれに限らない。
【００８４】
例えば、モード変更動作時に倍率が一定になるようにフォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２の位置を調整しながら各レンズ群を物体側へ移動させてもよい。また、モード変更動作にて倍率の絶対値が連続的に大きくなるようにフォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２を移動させるようにしてもよい。また、第１のモードにおける至近状態からより近距離に合焦し続けるように、第１から第２のモードへ変更するために第１レンズ群と第２レンズ群との距離を一定にして物体側に移動するようにし、逆に遠距離から近距離へ合焦する際にはレンズ群は第３レンズ群寄りに位置し第３レンズ群と一定の距離でもって像側に移動するように制御するようにしてもよい。いずれの場合でも、モード変更時のフォーカスレンズ群の位置を一意的に決めることにより、モード変更の際の倍率を一意的に決めることを可能としている。
【００８５】
ここで、本実施例の数値データを示す。以下のデータにおいて、ＩＨは像高、ＦNOはＦナンバー、ωは半画角、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数である。後述するレンズ全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。バックフォーカスは、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。なお、以下に示す数値データにおいて、長さの単位はｍｍであり、角度は°（度）である。また、数値データにおいて、物体距離は無限遠としているが、フォーカス状態の変更に応じたデータを示すように、レンズ群を移動させることによってフォーカス状態を変更している。
【００８６】
第１レンズ群Ｇ１の凹負レンズＬ１１、Ｌ１２は、両面が非球面である。非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向として、下記の式（７）で表される。
ｘ＝（ｙ2 ／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）2 ｝1/2 ］
＋Ａ4 ｙ4 ＋Ａ6 ｙ6 ＋Ａ8 ｙ8 ＋Ａ10ｙ10＋Ａ12ｙ12 ・・・（７）
ここで、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ4 、Ａ6 、Ａ8 、Ａ10、Ａ12は、それぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数である。
【００８７】
１−１．面データ
【表１】
１−２．非球面データ
第１面：
Ｋ＝−１．６５６，
Ａ4＝−３．４５５６９×１０-5，
Ａ6＝−１．８１６３２×１０-7，
Ａ8＝１．４２０６４×１０-11
第２面：
Ｋ＝−１０．０３７，
Ａ4＝８．２５２７２×１０-5，
Ａ6＝−５．６９９９８×１０-7
１−３．ズームデータ
【表２】
１−４．群焦点距離
ｆ１＝５８．６０，ｆ２＝３４．６３，ｆ３＝６３．３９
【００８８】
本実施例における条件式（１）〜（６）の具体的な値を挙げる。
【表３】
【００８９】
次に、以上の構成を有する撮像装置１が行う動作について説明する。図７は、撮像装置１が行う処理の概要を示すフローチャートである。図７において、撮像装置１が撮影モードに設定されている場合を説明する（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）。この場合、本体制御部２１は、表示部２０５にスルー画表示を行わせる（ステップＳ１０２）。また、レンズ制御部３０８は、本体制御部２１２との間でレンズ部３のレンズ状態の通信を行う（ステップＳ１０３）。この時、どのモードになっているか、どのピント位置に各レンズが配置されているかなどを、本体制御部２１２は判定することが可能である。
【００９０】
その後、レンズ操作が行われた場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、レンズ制御部３０８は、レンズ駆動部３０３を介して光学系３０１全体を移動させる全体制御を行う（ステップＳ１０５）。全体制御を行った後、表示部２０５の画面上には、ＡＦ復帰動作を入力するためのアイコンが表示される。ユーザがタッチパネル６でこのアイコンに対応する位置を押下することによってＡＦ復帰操作指示が入力された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）において、光学系３０１がＡＦ可能域にあるとき（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、撮像装置はステップＳ１０９へ移行する。一方、ステップＳ１０６においてＡＦ復帰操作指示が入力された場合において、光学系３０１がＡＦ可能域にないとき（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、レンズ制御部３０８は全体制御を行う（ステップＳ１０８）。
【００９１】
ステップＳ１０４において、レンズ操作が行われなかった場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、レンズ制御部３０８はＡＦ制御を行う。ＡＦ制御の詳細については、後述する。
【００９２】
ＡＦ制御を行った後、レリーズスイッチ２４２が押されて静止画レリーズ信号が入力されると（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、撮像装置１は撮影を行い（ステップＳ１１１）、取得した画像を記憶部２１１へ記録する（ステップＳ１１２）。
【００９３】
一方、静止画レリーズ信号が入力されず（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、動画スイッチ２４６が押されて動画レリーズ信号が入力された場合（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ）、レンズ制御部３０８は、ステップＳ１０９と同様のＡＦ制御を行う（ステップＳ１１４）。この後、撮像装置１は撮影を行う（ステップＳ１１５）。ステップＳ１１３で動画レリーズ信号が入力されない場合（ステップＳ１１３：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１０１へ戻る。
【００９４】
ステップＳ１１５の後、撮影を終了する信号が入力された場合（ステップＳ１１６：Ｙｅｓ）、撮像装置１はステップＳ１１２へ移行する。一方、ステップＳ１１５の後、撮影を終了する信号が入力されない場合（ステップＳ１１６：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１１４へ戻る。
【００９５】
ステップＳ１１２の後、電源スイッチ２４１が押された場合（ステップＳ１１７：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２は電源をオフする制御を行い（ステップＳ１１８）、一連の処理を終了する。
【００９６】
ステップＳ１１２の後、電源スイッチ２４１が押されない場合（ステップＳ１１７：Ｎｏ）において、レンズ部３が別のレンズ部３（ここでは区別するために「レンズ部３’」という）と交換されたとき（ステップＳ１１９：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２は、新たに装着されたレンズ部３’からレンズ種別情報を取得する（ステップＳ１２０）。その後、撮像装置１はステップＳ１０１へ戻る。一方、電源スイッチ２４１が押されない場合（ステップＳ１１７：Ｎｏ）、レンズ部３が別のレンズ部３と交換されていなければ（ステップＳ１１９：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１０１へ戻る。
【００９７】
次に、ステップＳ１０１において、撮影モードに設定されていない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）を説明する。この場合において、撮像装置１が再生モードに設定されているとき（ステップＳ１２１：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２は、表示部２０５にファイル一覧を表示させる（ステップＳ１２２）。
【００９８】
この後、操作入力部２０４またはタッチパネル２０６を介して拡大して表示するファイルが選択された場合（ステップＳ１２３：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２は、表示部２０５に、選択されたファイルを再生して表示させる（ステップＳ１２４）。
【００９９】
続いて、別のファイルが新たに選択された場合（ステップＳ１２５：Ｙｅｓ）、撮像装置１はステップＳ１２４に戻る。一方、別のファイルが選択されない場合（ステップＳ１２５：Ｎｏ）に、撮像装置１はステップＳ１２６へ移行する。
【０１００】
ステップＳ１２６において、操作入力部２０４またはタッチパネル２０６によって終了指示が入力された場合（ステップＳ１２６：Ｙｅｓ）、撮像装置１はステップＳ１１７へ移行する。これに対し、終了指示が入力されないとき（ステップＳ１２６：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１２２へ戻る。
【０１０１】
ステップＳ１２３において、ファイルが選択されない場合（ステップＳ１２３：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１２６へ移行する。
【０１０２】
ステップＳ１２１において、撮像装置１が再生モードに設定されていない場合（ステップＳ１２１：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１０１へ戻る。
【０１０３】
図８は、撮像装置１が行うＡＦ制御動作（図７のステップＳ１０９、Ｓ１１４）の概要を示すフローチャートである。図９は、ＡＦ制御動作において、撮像装置１と所定被写体との距離の逆数とレンズ部３の繰り出し位置との関係を示す図である。図９において、横軸１／Ｌは撮像装置１と所定被写体との距離Ｌの逆数であり、縦軸Ｄはレンズ部３の繰り出し位置をピント合わせ距離に換算した値である。図９に示す曲線５０１は、インナーフォーカスレンズ（上述した光学系３０１の場合には、第２レンズ群Ｇ２）のＡＦ制御時の繰り出しを模式的に示している。また、図９に示す曲線５０２は、光学系３０１全体として見た場合のＡＦ制御時の繰り出しを模式的に示している。
【０１０４】
図８において、インナーフォーカスレンズがピント合わせの限界位置に達している場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２は表示部２０５に警告表示させる（ステップＳ２０２）。なお、ここでいう限界位置は、二つのモード切換において、物像間距離がオーバーラップしている範囲内で任意に設定することが可能である。
【０１０５】
図１０は、警告の表示例を示すとともに、警告が表示される状況を模式的に示す図である。具体的には、図１０においては、撮影者６０１が、表示部２０５に表示されるスルー画像を見て、被写体である犬６０２を表示画面上でタッチして追従すべき被写体を定めた状況を示している。インナーフォーカスレンズがピント合わせの限界位置に達している場合、表示部２０５には、図１０に示すように、「強制追従します」というメッセージとともに、「ＯＫ」および「ＮＧ」とそれぞれ表示された二つのアイコンＩ１、Ｉ２を有する警告表示画面２５１が表示される。このように、インナーフォーカスレンズがピント合わせの限界位置に達すると、インナーフォーカスレンズはいったん固定される（図９の領域ＩＩ）。なお、図９において、領域Ｉは、インナーフォーカスレンズが限界位置に達する前の状態を示している。この領域Ｉにおいて、インナーフォーカスレンズは、ウォブリングしながら徐々に繰り出すようにレンズ制御部３０８によって制御される。このようにしてウォブリングすることにより、その時のコントラストの変化情報によって、インナーフォーカスレンズの移動方向を瞬時に判断できる。その結果、撮像装置１では、撮影時のフォーカス速度を速くすることができる。特に、動画撮影時にフォーカスをスムーズに行うことができる。ウォブリングを行うための指示、ピントの方向と移動の指示は、カメラ側の本体制御部２１２が行い、その命令に応じてレンズ制御部３０８は、ウォブリングやピント制御用の各レンズの制御を行う。
【０１０６】
図１０に示す状態でアイコンＩ１が選択されてＡＦ継続指示が入力された場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、撮像装置１はモード切換を行う（ステップＳ２０４）。図１１は、モード切換処理の概要を示すフローチャートである。図１１において、インナーフォーカスレンズが移動可能な状態にある場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、レンズ制御部３０８は、インナーフォーカスレンズを含む光学系３０１全体のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行う（ステップＳ３０２）。このステップＳ３０２の処理は、図９の領域ＩＩＩに示される。
【０１０７】
その後、モード切換処理が完了した場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、撮像装置１は、ＡＦ制御処理のメインルーチンへ戻る。一方、モード切換処理が完了しない場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、撮像装置１は、ステップＳ３０１へ戻る。
【０１０８】
ステップＳ３０１において、インナーフォーカスレンズが移動可能な状態にない場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、レンズ制御部３０８はインナーフォーカスレンズ以外のレンズ群を移動させる（ステップＳ３０４）。その後、撮像装置１は、ステップＳ３０３へ移行する。
【０１０９】
ステップＳ２０４のモード切換処理が終了した後、撮像装置１は、インナーフォーカスレンズを用いた追尾処理（インナーフォーカス追尾処理）を行う（ステップＳ２０５）。図１２は、撮像装置１が行うインナーフォーカス追尾処理の概要を示すフローチャートである。図１２において、画像内の特定の被写体が操作入力部２０４またはタッチパネル２０６によって指定されることによって被写体の追尾指示が入力された場合（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、レンズ制御部３０８は、追尾対象となる被写体の画像を用いて評価を行う（ステップＳ４０２）。一方、追尾指示が入力されない場合（ステップＳ４０１：Ｎｏ）、レンズ制御部３０８は、最も近距離でピントが合った画像を用いて評価を行う（ステップＳ４０３）。
【０１１０】
図９の領域ＩＶは、撮像装置１が再びＡＦ制御処理を行っている状況を示している。この状況において、インナーフォーカスレンズはウォブリングししつつピントのずれを判定しながら、近距離に被写体が来る場合は、それに追従して繰り出す一方、光学系３０１全体としては固定された状態となる。すなわち、この領域ＩＶにおいては、第２レンズ群Ｇ２のみが移動し、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は移動しない。なお、ウォブリングのタイミングは本体制御部２１２が指示する。一方、ウォブリング時のレンズ制御は、レンズ記憶部３０７が記憶するパラメータに従ってレンズ制御部３０８が行う。
【０１１１】
ステップＳ４０２またはＳ４０３の後、本体制御部２１２は、レンズの移動方向の判定を行う（ステップＳ４０４）。ここでの移動方向の判定は、ウォブリング動作によって行う。レンズ制御部３０８は、本体制御部２１２から受信した制御信号に基いてウォブリング動作を行わせ、指示された移動方向と移動量に応じて、レンズ制御を行う。
【０１１２】
ステップＳ４０４の判定の結果、ピントがＯＫであると判定された場合（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２はＡＦ制御処理へ戻る。
【０１１３】
ステップＳ４０４の判定の結果、ピントが合っていないと判定された場合（ステップＳ４０５：Ｎｏ）において、近距離側に位置しているとき（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、レンズ制御部３０８は、インナーフォーカスレンズを遠距離側へシフトする（ステップＳ４０７）。一方、ステップＳ４０４の判定の結果、ピントが合っていないと判定された場合（ステップＳ４０５：Ｎｏ）において、近距離側に位置していないとき（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、レンズ制御部３０８は、インナーフォーカスレンズを近距離側へシフトする（ステップＳ４０８）。ステップＳ４０７またはＳ４０８の後、撮像装置１はメインルーチンへ戻る。このあたりの処理は、本体制御部２１２とレンズ制御部３０８が分担、連携して行う。具体的には、本体制御部２１２が判定と指示を行うとともに、レンズ制御部３０８が実際の移動制御を行う。
【０１１４】
図９の領域ＩＶは、撮像装置１が再びＡＦ制御処理を行っている状況を示している。この状況において、インナーフォーカスレンズはウォブリングしながら繰り出す一方、光学系３０１全体としては固定された状態となる。すなわち、この領域ＩＶにおいては、第２レンズ群Ｇ２のみが移動し、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は移動しない。
【０１１５】
図８に戻ってＡＦ制御処理の説明を続ける。ステップＳ２０３において、ＡＦ継続指示が入力されない場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、撮像装置１は追尾を停止し（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０７へ移行する。
【０１１６】
ステップＳ２０７において、制御終了の指示信号が入力された場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、撮像装置１はＡＦ制御処理のメインルーチンへ戻る。一方、ステップＳ２０７において、制御終了の指示信号が入力されない場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ２０１へ戻る。
【０１１７】
ステップＳ２０１において、インナーフォーカス限界位置に達していない場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、撮像装置１は、インナーフォーカス追尾処理を行う（ステップＳ２０８）。ここでのインナーフォーカス追尾処理は、ステップＳ２０５と同じである。
【０１１８】
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、１または複数のレンズからなるレンズ群を複数有し、該複数のレンズ群の中に、他のレンズ群に対して独立に移動可能であり、被写体のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群が含まれる光学系と、複数のレンズ群の移動を制御し、フォーカスレンズ群がピント合わせの限界位置に達した場合には、複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行うレンズ制御部と、を備えているため、フォーカスレンズ群の限界位置付近で光学系の繰り出し、繰り込みを自然に変更することができる。したがって、光学系の特性および撮影状況に即した制御を行うことが可能となる。
【０１１９】
また、本実施の形態によれば、オートフォーカス時の静かな駆動（静音化）静音化、高速化に有利であり、近距離領域においても静音化に有利な撮像装置を提供することができる。
【０１２０】
また、本実施の形態によれば、マクロモードとＡＦのユーザー操作で、最適なピント合わせが可能となる。加えて、自然にかつスピーディに操作に追従し、省エネ効果もある制御を行うことができる。さらに、小型の光学系でカメラを持ち運びしやすくして、かつ、動画に対応した高速、静音のピント合わせを優先して、近距離の被写体にも対応することが可能となる。
【０１２１】
（変形例）
図１３は、本実施の形態の変形例に係る撮像装置が行うＡＦ制御処理の概要を示すフローチャートである。本変形例に係る撮像装置の構成は、上述した撮像装置１の構成と同様である。図１４は、ＡＦ制御において、撮像装置１と所定被写体との距離の逆数とレンズ部３の繰り出し位置との関係を示す図である。図１４において、横軸１／Ｌは撮像装置１と所定被写体との距離Ｌの逆数であり、縦軸Ｄはレンズ部３の繰り出し位置をピント合わせ距離に換算した値である。図１４に示す曲線７０１は、インナーフォーカスレンズ（第２レンズ群Ｇ２）のＡＦ制御時の繰り出しを模式的に示している。また、図１４に示す曲線７０２は、光学系３０１全体として見た場合のＡＦ制御時の繰り出しを模式的に示している。
【０１２２】
図１３において、インナーフォーカスレンズがピント合わせの限界位置に達している場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２は表示部２０５に警告表示させる（ステップＳ５０２）。図１５は、本変形例における警告の表示例を示すとともに、警告が表示される状況を模式的に示す図である。具体的には、図１５においては、撮影者６０１が、表示部２０５に表示されるスルー画像を見て、被写体である犬６０２を表示画面上でタッチして追従すべき被写体を定めた状況を示している。インナーフォーカスレンズが限界位置に達している場合、表示部２０５には、図１５に示すように、「予測追従します」というメッセージとともに、「ＯＫ」および「ＮＧ」とそれぞれ表示された二つのアイコンＩ３、Ｉ４を有する警告表示画面２５２が表示される。このようにインナーフォーカスレンズが限界位置に達すると、インナーフォーカスレンズはいったん固定される（図１４の領域ＩＩ）。なお、図１４において、領域Ｉは、図９と同様、インナーフォーカスレンズが限界位置に達する前の状態を示している。
【０１２３】
図１５に示す状態でアイコンＩ３が選択されてＡＦ継続指示が入力された場合（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２は追従予測を行う（ステップＳ５０４）。ここでの予測は、例えば被写体の代表点の動きベクトルを用いることにより、被写体の移動速度を算出し、所定時間経過後の移動距離ΔＤを算出する。このように、本変形例において、本体制御部２１２は、被写体の一辺かを予測する演算を行う予測演算部としての機能を有している。
【０１２４】
この後、撮像装置１は、追従予測の結果に応じたモード切換を行う（ステップＳ５０５）。ここでのモード切換処理は、光学系３０１の移動距離を予測結果に基づいて定める事を除いて、上記実施の形態と同様である（図１１を参照）。図１４に示す場合、モード切換処理は、領域ＩＩＩで行われる。
【０１２５】
続いて、撮像装置１は、インナーフォーカスレンズによる追尾処理を行う（ステップＳ５０６）。図１４の領域ＩＶは、撮像装置１が再びＡＦ制御処理を行っている状況を示している。この状況において、インナーフォーカスレンズはウォブリングしつつピントのずれを判定しながら、近距離に被写体が来る場合は、それに追従して繰り出す一方、光学系３０１全体としては固定された状態となる。すなわち、この領域ＩＶにおいては、第２レンズ群Ｇ２のみが移動し、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は移動しない。
【０１２６】
ステップＳ５０６〜Ｓ５０９は、図８のステップＳ２０５〜Ｓ２０８に順次対応している。このうち、ステップＳ５０９のインナーフォーカス処理は、上述したステップＳ５０６のインナーフォーカス処理と同様の処理である。
【０１２７】
以上説明した本発明の一実施の形態の変形例によれば、上述した実施の形態と同様に、光学系の特性および撮影状況に即した制御を行うことが可能となる。
【０１２８】
（光学系の変形例）
次に、本実施の形態に係る撮像装置が有する光学系の変形例を説明する。本変形例において、光学系のレンズ構成は、上記実施の形態と同じである。本変形例では、光学系３０１が、さらに第３−１モード（以下、「モード３−１」という）、第３−２モード（以下、「モード３−２」という）、第３−３モード（以下、「モード３−３」という）の３つのモードを有している。ここで、モード２における最至近の物像距離（数値データの近距離３）をＬとするとき、第１変形例であるモード３−１は４Ｌ、第２変形例であるモード３−２は２Ｌ、第３変形例であるモード３−３は４Ｌ／３、となるような位置状態である。
【０１２９】
モード１からモード３−１に変更すると、第２レンズ群Ｇ２は、一意的に決定されるデフォルト位置に移動する。同様に、第２レンズ群Ｇ２は、モード３−２、モード３−３でもデフォルト位置となる。このデフォルト位置は、全体繰り出し位置ごとに決定されるインナーフォーカス用レンズ群の位置である。その全体繰り出し位置ごとのデータは、レンズ設計時に決まるものであり、レンズ記憶部３０７のパラメータとしてテーブル式に記憶されている。
【０１３０】
モード２では、デフォルト位置は最至近物点の位置となる。モード１からモード２への変更の際、フォーカス群の位置はモード１の無限遠物点の位置→モード３−１のデフォルト位置→モード３−２のデフォルト位置→モード３−３のデフォルト位置→モード２の最至近物点の位置、の順に連続的に移動する。
【０１３１】
このようにモード変更時のフォーカス位置の決め方とすることで、全体繰り出しの操作に応じて定まった倍率とすることができ、目盛等による倍率設定が行え、マニュアル操作によるフォーカシングを行う際に有利となる。また、各モードにおけるフォーカシングをオートフォーカスにて行う際は、フォーカスレンズ群である第２レンズ群を移動させることにより各モード状態にて高速のフォーカシングが行える。なお、光学系全体の繰り出し動作により近距離へのフォーカシングを行うか、フォーカスレンズ群のみの移動によりフォーカシングを行うかは、ユーザが適宜設定可能であることが好ましい。
【０１３２】
図１６は、モード３−１の代表的な状態を示す断面図である。具体的には、図１６（ａ）は、モード３−１において遠距離物体への合焦時のレンズ断面構成を示す図である。図１６（ｂ）は、モード３−１においてデフォルト状態での合焦時のレンズ断面構成を示す図である。図１６（ｃ）は、モード３−１において近距離物体への合焦時のレンズ断面構成を示す図である。モード３−１では、第２レンズ群Ｇ２が被写体側へ移動することにより、フォーカシングを行う（図１６（ｂ）→図１６（ｃ））。
【０１３３】
図１７は、モード３−２の代表的な状態を示す断面図である。具体的には、図１７（ａ）は、モード３−２において遠距離物体への合焦時のレンズ断面構成を示す図である。図１７（ｂ）は、モード３−２においてデフォルト状態での合焦時のレンズ断面構成を示す図である。図１７（ｃ）は、モード３−２において近距離物体への合焦時のレンズ断面構成を示す図である。この場合のフォーカシングも、モード３−１と同様に行われる。
【０１３４】
図１８は、モード３−３の代表的な状態を示す断面図である。具体的には、図１８（ａ）は、モード３−３において遠距離物体への合焦時のレンズ断面構成を示す図である。図１８（ｂ）は、モード３−３においてデフォルト状態での合焦時のレンズ断面構成を示す図である。図１８（ｃ）は、モード３−３において近距離物体への合焦時のレンズ断面構成を示す図である。この場合のフォーカシングも、モード３−１と同様に行われる。
【０１３５】
ここで、本変形例の数値データを示す。
モード３−１：
【表４】
モード３−２：
【表５】
モード３−３：
【表６】
ここで、各変形例の条件式を挙げる。
モード３−１：
【表７】
モード３−２：
【表８】
モード３−３：
【表９】
【０１３６】
なお、この変形例では、モード切換スイッチ２４７によって、モード３−１、３−２および３−３への切換えを行うことも可能である。
【０１３７】
（光学系の別な実施例）
図１９は、光学系の別な実施例（以下、実施例２という）の構成を示すとともに動作の概要を示す図である。実施例２の光学系は、図１９に示すように、前方から順に、明るさ絞りＳを備える正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ１２と、を備える。
【０１３８】
第１レンズ群Ｇ１１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４２と、明るさ絞りＳ’と、両凹負レンズＬ４３と両凸正レンズＬ４４との接合レンズと、両凸正レンズＬ４５とからなる。
【０１３９】
第２レンズ群Ｇ１２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５１からなる。非球面は、第１レンズ群Ｇ１１の像面Ｉの側の両凸正レンズＬ４５の両面に用いられている。
【０１４０】
モード１において、無限遠物体から第１の近距離物体への合焦時に第２レンズ群Ｇ１２が後方（本体部２の側）へ移動する（図１９（ａ）→（ｂ））。また、モード１からモード２への切換時には、全てのレンズ群が物体側へ移動し、レンズの繰り出しが行われる（図１９（ｂ）→（ｃ））。
【０１４１】
モード２において、無限遠物体よりも近距離の第２の近距離物体から第１の近距離物体よりも近距離の第３の近距離物体への合焦時に、第２レンズ群Ｇ１２が像面Ｉの側へ移動する（図１９（ｃ）→（ｄ））。
【０１４２】
なお、モード変更時における第２レンズ群の移動方式は、移動可能な領域の範囲内で任意としてよい。
【０１４３】
このように、フォーカスレンズ群が光学系のなかで最も像側に位置するレンズ群であれば、フォーカシング時の球面収差の変動を抑えやすくなる。
【０１４４】
ここで、本実施例２の数値データを示す。
２−１．面データ
【表１０】
２−２．非球面データ
第１１面：
Ｋ＝０．０００，
Ａ4＝−４．４９８１８×１０-5，
Ａ6＝１．０２１７８×１０-9
第１２面：
Ｋ＝−０．９３５，
Ａ4＝２．１００９６×１０-5，
Ａ6＝−１．６０９９１×１０-7
２−３．ズームデータ
【表１１】
２−４．群焦点距離
ｆ１＝１６．１３，ｆ２＝−４８．４２
【０１４５】
本実施例２においても、条件式（１）〜（６）を満たしていればより好ましい。以下、条件式（１）〜（６）の具体的な値を挙げる。
【表１２】
【符号の説明】
【０１４６】
１ 撮像装置
２ 本体部
３ レンズ部
３ａ マウント
３ｂ 固定枠
４ アクセサリ部
１０ １群枠
１１ １群送りネジ
１２ １群ネジギア
１３ １群モータ台
１４ １群モータ
１５ １群モータギア
１６ １群位置検出ハネ
１７ １群位置検出器
１８ １群ガイド軸
２０ ２群枠
２１ ２群送りネジ
２２ ２群ネジギア
２３ ２群モータ台
２４ ２群モータ
２５ ２群モータギア
２６ ２群位置検出ハネ
２７ ２群位置検出器
２８ ２群ガイド軸
３０ ３群枠
３１ ３群送りネジ
３２ ３群ネジギア
３３ ３群モータ台
３４ ３群モータ
３５ ３群モータギア
３６ ３群位置検出ハネ
３７ ３群位置検出
３８ ３群ガイド軸
４０ 絞り
４１ 絞りハネ
４２ 絞り板
４３ 絞り台
４４ 絞りフタ
５１ 絞りモータ
５２ 絞りモータ台
５３ 絞りモータギア
５４ 絞り位置検出ハネ
５５ 絞り位置検出器
６０ 操作環
６１ スケール
６２ 位置検出器
７０ 基板
２０１ 撮像部
２０２ 撮像駆動部
２０３ 信号処理部
２０４ 操作入力部
２０５ 表示部
２０６ タッチパネル
２０７ 第１通信部
２０８ 第２通信部
２１１ 記憶部
２１２ 本体制御部
２１３ 電源部
２１４ 電源供給部
２４１ 電源スイッチ
２４２ レリーズスイッチ
２４３ 撮影モード切換スイッチ
２４４ 操作スイッチ
２４５ メニュースイッチ
２４６ 動画スイッチ
２４７ モード切換スイッチ
３０１ 光学系
３０２ 位置検出部
３０３ レンズ駆動部
３０４ 絞り駆動部
３０５ レンズ操作部
３０６ レンズ通信部
３０７ レンズ記憶部
３０８ レンズ制御部
４０１ アクセサリ通信部
Ｇ１、Ｇ１１ 第１レンズ群
Ｇ２、Ｇ１２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｓ、Ｓ’ 絞り
Ｃ カバーガラス
Ｉ 像面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を撮像して電子的な画像データを生成する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体を撮像して電子的な画像データを生成する撮像装置では、光学系としてリレー光学系を挿入することによってマクロ撮影を可能にする技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８３７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術では、光学系が取っている状態に応じた制御を行うことしか考慮されていなかった。このため、光学系の特性および撮影状況に即した制御を行うことができなかった。
【０００５】
具体的には、近年の撮像装置は、静止画のみならず動画撮影も可能になってきている。このため、ユーザは、タッチパネル等でピント合わせの対象のみを指定し、ＡＦ（Auto Focus）機構を利用してピント合わせする場合と、手動でピントリングなどを動かしながら、被写体を目視して確認しながらピント合わせしする場合がある。このような使い分けを考えると、動画を撮影する場合には、音声も入力されるため静かに高速にピント合わせできることが重要である一方、静止画を撮影する場合には、ピント合わせ可能範囲が広いことが重要になる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学系の特性および撮影状況に即した制御を行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、被写体を撮像して電子的な画像データを生成する撮像装置であって、１または複数のレンズからなるレンズ群を複数有し、該複数のレンズ群の中に、他のレンズ群に対して独立に移動可能であり、被写体のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群が含まれる光学系と、前記複数のレンズ群の移動を制御し、前記フォーカスレンズ群がピント合わせの限界位置に達した場合には、前記複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行うレンズ制御部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記少なくとも一部のレンズ群には前記フォーカスレンズ群が含まれ、前記レンズ制御部は、前記フォーカスレンズ群に対し、他のレンズ群と異なる態様で移動させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記画像データに対応する画像を表示可能な表示部と、前記表示部が表示する画像の中でピント合わせ対象となる被写体を指定する信号の入力を受け付ける入力部と、を備え、前記レンズ制御部は、前記入力部によって指定された被写体のピント合わせを行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記入力部によって指定された被写体の位置変化を予測する演算を行う予測演算部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記表示部は、前記フォーカスレンズ群がピント合わせの限界位置に達した場合、警告を表示し、前記レンズ制御部は、前記警告が表示されている状態で前記入力部によって入力される指示信号に応じて、前記複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行うことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記光学系および前記レンズ制御部が設けられてなり、当該撮像装置の本体部に着脱自在に装着されるレンズ部を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記光学系は、少なくとも無限遠物体から第１の近距離物体へのフォーカシングを行う第１のモードと、前記無限遠物体よりも近距離の第２の近距離物体から前記第１の近距離物体よりも近距離の第３の近距離物体へのフォーカシングを行う第２のモードをとることが可能であり、前記フォーカスレンズ群は、２枚以下のレンズからなり、かつ、前記第１のモードと前記第２のモードでのフォーカシング動作において光軸方向に移動するレンズ群であり、前記複数のレンズ群は、前記第１のモードから前記第２のモードへの変更の際に、前記フォーカスレンズ群とは別に光軸に沿って移動する１または複数のモード変更レンズ群を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記レンズ制御部は、前記フォーカスレンズ群に、光軸方向へのウォブリング移動を行わせるとともにフォーカシングのための移動を行わせることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る撮像装置は、上記発明において、前記光学系は、被写体側から像側に向けて順に、第１レンズ群、第２レンズ群および第３レンズ群を有し、前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が前記モード変更レンズ群であり、前記第２レンズ群が前記フォーカスレンズ群であり、前記第１のモードから前記第２のモードへの変更の際に、前記第１〜第３レンズ群が像面に対して被写体側へ移動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、１または複数のレンズからなるレンズ群を複数有し、該複数のレンズ群の中に、他のレンズ群に対して独立に移動可能であり、被写体のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群が含まれる光学系と、複数のレンズ群の移動を制御し、フォーカスレンズ群がピント合わせの限界位置に達した場合には、複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行うレンズ制御部と、を備えているため、フォーカスレンズ群の限界位置付近で光学系の繰り出し、繰り込みを自然に変更することができる。したがって、光学系の特性および撮影状況に即した制御を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置の撮影者に面する側（背面側）の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、レンズ部の要部の構成を示す断面図である。
【図４】図４は、レンズ部の主要部品を被写体側から見た図である。
【図５】図５は、光学系の代表的な状態を示す断面図である。
【図６】図６は、光学系の沈胴状態を示す断面図である。
【図７】図７は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置が行うＡＦ制御動作の概要を示すフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置と所定被写体との距離の逆数と、レンズ部の繰り出し位置との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置における警告の表示例を示すとともに、警告が表示される状況を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置が行うモード切換処理の概要を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置が行うインナーフォーカス追尾処理の概要を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の一実施の形態の変形例に係る撮像装置が行うＡＦ制御処理の概要を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、本発明の一実施の形態の変形例に係る撮像装置と所定被写体との距離の逆数と、レンズ部の繰り出し位置との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施の形態の変形例に係る撮像装置における警告の表示例を示すとともに、警告が表示される状況を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は、光学系の第３−１モードの代表的な状態を示す断面図である。
【図１７】図１７は、光学系の第３−２モードの代表的な状態を示す断面図である。
【図１８】図１８は、光学系の第３−３モードの代表的な状態を示す断面図である。
【図１９】図１９は、光学系の別な実施例の代表的な状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置の撮影者に面する側（背面側）の構成を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図１および図２に示す撮像装置１は、デジタル一眼レフカメラであり、本体部２と、本体部２に着脱自在なレンズ部３と、を備える。
【００２０】
図１および図２に示すように、本体部２は、撮像部２０１と、撮像駆動部２０２と、信号処理部２０３と、操作入力部２０４と、表示部２０５と、タッチパネル２０６と、第１通信部２０７と、第２通信部２０８と、フラッシュ発光部２０９と、タイマー２１０と、記憶部２１１と、本体制御部２１２と、電源部２１３と、電源供給部２１４と、を有する。
【００２１】
撮像部２０１は、レンズ部３が集光した光を受光して電気信号に変換するＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子と、シャッタとを有する。
【００２２】
撮像駆動部２０２は、レリーズ信号に応じて撮像素子およびシャッタを駆動する機能を有する。
【００２３】
信号処理部２０３は、撮像部２０１から出力されるアナログ信号に増幅等の信号処理を施した後、Ａ／Ｄ変換を行うことによってデジタルの画像データを生成して出力する。
【００２４】
操作入力部２０４は、図１に示すように、撮像装置１の電源状態をオン状態またはオフ状態に切り換える電源スイッチ２４１と、静止画撮影の指示を与える静止画レリーズ信号を入力するレリーズスイッチ２４２と、撮像装置１に設定された各種撮影モード切換の指示を与える切換信号を入力する撮影モード切換スイッチ２４３と、撮像装置１の各種設定を選択または決定の指示を与える指示信号を入力する操作スイッチ２４４と、撮像装置１に設定された操作メニュー画面の表示の指示を与える指示信号を入力するメニュースイッチ２４５と、動画撮影の指示を与える動画レリーズ信号を入力する動画スイッチ２４６と、モード切換スイッチ２４７とを有する。
【００２５】
操作スイッチ２４４は、メニュー画面等における選択設定を行う上下左右の各方向ボタン２４４ａ〜２４４ｄと、メニュー画面等における各方向ボタン２４４ａ〜２４４ｄによる操作を決定する決定ボタン２４４ｅ（ＯＫボタン）とを有する（図１を参照）。
【００２６】
モード切換スイッチ２４７は、光学系３０１における第１のモードと第２のモードとをを任意に切り換えることができる。さらに、モードの切換はマニュアルで行い、合焦動作はオートフォーカスで行うことも可能である。また、モードの切換は、ボタン操作、レバー操作、ダイヤル操作、上述のような電気的スイッチによりマニュアル切換、ソフト的な処理操作のような自動的な切換など様々な例を挙げることができる。例えば、撮影者がマクロ撮影している状態において、被写体がある被写体距離の範囲に入ってきたときに、自動的にモードを切換えることもできる。このような場合、フォーカスレンズが移動しているとき、第２のモードに切換えながら、フォーカシングを継続することも可能である。さらに、第２の近距離物点状態から無限遠物点状態への合焦動作において、レンズの全体繰り込みを行いながら、フォーカシングすることも可能である。なお、光学系３０１では、第１のモードと第２のモードとの撮影領域（物像間距離）がオーバーラップする構成と、オーバーラップしていない構成とが含まれている。
【００２７】
表示部２０５は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等からなる表示パネルを用いて実現される。表示部２０５は、画像データのほか、撮像装置１の操作情報や撮影に関する情報を適宜表示する。
【００２８】
タッチパネル２０６は、表示部２０５の表示画面上に設けられる。タッチパネル２０６は、撮影者が表示部２０５で表示される情報に基づいて接触した位置を検出し、この接触位置に応じた操作信号の入力を受け付ける。一般に、タッチパネルとしては、抵抗膜方式、静電容量式、光学式等がある。本実施の形態では、いずれの方式のタッチパネルであっても適用可能である。
【００２９】
第１通信部２０７は、本体部２に装着されたレンズ部３との通信を行うための通信インターフェースである。第２通信部２０８は、本体部２に装着されるアクセサリ４との通信を行うための通信インターフェースである。アクセサリ４は、通信インターフェースをなして第２通信部２０８と通信するアクセサリ通信部４０１を有する。このようなアクセサリ４としては、例えば電子ビューファインダ（ＥＶＦ）やエレクトロニックフラッシュなどがある。
【００３０】
フラッシュ発光部２０９は、キセノンランプやＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を用いて構成される。フラッシュ発光部２０９は、撮像装置１が撮像する視野領域へ向けて補助光であるストロボ光を照射する。
【００３１】
記憶部２１１は、撮像装置１の内部に固定的に設けられるフラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体メモリを用いて実現される。記憶部２１１は、画像データを記憶するとともに、本体部２に装着可能なレンズ部３の情報やレンズ部３の種類に応じたズーム速度等の情報を記憶する。また、記憶部２１１は、各種プログラムやそれらのプログラムを実行する際に読み出す各種パラメータなども記憶する。なお、記憶部２１１が、外部から装着されるメモリカード等のコンピュータ読取可能な記録媒体を含むものであってもよい。
【００３２】
本体制御部２１２は、画像データに対してエッジ強調、色補正およびγ補正等の画像処理、や各種演算処理を行うとともに、本体部２の動作制御を行う。本体制御部２１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて実現される。
【００３３】
電源部２１３は、撮像装置１に着脱自在なバッテリを用いて構成される。電源供給部２１４は、撮像装置１の各構成部（装着されるレンズ部３も含む）に対して電源部２１３の電力を供給する。なお、電源供給部２１４は、外部電源（図示せず）から供給される電力を撮像装置１の各構成部に供給するようにしてもよい。
【００３４】
以上の構成を有する本体部２に対して、音声入出力機能や、インターネットを介した通信を行う通信機能などを具備させてもよい。
【００３５】
レンズ部３は、複数のレンズを有する光学系３０１と、光学系３０１内のレンズの光軸方向の位置を検出する位置検出部３０２と、光学系３０１内のレンズを駆動するレンズ駆動部３０３と、光学系３０１内の絞りを駆動する絞り駆動部３０４と、光学系３０１内のレンズを操作する信号が入力されるレンズ操作部３０５（リング状のものやプッシュスイッチ状のものを想定）と、本体部２に装着された時に本体部２の第１通信部２０７と通信を行うレンズ通信部３０６と、本体の制御部２１２から命令された内容に基づき、レンズの位置や動きを決定するための制御用プログラムや各種パラメータを記憶するレンズ記憶部３０７と、レンズ部３の駆動制御を行うレンズ制御部３０８と、を備える。
【００３６】
光学系３０１は、正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３とを有する。このうち、第２レンズ群Ｇ２は、被写体のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群（インナーフォーカスレンズ）である。また、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２は、レンズのモードを切り換える際にフォーカスレンズ群とは別に光軸に沿って移動するモード変更レンズ群である。
【００３７】
一般に、フォーカスレンズ群は２枚以下のレンズからなり、負レンズと正レンズの２枚のレンズからなればより好ましい。これは単レンズでも良いし、接合レンズでも良い。また、フォーカスレンズ群は、光学系３０１における第１のモードと第２のモードでのフォーカシング動作において光軸方向に移動するレンズ群である。フォーカスレンズ群は１つのレンズ群からなり、第１のモードと第２のモードでのフォーカシング動作において光軸方向に移動する唯一のレンズ群であることが好ましい。
【００３８】
フォーカスレンズ群を２枚以下のレンズで構成とすることでフォーカスレンズ群を軽量化することが、撮影時のフォーカス速度の高速化、省電力化、静音化に有利となる。特に、フォーカスレンズ群を負レンズと正レンズの２枚のレンズからなるように構成すれば、小型化と収差補正の両立に有利となり、遠距離合焦側と近距離合焦側での光学性能の確保に有利となる。近距離側撮影を行いたい場合、モード変更レンズ群を物体側に移動させることで第１のモードから第２のモードに切り換えられる。そして、近距離撮影領域においても撮影時のフォーカス速度の高速化、省電力化、静音化に有利となる。
【００３９】
本実施の形態において、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、および第３レンズ群Ｇ３は正の屈折力を有しており、第１のモードから第２のモードへの変更の際に、第１レンズ群と第３レンズ群との距離が大きくなるように移動する。このようにすることで、第２のモードにおける球面収差、像面湾曲などの補正に有利となる。
【００４０】
また、モード変更レンズ群のいずれか１つのレンズ群が、フォーカスレンズ群の被写体側直前のレンズ群であり、フォーカスレンズ群の光軸方向への移動域が第１のモードよりも第２のモードにて被写体側に移動することが望ましい。これにより、モード変更レンズ群とフォーカスレンズ群との距離を第１、第２のモードで離れすぎないように構成でき、例えば、光学系全体を保持する鏡筒を繰り出すメカ機構を用いる場合には不使用時の光学系の小型化につながる。
【００４１】
また、光学系を構成する複数のレンズ群のうち最も被写体側のレンズ群がモード変更レンズ群のうちのいずれかのレンズ群であることが望ましい。これにより、第１のモードにおけるレンズ全長の短縮化に有利となり、小型化につながる。
【００４２】
また、第１のモードから第２のモードへの変更の際に、モード変更レンズ群とフォーカスレンズ群が共に被写体側へ移動することが望ましい。モード変更時にフォーカスレンズ群を物体側へ移動させることで、フォーカスレンズ群の軸外光束が高くなり過ぎないように構成できる。また、径方向の小型化により、フォーカスレンズ群の軽量化につながる。
【００４３】
本実施の形態では、モード変更レンズ群として、第１レンズ群Ｇ１（第１のモード変更レンズ群）と第３レンズ群Ｇ３（第２のモード変更レンズ群）を有している。このように複数のモード変更レンズ群を有することにより、第１のモード、第２のモードにおける光学性能の確保に有利となる。
【００４４】
また、本実施の形態では、第１のモードから第２のモードへの変更の際に、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３との相対的な距離が変化する。これにより、第２のモードに変更した際の球面収差、像面湾曲などの補正に有利となる。
【００４５】
また、本実施の形態では、フォーカスレンズ群（第２レンズ群Ｇ２）を２つのモード変更レンズ群の間に配置にすることで、フォーカスレンズ群の径を小さくできて軽量化に有利となり、オートフォーカスの高速化につながる。
【００４６】
図３は、レンズ部３の要部の構成を示す断面図である。以下、図３を参照して、レンズ部のより詳細な構成を説明する。図３において、左側が被写体側（以下、前方という）であり、右側が本体部２に装着される側（以下、後方という）である。第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズＬ１１と、両凸正レンズＬ１２とからなる。第２レンズ群Ｇ２は、両凹負レンズＬ２１と、両凸正レンズＬ２２とからなる。第３レンズ群Ｇ３は、被写体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１と、両凹負レンズＬ３２および両凸正レンズＬ３３が接合された接合レンズと、両凸正レンズＬ３４とからなる。
【００４７】
レンズ部３は交換式のレンズであり、レンズ部３の後端には、本体部２に取り付けるためのバヨネット式のマウント３ａが設けられている。マウント３ａはビス等で固定枠３ｂに固定されている。マウント３ａには、不図示の電気信号端子が設けられている。この電気信号端子は、本体部２との電気的な接続のインターフェースとなる。
【００４８】
レンズ部３は、第１レンズ群Ｇ１を保持する１群枠１０と、第２レンズ群Ｇ２を保持する２群枠２０と、第３レンズ群Ｇ３を保持するとともに絞り機構を保持する３群枠３０とを有する。
【００４９】
図４は、１群枠１０を駆動する機構を説明するために、主要部品を被写体の側から見た図である。各枠の駆動機構は同様な機構に構成されているので、以下の説明においては、１群枠１０の駆動機構についてのみ詳細に説明する。１群枠１０では、固定枠３ｂの内周側突出部の穴に、リードネジが形成された軸状の１群送りネジ１１の一端部が嵌合している。また、１群送りネジ１１の他端部は、固定枠３ｂに固定された前固定枠３ｄの穴に嵌合している。このような１群送りネジ１１は、光軸に平行な軸の回りに回転自在に保持されている。１群送りネジ１１の後端部には、１群ネジギア１２が、カシメや圧入等によって固着されている。
【００５０】
一方、固定枠３ｂの別の突出部には、板状の１群モータ台１３と一体の１群モータ１４がビス等で固定されている。１群モータ１４の回転軸の一端には１群モータギア１５が圧入等で固定され、１群モータギア１５には１群ネジギア１２が噛合している。１群モータ１４の回転軸の他端には、回転軸中心に対して放射状に複数のスリットを設けた１群位置検出ハネ１６が圧入等で固定されている。１群位置検出ハネ１６の外周部を通過するように、フォトインタラプタからなる１群位置検出器１７が設けられている。１群モータ１４および１群モータギア１５は、レンズ駆動部３０３の一部をなす。１群位置検出ハネ１６および１群位置検出器１７は、位置検出部３０２の一部をなす。
【００５１】
１群枠１０の外周側に設けられた突起には、１群送りネジ１１に螺合する雌ネジが形成されている。１群送りネジ１１や１群ネジギア１２の設置位置と光軸に対して対向する位置には、固定枠３ｂの内周側の突出部に両端を固定され、光軸に平行に配置された１群ガイド軸１８が設けられている（図４を参照）。
【００５２】
１群ガイド軸１８は、１群枠１０の外周に設けられた突起に形成された光軸に対して放射方向に延びる長穴に嵌合している。１群ガイド軸１８は、１群送りネジ１１と雌ネジとの螺合によって固定枠３ｂに位置決めされて保持されている。
【００５３】
次に、１群枠１０の動作について説明する。１群モータ１４を回転させると、１群モータギア１５に噛合している１群ネジギア１２が回転し、１群ネジギア１２と一体の１群送りネジ１１が回転する。すると、１群送りネジ１１に噛合している１群枠１０には、１群送りネジ１１の回転軸回りに回転する力が作用する。ここで、１群枠１０の回転は１群ガイド軸１８によって止められているので、１群枠１０は、１群送りネジ１１の１回転に伴って、１群送りネジ１のネジピッチ分だけ光軸方向に移動する。レンズ部３には、１群送りネジ１１の回転に伴って１群送りネジ１や１群ガイド軸１８に発生するガタを押さえるためのバネ等の部材が適宜設けられている（図示せず）。このため、１群モータ１４の回転は、確実に１群枠１０へと伝達されることとなる。このような構成を有するレンズ部３によれば、１群モータ１４のモータ軸の他端に取り付けた１群位置検出ハネ１６および１群位置検出器１７によってモータ軸の回転を検出し、１群枠１０の位置を正確に検出することが可能となる。
【００５４】
２群枠２０、３群枠３０の駆動動作も、１群枠１０の動作と基本的に同じであるため、重複する説明は省略する。なお、図３では、２群枠２０の動作に関連する部材を符号２１、２２、２３、・・・で記載するとともに、３群枠３０の動作に関連する部材を符号３１、３２、３３、・・・で記載している。これらの部材における下一桁の数字は、１群枠１０の動作に関連する部材のうちで同じ機能を有する部材に付された符号における下一桁の数字とそれぞれ一致している。
【００５５】
絞り４０は、複数の絞りハネ４１と、絞り板４２と、絞り台４３と、絞りフタ４４とを有する。絞り台４３および絞りフタ４４は、絞り板４２を光軸回りに回転自在に保持する。また、複数の絞りハネ４１との間には、カムとピンの機構が設けられている（図示せず）。この機構により、絞り板４２が回転すると、複数の絞りハネ４１が同時にカムに沿って動作し、絞りフタ４４の開口を絞る、いわゆる虹彩絞りを形成する。
【００５６】
絞り台４３には、絞りモータ５１を保持する絞りモータ台５２が取り付けられている。絞りモータ５１のモータ軸には絞りモータギア５３が取り付けられており、絞り板４２の外周側突出部に設けられる歯車と噛合している。絞りモータ５１が回転すると、絞り板４２が回転し、絞りハネ４１が形成する虹彩絞りの大きさを変化させることができる。絞りモータ５の回転軸の他端には、回転軸中心に対して放射状に複数のスリットを設けた絞り位置検出ハネ５４が圧入等で固定されている。絞り位置検出ハネ５４の外周部を通過するように、フォトインタラプタからなる絞り位置検出器５５が設けられている。絞りモータ５１および絞りモータギア５３は、絞り駆動部３０４の一部をなす。
【００５７】
次に、操作環６０について説明する。操作環６０は固定枠の外周部に光軸回りに回転自在に嵌合している。操作環６０の内周側には円筒状のスケール６１が設けられている。スケール６１は等ピッチでＮ極、Ｓ極が交互に円周方向に帯状（帯の長手方向は光軸方向）並んだ磁気スケールである。
【００５８】
スケール６１と対向して固定枠３ｂの外周部に設けられた位置検出器６２は、例えばＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗素子）であり、スケール６１の磁場変化によりその抵抗が変化し、電圧信号の変動としてスケール６１との相対位置変化を出力する。この電気信号に応じて、各モータを制御することにより、手動で各枠を制御することも可能である。なお、手動（マニュアルフォーカス：ＭＦ）にするか自動（オートフォーカス：ＡＦ）にするかは、操作入力部２０４の操作によって設定可能である。
【００５９】
上述した各種モータや位置検出器６２は、フレキシブル基板を通して、撮影レンズの主要回路が搭載された基板７０に電気接続されている。基板７０には、ＣＰＵが搭載されている。基板７０は、本体部２と電気的に接続されることによって信号の送受信を行う。
【００６０】
なお、上述した各種モータは回転電磁モータであることを想定しているが、圧電体を用いた圧電モータを用いてもよいし、光軸方向に直接動作するリニアモータを用いてもよい。また、ステッピングモータを用いることも可能であるが、この場合には位置検出器が不要となる。
【００６１】
また、１群枠１０〜３群枠３０の位置は、各群モータにつけた位置検出ハネをフォトインターラプタからなる位置検出器で検出する方法をとったが、ＧＭＲやホール素子を用いた磁気検出方式を採用してもよいし、静電容量の変化を検出する静電方式を採用してもよい。また、枠の動きを直接検出する方法を採用してもよい。操作環６０の位置検出に関しても、１群枠１０〜３群枠３０の位置検出と同様、様々な方法を採用することができる。
【００６２】
レンズ制御部３０８は、レンズ操作部３０５の操作信号や本体部２からの指示信号に応じてレンズ部３の動作を制御する。具体的には、レンズ制御部３０８は、レンズ操作部３０５の操作信号に応じてレンズ駆動部３０３を駆動させてレンズ部３のピント合わせやズーム変更を行なうとともに、絞り駆動部３０４を駆動させて絞り値の変更を行う。なお、レンズ制御部３０８は、レンズ部３が本体部２に装着された際に、レンズ部３のピント位置情報、焦点距離情報およびレンズ部３を識別する固有情報等を本体部２に送信するようにしてもよい。このようなレンズ制御部３０８は、ＣＰＵ等を用いて構成される。
【００６３】
ここで、光学系３０１の具体的な実施例を説明する。図５は、代表的な状態における光学系３０１の断面を示す図である。このうち、図５（ａ）は、光学系３０１が第１のモード（以下、「モード１」という）に設定されている時、無限遠合焦状態のレンズ断面を示す図である。図５（ｂ）は、光学系３０１がモード１の時、至近状態（第１の近距離物体への合焦時）のレンズ断面構成を示す図である（図３は、この状態におけるレンズ部３を示している）。図５（ｃ）は、第２のモード（以下、「モード２」という）に設定されている時、最遠距離合焦状態（第２の近距離物体への合焦時）のレンズ断面構成を示す図である。図５（ｄ）は、モード２の時、至近状態（第３の近距離物体への合焦時）のレンズ断面構成を示す図である。図６は、光学系３０１の沈胴状態を示す断面図である。
【００６４】
図５において、符号Ｃは、撮像部２０１が有する撮像素子の表面に設けられる平行平板状のカバーガラスＣを示しており、符号Ｉは、光学系３０１が形成する像面Ｉを示している。ここで、カバーガラスＣの表面に波長域制限用の多層膜を施してもよい。また、そのカバーガラスＣにローパスフィルタ作用を持たせるようにしてもよい。また、カバーガラスＣには、付着したごみを超音波振動で除去するフィルタ機能を持たせてもよい。また、カバーガラスＣを機能ごとに複数の平行平板に分けてもよい。
【００６５】
モード１において、無限遠物体から第１の近距離物体への合焦時に第２レンズ群Ｇ２が物体側へ移動する。また、モード１からモード２への切換時（図５（ｂ）→（ｃ））には、全てのレンズ群が被写体側へ移動し、レンズの繰り出しが行われる。
【００６６】
モード２において、無限遠物体よりも近距離の第２の近距離物体から、第１の近距離物体よりも近距離の第３の近距離物体へ合焦する時に、第２レンズ群Ｇ２のみが被写体側へ移動する（図５（ｃ）→（ｄ））。レンズ記憶部３０７に、これらのモード１、モード２にごとに各レンズ位置のデータを持っておき、撮像装置１の本体部２からモードが設定され、ピント合わせの信号が来ると、このパラメータに従って、レンズ制御部３０８が、各レンズ群を移動させる。このとき、レンズ制御部３０８は、レンズ記憶部３０７からモード遷移するためのレンズ位置制御のプログラムやパラメータを読み出して制御を行う。
【００６７】
また、このモード１からモード２への切換時に、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３との間隔が広がるようにして、全体的に物体側へ繰り出す。これにより、フローティングの効果により、収差変動を抑えることができる。
【００６８】
以上の構成を有する光学系３０１においては、以下の条件式（１）を満たしていればより好ましい。
６＜ｄＢ／ｄＡ＜５０ ・・・（１）
ここで、ｄＡは、フォーカスレンズ群の入射面から射出面までの光軸上での距離である。また、ｄＢは、モード１からモード２への変更の際に移動する全てのレンズ群のうち、最も物体側の入射面から最も像側の射出面までの光軸上での距離であり、その距離が変化する場合はその最大値である。条件式（１）において、下限値を７とすればより好ましく、下限値を７．５とすればさらに好ましい。また、条件式（１）において、上限値を４０とすればより好ましく、上限値を３０とすればさらに好ましい。
【００６９】
条件式（１）は、モード変更のために移動するレンズ群とフォーカスレンズ群のそれぞれの光軸上での厚みの好ましい比率を特定するものである。条件式（１）の下限値を下回らないようにしてフォーカスレンズ群の光軸上での距離を小さくすることでオートフォーカス時の高速化、省電力化等に有利となる。条件式（１）の上限値を上回らないようにしてモード変更時に移動するレンズ群の光軸方向の長さを小さくすることでレンズ群を移動させるための機構を小さくできる。
【００７０】
また、光学系３０１においては、フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２が、以下の条件式（２）、（３）を満足していればより好ましい。
２＜｜ｆＡ／ΔＡ１｜＜３５ ・・・（２）
２＜｜ｆＡ／ΔＡ２｜＜３５ ・・・（３）
ここで、ΔＡ１は、モード１におけるフォーカスレンズ群の光軸方向での可動範囲であり、ΔＡ２は、前記第２のモードにおける前記フォーカスレンズ群の光軸方向での可動範囲である。また、ｆＡは、フォーカスレンズ群の焦点距離である。条件式（２）または（３）において、下限値を５とすればより好ましく、下限値を１０とすればさらに好ましい。また、条件式（２）または（３）において、上限値を３０とすればより好ましく、上限値を２６とすればさらに好ましい。
【００７１】
モード１、モード２におけるフォーカス可能域を大きくするために、フォーカスレンズ群の可動範囲はある程度大きいほうが好ましい。条件式（２）、（３）の下限値を下回らないようにしてフォーカスレンズ群の屈折力を適度に抑えることで、フォーカスレンズ群の移動による収差変動を抑えやすくなり、フォーカス時の性能の確保に有利となる。条件式（２）、（３）の上限値を上回らないようにしてフォーカス可能域を確保することがユーザーの使用ニーズを満たす上で好ましい。
【００７２】
また、光学系３０１においては、第３レンズ群Ｇ３が、以下の条件式（４）を満足していればより好ましい。
１＜ｆ３／ｆ＜５ ・・・（４）
ここで、ｆ３は、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離である。また、ｆは、モード１で無限縁物体への合焦時における光学系３０１の焦点距離である。条件式（４）において、下限値を２、上限値を４とすればさらに好ましい。
【００７３】
条件式（４）は、第３レンズ群の好ましい屈折力を特定するものである。条件式（４）の下限値を下回らないように、第３レンズ群の屈折力を抑えることで像面湾曲等の収差発生を抑えやすくなる。条件式（４）の上限値を上回らないように、第３レンズ群の屈折力を確保することで、撮影レンズの全長を短縮化しやすくなり、鏡筒の小型化に有利となる。
【００７４】
また、光学系３０１においては、第２レンズ群Ｇ２が、以下の条件式（５）を満足していればより好ましい。
０．５＜｜ｆＡ／ｆ｜＜１０ ・・・（５）
条件式（５）において、下限値を０．７とすればより好ましく、下限値を１とすればさらに好ましい。また、条件式（５）において、上限値を８とすればより好ましく、上限値を６とすればさらに好ましい。
【００７５】
条件式（５）は、フォーカスレンズ群の好ましい屈折力を特定するものである。条件式（５）の下限値を下回らないように屈折力を適度に抑えることで、フォーカスレンズ群のフォーカス感度の過剰を抑えることでフォーカシングの制御が容易となる。条件式（５）の上限値を上回らないように屈折力の絶対値を確保することで、フォーカスのための移動量の増大を抑えつつフォーカス可能域を広くでき、鏡筒の小型化につながる。
【００７６】
また、モード変更レンズ群が２つのレンズ群からなり、そのうち物体側のレンズ群を第１のモード変更レンズ群とし、像側のレンズ群を第２のモード変更レンズ群としたときに、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
０．００＜｜（Ｄ１Ｇ−Ｄ２Ｇ）／Ｄ１Ｇ｜＜１．００ ・・・（６）
ここで、Ｄ１Ｇは、モード１からモード２へ変更したときの第１のモード変更レンズ群の物体側への移動量である。また、Ｄ２Ｇは、モード１からモード２へ変更したときの第２のモード変更レンズ群の物体側への移動量である。条件式（６）において、下限値を０．００１とすればより好ましく、下限値を０．００５５とすればさらに好ましく、下限値を０．１０とすれば一段と好ましく、下限値を０．０１５とすれば最も好ましい。また、条件式（６）において、上限値を０．６０とすればより好ましく、上限値を０．４０とすればさらに好ましく、上限値を０．３０とすれば一段と好ましい。
【００７７】
条件式（６）の下限値を下回らないように、且つ、上限値を上回らないように第１、第２のモード変更レンズ群の間隔を変更つつ双方のレンズ群を物体側に移動させることで間隔の変更による収差補正機能を確保できる。よって、モード１とモード２での諸収差の変動を抑えることに有利となる。また、モード２における第３の近距離物体へフォーカスした際の撮影倍率が撮影レンズにおける最大撮影倍率であることが好ましい。最大撮影倍率付近でのフォーカス速度の高速化等に有利となる。
【００７８】
なお、条件式（１）〜（６）は適宜組み合わせることが可能である。また、各条件式の上限値または下限値をさらに限定することも可能である。
【００７９】
以上の構成を有する光学系３０１によれば、モード変更レンズ群である第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３と、フォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２との距離を二つのモード（モード１、モード２）で離れすぎないように構成することができる。したがって、メカ機構の小型化を図る上で好適である。
【００８０】
また、光学系３０１によれば、二つのモードの切換において、撮影可能な物像間距離の範囲を一部オーバーラップさせているため、撮影可能な物像間距離範囲の中抜けを防ぐことができる。
【００８１】
また、光学系３０１によれば、モード１からモード２へ変更する際に、モード変更レンズ群とフォーカスレンズ群がともに物体側へ移動するため、フォーカスレンズ群の軸外光束が高くなり過ぎないように構成できる。また、径方向の小型化により、フォーカスレンズ群の軽量化につながる。
【００８２】
また、光学系３０１によれば、フォーカスレンズ群を複数のモード変更レンズ群の間に配置することで、径方向のサイズを小さくでき軽量化できる。撮影レンズの光軸方向の厚みを抑えた構成にでき、小型化にも有利である。また、光学系３０１によれば、モード１、モード２におけるフォーカシングの高速化や省エネ化に有利となる。
【００８３】
図５においては、第１の近距離物体へ合焦時における物像間距離よりも第２の近距離物体への合焦時における物像間距離のほうが大きい。また、第１の近距離物体へ合焦時における倍率よりも第２の近距離物体への合焦時における倍率のほうが大きい。また、図５では、第１の近距離物体への合焦時における状態から第２の近距離物体への合焦時における状態へ変化するように示しているが、モードの変更時の各レンズ群の移動のさせ方はこれに限らない。
【００８４】
例えば、モード変更動作時に倍率が一定になるようにフォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２の位置を調整しながら各レンズ群を物体側へ移動させてもよい。また、モード変更動作にて倍率の絶対値が連続的に大きくなるようにフォーカスレンズ群である第２レンズ群Ｇ２を移動させるようにしてもよい。また、第１のモードにおける至近状態からより近距離に合焦し続けるように、第１から第２のモードへ変更するために第１レンズ群と第２レンズ群との距離を一定にして物体側に移動するようにし、逆に遠距離から近距離へ合焦する際にはレンズ群は第３レンズ群寄りに位置し第３レンズ群と一定の距離でもって像側に移動するように制御するようにしてもよい。いずれの場合でも、モード変更時のフォーカスレンズ群の位置を一意的に決めることにより、モード変更の際の倍率を一意的に決めることを可能としている。
【００８５】
ここで、本実施例の数値データを示す。以下のデータにおいて、ＩＨは像高、ＦNOはＦナンバー、ωは半画角、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数である。後述するレンズ全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。バックフォーカスは、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。なお、以下に示す数値データにおいて、長さの単位はｍｍであり、角度は°（度）である。また、数値データにおいて、物体距離は無限遠としているが、フォーカス状態の変更に応じたデータを示すように、レンズ群を移動させることによってフォーカス状態を変更している。
【００８６】
第１レンズ群Ｇ１の凹負レンズＬ１１、Ｌ１２は、両面が非球面である。非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向として、下記の式（７）で表される。
ｘ＝（ｙ2 ／ｒ）／［１＋｛１−（Ｋ＋１）（ｙ／ｒ）2 ｝1/2 ］
＋Ａ4 ｙ4 ＋Ａ6 ｙ6 ＋Ａ8 ｙ8 ＋Ａ10ｙ10＋Ａ12ｙ12 ・・・（７）
ここで、ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐係数、Ａ4 、Ａ6 、Ａ8 、Ａ10、Ａ12は、それぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次の非球面係数である。
【００８７】
１−１．面データ
【表１】
１−２．非球面データ
第１面：
Ｋ＝−１．６５６，
Ａ4＝−３．４５５６９×１０-5，
Ａ6＝−１．８１６３２×１０-7，
Ａ8＝１．４２０６４×１０-11
第２面：
Ｋ＝−１０．０３７，
Ａ4＝８．２５２７２×１０-5，
Ａ6＝−５．６９９９８×１０-7
１−３．ズームデータ
【表２】
１−４．群焦点距離
ｆ１＝５８．６０，ｆ２＝３４．６３，ｆ３＝６３．３９
【００８８】
本実施例における条件式（１）〜（６）の具体的な値を挙げる。
【表３】
【００８９】
次に、以上の構成を有する撮像装置１が行う動作について説明する。図７は、撮像装置１が行う処理の概要を示すフローチャートである。図７において、撮像装置１が撮影モードに設定されている場合を説明する（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）。この場合、本体制御部２１は、表示部２０５にスルー画表示を行わせる（ステップＳ１０２）。また、レンズ制御部３０８は、本体制御部２１２との間でレンズ部３のレンズ状態の通信を行う（ステップＳ１０３）。この時、どのモードになっているか、どのピント位置に各レンズが配置されているかなどを、本体制御部２１２は判定することが可能である。
【００９０】
その後、レンズ操作が行われた場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、レンズ制御部３０８は、レンズ駆動部３０３を介して光学系３０１全体を移動させる全体制御を行う（ステップＳ１０５）。全体制御を行った後、表示部２０５の画面上には、ＡＦ復帰動作を入力するためのアイコンが表示される。ユーザがタッチパネル６でこのアイコンに対応する位置を押下することによってＡＦ復帰操作指示が入力された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）において、光学系３０１がＡＦ可能域にあるとき（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、撮像装置はステップＳ１０９へ移行する。一方、ステップＳ１０６においてＡＦ復帰操作指示が入力された場合において、光学系３０１がＡＦ可能域にないとき（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、レンズ制御部３０８は全体制御を行う（ステップＳ１０８）。
【００９１】
ステップＳ１０４において、レンズ操作が行われなかった場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、レンズ制御部３０８はＡＦ制御を行う。ＡＦ制御の詳細については、後述する。
【００９２】
ＡＦ制御を行った後、レリーズスイッチ２４２が押されて静止画レリーズ信号が入力されると（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、撮像装置１は撮影を行い（ステップＳ１１１）、取得した画像を記憶部２１１へ記録する（ステップＳ１１２）。
【００９３】
一方、静止画レリーズ信号が入力されず（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、動画スイッチ２４６が押されて動画レリーズ信号が入力された場合（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ）、レンズ制御部３０８は、ステップＳ１０９と同様のＡＦ制御を行う（ステップＳ１１４）。この後、撮像装置１は撮影を行う（ステップＳ１１５）。ステップＳ１１３で動画レリーズ信号が入力されない場合（ステップＳ１１３：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１０１へ戻る。
【００９４】
ステップＳ１１５の後、撮影を終了する信号が入力された場合（ステップＳ１１６：Ｙｅｓ）、撮像装置１はステップＳ１１２へ移行する。一方、ステップＳ１１５の後、撮影を終了する信号が入力されない場合（ステップＳ１１６：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１１４へ戻る。
【００９５】
ステップＳ１１２の後、電源スイッチ２４１が押された場合（ステップＳ１１７：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２は電源をオフする制御を行い（ステップＳ１１８）、一連の処理を終了する。
【００９６】
ステップＳ１１２の後、電源スイッチ２４１が押されない場合（ステップＳ１１７：Ｎｏ）において、レンズ部３が別のレンズ部３（ここでは区別するために「レンズ部３’」という）と交換されたとき（ステップＳ１１９：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２は、新たに装着されたレンズ部３’からレンズ種別情報を取得する（ステップＳ１２０）。その後、撮像装置１はステップＳ１０１へ戻る。一方、電源スイッチ２４１が押されない場合（ステップＳ１１７：Ｎｏ）、レンズ部３が別のレンズ部３と交換されていなければ（ステップＳ１１９：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１０１へ戻る。
【００９７】
次に、ステップＳ１０１において、撮影モードに設定されていない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）を説明する。この場合において、撮像装置１が再生モードに設定されているとき（ステップＳ１２１：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２は、表示部２０５にファイル一覧を表示させる（ステップＳ１２２）。
【００９８】
この後、操作入力部２０４またはタッチパネル２０６を介して拡大して表示するファイルが選択された場合（ステップＳ１２３：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２は、表示部２０５に、選択されたファイルを再生して表示させる（ステップＳ１２４）。
【００９９】
続いて、別のファイルが新たに選択された場合（ステップＳ１２５：Ｙｅｓ）、撮像装置１はステップＳ１２４に戻る。一方、別のファイルが選択されない場合（ステップＳ１２５：Ｎｏ）に、撮像装置１はステップＳ１２６へ移行する。
【０１００】
ステップＳ１２６において、操作入力部２０４またはタッチパネル２０６によって終了指示が入力された場合（ステップＳ１２６：Ｙｅｓ）、撮像装置１はステップＳ１１７へ移行する。これに対し、終了指示が入力されないとき（ステップＳ１２６：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１２２へ戻る。
【０１０１】
ステップＳ１２３において、ファイルが選択されない場合（ステップＳ１２３：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１２６へ移行する。
【０１０２】
ステップＳ１２１において、撮像装置１が再生モードに設定されていない場合（ステップＳ１２１：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ１０１へ戻る。
【０１０３】
図８は、撮像装置１が行うＡＦ制御動作（図７のステップＳ１０９、Ｓ１１４）の概要を示すフローチャートである。図９は、ＡＦ制御動作において、撮像装置１と所定被写体との距離の逆数とレンズ部３の繰り出し位置との関係を示す図である。図９において、横軸１／Ｌは撮像装置１と所定被写体との距離Ｌの逆数であり、縦軸Ｄはレンズ部３の繰り出し位置をピント合わせ距離に換算した値である。図９に示す曲線５０１は、インナーフォーカスレンズ（上述した光学系３０１の場合には、第２レンズ群Ｇ２）のＡＦ制御時の繰り出しを模式的に示している。また、図９に示す曲線５０２は、光学系３０１全体として見た場合のＡＦ制御時の繰り出しを模式的に示している。
【０１０４】
図８において、インナーフォーカスレンズがピント合わせの限界位置に達している場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２は表示部２０５に警告表示させる（ステップＳ２０２）。なお、ここでいう限界位置は、二つのモード切換において、物像間距離がオーバーラップしている範囲内で任意に設定することが可能である。
【０１０５】
図１０は、警告の表示例を示すとともに、警告が表示される状況を模式的に示す図である。具体的には、図１０においては、撮影者６０１が、表示部２０５に表示されるスルー画像を見て、被写体である犬６０２を表示画面上でタッチして追従すべき被写体を定めた状況を示している。インナーフォーカスレンズがピント合わせの限界位置に達している場合、表示部２０５には、図１０に示すように、「強制追従します」というメッセージとともに、「ＯＫ」および「ＮＧ」とそれぞれ表示された二つのアイコンＩ１、Ｉ２を有する警告表示画面２５１が表示される。このように、インナーフォーカスレンズがピント合わせの限界位置に達すると、インナーフォーカスレンズはいったん固定される（図９の領域ＩＩ）。なお、図９において、領域Ｉは、インナーフォーカスレンズが限界位置に達する前の状態を示している。この領域Ｉにおいて、インナーフォーカスレンズは、ウォブリングしながら徐々に繰り出すようにレンズ制御部３０８によって制御される。このようにしてウォブリングすることにより、その時のコントラストの変化情報によって、インナーフォーカスレンズの移動方向を瞬時に判断できる。その結果、撮像装置１では、撮影時のフォーカス速度を速くすることができる。特に、動画撮影時にフォーカスをスムーズに行うことができる。ウォブリングを行うための指示、ピントの方向と移動の指示は、カメラ側の本体制御部２１２が行い、その命令に応じてレンズ制御部３０８は、ウォブリングやピント制御用の各レンズの制御を行う。
【０１０６】
図１０に示す状態でアイコンＩ１が選択されてＡＦ継続指示が入力された場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、撮像装置１はモード切換を行う（ステップＳ２０４）。図１１は、モード切換処理の概要を示すフローチャートである。図１１において、インナーフォーカスレンズが移動可能な状態にある場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、レンズ制御部３０８は、インナーフォーカスレンズを含む光学系３０１全体のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行う（ステップＳ３０２）。このステップＳ３０２の処理は、図９の領域ＩＩＩに示される。
【０１０７】
その後、モード切換処理が完了した場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、撮像装置１は、ＡＦ制御処理のメインルーチンへ戻る。一方、モード切換処理が完了しない場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、撮像装置１は、ステップＳ３０１へ戻る。
【０１０８】
ステップＳ３０１において、インナーフォーカスレンズが移動可能な状態にない場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、レンズ制御部３０８はインナーフォーカスレンズ以外のレンズ群を移動させる（ステップＳ３０４）。その後、撮像装置１は、ステップＳ３０３へ移行する。
【０１０９】
ステップＳ２０４のモード切換処理が終了した後、撮像装置１は、インナーフォーカスレンズを用いた追尾処理（インナーフォーカス追尾処理）を行う（ステップＳ２０５）。図１２は、撮像装置１が行うインナーフォーカス追尾処理の概要を示すフローチャートである。図１２において、画像内の特定の被写体が操作入力部２０４またはタッチパネル２０６によって指定されることによって被写体の追尾指示が入力された場合（ステップＳ４０１：Ｙｅｓ）、レンズ制御部３０８は、追尾対象となる被写体の画像を用いて評価を行う（ステップＳ４０２）。一方、追尾指示が入力されない場合（ステップＳ４０１：Ｎｏ）、レンズ制御部３０８は、最も近距離でピントが合った画像を用いて評価を行う（ステップＳ４０３）。
【０１１０】
図９の領域ＩＶは、撮像装置１が再びＡＦ制御処理を行っている状況を示している。この状況において、インナーフォーカスレンズはウォブリングししつつピントのずれを判定しながら、近距離に被写体が来る場合は、それに追従して繰り出す一方、光学系３０１全体としては固定された状態となる。すなわち、この領域ＩＶにおいては、第２レンズ群Ｇ２のみが移動し、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は移動しない。なお、ウォブリングのタイミングは本体制御部２１２が指示する。一方、ウォブリング時のレンズ制御は、レンズ記憶部３０７が記憶するパラメータに従ってレンズ制御部３０８が行う。
【０１１１】
ステップＳ４０２またはＳ４０３の後、本体制御部２１２は、レンズの移動方向の判定を行う（ステップＳ４０４）。ここでの移動方向の判定は、ウォブリング動作によって行う。レンズ制御部３０８は、本体制御部２１２から受信した制御信号に基いてウォブリング動作を行わせ、指示された移動方向と移動量に応じて、レンズ制御を行う。
【０１１２】
ステップＳ４０４の判定の結果、ピントがＯＫであると判定された場合（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２はＡＦ制御処理へ戻る。
【０１１３】
ステップＳ４０４の判定の結果、ピントが合っていないと判定された場合（ステップＳ４０５：Ｎｏ）において、近距離側に位置しているとき（ステップＳ４０６：Ｙｅｓ）、レンズ制御部３０８は、インナーフォーカスレンズを遠距離側へシフトする（ステップＳ４０７）。一方、ステップＳ４０４の判定の結果、ピントが合っていないと判定された場合（ステップＳ４０５：Ｎｏ）において、近距離側に位置していないとき（ステップＳ４０６：Ｎｏ）、レンズ制御部３０８は、インナーフォーカスレンズを近距離側へシフトする（ステップＳ４０８）。ステップＳ４０７またはＳ４０８の後、撮像装置１はメインルーチンへ戻る。このあたりの処理は、本体制御部２１２とレンズ制御部３０８が分担、連携して行う。具体的には、本体制御部２１２が判定と指示を行うとともに、レンズ制御部３０８が実際の移動制御を行う。
【０１１４】
図９の領域ＩＶは、撮像装置１が再びＡＦ制御処理を行っている状況を示している。この状況において、インナーフォーカスレンズはウォブリングしながら繰り出す一方、光学系３０１全体としては固定された状態となる。すなわち、この領域ＩＶにおいては、第２レンズ群Ｇ２のみが移動し、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は移動しない。
【０１１５】
図８に戻ってＡＦ制御処理の説明を続ける。ステップＳ２０３において、ＡＦ継続指示が入力されない場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、撮像装置１は追尾を停止し（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０７へ移行する。
【０１１６】
ステップＳ２０７において、制御終了の指示信号が入力された場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、撮像装置１はＡＦ制御処理のメインルーチンへ戻る。一方、ステップＳ２０７において、制御終了の指示信号が入力されない場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）、撮像装置１はステップＳ２０１へ戻る。
【０１１７】
ステップＳ２０１において、インナーフォーカス限界位置に達していない場合（ステップＳ２０１：Ｎｏ）、撮像装置１は、インナーフォーカス追尾処理を行う（ステップＳ２０８）。ここでのインナーフォーカス追尾処理は、ステップＳ２０５と同じである。
【０１１８】
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、１または複数のレンズからなるレンズ群を複数有し、該複数のレンズ群の中に、他のレンズ群に対して独立に移動可能であり、被写体のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群が含まれる光学系と、複数のレンズ群の移動を制御し、フォーカスレンズ群がピント合わせの限界位置に達した場合には、複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行うレンズ制御部と、を備えているため、フォーカスレンズ群の限界位置付近で光学系の繰り出し、繰り込みを自然に変更することができる。したがって、光学系の特性および撮影状況に即した制御を行うことが可能となる。
【０１１９】
また、本実施の形態によれば、オートフォーカス時の静かな駆動（静音化）静音化、高速化に有利であり、近距離領域においても静音化に有利な撮像装置を提供することができる。
【０１２０】
また、本実施の形態によれば、マクロモードとＡＦのユーザー操作で、最適なピント合わせが可能となる。加えて、自然にかつスピーディに操作に追従し、省エネ効果もある制御を行うことができる。さらに、小型の光学系でカメラを持ち運びしやすくして、かつ、動画に対応した高速、静音のピント合わせを優先して、近距離の被写体にも対応することが可能となる。
【０１２１】
（変形例）
図１３は、本実施の形態の変形例に係る撮像装置が行うＡＦ制御処理の概要を示すフローチャートである。本変形例に係る撮像装置の構成は、上述した撮像装置１の構成と同様である。図１４は、ＡＦ制御において、撮像装置１と所定被写体との距離の逆数とレンズ部３の繰り出し位置との関係を示す図である。図１４において、横軸１／Ｌは撮像装置１と所定被写体との距離Ｌの逆数であり、縦軸Ｄはレンズ部３の繰り出し位置をピント合わせ距離に換算した値である。図１４に示す曲線７０１は、インナーフォーカスレンズ（第２レンズ群Ｇ２）のＡＦ制御時の繰り出しを模式的に示している。また、図１４に示す曲線７０２は、光学系３０１全体として見た場合のＡＦ制御時の繰り出しを模式的に示している。
【０１２２】
図１３において、インナーフォーカスレンズがピント合わせの限界位置に達している場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２は表示部２０５に警告表示させる（ステップＳ５０２）。図１５は、本変形例における警告の表示例を示すとともに、警告が表示される状況を模式的に示す図である。具体的には、図１５においては、撮影者６０１が、表示部２０５に表示されるスルー画像を見て、被写体である犬６０２を表示画面上でタッチして追従すべき被写体を定めた状況を示している。インナーフォーカスレンズが限界位置に達している場合、表示部２０５には、図１５に示すように、「予測追従します」というメッセージとともに、「ＯＫ」および「ＮＧ」とそれぞれ表示された二つのアイコンＩ３、Ｉ４を有する警告表示画面２５２が表示される。このようにインナーフォーカスレンズが限界位置に達すると、インナーフォーカスレンズはいったん固定される（図１４の領域ＩＩ）。なお、図１４において、領域Ｉは、図９と同様、インナーフォーカスレンズが限界位置に達する前の状態を示している。
【０１２３】
図１５に示す状態でアイコンＩ３が選択されてＡＦ継続指示が入力された場合（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）、本体制御部２１２は追従予測を行う（ステップＳ５０４）。ここでの予測は、例えば被写体の代表点の動きベクトルを用いることにより、被写体の移動速度を算出し、所定時間経過後の移動距離ΔＤを算出する。このように、本変形例において、本体制御部２１２は、被写体の一辺かを予測する演算を行う予測演算部としての機能を有している。
【０１２４】
この後、撮像装置１は、追従予測の結果に応じたモード切換を行う（ステップＳ５０５）。ここでのモード切換処理は、光学系３０１の移動距離を予測結果に基づいて定める事を除いて、上記実施の形態と同様である（図１１を参照）。図１４に示す場合、モード切換処理は、領域ＩＩＩで行われる。
【０１２５】
続いて、撮像装置１は、インナーフォーカスレンズによる追尾処理を行う（ステップＳ５０６）。図１４の領域ＩＶは、撮像装置１が再びＡＦ制御処理を行っている状況を示している。この状況において、インナーフォーカスレンズはウォブリングしつつピントのずれを判定しながら、近距離に被写体が来る場合は、それに追従して繰り出す一方、光学系３０１全体としては固定された状態となる。すなわち、この領域ＩＶにおいては、第２レンズ群Ｇ２のみが移動し、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は移動しない。
【０１２６】
ステップＳ５０６〜Ｓ５０９は、図８のステップＳ２０５〜Ｓ２０８に順次対応している。このうち、ステップＳ５０９のインナーフォーカス処理は、上述したステップＳ５０６のインナーフォーカス処理と同様の処理である。
【０１２７】
以上説明した本発明の一実施の形態の変形例によれば、上述した実施の形態と同様に、光学系の特性および撮影状況に即した制御を行うことが可能となる。
【０１２８】
（光学系の変形例）
次に、本実施の形態に係る撮像装置が有する光学系の変形例を説明する。本変形例において、光学系のレンズ構成は、上記実施の形態と同じである。本変形例では、光学系３０１が、さらに第３−１モード（以下、「モード３−１」という）、第３−２モード（以下、「モード３−２」という）、第３−３モード（以下、「モード３−３」という）の３つのモードを有している。ここで、モード２における最至近の物像距離（数値データの近距離３）をＬとするとき、第１変形例であるモード３−１は４Ｌ、第２変形例であるモード３−２は２Ｌ、第３変形例であるモード３−３は４Ｌ／３、となるような位置状態である。
【０１２９】
モード１からモード３−１に変更すると、第２レンズ群Ｇ２は、一意的に決定されるデフォルト位置に移動する。同様に、第２レンズ群Ｇ２は、モード３−２、モード３−３でもデフォルト位置となる。このデフォルト位置は、全体繰り出し位置ごとに決定されるインナーフォーカス用レンズ群の位置である。その全体繰り出し位置ごとのデータは、レンズ設計時に決まるものであり、レンズ記憶部３０７のパラメータとしてテーブル式に記憶されている。
【０１３０】
モード２では、デフォルト位置は最至近物点の位置となる。モード１からモード２への変更の際、フォーカス群の位置はモード１の無限遠物点の位置→モード３−１のデフォルト位置→モード３−２のデフォルト位置→モード３−３のデフォルト位置→モード２の最至近物点の位置、の順に連続的に移動する。
【０１３１】
このようにモード変更時のフォーカス位置の決め方とすることで、全体繰り出しの操作に応じて定まった倍率とすることができ、目盛等による倍率設定が行え、マニュアル操作によるフォーカシングを行う際に有利となる。また、各モードにおけるフォーカシングをオートフォーカスにて行う際は、フォーカスレンズ群である第２レンズ群を移動させることにより各モード状態にて高速のフォーカシングが行える。なお、光学系全体の繰り出し動作により近距離へのフォーカシングを行うか、フォーカスレンズ群のみの移動によりフォーカシングを行うかは、ユーザが適宜設定可能であることが好ましい。
【０１３２】
図１６は、モード３−１の代表的な状態を示す断面図である。具体的には、図１６（ａ）は、モード３−１において遠距離物体への合焦時のレンズ断面構成を示す図である。図１６（ｂ）は、モード３−１においてデフォルト状態での合焦時のレンズ断面構成を示す図である。図１６（ｃ）は、モード３−１において近距離物体への合焦時のレンズ断面構成を示す図である。モード３−１では、第２レンズ群Ｇ２が被写体側へ移動することにより、フォーカシングを行う（図１６（ｂ）→図１６（ｃ））。
【０１３３】
図１７は、モード３−２の代表的な状態を示す断面図である。具体的には、図１７（ａ）は、モード３−２において遠距離物体への合焦時のレンズ断面構成を示す図である。図１７（ｂ）は、モード３−２においてデフォルト状態での合焦時のレンズ断面構成を示す図である。図１７（ｃ）は、モード３−２において近距離物体への合焦時のレンズ断面構成を示す図である。この場合のフォーカシングも、モード３−１と同様に行われる。
【０１３４】
図１８は、モード３−３の代表的な状態を示す断面図である。具体的には、図１８（ａ）は、モード３−３において遠距離物体への合焦時のレンズ断面構成を示す図である。図１８（ｂ）は、モード３−３においてデフォルト状態での合焦時のレンズ断面構成を示す図である。図１８（ｃ）は、モード３−３において近距離物体への合焦時のレンズ断面構成を示す図である。この場合のフォーカシングも、モード３−１と同様に行われる。
【０１３５】
ここで、本変形例の数値データを示す。
モード３−１：
【表４】
モード３−２：
【表５】
モード３−３：
【表６】
ここで、各変形例の条件式を挙げる。
モード３−１：
【表７】
モード３−２：
【表８】
モード３−３：
【表９】
【０１３６】
なお、この変形例では、モード切換スイッチ２４７によって、モード３−１、３−２および３−３への切換えを行うことも可能である。
【０１３７】
（光学系の別な実施例）
図１９は、光学系の別な実施例（以下、実施例２という）の構成を示すとともに動作の概要を示す図である。実施例２の光学系は、図１９に示すように、前方から順に、明るさ絞りＳを備える正の屈折力の第１レンズ群Ｇ１１と、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ１２と、を備える。
【０１３８】
第１レンズ群Ｇ１１は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４２と、明るさ絞りＳ’と、両凹負レンズＬ４３と両凸正レンズＬ４４との接合レンズと、両凸正レンズＬ４５とからなる。
【０１３９】
第２レンズ群Ｇ１２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５１からなる。非球面は、第１レンズ群Ｇ１１の像面Ｉの側の両凸正レンズＬ４５の両面に用いられている。
【０１４０】
モード１において、無限遠物体から第１の近距離物体への合焦時に第２レンズ群Ｇ１２が後方（本体部２の側）へ移動する（図１９（ａ）→（ｂ））。また、モード１からモード２への切換時には、全てのレンズ群が物体側へ移動し、レンズの繰り出しが行われる（図１９（ｂ）→（ｃ））。
【０１４１】
モード２において、無限遠物体よりも近距離の第２の近距離物体から第１の近距離物体よりも近距離の第３の近距離物体への合焦時に、第２レンズ群Ｇ１２が像面Ｉの側へ移動する（図１９（ｃ）→（ｄ））。
【０１４２】
なお、モード変更時における第２レンズ群の移動方式は、移動可能な領域の範囲内で任意としてよい。
【０１４３】
このように、フォーカスレンズ群が光学系のなかで最も像側に位置するレンズ群であれば、フォーカシング時の球面収差の変動を抑えやすくなる。
【０１４４】
ここで、本実施例２の数値データを示す。
２−１．面データ
【表１０】
２−２．非球面データ
第１１面：
Ｋ＝０．０００，
Ａ4＝−４．４９８１８×１０-5，
Ａ6＝１．０２１７８×１０-9
第１２面：
Ｋ＝−０．９３５，
Ａ4＝２．１００９６×１０-5，
Ａ6＝−１．６０９９１×１０-7
２−３．ズームデータ
【表１１】
２−４．群焦点距離
ｆ１＝１６．１３，ｆ２＝−４８．４２
【０１４５】
本実施例２においても、条件式（１）〜（６）を満たしていればより好ましい。以下、条件式（１）〜（６）の具体的な値を挙げる。
【表１２】
【符号の説明】
【０１４６】
１ 撮像装置
２ 本体部
３ レンズ部
３ａ マウント
３ｂ 固定枠
４ アクセサリ部
１０ １群枠
１１ １群送りネジ
１２ １群ネジギア
１３ １群モータ台
１４ １群モータ
１５ １群モータギア
１６ １群位置検出ハネ
１７ １群位置検出器
１８ １群ガイド軸
２０ ２群枠
２１ ２群送りネジ
２２ ２群ネジギア
２３ ２群モータ台
２４ ２群モータ
２５ ２群モータギア
２６ ２群位置検出ハネ
２７ ２群位置検出器
２８ ２群ガイド軸
３０ ３群枠
３１ ３群送りネジ
３２ ３群ネジギア
３３ ３群モータ台
３４ ３群モータ
３５ ３群モータギア
３６ ３群位置検出ハネ
３７ ３群位置検出
３８ ３群ガイド軸
４０ 絞り
４１ 絞りハネ
４２ 絞り板
４３ 絞り台
４４ 絞りフタ
５１ 絞りモータ
５２ 絞りモータ台
５３ 絞りモータギア
５４ 絞り位置検出ハネ
５５ 絞り位置検出器
６０ 操作環
６１ スケール
６２ 位置検出器
７０ 基板
２０１ 撮像部
２０２ 撮像駆動部
２０３ 信号処理部
２０４ 操作入力部
２０５ 表示部
２０６ タッチパネル
２０７ 第１通信部
２０８ 第２通信部
２１１ 記憶部
２１２ 本体制御部
２１３ 電源部
２１４ 電源供給部
２４１ 電源スイッチ
２４２ レリーズスイッチ
２４３ 撮影モード切換スイッチ
２４４ 操作スイッチ
２４５ メニュースイッチ
２４６ 動画スイッチ
２４７ モード切換スイッチ
３０１ 光学系
３０２ 位置検出部
３０３ レンズ駆動部
３０４ 絞り駆動部
３０５ レンズ操作部
３０６ レンズ通信部
３０７ レンズ記憶部
３０８ レンズ制御部
４０１ アクセサリ通信部
Ｇ１、Ｇ１１ 第１レンズ群
Ｇ２、Ｇ１２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｓ、Ｓ’ 絞り
Ｃ カバーガラス
Ｉ 像面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像して電子的な画像データを生成する撮像装置であって、
１または複数のレンズからなるレンズ群を複数有し、該複数のレンズ群の中に、他のレンズ群に対して独立に移動可能であり、被写体のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群が含まれる光学系と、
前記複数のレンズ群の移動を制御し、前記フォーカスレンズ群がピント合わせの限界位置に達した場合には、前記複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行うレンズ制御部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記少なくとも一部のレンズ群には前記フォーカスレンズ群が含まれ、
前記レンズ制御部は、前記フォーカスレンズ群に対し、他のレンズ群と異なる態様で移動させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記画像データに対応する画像を表示可能な表示部と、
前記表示部が表示する画像の中でピント合わせ対象となる被写体を指定する信号の入力を受け付ける入力部と、
を備え、
前記レンズ制御部は、前記入力部によって指定された被写体のピント合わせを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記入力部によって指定された被写体の位置変化を予測する演算を行う予測演算部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記表示部は、前記フォーカスレンズ群がピント合わせの限界位置に達した場合、警告を表示し、
前記レンズ制御部は、前記警告が表示されている状態で前記入力部によって入力される指示信号に応じて、前記複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行うことを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光学系および前記レンズ制御部が設けられてなり、当該撮像装置の本体部に着脱自在に装着されるレンズ部を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記光学系は、
少なくとも無限遠物体から第１の近距離物体へのフォーカシングを行う第１のモードと、前記無限遠物体よりも近距離の第２の近距離物体から前記第１の近距離物体よりも近距離の第３の近距離物体へのフォーカシングを行う第２のモードをとることが可能であり、
前記フォーカスレンズ群は、２枚以下のレンズからなり、かつ、前記第１のモードと前記第２のモードでのフォーカシング動作において光軸方向に移動するレンズ群であり、
前記複数のレンズ群は、前記第１のモードから前記第２のモードへの変更の際に、前記フォーカスレンズ群とは別に光軸に沿って移動する１または複数のモード変更レンズ群を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記レンズ制御部は、
前記フォーカスレンズ群に、光軸方向へのウォブリング移動を行わせるとともにフォーカシングのための移動を行わせることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記光学系は、
被写体側から像側に向けて順に、第１レンズ群、第２レンズ群および第３レンズ群を有し、
前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が前記モード変更レンズ群であり、
前記第２レンズ群が前記フォーカスレンズ群であり、
前記第１のモードから前記第２のモードへの変更の際に、前記第１〜第３レンズ群が像面に対して被写体側へ移動することを特徴とする請求項７または８に記載の撮像装置。
【請求項１】
被写体を撮像して電子的な画像データを生成する撮像装置であって、
１または複数のレンズからなるレンズ群を複数有し、該複数のレンズ群の中に、他のレンズ群に対して独立に移動可能であり、被写体のフォーカシングを行うフォーカスレンズ群が含まれる光学系と、
前記複数のレンズ群の移動を制御し、前記フォーカスレンズ群がピント合わせの限界位置に達した場合には、前記複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行うレンズ制御部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記少なくとも一部のレンズ群には前記フォーカスレンズ群が含まれ、
前記レンズ制御部は、前記フォーカスレンズ群に対し、他のレンズ群と異なる態様で移動させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記画像データに対応する画像を表示可能な表示部と、
前記表示部が表示する画像の中でピント合わせ対象となる被写体を指定する信号の入力を受け付ける入力部と、
を備え、
前記レンズ制御部は、前記入力部によって指定された被写体のピント合わせを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記入力部によって指定された被写体の位置変化を予測する演算を行う予測演算部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記表示部は、前記フォーカスレンズ群がピント合わせの限界位置に達した場合、警告を表示し、
前記レンズ制御部は、前記警告が表示されている状態で前記入力部によって入力される指示信号に応じて、前記複数のレンズ群のうち少なくとも一部のレンズ群を移動させることによってピント合わせを行うことを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光学系および前記レンズ制御部が設けられてなり、当該撮像装置の本体部に着脱自在に装着されるレンズ部を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記光学系は、
少なくとも無限遠物体から第１の近距離物体へのフォーカシングを行う第１のモードと、前記無限遠物体よりも近距離の第２の近距離物体から前記第１の近距離物体よりも近距離の第３の近距離物体へのフォーカシングを行う第２のモードをとることが可能であり、
前記フォーカスレンズ群は、２枚以下のレンズからなり、かつ、前記第１のモードと前記第２のモードでのフォーカシング動作において光軸方向に移動するレンズ群であり、
前記複数のレンズ群は、前記第１のモードから前記第２のモードへの変更の際に、前記フォーカスレンズ群とは別に光軸に沿って移動する１または複数のモード変更レンズ群を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記レンズ制御部は、
前記フォーカスレンズ群に、光軸方向へのウォブリング移動を行わせるとともにフォーカシングのための移動を行わせることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記光学系は、
被写体側から像側に向けて順に、第１レンズ群、第２レンズ群および第３レンズ群を有し、
前記第１レンズ群および前記第３レンズ群が前記モード変更レンズ群であり、
前記第２レンズ群が前記フォーカスレンズ群であり、
前記第１のモードから前記第２のモードへの変更の際に、前記第１〜第３レンズ群が像面に対して被写体側へ移動することを特徴とする請求項７または８に記載の撮像装置。
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
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【図４】
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【図７】
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【図１０】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１２８０４２（Ｐ２０１２−１２８０４２Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７５３９（Ｐ２０１０−２７７５３９）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（５０４３７１９７４）オリンパスイメージング株式会社 (2,647)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（５０４３７１９７４）オリンパスイメージング株式会社 (2,647)
【Ｆターム（参考）】
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